pengaruh waktu kontak dan konsentrasi cr(vi) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/reno sunarinda...

60
Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap Adsorpsi Cr(VI) dengan Menggunakan Granul Alumino Silico Phosphate (GASP) SKRIPSI Oleh: RENO SUNARINDA ENDRAYANA 135090200111012 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2017

Upload: others

Post on 15-Dec-2020

6 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap

Adsorpsi Cr(VI) dengan Menggunakan Granul Alumino

Silico Phosphate (GASP)

SKRIPSI

Oleh:

RENO SUNARINDA ENDRAYANA

135090200111012

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2017

Page 2: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

i

Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap

Adsorpsi Cr(VI) dengan Menggunakan Granul Alumino

Silico Phosphate (GASP)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana sains dalam bidang Kimia

Oleh:

RENO SUNARINDA ENDRAYANA

135090200111012

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2017

Page 3: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

ii

LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI

Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap

Adsorpsi Cr(VI) dengan Menggunakan Granul Alumino

Silico Phosphate (GASP)

Oleh:

RENO SUNARINDA ENDRAYANA

135090200111012

Setelah diseminarkan di depan Majelis Penguji

pada tanggal .........................

dan dinyatakan memenuhi syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Sains dalam bidang Kimia

Pembimbing I Pembimbing II

Dra. Sri Wardhani, M.Si Drs. Danar Purwonugroho, M.Si

NIP. 19680226 1992032 001 NIP. 19600610 1992031 002

Mengetahui, Ketua

Jurusan Kimia

Fakultas MIPA Universitas Brawijaya

Masruri, S.Si., M.Si, Ph.D.

NIP.19731020 2002121 001

Page 4: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

iii

LEMBAR PERNYATAAN

Saya yang bertandatangan di bawah ini:

Nama : Reno Sunarinda Endrayana

NIM : 135090200111012

Jurusan : Kimia

Penulis Skripsi Berjudul :

Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap

Adsorpsi Cr(VI) dengan menggunakan Granul Alumino Silico

Phosphate (GASP)

Dengan ini menyatakan bahwa :

1. Isi dari skripsi yang saya buat adalah benar-benar karya

sendiri dan tidak menjiplak karya orang lain, selain nama-

nama yang tercantum di isi dan tertulis di daftar pustaka

dalam skrpisi ini.

2. Apabila di kemudian hari ternyata skripsi yang saya tulis

terbukti hasil jiplakan, maka saya akan bersedia menanggung

segala resiko yang akan saya terima.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan segala kesadaran.

Malang, Agustus 2017

Yang menyatakan

Reno Sunarinda E.

135090200111012

Page 5: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

iv

Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap

Adsorpsi Cr(VI) dengan Menggunakan Granul Alumino Silico

Phosphate (GASP)

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu kontak

terhadap kemampuan Granul Alumino Silico Phosphate (GASP)

sebagai adsorben Cr(VI) dan pengaruh konsentrasi Cr(VI) terhadap

kapasitas adsorpsi pada GASP. Proses sintesis GASP dilakukan dalam

beberapa tahapan utama yaitu: 1) aktivasi zeolit dengan penambahan

HCl, 2) fosfatasi zeolit dengan penambahan NH4H2PO4 rasio Si/P =

1/6 pada 235ᴼC, 3) pembuatan GASP dengan penambahan zeolit

terfosfatasi dan gel kitosan. GASP dikarakterisasi menggunakan XRF,

FT-IR dan SAA. Uji pengaruh waktu kontak menggunakan 0,1 g

GASP dalam K2CrO4 100 mg/L dengan variasi waktu kontak 0,5; 1,0;

1,5; 2,0 dan 2,5 jam. Uji pengaruh konsentrasi terhadap kapasitas

adsorpsi menggunakan 0,1 g GASP dalam K2CrO4 dengan variasi

konsentrasi 25, 50, 75, 100 dan 150 mg/L selama 2 jam. Kapasitas

adsorpsi ditentukan dengan menggunakan persamaan Langmuir. Hasil

karakterisasi dengan XRF menujukkan adanya penurunan kadar SiO2

sebesar 18,10 % dan Al2O3 sebesar 2,2 % setelah proses fosfatasi.

Hasil karakterisasi dengan FTIR menunjukkan keberhasilan proses

fosfatasi yang dibuktikan adanya pergeseran bilangan gelombang ke

daerah yang lebih rendah pada bilangan gelombang 1223,55; 1053,82

dan 695,09 cm-1 yaitu serapan tetrahedral silika dan alumina bergeser

ke bilangan gelombang 1138,69; 953,53 dan 577,44 cm-1 serapan

tetrahedral fosfat sesuai dengan hukum Hooke. Hasil karakterisasi

dengan SAA menunjukkan peningkatan luas permukaan, volume pori

dan jumlah pori setelah proses fosfatasi. Dari hasil penelitian

diperoleh waktu kontak optimum terjadi pada 2 jam. Variasi

konsentrasi berbanding lurus dengan peningkatan massa Cr(VI) yang

teradsorpsi. Adanya proses fosfatasi dan penambahan kitosan dapat

meningkatkan nilai kapasitas adsorpsi sebesar 48,077 mg/g.

Kata kunci: ASP, Cr(VI), granul, kapasitas adsorpsi, konsentrasi,

waktu kontak

Page 6: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

v

Effect of Contact Time and Cr(VI) Concentration on

Adsorption of Cr(VI) Using Granules Alumino Silico Phosphate

(GASP)

ABSTRACT

This research is conducted with purpose to effect of contact time on

adsorption of Cr(VI) using Granules Alumino Silico Phosphate

(GASP) and the effect of Cr (VI) concentration on adsorption capacity

at GASP. The GASP synthesis process is carried out in several main

stages: 1) activation of zeolite with addition of HCl, 2) zeolite

phosphatation with addition of NH4H2PO4 ratio Si/P = 1/6 at 235ᴼC,

3) GASP manufacture with addition of zeolite phosphate and chitosan

gel. GASP is characterized using XRF, FT-IR and SAA. The contact

time effect is using 0.1 g of GASP in K2CrO4 100 mg/L with a contact

time variation of 0.5; 1.0; 1.5; 2.0 and 2.5 hours. The concentration

effect on adsorption capacity is using 0.1 g of GASP in K2CrO4 with

concentration variation 25, 50, 75, 100 and 150 mg/L for 2 hours. The

adsorption capacity can be determined using the Langmuir equation.

XRF characterization results showed a decrease in SiO2 levels of 18.10

% and Al2O3 by 2.2 % after phosphatation process. The result of

characterization with FTIR shows the success of the phosphatation

process as evidenced by the shift of wave numbers to the lower region

at wave number 1223.55; 1053,82 and 695,09 cm-1 of tetrahedral silica

and alumina uptake shifted to wave number 1138,69; 953.53 and

577.44 cm-1 of tetrahedral phosphate uptake in accordance with

Hooke's law. Characterization results with SAA showed increased

surface area, pore volume and pore count after phosphatation process.

The result of the research showed that the optimum contact time

occurred for 2 hours. The concentration variation is directly

proportional to the increase of the adsorbed Cr(VI) mass. The presence

of phosphatation and chitosan addition process can increase the value

of adsorption capacity by 48,077 mg/g.

Keywords: adsorption capacity, ASP, concentration, contact time,

Cr(VI), granules

Page 7: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufiq,

serta hidayah-Nya sehingga skripsi yang berjudul Pengaruh Waktu

Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap Adsorpsi Cr(VI)

dengan Menggunakan Granul Alumino Silico Phosphate (GASP) dapat tersusun dan terselesaikan dengan baik. Penulis ingin

mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu

penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terimakasih

ditujukan kepada:

1. Dra. Sri Wardhani, M.Si selaku pembimbing I dan Drs.

Danar Purwonugroho, M.Si selaku Pembimbing II yang

telah banyak memberikan bimbingan, saran, perhatian dan

doa yang diberikan selama penyusunan skripsi ini.

2. Drs. Warsito, M. Si selaku penasehat akademik yang telah

memberikan semangat, dukungan dan masukan.

3. Dr Tutik Setianingsih, M.Si selaku dosen penguji seminar

proposal dan kemajuan yang telah memberikan saran.

4. Masruri, S.Si, M.Si, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Kimia dan

segenap staf pengajar Jurusan Kimia atas semua bimbingan,

bantuan dan ilmu yang telah diberikan.

5. Kedua orang tua penulis, saudara tercinta Rovy S. E. dan

Rossy P. serta segenap keluarga besar atas segala dukungan

dan do’a yang diberikan dalam menyelesaikan skripsi ini.

6. Teman-teman satu kelompok penelitian Laboratorium

Anoganik dan Kimia 2013, atas semua bantuan, dukungan,

motivasi dan sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

7. Seluruh pihak dan instansi yang membantu terselesaikannya

penelitian dan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna.

Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran guna

perbaikan dan penyempurnaan sehingga dapat bermanfaat bagi pihak

yang membaca.

Malang, Agustus 2017

Penulis

Page 8: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

vii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN SKRIPSI ii

HALAMAN PERNYATAAN iii

ABSTRAK iv

ABSTRACT v

KATA PENGANTAR vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR LAMPIRAN xii

DAFTAR ISTILAH DAN LAMBANG xiii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Kromium (Cr) 4

2.2 Zeolit 5

2.3 Zeolit Alam 6

2.4 Zeolit Aktif 7

2.5 Sifat Amonium Dihidrogen Fosfat 8

2.6 Fosfatasi Zeolit 8

2.7 Pembuatan Granul Alumino Silico Phosphate (GASP) 9

2.8 Karakterisasi GASP menggunakan Fourier Transform

Infrared (FT-IR)

11

2.9 Karakterisasi GASP menggunakan Surface Area

Analyzer (SAA)

13

2.10 Adsorpsi 13

2.11 Analisa Kuantitatif Cr(VI) Menggunakan

Difenilkarbazida

16

BAB III METODE PENELITIAN 18

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 18

3.2 Alat dan Bahan 18

3.3 Tahapan Penelitian 18

Page 9: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

viii

3.4 Prosedur Penelitian 19

3.4.1 Aktivasi zeolit 19

3.4.2 Fosfatasi zeolit 19

3.4.3 Pembuatan granul ASP 19

3.4.4 Penentuan waktu kontak optimum adsorpsi GASP

terhadap Cr(VI)

19

3.4.5 Pengaruh konsentrasi Cr(VI) terhadap kapasitas

adsorpsi pada GASP

20

3.4.6 Penentuan kadar Cr(VI) 20

3.4.7 Penentuan rasio Si/P dan karakterisasi 21

3.4.8 Analisis data 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 24

4.1 Aktivasi Zeolit 24

4.2 Fosfatasi Zeolit 24

4.3 Pembuatan granul ASP 25

4.4 Karakterisasi Adsorben GASP 26

4.4.1 XRF (X-Ray Flourosence) 26

4.4.2 FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 28

4.4.2 SAA (Surface Area Analyzer) 31

4.5 Pengaruh Waktu Kontak Optimum Adsorpsi GASP

terhadap Cr(VI)

32

4.6 Pengaruh Konsentrasi Cr(VI) terhadap Kapasitas

Adsorpsi pada GASP

34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 40

5.1 Kesimpulan 40

5.2 Saran 40

DAFTAR PUSTAKA 41

LAMPIRAN 47

Page 10: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

ix

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Struktur kerangka zeolit alam dan model

tetrahedral Al/Si dalam zeolit

6

Gambar 2.2 Sistem saluran mordenit dan klinoptilolit 7

Gambar 2.3 Reaksi aktivasi zeolit secara kimia 7

Gambar 2.4 Mekanisme substitusi isomorfi 9

Gambar 2.5 Struktur kitosan 10

Gambar 2.6 Interaksi kitosan dengan zeolit 10

Gambar 2.7 Spektra FT-IR zeolit 11

Gambar 2.8 Spektra FT-IR AlPO4 zeolit 12

Gambar 2.9 Spektra FT-IR kitosan 12

Gambar 2.10 Mekanisme adsorpsi Langmuir pada

permukaan adsorben

15

Gambar 2.11 Lapisan tunggal (monolayer) pada adsorben 15

Gambar 2.12 Reaksi terbentuknya difenilkarbazon 16

Gambar 2.13 Kurva baku hubungan konsentrasi dengan

absorbansi

17

Gambar 4.1 Spektra XRF dari zeolit aktif 26

Gambar 4.2 Spektra XRF dari ASP 27

Gambar 4.3 Grafik hubungan kadar (%) terhadap jenis

senyawa oksida

27

Gambar 4.4 Spektra inframerah zeolit aktif, ASP dan GASP 29

Gambar 4.5 Data luas permukaan (m2/g) pada granul zeolit

aktif dan GASP

31

Gambar 4.6 Data volume pori (cm3/g) pada granul zeolit

aktif dan GASP

31

Gambar 4.7 Data radius pori rata-rata (Å) pada granul zeolit

aktif dan GASP

32

Gambar 4.8 Grafik hubungan waktu kontak adsorpsi

terhadap massa Cr(VI) yang diserap per gram

adsorben GASP(qe)

