Adsorpsi Limbah Logam Cr(VI) dengan Komposit Membran

Saat ini aku sudah semester 4 dalam belajarku di Universitas Negeri Semarang. Pada semester ini, ada yang ingin aku share kan ke kamu. Tidak jauh-jauh dari kimia, yaitu sebuah ulasan tetang artikel ilmiah kimia. Tentu saja, kita perlu mengikuti perkembangan ilmu pengetahuan dengan membaca hal-hal yang baru.

Artikel ilmiah ini diambil dari Makara Journal of Science nomor 16/3 (2012) halaman 163-168, dengan judul Adsorpsi Limbah Logam Cr(VI) dengan Komposit Membran. Diteliti dan dibuat oleh Fifia Zulti, Kiagus Dahlan, dan Purwantiningsih Sugita.

PERHATIAN!

Jika kamu menghendaki tulisan ini, kamu bisa mengunduhnya dengan klik halaman unduhan, (klik) pada artikel blog. Mohon untuk tidak melakukan copy-paste.

Industri di Indonesia telah mengakibatkan peningkatan pencemaran lingkungan. Peningkatan itu terutama adalah peningkatan pencemaran Bahan Beracun Berbahaya (B3). Logam Cr dalam bentuk Cr(VI) termasuk ke dalam kategori B3, yang berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan. Cr(VI) berasal dari limbah industri elektroplating.

Pemecahan masalah ini, sebelumnya sudah ada yang meneliti dan biasanya menggunakan adsorben biomasa dari slude (sludge didapat dari limbah pengolahan kertas), Menggunakan reduksi dengan KI sebagai reduktornya dan adsorpsi dengan menggunakan sekam. Namun, peneliti menggunakan membran untuk mengadsorpsi Cr(VI). Alasan dari peneliti adalah penggunaan membran lebih sederhana, lebih efisien energi, dan tidak menggunakan bahan kimia tambahan.

Membran dibuat dari kitosan yang dicampurkan dengan sekam padi, sehingga membentuk komposit (Komposit adalah campuran dari sebuah polimer dengan senyawa lain non-polimer yang dapat bercampur.). Disini pemilihan kompositnya menggunakan sekam padi, dikarenakan bahan baku yang melimpah di Indonesia. Sehingga di lingkungan yang dibuang dapat dimanfaatkan. Sekam padi juga mengandung silika (SiO₂) yang tinggi, yaitu sekitar 87-90%

Matrerial utama yang dipakai ada dua, yaitu sekam padi dan kitosan. Kitosan yang dipakai memiliki derajat asetilasi 74,5%.

Dalam pembuatan silika sekam padi, terdapat tiga tahapan, yaitu pengeringan, pembakaran dan pengasaman. Setelah dicuci, sekam padi dikeringkan pada 190⁰C selama 1 jam. Lalu dibakar, pada suhu 300⁰C selama 30 menit dan dilanjutkan pembakaran pada suhu yang lebih tinggi 600⁰C selama 1 jam. Jika menjadi arang, dibakar lagi pada 600⁰C selama 1 jam hingga jadi abu. Terakhir diasamkan dengan menggunakan HCl 37% dipanaskan 1000⁰C selama 6jam.

Preparasi komposit membran secara umum menggunakan sonokimia. Langkahnya sebagai berikut. Kitosan dilarutkan dalam 50 ml 2% asam asetat dan disonisasi pada 42 kHz selama 1 jam. Secara bertahap silika ditambahkan, disonisasi selama 1 jam untuk menghomogenkan larutan. Larutan disaring dan dibentuk pada cetakan membran, dikeringkan pada 50⁰C selama 12 jam. Lalu direndam dalam NaOH 5% dan dipanaskan selama 2 jam pada 80⁰C untuk membuat pori dan menghilangkan silika. Membran dicuci untuk menghilangkan NaOH dengan aquades.

