BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Adsorpsi Adsorpsi adalah proses dimana molekul-molekul fluida menyentuh dan

melekat pada permukaan padatan. Adsorpsi adalah fenomena fisik yang terjadi saat molekul-molekul gas atau cair dikontakkan dengan suatu permukaan padatan

dan sebagian dari molekul-molekul tadi mengembun pada permukaan padatan tersebut. Proses adsorpsi dapat berlangsung jika suatu permukaan padatan dan

molekul-molekul gas atau cair dikontakkan. Dalam adsorpsi digunakan istilah adsorbat dan adsorben, dimana adsorbat adalah substansi yang terserap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan adsorben adalah merupakan suatu media penyerap. Proses adsorpsi tergantung pada sifat zat padat yang mengadsorpsi, sifat atom/molekul yang diserap, konsentrasi, temperatur dan lain-lain. Pada proses adsorpsi terbagi menjadi 4 tahap yaitu : 1. Transfer molekul-molekul zat terlarut yang teradsorpsi menuju lapisan film yang mengelilingi adsorben. 2. Difusi zat terlarut yang teradsorpsi melalui lapisan film (film diffusion process). 3. Difusi zat terlarut yang teradsopsi melalui kapiler/pori dalam adsorben (pore diffusion process). 4. Adsorpsi zat terlarut yang teradsorpsi pada dinding pori atau permukaan adsorben yang merupakan proses adsorpsi yang sebenarnya. Proses penyerapan dalam adsorpsi dipengaruhi : 1.

Bahan penyerap Bahan yang digunakan untuk menyerap mempunyai kemampuan berbeda-beda, tergantung dari bahan asal dan juga metode aktivasi yang digunakan.

2.

Ukuran butir

5

BAB II Tinjauan Pustaka

6

Semakin kecil ukuran butir, maka semakin besar permukaan sehingga

dapat menyerap kontaminan makin banyak. Secara umum kecepatan

adsorpsi ditunjukkan oleh kecepatan difusi zat terlarut ke dalam pori-

pori partikel adsorben. Ukuran partikel yang baik untuk proses penjerapan antara -100 / +200 mesh.

3.

Derajat keasaman (pH larutan) Pada pH rendah, ion H akan berkompetisi dengan kontaminan yang

akan diserap, sehingga efisiensi penyerapan turun. Proses penyerapan

akan berjalan baik bila pH larutan tinggi. Derajat keasaman mempengaruhi adsorpsi karena pH menentukan tingkat ionisasi larutan,

pH yang baik berkisar antara 8-9. Senyawa asam organik dapat diadsorpsi pada pH rendah dan sebaliknya basa organik dapat diadsorpsi pada pH tinggi. 4.

Waktu serap Waktu serap yang lama akan memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul zat terlarut yang terserap berlangsung dengan baik.

5.

Konsentrasi Pada konsentrasi larutan rendah, jumlah bahan diserap sedikit, sedang pada konsentrasi tinggi jumlah bahan yang diserap semakin banyak. Hal ini disebabkan karena kemungkinan frekuensi tumbukan antara partikel semakin besar.

Adsorpsi ada 2 macam, yaitu : -

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. Adsorpsi ini memiliki gaya tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil.

-

Chemisorption

(adsorpsi

kimia)

Chemisorption

terjadi

ketika

terbentuknya ikatan kimia antara substansi terlarut dalam larutan dengan molekul dalam media. Contoh : Ion exchange Adsorbat. Luas

Modifikasi Zeolit dengan Menambahkan Karbon Aktif dari Alang-Alang (Imperata silindrika) Sebagai Adsorben Gas CO Pada Kendaraan Bermotor


7

permukaan semakin luas permukaan adsorben, maka makin banyak zat

yang teradsorpsi. Luas permukaan adsorben ditentukan oleh ukuran

partikel dan jumlah dari adsorben.

Perbedaan antara adsorpsi secara fisika dan kimia dapat dilihat pada tabel

2.1. Tabel 2.1 Perbedaan adsorpsi fisik dan kimia

Adsorpsi Fisik

Adsorpsi Kimia

Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der Waals

Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi – 4 sampai Mempunyai entalpi reaksi – 40 sampai – 40 kJ/mol – 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 tertentu

Melibatkan energi aktifasi tertentu

energi

aktifasi

Bersifat tidak spesifik

Bersifat sangat spesifik

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan suatu adsorben,yaitu: 1. Luas permukaan adsorben Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak adsorbat yang diserap, sehingga proses adsorpsi semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter partikel maka semakin luas permukaan adsorben. 2. Ukuran partikel Semakin kecil ukuran partikel yang digunakan maka semakin besar kecepatan adsorpsinya. Ukuran diameter dalam bentuk butir adalah lebih dari 0,1 mm, sedangkan ukuran diameter dalam bentuk serbuk adalah 200 mesh.



8

3. Waktu kontak

Semakin lama waktu kontak dapat memungkinkan proses difusi dan

penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Konsentrasi zat-

zat organik akan turun apabila kontaknya cukup dan waktu kontak biasanya sekitar 10-15 menit.

