1. Tuliskan dan jelaskan secara singkat beberapa jenis teknik untuk menghilangkan
logam dari limbah?
Jawaban:
Logam berat dalam limbah-limbah cair yang berasal dari industri-industri.
Seharusnya diolah terlebih dahulu dengan cara di hilangkan sehingga tidak menggangu
lingkungan dan maklum hidup. Limbah yang mengandung logam berat yang dibuang
langsung dapat membahayakan lingkungan dan makhluk hidup karena sifatnya yang
beracun dan karsinogenik. Untuk itu, dibutuhkan metode-metode yang dapat
menghilangkan logam berat dari limbah tersebut. Metode itu antara lain:
1) Pretisipasi Kimia
Presipitasi adalah pengurangan bahan bahan terlarut (kebanyakan bahan anorganik)
dengan cara penambahan bahan bahan kimia terlarut yang menyebabkan
terbentuknya padatan padatan. Dalam pengolahan air limbah, presipitasi digunakan
untuk menghilangkan logam berat, sulfat, fluorida, dan fosfat. Senyawa kimia yang
biasa digunakan adalah lime , dikombinasikan dengan kalsium klorida, magnesium
kloria, aluminium klorida, dan garam-garam besi. Presipitasi hidroksida logam
sangat bergantung pada pH.
2) Pertukaran ion
Proses ini dilakukan dengan mempergunakan media penukar ion (resin), jenis resin
yang dipergunakan tergantung pada muatan ion logam berat yang terkandung dalam
air limbah. Pada proses pengolahan air limbah dengan konsep Pertukaran Ion ada 2
Mekanisme yaitu
Mekanisme pertukaran ion : ion logam berat yang terkandung dalam air limbah
ditukar dengan ion yang terdapat dalam resin (proses pengolahan air limbah),
disini ion-ion dalam air limbah terikat pada resin, jumlah ion logam berat yang
terikat tergantung pada kapasitas (daya tukar) resin.
Mekanisme Regenerasi Resin: ion-ion yang terikat dalam resin dikeluarkan dari
resin dengan menggunakan bahan kimia, pemilihan bahan kimia tergantung pada
jenis resinnya. Umumnya untuk resin kation (H+) diregenerasi dengan asam (asam
sulfat, asam chloride) sedangkan resin kation (Na+) diregenerasi dengan natrium
hidroksida (NaOH). Sedangkan untuk resin anion (OH-) diregenerasi dengan
hidroksida (OH), bahan kimia yang mengandung hidroksida seperti NaOH, KOH
dapat dipergunakan, yang umum dipergunakan adalah Natrium Hidroksida
(NaOH).
Hasil proses regenerasi akan menghasilkan endapan hidroksida-hidroksida logam
dalam jumlah yang kecil. Jika proses yang diaplikasikan untuk recovery ion
logam berat, maka hasil regenerasi dapat direaksikan dengan bahan kimia
sehingga dapat dihasilkan bahan kimia baru yang dapat dimanfaatkan.
Pada proses pengolahan air limbah industri elektroplating atau air limbah yang
mengandung ion logam berat dengan Proses Pertukaran Ion, ada beberapa hal
yang perlu diperhatikan yaitu
1. Kapasitas Resin, yaitu kemampuan resin untuk mempertukarkan ion, setiap
jenis atau merk dagang resin mempunyai kapasitas resin yang berbeda-beda.
Data kapasitas resin dibutuhkan untuk menentukan : Berapa jumlah resin yang
dibutuhkan per satuan volume air limbah yang diolah dan menentukan kapan
resin tersebut dilakukan proses regenerasi.
2. Selektivitas ion, didalam air limbah terdapat berbagai jenis ion logam berat
yang mempunyai valensi dan berat atom yang berbeda-beda, perbedaan
valensi dan berat atom akan mempengaruhi mekanisme pertukaran ion.
3) Adsorpsi
Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain.
