PENGOLAHAN LIMBAH PERAK

TINJAUAN PUSTAKA
Perak(Ag)
Dalam sistem periodik unsur, perak terletak pada golongan IB dan periode 5. Unsur tersebut bernomor atom 47 dan memiliki massa atom 107.870 g/mol termasuk logam yang berkarakter fisik keras dan unik di antara logam-logam lainnya. Perak memiliki titik leleh 961.93 ˚C dan titik didih 2212 ˚C. Perak berada dalam keadaan terikat sebagai Ag2
S (argentit), AgCl, dan dalam bijih tembaga-nikel. Unsur bersifat logam transisi ini berwarna putih mengkilap, dapat ditempa, sedikit lebih keras dari emas, konduktivitasnya paling tinggi diantara semua logam, tahan terhadap udara murni dan air, tetapi tidak tahan terhadap udara yang mengandung belerang (timbul bercak hitam, menjadi kusam), dan kurang reaktif dibandingkan dengan tembaga. Sifat-sifat fisik dan kimia tersebut menjadikan perak mudah diolah (Gambar 1a), dan dibuat menjadi produk komersil (Gambar1b).
(a) (b)
Gambar 1 Perak kristal (a) dan hiasan kerudung (b)
(http://www.collection of Quanesha.com)


Tobing & Nathan (2003) melaporkan bahwa sifat kimia perak antara lain tidak larut dalam asam klorida, asam sulfat, dan asam nitrat encer. Dalam larutan asam nitrat lebih pekat atau dalam asam sulfat pekat panas melarut, dengan reaksi sebagai berikut:
Ag(s) + 2HNO3(l) AgNO3 (l) + NO2 (g) + H2
2AgO(aq)
+ (aq) + SO42-(aq) Ag2SO4
Perak juga dapat larut dalam senyawa alkali sianida (NaCN/KCN), asam organik tiourea, dan tiosulfat membentuk garam kompleks perak, dengan reaksi sebagai berikut: (s)
4Ag(s) + 8 NaCN(l) + O2(g) +2H2O(aq) 4Na(Ag(CN)2
Ag(s) + 2CS(NH)(l) + 4 NaOH(l)
2)2 (l) + Fe3+ Ag(CS (NH2)2+ (l) + Fe
Beberapa penelitian berkaitan dengan sifat Ag, di antaranya Meng et al. (2004), melaporkan bahwa tiosulfat menunjukkan potensi yang besar dalam recovery perak dari limbahnya. Senyawa perak halida sangat peka terhadap cahaya. Perak halida akan tereduksi menjadi perak dan gas hidrogen saat disinari oleh gelombang ultraviolet, misalnya sinar matahari. Perak klorida berwarna putih kapur dan garam yang tidak larut dalam air. Larutan perak nitrat saat dicampur dengan alkali halogen, misalnya NaCl akan terbentuk endapan perak klorida, dengan reaksi sebagai berikut:
2+AgNO3(l) + NaCl(l) AgCl (s) + NaNO3
Selanjutnya AgCl jika disinari matahari terurai menjadi Ag dan gas klor (l)
2AgCl(s) uv Ag (s) + Cl2
Menurut Khunprasert et al. (2004), kandungan perak cukup berbeda tajam antara film sinar-X asli, film sinar-X terpakai, dan larutan (Tabel 1). (g) (Tobing & Nathan 2003)
Tabel 1 Kandungan perak dalam material

Perak telah lama digunakan dalam dunia fotografi karena disebabkan kepekaannya terhadap sinar ultraviolet. Di samping fotografi, perak juga digunakan pada industri percetakan sebagai bahan peka. Seiring dengan perkembangan teknologi dan kreativitas manusia, perak saat ini telah

