Kompetisi Adsorpsi Ion Logam pb2+ Dan cu2+ Oleh Silika Gel Berbasis Abu Terbang Batubara Pltu Paiton-Probolinggo

Abstract

Timbal dan tembaga merupakan polutan yang banyak dihasilkan dan berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Berbagai metode digunakan untuk mengurangi kandungan timbal dan tembaga, termasuk metode adsorpsi. Sejumlah adsorben telah banyak dikembangkan untuk mengeliminasi polutan logam berat dari limbah cair, salah satunya adalah abu terbang. Abu terbang dapat digunakan sebagai adsorben dikarenakan mengandung silika sebanyak 30,25%-36,83% (PJB Paiton, 2002). Kapasitas adsorpsi abu terbang masih tergolong kecil, sehingga untuk meningkatkan kapasitas adsorpsinya abu terbang diubah menjadi silika gel dengan metode sol-gel. Silika gel memiliki kapasitas adsorpsi yang besar dan mudah dimodifikasi pada permukaannya. Hal ini dikarenakan silika gel berbentuk bentuk amorf serta memiliki sisi aktif berupa gugus silanol (Si-OH) dan siloksan (Si-O-Si) pada permukaannya. Permasalahan dari proses adsorpsi adalah adanya lebih dari satu polutan dalam satu sistem, sehingga akan mempengaruhi perilaku adsorpsi pada adsorben. Penelitian ini mempelajari perilaku adsorpsi campuran Pb dan Cu untuk mengetahui pH dan waktu optimum serta kinetika adsorpsinya. Uji kemampuan adsorpsi dilakukan dengan menggunakan adsorben silika gel hasil sintesis sebanyak 0,1 gram. Silika gel ditambahkan ke dalam 200 ppm larutan Cu, Pb, dan campuran keduanya masing-masing 25 mL yang sudah dikondisikan pHnya. Variasi pH yang digunakan adalah pH 2, 3, 4, 6, 8, dan 10. Pengkondisian pH dilakukan dengan menambahkan larutan HCl dan NaOH tetes demi tetes sampai mencapai pH yang diinginkan. Selama proses adsorpsi, larutan di shaker selama 1 jam, kemudian larutan disaring dengan kertas saring Whattman No. 41 dan diencerkan hingga 50 kalinya. Larutan kemudian dianalisis menggunakan AAS untuk selanjutnya ditentukan konsentrasi sisa larutan yang tidak terserap. Nilai kemampuan adsorpsi silika gel dihitung dari konsentrasi mula-mula dikurangi konsentrasi sisa larutan. pH optimum yang didapat kemudian digunakan sebagai pH untuk variasi waktu untuk menentukan kinetika adsorpsinya. Variasi waktu yang digunakan adalah 5, 10, 301, 45, 60,90, dan 120 menit. Hasil yang diperoleh menyatakan bahwa pH optimum berada pada pH 6 baik pada sistem tunggal maupun campurannya. Kemampuan adsorpsi silika gel terhadap Cu pada sistem campuran menurun dibandingkan sistem tunggalnya, yakni 79,630 mg/L menjadi 44,444 mg/L, sedangkan Pb dari 64,814 mg/L menjadi 33,333 mg/L. Adanya ion kompetitor akan menghalangi interaksi adsorbat dengan permukaan silika gel. Silika gel memiliki afinitas yang lebih besar terhadap Cu sehingga kemampuan adsorpnya lebih besar dibandingkan Pb. Selain pH, parameter yang mempengaruhi adsorpsi adalah waktu. Variasi waktu yang dilakukan dalam penelitian ini adalah 5, 10, 30, 45, 60, 90, dan 120 menit. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa waktu optimum terjadi pada menit ke- 60, ketika melewati menit ke-60 tidak ada kenaikan adsorpsi yang signifikan. Kinetika adsorpsi silika gel terhadap Cu dan Pb dalam larutan tunggal ataupun biner mengikuti kinetika pseudo orde 2. Laju adsorpsi Pb pada sistem tunggal dan campurannya adalah 0,032 g/mg.min dan 0,05 g/mg.min, sedangkan laju Cu sebesar 0,016 dan 0,006 g/mg.min. Cu memiliki laju yang lebih cepat bandingkan Pb karena Cu memiliki afinitas yang lebih besar. Berdasarkan penelitian dapat ditarik kesimpulan bahwa pH tidak hanya mempengaruhi disosiasi gugus fungsi pada permukaan adsorben, namun juga mempengaruhi spesi adsorbat dalam larutan. pH optimum adsorpsi Pb pada sistem tunggal dan campuran terjadi pada pH 6 dengan nilai 64,814 mg/L dan 33,333 mg/L atau menurun sebanyak 48,57% dibandingkan sistem tunggalnya. Waktu optimum Pb berada pada menit ke-60 dengan serapan 60,317 mg/L dan 27,777 mg/L pada sistem tunggal dan campurannya. Kinetika adsorpsi Pb sistem campuran memiliki laju 6,4 kali lebih lambat dibandingkan sistem tunggalnya.