Zat yang diserap disebut fase terserap (adsorbat), sedangkan zat yang menyerap
disebut adsorben. Kecuali zat padat, adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi
dapat terjadi antara : zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau
gas dan zat cair Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut
yang ada dalam larutan oleh permukaan benda atau zat penyerap. Adsorpsi adalah
masuknya bahan yang mengumpul dalam suatu zat padat. Keduanya sering muncul
bersamaan dengan suatu proses maka ada yang menyebutnya sorpsi. Baik adsorpsi
maupun absorpsi sebagai sorpsi terjadi pada tanah liat maupun padatan lainnya,
namun unit operasinya dikenal sebagai adsorpsi. (Giyatmi, 2008: 101).
Menurut Sukardjo bahwa molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat
cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang
mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai
gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap
masuk ke dalam adsorben sedang pada adsorpsi, zat yang diserap hanya pada
permukaan (Sukardjo, 2002:190).
4) Membran filtrasi
Membran ialah sebuah penghalang selektif antara dua fasa.
Membran memiliki ketebalan yang berbeda-beda, ada yang tebal dan ada juga yang
tipis serta ada yang homogen dan ada juga ada heterogen. Ditinjau dari
bahannya membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis. Bahan alami adalah
bahan yang berasal dari alam misalnya pulp dan kapas, sedangkan bahan sintetis
dibuat dari bahan kimia, misalnya polimer.
Membran berfungsi memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk
molekul, menahan komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih besar
dari pori-pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai ukuran
yang lebih kecil. Larutan yang mengandung komponen yang tertahan disebut
konsentrat dan larutan yang mengalir disebut permeat. Filtrasi dengan menggunakan
membran selain berfungsi sebagai sarana pemisahan juga berfungsi sebagai
sarana pemekatan dan pemurnian dari suatu larutan yang dilewatkan pada membran
tersebut.
Beberapa keunggulan teknologi membran:
Pemisahan dapat dilakukan secara continue
Pemisahan dapat dilakukan dengan kondisi operasi yang dapat diatur
Mudah dalam scale up
Tidak memerlukan bahan tambahan
Pemakaiannya mudah diadaptasikan karena material penyusun membrane yang
bervariasi
Kekurangan teknologi ini antara lain adalah fluks dan selektivitas, karena
pada proses pemisahan menggunakan membran umumnya fenomena yang terjadi
adalah fluks berbanding terbalik dengan selektivitas. Semakin tinggi fluks sering kali
berakibat menurunnya selektivitas, dan sebaliknya. Sedangkan yang diinginkan dalam
proses pemisahan berbasis membran adalah mempertinggi fluks dan selektivitas.
5) Reverse Osmosis
Prinsip kerja proses ini merupakan kebalikan dari proses osmosis biasa. Pada
proses osmosis biasa terjadi perpindahan dengan sendirinya dari cairan yang murni
atau cairan yang encer ke cairan yang pekat melalui membran semi-permeable.
Adanya perpindahan cairan murni atau encer ke cairan yang pekat pada membran
semi-permeable menandakan adanya perbedaan tekanan yang disebut tekanan
osmosis. Fenomena tersebut membuat para ahli berpipir terbalik, bagaimana caranya
agar dapat memisahkan cairan murni dari komponen lainnya yang membuat cairan
tersebut bersifat pekat. Dengan penambahan tekanan pada larutan yang pekat,
ternyata cairan murni dapat melalui membran semi-permeable yang nerupakan
kebalikan dari proses osmosis. Atas dasar tersebut teknologi ini disebut reverse
osmosis (osmosis terbalik).
Kriteria unjuk kerja membran bisa dilihat dari derajat impermeabilitas, yaitu
seberapa baik membran menolak aliran dari larutan pekat; dan dari derajat
permeabilitasnya, yaitu berapa mudahnya material murni melalui aliran menembus
membran. Membran selulosa asetat merupakan bahan membran yang baik dari segi
impermeabilitas dan permeabilitasnya. Bahan membrane lainnya yaitu etyl-cellulose,
polyvinyl alcohol, methyl polymetharcylate dan sebagainya.