dimanfaatkan dalam banyak bidang, antara lain peralatan rumah tangga, medali, serta asesoris seperti jam tangan, bros maupun hiasan pada kerudung, pada plastik master, dan dunia kedokteran (bahan untuk ronsen).
Pengambilan perak dari limbah cuci cetak dapat dilakukan dengan metode membran cair berpendukung (SLM), sebagai membran pendukung digunakan polytetrafluoroethylen (PTFE) yang direndam selama 2 jam dalam senyawa pembawa asam Bis(2-etil heksil)fosfat (D2EHPA) 1 M dengan pelarut kerosen dan dilakukan pengadukan selama 6 jam. Untuk mengetahui kondisi optimum dalam recovery perak dilakukan variasi pH larutan umpan 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, larutan penerima HCl, HCl-EDTA, HNO3, HNO3-EDTA, H3PO4, H3PO4
Teresa et al. (1993) melaporkan bahwa perak sulfida memiliki kelarutan yang sangat rendah (Ksp 6 X 10-EDTA, serta konsentrasi larutan limbah pemekatan ½ kali, pengenceran 0 kali, pengenceran 10 kali. Dari penelitian ini diperoleh % transpor perak dari limbah fotografi dengan variasi pH larutan umpan memberikan % transpor perak optimum pada pH 2,5 yaitu 96.44% dengan larutan penerima HCl, sedangkan untuk % transpor perak pada fasa penerima dengan variasi larutan penerima memberikan hasil optimum pada larutan penerima (HCl-EDTA) yaitu 63.85% dan untuk variasi konsentrasi larutan umpan memberikan hasil optimum pada pengenceran 10 kali.-50
Berbagai teknik pengambilan perak telah dilakukan untuk digunakan kembali ke dalam proses oksidasi elektrokimia dengan tujuan penggunaan secara optimum, ekonomis dan mereduksi perak yang dibuang ke lingkungan (Mertz et al. 1996). Beberapa teknologi pertukaran ion juga digunakan untuk memperoleh kembali perak terutama dari fotografi bilas air. Jansen et al. (1997) memperoleh senyawa pemulihan perak yang terdiri atas pertukaran anion basa kuat. Riveros & ). Oleh karena itu, presipitasi dapat digunakan untuk memisahkan perak dari limbah. Kondisi optimum untuk proses pengambilan perak darI limbah fotografi yaitu pH larutan umpan 2.5 dengan larutan penerima HCl. Sedangkan pada variasi larutan penerima diperoleh hasil optimum pada larutan penerima EDTA-HCl dan pada variasi konsentrasi limbah fotografi, konsentrasi paling encer memberikan hasil optimum dalam proses pengambilan perak dari limbah fotografi (Anwar).
Cooper ( 1985) memeriksa dua kategori pertukaran ion, yaitu basa lemah dan basa kuat anionik. Mereka melaporkan bahwa hanya resin basa kuat dimuat sejumlah besar perak tetapi mereka lebih sulit mengelusi. Hubicki & Hubicka (1996) telah menguji selektif enam pertukaran ion, termasuk kelompok fungsional tiol, tiourea, isotiourea, dan polifenol. Penukar ion gugus fungsi -SH pada kerangka kopolimer stirena dengan divinilbensena menunjukkan faktor pemulihan perak tertinggi.
Menurut Beyzari et al. (1996), proses untuk menemukan perak dengan pengapungan dari sisa ekstrak basah seng telah berhasil menghasilkan perak lebih dari 89.5%. Teknologi lain yang memberi harapan untuk memperoleh perak adalah berdasarkan proses biologi. Mattuschka et al. (1996) melaporkan bahwa telah digunakan Pseudomonas stutzeri Ag-259 dan Streptomyces albus untuk mempelajari akumulasi perak. Akumulasi perak dari campuran logam adalah 142 μmol/g.
Proses untuk memperoleh Ag biasanya elektrolisis, tidak mudah atau bahkan tidak mungkin untuk meramalkan produk-produk apa yang akan dihasilkan bila suatu arus listrik dilewatkan suatu larutan elektrolit. Di samping ion-ion yang berasal dari elektrolit itu, terdapat juga molekul air dan ion-ion air (H+ dan OH-
Untuk mempersempit daftar variabel bisa dipilih elektroda lamban, dimana ion logam lebih mudah direduksi daripada ion H) yang dapat berperan serta dalam reaksi elektrokimia. Produk elektroda yang diperoleh dari larutan pekat seringkali berbeda dari yang diperoleh dari larutan encer.
+. Elektrolisis larutan air dari garam-garamnya akan mengakibatkan terbentuknya logam pada katode. Misalnya, jika suatu larutan air dari CuCl2, AgNO3, atau HgCl2
Menurut Mufid (2008), elektrolisis dapat menghancurkan elektrolit dengan aliran listrik, elektrolisis dapat digunakan untuk pengambilan logam perak, dan kuat arus maupun konsentrasi sangat berpengaruh pada elektrolisis yang ditunjukkan dengan F(hitung) lebih besar dari F(tabel). dielektrolisis akan terbentuk masing-masing Cu, Ag, dan Hg.
Fixer
Fixer adalah zat kimia berupa cairan pekat yang biasa dipakai untuk mencuci film dalam fotografi atau ronsen. Menurut Legsdyarso (wawancara tanggal 4 Desember 2010), fixer yang akan digunakan untuk mencuci film adalah larutan, yaitu campuran 5 L fixer dan 15 L air.
Komposisi fixer biasanya menggunakan tiosulfat untuk melarutkan perak halida dalam emulsi dengan reaksi sebagai berikut:
2AgCl + H2S2O3 Ag2(S2O3
Na) + 2HCl (Tobing & Nathan 2003)
2S2O3 + AgBr Na2Ag(S2O3)2
Fixer juga mengandung sulfit biasanya Na-sulfit, untuk mengasamkan tiosulfat, pH bufer, asam asetat biasanya untuk fixer asam, hardener, pengeras tawas, lumpur inhibitor biasanya dipakai asam borat, tetapi asam polikarboksilat juga bisa digunakan ( + NaBr (Jauhari 2010)
http://www.digitaltruth.com/store/silvergrainfixandwash-..html). Limbah cair fotografi mengandung logam berat perak (Ag) yang sangat berbahaya bagi kesehatan (Jumari et al. 2006).
Jenis-jenis Fixer
Secara umum fixer dapat dibagi menjadi tiga yakni; fixer netral,fixer asam dan fixer basa.
1. Fixer netral
Jenis fixer ini dulu sangat sering digunakan, tetapi karena waktu fixing yang dibutuhkan lebih lama, penggunaannya dewasa ini mulai jarang. Hanya orang tertentu yang fanatik dan untuk penggunaan khusus yang masih mau menggunakan fixer jenis ini. Fixer jenis ini tidak dijual dalam bentuk kemasan jadi, untuk membuat fixer ini harus meracik sendiri. Untungnya bahan yang digunakan sangat sederhana yaitu natrium tiosulfat sebanyak 500 g dicampur dengan air 1 L pada suhu sekitar 32 ˚C. Fixer jenis ini disebut netral karena memiliki pH mendekati normal meskipun natrium tiosulfat sendiri tergolong asam.
2. Fixer asam
Sesuai dengan namanya fixer ini tergolong asam. Pada dasarnya fixer asam adalah fixer netral yang diberi tambahan asam. Jenis asam yang paling sering digunakan adalah asam asetat. Dewasa ini sebagian besar fixer yang dijual umum merupakan fixer asam. Penggunaan fixer asam yang begitu luas mungkin disebabkan jaminan dari fixer asam yang lebih baik dibanding fixer jenis lain.
3. Fixer basa
Fixer basa banyak disebut sebagai fixer yang paling bagus, karena sifatnya yang alkali fixer ini mudah hilang (lepas) dari paper/film pada saat proses wash terutama paper jenis fibre base.
Elektrolisis
Elektrolisis adalah peristiwa penguraian zat elektrolit oleh arus listrik searah. Elektroda positif (+) yang disebut juga anoda, sedangkan elektroda negatif (-) disebut katoda.
Beberapa kegunaan sel elektrolisis adalah :
1. Penyepuhan, adalah proses pelapisan suatu logam dengan logam lain. Logam yang akan dilapisi digunakan sebagai katoda, sedangkan logam pelapis sebagai anoda.
2. Pembuatan beberapa senyawa. Elektrolisis terdiri dari dua wadah proses, misalnya reaksi sebagai berikut (memerlukan jembatan garam):
Anoda Zn Katoda Cu
Zn Zn 2+ + 2e Cu 2+Rx total: Zn(s) + Cu Cu + 2e 2+ Cu(s) + Zn
Reaksi sel di atas dapat dituliskan sebagai diagram sel:2+Zn/ZnSO4(xM)//CuSO4
Anoda katoda (yM)/Cudengan artinya perubahan keadaan/fasa,artinya sambungan antar setengah sel
x, y = konsentrasi larutan elektrolit
Potensial elektrode dapat dihitung dengan Persamaan Nerst
E = Eo– (0,059/n) log [hasil reaksi]/[pereaksi.
 Dalam penyelidikan mengenai reaksi didalam larutan berkenaan dengan pengukuran listriknya dipakai sel elektrokimia. Peralatan dasarnya adalah
sel elektrokimia. Sel ini berupa konduktor logam yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan, cairan atau padatan).
Elektroda dan elektrolitnya membentuk kompartemen elektroda. Kedua elektroda dapat menempati kompartemen yang sama. Jika elektrolitnya berbeda, kedua elektrolitnya dapat dihubungkan dengan jembatan garam, yaitu larutan elektrolit yang melengkapi sirkuit listrik dan memungkinkan sel itu berfungsi (Irma 1999). Menurut Mufid (2008) bahan elektrode yang umum digunakan sebagai katode adalah Pt, Pb, Ni, grafit/golongan C, polimer, steel, stainless steel, bahan yang punya potensial berlebih (misal Ni,Al/Ni, Ni/Zn), lapisan Ni-Mo-Fe, atau Ni-Mo-Cr, TiO4. Adapun sebagai anode adalah Pt, Pt/Ti, Ir/Ti, Pt/Ir, Ti, grafit bentuk lain golongan C, Ni dalam alkali, campuran Ru/Ti, oksida Ti untuk Cl2, IrO2 dalam Ti untuk O2, magnetit (Fe3O4), konduktor keramik Ti4O7.
Tabel 2 Beberapa metode perolehan perak dari limbah fixer Beberapa metode perolehan perak dari limbah fixer ( Tabel 2).
 

