Sintesis Silika Gel dari Fly Ash Termodifikasi CTAB untuk Adsorpsi Zat Warna Methylene Blue

Abstract

Silika gel biasanya digunakan sebagai adsorben karena memiliki struktur berpori. Silika gel dapat disintesis dari fly ash batu bara. Silika gel yang lebih baik dapat diperoleh dengan proses modifikasi. Modifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan surfaktan CTAB (Cethyl Trimethyl Ammonium Bromida yang berfungsi sebagai template pencetak pori untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui karakteristik silika gel termodifikasi surfaktan CTAB yang dihasilkan dan untuk mengetahui pengaruh variasi massa adsorben dan variasi konsentrasi larutan terhadap efisiensi adsorpsi silika gel termodifikasi surfaktan CTAB terhadap zat warna metilen biru serta untuk mengetahui model isotermal adsorpsinya Silika gel termodifikasi CTAB dilakukan karakterisasi FTIR untuk mengetahui gugus fungsinya, XRF untuk mengetahui kandungan unsur kimia, XRD untuk mengetahui kristanilitas dan GSA untuk mengetahui luas permukaannya. Silika gel dan silika gel termodifikasi CTAB digunakan sebagai adsoben dalam menyerap metilen biru pada variasi masa adsorben 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; dan 0,05 gram dan variasi konsntrasi adsorbat 35; 40; 45; 50; dan 60 ppm. Sisa zat warna dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Data yang diperoleh yaitu adsorbansi kemudian dianalisis jumlah zat warna yang terserap, persen efisiensi, serta model isotermal adsorpsi. Silika gel berhasil disintesis yang diperkuat dengan munculnya puncak dengan bilangan gelombang 776,7229 cm-1 pada silika tanpa modifikasi dan 792,1512 cm-1 pada silika modifikasi CTAB yang merupakan pita vibrasi perenggangan asimetri SiO-H. Bilangan gelombang 1008,149 cm-1 pada silika tanpa modifikasi dan 1034,666 cm-1 pada silika modifikasi CTAB yaitu pita vibrasi perenggangan asimetri Si-O pada ikatan Si-O-Si. Bilangan gelombang 1639,266 cm-1 pada silika tanpa modifikasi dan 1635,891 pada silika modifikasi CTAB menunjukkan yang adanya vibrasi bending dari Si–OH bahwa silika gel juga memiliki gugus Si-OH (silanol). Adanya gugus fungsi Si-O, Si-O-Si, dan Si-OH menunjukkan adanya unsur silika pada hasil sintesis. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa pada puncak difraktogram silika gel tanpa modifikasi terletak pada puncak 2θ=20-30° yang menginformasikan bahwa silika gel berbentuk amorf, sedangkan pada silika modifikasi CTAB muncul puncak tajam pada 2θ = 31,66°, 45,42°, dan sekitar 56. Puncak-puncak tersebut sesuai dengan polimorf kristalin SiO₂, seperti kristobalit dan kuarsa. Hasil XRF menunjukkan kenaikan persentasenya dari silika gel modifikasi CTAB jika dibandingkan dengan fly ash, dimana nilai unsur Si dan SiO2 pada fly ash secara berurutan yaitu sebesar 15,23% dan 32,61% pada silika gel modifikasi mengalami kenaikan menjadi 34,5% dan 73,87%. Data kemampuan adsorpsi ditunjukkan dengan karakterisasi GSA dengan diperoleh nilai luas permukaan 126,197 m2 /g. ukuran diameter pori rata-rata 5,11779 nm, dan total volume pori 0,322929 cc/g. Jumlah metilen biru terserap oleh silika gel dan silika gel modifikasi CTAB semakin meningkat dengan semakin banyaknya jumlah massa. Hasil diperoleh untuk adsorpsi metilen biru menggunakan adsorben silika gel tercapai efisiensi adsorpsi optimum 66% dengan kapasitas adsorpsi sebesar 32,935 mg/g pada massa optimum sebesar 0,05 gram. Silika gel termodifikasi CTAB mencapai maksimum pada jumlah massa adsorben 0,04 gram dengan nilai efisiensi adsorpsi sebesar 85% dengan nilai kapasitas adsorpsi 53,292 mg/g. Efisiensi adsorpsi berbanding lurus dengan massa adsorben, dimana semakin besar jumlah adsorben yang digunakan maka semakin tinggi nilai efisiensi adsorpsinya. Silika gel yang dihasilkan memiliki kemampuan adsorpsi mengikuti model langmuir dengan nilai QMax sebesar 43,66 mg/g untuk silika gel tanpa modifikasi sedangkan untuk silika gel termodifikasi CTAB memiliki nilai QMax sebesar 68,027 mg/g dan juga mengikuti model isotermal langmuir. Hal ini menunjukkan bahwa silika gel modifikasi CTAB memiliki kemampuan adsorpsi yang lebih baik jika dibandingkan dengan silika gel tanpa modifikasi.