4. Distribusi ukuran pori

Distribusi pori akan mempengaruhi distribusi ukuran molekul adsorbat

yang masuk ke dalam partikel adsorben. Kebanyakan zat pengadsorpsi

atau adsorben merupakan bahan yang sangat berpori dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau letak-letak tertentu di dalam partikel tersebut. Isoterm adsorpsi merupakan suatu keadaan kesetimbangan yaitu tidak ada

lagi perubahan konsentrasi adsorbat baik di fase terserap maupun pada fasa gas atau cair. Isoterm adsorpsi biasanya digambarkan dalam bentuk kurva berupa plot distribusi kesetimbangan adsorbat antara fase padat dengan fasa gas atau cair pada suhu konstan. 1. Isoterm Adsorpsi Langmuir Pada tahun 1918, Langmuir menurunkan teori isoterm adsorpsi dengan menggunakan model sederhana berupa padatan yang mengadsorpsi gas pada permukaannya. Pendekatan Langmuir meliputi beberapa asumsi mutlak, yaitu : a. Gas yang teradsorpsi berkelakuan ideal dalam fasa uap b. Gas yang teradsorpsi dibatasi sampai lapisan monolayer c. Permukaan adsorbat homogen, artinya afinitas setiap kedudukan ikatan untuk molekul gas sama d. Tidak ada antaraksi lateral antar molekul adsorbat 2. Isoterm Adsorpsi Freundlich Isoterm adsorpsi Freundlich mengasumsikan bahwa permukaan pori adsorben bersifat heterogen dengan distribusi panas adsorpsi yang tidak seragam sepanjang permukaan adsorben. Aplikasi penggunaan prinsip ini antara

lain

penghilangan

warna

larutan

(decolorizing)


dengan


9

menggunakan batu apung dan proses pemisahan dengan menggunakan

teknik kromatografi.

Pendekatan isoterm adsorpsi menurut Freundlich, jika y adalah berat zat

terlarut per gram adsorben dan c adalah konsentrasi zat terlarut dalam larutan,

maka : k c1/n dimana k dan n adalah konstanta empiris.

2.2. Adsorben

Padatan berpori yang menghisap (adsorption) dan melepaskan (desorption)

fluida disebut adsorben. Molekul fluida yang dihisap tetapi tidak suatu

terakumulasi/melekat ke permukaan adsorben disebut adsorptive, sedangkan yang terakumulasi/melekat disebut adsorbat. Karakteristik adsorben yang dibutuhkan untuk adsorpsi yang baik : 1. Luas permukaan adsorben. Semakin besar luas permukaan maka semakin besar pula daya adsorpsinya, karena proses adsorpsi yang terjadi pada permukaan adsorben. 2. Tidak ada perubahan volume yang berarti selama proses adsorpsi dan desorpsi. 3. Kemurnian adsorben. Adsorben yang memiliki tingkat kemurnian tinggi, daya adsorpsinya lebih baik. 4. Jenis/gugus fungsi atom yang ada pada permukaan adsorben. Sifat-sifat atom di perumkaan berkaitan dengan interaksi molekuler antara adsorbat dan adsorben yang lebih besar pada adsorbat tertentu. Pada dasarnya adsorben dibagi menjadi tiga, yaitu : 1. Adsorben yang mengadsorpsi secara fisik (contohnya karbon aktif, silika gel dan zeolit), 2. Adsorben yang mengadsorpsi secara kimia (contohnya calcium chloride, metal hydride dan complex salts), 3. Composite adsorbent adalah adsorben yang menadsorpsi secara kimia dan fisik. Adsoben yang digunakan dalam penelitian ini adalah adsorben yang mengadsorpsi secara fisik. Akan dijelaskan lebih rinci sebagai berikut.



10

2.2.1 Zeolit

Zeolit merupakan suatu jenis mineral yang tersusun dari silika (SiO4)

dan alumina (AlO4) dengan rongga-rongga di dalamnya yang berisi ion-ion

logam, biasanya logam alkali dan alkali tanah, dan molekul air (Arifin dan

Harsodo, 1990). Bentuk batuan zeolit dapat dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 Zeolit Alam

Sumber : www.google.com, diunduh Februari 2012 Nama zeolit berasal dari dua kata dalam Bahasa Yunani, yaitu zeo (mendidih) dan lithos (batu). Nama ini menggambarkan kinerja mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan sehingga kelihatan seolaholah mendidih, mineral zeolit ini pertama ditemukan oleh seorang ahli mineral Swedia bernama Baron Cronstedt, terhadap mineral stilbite yang ditemukannya pada tahun 1756 (Barrer, 1982). Sedangkan di Indonesia zeolit ditemukan pada tahun 1985 oleh PPTM (Pusat Pengembangan Teknologi Mineral) Bandung dalam jumlah besar di beberapa daerah di pulau Sumatera dan Jawa. Zeolit alam merupakan senyawa alumino silikat terhidrasi, dengan struktur tiga dimensi dan memiliki pori yang dapat terisi molekul air. Mineral pembentuk zeolit alam terbesar ada sembilan, yaitu analsim, khabazit, klinoptilolit, erionit, mordenit, ferrierit, heulandit, laumontit, dan fillipsit. Untuk formula dan sifit fisik dari zeolit alam dapat dilihat lebih jelas pada tabel Rumus empiris zeolit alam adalah (Arifin dkk, 1997): M2/nO.Al2O3.x(SiO2).yH2O dimana:

M = kation alkali atau alkali tanah



11

n = valensi kation

x = suatu harga dari 2 sampai 10

y = suatu harga dari 2 sampai 7 Rumus diatas dapat dilihat bahwa zeolit terdiri dari tiga komponen yaitu kation yang dapat dipertukarkan, kerangka aluminosilikat, dan fasa air.

Struktur zeolit membentuk suatu kerangka tetrahedron berantai dalam bentuk

tiga dimensi dapat dilihat pada gambar 2.2 ( Moh Syarifudin,1999). Struktur

molekul zeolit dapat dilihat pada gambar 2.3 (Sutopo dkk, 1991).

Gambar 2.2 Tetrahedra Alumina dan Silika pada Struktur Zeolit

Sumber : Moh. Syafrifudin, 1999

Gambar 2.3 struktur molekul zeolit

Sumber : Sutopo dkk, 1991 Selain zeolit alam, terdapat juga zeolit sintetik/buatan yang merupakan hasil rekayasa manusia secara proses kimia. Perbedaan karakteristik antara zeolit alam dan zeolit buatan diuraikan pada Tabel 2.2 (Arifin dkk, 1997).



12

Tabel 2.2 Formula Unit Sel dan Fisik Zeolit Alam

Jenis mineral zeolit Analsim

Kestabilan Komposisi kimia terhadap panas Na15.(Al6Si32O96).16H2O Tinggi

Volume Diameter pori pori (A) (%) 18 2,6

Kabasit

(Na2Ca)6.(Al2Si24O72).40

Tinggi

47

3,7 – 4,2

Sedang

31

2,8 – 4,8

Tinggi

34

3,9 – 5,4

½,K)9. Tinggi

35

3,6 – 5,2

28

3,4 – 5,5

H2O

Fillipsit

(NaK)5.(Al5Si11O32).20 H2O

Klipnoptilotit (Na3K3).(Al6Si3O72).20

H2O Erionit

(Na,

Mg

(Al9Si27O72).27 H2O Ferierit

(Na2 Mg2) (Al6Si3O72).18 Tinggi H2O

Mordenit

Na8.(Al8Si40O96).24 H2O

Tinggi

28

2,9 – 7,0

Heulandit

Ca4.(Al8Si28O72).24 H2O

Rendah

39

4,0 – 7,2

Laumonit

Ca4.(Al8Si16O48).16 H2O

Rendah

34

4,6 – 6,3

Sumber : Sutopo, FX dkk. 1991. Pusat Pengembangan dan Penelitian Teknologi Mineral. Perbedaan karakteristik antara zeolit alam dan zeolit buatan diuraikan pada tabel 2.3 (Arifin dkk, 1997).



13

Tabel 2.3 Perbedaan Karakteristik Zeolit Alam dan Zeolit Buatan

Uraian

Zeolit alam

Zeolit buatan

Jenis mineral

Sebagian besar hanya terdiri dari

Hampir semua zeolit alam

beberapa jenis mineral yaitu analsim,

dapat dibuat.

klipnotilonit, mordenit, fillipsit,

erionit,

khabazite,

laumontit,

ferrilerit dan terkadang heulandit.

Banyak mengandung unsur pengotor, Dapat

terutama besi. Pada umunya zeolit derajat

Kemurnian

dibuat

alam terdiri atas beberapa mineral kemurnian

tinggi

dengan dan

dengan kandungan kation sangat kandungan kompleks.

kation yang dapat diatur dengan jalan pertukaran.

Garis tengah ruang Sangat terbatas, yang terbesar hanya Dapat dibuat zeolit yang kosong

terdapat pada khabazite dan erionit, garis tetapi daya serapnya hanya terbatas tengah ruang kososng 3untuk n-parafin.

8A. Dapat menolak molekul berukuran

kecil

dalam

proses pemisahan dan menyerap molekul besar dalam proses katalis. Daya serap

Terbatas hanya khabazit dan erionit

Dapat menyerap hingga

yang mempunyai daya serap tinggi.

50% Volumenya

Daya katalis

Terbatas

karena

ukuran

ruang Sangat besar.

kosong yang kecil dan kandungan unsur pengotor. Sumber : Arifin, M. dkk. 1997. Pusat PPTM.



14

2.2.1.1 Karakteristik Zeolit

Zeolit memiliki sifat yang khas dari sifat fisika dan sifat kimia,

sehingga zeolit memiliki karakter yang dapat memberikan keuntungan

dalam

penggunaannya.

