KIMIA ANORGANIK (Kode : D-05)


1 MAKALAH PENDAMPING KIMIA ANORGANIK (Kode : D-05) ISBN : SINTESIS MCM-4 DAN NH 2 -MCM-4 SEBAGAI ADSORBEN Hg(II) DALAM MEDIUM AIR Sutardi,*, Sri Juari...
Author:  Glenna Devi Kurnia

0 downloads 49 Views 322KB Size

Recommend Documents


KIMIA ANORGANIK (Kode : D-06)
1 MAKALAH PENDAMPING KIMIA ANORGANIK (Kode : D-06) ISBN : ADSORPSI ION LOGAM Cu(II) DAN Zn(II) SECARA SIMULTAN PADA ZEOLIT-A YANG DISINTESIS DARI ABU ...

DASAR REAKSI ANORGANIK (KIMIA ANORGANIK II)
1 1 HANDOUT/PEDOMAN PERKULIAHAN DASAR REAKSI ANORGANIK (KIMIA ANORGANIK II) Fakultas : MIPA Jurusan/Program studi : Kimia/Kimia Semester : IV Jumlah m...

KIMIA ANORGANIK LOGAM
1 2 3 4 5 KIMIA ANORGANIK LOGAM Oleh : Kristian H. Sugiyanto Retno D. Suyanti Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2010 Hak Cipta 2010 pada penulis, Hak Cip...

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK
1 LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK Nama : Idatul Fitriyah NIM : Jurusan : Kimia Prodi : Pendidikan Kimia Dosen : Ella Kusumastuti Kelompok : 7 Tgl Pr...

KIMIA DASAR (ANORGANIK)
1 2018/2019 KIMIA DASAR BLOKAAIG106 KIMIA DASAR KOORDINATOR / LNO: (ANORGANIK) Effatul Afifah, SST., MPH AAGZ105 KONTRIBUTOR Koordinator/LNO: Yhona Pa...

KIMIA ANORGANIK FISIK DAN MATERIAL
1 LAPORAN HIBAH PENULISAN BUKU AJAR MATA KULIAH KIMIA ANORGANIK FISIK DAN MATERIAL Oleh Dr. INDAH RAYA, M.Si Dibiayai oleh dana DIPA Layanan Umun Univ...

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK I
1 LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK I (Pembuatan Kalium Nitrat) Penyusun: Sri Rizka Fadila Guci/ Kelompok 6 Rizha Virly/ Sherly Destia Rahyu/ Silvia U...

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK I
1 LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK I (BILANGAN OKSIDASI NITROGEN) Penyusun: Sri Rizka Fadila Guci/ Kelompok 6 Rizha Virly/ Sherly Destia Rahyu/ Silvi...

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK II
1 LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK II REAKSI KUALITATIF LOGAMLOGAM TRANSISI KELOMPOK : 3 NAMA NIM AMALIAH AGUSTINA FERI SETIAWAN ZULKANDRI APRIANSYAH...

Lingkup Materi Kimia Dasar Kimia Analisis Kimia Fisik Kimia Anorganik Kimia Organik
1 14. Kimia IPA SMA/MA Level Kognitif Pengetahuan dan Pemahaman memahami memahami pengetahuan memahami pengetahuan memahami memahami pengetahuan Mengi...



KIMIA ANORGANIK (Kode : D-05)

MAKALAH PENDAMPING

ISBN : 978-979-1533-85-0

SINTESIS MCM-41 DAN NH2-MCM-41 SEBAGAI ADSORBEN Hg(II) DALAM MEDIUM AIR 1,*

2

2

Sutardi , Sri Juari Santosa , dan Suyanta Madrasah Aliyah Negeri (MAN) Model Singkawang, Kalimantan Barat, Indonesia 2 Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia * Keperluan korespondensi, email : [email protected]