33

Gambar 4.9 Grafik hubungan variasi konsentrasi Cr(VI)

terhadap massa Cr(VI) yang diserap per gram

adsorben GASP (qe)

34

Gambar 4.10 Grafik persamaan Langmuir GASP dari

konsentrasi Cr(VI) setelah proses adsopsi (Ce)

Page 11: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

x

terhadap konsentrasi per massa Cr(VI) yang

diserap per gram adsorben (Ce/qe)

35

Gambar 4.11 Grafik persamaan Langmuir zeolit aktif dari

konsentrasi Cr(VI) setelah proses adsopsi (Ce)

terhadap konsentrasi per massa Cr(VI) yang

diserap per gram adsorben (Ce/qe)

36

Gambar 4.12 Grafik persamaan Langmuir granul zeolit aktif

dari konsentrasi Cr(VI) setelah proses adsopsi

(Ce) terhadap konsentrasi per massa Cr(VI)

yang diserap per gram adsorben (Ce/qe)

36

Gambar 4.13 Grafik persamaan Langmuir ASP dari

konsentrasi Cr(VI) setelah proses adsopsi (Ce)

terhadap konsentrasi per massa Cr(VI) yang

diserap per gram adsorben (Ce/qe)

37

Gambar 4.14 Grafik kapasitas adsorpsi maksimum pada

adsorben yang berbeda

37

Page 12: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

xi

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Jenis-jenis zeolit pada batuan sedimen 6

Tabel 4.1 Interpretasi spektra inframerah 30

Page 13: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

xii

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A. Preparasi Larutan 45

A.1 Pembuatan larutan HCl 0,4 M 45

A.2 Pembuatan asam asetat 2 %(v/v) 45

A.3 Pembuatan NaOH 1 M 45

A.4 Pembuatan larutan stok Cr(VI) 1000 mg/L 46

A.5 Pembuatan larutan Cr(VI) 25, 50, 75, 100 dan 150 mg/L 46

A.6 Pembuatan larutan 1,5-difenilkarbazid 0,5 % 46

A.7 Pembuatan larutan baku Cr(VI) 1, 2, 3, 4 dan 5 mg/L 46

Lampiran B. Diagram Alur Penelitian 47

Lampiran C. Diagram Alir 48

C.1 Aktivasi zeolit 48

C.2 Fosfatasi zeolit 48

C.3 Pembuatan granul ASP 49

C.4 Penentuan waktu kontak optimum 50

C.5 Pengaruh konsentrasi Cr(VI) terhadap kapasitas adsorpsi

pada GASP

50

C.6 Penentuan kadar Cr(VI) hasil adsorpsi 51

Lampiran D. Perhitungan Data Hasil Penelitian 53

D.1 Penentuan rasio Si/P dari data XRF 53

D.2 Perhitungan massa Cr(VI) yang Teradsorpsi 53

Lampiran E. Data Kapasitas Adsorpsi 57

E.1 Data kapasitas adsorpsi GASP 57

E.2 Data kapasitas adsorpsi ASP 57

E.3 Data kapasitas adsorpsi granul zeolit aktif 57

E.4 Data kapasitas adsorpsi aeolit aktif 58

Lampiran F. Kurva Baku Cr(VI) 59

Lampiran G. Data Karakterisasi 60

G.1 Tabel karakterisasi XRF pada ASP 60

G.2 Tabel karakterisasi XRF pada zeolit aktif 61

G.3 Spektra IR zeolit aktif 62

G.4 Spektra IR ASP 62

G.5 Spektra IR GASP 63

G.6 Data karakterisasi SAA pada GASP 65

G.7 Data karakterisasi SAA pada granul zeolit aktif 67

Lampiran H. Dokumentasi 70

Page 14: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

xiii

DAFTAR ISTILAH DAN LAMBANG

Simbol/singkatan Keterangan

% Persentase

A Absorbansi

ASP Alumino Silico Phosphate

FTIR Fourier Transform Infrared

g Gram

g/dm3 Gram per desimeter kubik

g/mol Gram per mol

GASP Granul Alumino Silico Phosphate

Meq/g Miliekuivalen per gram

mg/L Miligram per liter

p.a Pro analysis

rpm Revolution per minute

SAA Surface Area Analyzer

XRD X-Ray Diffraction

Page 15: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Industri penyamakan kulit saat ini masih banyak menghasilkan

limbah cair yang dibuang ke lingkungan perairan. Limbah cair

tersebut mengandung senyawa krom (Cr) dalam bentuk Cr(III) dari

bahan dasar kromium sulfat (Cr2(SO4)3). Kadar Cr2(SO4)3 yang tinggi

sebesar 60-70 % tidak semuanya terserap oleh kulit saat proses

penyamakan, sehingga sisanya akan ikut terbuang bersama limbah

cair yang berpotensi sebagai cemaran bahan berbahaya dan beracun

(B3) dengan kadar Cr total di dalam limbah sebesar 0,5 – 650 mg/L[1].

Cr(III) di dalam limbah dapat mengalami oksidasi menghasilkan

Cr(VI) yang memiliki toksisitas tinggi dengan kadar Cr(VI) di dalam

limbah sebesar 0,2 – 218,5 mg/L. Cr(VI) menyebabkan iritasi pada

kulit, keracunan sistemik (kerusakan pada organ dalam) dan jika

terakumulasi dalam tubuh Cr(VI) akan menghambat kerja enzim

benzopiren hidroksilase, sehingga sel tubuh mengalami pertumbuhan

liar atau dikenal dengan istilah kanker. Menurut keputusan menteri

negara lingkungan hidup tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatan

industri tahun 1995, batas maksimum Cr(VI) di perairan adalah 0,1

mg/L, sedangkan untuk krom total di dalam limbah industri

penyamakan kulit adalah 0,5 mg/L[2].

Cr(VI) yang terbentuk di dalam limbah tersebut perlu

diadsorpsi untuk menurunkan toksisitasnya dengan menggunakan

suatu adsorben seperti zeolit. Zeolit merupakan mineral aluminosilikat

hidrat yang memiliki struktur unik yaitu adanya gugus alumina AlO4-

dan gugus silika SiO4 yang saling terhubung oleh atom oksigen

membentuk kerangka tiga dimensi. Zeolit juga memiliki struktur

kristal berpori, dan memiliki luas permukaan yang besar. Selain

sebagai adsorben zeolit juga dapat dimanfaatkan sebagai katalisator,

penyaring molekul dan penukar ion[3]. Kemampuan adsorpsi zeolit

tidak hanya dipengaruhi oleh ukuran pori tetapi juga dipengaruhi oleh

muatan positif dan negatif yang terdapat pada pori-pori zeolit. Muatan

tersebut mampu mengikat ion molekul negatif dan positif dengan

melibatkan gaya elektrostatik (adsorpsi kimia)[4].

Zeolit alam memiliki ukuran pori dan muatan positif relatif

rendah. Sehingga untuk meningkatkan ukuran pori dan muatan

Page 16: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

2

tersebut perlu dilakukannya aktivasi dengan asam kuat dan modifikasi

zeolit dengan menggunakan amonium dihidrogen fosfat (NH4H2PO4)

melalui proses fosfatasi. Pada proses fosfatasi struktur SiO4 bermuatan

netral atau AlO4- bermuatan negatif di dalam zeolit akan digantikan

dengan struktur PO4+ yang bermuatan positif. Diharapkan melalui

peningkatan muatan positif pada zeolit kemampuan adsorpsi pada

Cr(VI) juga meningkat[5]. Menurut [6 – 8] proses fosfatasi optimum

terjadi pada temperatur 235ᴼC dengan menggunakan amonium

dihidrogen fosfat (NH4H2PO4) selama 5 jam karena pada kondisi

tersebut NH4H2PO4 akan terdekomposisi membebaskan amonia

sehingga tidak terbentuk ion NH4+ yang dapat mengganggu proses

fosfatasi.

Pada penelitian [9] telah berhasil melakukan penelitian tentang

variasi pH dan konsentrasi adsorbat terhadap adsorpsi anion yang

dibentuk Cr(VI) oleh zeolit hasil fosfatasi dalam bentuk serbuk.

Konsentrasi adsorbat (K2CrO4) optimum sebesar 300 mg/L dan pH

optimum 4 terhadap 0,1 g Alumino Silico Phosphate (ASP) rasio Si/P

1:6 (mol/mol) diperoleh persentase adsorpsi 29,53 %. Tetapi pada

penelitian tersebut belum dilakukan uji pengaruh waktu kontak dan

konsentrasi adsorbat terhadap kemampuan adsorpsi Alumino Silico

Phosphate (ASP) dalam bentuk granul. Penambahan kitosan pada

Granul Alumino Silico Phosphate (GASP) berfungsi sebagai perekat

dan dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi Cr(VI) karena adanya

gugus amina (-NH3+) di dalamnya. Hal ini dapat dibuktikan

berdasarkan hasil penelitian[10] yang menghasilkan kapasitas

adsorpsi pada granul zeolit kitosan sebesar 4,05 mg/g lebih besar

dibanding kapasitas adsorpsi serbuk zeolit sebesar 3,48 mg/g terhadap

limbah anion (ion fosfat). Selain itu, ASP dalam bentuk granul dengan

mudah dapat dilakukan proses pemisahan dari adsorbat dibandingkan

dalam bentuk serbuk. Sehingga dalam penelitian ini akan dilakukan

pengaruh waktu kontak adsorpsi dan konsentrasi adsorbat terhadap

kemampuan Granul Alumino Silico Phosphate (GASP) sebagai

adsorpsi Cr(VI). Selain itu juga dilakukan uji kapasitas adsorpsi dari

GASP.

Page 17: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

3

1.2 Perumusan Masalah 1. Bagaimana karakteristik GASP dengan X-Ray Flourosence

(XRF), Fourier Transformation Infra Red (FT-IR) dan

Surface Area Analyzer (SAA)?

2. Bagaimana pengaruh waktu kontak terhadap adsorpsi Cr(VI)

dengan menggunakan GASP?

3. Bagaimana pengaruh konsentrasi Cr(VI) terhadap kapasitas

adsorpsi pada GASP?

1.3 Batasan Masalah

1. Sumber fosfat yang digunakan adalah amonium dihidrogen

fosfat (NH4H2PO4).

2. Perbandingan Si/P digunakan 1:6 (mol/mol).

3. Fosfatasi zeolit dilakukan selama 5 jam dengan temperatur

235 ᴼC.

4. Limbah buatan yang digunakan adalah Cr(VI) dari K2CrO4

1.4 Tujuan Penelitian 1. Mengetahui karakteristik GASP dengan X-Ray Flourosence

(XRF) Fourier Transformation Infra Red (FT-IR) dan Surface

Area Analyzer (SAA).

2. Mengetahui pengaruh waktu kontak terhadap adsorpsi Cr(VI)

dengan menggunakan GASP.

3. Mengetahui pengaruh konsentrasi Cr(VI) terhadap kapasitas

adsorpsi pada GASP.

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat sebagai alternatif

dalam penanganan limbah industri yang menerapkan adsopsi Cr(VI)

dari limbah cair secara ekonomis. Selain itu memberikan informasi

pengaruh waktu kontak adsorpsi dan pengaruh konsentrasi Cr(VI)

terhadap kapasitas adsorpsi pada GASP.

Page 18: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kromium (Cr) Kromium (Cr) merupakan unsur golongan VIB pada periode

empat dengan nomor atom 24 dan nomor massa 51,996 g/mol.

Kromium berwarna abu-abu, mengkilat, tidak berbau dan dalam

bentuk senyawa umumnya terbagi menjadi tiga macam yaitu Cr(0),

Cr(III) dan Cr(VI). Cr(0) dan Cr(III) merupakan senyawa yang

bersifat stabil, sedangkan Cr(VI) merupakan oksidator kuat, bersifat

asam dan memiliki sifat toksik[11].

Keberadaan krom dapat ditemukan pada industri penyamakan

kulit dalam bentuk Cr(III) dari bahan dasar kromium sulfat

(Cr2(SO4)3). Kadar Cr total di dalam limbah cair dari penyamakan

kulit sebesar 0,5–650 mg/L pada rentang pH 3-7[1]. Cr(III) di dalam

limbah dapat mengalami oksidasi menghasilkan Cr(VI) yang memiliki

toksisitas tinggi dengan kadar Cr(VI) di dalam limbah sebesar 0,2–

218,5 mg/L. Dampak paparan dari Cr(VI) seperti iritasi pada kulit,

keracunan sistemik (kerusakan pada organ dalam) dan jika

terakumulasi dalam tubuh, krom akan menghambat kerja enzim

benzopiren hidroksilase, sehingga sel tubuh mengalami pertumbuhan

liar atau dikenal dengan istilah kanker. Menurut keputusan menteri

negara lingkungan hidup tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatan

industri tahun 1995, batas maksimum Cr(VI) di perairan adalah 0,1

mg/L, sedangkan untuk krom total di dalam limbah industri

penyamakan kulit adalah 0,5 mg/L[2].

