BAB 2TINJAUAN PUSTAKA2.1 AmoniaAmonia (NH3) merupakan salah satu bentuk nitrogen anorganik yang bersifat racun (toksik), hasil proses dekomposisi bahan organik yang tidak teroksidasi secara sempurna karena kondisi aerobik dan merupakan hasil dari ekskresi biota akuatik. Amonia memiliki rumus kimia NH3, umumnya berupa gas, tidak berwarna, memiliki bau tajam yang khas, bersifat korosif dan sangat reaktif (Shakhashiri, 2008). Struktur kimia amonia dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Struktur Kimia Amonia(Helmenstine, 2012)Cairan NH3 memiliki panas penguapan sebesar 1,37 kJ/g pada titik didihnya dan dapat ditangani dengan peralatan laboratorium yang biasa. Sifat fisika cairan NH3 mirip dengan air, yaitu bergabung dengan sangat kuat melalui ikatan hidrogen. Pada suhu kamar dan tekanan 1 atm, amonia murni berbentuk uap. Sifat fisika kimia dari amonia dapat dilihat pada Tabel 2.1.Tabel 2.1 Sifat Fisika Kimia AmoniaKarakteristikNilai

Berat molekul, gr/mol 17,03

Titik beku, oC-77,7

Titik didih, oC-33,35

Kelarutan dalam air, % berat 0oC 20oC 40oC 60oC42,833,123,414,1

Suhu kritis, oC133,0

Tabel 1.1 Sifat Fisika Kimia AmoniaTekanan kritis, kPaKalor jenis, J/(kg.K) 0oC 100oC 200oC11,42