1

Abstrak Telah dilakukan sintesis MCM-41 dan NH2-MCM-41 sebagai adsorben Hg(II) dalam medium air. Sintesis MCM-41 dilakukan melalui proses hidrotermal campuran Na2SiO3 dan setiltrimetilammonium bromida (CTAB) dengan pengaturan pH = 10 menggunakan larutan H2SO4 1 M. Sintesis NH2-MCM-41 dilakukan dengan merefluks campuran MCM-41 dan o (3-aminopropil)-trimetoksisilan (APTMS) dalam toluena pada temperatur 60 C selama 12 jam. Padatan MCM-41 dan NH2-MCM-41 hasil sintesis digunakan untuk mengadsorp ion Hg(II) dalam medium air pada berbagai variasi pH, waktu kontak, dan konsentrasi Hg(II). Hasil analisis FTIR menunjukkan adanya gugus Si-OH dan Si-O-Si pada struktur MCM41 dan NH2-MCM-41. Keberadaan gugus fungsional aminopropil yang teramati pada spektra NH2-MCM-41 menunjukkan proses penjangkaran telah berhasil dilakukan. Pola difraktogram sinar-X dan hasil foto TEM untuk MCM41 dan NH2-MCM-41 menunjukkan struktur pori heksagonal yang seragam. Hasil analisis fisisorpsi gas N2 dengan metode BET menunjukkan bahwa setelah proses penjangkaran, ukuran luas permukaan, diameter pori, dan volume total pori mengecil. Hasil kajian adsorpsi Hg(II) oleh padatan MCM-41 dan NH2-MCM-41 menunjukkan bahwa adsorpsi maksimal terjadi pada pH = 4. Kajian kinetika menunjukkan adsorpsi Hg(II) oleh MCM-41 mengikuti kinetika orde satu -3 -1 dengan harga k1 1,73 x 10 menit dan oleh NH2-MCM-41 mengikuti kinetika adsorpsi orde dua dengan harga k 2 -5 sebesar 3,97 x 10 (g/mol.menit). Padatan NH2-MCM-41 memiliki kapasitas adsorpsi yang lebih besar, yakni 63,29 mg/g -4 -5 (3,16 x 10 mol/g) dibandingkan MCM-41 yang hanya 14,21 mg/g (7,09 x 10 mol/g), artinya modifikasi MCM-41 menjadi NH2-MCM-41 terbukti mampu meningkatkan kapasitas adsorpsi terhadap Hg(II). Kata kunci: MCM-41, NH2-MCM-41, kinetika, kapasitas, adsorpsi Hg(II).

hidup

PENDAHULUAN Banyaknya kandungan emas di berbagai wilayah

Indonesia

membuka

peluang

bagi

pada

sungai

tersebut

terkontaminasi

merkuri [1]. Kehadiran

merkuri

di

perairan

dapat

masyarakat untuk membuka pertambangan emas.

menyebabkan kerugian pada manusia karena

Penambangan

mampu

sifatnya yang beracun, mudah larut dan dapat

meningkatkan kesejahteraan para penambang,

terikat dalam jaringan tubuh organisme air [2].

tetapi di sisi lain terjadi pencemaran merkuri yang

Sebagai contoh, kasus toksisitas merkuri yang

cukup parah. Beberapa penelitian menunjukkan

terjadi pascaperang dunia ke-2 di Jepang yang

bahwa penggunaan merkuri dalam pertambangan

disebut

emas di hulu dan sepanjang aliran sungai-sungai

penelitian ditemukan bahwa penduduk di sekitar

di

kawasan

beberapa

oleh

rakyat

wilayah

ini

Indonesia

telah

menyebabkan air dan sedimen serta mahluk

Minamata

tersebut

Disease.

mengkonsumsi

Berdasarkan

ikan

yang

berasal dari laut sekitar teluk Minamata yang mengandung merkuri yang berasal dari buangan

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 411

sisa industri plastik. Mereka mengalami gejala

E.merck, larutan natrium silikat 25,5–28,5% SiO2

keanehan mental dan cacat saraf, terutama pada

buatan E.merck, toluene buatan E.merck, (3-

anak-anak [3].

aminopropil)-trimetoksisilan

Berbagai

upaya

telah

ditempuh

untuk

(APTMS)

buatan

E.merck, H2SO4 98% buatan E.merck, HgCl2

di

buatan BHD Limited Pool England, metanol,

metode

larutan bufer pH 4,00 dan pH 7,00, akuades dan

adsorpsi [4]. Beberapa adsorben telah diteliti

akuabides buatan Laboratorium Biokimia PAU

untuk mengadsorp Hg(II) dari dalam larutan [5, 6,

UGM.

menurunkan lingkungan,

konsentrasi salah

logam

satunya

beracun

dengan

7, 8], namun ternyata memiliki kapasitas adsorpsi

b. Alat yang digunakan

yang belum memuaskan sehingga masih perlu dilakukan penelitian untuk mengkaji kemungkinan adsorben lain guna mengadsorp Hg(II) dari dalam larutan

tersebut.

MCM-41

sebagai

material

berpori merupakan salah satu bahan adsorben yang

banyak

diteliti

karena

memiliki

luas

permukaan dan ukuran pori yang cukup besar serta

bentuk

meningkatkan

pori

yang

kapasitas

jelas

[9].

Guna

adsorpsinya,

gugus

fungsi pada MCM-41 dapat dimodifikasi dengan menambahkan gugus fungsional lain seperti aminopropil,

aminoetil,

dan

propionamidaposponat [10, 11]. Beberapa peneliti telah

mengaplikasikan

MCM-41

termodifikasi

tersebut untuk mengadsorp berbagai kation logam termasuk Hg(II), namun dalam penelitian tersebut belum ada kajian mengenai konstanta laju (k) dan stabilitas (K) adsorpsi sebagai salah satu faktor yang terkait dengan kelayakan bahan tersebut sebagai adsorben.

