BAR I I
' I ' IN. 'AIIAN PT JSI 'AK,\
l . Tinjauan Unrum ' l 'cntang' l -cor i
Adsorpsi
Pcningkalan konsentrasi sualu zat pada pcrnrukaan anlara dua lbsc
dibandingkan dengan konsentrasi zat tcrsebut dalarn rlediurn pendispersinya
disebut dengan adsorpsi. Zal yang di.lcrap disebut lasc tcrierap sedangkan zat
yang menjerap disebut penjerap ( adsorben ) ( Maron I 974; Moechtar, 1989 ).
Penjerapan ada 2 jenis yaitu penjerapan fisika dan penjerapan kimia,
sebagai contoh penjerapan fisika yaitu penjerapan yang disebabkan oleh ikatan
Van der Waals yang ada pada pennukaan penjerap dengan jenis ikatan vang
lemah sampai yang kuat.
Penjerapan fisika ( adsorpsi Van der Waals ) mernpunyal cirr-cirinya
sebagai berikut :
-Karakteristik penjerapan dengan pemanasan rendah, utnurnnva kurang dari
I 0.000 kalori per mol penjerap.
-Energi yang menvertai penjerapan sama sepe(i energi pencairan gas.
-Gaya yang bekerla adalah gaya Van der Waals.
-Prosesnva berlangsung cepat.
-llersilat reversrbcl.
Sedangkan yang dirnaksud dcngan penjerapan kirnia adalah terjadinva reaksi
anlara ra1 r ,anu cl iscrap dcngan pcnlerap (Sukar. jo. 1985 )
Penjerapan kirnia ( adsorpsi terakt i l tan ) mempunvai ctr t -
bcr iku( :
7
sehagai
- I ) iscr la i pcrubahan panas van! leblh t inggi dcngan batasan 20 000 sampat
l( iu.Ouo kalor pcr mol pcn jcrap
- I-a.1u penjerapnya mentngkat sebanding dengan mcningkatnya temperatur'
- I )enjerapan rnr letrrh spesi l ik di a lam dar ipada adsorpsi f isrk dan drtunlukkan
hanya di rnana ada kekuatan yang rnenuniuk pada fbrmasi campuran antara gas
dan penjerap.
- Memerlukan keaktifan
- Bersilat ineversibel
Dalam perhitungan penjerapan dalam larutan digunakan persamaan
Langmuir dan Freundlich. Persamaan Langmuir digunakan untuk menjelaskan
proses penjerapan pada permukaan zat padat dan lebih dikenal densan " Isotherm
Adsorpsr Langrnuir " berlaku untuk penjerapan lapisan tunggal ( Inonolaver ) pada
permukaan zat yang homogen.
Persamaan Langmuir tersebut dapat diturunkan secara teoritis dengan
Inenganggap terjadinya sualu kesetirrlbangan anlara rrolekul vang diabsorpsi
dcngan molekul yang masih bebas. I'ersamaan isoterm tersebut dapat diturunkan
sebagar berikut :
\ | r -
x / r r r a ( V r n ) t n a l s l r / l t t ) n l a k s ^ '
d rmana ;
C Konscntrasi tnolckul za( lcr larut
crnnva
x : f. mol zat terlarut yang tcrierap pgr I gram pcnlerap
a : letapan
m bcrat PenjeraP
x/m : kapasitas monolaYer '
Sedangkan Freundlich menyatakan bahrva banyaknya znt padat yang
diierap oleh sejumlah tenentu penjerap relatif bertarnbah cepat dengan
bertambahnya konsentrasi, kemudran menjadi lambal bila pennukaan penjerap
te(utup oleh molekul gas yang terdapat dalam larutan
Persamaan Freundlich dapat ditulis sebagai berikut :
x/m : k.C l/n
di mana :
x : I zat terlarut yang dijerap padatan bermassa m
m : berat penjeraP
k dan n mempunyai harga yang konstan' tergantung suhu' penjerap dan
bahan untuk dijerap. Rumus dratas dapat diubah kembali bentuk logaritma' yaitu :
log x./m : log K + t/n log C
di mana :
x/m : massa zalyangdijerap per massa adsorben
C - konsentrasi zat pada saat keselimbangan