Di perairan air tawar Cr(III) biasanya selalu dalam bentuk

kation Cr3+, sedangkan Cr(VI) selalu dalam bentuk anion kromat

(CrO42-) dan dikromat(Cr2O7

2-). Cr(VI) pada pH diatas 6 membentuk

ion kromat (CrO42-) yang berwarna kuning. Pada pH antara 2 sampai

6 Cr(VI) membentuk HCrO4- yang berkesetimbangan dengan ion

CrO42- menghasilkan warna kuning. Pada pH dibawah 1, Cr(VI)

membentuk H2CrO4. Ion CrO42- dan Cr2O7

2- mencapai kesetimbangan

H2CrO4 HCrO4- + H+ K= 4,2

HCrO4- CrO4

2- + H+ K=1. 10-5,9

2CrO42-+ 2H+ Cr2O7

2- + H2O K=1. 10-2,2 (2.1)

Page 19: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

5

pada pH 4. Semakin asam larutan maka semakin mudah ion kromat

membentuk ion dikromat. Dengan reaksi kesetimbangannya yaitu

pada persamaan 2.1[12, 13]:

Larutan ion kromat (kuning) jika diasamkan, maka akan

berubah menjadi dikromat (merah jingga) dengan reaksi pada

persamaan 2.2[14].

2CrO42-

(aq) + 2H+(aq) Cr2O7

2-(aq) + H2O(l) (2.2)

Ion dikromat (berwarna jingga) dapat diubah menjadi ion

kromat (kuning) jika ditambahkan dengan basa dengan reaksi pada

persamaan 2.3[14].

Cr2O72-

(aq) + 2OH-(aq) 2CrO4

2-(aq) + H2O(l) (2.3)

2.2 Zeolit Zeolit merupakan mineral aluminosilikat hidrat yang memiliki

struktur unik yaitu adanya gugus alumina AlO4- dan gugus silika SiO4

yang saling terhubung oleh atom oksigen membentuk kerangka tiga

dimensi. Zeolit mengandung kation alkali atau alkali tanah yang dapat

digantikan dengan kation lain tanpa merusak struktur zeolit, selain itu

zeolit juga dapat mengadsorpsi air secara reversibel. Sedangkan rumus

struktur kristal zeolit yaitu[3],

Mx/n [AlO4-)x(SiO4)y].wH2O (2.4)

Dengan n, x dan w berturut-turut adalah valensi kation M(alkali

seperti Li+, Na+ atau K+dan alkali tanah seperti Mg2+, Ca2+ atau Ba2+),

jumlah tetrahedral per unit sel dan jumlah molekul air per unit sel (

nilai y/x biasanya 1-5)[3].

Unit utama pembentuk kerangka zeolit adalah tetrahedral,

dengan pusatnya diisi oleh atom silikon atau aluminium dan

dikelilingi oleh empat atom oksigen membentuk simpul. Substitusi

dari Si4+ oleh Al3+ akan menyediakan muatan negatif pada kerangka

zeolit sehingga perlu distabilkan oleh kation monovalen dan divalen

yang terletak pada permukaan kerangka. Struktur kerangka zeolit dan

model tetrahedral Al/Si seperti pada Gambar 2.1 [15].

Page 20: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

6

Gambar 2.1 Struktur kerangka zeolit alam (kiri) dan model

tetrahedral Al/Si dalam zeolit(kanan)[15]

2.3 Zeolit Alam Zeolit alam banyak terdapat di batuan lava dan batuan sediman

terutama sedimen piroklastik berbutir halus. Pada batuan sedimen

terdapat 9 jenis zeolit yang sudah diketahui, seperti pada Tabel

2.1[16].

Tabel 2.1 Jenis-jenis zeolit pada batuan sedimen[16]

Nama Mineral Zeolit Rumus Kimia Unit Sel

Analsim Na16(Al16Si32O96).16H2O

Kabasit (Na2,Ca)6(Al12Si24O72).40H2O

Klinoptilolit (Na4K4)(Al8Si40O96).24H2O

Erionit (Na,Ca5K)(Al9Si27O72).27H2O

Ferrierit (Na2Mg2)(Al6Si30O72).18H2O

Heulandit Ca4(Al8Si28O72).24H2O

Laumonit Ca4(Al8Si16O48).16H2O

Mordenit Na8(Al8Si40O96).24H2O

Filipsit (Na2K)10(Al10Si22O64).20H2O

Umumnya jenis zeolit alam yang ditemukan di Indonesia adalah

klinoptilolit (Na4K4)(Al8Si40O96).24H2O dan modernit

[Na8(Al8Si40O96).24H2O]. Zeolit jenis klinoptilolit memiliki struktur

kristal monoklinik dengan berat jenis 2,16 g/dm3, volume ruang 39,7

% dan kapasitas tukar ion sebesar 2,54 Meq/g. Sedangkan modernit

memiliki struktur kristal ortorombik dengan berat jenis 2,12-2,15

g/dm3, volume ruang 28 % dan kapasitas tukar ion sebesar 2,29

Meq/g[16].

Mordenit memiliki saluran utama yang terbentuk 12 cincin

oksigen dengan diameter 6,7-7,0 Å dan dihubungkan oleh sistem 5

dan 6 cicin yang lebih kecil seperti pada Gambar 2.2 (kiri)[17].

Sedangkan klinoptilolit memiliki struktur saluran yang terbentuk dari

Page 21: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

7

8 cincin oksigen dan 10 cincin oksigen. Saluran tersebut terikat silang

dengan 8 cincin oksigen kecil yang tersusun paralel seperti pada

Gambar 2.2(kanan)[18].

Gambar 2.2 Sistem saluran mordenit (kiri) dan klinoptilolit

(kanan)[17], [18]

2.4 Zeolit Aktif Zeolit dapat menyerap dan melepaskan molekul berdasarkan

bentuk, ukuran dan polaritas molekul. Untuk meningkatkan

kemampuan penjerapan pada zeolit perlu dilakukan proses aktivasi.

Aktivasi zeolit dilakukan untuk menghilangkan pengotor yang

menutupi rongga yang menyebabkan daya tukar ion dan kapasitas

adsorpsi menjadi tidak optimal. Aktivasi zeolit dibagi menjadi dua

cara yaitu aktivasi kimia dan aktivasi dengan pemanasan[19].

Gambar 2.3 Reaksi aktivasi zeolit secara kimia [19]

Aktivasi secara kimia dilakukan untuk melarutkan pengotor

yang menutupi permukaan zeolit dan gugus fungsi pada zeolit dengan

bantuan asam. Reaksi aktivasi secara kimia seperti pada Gambar 2.3.

Page 22: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

8

Aktivasi dengan pemanasan pada temperatur antara 150 - 350ᴼC

dilakukan untuk menghilangkan air yang terikat secara fisika dan

untuk menguraikan senyawa organik yang terperangkap dalam rongga

zeolit [19].

2.5 Sifat Amonium Dihidrogen Fosfat Amonium dihidrogen fosfat merupakan padatan putih yang

memiliki berat molekul 115,03 g/mol. Senyawa ini memiliki titik leleh

190ᴼC dan berat jenisnya 1.803 g/cm3. Kelarutan dalam air pada suhu

0ᴼ sebesar 22.7 g/100 mL dan pada suhu 100ᴼC sebesar 173,2 g/100

mL [20]. Pada temperatur 235ᴼC amonium dihidrogenfosfat akan

melepaskan amonia dengan reaksi sesuai persamaan 2.5[6]:

NH4H2PO4(s) NH3(g) + H3PO4(l) (2.5)

Asam fosfat pada temperatur lebih dari 250ᴼC akan membentuk

asam pirofosfat dan melepaskan uap air dengan reaksi sesuai

persamaan 2.6[13]:

2H3PO4(l) H2O(g) + H4P2O7(l) (2.6)

Asam pirofosfat yang terbentuk jika dipanaskan lebih dari

600ᴼC akan membentuk asam metafosfat (HPO4)x dan melepaskan

uap air dengan reaksi sesuai persamaan 2.7[13].

H4P2O7(l) H2O(g) + (HPO4)2(l) (2.7)

2.6 Fosfatasi Zeolit Zeolit dapat dimodifikasi dengan penambahan amonium

dihidrogen fosfat membentuk Alumino Silico Phosphate (ASP)

melalui substitusi isomorfi. Substitusi isomorfi adalah proses

pergantian suatu senyawa yang berbeda tetapi tidak merubah struktur

utama. Substitusi isomorfi terjadi 2 kemungkinan yaitu atom Si pada

tetrahedral SiO4 atau atom Al pada tetrahedal AlO4- dalam kerangka

zeolit dapat mengalami substitusi isomorfi dengan atom P pada

tetrahedal PO4+ yang bermuatan positif tanpa merubah struktur zeolit

seperti pada Gambar 2.4[5].

Δ

Page 23: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

9

Gambar 2.4 Mekanisme substitusi isomorfi[5]

ASP dapat berfungsi sebagai penukar kation (oleh Al) dan

penukar anion (oleh P). ASP yang terbentuk memiliki rumus sesuai

persamaan 2.7 [5]:

xAlO4-.yPO4

+.zSiO4 (2.7)

Dengan x, y dan z berturut-turut adalah mol ekuivalen dari

AlO4-, PO4

+ dan SiO4. Jika nilai x < y maka zeolit memiliki kerangka

yang bermuatan positif dan jika x > y maka zeolit memiliki kerangka

yang bermuatan negatif[5].

2.7 Pembuatan Granul Alumino Silico Phosphate (GASP) Granul merupakan mikrokapsul berbentuk sferis/bola yang

dibuat sebagai substrat padat. Pada proses pembuatan granul

mengalami re-polimerisasi pada kitosan, kitosan dibuat dalam bentuk

gel kemudian dibentuk padat lagi dengan dimasukan ke dalam larutan

NaOH. Pada proses ini diharapkan polimer kitosan lebih tertata dan

memiliki struktur yang lebih baik. Sehingga saat diaplikasikan sebagai

adsorben akan menghasilkan interaksi yang lebih efektif dibanding

kitosan serbuk[21].

Kitosan merupakan turunan dari kitin yang dapat diperoleh dari

penyusun kulit hewan krutasea seperti udang, kerang dan beberapa

eksoskeleton dari serangga. Secara kimiawi, kitosan merupakan

Page 24: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

10

polisakarida linear berupa β-(1,4)-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose

yang strukturnya seperti pada Gambar 2.5 [22].

Gambar 2.5 Struktur kitosan[22]

Kitosan memiliki sifat biodegradabilitas yang baik,

kemampuan untuk membentuk lapisan film, stabil secara fisiologis

dan dapat dimodifikasi dengan mudah secara kimiawi menjadi gel

yang memiliki daya rekat tinggi. Ciri khusus lain kitosan adalah

memiliki gugus hidroksil (-OH) dan gugus amina (-NH2). Gugus

amina (-NH2) dapat bermuatan positif dengan menangkap ion H+

menjadi (-NH3+) pada pKa ≤ 6,5 yang mampu berikatan kuat dengan

ion negatif (anion) dan molekul makro seperti protein, lemak dan

karbohidrat. Kitosan dapat larut dalam asam organik seperti asam

asetat 1-2 %, temperatur tinggi dan dapat menyebabkan terjadinya

depolimerisasi[21-23].

Gambar 2.6 Interaksi kitosan dengan zeolit[24]

Kitosan dapat berinteraksi dengan zeolit melalui ikatan

hidrogen antara atom H pada kitosan dengan atom O pada zeolit

seperti pada Gambar 2.6 [24]. Pembuatan granul dengan

Page 25: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

11

mencampurkan ASP dan kitosan bertujuan untuk meningkatkan

kemampuan adsorpsi anion karena adanya situs positif pada gugus

PO4+ pada ASP dan gugus amina (-NH3

+) dari kitosan.

2.8 Karakterisasi GASP menggunakan Fourier Transform

Infrared (FT-IR) FT-IR merupakan spektroskopi yang digunakan untuk

mengidentifikasi gugus fungsi suatu senyawa. Prinsip kerjanya yaitu

interaksi antara energi dari sinar inframerah dengan molekul senyawa

yang akan menyebabkan molekul tersebut mengalami vibrasi. Vibrasi

atom atau molekul berbeda-beda tergantung pada gugus fungsi dan

kekuatan ikatan yang menghubungkannya, sehingga menjadi ciri khas

antara molekul satu dengan yang lainnya[25].