Sifat-sifat

zeolit

meliputi

adsorpsi, katalis, pertukaran kation dan molecular sieving. (Mumpton,

F.A and Sand, L.B. 1978)

a.

implementasi

Zeolit sebagai Adsorben Adsorpsi

diartikan

sebagai

suatu

proses

melekatnya

atau

terserapnya molekul–molekul pada permukaan zat lain (adsorben). Zeolit sebagai adsorben dimungkinkan karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya. Selain itu kristal zeolit yang telah terdehidrasi merupakan adsorben yang selektif dan mempunyai efektivitas adsorpsi yang tinggi. b.

Zeolit sebagai katalis. Zeolit merupakan katalisator yang baik karena mempunyai pori-

pori yang besar dengan permukaan yang maksimal. Ciri paling khusus dari zeolit yang secara praktis akan menentukan sifat khusus mineral ini adalah adanya ruang kosong yang akan membentuk saluran di dalam strukturnya. Bila zeolit digunakan pada proses penyerapan atau katalis, maka akan terjadi difusi molekul ke dalam ruang bebas di antara kristal. Dengan demikian dimensi serta lokasi saluran sangat penting (Tsitsishvili, 1992). c.

Penukar Ion Zeolit sebagai penukar ion karena adanya kation logam alkali dan

alkali tanah. Kation tersebut dapat bergerak bebas didalam rongga dan dapat dipertukarkan dengan kation logam lain dengan jumlah yang sama. Akibat struktur zeolit berongga, anion atau molekul berukuran lebih kecil atau sama dengan rongga dapat masuk dan terjebak. Efektifitas penukaran kation dapat berubah atas pengaruh perubahan struktur, angka banding komposisi Si2+/Al2+ dan ukuran pori efektif.



15

Penukaran kation yang terjadi pada zeolit dapat mempengaruhi

beberapa sifat zeolit, seperti: stabilitas terhadap panas, sifat adsorpsi,

dan aktifitas katalis.

d.

Kemampuan zeolit sebagai penyaring molekul (molecular sieving)

karena mempunyai volume ruang hampa dalam struktur zeolit cukup

Zeolit sebagai penyaring molekul (Molecular Sieving)

besar mencapai 50 Å dengan garis tengah yang bermacam–macam yaitu

2 Å s/d 8 Å, tergantung jenis zeolit yang digunakannya. Volume dan

ukuran garis tengah ruang hampa dalam kisi-kisi kristal inilah yang menjadi dasar penggunaan mineral zeolit sebagai bahan penyaring (molecular sieving). Kapasitas atau daya saring mineral zeolit tergantung dari volume dan jumlah ruang hampanya. Semakin besar jumlah ruang hampa, maka semakin besar pula daya saring zeolit alam tersebut (Rakhmatullah dkk,2007). 2.2.2 Alang-alang Alang-alang atau ilalang ialah sejenis rumput berdaun tajam, yang kerap menjadi gulma di lahan pertanian. Memiliki nama ilmiah Imperata cylindrica. Secara umum, alang-alang digunakan untuk melindungi lahanlahan terbuka yang mudah tererosi. Kecepatan tumbuh, jalinan rimpang alang-alang di bawah tanah, serta tutupan daunnya yang rapat, memberikan manfaat perlindungan yang dibutuhkan itu. Di Bali dan Indonesia timur umumnya, daun alang-alang yang dikeringkan dan dikebat dalam berkasberkas digunakan sebagai bahan atap rumah dan bangunan lainnya. Daun alang-alang juga kerap digunakan sebagai mulsa untuk melindungi tanah di lahan pertanian. Serat halus dari malai bunganya kadang-kadang digunakan sebagai pengganti kapuk, untuk mengisi alas tidur atau bantal. Alang-alang memiliki kandungan selulosa yang tinggi. Sehingga dapat menghasilkan kadar karbon yang tinggi pula. Di Politeknik Negeri Bandung sendiri keberadaan alang-alang cukup berlimpah sehingga tidak sulit untuk mendapatkannya

selain

itu

alang-alang

belum


termanfaatkan.


16

Tabel 2.4 Kandungan Kimia Alang-Alang (Sutiya dkk, 2012)

Kandungan Kimia Alang-Alang

Presentase

Kadar Air

93,76%

Ekstraktif

8,09%

Lignin

31,29%

Heloselulosa

59,62%

Alfa Selulosa

40,22%

Pentosan / Hemiselulosa

18,40%

Kandungan Kimia Tanaman Alang-Alang : Akar dan batang alang-alang mengandung manitol, glukosa, sakarosa, malic acid, citric acid, coixol, arundoin, cylindrene, cylindol A, graminone B, imperanene, stigmasterol, campesterol, beta-sitosterol, fernenol, arborinone, arborinol, isoarborinol, simiarenol, anemonin dan tanin. 2.2.2.1 Selulosa Selulosa adalah struktur dasar sel-sel tumbuhan dimana merupakan molekul yang sangat besar yang tersusun dari pengulangan unit-unit atau satuan glukosa.