Penelitian ini menggunakan beberapa jenis peralatan untuk kerja laboratorium, diantaranya seperangkat alat gelas, satu set alat refluks, lumpang porselen, penyaring Buchner, pengaduk magnet, hot plate, water bath, shaker, oven, timbangan digital model GR-200, furnace model FB

131OM-33,

dan

(dibuat

autoclave

dari

stainless steel dengan diameter luar 7 cm, diameter dalam 5 cm, tebal dinding 1 cm, dan tinggi tabung 12 cm. Tempat sampel dibuat dari teflon dengan diameter luar 5 cm, diameter dalam 4 cm, tebal dinding 0,5 cm, dan tinggi tabung 10 cm).

Instrumen

yang

digunakan

untuk

karakterisasi material antara lain difraktometer sinar-X

Shimadzu

model

XRD

6000,

Spektrofotometer inframerah Shimadzu model FTIR 8201 PC, Gas Sorption Analyzer (GSA) NOVA

1200e

Mikroskop

elektron

transmisi

(Transmission Electron Microscope, TEM) jenis JEOL JEM-1400 dan Mercury Analyzer model Lab

Berdasarkan pada permasalahan tersebut,

Analyzer LA-254.

maka dalam penelitian ini disintesis MCM-41 dan NH2-MCM-41,

kemudian

digunakan

sebagai

adsorben bagi Hg(II) dalam larutan. Kelayakan MCM-41 dan NH2-MCM-41 sebagai adsorben Hg(II) dalam medium air, dikaji melalui tinjauan kinetika dan keseimbangan adsorpsi.

c. Cara kerja Sintesis MCM-41 dan NH2-MCM-41 Sintesis MCM-41 dilakukan dengan membuat campuran yang mengandung 7,52 gram Na2SiO3, 2,28 gram CTAB, dan 19 mL akuades. Campuran tersebut diatur pada pH 10 dengan penambahan

PROSEDUR PERCOBAAN

larutan asam sulfat 1 M. Kemudian campuran

a. Bahan-bahan yang digunakan

diaduk dengan konstan selama 2 jam pada

Bahan-bahan yang digunakan antara lain setiltrimetilamonium

bromida

(CTAB)

buatan

temperatur

kamar.

Selanjutnya

campuran

dipindahkan ke autoclave dan dipanaskan dalam

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 412

o

oven pada temperatur 150 C selama 36 jam.

ditetapkan,

Padatan hasil sintesis disaring, dicuci dengan air

erlenmeyer dan segera disaring dengan kertas

bebas ion dan dikeringkan dalam oven pada

saring whatman 0,42 mm. Konsentrasi Hg(II)

o

sampel

diambil

dari

salah

satu

temperatur 80 C selama 24 jam. Tahap terakhir

sebelum adsorpsi dan yang tersisa dalam filtrat

yakni penghilangan surfaktan CTAB dengan

ditentukan dengan Mercury

o

Analyzer. Prosedur

metode kalsinasi pada temperatur 550 C selama

yang sama dilakukan untuk adsorpsi Hg(II)

6 jam.

menggunakan NH2-MCM-41.

Sintesis MCM-41 dilakukan dengan membuat campuran 1 gram MCM-41 yang telah dikalsinasi dengan 2 mL APTMS, kemudian direfluks dalam o

100 mL toluene pada temperature 60 C selama 12 jam. Padatan yang terbentuk disaring, dicuci berturut-turut menggunakan toluene dan etanol, kemudian padatan dikeringkan dalam oven pada

Karakterisasi produk hasil sintesis dilakukan metode

Disiapkan sederet larutan 50 mL Hg(II) pada pH optimum, dengan variasi konsentrasi 10, 20, 30, 40, dan 50 ppm. Pada masing-masing larutan tersebut ditambahkan 0,05 gram MCM-41 dan selanjutnya diaduk selama 24 jam dalam water o

bath pada temperatur 25 C. Selanjutnya disaring

o

temperature 50 C selama 2 jam.

dengan

Termodinamika adsorpsi

spektrofotometri

inframerah

(FTIR), difraksi sinar-X (XRD), mikroskop elektron transmisi (TEM) dan fisisorpsi isotermal gas N2.

dengan kertas whatman 0,42 mm. Konsentrasi Hg(II) sebelum adsorpsi dan yang tersisa dalam filtrat diukur dengan Mercury Analyzer. Prosedur yang sama dilakukan untuk adsorpsi Hg(II) menggunakan NH2-MCM-41. Konsentrasi Hg(II)

Pengaruh pH medium

yang

Disiapkan sederet larutan 50 mL Hg(II) 50 ppm dengan variasi pH 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 dengan

teradsorb

pada

MCM-41

dihitung

berdasarkan perbedaan antara konsentrasi awal dengan konsentrasi sisa dalam larutan.

cara menambahkan larutan HCl atau NaOH 1 M. Pada

masing-masing

larutan

tersebut

ditambahkan 0,05 gram MCM-41 berukuran 400 mesh kemudian dishaker selama 3 jam pada temperatur kamar. Larutan selanjutnya disaring

HASIL DAN PEMBAHASAN a. Karakterisasi material Gambar 1 menunjukkan hasil spektra inframerah dari material hasil sintesis.

dengan kertas whatman 0,42 mm. Konsentrasi Hg(II) sebelum adsorpsi dan yang tersisa dalam filtrat

ditentukan

dengan

Mercury

Analyzer.