Spektra zeolit pada Gambar 2.7 memiliki serapan bilangan

gelombang 3448,5 cm-1 menunjukkan adanya serapan –OH yang

terhidrasi pada zeolit. Pada bilangan gelombang 1056,9 cm-1 dan

794,6 cm-1 menunjukkan adanya regangan asimetris dan simetri dari

O-Si-O dan O-Al-O, sedangkan pada bilangan gelombang 462,9 cm-1

menunjukkan adanya interaksi Si-O-Si dan Al-O-Al[26].

Gambar 2.7 Spektra FT-IR zeolit[26]

Spektra zeolit AlPO4 pada Gambar 2.8 memiliki serapan

bilangan gelombang 3678 cm-1 dan 3743 cm-1 yang menunjukkan

gugus fungsi P-OH dan Al-OH. Serapan P=O terjadi pada bilangan

gelombang 1450-1400 cm-1. Serapan melebar pada 3000-4000 cm-1

menunjukkan vibrasi ulur O-H pada H2O dan N-H pada NH3. Serapan

melebar daerah 1100 cm-1 dan 550-600 cm-1 menunjukkan regangan

asimetris tetrahedral PO4 [27].

Page 26: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

12

Gambar 2.8 Spektra FT-IR AlPO4 zeolit[27]

Spektra kitosan pada Gambar 2.9 memiliki serapan bilangan

gelombang 1650 cm-1 dan 1590 cm-1 yang menunjukkan gugus amina

primer dan amina sekunder. Vibrasi ulur C-O juga terbentuk pada

serapan bilangan gelombang 1200-1000 cm-1 dan vibrasi ulur O-H

pada bilangan gelombang 3440 cm-1 yang menunjukkan gugus OH

didalam kitosan[28].

Gambar 2.9 Spektra FT-IR kitosan[28]

Page 27: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

13

2.9 Karakterisasi GASP menggunakan Surface Area

Analyzer (SAA) Surface Area Analyzer (SAA) merupakan alat yang berfungsi

untuk menentukan luas permukaan material, distribusi pori dari

material dan isotherm adsorpsi suatu gas pada suatu bahan. Prinsip

kerja SAA didasarkan pada proses adsorpsi dan desorpsi isotermis gas

N2 oleh sampel padat pada titik didih dari gas N2. Sejumlah volume N2

yang telah diketahui dimasukkan ke dalam tabung sampel, maka

sensor tekanan akan menghasilkan data tekanan yang bervariasi.

Sehingga hubungan volume gas N2 dan hasil kenaikan tekanan dapat

dibuat dalam persamaan BET (Brunauer Emmett dan Teller).

Sehingga diperoleh luas permukaan sampel padat tersebut. BET

menjelaskan mengenai fenomena adsorpsi molekul gas di permukaan

zat padat hingga beberapa lapis. Persamaan umum BET yang

menerangkan keadaan molekul yang teradsorpsi pada permukaan zat

padat sesuai dengan persamaan 2.8[29].

1

𝑉[(𝑃

𝑃𝑜)−1

=𝐶−1

𝑉𝑚𝐶(𝑃

𝑃𝑜) +

1

𝑉𝑚𝐶 (2.8)

Dengan P= nilai tekanan keseimbangan, Po= tekanan dalam

kondisi saturasi, V= volume gas yang mengalami adsorpsi, Vm=

Volume gas yang mengalami adsorpsi pada satu lapis dan c= konstanta

BET yang sesuai persamaan 2.9[29].

𝐶 = exp[𝐸𝐼−𝐸𝐿

𝑅𝑇] (2.9)

Dengan EI= kalor adsorpsi lapisan pertama, EL= kalor lebur,

R= konstanta Boltzmann(1,38 x 10-23 J/K) dan T= temperatur (K)[29].

2.10 Adsorpsi Adsorpsi merupakan proses yang terjadi ketika fluida (zat

terlarut cair dan gas) terakumulasi pada permukaan zeolit (adsorben)

membentuk lapisan molekul atau atom (adsorbat). Interaksi antara

adsorben dan adsorbat dapat terjadi secara adsorpsi fisik dan adsorpsi

kimia. Adsopsi fisik disebabkan oleh interksi gaya yang lemah antara

molekul adsorben dengan adsorbat karena adanya ikatan van der

Page 28: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

14

waals. Molekul yang terabsopsi tidak menempel pada situs permukaan

adsorben tetapi bebas bergerak di atas permukaan. Sedangkan

adsorpsi kimia disebabkan oleh gaya elektrostatik yang kuat antara

adsorbat dan permukaan adsorben karena adanya ikatan kovalen

maupun ionik[4].

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi yaitu[30, 31]:

1. Ukuran molekul adsorbat

Semakin kecil molekul adsorbat maka semakin mudah

molekul tersebut teradsopsi ke dalam pori-pori adsorben.

2. Pengadukan

Proses adsorpsi dikendalikan oleh difusi pori maupun difusi

film, tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.

Sehingga semakin cepat proses pengadukan maka difusi

adsorbat ke adsorben semakin cepat.

3. pH larutan

pH adsorbat mempengaruhi tingkat ionisasi larutan. Pada pH

rendah, ion H+ akan berkompetisi dengan zat yang ingin

diserap, sehingga menyebabkan efisiensi penjerapan akan

menurun. Biasanya proses adsorpsi terjadi pada pH tinggi/ pH

basa.

4. Kepolaran zat

Adsopsi akan terjadi lebih kuat pada molekul yang memiliki

kepolaran tinggi dibandingkan dengan molekul yang kurang

polar pada kondisi diameter yang sama. Karena molekul yang

lebih polar akan mudah menggantikan molekul yang kurang

polar. Selain itu pada waktu kontak yang sama molekul polar

akan lebih dahulu teradsorpsi.

5. Kemurnian adsorben

Sebagai zat yang digunakan dalam proses adsopsi, adsorben

yang lebih murni memiliki kemampuan adsorpsi yang lebih

baik.

6. Luas permukaan dan pori adsorben

Bertambahnya luas permukaan dan volume pori adsorben

maka jumlah molekul adsorbat yang teradsorpsi semakin

meningkat.

7. Tekanan adsorbat

Page 29: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

15

Terjadi pengaruh yang berbeda pada proses adsorpsi kimia

dan fisika. Pada adsopsi fisika kenaikan tekanan adsorbat

dapat meningkatkan jumlah yang teradsopsi. Sedangkan pada

adsorpsi kimia justru akan menurunkan jumlah yang

teradsopsi.

8. Lama kontak

Semakin lama waktu kontak dalam proses adsorpsi maka

memungkinkan proses difusi dan penempelan adsorbat

berlangsung lebih baik. Konsentrasi adsorbat akan menurun

dan pada titik tertentu akan mencapai kesetimbangan hingga

konstan.

9. Konsentrasi

Semakin tinggi konsentrasi adsorbat maka adsorbat yang

teradsopsi akan semakin banyak, karena frekuensi tumbukan

antar partikel semakin besar.

10. Temperatur

Proses adsorpsi akan meningkat dengan kenaikan temperatur

dan akan mengalami penurunan ketika temperatur turun.

Kapasitas adsorpsi pada GASP dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan Langmuir. Langmuir menjelaskan bahwa

proses adsropsi terjadi pada permukaan adsorben yang didasarkan

pada prinsip kinetik. Proses tumbukan antara molekul dengan

permukaan adsorben terjadi secara terus menerus sampai laju

tumbukan mendekati nol dan menyebabkan molekul tersebut

terakumulasi di permukaan adsorben (kesetimbangan) dengan

mekanisme seperti pada Gambar 2.10[32].

Gambar 2.10 Mekanisme adsorpsi Langmuir pada permukaan

adsorben[32]

Page 30: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

16

Model ini mendefinisikan bahwa kapasitas adsorpsi maksimum

terjadi akibat adanya lapisan tunggal (monolayer) adsorbat di

permukaan adsorben Gambar 2.11 sesuai dengan persamaan 2.10

[33, 34]

𝑞𝑒 =𝑏𝑞𝑚𝐶𝑒

1+𝑏𝐶𝑒 (2.10)

Persamaan 2.10 dapat diturunkan menjadi persamaan 2.11

yaitu[33, 34], 𝐶𝑒

𝑞𝑒=

1

𝑞𝑚𝑏+

1

𝑞𝑚𝐶𝑒 (2.11)

Kurva dapat dibuat sesuai persamaan 2.11 yaitu Ce/qe (sumbu

y) terhadap Ce (sumbu x) diperoleh persamaan linear dengan intersep

(1/qmb) dan kemiringan (1/qm). Dengan Ce adalah konsentrasi ion

adsorbat dalam larutan setelah diadsorpsi, qe adalah massa ion

adsorbat yang diserap per gram adsorben, b adalah konstanta

Langmuir / parameter afinitas yang berhubungan dengan energi

adsorpsi (L/mg) dan qm adalah kapasitas adsorpsi maksimum

(mg/g)[33, 34].

Gambar 2.11 Lapisan tunggal (monolayer) pada adsorben[32]

2.11 Analisa Kuantitatif Cr(VI) Menggunakan Difenilkarbazida

Konsentrasi Cr(VI) sisa dalam larutan dapat ditentukan dengan

metode spektrofotometri sinar tampak. Larutan Cr(VI) diasamkan

dengan asam sulfat atau asam asetat encer dan ditambahkan 1-2 mL

reagensia difenilkarbazida, menghasilkan warna merah-tua. Untuk

kromat dengan kadar yang sedikit, larutan akan menghasilkan warna

merah muda atau lembayung yang menandakan terbentuknya

difenilkarbazon dengan reaksi seperti pada Gambar 2.12[35]. Waktu

Page 31: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

17

terbentuknya kestabilan kompleks Cr-difenilkarbazon terjadi pada 20-

40 menit[36]

Gambar 2.12 Reaksi terbentuknya difenilkarbazon[35]

Analisa kuantitatif secara spektrofotometri dilakukan dengan

menggunakan kurva baku hubungan absorbansi dengan konsentrasi

larutan standar Cr(VI). Berdasarkan hukum Lambert-Beer, absorbansi

berbanding lurus dengan konsentrasi zat yang menyerap radiasi dan

panjang radiasi dalam medium. Sesuai dengan persamaan 2.12[37]:

A= ε b c (2.12)

Dimana, A adalah absorbansi, ε adalah absorpsivitas molar

(L.mol-1.cm-1), b adalah tebal medium yang terserap (cm) dan c adalah

konsentrasi larutan (mol.L-1)[37]. Grafik hubungan antara absorbansi

(A) dengan konsentrasi (c) akan diperoleh garis lurus melalui titik nol,

dengan ε dan b slope garis. Kurva baku hubungan antara konsentrasi

dengan absorbansi dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.13[38].

Gambar 2.13 Kurva baku hubungan konsentrasi dengan

absorbansi[38]

C

A

a= ε b

y= Absorbansi (A)

x= Konsentrasi (C)

Page 32: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

18

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Brawijaya Malang. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan

Februari hingga Mei 2017.

3.2 Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah magnetic

stirer, spektrofotometer UV-Vis 1601 (Shimazu), neraca analitik,

tanur 6000 (Barnstead Thermolgne), oven (Memmert), ayakan 150

mesh dan 200 mesh, syringe pump type BYZ-810T (Byond), shaker

(Wise Shake), gelas kimia, pipet ukur, hot plate, Fourier

Transformation Infra Red (FT-IR) 8400S, X-Ray Flourosence (XRF)

tipe Minipal 4 (PANalytical), Surface Area Analyzer (SAA), cawan

porselin dan peralatan gelas.

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain

zeolit, kertas saring, HCl 32 %, akuades, amonium dihidrogen fosfat

(NH3H2PO4) (p.a), magnesium nitrat (p.a), kitosan, asam asetat glasial

(p.a), NaOH (teknis), K2CrO4(p.a), 1,5-difenilkarbazid (p.a).

3.3 Tahapan Penelitian

Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan kegiatan,

antara lain:

1. Aktivasi zeolit

2. Penentuan rasio Si/P

3. Fosfatasi zeolit

4. Pembuatan Granul ASP

5. Penentuan waktu kontak optimum adsorpsi GASP terhadap

Cr(VI)

6. Penentuan konsentrasi optimum dan kapasitas adsorpsi GASP

7. Karakterisasi dengan FT-IR, XRF dan SAA

8. Analisis data

Page 33: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

19

3.4 Prosedur Penelitian

3.4.1 Aktivasi zeolit Zeolit yang sudah halus diambil dengan ukuran ayakan antara

150 mesh dan 200 mesh. Sebelum dilakukan aktivasi tiap 20 g zeolit

dicuci dengan akuades 250 mL dan diaduk dengan magnetic stirer

selama 1 jam. Lalu zeolit disaring dan dikeringkan pada 105ᴼC.

