BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori 2.1.1 Pengertian Kromium (Cr)
Kromium adalah logam kristalin yang putih, tak begitu liat dan tak dapat ditempa dengan berarti. Ia melebur pada 1765 oC. Logam ini larut dalam asam klorida encer atau pekat. Jika J ika tak terkena t erkena udara, akan terbentuk t erbentuk ion-ion ion- ion kromium(II). Dengan danya dan ya oksigen dari atmosfer kromium sebagian atau seluruhnya menjadi teroksidasi ke keadaan tervalen. (Vogel,1985 ). Distribusi senyawa yang mengandung Cr(III) dan Cr(VI) tergantung pada potensial redoks, pH, adanya senyawa s enyawa oksidator atau reduktor, kinetika reaksi redoksnya, pembentukan kompleks Cr(III) atau garam Cr(III) tak larut, dan konsentrasi kromium total (WHO, 1996). Beberapa teknik analisis yang digunakan untuk menentukan kadar Cr terutama Cr(VI) menggunakan spektrofotometri sinar tampak umumnya menggunakan reagen organik yang dapat dioksidasi dan pembentukan ion asosiasi. Reagen yang paling umum digunakan untuk menentukan kadar Cr(VI) secara spektofotometri sinar tampak yaitu 1,5 difenilkarbazida. Akan tetapi gangguan dari Fe(III), No(VI), Cu(II), dan Hg(II) sangat mempengaruhi hasil yang diperoleh dan hanya membentuk kompleks yang stabil selama 30 menit dengan adanya buffer fosfat (Vogel, 1979).
2.1.2 Spektrofotometri Spektrofotometri
Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Benda bercahaya seperti matahari atau bohlam listrik memancarkan spektrum yang lebar terdiri atas panjang gelombang. Panjang gelombang yang dikaitkan dengan cahaya tampak itu mampu mempengaruhi selaput pelangi mata manusia dan karenanya menimbulkan kesan subyektif akan ketampakan (vision). Dalam analisis secara spektrofotometri terdapat tiga daerah panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu daerah UV (200 – (200 – 380nm), 380nm), daerah visible (380 – 700 nm), daerah inframerah (700 (700 – 3000 nm) ( Khopkar, 1990 ). Metode pengukuran menggunakan prinsip spektrofotometri adalah berdasarkan adsorpsi cahaya pada panjang gelombang tertenta melalui suatu larutan yang mengandung
II-1
II - 2 Bab II Tinjauan Pustaka kontaminan yang akan ditentukan konsentrasinya. Proses ini disebut “absorpsi spektrofotometri” , dan jika panjang gelombang yang digunakan adalah gelombang cahaya tampak, maka disebut sebagai “kolorimetri”, karena memberikan warna (Breysse dan Lees,2003).
Spektrofotometer adalah suatu instrumen untuk mengukur transmitans atau absorbans suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang; pengukuran terhadap sederetan sampel pada suatu panjang gelombang tunggal dapat pula dilakukan. ( Underwood,2002) Dalam analisis secara spektrofotometri, terdapat tiga daerah panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu daerah UV (200 – 380 nm), daerah visible (380 – 700 nm), daerah inframerah (700 – 3000 nm) ( Khopkar, 1990).