k,n : tetapan empiris
Dari persamaan terscbut dapat drgambarkan grafik antara ltlg x/m vs log C yang
l in ier dengan slope l rn dan interscp log K
l-og -_ t n
Gambar I : Kurva penjerapan vs konsentrasi menurut Freundlich
2. Tinjauan Umum Tentang Jerami Padi
Di negara - negara tropika dan subtropika beras ( padi yang diolah )
merupakan sumber bahan pangan pokok sebagai pengganli serella Yang sangal
diperlukan oleh lebih dari setengah penduduk dunia ( Nicholas' 1990 )
Indonesia merupakan salah salu ncgara penghasil padi yang cukup bcsar
di dunia, khususnya di Pulau Jawa dimana banyak terdapat tanaman padi ( Or.v:u
suti\) ). f)ari proses pengolahan padr akan drhasrlkan hasil sarnplng vang
jumlahnya cukup banyak, salah satunva adalah .ic'rami padi. Jcrami padi ini
biasanya digunakan untuk rnemelihara ternak, pcmbuatan kcrtas dan pulp. mcdia
penanarnan. jarnur, bahan produksi tekst i l , bahan bangunan, dan kera- i inan langan
l 0
t)rsamping itu lerkadang jerami padi sering dibuang percuma, oleh karena itu
sebaiknya jcranr i padi diolah sehingga menrpunyai daya guna dan ni la i ekononrts
yang t inggr.
Sel jcrami padi terdiri dari isi sel dan dinding sel sedangkan tanamah padi
sendiri terdirr dari 28oh helaian daun, 36% pelepah daun dan 3l7o batang daun
(jerarni 1 ( Doyle, 1986 ). Prosentase isi selnya antara l4o/o sarnpai 4670 terdiri
dar i protein, gula, ami lum, Iemak dan mineral sedangkan pada dinding sel terdir i
dari selulosa sebanyak 30% sampai 5l%, hemiselulosa 67o sampai 25oh dan
lignin 4o/o sampai l0%. Dari rata prosen di atas tampak bahwa selulosa adalah
kandungan terbesar dalam dinding sel dan bahan tersebut diduga dapat menjerap
logam - logam berat (Cowd, 1982 ).
Selulosa dan pati adalah polisakarida yang banyak dikenal, jaringan
berserat dalam dindrng sel juga mengandung polisakarida selulosa yang
rnerupakan polimer alarn yang paling banyak terdapat dan tersebar di alam.
Secara kirnia selulosa merupakan polimer dari glukosa, karena tersusun atas
satuan B - d glukosayangterikat dengan ikatan glikosida( I -+ 4 ) membentuk
molekul mir ip rantai lurus. Runrus molekul selulosa adalah (CnH,, ,O. 1n.
Sebuah molekul selulosa alam mempunyai berat molekulnya antara 35000 -
550000 dan residu glukosa anlara 2000 sampai 3000 buah ( Lovcless, I 991 ).
l t
. elc.o'
Garnbar 2 : Struktur / rumus kimia selulosa ( Holum, 1996 ).
Ditiniau darr strukturnya, selulosa diharapkan nlempunyai kelarutan yang
besar dalam air, karena banyaknya kandungan gugus hidroksil yang dapat
membentuk ikatan hidrogen dengan air ( antaraksi yang tinggi antara pelarut-
terlarut ). Akan letapi pada kenyataannya lidak demikian, karena selulosa bukan
hanya tidak larut dalam air tetapi juga dalarn pelarut lain. Penyebabnya ialah
kekakuan rantai dan tingginya gaya antar rantai akrbat ikatan hrdrogcn antar
gugus hidroksil pada rantai yang bcrdekatan dan laktor ini dipandang mcniadi
penyebab kekristalan yang tinggi dari seral sclulosa. Karenajika ikatan hidrogen
berkurang ga1,a antaraksi pun bcrkurang, oleh karenanya gugus hidroksil selulosa
harus diganti sebagian atau seluruhnya oleh pengeslcran.