Kemudian zeolit yang sudah kering dicampur dengan HCl 0,4 M

dengan rasio 1 g zeolit / 10 mL HCl selama 4 jam diaduk dengan

magnetic stirer. Zeolit hasil aktivasi dibilas dengan akuades hingga

pH filtrat sama dengan pH akuades lalu dikeringkan pada 105ᴼC.

3.4.2 Fosfatasi zeolit Zeolit aktif sebanyak 6 g dicampur NH4H2PO4 dengan massa

sesuai hasil perhitungan penentuan rasio Si/P Lampiran D.1.

Campuran tersebut dipanaskan pada temperatur 235ᴼC selama 5 jam.

Kemudian didiamkan pada suhu ruang, lalu dicuci dengan akuades

sampai filtrat bebas ion fosfat. Untuk mengetahui filtrat bebas ion

fosfat dilakukan uji kualitatif dengan menambahkan larutan

Mg(NO3)2 (terbentuk endapan putih) [35]. Padatan hasil penyaringan

dikeringkan pada 105ᴼC sehingga diperoleh serbuk Alumino Silico

Phosphate (ASP).

3.4.3 Pembuatan granul ASP ASP sebanyak 3 g dicampur dengan 0,18 g kitosan dan 9 mL

asam asetat 2 %, lalu diaduk dengan magnetic stirer hingga homogen.

ASP-kitosan diteteskan ke dalam larutan NaOH 1 M dengan bantuan

syringe pump dengan laju alir 50 mL/jam sampai terbentuk granul.

Granul yang terbentuk kemudian dicuci dengan akuades hingga pH

filtrat sama dengan pH akuades lalu dikeringkan pada 105ᴼC sehingga

diperoleh Granul Alumino Silico Phosphate (GASP). Setelah itu

dilakukan karakterisasi GASP sesuai prosedur 3.4.7.2 dan 3.4.7.3.

Sebagai pembanding, pembuatan granul juga dilakukan untuk zeolit

aktif.

3.4.4 Penentuan waktu kontak optimum adsorpsi GASP

terhadap Cr(VI) Sebanyak lima buah erlenmeyer 250 mL yang masing-masing

mengandung 0,1 g GASP ditambahkan 25 mL larutan K2CrO4 100

Page 34: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

20

mg/L dan dilakukan pengocokan menggunakan shaker dengan

kecepatan 100 rpm dengan variasi waktu kontak 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 dan

2,5 jam. Campuran dipisahkan antara filtrat dengan adsorben melalui

proses penyaringan. Filtrat diambil dan dilakukan penentuan kadar

Cr(VI) sesuai prosedur 3.4.6.3. Proses adsorpsi dilakukan duplo.

3.4.5 Pengaruh konsentrasi Cr(VI) terhadap kapasitas

adsorpsi pada GASP Sebanyak lima buah erlenmeyer 250 mL yang masing-masing

mengandung 25 mL larutan K2CrO4 25, 50, 75, 100 dan 150 mg/L

ditambahkan adsorben 0,1 g GASP dan dikocok menggunakan shaker

dengan kecepatan 100 rpm dan menggunakan waktu kontak optimum

dari hasil 3.4.4. Filtrat diambil dan dilakukan penentuan kadar Cr(VI)

sesuai prosedur 3.4.6.3. Proses adsorpsi dilakukan duplo dengan

pembanding granul zeolit aktif dan serbuk ASP.

3.4.6 Penentuan kadar Cr(VI) 3.4.6.1 Penentuan panjang gelombang maksimum Cr(VI)

menggunakan spektrofotometer Uv-Vis

Penentuan panjang gelombang maksimum digunakan larutan

Cr-difenilkarbazon yang telah didiamkan selama 1 jam dengan

konsentrasi 3 mg/L dan diukur absorbansinya pada rentang panjang

gelombang 400-700 nm menggunakan spektrofotometer Uv-Vis.

3.4.6.2 Pembuatan kurva baku Cr-difenilkarbazon

menggunakan spektrofotometer Uv-Vis Pembuatan kurva baku dilakukan dengan menggunakan ion

Cr-difenilkarbazon yang telah didiamkan selama 1 jam konsentrasi 0,

1, 2, 3, 4 dan 5 mg/L. Kemudian diukur pada panjang gelombang

maksimum dengan menggunakan spektrofotometer Uv-Vis. Hasil

pengukuran dapat dibuat kurva baku hubungan absorbansi terhadap

konsentrasi dan diperoleh persamaan regresi linear.

3.4.6.3 Pengukuran kadar Cr(VI) menggunakan

spektrofotometer Uv-Vis

Larutan K2CrO4 diambil 1 mL kedalam labu ukur 100 mL dan

ditambahkan akuades secukupnya. Kemudian ditambahkan 10 mL

Page 35: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

21

asam asetat 2 % dan 3 tetes 1,5-difenilkarbazid 0,5 %. Ditambahkan

akuades sampai tanda batas dan didiamkan selama 1 jam. Selanjutnya

diukur adsorbansinya pada panjang gelombang maksimum dengan

menggunakan spektrofotometer Uv-Vis. Absorbansi yang diperoleh

diplotkan ke dalam persamaan baku sehingga diperoleh konsentrasi

Cr(VI) sisa.

3.4.7 Penentuan rasio Si/P dan karakterisasi 3.4.7.1 Penentuan rasio Si/P menggunakan X-Ray Flourosence

(XRF)

Kadar Si sebagai SiO2 dapat ditentukan dengan menggunakan

XRF tipe Minipal 4 (PANalytical) dilakukan di Laboratorium Sentral

Mineral dan Material Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam Universitas Negeri Malang. Zeolit aktif sebanyak 1 g dianalisis

kemudian dilakukan perhitungan rasio Si/P sesuai pada lampiran D.1.

3.4.7.2 Karakterisasi ASP menggunakan X-Ray Flourosence

(XRF)

Karakterisasi dengan menggunakan XRF tipe Minipal 4

(PANalytical) dilakukan di Laboratorium Sentral Mineral dan

Material Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Malang. Serbuk ASP sebanyak 1 g dianalisis untuk

mengetahui komposisi unsur dan senyawa oksida dan dibandingkan

dengan data XRF zeolit aktif.

3.4.7.3 Karakterisasi GASP menggunakan Fourier

Transformation Infra Red (FT-IR)

GASP sebanyak 0,1 g dianalisis menggunakan FT-IR tipe

Michelson yang dicampurkan dengan medium pelet KBr sebanyak 0,4

g. Campuran digerus, dimasukan dalam pellet press dan dikompresi.

Setelah itu sampel yang sudah bercampur dengan pelet KBr diletakkan

diantara dua celah yang akan dilewati oleh berkas sinar inframerah

dengan rentang bilangan gelombang 4000-400 cm-1. Analisis juga

dilakukan pada zeolit aktif dan serbuk ASP sebagai pembanding.

Page 36: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

22

3.4.7.4 Karakterisasi GASP menggunakan Surface Area Analyzer

(SAA)

Sejumlah GASP dianalisis dengan menggunakan SAA,

kemudian dibandingkan dengan hasil analisis granul zeolit aktif.

3.4.8 Analisis data Berdasarkan hasil karakterisasi ASP dan zeolit aktif

menggunakan XRF diperoleh komposisi unsur dan senyawa

oksidanya. Hasil karakterisasi GASP menggunakan FT-IR diperoleh

gugus fungsi GASP dan SAA diperoleh luas permukaannya.

Sedangkan penentuan kondisi optimum dibuat dalam bentuk grafik

yaitu,

a. Hubungan waktu kontak (jam) Vs massa Cr(VI) yang diserap

per gram adsorben GASP (qe).

b. Hubungan variasi konsentrasi Cr(VI) (mg/L) Vs massa Cr(VI)

yang diserap per gram adsorben GASP (qe).

Massa Cr(VI) yang diserap per gram adsorben GASP (qe) dihitung

dengan rumus sebagai berikut:

waktu kontak( jam)

qe

(mg/g

)

konsentrasi (mg/L)

qe

(mg/g

)

Page 37: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

23

qe = (𝐶𝑜 − 𝐶𝑒)𝑥 𝑉

𝑚

Keterangan:

Co = konsentrasi Cr(VI) sebelum adsorpsi (mg/L)

Ce = konsentrasi Cr(VI) sesudah adsorpsi (mg/L)

V = volume larutan Cr(VI) yang digunakan saat proses adsorpsi (L)

m = massa adsorben yang digunakan saat proses adsorpsi (g)

Penentuan kapasitas adsorpsi juga dibuat dalam bentuk grafik

hubungan Ce/qe (sumbu y) terhadap Ce (sumbu x) berdasarkan

persamaaan Langmuir sebagai berikut:

𝐶𝑒

𝑞𝑒=

1

𝑞𝑚𝑏+

1

𝑞𝑚 𝐶𝑒

Keterangan :

Ce = konsentrasi ion adsorbat dalam larutan setelah diadsorpsi(mg/L)

qe = massa ion adsorbat yang diserap per gram adsorben(mg/g)

b = konstanta Langmuir / parameter afinitas (L/mg)

qm = kapasitas adsorpsi maksimum (mg/g)

Sehingga diperoleh persamaan linear dengan intersep (1/qmb)

dan kemiringan (1/qm).

Ce

Ce/

qe

Page 38: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

24

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Aktivasi Zeolit Zeolit alam yang sudah halus terlebih dahulu dilakukan

pengayakan dan pencucian sebelum proses aktivasi. Ukuran ayakan

yang digunakan yaitu 150 mesh dan 200 mesh, dengan tujuan untuk

mendapatkan keseragaman ukuran butiran zeolit antara 150-200

mesh. Proses aktivasi zeolit dilakukan secara fisika dan kimia.

Aktivasi secara fisika dilakukan dengan mencuci zeolit menggunakan

akuades 250 mL dan diaduk dengan magnetic stirer selama 1 jam.

Zeolit disaring dan dikeringkan pada 105ᴼC sehingga diperoleh zeolit

150-200 mesh sebanyak 70 g yang berwarna kuning kecoklatan.

Tujuan aktivasi secara fisika yaitu untuk menghilangkan air yang

terikat secara fisika, menguraikan senyawa organik yang terperangkap

dalam rongga zeolit dan menghilangkan ion-ion yang larut dalam air

yang ada di permukaan atau pori-pori zeolit. Sehingga dapat

meningkatkan luas permukaan dan memperbesar volume pori zeolit.

Aktivasi secara kimia dilakukan dengan mencampurkan zeolit

sebanyak 60 g dengan HCl 0,4 M rasio 1 g zeolit / 10 mL HCl dan

diaduk selama 4 jam dengan magnetic stirer. Tujuan aktivasi secara

kimia adalah untuk menyeragamkan kation pada zeolit menggunakan

HCl dan menghilangkan pengotor yang larut dalam asam seperti

senyawa oksida logam. Oksida-oksida logam tersebut yaitu Fe2O3,

Al2O3, CaO, K2O dan TiO2. Zeolit hasil aktivasi dibilas dengan

akuades hingga pH akuades lalu dikeringkan pada 105ᴼC dan

ditimbang hingga berat konstan. Proses pembilasan zeolit dengan

akuades bertujuan untuk menghilangkan ion H+ dan Cl- yang tidak

terikat pada permukaan zeolit.

4.2 Fosfatasi Zeolit Fosfatasi zeolit bertujuan untuk menggantikan atom Si pada

tetrahedral SiO4 atau atom Al pada tetrahedal AlO4- dengan atom P

pada tetrahedal PO4+ yang bermuatan positif melalui proses subtitusi

isomorfi tanpa mengubah struktur zeolit[5]. Zeolit aktif yang

berwarna kuning kecoklatan sebanyak 6 g dicampur 45,552 g

NH4H2PO4 dari hasil perhitungan Lampiran D.1 (rasio Si/P = 1:6).

Page 39: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

25

Campuran tersebut dipanaskan pada temperatur 235ᴼC selama 5 jam.

Kemudian didiamkan pada suhu ruang, lalu dicuci dengan akuades

sampai filtrat bebas ion fosfat agar dapat menghilangkan fosfat bebas

dan fosfat yang kemungkinan terikat secara fisik pada permukaan atau

pori zeolit. Untuk mengetahui filtrat bebas ion fosfat dilakukan uji

kualitatif dengan menambahkan larutan Mg(NO3)2[35]. Hal ini

ditandai dengan tidak adanya endapan putih dari Mg3(PO4)2 pada

filtrat dengan reaksi sebagai berikut:

2PO43-

(aq) + 3Mg2+(aq) Mg3(PO4)2 (s) [35]

Kemudian zeolit yang telah terfosfatasi dikeringkan pada

temperatur 105ᴼC untuk menghilangkan air yang ada di kerangka atau

pori-pori zeolit-fosfat. Sehingga diperoleh serbuk Alumino Silico

Phosphate (ASP) yang berwarna putih keabu-abuan sebanyak 5,9 g.