Beberapa sistem reverse-osmosis yang sering dipergunakan, yaitu:
a. Tubular, dibuat dari keramik, karbon atau beberapa jenis plastik berpori. Bentuk tubular ini mempunyai diameter bagian dalam (inside diameter) yang bervariasi antara 1/8” (3,2mm) sampai dengan sekitar 1” (25,4mm).
b. Hollow fibrec. Spiral woundd. Plate and frame
Pada proses pemisahan menggunakan RO, membran akan mengalami
perubahan karena memampat dan menyumbat (fouling). Pemampatan atau fluks
merosot itu serupa dengan perayapan plastik/logam ketika terkena beban tegangan
kompresi. Makin besar tekanan dan suhu biasanya membran makin mampat dan
menjadi tidak reversible. Normalnya membran bekerja pada suhu 21-35 derajat
Celcius. Fouling membran dapat diakibatkan oleh zat-zat dalam air baku seperti
kerak, pengendapan koloid, oksida logam, bahan organik dan silika. Oleh sebab
itu cairan yang masuk ke proses reverse-osmosis harus terbebas dari partikel-partikel
besar agar tidak merusak membran. Pada prakteknya, cairan sebelum masuk ke
proses reverse-osmosis dilakukan serangkaian pengolahan terlebih dahulu, biasanya
dilakukan pretreatment dengan koagulasi dan flockulasi yang dilanjutkan dengan
adsorbsi karbon aktif dan mikrofiltrasi.
Pada suatu saat membran akan mengalami kotor, akibat dari adanya material-
material yang tidak bisa lewat. Hal ini yang menyebabkan tersumbatnya membran.
Kotoran yang terbentuk gumpalan kotoran, kerak atau hasil proses hidrolisa. Untuk
mengembalikan kekondisi semula dilakukan pembersihan dengan menggunakan
larutan pembersih yang khusus. Bahan ini bisa melarutkan kotoran tetapi tidak
merusak membran yang biasanya terbuat dari enzim. Proses pencucian dilakukan
dengan meresirkulasi larutan pencuci ke membran selama kurang lebih 45 menit.
Keuntungan metode RO berdasarkan kajian ekonomi antara lain:
Untuk umpan dengan padatan terlarut total di bawah 400 ppm, RO merupakan perlakuan yang murah.
Untuk umpan dengan padatan terlarut total di atas 400 ppm, dengan perlakuan awal penurunan padatan terlarut total sebanyak 10% dari semula, RO lebih menguntungkan dari proses deionisasi.
Untuk umpan dengan konsentrasi padatan terlarut total berapapun, disertai dengan kandungan organik lebih dari 15 g/l, RO sangat baik untuk praperlakuan proses deionisasi.
RO sedikit berhubungan dengan bahan kimia sehingga lebih praktis.
6) Koagulasi-Flokulasi
Proses koagulasi – flokulasi merupakan salah satu cara pengolahan limbah cair
untuk menghilangkan partikel-partikel yang terdapat didalamnya. Koagulasi diartikan
sebagai proses kimia fisik dari pencampuran bahan koagulan ke dalam aliran limbah dan
selanjutnya diaduk cepat dalam bentuk larutan tercampur.
Flokulasi adalah proses pembentukan flok pada pengadukan lambat untuk
meningkatkan saling hubung antar partikel yang goyah sehingga meningkatkan
penyatuannya (aglomerasi).
Proses saling mengikat antar partikel atau terjadinya pembentukan flok dapat dijelaskan
dalam berbagai macam teori. Pertama, pembentukan flok terjadi karena adanya tumbukan
partikel koloid dengan koagulan (sweep coagulation). Kedua, pembentukan flok terjadi
karena terjadi penetralan/pemuatan partikel koloid yang dilanjutkan dengan adanya gaya
tarik menarik antar partikel. Ketiga, pembentukan penghubung polimer (inter particle
bridging). Pemahaman terjadinya proses pembentukan flok tersebut tergantung dari
macam koagulan yang ditambahkan dalam proses tersebut. Koagulan adalah bahan kimia
yang mempunyai kemampuan menetralkan muatan koloid dan mengikat partikel tersebut
sehingga siap/mudah membentuk flok atau gumpalan (Hammer, 1986). Bahan kimia
yang dapat digunakan sebagai koagulan adalah kapur, alum, dan polielektrolit (organik
sintesis) (Hammer, 1986), koagulan anorganik [poly alumunium chloride (PAC)]
(Wenbin et al., 1999), dan garam-garam besi seperti feri klorida dan besi sulfat (Davis
dan Cornwell, 1991).