Prosedur yang sama dilakukan untuk adsorpsi Hg(II) menggunakan NH2-MCM-41. Kinetika adsorpsi Disiapkan larutan Hg(II) dengan konsentrasi 50 ppm pada pada pH tertentu di mana terjadi adsorpsi maksimal. Beberapa

erlenmeyer ke

dalamnya dimasukkan 50 mL larutan Hg(II) tersebut, ditambahkan 0,05 gram padatan MCM41 hasil sintesis berukuran 400 mesh kemudian dishaker terus menerus. Pada waktu yang telah Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 413

Gambar 1. Spektra IR MCM-41 prakalsinasi (A), MCM-41 setelah kalsinasi (B), dan NH2-MCM-41 (C)

Pada spektra (A) yang merupakan spektra inframerah

MCM-41

sebelum

kalsinasi

menunjukkan adanya gugus-gugus fungsional surfaktan CTAB, yakni serapan pada bilangan gelombang 3032,10

cm

-1

yang menunjukkan

adanya rotasi bebas gugus metil (-CH3), serapan pada 2924,09 cm

-1

-1

Dari difraktogram sinar-X pada Gambar 3

yang

menunjukkan bahwa setelah dilakukan kalsinasi,

menunjukkan vibrasi ulur asimetris dan simetris

timbul puncak utama pada daerah 2θ yang kecil,

gugus

(-CH2-),

1481,33

cm

-1

dan 2854,65 cm

Gambar 2. Proses penjangkaran aminopropil pada MCM41

serta

serapan

menunjukkan

pada

daerah

adanya

vibrasi

menggunting –CH2- dan vibrasi tekuk asimetris

o

yakni pada 2θ=2,1391

diikuti puncak dengan intensitas rendah pada 2θ= o

3,7870

+

CH3-N [12]. Pada spektra (B), serapan berurutan terjadi pada bilangan gelombang sekitar 3749,63 cm

-1

(d=41,26736 Å) yang o

(d=23,31290

Å)

dan

2θ=4,3200

(d=20,43768 Å). Dari hasil perhitungan indeks bidang dan parameter kisi, diketahui bahwa harga

yang berhubungan dengan

d tersebut merupakan refleksi bidang kristal (100),

gugus hidroksi bebas dan berikatan hidrogen

(110) dan (200), sehingga dapat disimpulkan

pada Si-OH. Serapan yang mencolok terjadi pada

bahwa material hasil sintesis tersebut merupakan

dan 3402,43 cm

-1

bilangan gelombang sekitar 802,39 cm

-1

dan

material

mesopori-mesostruktur

1072,42 cm berhubungan dengan regangan ulur

MCM-41.

simetrik dan asimetris Si-O-Si pada struktur

dikemukakan Zhao et al. [9] bahwa jika padatan

rangka MCM-41. Pita serapan pada daerah

hasil sintesis merupakan mesopori dengan fasa

-1

-1

bilangan gelombang 439,77 cm

menunjukkan

vibrasi tekuk Si-O-Si [13]. Pada spektra (C), terdapat puncak pada 2939,52 cm

-1

merupakan penunjuk untuk vibrasi

stretching C-H yang disebabkan keberadaan grup

Hal

ini

sesuai

heksagonal

dengan

yang

heksagonal maka pola difraksi sinar-X dari padatan hasil sintesis tersebut harus dapat diindeks dengan indeks bidang yang menyatakan refleksi bidang hkl sistem kristal heksagonal, yaitu bidang (100), (110), (200), (210) dan seterusnya.

propil. Puncak vibrasi C-N biasanya diobservasi -1

pada bilangan gelombang 1000–3000 cm , tetapi peak ini sulit dilihat karena tumpang tindih dengan peak yang lain. Peak streching N-H teramati pada bilangan gelombang 3000-3300 cm

-1

untuk grup

asam amino. Puncak vibrasi O–H dari grup silanol -1

pada MCM-41 nampak pada 3410,15 cm . Terlihat intensitas

bahwa vibras

setelah

proses

O-H

menurun.

immobilisasi, Terjadinya

penurunan vibrasi Si-OH pada 3410,15 cm

-1

setelah reaksi grafting menunjukkan berhasilnya reaksi penjangkaran (anchoring) antara Si-OH dan coupling agents silan [14], sebagai berikut:

Gambar 3 Difraktogram sinar-X MCM-41 pra-kalsinasi (A), MCM-41 setelah kalsinasi (B), dan NH2-MCM-41 (C)

Kesimpulan

bahwa

difraktogram

pada

Gambar 3 merupakan pola difraksi sinar-X dari Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 414

material MCM-41 diperkuat oleh pola difraktogram

pori [14] akibat dari gradien kerapatan dinding

sinar-X yang tidak mengalami perubahan setelah

silikat dengan pori yang semakin kecil.

o

proses kalsinasi pada 550 C selama 5 jam.