Ikalan antara selulosa dan l ignin pada dinding sel sangat kual , sehingga
dalam pernisahannya memerlukan perlakuan kirnia yang intensif. Sebagai conloh
),ai lu pemisahan sclulosa dar i kavu dcnqan nrengutrnakan larulan [relcrang
t2
natriurndioksida
disul f ida
dan hidrogen sulfit, atau
dalam air pada proses sullal
larutan natrium hidroksida dan
( proscs kra{i ) ( Corvd. l9tt2 1.
Gambar 3 : Saiah satu bentuk struk(ur l r r in in ( Fenucl . l99l )
3. Tinjauan t lmum l 'entang l -ogam Bcrat l ,h dan Cd
l)rcscs - proses lndustri pada saat ini banyak mengakibalkan pencemaran
irngkungan dcngan meningkalnya kegiatan rranusia, maka kandungan logam
bcrat itu menjadi hertambah sehingga mcnimbulkan gangguan kesehatan bagi
tnanusia nraupun l ingkungan hidupnva ( l la i lo et al . l97lJ ) .
t3
l-ogam berat didelinisikan scbagai suatu unsur kimia yang mempunyai
beral alom lebih besar dari berat atotn Na dan nrempunvai el'ck vang merugikan
bagi tubuh dalam dosis keci l ( l laryono, 1994 ) .
' l 'anpa disadari rnanusia scnantiasa berhubungan dengan logam bcrat
dalam kehidupannya. Logam - logarn herat ini disatu sisr memang dibutuhkan
oleh rnanusia, sepertr logam bcsi ( liel digunakan unluk Inenlbentuk sel darah
(llacmoglobin ), tetapr disisi lain logam berat ini berbahaya bagi kehidupan
manusia jika masuk ke dalam tubuh dalam kadar yang tinggi, Sebagai contoh
logam berat yang membahayakan adalah kadmium ( Cd ) dan timbal (Pb)
yang masing - masrng mempunyai batas rnaksrmum dalam air minum sebesar
0.01 mg/L dan 0.05 mg/L ( Peraturan Menteri. 1988 1.
Logam - logarn berat secara alamiah terdapat dalam air, tanah dan udara.
tetapi saat ini sumber pencemaran logam beral kebanyakan berasal dari industri,
lerularna jndustri cat, induslri pembuatan baterai, industrr geias dan iain - lain.
Kandungan unsur logam berat di suatu perairan dapat berasal dari sumbcr
pencucian biji logam, linrbah perrninvakan dan kemungkinan pula disebabkan
pelapukan tanah i sumber lain ( Clesceri el al, 1989 ).
3 .1 Kadmium ( Cd )
Kadrniurn merupakan logam berat yang sangal beracun, bcrasal dari
l i rnbah industrr , penambanuan. zal warna, baterat, industr i cal . k inr ia. tckst i l .
kcramik, kcndaraan, pclapisan clektro, pcst is ida ( ' l 'he Merck Inder. 1976 ) .
l 4
Keracunan logam bcrat kadmiurr dapat melalui makanan, air dan udara.
Kadmium berakurnulasi dalanr ginlal dan hat i . Keracunan logant in i b iasanla
ter.jadi karena mcnghirup dcbu dan asap vang mengandung kadrniurn ( kadmium
oksrda ; dan garanr kadrriuni yang tennakan. Kadnrium yang tennakan akan
mcnimbulkan rnual, muntah, salivasi, diare dan kejang perut. l'anda dan gejala
yang tirnbul dalanr rvaktu beberapa jatn tneliputi peradangan saluran natas drn
sakit dada, mual, pusing dan diarc ( Cian, l9ll7 ). Dampak keracunan yang
ditimbulkan adalah kerusakan ginlal, gangguan pada tulang ( multiple faktur ),
darah tinggi, kehilangan sel darah merah, gangguan lambung, kerapuhan tulang
(Antony ,1992).
Keracunan logam kadmium di Jepang terkenal dengan nama penyakrt
itai-itai dimana penyakit ini timbul karena masyarakat mengkonsumsi nasi yang
berasal dari tanaman padi yang dialiri oleh air sungai yang mengandung limbah
kadrnium (Sjanrsudin, 1987. Bai iev er al , 1987).