Selama ini proses koagulasi – flokulasi dalam pengolahan limbah cair umumnya
ditempatkan pada pengolahan primer (primary treatment) dan pengolahan tersier (tertiary
treatment). Penggunaan proses koagulasi – flokulasi pada pengolahan tersier biasanya
ditujukan untuk menurunkan kekeruhan yang masih tersisa pada efluen limbah cair yang
akan dibuang ke lingkungan. Pada beberapa pengolahan limbah cair industri,
menurunnya 2 kekeruhan akibat proses koagulasi – flokulasi ditujukan juga untuk
mengurangi warna dalam limbah cair sebelum masuk ke tahap pengolahan selanjutnya.
7) Flotasi
Flotasi adalah sebuah unit operasi yang biasa digunakan untuk memisahkan
partikel padat atau cair dari sebuah fase cairan. Pemisahan dilakukan dengan
menambahkan gelembung gas atau udara ke dalam fase cairan. Gelembung udara
menempel pada partikel material dan gaya bouyant dari kombinasi antara partikel dan
gelembung udara cukup kuat untuk membuat parikel terangkat ke permukaan.
Partikel-partikel yang memiliki kepadatan yang lebih tinggi daripada cairan
membuatnya terangkat ke permukaan. Partikel yang terangkat dengan kepadatan lebih
rendah juga dapat ditampung (misalnya suspensi minyak di air).
Pada pengolahan air limbah, flotasi pada dasarnya digunakan untuk melepas
material tersuspensi dan untuk mengumpulkan padatan organik. Kelebihan mendasar
dari flotasi dibanding dengan sedimentasi adalah partikel yang sangat kecil atau
ringan yang sulit diatasi dapat dipisahkan secara sempurna dan dalam waktu singkat.
Ketika partikel-partikel tersebut telah mengambang di permukaan, mereka bisa
langsung dikumpulkan oleh operasi skimming.
Flotasi terbagi menjadi:
1. Aerasi Pada Tekanan Atmosfer (Air Flotation)
Udara akan masuk kedalam fluida dengan menggunakan mekanisme
rotor-dispenser. Rotor yang terendam dalam fluida akan mendorong udara
menuju bukan dispenser sehingga udara bercampur dengan air sehingga partikel
yang mengapung dapat disisihkan. Sistem ini memiliki keuntungan antara
lain tidak memerlukan area yang luas dan lebih efektif dalam menyisihkan
partikel minyak.
2. Dissolved Air Flotation (DAF)
Merupakan proses pemisahan padatan, minyak dan kontaminan tersuspensi
lainnya dengan menggunakan gelembung udara. Udara ditambahkan kedalam
air, tercampur dengan aliran air dan terlepas dari larutan ketika terjadi kontak
dengan kontaminan. Gelembung udara menempel pada padatan, meningkatkan
daya apung dan mengangkat padatan ke permukaan air.
8) Bioakumulasi
Merupakan proses pegnikatan ion-inon logam pada struktur sel mikroba yang disebabkan
oleh beberapa macam cara yaitu system transport aktif kation, ikatan permukaan, dan
mekanisme lain yang tidak diketahui. Mekanisme tersebut tidak lepas dari karakter anion dan
sifat fisikakima dari dinding sel sehingga ion ogam berat (kation) mampu diikat secara
adhesi. Mikroalga dan Cyanobakteri mampu mengikat ion Cr2+¿ ¿dan ¿2+¿¿ pada seluruh
permukaan dinding sel.
2. Apa yang anda ketahui tentang absorben, adsorp dan adsorbat? Tuliskan tahapan adsorpsi secara umum dan sebutkan factor apa saja yang mempengaruhi proses adsorpsi?