Gambar 2.4 Struktur selulosa



17

Sumber : www.google.com, diunduh pada Mei 2012 Selulosa

terdiri

atas

unit-unit

anhidroglukopiranosa

yang

bersambung membentuk rantai molekul linear. Oleh karena itu selulosa bisa dinyatakan sebagai polimer linear glukan dengan struktur rantai yang

seragam. 2.3. Pencemaran Udara Pencemaran udara didefinisikan sebagai masuknya atau dimasukkannya zat,

energi, dari komponen lain ke dalam udara oleh kegiatan manusia, sehingga mutu turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak udara

dapat memenuhi fungsinya (Peraturan Pemerintah No 41 Tahun 1999). Kondisi udara di dalam atmosfer sudah bercampur dengan gas-gas lain dan partikulat-partikulat lainnya. Partikulat atau gas tersebut berasal dari aktivitas alam dan hasil kegiatan manusia. Gas atau partikulat tersebut terus-menerus masuk kedalam udara dan mencemari udara pada lapisan atmosfer khususnya lapisan troposfer. Apabila gas-gas dan partikulat yang disebut bahan pencemar tersebut mempunyai konsentrasi melebihi dari ambang batas yang telah ditentukan di dalam udara, maka udara tersebut dinyatakan dalam keadaan tercemar. Masalah ini biasa disebut dengan polusi udara. Jakarta termasuk salah satu dari 15 kota yang paling tinggi tingkat polusinya di dunia. Jakarta menempati peringkat ketiga kota yang paling tinggi polusinya. Yang dimaksud dengan pencemaran udara adalah adanya bahan pencemar yang diperoleh dari hasil proses kimia seperti gas Karbon Monoksida (CO), Karbon dioksida (CO2), SO2 dan mempunyai konsentrasi yang tinggi di dalam udara. Konsentrasi yang tinggi tersebut dapat membahayakan kesehatan manusia dan kerusakan pada lingkungan. 2.3.1 Jenis-jenis Pencemaran Udara Pencemaran udara dapat berasal dari kegiatan alamiah maupun kegiatan manusia, menurut sumbernya pencemaran ini dibedakan menjadi dua yaitu: 1. Pencemaran Udara di Luar Ruangan (Out door air pollution) seperti :  Kegiatan alam,

berasal dari kegiatan letusan gunung berapi,

pembusukkan, kebakaran hutan, dll



18

 Kegiatan manusia, misalnya berasal dari kegiatan industri, rumah

tangga, asap kendaraan, dll

dari kegiatan dalam ruangan seperti :  Kegiatan pemukiman, perkantoran, perdagangan (mall, restaurant), dll

Menurut bentuk pencemaran udara dibedakan menjadi gas dan partikel,

2. Pencemaran Udara di Dalam Ruangan (In door air pollution) yang berasal

dimana dalam bentuk gas dapat dibedakan menjadi :  Golongan belerang terdiri dari Sulfur Dioksida (SO2), Hidrogen Sulfida (H2S), dan Sulfat Aerosol  Golongan Nitrogen terdiri dari Nitrogen oksida (N2O), Nitrogen Monoksida (NO), Amoniak (NH3) dan Nitrogen Dioksida (NO2)  Golongan karbon terdiri dari Karbon Dioksida (CO2), Karbon Monoksida (CO), dan hidrokarbon (HC)  Golongan gas berbahaya

(B3) terdiri Benzen, Vinyl Khlorida, Air

Raksa Uap Pencemaran udara dapat dikelompokkan menjadi pencemaran primer dan sekunder dengan contoh sebagai berikut :  Pencemar primer adalah polutan yang bentuk dan komposisinya sama dengan ketika dikeluarkan, biasa disebut dengan pencemar primer, contohnya adalah CO, CO2, hidrokarbon, SO, Nitrogen oksida, ozon serta berbagai partikel  Pencemaran sekunder adalah berbagai bahan pencemar yang sudah membentuk suatu reaksi sehingga menghasilkan jenis pencemar baru, yang lebih membahayakan kehidupan, hal ini sering disebut dengan pencemar turunan. Reaksi ini dapat terjadi dengan sendirinya atau dengan bantuan katalisator, seperti sinar matahari. Hasil reaksi tersebut disebut juga sebagai pencemar sekunder, contohnya adalah : Ozon, formal dehida, dan peroxy Acyl Nitrate (PAN). Senyawa pencemar adalah senyawa yang dapat mengakibatkan gangguan atau penurunan kualitas udara bersih serta penurunan kondisi fisik



19

atmosfir. Senyawa-senyawa pencemar udara dikelompokkan dalam senyawa-

senyawa yang mengandung:

a. Unsur karbon, seperti CO dan hidrokarbon,

b. Unsur nitrogen, seperti NO dan NO2, c. Unsur sulfur, seperti H2S, SO2 dan SO3,

d. Unsur halogen, seperti HF,

e. Partikel padat atau cair,

f. Senyawa beracun, dan

g. Senyawa radioaktif. Senyawa pencemar digolongkan

menjadi dua jenis yaitu senyawa

pencemar primer, dan senyawa pencemar sekunder. Senyawa pencemar primer adalah senyawa pencemar yang langsung dibebaskan dari sumber, dan senyawa pencemar sekunder adalah senyawa baru yang terbentuk akibat reaksi antar senyawa-senyawa pencemar primer selama berada di atmosfir. Lima jenis senyawa pencemar yang biasa ditemukan dalam udara adalah : a. karbonmonoksida (CO) b. oksida nitrogen (NOx) c. oksida sulfur (SOx) d. hidrokarbon e. partikel (debu). 2.3.2