 Aplikasi Elektrokimia
Aplikasi lain yang tidak kalah pentingnya dari metode elektrokimia dan sekarang sedang marak dikembangkan oleh para peneliti adalah elektrosintesis. Teknik elektrosintesis adalah suatu cara untuk mensintesis suatu bahan yang didasarkan pada teknik elektrokimia. Pada metode ini terjadi perubahan unsur/senyawa kimia menjadi senyawa yang diinginkan.
Penggunaan metode ini oleh para peneliti dalam mensintesis bahan didasarkan oleh berbagai keuntungan yang ditawarkan seperti peralatan yang diperlukan sangat sederhana, yakni terdiri dari dua/tiga batang elektroda yang dihubungkan dengan sumber arus listrik, potensial elektroda dan rapat arusnya dapat diatur sehingga selektivitas dan kecepatan reaksinya dapat ditempatkan pada batas batas yang diinginkan melalui pengaturan besarnya potensial listrik serta tingkat polusi sangat rendah dan mudah dikontrol. Dari keuntungan yang ditawarkan menyebabkan teknik elektrosintesis lebih menguntungkan daripada metode sintesis secara konvensional, yang sangat dipengaruhi oleh tekanan, suhu, katalis, dan konsentrasi. Selain itu, proses elektrosintesis juga dimungkinkan dilakukan pada tekanan atmosfer dan pada suhu antara 100-900 ˚C terutama untuk sintesis senyawa organik, sehingga memungkinkan penggunaan materi yang murah. Secara skematik daur ulang perak tersaji pada Gambar 2.
                                       