Jawaban:
Adsorben
Adsorben merupakan zat padat yang dapat menyerap komponen tertentu dari suatu fase
fluida.Kebanyakan adsorben adalah bahan- bahan yang sangat berpori dan adsorpsi berlangsung
terutama pada dinding pori- pori atau pada letak-letak tertentu di dalam partikel itu. Oleh karena
pori-pori biasanya sangat kecil maka luas permukaan dalam menjadi beberapa orde besaran lebih
besar daripada permukaan luar dan bisa mencapai 2000 m/g. Pemisahan terjadi karena perbedaan
bobot molekul atau karena perbedaan polaritas yang menyebabkan sebagian molekul melekat
pada permukaan tersebut lebih erat daripada molekul lainnya. Menurut IUPAC (Internasional
Union of Pure and Applied Chemical) ada beberapa klasifikasi pori yaitu:
a. Mikropori : diameter < 2nm
b. Mesopori : diameter 2 – 50 nm
c. Makropori : diameter > 50 nm
Adsorben yang digunakan secara komersial dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu kelompok
polar dan non polar.
Adsorben Polar Adsorben polar disebut juga hydrophilic. Jenis adsorben yang termasuk
kedalam kelompok ini adalah silika gel, alumina aktif, dan zeolit.
Adsorben non polar Adsorben non polar disebut juga hydrophobic. Jenis adsorben yang
termasuk kedalam kelompok ini adalah polimer adsorben dan karbon aktif.
Adsorpsi
Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat
kepada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan
padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi, dimana fluida terserap oleh fuida lainnya
dengan membentuk suatu larutan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah jenis adsorbent, jenis adsorbate,
konsentrasi adsorbate, luas permukaan aktif adsorbent, daya larut adsorbent, dan
kemungkinan terjadinya koadsorbsi pabila terdapat lebih dari satu jenis adsorbat (Sawitri,
2008). Ditambahkan lebih lanjut oleh Hassler; Weber; Sawyer dalam Zahroh. (2010),
proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
A. Sifat Adsorbat
Besarnya adsorpsi zat terlarut tergantung pada kelarutannya pada pelarut. Kenaikan
kelarutan menunjukkan ikatan yang kuat antara zat terlarut dengan pelarut. Apabila
adsorbat memiliki kelarutan yang besar, maka ikatan antara zat terlarut dan pelarut
makin kuat sehingga adsorpsi akan semakin kecil karena sebelum adsorpsi terjadi
diperlukan energi yang besar untuk memecahkan ikatan zat terlarut dengan pelarut.
B. Konsentrasi Adsorbat
Adsorpsi akan meningkat dengan kenaikan konsentrasi adsorbat. Adsorpsi akan
konstan jika terjadi kesetimbangan antara konsentarasi adsorbat yang terserap dengan
konsentrasi yang tersisa dalam larutan.
C. Sifat Adsorben
Adsorpsi secara umum terjadi pada semua permukaan, namun besarnya ditentukan
oleh luas permukaan adsorben yang kontak dengan adsorbat. Luas permukaan
adsorben sangat berpengaruh terhadap proses adsorpsi. Adsorpsi merupakan suatu
kejadian permukaan sehingga besarnya adsorpsi sebanding dengan luas permukaan.
Semakin banyak permukaan yang kontak dengan adsorbat maka akan semakin besar
pula adsorpsi yang terjadi.
D. Temperatur
Reaksi yang terjadi pada adsorpsi biasanya eksotermis, oleh karena itu adsorpsi akan
besar jika temperatur rendah.
E. Waktu Kontak dan Pengocokan
Waktu kontak yang cukup diperlukan untuk mencapai kesetimbangan adsorpsi. Jika
fasa cair berisi adsorben diam, maka difusi adsorbat melalui permukaan adsorben
akan lambat. Oleh karena itu, diperlukan pengocokan untuk mempercepat proses
adsorpsi.
F. pH (Derajat Keasaman)
Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan dengan
penambahan asam-asam mineral. Hal ini disebabkan karena kemampuan asam
mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut, sebaliknya bila pH asam
organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang
sebagai akibat terbentuknya garam.
Adsorbat
Adsorbat adalah substansi dalam bentuk cair atau gas yang terkonsentrasi pada
permukaan adsorben. Adsorbat terdiri atas dua kelompok yaitu kelompok polar seperti air
dan kelompok non polar seperti methanol, ethanol dan kelompok hidrokarbon.
Karbondioksida merupakan jenis adsorbat yang sesuai digunakan untuk adsorben jenis
hidrofobic seperti karbon aktif.