Karbon Monoksida (CO) Karbon Monoksida (CO) merupakan salah satu senyawa yang

terdapat pada gas buang kendaraan bermotor. Gas tersebut berasal dari pembakaran yang tidak sempurna. Sifat fisik dari gas CO adalah : -

Tidak berbau

-

Tidak berasa

-

Tidak berwarna pada suhu udara normal

-

Keberadaannya sulit terdeteksi

Senyawa CO mempunyai sifat toksik atau beracun dan berbahaya. Senyawa tersebut mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen



20

darah. Sehingga apabila masuk kedalam darah, maka gas CO tersebut akan

mengikat gas oksigen dalam darah. Sehingga tubuh menjadi kekurangan

oksigen dan akan menyebabkan kematian. Sehingga dari sifat gas CO

tersebut, gas ini disebut “Silent Killer”. Jika kandungan CO dalam darah sebesar 0,08% maka akan menyebabkan keracunan ringan dengan gejala

seperti sakit kepala, pusing, nyeri dada, mual, muntah dan halusinasi

visual. Jika kandungan CO sampai 0,32% menyebabkan keracunan sedang

dan kandungan CO diatas 1,2% menyebabkan keracunan berat yang dapat

mngekibatkan kematian dalam waktu kurang dari 3 menit (Zahara,2012) Sumber gas CO adalah dari kendaraan bermotor,terutama yang menggunakan bahan bakar bensin. Selain itu bisa juga dari pembakan batubara,minyak dari industri dan kegiatan rumah tangga seperti pembakaran sampah domestik. 2.3.3 Dampak Pencemaran Udara Dampak lingkungan akibat pencemaran udara bisa dilihat dari lingkungan dan kesehatan. Dampak dari pencemaran udara diantaranya adalah : a. Penurunan jarak-pandang dan radiasi matahari, b. Kenyamanan yang berkurang, c. Kerusakan tanaman d. Percepatan kerusakan bahan konstruksi dan sifat tanah, dan e. Peningkatan laju kematian atau jenis penyakit. Senyawa pencemar udara ini adalah partikulat atau debu, gas karbon dioksida (CO), gas sulfur oksida (SOx), gas nitrogen oksida (NOx), serta senyawa hidrokarbon (HC). Senyawa pencemar udara ini dikelompokkan menjadi dua yaitu : a. pencemaran primer yang merupakan pencemar mematikan sejak titik pengeluaran, b. pencemar sekunder yang merupakan pencemar hasil reaksi dari pencemar primer.



21

Golongan senyawa pencemar primer adalah golongan senyawa-

senyawa yang memiliki daya untuk mematikan sejak dari sumber.

Golongan senyawa sekunder adalah golongan senyawa-senyawa yang

dihasilkan oleh reaksi senyawa primer dan memiliki daya yang mematikan sesudah reaksi itu berlangsung. Pencemaran udara akibat dari kegiatan

manusia disebabkan oleh enam sumber utama :

a. Pengangkutan/ transportasi,

b. Kegiatan rumah tangga/ domestik,

c. Pembangkitan daya yang menggunakan bahan bakar minyak atau batubara, d. Pembakaran sampah, e. Pembakaran sisa pertanian dan kebakaran hutan, dan f. Pembakaran bahan bakar dan emisi proses. Transportasi sering dinyatakan sebagai salah satu sumber yang memberikan kontribusi paling besar dalam emisi pencemar per tahun. Emisi gas buang tersebut dapat meningkat, jika tingkat penambahan kendaraan Sektor ini dapat meningkat lebih tinggi, apabila kendaraan terus bertambah dari waktu ke waktu.



22

2.4

Titrasi Titrasi adalah salah satu metode untuk menentukan konsentrasi suatu

larutan. Titrasi didefinisikan sebagai penambahan larutan standar / baku melalui ke dalam larutan analit hingga terjadi reaksi. Penentuan konsentrasi hasil buret

titrasi ditunjukkan dengan persamaan : V1 x N1 = V2 x N2

Keterangan:

V1 = Volume larutan baku pada saat titik ekivalen /titik akhir

N = Konsentrasi larutan dalam ekiv/L atau mekiv/mL 1

V2 = Volume larutan cuplikan/uji yang dititran N2 = Konsentrasi larutan uji dalam ekiv/L atau mekiv/mL Dalam titrasi biasa dikenal dengan istilah larutan baku. Larutan baku adalah larutan yang sudah diketahui konsentrasinya. Ada dua jenis larutan baku yaitu larutan baku primer dan larutan baku sekunder. Larutan baku primer adalah larutan yang dibuat dari senyawa yang tingkat kemurniannya tinggi (99%), stabil pada suhu kamar, berat molekul relatif tinggi, tidak higroskopis. Pembuatan larutan baku ini harus tepat dan benar konsentrasinya. Melalui penimbangan yang tepat, maka akan didapatkan konsentrasi yang sebenarnya. Larutan ini cenderung stabil,

sehingga

tidak

perlu

dilakukan

standarisasi

untuk

mengetahui

konsentrasinya. Contoh larutan ini adalah asam oksalat dan boraks. Larutan baku kedua adalah larutan baku sekunder. Larutan ini mempunyai sifat yang berbanding terbalik dengan larutan baku primer. Dikarenakan mempunyai sifat yang berbeda dari larutan baku primer, maka untuk penentuan konsentrasi larutan tersebut harus dilakukan standarisasi. Contoh dari larutan ini adalah asam klorida dan natrium hidroksida. Larutan asam dapat ditentukan kadarnya melalui penambahan larutan baku basa yang tepat ekivalen (setara) dengan jumlah asam yang ada begitu juga sebaliknya. Titik saat tercapainya kesetaraan asam dan basa yang bereaksi dinamakan titik ekivalen. Sedangkan ketika terjadi perubahan warna indikator, keadaan ini sering disebut titik akhir titrasi. Titrasi asam basa melibatkan reaksi



23

antara asam dengan basa, sehingga akan terjadi perubahan pH larutan yang dititrasi. Harga pH untuk berbagai jenis asam dan basa ditunjukkan pada tabel 2.5.

Tabel 2.5. Harga pH titik ekivalen titrasi asam basa

Dari pH titik ekivalen tersebut dapat dipilih indikator untuk titrasi asam basa yang mempunyai harga kisaran pH tertentu. Jenis indikator yang dipilih harus tepat sehingga dapat memperkecil kesalahan titrasi. Indikator asam-basa adalah zat yang berubah warnanya atau membentuk fluoresen atau kekeruhan pada suatu range (trayek) pH tertentu. Indikator asambasa terletak pada titik ekuivalen dan ukuran dari pH. Zat-zat indikator dapat berupa asam atau basa, larut, stabil dan menunjukkan perubahan warna yang kuat serta biasanya adalah zat organik. Perubahan warna disebabkan oleh resonansi isomer elektron. Berbagai indikator mempunyai tetapan ionisasi yang berbeda dan akibatnya indikator menunjukkan warna pada range pH yang berbeda. Ada beberapa indikator asam basa, bisa dilihat pada tabel 2.6 di bawah ini : Tabel 2.6. Kisaran Harga pH indikator Asam Basa dan Perubahan Warna

Indikator

Trayek pH

Kuning metal Biru bromfenol Jingga metil Hijau bromkresol Merah metal Ungu bromkresol Biru bromtimol Merah fenol Merah kresol Biru timol Fenolftalein

2,4 – 4,0 3,0 – 4,6 3,1 – 4,4 3,8 – 5,4 4,2 – 6,3 5,2 – 6,8 6,1 – 7,6 6,8 – 8,4 7,2 – 8,8 8,0 – 9,6 8,2 – 10,0

Warna Asam Merah Kuning Merah Kuning Merah Kuning Kuning Kuning Kuning Kuning Tak berwarna


Basa Kuning Biru Kuning Biru Kuning Ungu Biru Merah Merah Biru Merah


24

Indikator yang dipilih untuk titrasi asam basa, adalah indikator yang mempunyai kisaran harga pH yang berada pada sekitar harga pH titik ekivalen.

2.4.1 Titrasi Asidimetri dan Alkalimetri

Titrasi asidimetri dan alkalimetri merupakan titrasi netralisasi

dimana pada titrasi ini digunakan larutan asam dan basa kuat ataupun

lemah sehingga dihasilkan air yang bersifat netral. Titrasi ini dapat

digunakan untuk menentukan konsentrasi atau kadar dari asam/basa kuat ataupun lemah yang dititrasi dengan basa/asam lemah ataupun kuat. Larutan baku asam yang sering digunakan dalam asidi-alkalimetri umumnya dibuat dari asam klorida dan asam sulfat. Kedua asam ini dapat digunakan pada hampir semua titrasi, akan tetapi asam klorida lebih disukai daripasa asam sulfat terutama untuk senyawa-senyawa yang memberikan endapan dengan asam sulfat seperti barium hidroksida. Asam sulfat lebih disukai untuk titrasi menggunakan pemanasan karena kemungkinan terjadinya penguapan pada pemanasan asam klorida yang dapat menimbulkan bahaya. Asam nitrat selalu tidak digunakan karena mengandung asam nitrit yang dapat merusak beberapa indikator. Untuk

larutan

baku

alkali,

umumnya

digunakan

natrium

hidroksida, kalium hidroksida dan barium hidroksida. Larutan-larutan ini mudah menyerap karbon dioksida dari udara, oleh karena itu konsentrasinya dapat berubah dengan cepat. Reaksi yang terjadi pada titrasi asam basa yang menyerap gas CO2 adalah : NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O Na2CO3 + HCl  NaHCO3 + HCl NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2 2.5

Exhaust Gas Analyzer Exhaust Gas Analyzer merupakan alat untuk menganalisis gas buang atau

biasa dikenal dengan uji emisi. Exhaust gas adalah sebutan umum untuk bagi gas yang keluar dari exhaust pipe sebagai akibat dari pembakaran fuel didalam comb



25

chamber. Exhaust gas tersebut terdiri dari berbagai unsur yang tidak berbahaya (N2, CO2, H2O, dsb) dan yang berbahaya (CO, HC, NOx, dsb).