4.3 Pembuatan Granul ASP Alumino Silico Phosphate (ASP) sebanyak 4 g dicampur

dengan gel kitosan (0,24 g kitosan dan 12 mL asam asetat 2 %) lalu

diaduk dengan magnetic stirer hingga homogen. Gel kitosan berfungsi

sebagai perekat ASP sehingga dapat terbentuk granul. Selain itu gel

kitosan memiliki gugus amina (-NH3+) yang dapat dimungkinkan

untuk meningkatkan kemampuan ASP sebagai adsorpsi anion yang

dibentuk oleh ion Cr(VI). ASP-kitosan diteteskan ke dalam larutan

NaOH 1 M dengan bantuan syringe pump laju alir 50 mL/jam sampai

terbentuk granul. Syringe pump digunakan laju alir 50 mL/jam yaitu

untuk menyeragamkan ukuran granul saat terbentuk. Sedangkan

larutan NaOH berfungsi agar gel kitosan yang telah bercampur dengan

ASP dapat mengeras dan ASP-kitosan tidak pecah. Hal ini sesuai

dengan sifat kitosan yang larut dalam suasana asam (asam organik)

karena gugus -NH2 pada kitosan mengalami protonasi menjadi –NH3+

sehingga meningkatkan kepolaran kitosan dan mudah larut dalam

pelarut polar. Kemudian kitosan mengeras dalam suasana basa karena

gugus -NH3+ mengalami deprotonasi menjadi -NH2 sehingga

menurunkan kepolaran kitosan dan menyebabkan kitosan tidak larut

dalam pelarut polar/ mengalami penggumpalan[22]. Granul yang

terbentuk kemudian dicuci dengan akuades hingga pH filtrat sama

dengan pH akuades dan dikeringkan pada temperatur 105ᴼC untuk

Page 40: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

26

menghilangkan air yang ada di kerangka atau pori-pori ASP-kitosan.

Sehingga diperoleh Granul Alumino Silico Phosphate (GASP) yang

berwarna putih kecoklatan sebanyak 3,6 g.

1.4 Karakterisasi Adsorben Granul Alumino Silico

Phosphate (GASP) 1.4.1 XRF (X-Ray Flourosence)

Analisis dengan menggunakan XRF bertujuan untuk

mengetahui komposisi yang terkandung di dalam adsorben zeolit

aktif, ASP dan GASP. Spektra XRF dari zeolit aktif dan Alumino

Silico Phosphate (ASP) terdapat pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.

Sedangkan interpretasi dari spektra XRF dari zeolit aktif dan Alumino

Silico Phosphate (ASP) terdapat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.1 Spektra XRF dari zeolit aktif

Pada data XRF zeolit aktif Gambar 4.1 dan Gambar 4.3

kandungan silika (SiO2) dan alumina (Al2O3) yang merupakan

komponen utama penyusun kerangka zeolit yaitu berturut-turut

sebesar 64,30 % (wt) dan 8,30 % (wt). Dari kadar silika tersebut dapat

ditentukan massa NH4H2PO4 yang diperlukan dalam proses fosfatasi

Page 41: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

27

zeolit aktif dengan perhitungan sesuai pada Lampiran D.1. Walaupun

telah dilakukan proses aktivasi zeolit, masih terlihat senyawa pengotor

dengan kadar tinggi seperti Fe2O3 sebesar 14,70 % (wt), CaO sebesar

5,51 % (wt) dan K2O sebesar 3,65 % (wt).

Gambar 4.2 Spektra XRF dari ASP

Gambar 4.3 Grafik hubungan kadar (%) terhadap jenis senyawa

oksida.

64,30

0,00

14,708,30 3,65

5,513,54

46,20

34,70

9,26 6,101,00 0,97 1,77

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

SiO2 P2O5 Fe2O3 Al2O3 K2O CaO Lain-lain

Kad

ar (

%)

Senyawa Oksida

Zeolit aktif ASP

Page 42: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

28

Kandungan silika (SiO2) dan alumina (Al2O3) pada Gambar

4.3 mengalami penurunan setelah dilakukan proses fosfatasi menjadi

46,20 % (wt) dan 6,10 % (wt) bersamaan dengan munculnya senyawa

oksida P2O5 dari penambahan NH4H2PO4 sebesar 34,70 % (wt). Selain

itu senyawa pengotor Fe2O3, CaO dan K2O juga mengalami penurunan

kadar menjadi 9,26 % (wt), 0,97 % (wt) dan 1,00 % (wt). Munculnya

senyawa oksida P2O5 dimungkinkan terjadinya subtitusi isomorfi pada

kerangka zeolit saat proses fosfatasi dan atau ion fosfat bebas yang

tidak mengalami subtitusi isomorfi.

Dibandingkan dengan gugus alumina, gugus silika cenderung

mudah digantikan oleh gugus fosfat karena adanya beberapa

kemiripan sifat dari silika dan fosfat. Seperti panjang ikatan yang sama

yaitu Si-O pada silika sebesar 1,63 Å dan P-O pada fosfat sebesar 1,63

Å dibandingkan pada Al-O pada alumina sebesar 1,75 Å. Besarnya

panjang ikatan pada alumina menyebabkan kestabilan juga ikut

meningkat. Selain itu, energi ikat Al-O pada alumina sebesar 512

kJ/mol yang lebih besar dibandingkan enegi ikat dari Si-O pada silika

sebesar 452 kJ/mol dan P-O pada fosfat sebesar 335 kJ/mol [39, 40].

Sehingga alumina lebih sulit mengalami fosfatasi dibandingkan silika.

Keberhasilan fosfatasi zeolit secara rinci dapat diketahui berdasarkan

karakterisasi dengan FTIR dan hasil adsorpsi dari adsorben hasil

fosfatasi (ASP dan GASP).

1.4.2 FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

Analisis dengan menggunakan FTIR bertujuan untuk

mengetahui gugus fungsi yang terkandung di dalam zeolit aktif, ASP

dan GASP. Pola spektra IR dari zeolit aktif, Alumino Silico Phosphate

(ASP) dan Granul Alumino Silico Phosphate (GASP) terdapat pada

Gambar 4.4 dan interpretasi dari pola spektra IR terdapat pada Tabel

4.1 Berdasarkan pada Gambar 4.4 dan Tabel 4.1 pita nomor 1

muncul regangan gugus O-H pada zeolit aktif dan GASP yang

menandakan adanya H2O yang masuk di dalam pori-pori zeolit.

Adanya H2O diperkuat pada pita nomor 5 muncul tekuk O-H dari

zeolit aktif, ASP dan GASP. Gugus O-H pada ASP tidak muncul di

pita nomor 1 karena sangat sedikitnya kadar air yang menyebabkan

intensitas yang muncul juga sangat rendah (tidak cukup kuat untuk

menghasilkan puncak).

Page 43: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

29

Gambar 4.4 Spektra inframerah zeolit aktif, ASP dan GASP

Pita nomor 6, 8, 10 dan 13 berturut-turut menunjukkan adanya

regangan gugus P=O, rengangan PO4 (O-P-O) , regangan PO4 (O-P-

O) dan tetrahedral PO4 yang hanya terjadi pada adsorben ASP dan

GASP. Hal ini membuktikan terjadinya subtitusi isomorfi antara

gugus alumina (AlO4-) dan silika (SiO4) dengan fosfat (PO4

+) saat

proses fosfatasi. Selain itu, adanya subtitusi isomorfi menyebabkan

terjadi pergeseran bilangan gelombang dari besar menjadi lebih kecil.

Pergeseran bilangan gelombang terjadi pada pita nomor 7, 9 dan 12

berturut-turut regangan asimetris external linkage TO4 (O-Si-O dan O-

Al-O), regangan asimetris internal tetrahedal (O-Si-O dan O-Al-O)

dan regangan simetris internal tetrahedal (O-Si-O dan O-Al-O) dari

zeolit aktif bergeser menjadi pita nomor 8, 10 dan 13 dari adsorben

ASP dan GASP. Sesuai dengan hukum Hooke yang menyatakan

bahwa meningkatnya massa antar atom yang berikatan yaitu dari

massa atom Si-O (Mr: 42,98 g/mol ) dan Al-O (Mr: 44,084 g/mol)

menjadi P-O (Mr: 46,972 g/mol) maka menyebabkan bilangan

gelombang bergeser ke daerah yang lebih rendah[46]. Walaupun

mengalami pergeseran, pada pita nomor 7, 9 dan 12 dari adsorben ASP

dan GASP masih menghasilkan puncak yang menandakan tidak

semua gugus alumina (AlO4-) dan silika (SiO4) digantikan oleh gugus

fosfat (PO4+).

0

20

40

60

80

100

120

400140024003400

% T

ran

smit

ansi

v (cm-1)

Zeolit Aktif ASF GASF

1 2

3 3 4

5

6

7 8 9

10

11

12

13

14 ASP GASP

Page 44: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

30

Tabel 4.1 Interpretasi spektra inframerah zeolit aktif, ASP dan GASP

No

Pita

Zeolit

Aktif

(cm-1)

ASP

(cm-1)

GASP

(cm-1)

Jenis Vibrasi dan Gugus

Fungsi

1 3443,46 - 3449,25 Regangan O-H (H2O dan

kitosan)[26, 39, 40]

2 - 3206,23 3246,74 Regangan asimetri N-H

(NH4H2PO4 dan kitosan)[27]

3 - - 3063,51

2920,79

Regangan asimetris C-H

(kitosan)[26, 39]

4 - 2866,79 2853,29 Regangan simetris N-H

(NH4H2PO4 dan kitosan)[41]

5 1642,07 1686,43

1638,21 1651,72 tekuk O-H (H2O [41]

6 - 1426,06 1427,99 Regangan (P=O)[27, 41]

7 1223,55 1206,19 1213,90

Regangan asimetris external

linkage (O-Si-O dan O-Al-

O)[44]

8 - 1138,69 1130,97 Regangan PO4 (O-P-O) [27,

41]

9 1053,82 1086,61 1086,61

Regangan asimetris internal

tetrahedal (O-Si-O dan O-

Al-O)[26, 43]

10 - 953,53 951,6 Regangan PO4 (O-P-O)[27,

41]

11 797,31

779,95

795,38

768,38 797,31

Regangan simetris external

linkage(O-Si-O dan O-Al-

O)[42, 43]

12 695,09 695,09

652,66 697,02

Regangan simetris internal

tetrahedal (O-Si-O dan O-

Al-O)[45]

13 - 577,44 573,58 Tetrahedral PO4 (O-P-O,

O=P-O)[42]

14 465,58 465,58 459,79 Tekuk tetrahedral (Si-O-Si

dan Al-O-Al)[26, 43]

Page 45: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

31

1.4.3 SAA ( Surface Area Analyzer) Analisis dengan menggunkan SAA bertujuan untuk mengetahui

luas permukaan, volume pori dan radius pori rata-rata atau distribusi

pori pada granul zeolit aktif dan GASP. Hasil karakterisasi SAA

terdapat pada Gambar 4.5, Gambar 4.6 dan Gambar 4.7.

Gambar 4.5 Data luas permukaan (m2/g) pada granul zeolit aktif dan

GASP

Gambar 4.6 Data volume pori (cm3/g) pada granul zeolit aktif dan

GASP

Berdasarkan Gambar 4.5 pada GASP memiliki luas

permukaan 30,100 m2/g yang lebih besar dibandingkan granul zeolit

1,054

30,100

0

5

10

15

20

25

30

35

Granul zeolit aktif GASP

Luas

per

mukaa

n (

m2/g

)

Jenis Adsorben

0,354

1,262

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Granul zeolit aktif GASP

Vo

lum

e p

ori

(cm

3/g

)

Jenis adsorben

Page 46: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

32

aktif 1,054 m2/g. Pada Gambar 4.6 GASP juga mempunyai volume

pori sebesar 1,262 cm3/g yang lebih besar dibandingkan granul zeolit

aktif sebesar 0,354 cm3/g. Hal ini menunjukkan bahwa proses fosfatasi

tidak hanya meningkatkan situs positif tetapi juga dapat meningkatkan

luas permukaan dan volume pori dari zeolit. Selain itu pada Gambar

4.7 radius pori rata-rata pada GASP yaitu 838,6 Å lebih rendah

dibandingkan granul zeolit aktif yaitu 6714 Å. Hal ini menunjukkan

bahwa meningkatnya luas permukaan dan volume pori setelah proses

fosfatasi menyebabkan radius pori rata-rata menurun. Radius pori

rata-rata menunjukkan seberapa dekat jarak antar pori di dalam

adsorben. Sehingga semakin kecil radius pori rata-rata maka semakin

dekat jarak antar pori dan semakin banyak pori pada adsorben.