Dr alam kadmtum bercampur dengan seng dan timbal. pengolahan seng
dan timbal ini seringkali mengakibatkan penccmaran i.ingkungan oleh kadrnium.
Batu bara dan bahan bakar fosil lainnya juga mengandung kadmium dan
pernbakaran bahan inr melepaskan unsur kadmium ke dalam lingkungan.
Sutnber utalna dari keracunan logarn ini adalah pada konlaminast makanan,
dimana bahan makanan dikatakan lercemar apabila kadar kadrniunt lebih dari
0,5 mcg per grar) berat basah dan jumlah endapan rata-rata per hari 50 rncg.
Rokok juga r lerupakan sunrber keracunan louant rnr. d inrana sct iap l ratang
t5
mengandung I sampai 2 mcg kadmium. Walaupun pcnicrapan kadrnium melalui
paru l0?i,, rnenghisap salu bungkus rokok per harr bcrarti mengkonsunlsi
k i ra-kira I ng kadnrium pertahun (( ian, l9t t7 )
3.2 - l ' imbal ( l 'b )
Sumber pencemaran tirnbal berasal dari limbah industri cat, zat warna,
bahan bakar rrobil, baterai, bahan peledak dan percelakan. Keracunan logarn int
menimbulkan kekacauan sistem saraf pusat dan merusak ginjal ( The Merck
Index. 1976 ) .
Terhadap susunan saraf pusat timbal menyebabkan parestesia, nyeri dan
kelemahan otot. Anemia berat dan hernoglobrnuria terjadi karena hernolisrs
darah. Kerusakan ginjal karena keracunan logam ini dapat menimbulkan
kernalian yang dapat terjadi dalam I - 2 hari ( Gan. 1987 ).
Gelala keracunan timbal ditandar dengan tirnbulnva nrual.
muntah-munlah vang menverupai susu dan sakit perut yang hebat. llal rni terjadi
apabif a kadar logarr timbal dalam darah rnelebihr 0,72 mg/L ( Gan, 1987 ).
Pencenraran logarn Pb ini paling banyak terdapat dalam udara. dapat
juga terjadi dalam air. Batasan kadar Pb dalam air yang masih diperbolehkan
dalarn kehidupan sehari-hari adalah 0,05 mg/l- ( Rvadr, l9ti4 ).
Manusia dapal keracunan unsur in i rnelalui udara, makanan dan air .
Sebagar contoh trrrbal drgunakan sebagai " antrknocking " ( ntcnsulant i bunvi
ber is ik pada nresin bensin ) , d i tarnbahkan ko dalanr bensin dimana didalanrnva
l 6
terkandung I ml /L timbal letraetil. Penggunaan timbal dalam bensin ini
rlcrupakan salalr satu sutnbcr logam beral bagi tubuh makhluk hidup dan
mcrupakan racun bagi tubuh rnakhluk hidup, karena penggunaannya Yang
berlebihan (Gan, 1987 ) .
Sumber-sumber lain darr timbal dalarn
arsenal dan linlbal aselat yang drpakai sebagar
digunakan dalarn batcrai dan solder selain i tu
berburu. Pembakaran batu bara dan minyak
dalam jumlah keci l ( Bai ley et al , l978 ) .
l ingkungan manusia yaitu t irnbal
insektisida. Tinrbal . juga banyak
untuk pemakaian amunisi untuk
juga melepaskan timbal lerapi
4. Tinjauan Umum Tentang ICPS ( Inductively Coupled Plasma Spectrometer )
ICPS ( lndutively (bupletl l)lasma Spectromater ) diprkenalkan pada
tahun 1974 dan mulai diterapkan dalam bidang geokirnia, rnetalurgi, dan proses
kimia yang memonitor industri - industri.