Analisis pori berdasarkan persamaan BET

Bidang kristal (100) dan (200) dimungkinkan

menunjukkan

untuk dimiliki oleh material mesopori-mesostruktur

fungsionalisasi, ukuran luas permukaan, jari-jari

MCM-50 dengan struktur layer (lamellar) maupun

pori, dan volume total pori mengecil, sementara

MCM-41 dengan struktur heksagonal. Material

tebal

mesopori-mesostruktur

layer

ditampilkan dalam Tabel 1. Mengecilnya ukuran

(lamellar) (MCM-50) akan berubah menjadi amorf

luas permukaan, jari-jari pori, dan volume total

dengan adanya pemanasan, sebaliknya hal ini

pori serta menebalnya dinding pori disebabkan

tidak akan terjadi pada material MCM-41 dengan

masuknya

struktur heksagonal [13].

sebagian besar saluran mesopori dalam dari

dengan

struktur

Timbulnya puncak utama pada daerah 2θ yang kecil (2°-3°) dan puncak-puncak dengan

dinding

keteraturan

karakter struktur

pori

mesopori yang

baik

dengan

gugus

Tabel

1.

Puncak utama pada bidang kristal (100) dengan intensitas yang cukup tinggi menunjukkan bidang-

Gambar 4.

fungsional

proses

sebagaimana

aminopropil

pori

ke

material

Material

Luas permukaan 2 (m /g)

Volume pori total 3 (cm /g)

Rerata Jari-jari pori (nm)

Tebal dinding pori (nm)

MCM-41

994,282

0,942

1,895

0,488

NH2MCM-41

650,390

0,384

1,181

1,196

b. Adsorpsi Hg(II)

bidang yang terbentuk banyak dan identik. Hal ini didukung oleh hasil analisis dengan TEM pada

meningkat

Karakter permukaan dan berdasarkan metode BET

(highly

ordered) dari padatan hasil sintesis MCM-41.

pori

setelah

MCM-41.

intensitas rendah yang mengikuti puncak utama menunjukkan

bahwa

Gambar 5 menunjukkan bahwa pH medium memberikan pengaruh yang sangat signifikan pada adsorpsi Hg(II) oleh MCM-41 maupun NH2MCM-41. Terlihat bahwa adsorpsi oleh MCM-41 maupun

NH2-MCM-41

mulai

terjadi

secara

signifikan pada pH 3-4. Hal ini karena pada pH<3, situs aktif adsorben akan terprotonasi membentuk +

SiOH2

+

pada MCM-41 dan RNH3

pada NH2-

MCM-41 [11]. Selain Gambar 4. Foto TEM dari MCM-41 hasil sintesis

Masuknya gugus organik aminopropil pada MCM-41

menyebabkan

difraktogram

sinar-X

intensitas

melemah

puncak

sebagaimana

ditunjukkan pada Gambar 3 (C). Penurunan intensitas ini disebabkan terjadinya penurunan tingkat keteraturan bidang dengan d yang sama. Selain itu masuknya gugus fungsional organik aminopropil

ke

dalam

permukaan

saluran

mesopori tersebut cenderung mengecilkan daya penghamburan sinar antara dinding silikat dengan

berpengaruh

terhadap

situs

aktif

adsorben, pH medium juga berpengaruh terhadap spesiasi Hg(II) dalam larutan. Hg(II) pada pH rendah

ada

2+

sebagai

Hg ,

seiring

dengan

+

kenaikan pH akan terbentuk HgOH dan Hg(OH)2 hingga pada pH>4 sebagian besar Hg(II) ada +

dalam bentuk HgOH dan Hg(OH)2 [15]. Adanya ligand

OH

pasangan

-

dimana

atom

oksigennya

elektron

bebas

elektronegativitasnya

yang

bermuatan

negatif,

parsial

besar

kaya dan

sehingga

menyebabkan

menurunnya interaksi Hg(II) dengan sisi aktif

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 415

SiOH pada MCM-41 maupun -NH2 pada NH2-

di mana CAo = konsentrasi spesies A dalam

MCM-41 yang juga kaya pasangan elektron

larutan awal (mol/L), CA = konsentrasi spesies A

bebas dan bermuatan negatif sehingga pada pH

dalam larutan setelah waktu t (mol/L), k 1 =

tinggi adsorpsi Hg(II) menurun.

konstanta laju reaksi orde satu (menit ), Q =

-1

konstanta

keseimbangan

-1

(mol/L) , dan

adsorpsi-desorbsi

t = waktu adsorpsi (menit). Jika

diambil plot ln[(CAo/CA)/CA] lawan t/CA, akan diperoleh sebuah garis lurus dengan k 1 sebagai slope dan Q sebagai intersep. Model kinetika order dua semu menurut Ho et al. mengikuti persamaan: Gambar 5. Adsorpsi Hg(II) oleh MCM-41(A) dan NH2MCM41 (B) sebagai fungsi pH

Pola adsorpsi Hg(II) oleh padatan hasil sintesis NH2-MCM-41 disajikan dalam Gambar 6.

1 1 t = + t 2 qt k 2 .qe qe di mana qt = jumlah logam teradsorp pada waktu t (mol/g), qe = jumlah logam teradsorp pada saat keseimbangan (mol/g), dan k 2 = konstanta laju reaksi

orde

dua

semu

(g/mol.menit).

Jika

dilakukan plot t/qt lawan t, maka akan diperoleh harga konstanta laju reaksi k 2 dan prediksi harga qe. Parameter kinetika dari dua rumusan tersebut ditampilkan dalam tabel 2. Tabel 2. Parameter kinetika adsorpsi orde satu menurut Santosa dkk. Parameter Adsorpsi-Desorpsi Material

Gambar 6. Grafik hubungan antara waktu adsorpsi dengan jumlah Hg(II) teradsorb/gram padatan MCM-41 (A) dan NH2-MCM-41 (B)

MCM-41

Adsorpsi Hg(II) dalam jumlah relatif banyak terjadi

NH2MCM-41

pada menit-menit awal. Adsorpsi terjadi karena adanya interaksi antara situs aktif gugus silanol, Si-OH, maupun -NH2 sebagai basa dengan Hg(II) yang bertindak sebagai asam. Kajian kinetika adsorpsi Hg(II) oleh MCM-41

Q (mol/L)-1

k1 (menit-1)

63,41

1,73x10

457,86

k-1 -1 (menit ) (mol/L)

-3 -3

4,89x10

R

2

-5

0,914

-5

0,902

2,73x10 1,07x10

Tabel 3. Parameter kinetika adsorpsi orde dua semu menurut Ho et al. Parameter Adsorpsi Material

k2 (g/mol.menit)

MCM-41

100,99

NH2-MCM-41

3,97x10

-5

R

2

0,674 0,998

dan NH2-MCM-41 didasarkan atas hasil rumusan

Dari harga koefisien korelasi pada Tabel 2

kinetika adsorpsi orde satu yang dikemukakan

dan 3, terlihat bahwa grafik adsorpsi orde satu

oleh Santosa dkk. [16] dan kinetika adsorpsi orde

oleh MCM-41 lebih linear dari grafik adsorpsi orde

dua semu menurut Ho et al. [17]. Santosa dkk.

duanya, sedangkan untuk NH2-MCM-41 grafik

merumuskan model kinetika adsorpsi ion logam

adsorpsi orde dua lebih linear. Dapat disimpulkan

tunggal pada adsorben sebagai:

bahwa adsorpsi Hg(II) oleh padatan MCM-41

æC ln çç Ao è CA CA

ö ÷÷ ø

merupakan adsorpsi orde satu dan adsorpsi Hg(II)

= k1

t +Q CA

oleh padatan NH2-MCM-41 merupakan adsorpsi orde dua.

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 416

berinteraksi dengan gugus silanol dengan energi

c. Termodinamika Adsorpsi Kesetimbangan adsorpsi Hg(II) oleh MCM-41 dan NH2-MCM-41 dikaji menggunakan model adsorpsi isoterm Langmuir:

adsorpsi yang lebih lemah. Kapasitas adsorpsi NH2-MCM-41 terhadap Hg(II) pada penelitian ini hampir sama besar dengan adsorben yang dibuat dari gambut hasil

C eq

1 1 = (C eq ) + m b K .b

pelapukan lumut (moss peat) [19] dan karbon aktif terozonasi [20], bahkan bila dibandingkan dengan

di mana Ceq = konsentrasi Hg(II) pada keadaan keseimbangan (mol/L), m = jumlah zat teradsorp per gram adsorben (mol/g), b = kapasitas adsorpsi Langmuir (mol/g), dan K = tetapan -1

afinitas adsorpsi (mol/L) . Dengan membuat plot Ceq/m lawan Ceq, maka nilai tetapan K dan b dapat ditentukan dari harga slope dan intersep grafik.

adsorben lain seperti tanah diatomeae dan MBTdiatomeae [5], karbon aktif dari tempurung kelapa [6], karbon aktif dari abu sekam padi [7], dan zeolit termodifikasi [8], NH2-MCM-41 hasil sintesis dalam

penelitian

ini

mempunyai

kapasitas

adsorpsi yang lebih besar. Selain itu MCM-41 juga memiliki keunggulan lain seperti volume pori yang besar dan fleksibilitas ukuran porinya yang

Tabel 4. Parameter adsorpsi isoterm Langmuir

dapat diatur dengan menggunakan surfaktan dan

Parameter adsorpsi Langmuir

Material

b (mol/g)

MCM-41 NH2MCM-41

kondisi

yang

sesuai,

sehingga

E (kJ/mol)

