BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Logam mulia (precious metal) seperti emas, platinum, dan paladium digunakan secara luas tidak hanya untuk perhiasan, tetapi juga dalam berbagai aplikasi canggih seperti perangkat listrik dan elektronik, katalis dan peralatan medis sebagai akibat dari sifat fisik dan kimia yang dimilikinya. Aplikasi untuk logam ini dapat ditemukan dalam catalytic converter, sensor gas, dan bahkan dalam aplikasi kesehatan sebagai obat anti-kanker.The Platinum Group Metals (PGM) juga penting dalam industri yaitu digunakan dalam produksi fiberglass dan pemurnian minyak bumi. Logam mulia memiliki sejarah penting sebagai mata uang dan dimasa kini tetap menjadi komoditas penting dalam hal investasi. Logam ini merupakan sumber daya yang terbatas (Lakay, 2009). Karena nilai ekonomi dan kelangkaan logam mulia ini, maka perlu dilakukan pungut ulang dari larutan limbah cair seperti limbah tailing dan proses industri. Kandungan mineral alam di Indonesia beraneka macam dalam jumlah besar. Salah satunya adalah deposit emas, perak dan tembaga yang keberadaannya sebagai urat kuarsa di pegunungan Pongkor, Bogor, Jawa Barat. Identifikasi lokasi keberadaan mineral tersebut ditemukan oleh PT. Aneka Tambang, Tbk dengan hasil analisis perkiraan kandungan emasnya berkisar 5,4 juta ton dengan kadar Au rata-rata 12,31 gram/ton dan Ag 135,20 gram/ton (Sutoto, 2007). Pendulangan limbah tailing mengandung Au 325 ppb , Pb 99,57 ppm, Cu 0,24%, Fe 8,26% dan Ag 3 ppm (Pohan et al., 2007). Youssef et al. (2012) papan sirkuit cetak (PCB) yang umumnya dibuang di pembuangan sampah atau dibakar yang menyebabkan kerusakan lingkungan yang serius dalam bentuk gas beracun atau senyawa berbahaya. PCB yang mengandung sejumlah precious metal diantaranya sekitar (20% Cu, 0,04% Au, 0,15% Ag, dan 0,01% Pd). Kim et al. (2011) melaporkan bahwa kandungan PCB ponsel adalah (0,045% Au, 2,3% Ni, 66% Cu dan 33,66% senyawa non logam). Pada komponen PCB dan Liquid Crystal Display (LCD) mengandung Al, Cr, Fe, Ni dan Cu 1
masing-masing sebesar
2
1,03%, 0,85%, 5,89%, 3,02%, dan 1,17%.(Maragkos et al. 2013). Ekstraksi logam dari PCB adalah langkah baik yang menguntungkan dan berdampak positif bagi lingkungan. Terdapat beberapa teknik industri untuk memisahkan logam mulia dari limbah cair maupun limbah elektronik diantaranya adalah proses pirometalurgi dan hidrometalurgi (Khaliq et al., 2014). Proses pirometalurgi jarang dipakai karena membutuhkan suhu yang tinggi dan kurang efisien (Kamberovich et al., 2009). Hidrometalurgi merupakan teknik yang sering dipakai meliputi ekstraksi solven, adsorpsi, pertukaran ion, dan electrowinning (Eguene dan Mujumdar 2009). Proses sianida adalah tahap awal proses hidrometalurgi yang paling umum digunakan untuk ekstraksi emas. Proses ini melibatkan pelarutan emas dan perak dari bijih batu dalam larutan sianida encer (biasanya NaCN atau KCN) serta H2O2 dan oksigen sesuai dengan reaksi berikut:
2Au + 4KCN + 2H2O
2KAu(CN)2 + 2KOH + H2O2
(1)
2Au + 4KCN + H2O2 4Au + 8CN + O2 + 2H2O
2KAu(CN)2 + 2KOH 4[Au(CN)2] + 4OH
(2) (3)
Konsentrasi sianida optimum yang biasanya digunakan sekitar 0,05% dalam bentuk NaCN. Partikel emas bersih larut sekitar 3,25 mg /cm2 /jam, sedangkan untuk kelarutan perak adalah 4,87 mg /cm2 /jam. Partikel kasar yang mengandung emas (lebih dari 100 mesh) di pisahkan dengan metode konsentrasi gravitasi sebelum proses sianidasi. Secara umum, proses sianidasi terdiri dari perkolasi atau agitasi pencucian bijih emas dan perak dengan larutan sianida encer, kurang dari 0,3% sodium sianida (Eguene dan Mujumdar, 2009) Sianida adalah senyawa yang termasuk B-3 (Bahan Berbahaya dan Beracun), sehingga pada pemakaiannya sebagai pelarut proses pengambilan logam emas, konsentrasinya dibatasi sampai 1500 ppm . Dari proses pengolahan bijih secara sianidasi akan ditimbulkan limbah cair yang dikenal sebagai tailling effluent yang mengandung sianida, sehingga harus diolah agar tidak berbahaya bagi lingkungan. Sesuai baku mutu air limbah kategori II (Kep. Men. LH No. 51/Men.LH/10/1995) keberadaan sianida dalam limbah cair dibatasi tidak boleh
3