Gambar 2 Sel elektrolisis daur ulang perak (Eastman Kodak Company 1999).
Adapun reaksi-reaksi yang terjadi sebagai berikut,
Katode: Ag(S2O3)23- + e Ag + 2 (S2O3)2-
Perak tiosulfat + e logam perak + tiosulfat atau
Anode: SO32- + H2O SO42- + 2H+
Sulfit + air ion H + 2e atau +
Suzuki et al. (2000) melaporkan bahwa teknik elektrokimia ini sangat aman, efektif dan efisien, namun masih diusahakan untuk meningkatkan efisiensinya dengan cara melakukan pengambilan perak untuk digunakan kembali. + elektron
Pada akhirnya mengutip tulisan Eastern and Smelting Corp Refining (1997), bahwa praktek-praktek pemulihan perak telah memberikan beberapa hasil yang bermanfaat, seperti manfaat ekonomi dari pemulihan perak, sumber daya tak terbarukan dari daur ulang perak, dan pengurangan secara signifikan limbah berbahaya yang dibuang.
Prinsip Elektrosintesis
Prinsip dari metode elektrosintesis didasarkan pada penerapan teori elektrokimia. Baik teknik elektrosintesis maupun metode sintesis secara konvensional, mempunyai variabel yang sama seperti suhu, pelarut, pH, konsentrasi reaktan, metode pencampuran, dan waktu. Perbedaannya jika di elektrosintesis mempunyai variabel tambahan yakni variabel listrik dan fisik seperti elektroda, jenis elektrolit, lapisan listrik ganda, materi/jenis elektroda, jenis sel elektrolisis yang digunakan, media elektrolisis dan derajat pengadukan.