Karbondioksida merupakan persenyawaan antara karbon dengan oksigen. Pada
kondisi tekanan dan temperatur atmosfir, karbondioksida merupakan gas yang tidak
berwarna, tidak berbau, tidak reaktif, tidak beracun dan tidak mudah terbakar
(nonflammable). Pada kondisi triple point, karbondioksida dapat berupa padat, cair
ataupun gas bergantung pada kondisinya. Karbondioksida berada pada fase padat pada
temperature -109 °F(-78,5oC) dan tekanan atmosfir akan langsung menyublimasi tanpa
melalui fase cair terlebih dahulu. Sedangkan pada tekanan dan temperatur di atas triple
point dan di bawah temperatur 87,9 °F (31,1oC) maka karbondioksida cair dan gas akan
berada pada kondisi kesetimbangan.
3. Ada dua istilah yang mirip, yaitu adsorpsi dan absorpsi. Jelaskan kepada kelompok tentang
perbadaan pengertiannya. Adsorpsi terbagi menjadi dua, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi
kimia. Jelaskan perbedaan antara kedua adsorpsi tersebut.
Jawaban:
Perbedaan adsorpsi dan absorpsi
Adsorpsi di definisikan sebagai penyerapan partikel di permukaan suatu zat, sedangkan
Absorpsi di definisikan sebagai penyerapan partikel sampai ke bawah permukaan suatu zat.
Pada Adsorpsi daya serap koloid hanya pada permukaannya saja, sedangkan
pada Absorpsi penyerapan terjadi hingga ke bagian dalam dibawah permukaan suatu zat.
Perbedaan adsorpsi kimia dan adsorpsi fisika
Physisorption (adsorpsi fisika)
Terjadi karena gaya Van der Walls dimana ketika gaya tarik molekul antara larutan dan
permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan, maka
substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Physisorption ini memiliki gaya
tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil. Molekul terikat sangat lemah dan energi
yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol.
Contoh : adsorpsi oleh arang aktif. Aktivasi arang aktif pada temperatur yang tinggi akan
menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas
permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan media
adsorpsi.
Chemisorption (adsorpsi kimia)
Chemisorption terjadi ketika terbentuknya ikatan kimia antara substansi terlarut dalam
larutan dengan molekul dalam media. Chemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisik,
yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben melalui gaya Van der
Walls atau melalui ikatan hidrogen. Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan
dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung mencari tempat
yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat. Contoh : Ion exchange.
(Atkin, 1999: 437-438).
Perbedaan adsorpsi kimia dan fisika secara spesifik diperlihatkan dalam tabel berikut:
Adsorpsi fisika Adsorpsi fisika
Molekul Terikat pada adsorben oleh gaya Van
Der Waals
Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia
Mempunyai entalpi reaksi -4 sampai -40 kJ/mol Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai -800
kJ/mol
Dapat membentuk lapisan multilayer Membentuk lapisan monolayer
Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik
didih adsorbat
Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi
Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan
fungsi adsorbat
Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan
karakteristik adsorben dan adsorbat
Tidak melibatkan energi aktifasi tertentu Melihat energi aktifasi tertentu
Bersifat tidak spesifik Bersifat sangat spesifik
4. Bagaimana metode desorpsi atau proses regenerasi adsorben? Jelaskan dan berikan contoh
atau gamabaran prosesnya
Jawaban:
Desorpsi adalah proses pelepasan kembali ion/ molekul yang telah berikatan dengan
gugus aktif pada adsorben. Laju desorpsi adsorbat (Rdes) dari substrat dapat dituliskan
sebagai :
Rdes=k N x
Keterangan: x = orde desorpsi
k = tetapan laju desorpsi
N = konsentrasi spesies permukaan
Tahap ini merupakan kebalikan pada tahap adsorpsi, dimana adsorbate dilepaskan dari adsorbent
(lepasnya gas atau uap atau molekul pada permukaan padatan). Desorpsi dapat dilakukan dengan
beberapa cara, diantarnya adalah :
Menaikkan temperature adsorbent di atas temperature didih adsorbent, dengan cara
mengalirkan uap panas/ udara panas atau dengan pemansan
Menambahkan bahan kimia atau secara kimia
Menurunkan tekanan
Salah satu contohnya adalah larutan H2SO4 untuk mendesorpsi adsorbat pada adsorben karbon
aktif.
Referensi
Tyagi et al.,2012, “Nanomaterials Use in Wastewater Treatment”, International Conference on Nanotechnology and Chemical Engineering (ICNCS’2012)- Bangkok (Thailand)
M.S. Diallo, S. Christie, P. Swaminathan, J.H. Johnson and W.A. Goddard, “Dendrimer enhanced ultra-filtration recovery of Cu (II) from aqueous solutions using Gx-NH2-PAMAM dendrimers with ethylenediamine core”. Environ. Sci. Technol., 2005, 39, 1366-1377
DiSalvo Jr et al., 2008, “Characteristics And Treatment Considerations Of Wastewater Containing Nanoparticles”, WATER JAM 2008 – Virginia.
Nanoteknologi
Teknologi nano merupakan hal yang sedang populer termasuk di dalam pengolahan air
limbah. Sebelum membahas lebih jauh mengenai manfaatnya dalam pengolahan limbah,
sebaiknya kita mengenal definisi nanoteknologi dan nanomaterial. Nanomaterial
merupakan material yang memiliki komponen struktur dengan salah satu dimensi
berukuran kurang dari 100 nm (nanowerk.com). Sementara itu dari situs yang sama
dijelaskan nanoteknologi adalah desain, karakterisasi, produksi, dan aplikasi dari struktur,
peralatan, dan sistem dengan manipulasi ukuran dan bentuk yang terkontrol pada skala
nanometer yang dapat memproduksi struktur, peralatan, dan sistem dengan setidaknya
salah satu karakteristik yang baru/unggul.
Berbagai jenis nanomaterial yang dapat digunakan di dalam pengolahan limbah antara
lain (Tyagi, 2012):
1. Polimer dendrite termasuk polimer dendrigraft, Dendron, dan dendrimer
Dendrimer dapat dijumpai dalam beragam bentuk (kerucut, bola, dan cakram) dan
ukuran (antara 2-20 nm). Salah satu penelitian yang dilakukan oleh Diallo (2005)
membuktikan bahwa dendrimer dapat digunakan untuk pembaruan ion tembaga
(Cu[II]) dari dalam larutan. Polimer dendrite juga dapat dimanfaatkan sebagai ligan
bagi logam beracun.
2. Oksida logam termasuk titanium oksida (TiO2), zink oksida (ZnO), dan cerium
oksida (CeO2)
Oksida-oksida logam tersebut memiliki luas permukaan yang besar sehingga cocok
untuk dimanfaatkan sebagai adsorben dalam proses pemurnian air. TiO2 dan Cu2O
nano digunakan dalam oksidasi elektrokatalitik untuk penyisihan senyawa organik
dan COD. Nanopartikel zink oksida dapat dimanfaatkan untuk penyisihan arsenik dari
dalam air.
3. Nano partikel zeolit
Zeolit dimanfaatkan sebagai media pertukaran ion untuk ion logam dan merupakan
sorben yang efektif untuk penyisihan ion logam. Beberapa logam berat dari limbah
electroplating dan air asam tambang yang dapat disisihkan menggunakan zeolit yaitu
Cr(III), Ni(II), Zn(II), Cu(II), dan Cd(II).
4. Nano partikel berbasis karbon
Nano partikel berbasis karbon memiliki kapasitas dan selektivitas yang tinggi bagi
polutan organik di dalam air sehingga dimanfaatkan sebagai sorben. Buckyballs,
carbon nanotube (CNT), nano diamonds, dan nanowires merupakan contoh-contoh
nano partikel berbasis karbon. CNT dengan dinding berlapis digunakan dalam
penyusihan 2,4,6-triklorofenol dan Cu(II).
5. Besi bervalensi nol (Zero Valent Iron, ZVI)
ZVI berguna untuk remediasi air, sedimen, dan tanah dengan cara mengurangi
kontaminan (nitrat, trikloroetena, dan tetrakloroetena)
Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kinerja nanomaterial di dalam
pengolahan limbah antara lain pH, kandungan ion di dalam air, keberadaan
kontaminan lain, dan temperatur (DiSalvo Jr, 2008).