Senyawa yang dapat dianalisa oleh alat Exhaust Gas Analyzer adalah sebagai

berikut (Wibowo dan Ramyadi, 2008) :

1. Emisi Senyawa Hidrokarbon Bensin adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang didapat di gas

buang kendaraan menunjukkan adanya bensin yang tidak terbakar dan

terbuang bersama sisa pembakaran. Apabila suatu senyawa HC terbakar

sempurna (bereaksi dengan oksigen) maka hasil reaksi pembakaran tersebut adalah CO2 dan air. Walaupun rasio perbandingan antara udara dan bensin (AFR=air to fuel ratio) sudah tepat dan didukung oleh desain ruang bakar mesin saat ini yang sudah mendekati ideal, tetapi tetap saja sebagian dari bensin seolah-olah tetap dapat “bersembunyi” dari api saat terjadi proses pembakaran dan menyebabkan emisi HC pada ujung knalpot cukup tinggi. Apabila emisi HC tinggi menunjukkan ada 3 kemungkinan penyebabnya yaitu catalytic converter (CC) yang tidak berfungsi, AFR yang tidak tepat (terlalu kaya) atau bensin tidak terbakar dengan sempurna di ruang bakar. CC adalah suatu alat yang ditambahkan pada sistem bahan bakar kendaraan yang berfungsi untuk mengatur perbandingan udara dan bahan bakar.

2. Emisi Karbon Monoksida Gas CO adalah gas yang relatif tidak stabil dan cenderung bereaksi dengan unsur lain. CO dapat di ubah dengan mudah menjadi CO2 dengan bantuan sedikit oksigen dan panas. Saat mesin bekerja dengan AFR yang tepat, emisi CO pada ujung knalpot berkisar 0,5% sampai 1% untuk mesin yang dilengkapi dengan sistem injeksi atau sekitar 2,5% untuk mesin yang menggunakan karburator. 3. Emisi Karbon Dioksida Konsentrasi CO2 menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di ruang bakar. Semakin tinggi semakin baik. Saat AFR berada di angka ideal, emisi CO2 berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu



26

kurus atau terlalu kaya, maka emisi CO2 akan turun secara drastis. Apabila

CO2 berada di bawah 12%, maka kita harus melihat emisi lain nya yang

menunjukkan apakan AFR terlalu kaya atau kurus.

4. Oksigen (O2)

Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik

dengan konsentrasi CO2. Untuk mendapatkan proses pembakaran yang

sempurna, maka kadar oksigen yang masuk ke ruang bakar harus

mencukupi untuk setiap molekul hidrokarbon. Normalnya konsentrasi

oksigen di gas buang adalah sekitar 1,2% atau lebih kecil bahkan mungkin 0%. Tapi kita harus berhati-hati apabila konsentrasi oksigen mencapai 0%, ini menunjukkan bahwa semua oksigen dapat terpakai semua dalam proses pembakaran dan ini dapat berarti bahwa AFR cenderung kaya. Dalam kondisi demikian, rendahnya konsentrasi oksigen akan berbarengan dengan tingginya emisi CO. Apabila konsentrasi oksigen tinggi dapat berarti bahwa AFR terlalu kurus tapi juga dapat menunjukkan beberapa hal lain. Apabila dibarengi dengan tingginya CO dan HC, maka pada mobil yang di lengkapi dengan CC berarti CC mengalami kerusakan. Untuk mobil yang tidak dilengkapi CC, bila oksigen terlalu tinggi dan lainnya rendah berarti ada kebocoran di exhaust system.

5. Emisi Senyawa NOx Selain keempat gas diatas, emisi NOx tidak dipentingkan dalam melakukan diagnosa terhadap mesin. Senyawa NOx adalah ikatan kimia antara unsur nitrogen dan oksigen. Dalam kondisi normal atmosfer, nitrogen adalah gas inert yang amat stabil yang tidak akan berikatan dengan unsur lain. Tetapi dalam kondisi suhu tinggi dan tekanan tinggi dalam ruang bakar, nitrogen akan memecah ikatannya dan berikatan dengan oksigen. Senyawa NOx ini sangat tidak stabil dan bila terlepas ke udara bebas akan berikatan dengan oksigen untuk membentuk NO2. Inilah yang amat berbahaya karena senyawa ini amat beracun dan bila terkena air akan membentuk asam nitrat.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents