ligan 1,5-difeniltiokarbazon dan … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi...

10
MODIFIKASI SILIKA MESOPORI MCM-48 DENGAN LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN PEMANFAATANNYA SEBAGAI ADSORBEN ION Ni(II) Merry Paembonan*, Paulina Taba, Maming Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin Kampus Tamalanrea Makassar 90425 e-mail: [email protected] ABSTRAK. Penelitian penggunaan silika mesopori MCM-48 yang dimodifikasi dengan 1,5-difeniltiokarbazon (MCM-48-NH) sebagai adsorben ion Ni(II) telah dilakukan. Adsorpsi ion Ni(II) oleh MCM-48-NH dipelajari dengan variasi waktu kontak, suhu, dan konsentrasi. MCM-48 dan MCM-48-NH dikarakterisasi menggunakan Difraksi Sinar-X (XRD) dan spektrofotometer FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu optimum adalah 180 menit dan pH optimum adalah 3. Adsorpsi ion Ni(II) oleh MCM-48-NH mengikuti isotermal Langmuir dan isotermal Freundlich dengan kapasitas adsorpsi 10,869 mg/g dan 1,406 mg/g. Kata kunci: Adsorpsi, ligan 1,5-difeniltiokarbazon, MCM-48, MCM-48-NH, Ni(II) ABSTRACT. A research on the use of silica mesoporous MCM-48 modified with 1,5-diphenylthiocarbazone (MCM-48-NH) as an adsorbent for Ni(II) ion has been conducted. Adsorpsition of Ni(II) ion was studied with varition of contact time, temperature, and concentration of Ni(II) ion. Unmodified and modified MCM-48 were characterized with X-Ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infra Red (FTIR). Langmuir and Freundlich models were used to study the adsorpsition isotherm of Ni(II) ion by MCM-48-NH. The result showed that the optimum time was 180 min and the optimum pH was 3. The adsorpsition followed the Langmuir isotherm and the Freundlich isotherm with the adsorpsition capacity of 10,869 mg/g and 1,380 mg/g. Keywords: Adsorpsition, 1,5-diphenylthiocarbazone, MCM-48, MCM-48-NH, and Ni(II) PENDAHULUAN Perkembangan industri saat ini semakin pesat, seperti industri kertas, tekstil, penyamak kulit dan sebagainya, menyebabkan semakin banyak pula logam berat yang dibuang ke lingkunagn sebagai limbah. Limbah ini akan menyebabkan pencemaran serius terhadap lingkungan jika kandungan logam berat yang terdapat di dalamnya melebihi ambang batas dan akan menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, 2007). Salah satu logam berat yang beracun bagi manusia adalah nikel (Ni) karena dalam jumlah yang terlalu tinggi, logam tersebut dapat menyebabkan kanker paru-paru, hidung, pangkal tenggorokan dan prostat, merusak fungsi ginjal, menyebabkan kehilangan keseimbangan, menyebabkan kegagalan respirasi dan kelahiran cacat, menyebabkan penyakit asma, dan bronkitis kronis serta merusak hati (Borba dkk., 2006). Usaha-usaha pengendalian limbah ion logam belakangan ini semakin berkembang, yang mengarah

Upload: phamnguyet

Post on 27-Mar-2018

225 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

MODIFIKASI SILIKA MESOPORI MCM-48 DENGAN

LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN PEMANFAATANNYA SEBAGAI

ADSORBEN ION Ni(II)

Merry Paembonan*, Paulina Taba, Maming

Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin

Kampus Tamalanrea Makassar 90425

e-mail: [email protected]

ABSTRAK. Penelitian penggunaan silika mesopori MCM-48 yang dimodifikasi dengan

1,5-difeniltiokarbazon (MCM-48-NH) sebagai adsorben ion Ni(II) telah dilakukan. Adsorpsi ion

Ni(II) oleh MCM-48-NH dipelajari dengan variasi waktu kontak, suhu, dan konsentrasi.

MCM-48 dan MCM-48-NH dikarakterisasi menggunakan Difraksi Sinar-X (XRD) dan

spektrofotometer FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu optimum adalah 180 menit

dan pH optimum adalah 3. Adsorpsi ion Ni(II) oleh MCM-48-NH mengikuti isotermal Langmuir

dan isotermal Freundlich dengan kapasitas adsorpsi 10,869 mg/g dan 1,406 mg/g.

Kata kunci: Adsorpsi, ligan 1,5-difeniltiokarbazon, MCM-48, MCM-48-NH, Ni(II)

ABSTRACT. A research on the use of silica mesoporous MCM-48 modified with

1,5-diphenylthiocarbazone (MCM-48-NH) as an adsorbent for Ni(II) ion has been conducted.

Adsorpsition of Ni(II) ion was studied with varition of contact time, temperature, and

concentration of Ni(II) ion. Unmodified and modified MCM-48 were characterized with X-Ray

Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infra Red (FTIR). Langmuir and Freundlich models

were used to study the adsorpsition isotherm of Ni(II) ion by MCM-48-NH. The result showed

that the optimum time was 180 min and the optimum pH was 3. The adsorpsition followed the

Langmuir isotherm and the Freundlich isotherm with the adsorpsition capacity of 10,869 mg/g

and 1,380 mg/g.

Keywords: Adsorpsition, 1,5-diphenylthiocarbazone, MCM-48, MCM-48-NH, and Ni(II)

PENDAHULUAN

Perkembangan industri saat ini

semakin pesat, seperti industri kertas,

tekstil, penyamak kulit dan

sebagainya, menyebabkan semakin

banyak pula logam berat yang

dibuang ke lingkunagn sebagai

limbah. Limbah ini akan

menyebabkan pencemaran serius

terhadap lingkungan jika kandungan

logam berat yang terdapat di

dalamnya melebihi ambang batas dan

akan menyebabkan penyakit serius

bagi manusia apabila terakumulasi di

dalam tubuh (Danarto, 2007).

Salah satu logam berat yang

beracun bagi manusia adalah nikel

(Ni) karena dalam jumlah yang terlalu

tinggi, logam tersebut dapat

menyebabkan kanker paru-paru,

hidung, pangkal tenggorokan dan

prostat, merusak fungsi ginjal,

menyebabkan kehilangan

keseimbangan, menyebabkan

kegagalan respirasi dan kelahiran

cacat, menyebabkan penyakit asma,

dan bronkitis kronis serta merusak

hati (Borba dkk., 2006).

Usaha-usaha pengendalian

limbah ion logam belakangan ini

semakin berkembang, yang mengarah

Page 2: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

pada upaya pencarian metode-metode

baru yang murah, efektif, dan efisien

(Effendi, 2003). Salah satu metode

tersebut adalah adsorpsi. Metode

adsorpsi lebih sering digunakan

karena metode ini lebih sederhana,

ekonomis, dan tidak memerlukan

peralatan yang rumit (Endawati,

2008). Adsorben yang digunakan bisa

bermacam-macam dengan ketentuan

bahwa bahan tersebut mempunyai

pori, ruang antar lapisan atau sisi aktif

(Wahyuni, 2010). Adsorben hasil

sintesis memiliki keunggulan yaitu

dapat dibuat dengan ukuran tertentu

sesuai dengan kebutuhan sehingga

akan lebih efektif dalam

penggunaannya sebagai adsorben.

Silika mesopori merupakan

salah satu adsorben yang menarik

perhatian para peneliti. Salah satu

material mesopori ini adalah M41S

yang terdiri atas tiga jenis yaitu: (1)

Mobile Crystalline Materials number

41 (MCM-41), mempunyai struktur

heksagonal; (2) MCM-48,

mempunyai struktur kubik; dan (3)

MCM-50 yang mempunyai struktur

lamellar dan tidak stabil. Silika

mesopori MCM-48 merupakan

senyawa yang memiliki kerangka 3

dimensi (Vartuli, 1994). Sehingga

material ini berpotensi untuk

digunakan sebagai adsorben karena

pemblokiran yang mungkin terjadi

oleh adsorbat dapat diminimilisasi

dengan adanya kerangka 3 dimensi.

Permukaan silika mesopori

mengandung gugus silanol (=Si-OH)

yang dapat dimodifikasi dengan

molekul lain (Kimura dkk., 1997 ;

Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

karena terbatasnya situs aktif yang

dimiliki silika mesopori, yaitu hanya

berupa siloksan (Si-O-Si) dan silanol

(=Si-OH), yang kurang berperan

dalam proses adsorpsi sehingga perlu

dilakukan modifikasi dengan senyawa

yang memiliki gugus fungsional aktif

untuk mengatasi kelemahan ini

(Sriyanti dkk., 2004).

Ligan 1,5-difeniltiokarbazon

masuk ke dalam golongan ligan

polidentat karena dapat

menyumbangkan lebih dari dua atom

donor dalam pembentukan ikatan

dengan logam. Menurut prinsip

HSAB, Ni(II) berada pada daerah

batas (borderline) dan -NH juga

berada pada daerah batas (borderline).

Hal ini menyebabkan kedua senyawa

tersebut sangat mudah berikatan.

Berdasarkan uraian di atas,

maka modifikasi MCM-48 dengan

ligan 1,5-difeniltiokarbazon telah

dilakukan yang kemudian digunakan

untuk mengadsorpsi ion logam Ni(II).

Dengan modifikasi ini, kapasitas

adsorpsi ion Ni(II) menjadi lebih

besar.

METODE PENELITIAN

Bahan

Bahan-bahan yang digunakan

dalam peneltian adalah

Ni(NO3)2.6H20, NaOH p.a, HCl p.a,

Triton X-100, cetil trimetil amonium

bromida (CTAB), Ludox HS40,

1,5-difeniltiokarbazon (ditizon),

CH3COOH 96%, akuades, akuabides,

etanol 96%, kertas saring Whatman-

42, kertas pH universal, , toluena p.a,

HNO3 65%, dan dietil eter p.a.

Page 3: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

Alat

Alat-alat yang digunakan dalam

penelitian ini adalah peralatan gelas

yang umum digunakan dalam

laboratorium kimia, oven, neraca

analitik, magnetic stirrer, hot plate

stirreer, botol polipropilena,

desikator, pemanas air, pompa vakum,

penyaring buchner, pH meter, FTIR,

SSA , dan XRD.

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada

bulan April sampai bulan Oktober

2015 di Laboratorium Kimia Fisika

dan Laboratorium Kimia Terpadu

Jurusan Kimia, Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)

Universitas Hasanuddin.

PROSEDUR PENELITIAN

Sintesis Silika Mesopori MCM-48

Proses sistesis silika mesopori

MCM-48 mengg unakan metode

Ryoo yang dimodifikasi (Taba, 2008),

sebagai berikut: Larutan Ludox HS40

sebanyak 14,30 gram dicampurkan

dengan 45,25 gram larutan

NaOH 1 M. Campuran dipanaskan

sambil diaduk selama 2 jam pada

80 oC. Campuran surfaktan dibuat

dengan melarutkan 6,12 gram CTAB

dan 1,34 gram Triton X-100 secara

bersamaan dalam 83,47 gram akuades

sambil dipanaskan. Setelah larutan

sodium tetrasilikat dan larutan

surfaktan dingin, kedua larutan

dicampurkan dengan cepat dalam

botol propilen. Botol langsung ditutup

dan dikocok dengan kuat selama

15 menit. Campuran gel yang

dihasilkan dipanaskan di bawah

kondisi statis pada 100 oC selama

24 jam. Pada tahap ini, mesofase

surfaktan silika terbentuk. Untuk

menghindari pemisahan dari mesofase

pada tahap awal pemanasan, botol

yang berisi campuran sekali-sekali

dikocok. Campuran reaksi kemudian

didinginkan pada suhu kamar dan

asam asetat (30%) ditambahkan ke

dalam campuran untuk mengatur pH

sampai 10. Setelah pH mencapai 10,

campuran dipanaskan lagi pada

100 oC selama 24 jam kemudian

didinginkan pada temperatur kamar.

MCM-48 yang terbentuk disaring,

dicuci dengan akuades kemudian

dikeringkan dalam oven pada

temperatur 120 oC. Surfaktan

dihilangkan dari produk yang

berwarna putih melalui pencucian

dengan HCl-etanol 5 kali. Sebanyak

1 gram MCM-48 dicuci dengan

25 mL HCl 0,1 M dalam larutan

etanol 50% sambil diaduk selama

30 menit pada suhu kamar, kemudian

disaring. Pencucian diulangi sekali

lagi kemudian campuran disaring,

endapan dicuci dengan air suling dan

dikeringkan pada suhu 100 oC. Silika

mesopori MCM-48 dianalisis

menggunakan XRD dan FTIR.

Modifikasi Silika Mesopori

MCM-48

Sebanyak 0,12 gram

(0,5 mmol) 1,5-difeniltiokarbazon

dimasukkan ke dalam campuran

10 mL toluena dan 5 mL etanol

kemudian diaduk sampai

1,5-difeniltiokarbazon larut sempurna.

Sebanyak 0,5 gram silika mesopori

MCM-48 dimaukkan ke dalam

larutan, kemudian diaduk dengan

pengaduk magnet selama 4 jam , lalu

Page 4: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

disaring, dicuci dengan 5 mL toluena,

5 mL atanol dan 5 mL dieter eter,

kemudian dikeringkan pada 60 oC

dalam oven. Selanjutnya MCM-48

yang telah termodifikasi

1,5-difeniltiokarbazon dikarekterisasi

dengan FTIR dan XRD (Sudiarta

dkk., 2013).

Penentuan Waktu Optimum

Adsorpsi

MCM-48-NH sebanyak

0,1 gram dimasukkan ke dalam

erlenmeyer yang berisi 50 mL Ni(II)

10 ppm. Campuran diaduk dengan

magnetik stirer dengan variasi waktu

pengadukan berturut-turut 20, 40, 60,

80, 120, 160,180, dan 200 menit

lalu disaring menggunakan kertas

saring Whatman-42. Absorbansi

filtrat diukur dengan menggunakan

SSA.

Penentuan pH Optimum Adsorpsi

MCM-48-NH sebanyak

0,1 gram dimasukkan ke dalam

erlenmeyer yang berisi 50 mL Ni(II)

10 ppm, kemudian campuran diaduk

selama waktu optimum dengan variasi

pH 2, 3, 4, 5, 6, dan 7. Campuran

tersebut disaring menggunakan kertas

saring Whatman-42. Absorbansi

filtrat diukur dengan menggunakan

SSA.

Penentuan Kapasitas Adsorpsi

MCM-48-NH sebanyak

0,1 gram dimasukkan ke dalam

5 erlenmeyer berbeda yang berisi

50 mL larutan Ni(II) dengan variasi

konsentrasi 20, 40, 80, dan 160 ppm.

Larutan kemudian diaduk selama

waktu optimum dan pada pH

optimum. Campuran tersebut disaring

menggunakan kertas saring

Whatman-42. Adsorbansi filtrat

diukur dengan dengan menggunakan

SSA. Kapasitas adsorpsi dapat

ditentukan dengan menggunakan

isotermal adsorpsi Langmuir dan

Freundlich.

Isotermal Langmuir Ce

qe

= 1

Qob+

Ce

Qo

(1)

Ce = konsentrasi kesetimbangan

larutan (mg/L)

qe = jumlah zat yang diadsorpsi

pergram adsorben (mg/g)

Qo = kapasitas adsorpsi (mg/g)

b = intensitas adsorpsi (L/mg)

Isotermal Freundlich

log( x m)= log k+ 1

nlog Ce⁄ (2)

x = jumlah zat terlarut yang diserap

(mg)

m = gram adsorben yang digunakan

(q)

Ce = konsentrasi kesetimbangan

larutan (mg/L)

k = kapasitas adsorpsi (mg/g)

n = intensitas adsorpsi (L/g)

Hasil dan Pembahasan

Karakterisasi MCM-48

dilakukan dengan menggunakan XRD

(Gambar 1) menunjukkan pola

difraksi sinar-X adsorben MCM-48

dan MCM-48-NH.

Page 5: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

Gambar 1. Pola difraksi sinar-X

MCM-48 (a) dan MCM-48-NH (b)

Pola difraksi memperlihatkan adanya

puncak melebar dengan pusat puncak

pada 2θ di sekitar 2,5o dengan Indeks

Miller 211. Puncak ini merupakan

salah satu puncak khas dari MCM-48.

Pola difraksi MCM-48 setelah

dimodifikasi (MCM-48-NH) masih

dipertahankan yang menunjukkan

keteraturan porinya tidak berubah,

namun ada penurunan intensitas

puncak pada 2,5o dan beberapa

puncak tertentu yang menunjukkan

bahwa kestabilan MCM-48 menurun.

Karakterisasi dengan

spektroskopi inframerah digunakan

untuk mengidentifikasi gugus-gugus

fungsional yang terdapat pada silika

mesopori MCM-48 termodifikasi

ligan 1,5-difeniltiokarbazon

(MCM-48-NH). Pada penelitian ini

analisis spektrum inframerah

dilakukan untuk silika mesopori

MCM-48 termodifikasi ligan

1,5-difeniltiokarbazon (MCM-48-NH)

yang dibandingkan terhadap silika

mesopori MCM-48 tanpa modifikasi

dan MCM-48 sebelum pencucian

(Gambar 2).

Gambar 2. Spektrum IR untuk MCM-

48 sebelum pencucian (a),

setelah pencucian (b), dan

MCM-48-NH (c).

Puncak yang lebar pada daerah

bilangan gelombang 3444,67 cm-1

merupakan vibrasi ulur –OH dan

didukung oleh vibrasi tekuk -OH pada

puncak 1643,35 cm-1. Puncak-puncak

ini merupakan kontribusi dari gugus

hidroksil dan air yang teradsorpsi

secara fisika oleh MCM-48. Model

C-H ulur terdiri atas -CH2 simetri

pada 2850,79 cm-1 dan -CH2

antisimetri pada 2920,23 cm-1 yang

merupakan spektra dari surfaktan.

-CH3 asimetri yang terdapat pada

daerah 3016,67 cm-1 tidak terlihat

jelas pada spektrum ini. Model C-H

renggang diamati pada daerah

bilangan gelombang 1481,33 cm-1.

Pita serapan kuat pada bilangan

gelombang 1072,42 cm-1 dan 1224,80

cm-1 merupakan vibrasi ulur

antisimetri dari Si-O-Si. Pita serapan

lemah pada bilangan gelombang

962,48 cm-1 merupakan vibrasi ulur

Si-O dari Si-OH. Sedangkan vibrasi

ulur simetris dari Si-O-Si ditunjukkan

pada pita serapan dengan bilangan

gelombang 794,67 cm-1 dan didukung

0

10000

20000

30000

40000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2-theta

Inte

ns

ita

s

b

a

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

50010001500200025003000350040004500

96

2,4

89

62

,48

16

33

,71

16

41

,42 1

46

2, 0

4

15

14

, 12

14

94

,83

29

24

,09

29

26

,01

30

16

,67

44

5,2

0

79

4,6

7

96

2,4

8

10

72

,42

12

24

,80

14

81

,33

16

43

,35

28

50

,79

29

20

,23

34

44

,87

c

b

a

46

6,7

7

802

,39

10

91

,71

46

6,7

7

798

,53

10

91

,71

12

15

,15

13

17

,38

236

0,8

7

28

52

,72

344

8,7

234

46

,79

Page 6: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

oleh vibrasi tekuk Si-O-Si pada

bilangan gelombang 455,20 cm-1.

Puncak yang lemah pada daerah

bilangan gelombang 794,67 cm-1

merupakan vibrasi ulur Si-O dari kisi

silikat.

Setelah pencucian dengan

HCl-etanol 5 kali, bilangan

gelombang -CH2 ansimetri bergeser

kebilangan gelombang yang lebih

besar, dari 2920,16 cm-1 menjadi

2926,01 cm-1. Begitu pula dengan

bilangan gelombang -CH2 simetri

pada pencucian HCl-etanol 5 kali.

Intensitas yang lemah pada vibrasi

C-H ulur dan C-H renggang juga

mengalami pergeseran bilangan

gelombang dari 1481,33 cm-1 menjadi

1462,04 cm-1. Puncak yang kuat yang

diamati pada 1091,71 cm-1 dan

puncak yang lemah pada 802,39 cm-1

dan 466,77 cm-1 merupakan vibrasi

ulur Si-O dari kisi silikat. Setelah

pencucian 5 kali, puncak 1072,42

cm-1 bergeser ke bilangan gelombang

yang lebih besar yaitu 1091,71 cm-1

yang menunjukkan adanya kontraksi

kisi dengan hilangnya template

(surfaktan).

Keberhasilan modifikasi

MCM-48 ditunjukkan oleh

munculnya pita serapan pada bilangan

gelombang 2852,78 cm-1 yang

merupakan serapan vibrasi –CH.

Selain itu, hal yang menunjukkan

bahwa silika mesopori MCM-48

termodifikasi ligan

1,5difeniltiokarbazon (MCM-48-NH)

berhasil disintesis adalah adanya

gugus amina, C=N, C-N, -SH, dan

C=S yang terlihat berturut-turut pada

bilangan gelombang 3446,79;

2360,87; 1215,15; 2924,09; dan

1317,38 cm-1.

Waktu Optimum Adsorpsi Ion

Ni(II) oleh MCM-48-NH

Jumlah ion Ni(II) yang

diadsorpsi sebagai fungsi waktu

kontak diberikan pada Gambar 3.

Waktu kontak optimum

adsorpsi ion Ni(II) terjadi setelah 180

menit dengan jumlah ion yang

diadsorpsi 6,986 mg/g. Adsorpsi ion

Ni(II) setelah waktu kontak 200 menit

menurun, hal ini disebabkan karena

adsorben silika mesopori

MCM-48-NH sudah jenuh dengan ion

logam.

Gambar 3. Pengaruh waktu kontak

terhadap jumlah ion Ni(II) yang

diadsorpsi

Kinetika Adsorpsi Terhadap

Logam Ni(II)

Model kinetika adsorpsi ion

Ni(II) dapat diketahui dengan

menggunakan persamaan orde satu

semu dan orde dua semu. Dengan

membandingkan nilai garis kuadrat

terkecil, maka orde kuadrat dapat

ketahui. Model kinetika adsorpsi

berdasarkan persamaan orde satu

semu dan orde dua semu dapat dilihat

pada Gambar 4 dan Gambar 5.

5.8

6

6.2

6.4

6.6

6.8

7

7.2

0 40 80 120 160 200

qe

(mg/

g)

Waktu kontak (menit)

Page 7: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

Gambar 4. Kinetika orde satu semu

untuk adsorpsi ion Ni(II) oleh

MCM-48-NH

Gambar 5. Kinetika orde dua semu

untuk adsorpsi ion Ni(II) oleh

MCM-48-NH

Gambar di atas menunjukkan

hubungan garis lurus dengan nilai R2

(kuadrat terkecil) berturut-turut 0,991

dan 1 untuk kinetika orde satu semu

dan kinetika orde dua semu. Nilai qe

yang dihitung berdasarkan model

kinetika orde satu semu dan orde dua

semu untuk adsorpsi ion Ni(II)

berturut adalah 1,570 dan

6,993 mg g-1. Nilai qe yang diperoleh

secara eksperimen adalah

6,986 mg g-1. Hal ini menunjukkan

bahwa nilai qe yang diperoleh dari

model kinetika orde satu semu tidak

sesuai dengan nilai eksperimen,

sedangkan nilai qe yang dihitung dari

persamaan kinetika orde dua semua

hampir sama dengan nilai qe

eksperimen. Jadi, adsorpsi ion Ni(II)

oleh MCM-48-NH mengikuti model

kinetika orde dua semu dengan nilai

tetapan laju adsorpsi (k2) adalah

-0,049 g menit-1 mg-1.

pH Optimum Adsorpsi Ion Ni(II)

oleh MCM-48-NH

Pengaruh pH pada adsorpsi ion

Ni(II) oleh MCM-48-NH ditunjukkan

pada Gambar 6.

Gambar 6. Pengaruh pH terhadap

jumlah ion Ni(II) yang diadsorpsi

Jumlah ion Ni(II) yang

diadsorpsi pada pH 2 rendah. Jumlah

ini meningkat pada pH 3 dan menurun

pada pH 4. Jadi, pH optimum adsorpsi

ion Ni(II) oleh silika mesopori

MCM-48-NH adalah 3 dengan jumlah

ion yang diadsorpsi 6,729 mg/g.

Pada pH rendah adsorpsi ion

Ni(II) relatif kecil. Hal ini karena

pada kondisi asam, gugus fungsi yang

y = -0.0072x + 0.1964R² = 0.9911

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0 50 100 150 200

log

(qe-

qt)

t (menit)

y = 0.1432x - 0.001R² = 1

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200

t/q

e(m

en

it g

mg-1

)

t (menit)0

1.5

3

4.5

6

7.5

0 2 4 6 8

qe

(mg

/g)

pH

Page 8: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

terdapat pada adsorben terprotonasi,

sehingga terjadi pengikatan ion

hidrogen (H+) dan ion hidronium

(H3O). Selain itu dalam kondisi asam,

permukaan adsorben juga bermuatan

positif, maka akan terjadi tolakan

antara permukaan adsorben dengan

ion logam, akibatnya adsorpsi rendah.

Pada pH 3 adsorpsi relatif tinggi, hal

ini dapat terjadi karena permukaan

adsorben akan bermuatan negatif

dengan melepaskan proton sehingga

melalui gaya elektrostatik akan terjadi

tarik menarik yang menyebabkan

peningkatan adsorpsi (Sembiring

dkk., 2008). Pada pH 4 adsorpsi mulai

menurun, hal ini terjadi karena pada

pH tinggi permukaan adsorben

bermuatan negatif, akibatnya terjadi

tolakan antara permukaan adsorben

dan spesies ion logam, sehingga

adsorpsi menjadi berkurang.

Kapasitas Adsorpsi Ion Ni(II) Oleh

MCM-48-NH

Kapasitas adsorpsi ion Ni(II)

oleh adsorben silika mesoposi MCM-

48-NH dapat diketahui dengan

menggunakan dua model isotermal

adsorpsi (isotermal Langmuir dan

Freundlich). Penentuan isotermal

adsorpsi menandakan adanya

hubungan dengan kapasitas adsorpsi,

oleh karena itu dibuat kurva Ce versus

Ce/qe menurut model adsorpsi

Langmuir (Gambar 7) dan kurva log

Ce versus log qe menurut model

Freundlich (Gambar 8).

Gambar 7. Isotermal Langmuir dari

adsorpsi ion Ni(II) oleh silika

mesopori MCM-48-NH

Gambar 8. Isotermal Freundlich dari

adsorpsi ion Ni(II) oleh silika

mesopori MCM-48-NH

Dengan membandingkan nilai garis

kuadrat kecil, maka akan dipilih

model isotermal adsorpsi yang sesuai.

Adsorpsi ion Ni(II) dengan

menggunakan silika mesopori

MCM-48-NH mengikuti isotermal

adsorpsi Langmuir maupun

Freundlich. Nilai kuadran terkecil

(R2) untuk model Langmuir sebesar

0,978 sedangkan untuk isotermal

Freundlich 0,981. Berdasarkan

y = 0.0921x + 2.9172R² = 0.9784

0

4

8

12

16

0 40 80 120 160

Ce/q

e

Ce (mg/L)

y = 0.3754x + 0.1482R² = 0.9814

0

0.4

0.8

1.2

0 1 2 3

log q

e

log Ce

Page 9: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

isotermal adsorpsi Langmuir nilai

kapasitas adsorpsi (Qo) ion Ni(II) oleh

MCM-48-NH sebesar 10,869 mg/g

dan intesitas adsorpsi (b) sebesar

0,031 L/mg. Sedangkan berdasarkan

isotermal Freundlich nilai kapasitas

adsorpsi (k) sebesar 1,406 mg/g

dengan intensitas (n) sebesar 2,7 L/g.

Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang

telah dilakukan, dapat disimpulkan

bahwa MCM-48-NH hasil modifikasi

memiliki keteraturan pori yang

hampir sama dengan MCM-48.

Waktu kontak optimum adsorpsi ion

Ni(II) oleh MCM-48-NH adalah

180 menit dengan pH optimum 3.

Adsorpsi dari adsorben MCM-48-NH

terhadap logam Ni(II) mengikuti

kinetika orde dua semu dengan

konstanta laju adsorpsi sebesar -0,049

g menit-1 mg-1. Adsorpsi ion Ni(II)

oleh MCM-48-NH mengikuti

isotermal adsorpsi Langmuir maupun

Freundlich dengan kapasitas adsorpsi

masing-masing 10,869 mg/g dan

1,406 mg/g.

Daftar Pustaka

Borba, C.E., Guirardell, R., Sva, E.A.,

Veit, M.T., Tavares, C.R.G.,

2006, Removal of Nickel(II)

Ions from Aqueous Solution by

Biosorption in a Fixed Bed

Column:Experimental and

Theoritical Breakthough

Curves, Biochem. Eng. J.,

30:184-191.

Danarto, Y.C., 2007, Kinetika

Adsorpsi Logam Berat Cr(VI)

dengan Adsorben Pasir yang

Dilapisi Besi Oksida,

Ekuilibrium, 6(2), 65-70.

Effendi, H., 2003, Telaah Kualitas Air

: Bagi Pengelolaan Sumber

Daya dan Lingkungan Perairan

IPB, Kanisius, Bogor.

Endawati, 2008, Kapaistas Adsorpsi

Kitosan dan Nanomagnetik

Kitosan terhadap Ion Ni(II),

Prosiding, Seminar Nasional

Sains dan Teknologi

Universitas Lampung,

Lampung.

Sembiring, Z., Buhani, Suharso, dan

Sumadi, 2008, Isoterm

Adsorpsi Ion Pb(II), Cu(II), dan

Cd(II) Pada Biomassa

Nannochloropsis sp yang

Dienkapsulasi Akuagel Silika,

Indo. J. Chem, 9(1): 1-5.

Sriyanti, Azmiyawati, C., dan

Taslimah, 2005, Adsorpsi

Kadmium(II) pada Bahan

Hibrida Tiol-Silika dariAbu

Sekam Padi, JSKA, 8(2), 1-12.

Sudiarta, W.I., Diantariani, N.P., dan

Suarya, P., 2013, Modifikasi

Silika Gel dari Sekam Padi

dengan Ligan Difenilkarbazon,

Jurnal Kimia, 7(1): 57-63.

Taba, P., 2008, Adsorption of Water

and Benzene Vapour in

Mesoporous Materials, Makara

Sains, 12 (2): 120-125.

Page 10: LIGAN 1,5-DIFENILTIOKARBAZON DAN … menyebabkan penyakit serius bagi manusia apabila terakumulasi di dalam tubuh (Danarto, ... (Kimura dkk., 1997 ; Tsai 2012). Modifikasi ini dilakukan

Vartuli, J.C., Kresge, C.T.,

Leonowicz, M.E., Chu, A.S.,

McCullen, S.B., McCullen,

I.D., and Sheppard, E.W., 1994,

Synthesis of Mesoporous

Materials: Liquid-Crystal

Templating versus Intercalation

of Layered Silicates,

Chem.Mater, 6, 2070-2077.

Wahyuni, E.T., 2010, Limbah Bahan

Beracun dan Berbahaya (B3):

Permasalahan dan Upaya

Pengolalahannya dengan

Bahan Alam, (online),

(http://lib.ugm.ac.id/digitasi/upl

oad/1310_pp1004001.pdf,

diakses pada tanggal 04

Februari 2015).