Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi , 3(2), 41-51, 2000

Pengaruh Pemanasan Terhadap Kemampuan Tanah Diatomit SebagaiAdsorben Logam Krom (III) dan Kadmium (II)

Nuryono, Eko Sri Kunarti, Narsito

Jurusan Kimia. FMIPA UGM, Sekip Utara, Yogyakarta 55281

AbstrakTelah dilakukan penelitian untuk mengkaji pengaruh pemanasan terhadap kemampuan tanahdiatomit Sangiran, Sragen, Jawa Tengah terhadap kemampuannya mengadsorbsi logam Cr(lll)dan Cd(ll ) dalam larutan. Sebelum proses adsorpsi diiakukan tanah diatomit dikarakterisasikeberadaan situs aktifnya dengan menggunakan spektrofotometri infra merah ( IR) dan analisistermogravimetri (TGA). Adsorpsi dilakukan melalui sistem bath dengan mencampurkansejumlah sampel tanah dengan larutan logam pada temperatur kamar, 30°C, pH 4,0 - 6,0 (tanpapengaturan) untuk Cr(lll), dan 5.0 - 7,0 untuk Cd(ll). Proses serupa dilakukan terhadap tanahdiatomit yang telah dipanaskan pada temeperatur yang berbeda (300°C, 500°C dan 900°C).Pengaruh lama kontak dan konsentrasi awal logam terhadap adsorpsi dievaluasi untukmenentukan kapasitas, tetapan adsorpsi, dan energi adorpsi. Hasil penelitian menunjukkanbahwa tanah diatomit melepaskan semua molekul air pada pemanasan 580°C, dan kondensasigugus silanol menjadi siloksan teijadi pada pemanasan 700°C. Pemanasan tanah diatomit sampai500°C dapat meningkatkan kemampuan mengadsorpsi ion Cr(IU), sedangkan untuk adsorpsi ionCd(II) tidak berubah secara signifikan. Sebaliknya, pemanasan sampai 900°C mengaikbatkanpenurunan yang tajam terhadap kemampuannya mengadsorpsi baik ion Cr (ill) maupun Cd(II).Kapasitas adsorpsi tertinggi untuk Cr(IlI), 205,3 mg/g, teijadi pada tanah setelah pemanasan500°C, sedangkan untuk Cd(ll), 14.93 mg/g, teijadi pada tanah setelah pemanasan 300°C.Tetapan adsorpsi berkisar 6.93 - 11,51 x 103 untuk Cd(II) dan 0,94 - 1,58 x 103 untuk Cr(IIl),sedangkan energi adsorpsi berkisar 17,30- 18,55 kJ/mol untuk Cr(IlI) dan 21,49-23,56 kJ/moluntuk Cd(II).

Kata kunci : Tanah diatomit, adsorben, Krom (HI), Kadmiun (II), adsorpsi

Effect of Heating on Capability of Diatomae Earth as Adsorbent for Chromium(III) and Cadmium (11)

AbstractA research to study the efeect of heating on diatomite earth of Sangiran, Sragen Central java incapability to adsorb Cr(lII) and Cd(ll) in aqueous has been cariied out Prior to the adsorpstionprocess, functional groups of diatomite earth was characterized by using Infraredspectrophotmeter and thermal gravimetric analysis. Adsorption was carried out in a a bathsystem by mixing an amount of diatomite earth with solution of metal ion at room temperature(30°C), pH of 4.0 - 6.0 (without adjusment) for Cr(lII), and of 5.0 - 7.0 for Cd(II).Concentration of metal unadsorbed was determined by Adsorption Atomic Spectroscopicmethod. The similar process was carried out for diatomite earths heated in different temperature(300°C, 500°C, and 900°C). The efeect of contact time and initial concentration on adsorptionwas evaluated to determine capacity, constant, and energy of adsorption. Results show thatdiatomite earth releases all of water molecules at heating of 580°C, and condensation of silanolgroups to form silxane occurs at 700°C. Heating of diatomite earth up to 500°C increases earth’s

No. artikel : 64/2000 41

Nuryono : Pengaruh Pemanasan Terhadap .. .

capability in adsorbing Cr (III). For Cd(II), however, heating up to 500°C does not changesignificantly. On the other hand, heating up to 900°C causes drastically decrease of earth’sCapability in adsorbing either Cr(III) or Cd(II). The highest adsorpstion capacity for Cr(III),205.3 mg/g, occurs on the diatomite earth heated at 500°C, while for Cd(LI), 14.93 mg/g. occursat 300°C. Adsorption constant is in the rage of 6.93 - 11.51 x 103for Cr(III), and adsorptionenergy is 17.30 - 18.55 kJ/mole for Cr(lII) and 21 49-23.56 kJ/mole for Cd(II).

Key words : Diatomite erath, adsorbent, adsorjytion, Chromium(IJI), Cadmium(ll).

Telah dipresentasikan dalam Seminar Nasional : Perkembangan Peneliti Wanita, diJurusan Kimia, FM1PA UNDIP, Semarang, 27 April 2000.

Adsorpsi logam diduga terjadi melaluigugus fungsional seperti COOH dalamtanah dan asam humat atau sulfidaorganik dalam tanah gambut. Filho [11]telah mengkaji aplikasi tanah lempungyang telah dimodifikasi dengan 2-merkaptobenzotiasol (MBT) untukprekonsentrasi beberapa logam berat.Kemudian Mahdian (3] mengkajiadsorpsi logam transisi Zn(II), Co(II)dan Ni(II) pada tanah diatomit yangtelah diaktifkan melalui pemanasan550°C.