Gambar 4.7 Data radius pori rata-rata (Å) pada granul zeolit aktif dan

GASP

1.5 Pengaruh Waktu Kontak Optimum Adsorpsi GASP

terhadap Cr(VI) Pada penelitian ini dipelajari pengaruh waktu kontak optimum

dengan menambahkan GASP sebanyak 0,1 g ke dalam 25 mL larutan

K2CrO4 100 mg/L dan dilakukan pengocokan menggunakan shaker

dengan kecepatan 100 rpm dengan variasi waktu kontak 0,5; 1,0; 1,5;

2,0 dan 2,5 jam. Filtrat diambil dan dilakukan penentuan kadar ion

Cr(VI) dengan metode spektrofotometri sinar tampak pada panjang

6714

838,6

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Granul zeolit aktif GASP

Rad

ius

pori

rat

a-ra

ta (

Å)

Jenis adsorben

Page 47: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

33

gelombang 541 nm dengan pengompleks difenilkarbazida. Sehingga

diperoleh data seperti pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Grafik hubungan waktu kontak adsorpsi terhadap massa

Cr(VI) yang diserap per gram adsorben GASP(qe).

Pada Gambar 4.8 menunjukkan bahwa waktu optimum pada

proses adsorpsi terjadi pada 2 jam dengan massa ion Cr(VI) yang

diserap per gram adsorben (qe) yaitu sebesar 5,24 ± 0,20 mg/g. qe

mengalami peningkatan pada waktu kontak 0,5 jam sampai 2 jam

berturut-turut 2,93 ± 0,05; 3,07 ± 0,05; 4,44 ± 0,05 dan 5,24 ± 0,05

mg/g. Meningkatnya qe dikarenakan pada awal proses adsorpsi

ketersediaan situs positif/sisi aktif dan ruang pada pori-pori adsorben

GASP yang besar serta perbedaan konsentrasi Cr(VI) antara adsorbat

dan adsorben yang besar. Hal tersebut menyebabkan proses

perpindahan massa Cr(VI) dari adsorbat ke adsorben GASP berjalan

dengan cepat[47]. Sedangkan pada waktu kontak dari 2 jam sampai

2,5 jam, qe mengalami penurunan yaitu dari 5,24 ± 0,05 mg/g menjadi

4,77 ± 0,10 mg/g. Penurunan massa Cr(VI) yang teradsorpsi terjadi

karena situs positif/sisi aktif pada adsorben GASP sudah terisi penuh

oleh Cr(VI) sehingga adsorben mengalami kejenuhan dan

menyebabkan terjadinya proses desorpsi/ terlepasnya Cr(VI) dari

adsorben kembali ke adsorbat. Sesuai dengan teori bahwa pada waktu

tertentu massa Cr(VI) yang teradsopsi akan meningkat kemudian

mengalami penurunan saat setelah konsentrasi Cr(VI) mengalami

kesetimbangan di dalam adsorben dan adsorbat [47].

2,93 ± 0,053,07 ± 0,05

4,44 ± 0,05

5,24 ± 0,054,77 ± 0,10

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

qe

(mg/g

)

Waktu kontak (jam)

Page 48: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

34

4.6 Pengaruh Konsentrasi Cr(VI) terhadap Kapasitas

Adsorpsi pada GASP Pada penelitian ini dipelajari pengaruh konsentrasi Cr(VI)

terhadap kapasitas adsorpsi pada GASP dengan menambahkan 1 g

adsorben GASP ke dalam 25 mL larutan K2CrO4 25, 50, 75, 100 dan

150 mg/L. Kemudian dilakukan pengocokan menggunakan shaker

dengan kecepatan 100 rpm dan menggunakan waktu kontak optimum

yaitu 2 jam (Hasil 4.5). Filtrat diambil dan dilakukan penentuan kadar

Cr(VI) dengan metode spektrofotometri sinar tampak pada panjang

gelombang 541 nm dengan pengompleks difenilkarbazida. Sehingga

diperoleh data seperti pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9 Grafik hubungan variasi konsentrasi Cr(VI) terhadap

massa Cr(VI) yang diserap per gram adsorben GASP (qe).

Pada Gambar 4.9 menunjukkan bahwa semakin besar

konsentrasi Cr(VI) maka semain besar pula massa Cr(VI) yang

teradsorpsi oleh GASP. Massa Cr(VI) yang diserap per gram adsorben

(qe) terus mengalami kenaikan dari konsentrasi 25 mg/L sampai 150

mg/L berturut-turut 1,70 ± 0,15; 2,93 ± 0,05; 4,01 ± 0,05; 5,24 ± 0,05

dan 7,55 ± 0,87 mg/g. Hal ini terjadi karena adsorben GASP memiliki

pori-pori dan situs positif/sisi aktif yang besar sehingga dibutuhkan

lebih banyak lagi massa Cr(VI)/konsentrasi Cr(VI) yang lebih besar

untuk sepenuhnya menempati semua sisi aktif tersebut sampai

mengalami kejenuhan. Sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa

semakin besar konsentrasi adsorbat, semakin banyak jumlah zat

1,70 ± 0,15

2,93 ± 0,054,01 ± 0,05

5,24 ± 0,05

7,55 ± 0,87

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

0 25 50 75 100 125 150

qe

(mg/g

)

Konsentrasi Cr(VI) (mg/L)

Page 49: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

35

terlarut yang dapat diadsorpsi sampai tercapai kondisi kesetimbangan,

yaitu laju zat yang diserap sama dengan laju zat yang dilepas dari

adsorben pada temperatur tertentu[33].

Berdasarkan data yang diperoleh pada Gambar 4.9 ditentukan

kapasitas adsorpsi maksimum adsorben GASP dengan menggunakan

persamaan Langmuir. Persamaan Langmuir mengasumsikan bahwa

kapasitas adsorpsi maksimum terjadi pada lapisan tunggal

(monolayer) adsorbat di permukaan adsorben[33, 34]. Sehingga

diperoleh grafik seperti pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Grafik persamaan Langmuir GASP dari konsentrasi

Cr(VI) setelah proses adsopsi (Ce) terhadap konsentrasi per massa

Cr(VI) yang diserap per gram adsorben (Ce/qe).

Pada Gambar 4.10 diperoleh harga koefisien determinasi R2 ≥

0,9 (mendekati 1) yang menunjukkan bahwa persamaan y = 0,0208x

+13,594 memenuhi persamaan Langmuir dengan R2= 0,937.

Kapasitas adsorpsi maksimum(qm) pada adsorben GASP dapat

ditentukan dari nilai slope atau kemiringan (1/qm) dengan nilai slope

0,0208 yaitu sebesar 48,077 mg/g. Kapasitas adsorpsi maksimum juga

ditentukan untuk adsorben zeolit aktif, granul zeolit aktif dan Alumino

Silico Phosphate (ASP) berturut-turut Gambar 4.11, Gambar 4.12

dan Gambar 4.13.

y = 0,0208x + 13,594

R² = 0,9365

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0,00 50,00 100,00 150,00

Ce/

qe

(g/L

)

Ce (mg/L)

Page 50: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

36

Gambar 4.11 Grafik persamaan Langmuir zeolit aktif dari

konsentrasi Cr(VI) setelah proses adsopsi (Ce) terhadap konsentrasi

per massa Cr(VI) yang diserap per gram adsorben (Ce/qe).

Gambar 4.12 Grafik persamaan Langmuir granul zeolit aktif dari

konsentrasi Cr(VI) setelah proses adsopsi (Ce) terhadap konsentrasi

per massa Cr(VI) yang diserap per gram adsorben (Ce/qe).

Harga koefisien determinasi(R2) pada adsorben zeolit aktif

Gambar 4.11, granul zeolit aktif Gambar 4.12 dan ASP Gambar

4.13 memiliki R2 ≥ 0,9 (mendekati 1) sehingga memenuhi persamaan

Langmuir dengan nilai R2 berturut-turut 0,945; 0,939 dan 0,968.

Kapasitas adsorpsi maksimum dapat ditentukan dengan mengunakan

nilai slope masing-masing persamaan pada adsorben zeolit aktif,

granul zeolit aktif dan ASP. Sehingga diperoleh perbedaan

y = 0,0641x + 14,542

R² = 0,9452

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000

Ce/

qe

(g/L

)

Ce (mg/L)

y = 0,0614x + 14,653

R² = 0,9389

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000

Ce/

qe

(g/L

)

Ce (mg/L)

Page 51: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

37

kemampuan adsorpsi berdasarkan nilai kapasitas adsopsi maksimum

pada masing-masing adsorben seperti pada Gambar 4.14.

Gambar 4.13 Grafik persamaan Langmuir ASP dari konsentrasi

Cr(VI) setelah proses adsopsi (Ce) terhadap konsentrasi per massa

Cr(VI) yang diserap per gram adsorben (Ce/qe).

Gambar 4.14 Grafik kapasitas adsorpsi maksimum pada adsorben

yang berbeda.

Pada Gambar 4.14 terlihat bahwa nilai kapasitas adsorpsi

maksimum tertinggi terjadi pada adsorben GASP yaitu sebesar 48,077

mg/g dibandingkan dengan jenis adsorben lain(zeolit aktif, granul

zeolit aktif dan ASP). Hal ini terjadi karena pada adsorben GASP

memiliki gugus/situs positif yang besar dari hasil proses fosfatasi

zeolit dengan NH4H2PO4 dan penambahan kitosan sehingga mampu

y = 0,0283x + 13,47

R² = 0,9678

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000

Ce/

qe

(g/L

)

Ce (mg/L)

15,601 16,287

35,336

48,077

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

Zeolit aktif Granul

zeolit aktif

ASP GASPKap

asit

as A

dso

rpsi

Mak

s. (

mg/g

)

Jenis Adsorben

Page 52: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

38

mengadsorpsi anion/ Cr(VI) lebih banyak. Gugus/situs positif yang

berperan yaitu PO4+ pada layer zeolit terfosfatasi dan gugus fungsi –

NH3+ dari kitosan. Selain itu meningkatnya luas permukaan, volume

pori dan jumlah pori (hasil karakterisasi SAA) juga dapat berperan

sebagai faktor dalam peningkatan kapasitas adsorpsi maksimum pada

GASP. Pengaruh zeolit yang terfosfatasi juga dapat diketahui dari nilai

kapasitas adsorpsi maksimum ASP yaitu 35,336 mg/g yang lebih besar

dibandingkan dengan zeolit aktif yaitu 15,601 mg/g. Hal ini sesuai

dengan teori bahwa pada proses fosfatasi struktur SiO4 bermuatan

netral atau AlO4- bermuatan negatif di dalam zeolit akan digantikan

dengan struktur PO4+ yang bermuatan positif yang menyebabkan

muatan positif pada zeolit meningkat sehingga kapasitas adsorpsi

maksimum juga ikut meningkat[5]. Reaksi pergantian gugus fungsi

pada subtitusi isomorfi sesuai pada Gambar 2.4.

Sedangkan pengaruh penambahan kitosan dapat diketahui dari

nilai kapasitas adsorpsi maksimum antara zeolit aktif dengan granul

zeolit aktif dan ASP dengan GASP. Adanya kitosan pada granul zeolit

aktif menyebabkan nilai kapasitas adsorpsi maksimum granul zeolit

aktif yaitu 16,287 mg/g lebih besar dibandingkan zeolit aktif yaitu

15,601 mg/g. Begitu juga pada GASP yang memiliki nilai kapasitas

adsorpsi maksimum yaitu 48,077 mg/g lebih besar dibandingkan ASP

yaitu 35,336 mg/g. Selain berfungsi sebagai perekat dalam pembuatan

granul yang mudah dalam proses pemisahan, penambahan kitosan ke

dalam zeolit dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi Cr(VI) karena

kitosan mampu membentuk ikatan silang dengan zeolit dan memiliki

gugus amina (-NH3+) yang mampu mengikat anion/ Cr(VI)[21, 22].

Keefektifan penambahan kitosan juga dapat dibuktikan dari penelitian

Xie, dkk[10] yang menghasilkan kapasitas adsorpsi pada granul zeolit

kitosan sebesar 4,05 mg/g lebih besar dibanding kapasitas adsorpsi

serbuk zeolit sebesar 3,48 mg/g terhadap limbah anion (ion fosfat).

Adanya perbedaan jarak yang besar pada nilai kapasitas adsorpsi

antara zeolit aktif ke granul zeolit aktif yaitu dari 15,601 mg/g menjadi

16,287 mg/g dengan ASP ke GASP yaitu dari 35,335 mg/g menjadi

48,077 mg/g disebabkan karena terdapat ion amonium (NH4+) pada

ASP (dibuktikan dari serapan ion amonium pada spektra IR). Ketika

ditambahkan kitosan pada ASP, menyebabkan pH larutan berada di

sekitar 6,5 pada saat proses adsorpsi. Pada pH tersebut gugus amina (-

NH2) pada kitosan mengalami protonasi menghasilkan gugus amina

Page 53: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

39

bermuatan positif (-NH3+). Meningkatnya jumlah gugus amina

bermuatan positif (-NH3+) di dalam kitosan berbanding lurus dengan

peningkatan kemampuan adsorpsi pada Cr(VI) dan dapat

meningkatkan jarak perbedaan kapasitas adsorpsi antara ASP dengan

GASP.

Page 54: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

40

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat ditarik

kesimpulan bahwa:

1. Hasil karakterisasi XRF menunjukkan kenaikan kadar P2O5

saat proses fosfatasi sebesar 34,70 % yang menyebabkan

menurunnya kadar SiO2 sebesar 18,10 % dan Al2O3 sebesar

2,2 %. Hasil karakterisasi dengan FTIR menunjukkan

keberhasilan proses fosfatasi yang dibuktikan adanya

pergeseran bilangan gelombang ke daerah yang lebih rendah

pada bilangan gelombang 1223,55; 1053,82 dan 695,09 cm-1

serapan tetrahedral silika dan alumina bergeser ke bilangan

gelombang 1138,69; 953,53 dan 577,44 cm-1 serapan

tetrahedral fosfat sesuai dengan hukum Hooke. Hasil

karakterisasi dengan SAA menunjukkan peningkatan luas

permukaan, volume pori dan jumlah pori setelah proses

fosfatasi.

2. Variasi waktu kontak mempengaruhi terjadinya peningkatan

massa Cr(VI) yang teradsorpsi. Waktu kontak optimum

terjadi pada proses adsorpsi selama 2 jam.

3. Variasi konsentrasi berbanding lurus dengan peningkatan

massa Cr(VI) yang teradsorpsi. Adanya proses fosfatasi dan

penambahan kitosan dapat meningkatkan nilai kapasitas

adsorpsi sebesar 48,077 mg/g pada GASP dibandingkan tanpa

proses fosfatasi dan penambahan kitosan sebesar 15,01 mg/g

pada zeolit aktif.

5.2 Saran Diharapkan pada penelitian selanjutnya dilakukan,

a. Pengaruh variasi pH untuk mengetahui efektifitas adsorpsi

Cr(VI) pada adsorben GASP terhadap perubahan spesi

Cr(VI).

b. Pengaruh waktu perendaman granul di dalam basa (NaOH)

terhadap kemampuan adsorpsi GASP.

Page 55: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

41

DAFTAR PUSTAKA

[1] Suwarno, H. Dan Tandjung, S., 2014, Adsorpsi Pencemaran

Limbah Cair Industri Penyamakan Kulit oleh Kitosan

yang Melapisi Arang Aktif Tempurung Kelapa, Jurnal

Teknosains, vol. 3, 132-141.

[2] Sahlan, L., dkk, 2016, Penurunan Kadar Krom (Cr) dalam

Limbah Cair Industri Penyamakan Kulit dengan Metode

Elektrokoagulasi secara Batch, no. 51, 1–7.

[3] Lemoine, G., 2013, Comparison of Different Types of Zeolites

Used As Solid Acid Catalysis in The Transesterificatin

Reaction of Jatropha-type Oil for Biodiesel Production,

Worcester Polytechnic Institute.

[4] Wirawan, S. K., Sudibyo, H. dan Setiaji, M. F., 2015,

Development of Natural Zeolites Adsorbent : Chemical

Analysis and Preliminary TPD Adsorption Study X – Ray

Diffraction Agent, no. 3, 87–95.

[5] Mohammadi, M. H. dan Faghihian, H., 2008, Archive of SID

Isomorphous Substitution of P (V) in Natural

Clinoptilolite : Evalution of the Product for Removal of

NO3- , NO2

- and F- from Aqueous Solutions, vol. 27, no. 4,

115–118.

[6] Elok, K. H., 2002, Studi Pengaruh Jenis Senyawa Fosfat

terhadap Fosfatasi Zeolit Alam, Skripsi, Jurusan Kimia,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Brawijaya, Malang.

[7] Agustina, E., 2002, Studi Pengaruh Suhu Fosfatasi terhadap

Daya Tukar Anion Zeolit Alam Turen, Skripsi, Jurusan

Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Brawijaya, Malang.

Page 56: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

42

[8] Praswanto, S. A., 2001, Studi Pengaruh Perbandingan Mol

Si/P terhadap Fosfatasi Zeolit Alam Turen, Skripsi,

Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam, Universitas Brawijaya, Malang.

[9] Suraya, Z., 2003, Variasi pH Larutan dan Konsentrasi

Adsorbat terhadap Adsorpsi Anion yang Dibentuk Cr(VI)

oleh Zeolit Hasil Fosfatasi, Skripsi, Jurusan Kimia, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas

Brawijaya, Malang.

[10] Xie,J., dkk, 2013, Chitosan Modified Zeolite as a Versatile

Adsorbent for the Removal of Different Pollutants from

Water, Journal of Fuel, vol. 103, 480-485.

[11] Nurwati, E., 2009, Pengaruh Limbah Cair Industri

Penyamakan Kulit terhadap Kadar Kromium dalam

Tanaman Jahe (Zinggiber officanale), Program Studi

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam

Negeri Sunan Kalijaga, Yogyakarta.

[12] Rollinson, C. L., Bailar, J. C. nad Emeléus, H. J. ,2015 ,The

Chemistry of Chromium, Molybdenum and Tungsten 4th

Edition, Pergamon Press (Aust.) Pty. Ltd, Rushcutters Bay.

[13] Mittal, A. dan Mittal, J., 2002, Objective Chemistry for

Engineering & Medical Entrance Examinations. New Age

International (P) Ltd, New Delhi.

[14] Pratiwi, D. T., 2013, Penentuan Kadar Kromium dalam

Kopresipitasi Industri Melalui Pemekatan dengan Metode

Dithiokarbamat, Program Studi Kimia, Jurusan Kimia,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Negeri Semarang, Semarang.

[15] Szerement, J., dkk, 2014, Use of Zeolite in Agriculture and

Enviromental Protection. A Short Review, Department of

Physical Chemistry of Porous Material, 172–177.

Page 57: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

43

[16] Ulmanu, M., 2012, Handbook of Natural Zeolites, Bentham E-

books, Romania.

[17] Ruthven, D. M., 1984, Principles of Adsorption & Adsorption

Processes, John Wiley & Sons, New York.

[18] Chmielewka, E., 2014, Environmental Zeolites and Aqueous

Media: Examples of Practical Solutions, Bentham E-books,

Romania.

[19] Firdaus, A., 2009, Aplikasi Bentonit-Zeolit dalam

Meningkatkan Mutu Minyak Akar Wangi Hasil

Penyulingan Daerah Kabupaten Garut, Skripsi, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian

Bogor, Bogor.

[20] Smith, B. T., 2013, Ammonium Phosphate Monobasic MSDS,

Sciencelab.com, 1–5.

[21] Khazaeli, P., Pardhakhty, A. dan Hassanzadech, F., 2008,

Formulation of Ibupropen Beads Ionotropic Gelatin, J.

Pharmacetical Res, vol. 7, 163–170.

[22] Alvarenga, E. S. D., 2011, Characterization and Properties of

Chitosan, Biotechnology of Biopolymers, M. Elnashar, Ed.

InTech, Croatia, vol. 5, 91–109.

[23] Nygaard, J. N., dkk., 2015, Chitosan: Gels and Interfacial

Properties, J. Polymers, vol. 7, 552-579.

[24] Teimouri, A., dkk, 2016, Chitosan/Zeolite Y/Nano ZrO2

Nanocomposite as an Adsorbent for the Removal of

Nitrate from the Aqueous Solution, International Journal of Biological Macromolecules, vol. 93, 254-266.

[25] Stuart, B., 2004, Infrared Spectroscopy: Fundamental and

Applications, John Wiley & Sons, Ltd, France.

Page 58: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

44

[26] Utubira, Y., dkk, 2006, Preparation and Characterization of

TiO2- Zeolite and its Application to Degrade Textile

Wastewater by Photocatalytic Method, Indo J .Chem, vol.

6, pp. 231–237.

[27] Nirmala, B., Sudha, A. G. dan Suresh, E., 2013, Synthesis and

Characterization of Alumino Phosphate Zeolites with Tri

Ethyl Amine as Template Using Microwave Assisted

Technique, Society of Education., vol. 4, 45–51.

[28] Batista, A., dkk, 2011, Chromium (VI) Ion Adsorption

Features of Chitosan Film and its Chitosan/Zeolite

Conjugate 13X Film, Journal Molecules, no.4, 2569-3579.

[29] Rosyid, H., Nawangsih, E. dan Dewita, 2012, Perbaikan Surface

Area Analyzer NOVA-1000 (Alat Penganalisis Luas

Pemukaan Serbuk, Prosiding Seminar Penelitian dan

Pengelolaan Perangkat Nuklir.

[30] Arfan, Y., 2016, Pembuatan Karbon Aktif Berbahan Dasar

Batubara dengan Perlakuan Aktivasi Terkontrol serta Uji

Kinerjanya, Departemen Teknik Kimia, Universitas

Indonesia, Jakarta.

[31] Suryawan, B., 2004, Karakteristik Zeolit Indonesia sebagai

Adsorben Uap Air, Universitas Indonesia, Jakarta.

[32] Do, D. D., 1998, Adsorption Analysis: Equilibria and

Kinetics. Imperial College Press, London.

[33] Handayani, M. dan Sulistiyono, E., 2009, Uji Persamaan

Langmuir dan Freundlich pada Penyerapan Limbah

Chrom (VI) oleh Zeolit, Pros. Seminar Nasional Sains dan

Teknologi Nuklir. PTNBR, Bandung, 130–136.

[34] Liu, Y. dan Chen, J., 2016, Ionic Liquids for Better Separation

Processes, Springer, Berlin.

Page 59: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

45

[35] Vogel, 1990, Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif

Makro dan Semimikro Edisi Kelima. PT. Kalman Media

Pusaka, Jakarta.

[36] Dwiasi, D. dan Kartika, D., 2008, Spesiasi Cr(III) dan Cr(VI)

pada Limbah Cair Industri Elektroplating, Kimia,

Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Jenderal Soedirman,

vol. 3, 85-90.

[37] Gusnedi, R., 2013, Analisis Nilai Absorbansi dalam Penentuan

Kadar Flavonoid untuk Berbagai Jenis Daun Tanaman

Obat, Pillar of Physics, vol. 2, 76–83.

[38] Ewing, G. W., 1985, Instrumental Methods of Chemistry

Analysis 4th Edition, Mc Graw-Hill and Co., New York.

[39] Huheey, P., 1958, The Strengths of Chemical Bonds, 2nd

Edition, Butterworths, London.

[40] Stuck, J. W. dan Banwart, W. L., 1979, Advanced Chemical

Methods for Soil and Clay Mineral Research, D. Reidel

Publishing Company, Illinois, USA.

[41] Silva, S. M. L., dkk, 2011, Canedo Application of Infrared

Spectroscopy to Analysis of Chitosan / Clay

Nanocomposites, Materials Science, Engineering and

Technology.

[42] Jegatheesan, A., Murugan, J., Neelakantaprasad, B. dan

Rajarajan, G., 2012, FTIR , XRD , SEM, TGA

Investigations of Ammonium Dihydrogen Phosphate (

ADP ) Single Crystal, Int. J. Comput. Appl., vol. 53, no. 4,

pp. 53–56.

[43] Ahsan, M. R., Uddin, M. A. dan Mortuza, M. G., 2005, Infrared

Study of The Effect of P2O5 in the Structure of Lead

Silicate Glasses, vol. 43, pp. 89–99.

Page 60: Pengaruh Waktu Kontak dan Konsentrasi Cr(VI) terhadap …repository.ub.ac.id/3878/1/RENO SUNARINDA ENDRAYANA.pdf · 2020. 8. 5. · Penulis Skripsi Berjudul : Pengaruh Waktu Kontak

46

[44] Jannah, M., Armilasari, N. dan Prasetyoko, D., 2014, Pengaruh

HF pada Pembentukan Zeolit ZSM-5 dari Kaolin Bangka

Tanpa Template Organik, J. Sains dan Seni Pomits, vol. 2,

no. 1, pp. 1–9.

[45] Mutngimaturrohmah, Gunawan dan Khabibi, 2009, Aplikasi

Zeolit Alam Terdealuminasi dan Termodifikasi HDTMA

sebagai Adsorben Fenol, J. Clays dan Clays, pp. 1–7.

[46] Kalsi, P. S., 2004, Spectroscopy of Organic Compounds Sixth

Edition. New Age International (P) Ltd., New Delhi.

[47] Emelda, L., Putri, S. M. dan Ginting, S., 2013, Pemanfaatan

Zeolit Alam Teraktivasi untuk Adsorpsi Logam Krom (Cr3+), J.

Rekayasa Kim. dan Lingkung., vol. 9, pp. 166–172.