2097,22226,22105,6

Panas pembentukan gas (H) kJ/(kg.mol) 0 K 298 K

-39,22-46,22

Autoignition point, oC 651

Sumber: (Limbong, 2005)Karena amonia mendidih pada suhu -33,35oC, cairan amonia harus disimpan dalam tekanan tiggi atau pada suhu yang amat rendah. Walaupun begitu, kalor penguapannya sangat tinggi sehingga dapat ditangani dengan tabung reaksi biasa di dalam lemari asap.2.1.1 Penggunaan AmoniaAmonia yang digunakan secara komersial dinamakan amonia anhidrat. Istilah ini menunjukkan tidak adanya kandungan air pada bahan tersebut. Produk komersial amonia dihasilkan dengan cara mengontakkan langsung antara hidrogen dan nitrogen yang merupakan suatu reaksi keseimbangan pada fasa gas. Reaksi kimia dan konstanta keseimbangan yang terjadi dapat dilihat pada Persamaan 2.1.N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) H = -92,4 kJ(2.1)Persamaan ini mengindikasikan bahwa 2 mol amonia terbentuk dari 1 mol gas N2 dan 3 mol gas H2 serta reaksi bersifat eksotermis sehingga amonia akan terbentuk dengan baik pada suhu rendah dan tekanan tinggi.Amonia banyak digunakan dalam proses produksi urea, industri bahan kimia serta industri bubur kertas dan kertas. Pabrik lateks pekat adalah salah satu pabrik yang menghasilkan emisi amonia dengan rentang 1-600 mg/L (Saputra, 2008). Selain itu, amonia juga banyak dihasilkan oleh industri peternakan, industri petrokimia, manufaktur logam, industri makanan, pulp dan kertas, industri tekstil, pabrik pengolahan limbah dan industri pupuk urea (Busca & Pistarino, 2003).2.1.2 Amonia pada PerairanSecara alami, amonia terdapat pada air permukaan, air tanah serta air limbah. Sumber amonia di perairan, antara lain:1. Hasil dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan biota akuatik yang telah mati) oleh mikroba dan jamur.2. Tinja dan ekskresi biota akuatik.3. Limbah industri dan domestik.4. Hasil reduksi senyawa nitrat (NO3)atau nitrit (NO2-)secara anaerob oleh bakteri dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) (Rusmana, 2003a).Di dalam air, sebagian amonia akan terionisasi menjadi ion NH4+ dan sebagian lagi masih berupa NH3 bebas. Pada suhu dan tekanan normal, amonia bebas (NH3) membentuk kesetimbangan dengan ion amonium (NH4+) di dalam air sesuai dengan Persamaan 2.2.NH3(aq)+ H2O(l) NH4+(aq)+OH-(aq)(2.2)Faktor utama untuk menentukan perbandingan amonium dan amonia dalam air adalah pH. Pada kondisi pH rendah, rekasi akan bergerak ke arah kanan dan pada saat pH tinggi, reaksi akan bergerak ke arah kiri. Reaksi ini merupakan reaksi reversibel dan pada larutan amonia encer yang khas, sekitar 99% sisa amonia ada dalam bentuk molekul amonia. Jika amonia berada dalam larutan, amonia menerima sebuah proton dari ion hidroksonium dengan reaksi sebagaimana ditunjukkan pada Persamaan 2.3.NH3(aq) + H3O+ (aq) NH4+(aq) + H2O(l)(2.3)Selain itu, amonia dapat membentuk kompleks dengan beberapa ion logam dan amonia juga dapat terserap ke dalam bahan-bahan tersuspensi dan koloid sehingga mengendap di dasar perairan. Amonia di perairan dapat menghilang melalui proses volatilisasi karena amonia memiliki sifat mudah menguap. Amonia yang terukur di perairan berupa amonia total (NH3 dan NH4+). Amonia bebas lebih bersifat toksik terhadap organisme akuatik bila dibandingkan dengan ion amonium. Persentase amonia bebas (NH3) meningkat seiring dengan peningkatan pH dan suhu perairan. Pada pH 7 atau kurang, sebagian besar amonia akan mengalami ionisasi dan sebaliknya, pada pH lebih besar dari 7, amonia bebas yang bersifat toksik terdapat dalam jumlah yang lebih banyak.Konsentrasi amonia dalam bentuk molekul (NH3) dan amonia dalam bentuk ion (NH4+) hampir sebanding pada pH 9,3. Akan tetapi, pada pH 7, konsentrasi ion amonium (NH4+) merupakan komponen utama dalam larutan, yaitu sebesar 99,5%. Persentase amonia bebas dan ion amonium di dalam air dan hubungannya dengan pengaruh pH serta suhu dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Pengaruh pH dan Suhu terhadap distribusi NH3 dan NH4+(Culp, Wesner, & Culp, 1978)Distribusi kadar amonia juga akan semakin tinggi dengan pertambahan kedalaman air, semakin rendahnya oksigen dan apabila semakin menuju ke arah perairan pantai atau muara sungai. Kadar amonia yang tinggi mengindikasikan adanya pencemaran bahan organik pada badan air yang berasal dari limbah domestik, industri dan limbah pupuk pertanian (Taras, Greenberg, Hoak, & Rand, 1971).2.1.3 Reaksi Amonia dengan Senyawa PengoksidasiPada penelitian ini, amonia didegradasi dengan menggunakan senyawa pengoksidasi (radikal OH dan/atau H2O2) yang terbentuk dari disosiasi termal air dan oksigen akibat kavitasi hidrodinamika. Reaksi amonia dengan radikal hidroksil adalah sebagai berikut:NH3 + OH NH2 + H2O(2.4)NH2 + H2O2 NHOH + H2O(2.5)NH2 + OH NH2OH(2.6)Ketika OH menyerang amonia, terjadi proses oksidasi menghasilkan NH2. Kemudian NH2 secara cepat akan teroksidasi menjadi NHOH dan teroksidasi lebih lanjut menjadi NH2O2-. Setelah itu, NH2O2- yang tidak stabil terpecah menjadi NO2- dan dioksidasi lebih lanjut menjadi NO3- (Huang, Li, Dong, Liu, & Hou, 2008). Berdasarkan pengaruh pH, amonia akan lebih cepat teroksidasi apabila larutan dalam keadaan basa dibandingkan dalam keadaan asam. Konstanta laju orde dua untuk reaksi antara amonia dengan radikal hidroksil adalah sebesar (1,0 0,1) x 108 M-1 s-1 pada suhu 20oC (Huang et al., 2008).2.1.4 Bahaya AmoniaWalaupun amonia memiliki sumbangan penting bagi keberadaan nutrisi di bumi ini, amonia sendiri merupakan senyawa yang berbahaya dan dapat berdampak langsung terhadap kesehatan manusia apabila terdapat dalam jumlah yang melebihi batas dan tidak diolah secara tepat. Bahaya yang dapat ditimbulkan oleh amonia terhadap kesehatan dan lingkungan, yaitu mengganggu pernapasan, iritasi selaput lendir pada hidung dan tenggorokan, pada konsentrasi 5000 mg/L dapat menyebabkan ederma laring, paru dan dapat menyebabkan kematian, iritasi mata (mata merah, pedih dan berair) dan bisa menyebabkan kebutaan total serta dapat mengakibatkan iritasi kulit bahkan luka bakar (frostbite) (Mukono, 2005). Karena sifat amonia yang berbahaya tersebut, perlu dilakukan upaya pengolahan limbah secara tepat untuk mengurangi konsentrasi amonia yang terdapat pada lingkungan hingga di bawah standar baku mutu yang telah ditetapkan.