Disini yang menjadi variasi adalah perbandingan massa kitosan dengan perbandingan massa silika sekam padi. Sengaja dibuat variasi untuk menemukan membran dengan pori yang terbaik untuk menyaring limbah. A1(2:1), A2(2:2), B1(3:1), B2(3:2)

Menentukan aliran air dan tolakan limbah dengan cara menghitung banyaknya serapan volume yang lewat permukaan membran per unit area per waktu. Koefisien tolakan dirumuskan sebagai berikut

dengan C_f adalah konsentrasi awal dan C_p adalah konsentrasi yang terserap.

Menurut hasil XRD dan FTIR, penulis ternyata menemukan hasil yang sama dengan yang diacunya. Yaitu terdapat peak silika pada sudut 2θ 22⁰ dan 36⁰. Derajat terbentuknya kristalitas 75,98%. Kristal dominan yang terbentuk adalah kristal β-kristobalit dengan struktur kristalnya tetragonal. Langkah-langkah yang sudah dilakukan terhadap prekursor membran sudah tepat.

Spektra IR menunjukan adanya peak gugus Si-O pada 1055 cm^-1 yang merupakan karakter dari senyawa silika. Muncul juga peak gugus fungsi hidroksi, gugus Si-C, gugus Si-Cl berturut-turut ditunjukan pada 3371 cm^-1, 820 cm^-1 dan 471 cm^-1. Pendapat dari saya, kemungkinan terbentuknya ikatan Si-Cl disebabkan oleh adanya pengasaman menggunakan asam klorida. Sehingga bukan secara tidak sengaja muncul.

Hasil uji FTIR menunjukkan bahwa pita serapan Si-O terdapat pada 1055 cm^-1 dan 1122-980 cm^-1, pita serapan 1122-980 cm^-1 menunjukkan bahwa adanya ikatan silang antara kitosan dengan silikanya. Selain itu juga, nilai bilangan gelombang ikatan Si-O tiap sampel lebih besar dari 1055 cm^-1. Ini menandakan bahwa terdapat suatu ikatan hidrogen dan membuat ikatan Si-O membutuhkan bilangan gelombang yang lebih tinggi untuk menggetarkannya.

Pada membran terdapat pori-pori. Pori-pori dipengaruhi oleh komposisi antara kitosan dengan silika, namun ukuran pori tidak homogen.

membran	ukuran pori
A1	0,12-0,57
A2	0,22-0,43
B1	1,08-1,35
B2	2,58

Tabel membran dengan ukuran pori-pori.

Sama seperti yang berpori lainnya, pada menit-menit yang terakhir terjadi penyumbatan. Hal ini sangat lumrah terjadi, ini disebabkan karena limbah berupa Cr(VI) sudah teradsorpsi.

Mekanisme adsorpsi logam antara komposit membran silika sekam padi yang diemban oleh kitosan alam termasuk polikationik polimer. Kitosan termasuk ion pengompleks yang baik untuk menarik logam berat. Sebab dalam hal ini, kitosan memiliki elektron yang nantinya dipakai untuk donor bagi ion logam sehingga mau menempel atau menjadi kompleks dengan kitosan itu. Sementara silika yang membentuk pori pada membran juga meng-adsorpsi Cr(VI). Ini dibuktikan dnegan meningkatnya nilai tolakan dari Cr(VI) pada membran kitosan berkomposit dengan silika yang dibanding dengan membran tanpa komposit silika sekam padi. Adsorpsi rata-rata 1665,85 mg g^-1 jauh lebih tinggi dibandingkan dengan membran kitosan yang di lapisi oleh silika biasa yaitu 294,1 mg g^-1.

Penelitian ini menghasilkan komposit membran antara silika dari sekam padi dengan kitosan. Komposit membran ternyata dapat digunakan untuk memisahkan ion logam Cr(VI). Pori-pori pada kitosan juga berpengaruh terhadap adsorpsi ion logam Cr(VI). Antara kitosan dengan silika sekam padi dapat membentuk ikatan silang diperlihatkan pada hasil spektra FTIR Si-O pada bilangan gelombang 1122-980 cm^-1. Adsorpsi rata-rata 1665,85 mg g^-1.