-5

75305,68

27,821 0,974

adsorpsi selektif. MCM-41 juga berpeluang untuk

-4

9282,73

22,635 0,901

dikembangkan sebagai adsorben yang murah

7,09x10 3,16x10

R2

memungkinkannya

Dari Tabel 4 terlihat bahwa kapasitas adsorpsi NH2-MCM-41

sekitar

dibandingkan

kapasitas

Dengan

reaksi

K -1 (mol/L)

demikian,

4,5

kali

lebih

adsorpsi

dapat

besar

MCM-41.

dinyatakan

bahwa

untuk

telah

berhasil

disintesis

adsorben

mampu

bahan

limbah

layang batu bara dan abu sekam padi [21].

dengan

-NH2

dari

sebagai sumber silikat dan aluminat seperti abu

Keunggulan-keunggulan

gugus

dalam

karena selain dari bahan murni, MCM-41 juga

adanya modifikasi situs aktif pada MCM-41 menambahkan

digunakan

ini

cukup

tersebut layak

menjadikan

dipertimbangkan

meningkatkan kapasitas adsorpsinya terhadap

sebagai salah satu adsorben alternatif untuk

Hg(II) dalam larutan.

mengurangi keberadaan Hg(II) dalam medium air.

Pada MCM-41, situs aktif yang terlibat dalam adsorpsi adalah gugus silanol, Si-OH dan pada NH2-MCM-41 situs aktif yang terlibat adalah SiOH dan -NH2. Sebagaimana prinsip Hard Soft Acid

and

dikemukakan

Base oleh

(HSAB)

yang

Pearson

mulanya

[18]

dan

KESIMPULAN Sintesis MCM-41 dapat dilakukan dengan metode

hidrotermal

setiltrimetilamonium

bromida

menggunakan (CTAB)

sebagai

cetakan pori dan dapat dimodifikasi menjadi NH 2-

dikembangkan oleh para ahli lainya, gugus -NH2

MCM-41

melalui

reaksi

penjangkaran

kemungkinan akan berinteraksi lebih baik dengan

menggunakan

Hg(II) mengingat gugus -NH2 lebih lunak dari

(APTMS). MCM-41 dan NH2-MCM-41 mampu

gugus –OH. Oleh karena itu, Hg(II) dalam larutan

mengadsorp Hg(II) dari dalam larutan dengan

akan berinteraksi terlebih dulu dengan gugus -

adsorpsi maksimal terjadi pada pH 4. Kajian

NH2 dengan energi adsorpsi yang lebih besar.

kinetika menunjukkan bahwa adsorpsi Hg(II) oleh

Setelah semua gugus -NH2 jenuh, ion Hg(II) akan

padatan MCM-41 mengikuti kinetika orde satu

(3-aminopropil)-trimetoksisilan

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 417

-3

-1

dengan harga konstanta laju k1 1,73 x 10 menit , sedangkan adsorpsi Hg(II) oleh padatan NH2MCM-41 mengikuti kinetika orde dua dengan -3

konstanta laju k2 3,97 x 10

(g/mol.menit).

Modifikasi MCM-41 dengan menambahkan gugus aminopropil

terbukti

kapasitas adsorbsi

mampu

maningkatkan

hampir 4,5 kalinya, yakni

sebesar 63,29 mg/g (3,16 x 10

-4

mol/g) pada

padatan NH2-MCM-41 dibandingkan kapasitas adsorbsi MCM-41 tanpa modifikasi, yaitu sebesar -5

14,21 mg/g (7,09 x 10 mol/g).

UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Kementerian Agama Republik Indonesia yang telah memberikan dana penelitian ini dan kepada segenap pengelola Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada yang telah memberikan kesempatan melakukan penelitian ini hingga paripurna.

DAFTAR RUJUKAN

[1] Sodikin, Amir, 2003, Awas, Bencana Merkuri Mengintai Kalimantan, Harian Kompas, Edisi Selasa, 15 Juli 2003. [2]

Budiono, Achmad, 2002, Pengaruh Pencemaran Merkuri Terhadap Biota Air, Makalah Pengantar Filsafat Sains, Institut Pertanian Bogor.

[3] Faust, S.D. and Aly, O.M., 1981, Chemistry of Natural Waters, Butterworths, London. [4] Heidari A., Younesi H., and Mehraban Z., 2009, Removal of Ni(II), Cd(II), and Pb(II) from a ternary aqueous solution by amino functionalized mesoporous and nano mesoporous silica, J. Chem. Eng., 153, 70–79. [5]

Purwanto, A., 1998, Impregnasi 2Merkaptobenzotiazol pada Tanah diatomeae dan Pemanfaatannya sebagai adsorben Hg(II) dalam Medium Air, Skripsi, Fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

[6] Wahi, R., Ngaini, Z., and Usun, J.V., 2009, Removal of Mercury, Lead and Copper from Aqueous Solution by