melebihi konsentrasi 0,5 ppm. Oleh karena itu, diperlukan metode pungut ulang yang simple murah dan aman bagi lingkungan. Adsorpsi merupakan metode yang ramah lingkungan, murah, mudah diaplikasikan, memiliki selektivitas dan efisiensi yang tinggi (Gurung et al. 2013 dan Kestkar et al. 2013). Melihat dari konsentrasi logam mulia yang sangat kecil di alam, maka dibutuhkan suatu teknik pemekatan melalui adsorpsi pada level pre-konsentrasinya (Döcker et al. 2005, Ebrahimzadeh et al. 2010 dan Afzali et al. 2010). Saat ini, berbagai jenis adsorben selektif telah digunakan untuk pungut ulang logam mulia, tidak hanya biosorben seperti asam tannin dan biomassa medicago sativa yang dikembangkan oleh (Gurung et al. 2013 dan GardeaTorresdey et al. 1998), tetapi juga material sintesis seperti resin dan material mesopori (Schoeman et al. 2012 dan Lam et al. 2008). Akan tetapi adsorben tersebut masih memiliki beberapa kelemahan diantaranya waktu adsorpsi yang lama dan sulit untuk dipisahkan dari adsorben. Baru-baru ini, dikembangkan suatu sintesis material hibrida yang memiliki struktur yang fleksibel, stabilitas mekanik tinggi, dan gugus fungsi yang selektif. Salah satu material hibrida tersebut adalah polimer anorganik amof (silika gel) dengan struktur internal yang terdiri dari gugus siloksan (Si-O-Si) dan gugus silanol (Si-OH) yang terdistribusi di permukaan. Silika gel memiliki sifat tahan terhadap panas, stabilitas mekanik yang baik, luas permukaan besar, dan mudah untuk dimodifikasi. Berdasarkan sifat tersebut, silika gel biasanya dijadikan sebagai matrik didalam sintesis material komposit anorganik-organik (Liu et al., 2013). Permukaan silika yang dimodifikasi dengan gugus fungsional tertentu seperti kelompok-kelompok fungsional yang mengandung gugus -CN, -SH dan N sebagai donor pasangan elektron telah diuji untuk menghilangkan logam berat dalam limbah cair karena memiliki kapasitas adsorpsi tinggi dan waktu adsorpsi pendek. Beberapa penelitian tentang silika modifikasi yang telah dilakukan diantaranya adalah Yang et al. (2013) memodifikasi silika mesopori dengan gugus diamin sebagai adsorben Cu(II), Ni(II), Pb(II) dan Zn. Modifikasi dietilen triamin
4
pada permukaan silika gel untuk adsorpsi Au(III) telah dilakukan Liu et al., 2013. Nuryono et al. (2011) mensintesis hibbrida silika termodifikasi gugus merkapto dan amino untuk adsorpsi Au(III) dan Ag(I). Adsorpsi Au(III) juga telah dilakukan oleh Qu et al. (2008) dengan imobilisasi silika gel dengan gugus hidroksil dan amino yang diterminasi menggunakan poliamin. Namun, sulitnya pemisahan adsorben dari larutan menjadi hambatan dalam penelitian modifikasi silika. Untuk itu diperlukan suatu cara untuk mempermudah pemisahan adsorben dari sistem larutan, yaitu dengan memodifikasi adsorben menggunakan partikel magnetite. Nanopartikel magnetik (MNPs) dengan area permukaan yang tinggi seperti nano magnetit Fe3O4 telah dianggap sebagai bahan dukungan yang baik (Lin dan Hsing, 2013). Nanopartikel magnetik dapat dipisahkan dari sistem larutan dengan menggunakan medan magnet eksternal berdasarkan sifat super paramagnetiknya (Zhang et al. 2013). Dengan menggunakan metode core-shell sebuah shell silika dapat melindungi inti magnetikdan mencegah kontak langsung dari inti magnetik. Pelapis silika memiliki beberapa keunggulan diantaranya adalah stabilitasnya dalam larutan pada nilai pH cukup rendah dan mudah dimodifikasi pada permukaannya (Jang, 2012). Dalam penelitian ini, dilakukan sintesis Fe3O4/SiO2 yang termodifikasi N-(2aminoetil)-3-aminopropil atau Fe3O4/SiO2/ED, serta pemanfaatannya sebagai adsorpsi-desorpsi emas pada kondisi prekonsentrasi HAuCl4. Kajian desorpsi dilakukan menggunakan tiourea dan sifat penggunaan ulang dari Fe3O4/SiO2/ED dikaji melalui proses pertukaran anion. Kajian selektifitas sistem multi logam juga dilakukan dengan menambah kompetitor berupa ion logam Cu(II) dan Cr(VI) untuk melihat seberapa besar selektifitas adsorben dalam mengadsorp ion Au(III). Sebagai finalisasi pungut ulang, dilakukan reduksi hasil desorpsi sistem multi logam Au(III)/Cu(II)/Cr(VI) dengan terlebih dahulu mempelajari mekanisme reduksi Au(III).
5
1.2 Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk: 1. Mensintesis material Fe3O4/SiO2 yang memiliki gugus fungsi ED. 2. Mengkaji sifat adsorpsi dari Fe3O4/SiO2/ED terhadap Au(III) pada variasi pH, waktu, konsentrasi dan prekonsentrasi. 3. Mengetahui pengaruh penggunaan kembali material Fe3O4/SiO2/ED setelah didesorbsi menggunakan tiourea, terhadap sifat adsorpsi. 4. Mengetahui adanya pengaruh ion Cu(II) sebagai ion pengganggu dan ion Cr(VI) sebagai ion kompetitor terhadap adsorpsi ion Au(III).
1.3 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang : 1. Teknik pungut ulang (recovery) logam emas dari limbah pertambangan (tailing) maupun limbah elektronik. 2. Material efektif, selektif dan murah sebagai pungut ulang ion Au(III) melalui teknik adsorpsi, yang nantinya dapat diterapkan dalam skala industri.