 Sebagai contoh adalah proses elektrometalurgi, yang merupakan metode elektrolitik untuk mengekstrak logam dari mineral logam asal. Menurut Cambell et al. (1994), teknik ini didasarkan pada reaksi redoks yang terjadi pada permukaan elektroda yang meliputi tiga langkah, yaitu pertama penciptaan konsentrasi karena arus secara gradien, kedua transfer elektron untuk ion logam dan membentuk atom logam, ketiga difusi permukaan teradsorbsi atom di kisi kristal yang tumbuh dari deposit logam.
Pengolahan Limbah Cair
Tujuan utama pengolahan limbah adalah mereduksi volume dan mengkondisikan limbah, agar dalam penanganan selanjutnya pekerja radiasi, anggota masyarakat, dan lingkungan hidup aman dari paparan radiasi dan kontaminasi (Lubis 2010). Lasut (2006) menggambarkan hirarki manajemen limbah yang tersaji pada Gambar 3.
               
              Gambar 3 Hirarki manajemen limbah (UIUC Waste Management Guide 2006).
Teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan air limbah domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakat setempat. Limbah suatu industri bila kurang sempurna pengolahannya dan langsung dibuang ke lingkungan sekitar akan mengakibatkan pencemaran didaerah sekitarnya (Giyatmi et al. 2008). Menurut Sugikawa et al. (2000), limbah padat maupun cair organik terkontaminasi alfa perlu dikelola sampai mencapai batas aman untuk dibuang ke lingkungan atau didaur ulang.
Teknologi pengolahan yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan. Berbagai teknik pengolahan air buangan untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini. Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan, yaitu pengolahan secara fisika, pengolahan secara kimia, dan pengolahan secara biologi. Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara gabungan.
Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolisis di dalam bak pengendap. Pemisahan cair-padatan dapat dilakukan dengan cara penapisan, pengendapan, penyaringan, pengapungan, filter membran, dan filtrasi lambat. Menurut Lubis (2010), untuk limbah radioaktif strategi pembuangan umumnya dibagi kedalam 2 konsep pendekatan, yaitu “encerkan dan sebarkan” (EDS) atau “pekatkan dan tahan” (PDT).
Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)
Teori SSA
Metode spektrofotometri serapan atom (SSA) dikembangkan oleh Wals Akamende & Melatz yang digunakan untuk menganalisis logam renik dalam sampel. Prinsip dasar SSA adalah interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan sampel. SSA merupakan metode yang sangat tepat untuk analisis unsur pada konsentrasi rendah (Khopkar 1990).




Cara kerja SSA berdasarkan penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung didalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut mengabsorpsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katode (Hollow Catode Lamp) yang mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi kemudian diukur pada panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya (Darmono 1995).
Instrumentasi SSA
Alat SSA terdiri dari rangkaian tersaji pada Gambar 4.
 
Gambar 4 Diagram SSA yang terdiri dari sumber sinar (1), pemilah/copper (2), nyala (3), monokromator (4), detektor (5), amplifier (6), dan meter/recorder (7) (Daulat 2009).
Menurut Daulat (2009), komponen-komponen dan fungsinya adalah sebagai berikut:
1. Sumber sinar, adalah Hallow Cathode Lamp (HCL). Setiap pengukuran SSA harus menggunakan HCL, misalnya menentukan tembaga dalam suatu cuplikan maka harus memakai Hallow Chatode khusus. Hallow Cathode ini akan memancarkan energi radiasi khusus sesuai untuk transisi elektron atom.
2. Sumber atomisasi, ada 2 yaitu sistem nyala dan tanpa nyala. Kebanyakan instrumen adalah sistem nyala, dan sampel diintroduksikan dalam bentuk larutan. Sampel masuk ke nyala dalam bentuk aerosol. Dengan nyala itu kondisi untuk analit dapat ditentukan dengan metode emisi, absorbsi atau fluorosensi.