Activated Carbon of Palm Oil Empty Fruit Bunch, World Appl. Sci. J., 5 (Special Issue for Environment): 8491. [7] El-Said, A.G., Badawy, N.A., and Garamon, S.E., 2010, Adsorption of Cadmium (II) and Mercury (II) onto Natural Adsorbent Rice Husk Ash (RHA) from Aqueous Solutions: Study in Single and Binary System, J. American Sci., 2010;6(12). [8] Saleh, N.M., Rafat, A.A., Awwad, A.M., 2010, Chemical Modification of Zeolit Tuff for Removal Hg(II) from Water, Environ. Research, 4 (4): 286-290. [9] Zhao, X.S., Lu, G.Q., and Millar, G.J., 1996, Advences in Mesoporus Molecular Sieve MCM-41, Ind. Eng. Chem. Res., 35, 7, 2075-2090. [10] Yoshitake H., Yokoi T., and Tatsumi T., 2003, Adsorption Behavior of Arsenate at Transition Metal Cations Captured by Amino-Functionalized Mesoporous Silicas, J. Chem. Matter. 2003, 15, 1713-1721 [11] Lam K.F., Yeung K.L, and Mckay G., 2007, 2+ 2+ Efficient Approach for Cd and Ni Removal and Recovery Using Mesoporous Adsorbent with Tunable Selectivity, Environ. Sci. Technol., 2007, 41, 3329-3334. [12] Holmes, S.M., Zholobenko, V.L., Thusfield, A., Plaisted, R.J., Cudy, C.S., and Dewyer, J., 1998, In situ FTIR Study of the Formation MCM-41, J.Chem Soc. Faraday Trans., 94, 14, 20252032. [13] Sutrisno, H., Arianingrum, R., dan Ariswan, 2005, Silikat dan Titanium Silikat Mesopori-Mesotruktur Berbasis Struktur Heksagonal dan Kubik, Jurnal Matematika dan Sains, Vol. 10 No. 2, Juni 2005, hal 69-74. [14] Hamid, S., Syed, W.H., and Farrokh, R., 2009, Modified Mesoporus Silicate MCM-41 for Zinc Ion Adsorption: Synthesis, Characterization and Its Adsorption Behavior, J. Chinese Chem., 27, 2171-2174. [15] Arias, M., Barral, M. T., Silva, D.J., Mejuto, J.C., and Rubinon, D., (2004), Interaction of Hg(II) with kaolin-humic acid complexes, J. Clay Minerals, (2004) 39, 35–45

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 418

[16] Santosa, S.J., Siswanta, D., Kurniawan, A., dan Rahmanto, W.H., 2007, Hybrid of Chitin and Humic Acid as High Performance Sorbent for Ni(II), J. Surface Sci., 601, 5155–5161.

pH yang menunjukkan penurunan pH larutan

[17] Ho, Y.S., Mc Kay, G., Wase, DAJ, and Foster, CF., 2000, Study of the Sorption of Divalent Metal Ions onto Peat, J. Adsorp. Sci.Technol., 18, 639-650.

adsorbsen tersebut

setelah

adsorbs.

Hal

teradsorbsinya

Hg(II)

menyebabkan

lepasnya

ini

menunjukkan

oleh ion

adsorben H+

dari

[18] Pearson, R.G., 1968, Hard Soft Acids and Base, HSAB, J. Chem. Educ., 45:581. [19] Bulgariu, L., Ratoi, M., Bulgariu, D., and Macoveanu, M., 2008, Equilibrium Study Of Pb(Ii) And Hg(Ii) Sorption From Aqueous Solutions By Moss Peat, J. Environ. Eng., 2008, Vol.7, No.5, 511-516. [20] Sanchez, M. And Rivera, J., 2002, AdsorbentAdsorbate Interactions in the Adsorption of Cd(II) and Hg(II) on Ozonized Activated Carbons, Environ. Sci. Techno., 36, 38503854. [21] Sutarno, 2005, Synthesys of Faujasite and MCM-41 from Fly Ash and its Application for Hydrocracking Catayst of Heavy Petroleum Destillate, disertasi, Fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

TANYA JAWAB Nama Penanya

: Nurma Yunita I

Nama Pemakalah

: Sutardi

Pertanyaan : 1. Apakah sudah ada kajian desorpsi? 2. Apakah ada perubahan struktur MCM -41 pasca absorbs? Jawaban : 1.

Desorpsi

dalam

penelitian

ini

belum

dilakukan, tetapi telah disampaikan dalam saran. Jika ada peneliti yang ingi meneliti lebih lanjut karena memang proses desorpsi diperlukan untuk mengetahui regenerasi/ kemungkinan adsorban digunakan lagi. 2.

Tidak dilakukan analisis struktur MCM-41 pasca adsorbs hanya dilakukan pengukuran

Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia III (SN-KPK III)……………………………………………….. 419

Life Enjoy

" Life is not a problem to be solved but a reality to be experienced! "

Get in touch

Social

© Copyright 2013 - 2019 TIXPDF.COM - All rights reserved.