2.1.3 Jenis-jenis spektrofotometer
Menurut Underwood (2002), jenis-jenis spektrofotometer berdasarkan pada daerah spektrum yang akan dieksporasi terdiri dari spektrofotometer sinar inframerah dan Ultraviolet-Cahaya Tampak Berikut penjabaran masing-masing jenis spektrofotometer: a. Spektrofotometer Inframerah Spektrofotometri inframerah sangat penting dalam kimia modern, terutama dalam daerah organik. Spektrofotometer ini merupakan alat rutin untuk mendeteksi gugus fungsional, mengidentifikasi senyawa, dan menganalisis campuran. Instrumen yang merekam spektra inframerah tersedia secara komersial dan mudah digunakan secara rutin. b. Spektrofotometer Ultraviolet-Cahaya Tampak (UV-VIS) Spektrum elektronik senyawa dalam fase uap kadang-kadang menunjukkan struktur hlus dimana sumbangan vibrasi individu dapat teramati, namun dalam fase-fase mampat, tingkat energi molekul demikian terganggu oleh tetangga-tetangganya. Semua molekul dapat mengadsorpsi radiasi dalam daerah UV-tampak karena mereka mengandung elektron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dieksitasikan ke tingkat energi yang lebih tinggi. c. Spektrofotometer Vis (Visible) Pada spektrofotometer ini yang digunakan sebagai sumber sinar atau energi adalah cahaya tampak (visible). Cahaya visible termasuk spektrum elektromagnetik yang dapat ditangkap oleh mata manusia. Panjang gelombang sinar tampak adalah 380 – 750 nm. Sehingga semua sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia, maka sinar tersebut termasuk kedalam sinar tampak (visible).
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
II - 3 Bab II Tinjauan Pustaka d. Spektofotometri UV (Ultra Violet ) Berbeda dengan spektrofotometri Visible, spektrofotometri UV berdasarkan interaksi sampel dengan sinar UV. Sinar UV memiliki panjang gelombang 190-380 nm. Sebagai sumber sinar dapat digunakan lampu deuterium. Deuterium disebut juga heavy hidrogen yang merupakan isotop hidrogen yang stabil yang terdapat berlimpah di laut dan di daratan. Inti atom deuterium mempunyai satu proton dan satu neutron, sementara hydrogen hanya memiliki satu proton dan tidak memiliki neutron. Nama deuterium diambil dari bahasa Yunani, deuteros, yang berarti “dua”, mengacu pada intinya yang menjadi dua partikel. Karena sinar UV tidak dapat dideteksi oleh mata manusia maka senyawa yang dapat menyerap sinar ini merupakan senyawa yang tidak memiliki warna bening dan transparan.
2.1.4 Cara Kerja Spektrofotometri
Metode Spektrofotometri Ultra-violet dan Sinar Tampak telah banyak diterapkan untuk penetapan senyawa-senyawa organik yang umumnya dipergunakan untuk penentuan senyawa dalam jumlah yang sangat kecil. Prinsip kerjanya berdasarkan penyerapan cahaya atau energi radiasi yang diserap memungkinkan pengukuran jumlah zat penyerap dalam larutan secara kuantitatif. Metode Spektrofotometri Ultra-violet dan Sinar Tampak berdasarkan pada hukum Lambert-Beer (Triyati, 1985). Monokromator menguraikan sinar yang masuk dari sumber cahaya tersebut menjadi pita-pita panjang gelombang yang diinginkan untuk pengukuran suatu zat tertentu, dan setiap gugus kromofor mempunyai panjang gelombang maksimum yang berbeda. Dari monokromator tadi, cahaya atau energi radiasi diteruskan dan diserap oleh suatu larutan yang akan diperiksa di dalam kuvet. Jumlah cahaya yang diserap oleh larutan akan menghasilkan sinyal elektrik pada detektor, yang mana sinyal elektrik ini sebanding dengan cahaya yang diserap oleh larutan tersebut. Besarnya sinyal elektrik yang dialirkan ke pencatat dapat dilihat sebagai angka ( Triyati, 1985).
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Spektrometri
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
II - 4 Bab II Tinjauan Pustaka Sel absorpsi dipakai dari bahan silika, kuvet dan plastik banyak dipakai untuk daerah Sinar Tampak. Kualitas data absorbans sangat tergantung pada cara pemakaian dan pemeliharaan sel. Sidik jari, lemak atau pengendapan zat pengotor pada dinding sel akan mengurangi transmisi. Jadi sel-sel itu harus bersih sekali sebelum dipakai (Skoog dan West, 1971).
2.1.5 Kalibrasi
Scara khas terdapat suatu tirai kedap cahaya, yang dikendalikan oleh operator, yang ditaruh di depan tabung foto (cuvet ) sehingga tabung itu berada dalam alat. Dengan suatu tombol pada instrumen operator mematikan (mengimbangi sehingga tak ada arus ke manapun) arus gelap itu dan skala pada instrumen distel sehingga menunjukkan absorbans tak terhingga (hingga nilai 0). Kemudian panjang gelombang distel pada nilai yang diinginkan dan sebuah sel yang berisi larutan pembanding dikenai berkas cahaya (pembanding dapat berupa pelarut murni, suatu “blanko” dari suatu prosedur analitis, dan sebagainya), tirai disingkirkan agar detektor tersingkap. Sekarang dengan mengubah sesuaikan daya radiasi ke detektor dengan pertolongan kendali celah monokromator , dan atau dengan mengubah secara elektronis masukan penguat, skala instrumen distel agar menunjukkan absorban nol (transmitans 100%) ( Underwood,2002).
2.1.6
Baku Mutu Air Limbah dan Air Minum
Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor : 416/MENKES/PER/IX/1990 Tanggal : 3 September 1990 Tabel 2.1 Persyaratan Kualitas Air Minum
Kadar Maksimum No.
Parameter
Satuan
Keterangan
Yang Diperbolehkan
A.
FISIKA 1.
Bau
-
-
Tidak
2.
Jumlah zat padat
mg/L
1.000
berbau
3.
terlarut (TDS)
Skala NTU
5
-
4.
Kekeruhan
-
-
-
5.
Rasa Suhu
o
C
Suhu udara ± 3oC
Tidak
Skala TCU
15
berasa-
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
II - 5 Bab II Tinjauan Pustaka KIMIA a.
Merupakan
Kimia Anorganik
batas
1.
Air raksa
mg/L
0,001
minimum
2.
Alumunium
mg/L
0,2
dan
3.
Arsen
mg/L
0,05
maksimum
4.
Barium
mg/L
1,0
5.
Besi
mg/L
0,3
6.
Fluorida
mg/L
1,5
7.
Kadnium
mg/L
0,005
8.
Kesadahan (CaCO3)
mg/L
500
9.
Klorida
mg/L
250
10. Kromium, Valensi 6
mg/L
0,05
11.
Mangan
mg/L
0,1
12.
Natrium
mg/L
200
13.
Nitrat, sebagai N
mg/L
10
14.
Nitrit, sebagai N
mg/L
1,0
15.
Perak
mg/L
0,05
16.
pH
-
6,5 – 8,5
17.
Selenium
mg/L
0,01
18.
Seng
mg/L
5,0
19.
Sianida
mg/L
0,1
20.
Sulfat
mg/L
400
21.
Sulfida (sebagai
mg/L
0,05
22.
H2S)
mg/L
1,0
23.
Tembaga
mg/L
0,05
Timbal a.
Kimia Organik 1.
Aldrin dan Dieldrin
mg/L
0,0007
2.
Benzena
mg/L
0,01
3.
Benzo (a) pyrene
mg/L
0,00001
4.
Chlordane (total
5.
0,0003
isomer)
mg/L
0,03
Coloroform
mg/L
0,10
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
II - 6 Bab II Tinjauan Pustaka 6.
2,4 D
mg/L
0,03
7.
DDT
mg/L
0,05
8.
Detergen
mg/L
0,01
9.
1,2 Discloroethane
mg/L
0,0003
10.
1,1 Discloroethene
mg/L
0,003
11.
Heptaclor dan heptaclor epoxide
0,00001 mg/L
0,004
12. Hexachlorobenzene
mg/L
0,03
13.
Gamma-HCH
mg/L
0,01
14.
(Lindane)
mg/L
0,10
15.
Methoxychlor
mg/L
0,01
16.
Pentachlorophanol
mg/L
10
17.
Pestisida Total
mg/L
18.
2,4,6
mg/L
urichlorophenol Zat organik (KMnO4) 95%
dari
sampel yang diperiksa selama B.
Mikro biologic 1.
Koliform Tinja
setahun. Jumlah per 100ml Jumlah per
2.
Total koliform
100ml
0
0
Kadangkadang boleh ada 3 per 100 ml sampel air, tetapi tidak berturutturut
Radio Aktivitas Aktivitas Alpha
Bq/L
0,1
(Gross Alpha
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
II - 7 Bab II Tinjauan Pustaka Activity) Aktivitas Beta
Bq/L
1,0
(Gross Beta Activity)
Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor : 416/MENKES/PER/IX/1990 Tanggal : 3 September 1990 Tabel 2.1 Persyaratan Kualitas Air Minum
No.
A.
Parameter
Kadar Maksimum
Satuan
Yang Diperbolehkan
Keterangan
FISIKA Bau
-
Jumlah zat padat
mg/L
1.
terlarut (TDS)
Skala NTU
2.
Kekeruhan
-
3.
Rasa
4.
Suhu
5.
Warna
B.
KIMIA
1.
Air raksa
mg/L
0,001
2.
Arsen
mg/L
0,05
3.
Besi
mg/L
1,0
Merupakan
4.
Fluorida
mg/L
1,5
batas
5.
Kadnium
mg/L
0,005
minimum
6.
Kesadahan (CaCO3)
mg/L
500
dan
7.
Klorida
mg/L
600
maksimum,
8.
Kromium, Valensi 6
mg/L
0,05
khusus air
9.
Mangan
mg/L
0,5
hujan pH
10.
Nitrat, sebagai N
mg/L
10
minimum 5,5
11.
Nitrit, sebagai N
mg/L
1,0
12.
pH
-
6,5 – 9,0
13.
Selenium
mg/L
0,01
1.500 25 -
o
C
Skala TCU
Suhu udara ± 3oC 50
Tidak berbau Tidak berasa -
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
II - 8 Bab II Tinjauan Pustaka 14.
Seng
mg/L
15
15.
Sianida
mg/L
0,1
16.
Sulfat
mg/L
400
17.
Timbal
mg/L
0,05
mg/L
0,0007
mg/L
0,01
mg/L
0,00001
mg/L
0,007
mg/L
0,03
mg/L
0,10
mg/L
0,03
mg/L
0,5
mg/L
0,01
mg/L
0,0003
mg/L
0,003
mg/L
0,00001
mg/L
0,004
mg/L
0,10
mg/L
0,01
mg/L
0,10
mg/L
0,01
mg/L
10
Kimia Organik Aldrin dan Dieldrin Benzena 1.
Benzo (a) pyrene
2.
Chlordane (total
3.
isomer)
4.
Coloroform
5.
2,4 D
6.
DDT
7.
Detergen
8.
1,2 Discloroethane
9.
1,1 Discloroethene
10.
Heptaclor dan
11.
heptaclor epoxide
12.
Hexachlorobenzene Gamma-HCH
13.
(Lindane)
14.
Methoxychlor
15.
Pentachlorophanol
16.
Pestisida Total
17.
2,4,6
18.
urichlorophenol Zat organik (KMnO4)
Jumlah per
C.
Mikro biologic Total koliform (MPN)
100
Bukan air
ml
50
perpipaan
Jumlah per
10
Air perpipaan
100
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
II - 9 Bab II Tinjauan Pustaka Ml RadioAktivitas
D.
Aktivitas Alpha
Bq/L
0,1
Bq/L
1,0
(Gross Alpha
1.
Activity) Aktivitas Beta
2.
(Gross BetaActivity)
Keterangan : mg = miligram ml = mililiter L = liter Bq = Bequerel NTU = Nephelometrik Turbidity Units TCU = True Colour Units Logam berat merupakan logam terlarut
2.1.7 Dampak Krom Terhadap Lingkungan
Kromium apabila masuk ke dalam tubuh manusia dan terakumulasi di dalam tubuh dapat menyebabkan kanker paru – paru, kerusakan hati (liver ), dan ginjal ( Kaim and Schwederski, 1994). Cr(VI) mempunyai potensi karsinogenik, bersifat lebih toksik terhadap
makhluk hidup termasuk manusia dibandingkan Cr(III) ( Anderson, 1997 ). Cr (III) kurang beracun dan kurang aktif di dalam lingkungan dibanding dengan Cr (VI). Cr (III) yang berada di lingkungan akan diendapkan di dasar perairan, sedangkan Cr (VI) tetap berada dalam
perairan yang sangat beracun bagi binatang dan tanaman air. Cr (VI) dapat
berakibat
pembentukan bisul pada kulit, lubang-lubang kecil pada hidung dan kanker
paru- paru ( Krull, 1991).
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
II - 10 Bab II Tinjauan Pustaka 2.2 Jurnal Aplikasi Industri OPTIMASI ADSORPSI Cr(VI) PADA SILIKA GEL DARI ABU SEKAM PADI TERMODIFIKASI DIFENILKARBAZIDA (Si-DPZida) Henny Puspa Dewi Giri, I Wayan Sudiarta, dan Ida Ayu Raka Astiti Asih
2014 Kromium (Cr) adalah salah satu logam berat yang berasal dari limbah industri tekstil, kertas, elektroplating dan lainnya yang dapat merusak lingkungan tanah, udara dan perairan. Kromium apabila masuk ke dalam tubuh manusia dan terakumulasi di dalam tubuh dapat menyebabkan kanker paru – paru, kerusakan hati (liver ), dan ginjal. Cr(VI) mempunyai potensi karsinogenik, bersifat lebih toksik terhadap makhluk hidup termasuk manusia dibandingkan Cr(III). Beberapa metode kimia maupun biologis telah dicoba untuk menghilangkan logam berat yang terdapat di dalam limbah, diantaranya adsorpsi, pertukaran ion (ion exchange), dan pemisahan dengan membran. Metode adsorpsi lebih paling sering digunakan karena dalam metode ini pengerjaannya lebih sederhana, ekonomis, dan tidak memerlukan peralatan yang rumit. Adsorpsi d Cr(VI) pada limbah – limbah cair telah banyak dilaporkan menggunakan adsorben seperti, d resin sintetik, karbon aktif, sorben dari bahan - bahan organik (biosorben) dmenggunakan bahan-bahan organik mati, serta gsorben udariu bahan danorganik dseperti zeolit, dlempung ddan g silikad gel. Metode pertama adalah sebanyak 0,1 g adsorben Si-DPZida yang sudah kering dimasukkan ke dalam 2 erlenmeyer 50 mL yang berbeda kemudian masing-masing ditambahkan 10,0 mL NaOH 0,1 M, selanjutnya erlenmeyer ditutup rapat dan diaduk selama 1 jam pada temperatur kamar. Sebanyak 0,1 g adsorben Si-DPZida yang sudah keringdimasukkan ke dalam 7 erlenmeyer 50 mL yang berbeda kemudian masing-masing ditambahkan 20,0 mL larutan metilen biru 50 ppm, lalu diaduk dengan pengaduk magnet dengan waktu kontak yang bervariasi, yaitu 5, 10, 15, 20, 30, 40, dan 50menit. larutan hasil pengocokan disaring dan dfiltratnya gdianalisis hmenggunakanf spektrofotometer UV-Vis. Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat disimpulkan bahwa adsorben silika gel termodifikasi difenilkarbazida (Si-DPZida) memiliki keasaman permukaan (Kal) sebesar 1,5996 mmol/g dan jumlah situs aktif sebesar 9,6328 . 1020 atom/g. Nilai luas permukaan spesifik adsorben silika gel termodifikasi difenilkarbazida (Si-DPZida) sebesar 4,4538 m2/g. Kondisi optimum yadsorpsi logam Cr(VI) oleh adsorben silika gel utermodifikasi dan difenilkarbazida (Si-DPZida) diperoleh pada pH 5 ldan waktu interaksi 15 menit. Pola isoterm adsorpsi logam Cr(VI) oleh adsorben silika b gel termodifikasi difenilkarbazida (Si-DPZida) bcenderung hmengikutiu pola isotermh Freundlich.
Laboratorium Analisa Instrumen Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 2018