ICPS adalah tipe khusus dari plasrna yanu energinva diperoleh dari rnduksi
medan magnet pada frekuensi tinggi. Plasma sebenamya merupakan sebagian gas
vans lenon, lerbenluk secara elektromagnelik oleh induksi gas argon pada
lrekuensi radio. Proses pada ICPS adalah dengan pengukuran sinar radiasi yang
drpancarkan oleh ion atau alom yang tereksilasi dari tingkat energi tinggi kc
t ingkat energi yang lebih rendah ( Wi l lard, l98l ) .
l '1
Pr insip Keria l ( )PS
Arus listrrk pada liekuensi radio dilovatkan pada kurnparan induksi yang
terbual dar i logatr . Arus in i kcnrudian rnenghasr lkan nredan magnet Medan
rnagnct in i berhubungan dengan garrs - gar is gaya yang rnelalui sumbu tabung
kuarsa pada bagran dalarn kurrparan. Eleklron - elektron dari kumparan tesla
scbagai pcnyembur arval bcrgerak diperccpat olch medan eleklrornagnetik
dengan orbi t nrel ingkar dalarn tabuog kuarsa. Eleklron - elektron in i
memindahkan energinya pada gas argon dengan cara benturan sehingga gas
argonnya menjadi panas, maka atom dan ron yang tereksitasi diperoleh dalam
konsentrasi yang tinggi. Suhu yang diperoleh dari ICPS adalah 6000'- 10.000" K
bergantung pada jarak muatan kumparan atas lokasi dan dalam plasma.
Sampel yang disuntikkan ke dalam plasma berbentuk aerosol, uap yang
lrmbul karena suhu trnggr ataupun serbuk halus. Sampel dibarva ke dalam
nebuliser yang berisi argon dengan kecepatan alirannya sekitar I L /rn ( Skoog.
1992 )
l 8
l : i t l ( l
Gambar 4 Consentric annular ncbulizer, ruang pcrcikan, dan alat suluh untukspcktroskopr emisi ICPS ( Christian, | 986 ).
ICPS terdiri dari tiga labung kuarsa ( silika ) yang konsentris dengan
diarneter lcrbesar 2,5 crn. T'abung perlama dan kedua berisi plasnra argon,
scdang tabung kctiga yang berada dipusat untuk mcnyuntikkan sampel yang
sudah rnenjadi acrosol melalui p lasrna argon
t q
Sedikit di atas puncak tabung-labung ini terdapat kumparan induksi vang dibcri
kekualan oleh generalor iiekuensi radro schingga mampu menghasilkan encrgl
sebcsar 2 ki lowatt p da21,l4 Mhz ( Wil lard' l9tt l . Skoog' 1992 )
l ' l l .nE Totih
Gambar 5 Skema oroses nada ICPS ( Frsons lnstrumenl )
Aliran argon yang mcngalir pada tabung pertama berfungsi untuk
nrel indungi kuarsa dar i suhu trnggi atau dcngan kata la in ber lungsi sebagai
pcndingin ( " Crxr lanl " ,1 Alrran arron kedua untuk membentuk _ialan vang
l0
efektif dalarn mcmbawa sarnpel pada pusal tnengalir tidak pada pusat
penyemburan sehingua pentanasannva dalam pembarva, 0 sarnpai I litcr pcr
menit dalam plasma pcrnbantu dan l5 I r le r per mcnit dalarn plasma coolant.
ICPS Fisons Model 34 lU l rncrunakan ranr:kaian [CI)S de ngan kiner ja
t inggi untuk menganal isa elemen secara rur in dan rnornccahkan rnasalah anal i t is
yanu memberikan stabi i i tas, kepercavaan dan kemampuan lrngrr .
Alat ini peka lerhadap senyawa - scnyawa dcngan konsentrasi renclah.
Keunlungan dar i ICPS 3410 . .
I . Stabilitas tinggi
2. Kine4a tinggi
3. Dalam menganalisis tidak perlu perawatan tiap hari
4. Cepal mencapai puncak p€ngamatan
5. Penggunaan gas argon rendah
6. Dispersi dan reduksi spektra maksinral
7. Mefarutkan zat padat secara total
8. Penyimpangan sinar kecil
Hal - hal yang harus diperhatikan agar ICI)S dalam rnenganalisis secara
kuantitatif, vailu masukan energi. kecepatan aliran gas plasma dan tinggi
pengamatan di atas kumparan induksi. Kondisi operasi ini dapat dialur dengan
mudah sehingga inlensilas sinyar yang nre'dekati optimum untuk scbasian besar
elcrnen didapatkan dalaln salu dacrah pandang spektroskopi.
Top Related