PENDAHULUANberkembangnya

penggunaan teknologi yang diiringidengan meningkatnya industrialisasimaka pembuangan limbah industridapat menjadi masalali serius bagikelestarian lingkungan. Oleh karena itu,penanganan terhadap limbah, terutamayang mengandung logam beracun,perlu mendapat perhatian yang seriuspula. Dalam rangka menjaga kualitaslingkungan, terutama lingkungan bebaslogam, dua langkah penting yang hamsdilakukan adalah pertama memonitorkandungan logam dalam lingkungan,

terutama limbah cair, secara ketat, dankedua menanganinya jika temyatalimbah tersebut telah tercemar logam.Permasalahan yang muncul selanjutnyaadalah bagaimana cara yang efektifuntuk menghilangkan logam dalamlimbah sebelum masuk ke lingkungan.

Salah satu upaya yang telahdikaji dalam rangka menghilangkanlogam antara lain mengadsorpsi logamdengan menggunakan berbagai jenisadsorben, seperti tanah tropis, gambut,dan silika. Semu dkk [ 1 ] mengkajiadsorpsi logam merkuri denganmenggunakan tanah tropis dan Saadi[2] dengan menggunakan gambut.Keduanya memanfaatkan keberadaanbahan organik dalam tanah dan gambutuntuk berperan sebagai situs aktifnya.

Dengan

Tanah diatomit adalah endapankulit atau kerangka organisme yangmengandung silika seperti diatom atauganggang bersel satu yang terakumulasimembentuk endapan di dasar laut, airtawar, danau atau payau. Dengandemikian, silika mempakan komponenutama dalam tanah diatomit, meskipunbesarnya bervariasl, bergantung padausia, tingkat kemumian, dan tempatasalnya (air laut atau air tawar) [3].Tanah diatomit mempunyai sifat-sifatkhusus, yaitu berpori kecil dan ringandengan berat jenis berkisar 0,45 g/cm'

(untuk serbuk kering). Selain itu, tanahdiatomit mempunyai daya serap airyang tinggi, dan tidak larut asam.

sifat-sifatmengakibatkan tanah diatomit dapatdimanfaatkan dalam berbagai hal,seperti sebagai panyaring, bahan

Berdasarkan ltu

No. artikel : 64/2000 42

Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 3(2), 41-51, 2000

berukitran 250 mesh; furnace(Nabertherm, Bremen, Jerman); set alatsentrifiigasi (model 228 maks 3400rpm, Fischer Scientific, USA);spektrofotometer serapan atom (PerkinElmer 3110, USA) untuk analisislogara dalam larutan; termogravimeteruntuk alat analisis termogravimetri.

pengisi, bahan isolasi, penggosok,arsorben. katalis, pendukung, dan lain-lain [4], Tanah diatomit mengandungdua situs adsorpsi, yaitu situs Van derWalls, dan situs ikatan hidrogen yangberasal dari gugus silanol dan siloksan.Berdasarkan sifat ini, Priatna [5] secarakhusus mengkaji pemanfaatan tanahdiatomit untuk mengadsorpi zatpevvama malachite green dan untukpemumian air nira tebu. Purwanto danNarsito [6] telah mengimpregnasikanMBT pada tanah diatomit danmengaplikasikannya untuk adsorpsiHg(ll). Interaksi antara gugus silanoldalam tanah diatomit dan MBTmelibatkan interaksi dipol-dipol yangmudah rusak akibat pelarutan.

Dalam paper ini dilaporkanhasil penelitian tentang pengaruhpemanasan terhadap sifat tanahdiatomit, terutama kemampuannyadalam mengadsorpsi logam Cr(III) danCd(II) di dalam larutan. Di samping itu,disajikan pula beberapa parametertermodinamika adsorpsi, seperti tetapankeseimbangan adsorpsi, kapasitasadsorpsi, dan energi adsorpsi.

J

Jalan Penelitian

Persiapan dan karakterisasi tanahdiatomit.

Tanah diatomit digerus dandiayak dengan ayakan ukuran 250mesh. Hasil pengayakan selanjutnyadibagi menjadi empat bagian yangkemudian diperlakukan secara berbeda,yaitu 1 bagian tanpa pemanasan, 3bagian lainnya dipanaskan masing-masing pada 300°C, 500°C, dan 900°Cselama 4 jam. Tanah diatomit kering,dikarakterisasi dengantermogravimetri untuk mengetahuiperubahan massa selama pemanasan,dan dengan spektrofotometri inframerah untuk mengkaji perubahangugus fungsi yang ada pada tanah.

analisis

Pengaruh Waktu pada AdsorpsiLogam pada Tanah Diatomit

Sejumlah massa tertentu tanahdiatomit 25 mg untuk adsorpsi Cr(III)dan 0,5 g untuk Cd(ll), dimasukkan kedalam botol, ditambahkan dengan 50ml larutan logam dengan konsentrasi30 ppm untuk Cr(III) dan 50 ppm untukCd (II). Kemudian diaduk dan di-sentrifius. Lama pengadukan dansentrifius bervariasi, yaitu: 5’, 10’, 15’,20’, 25’, 30’, 1 jam, 2 jam, dan 4 jam.Supernatan disaring dan konsentrasilogam dalam supematan ditentukandengan AAS. Logam yang teradsorpsioleh tanah diatomit dihitung dariperbedaan antara jumlah logam mula-

METODOLOGI PENELITIAN

BahanBahan-bahan yang digunakan

dalam penelitian ini adalah tanahdiatomit yang berasal dari Sangiran,Kabupaten Sragen, Jawa Tengah;l >arutan standar Cr(IlI) dan Cd(ll) 1000ppm yang dibuat dengan melarutkanCdCb dan CrCl3.6H20 (E Merck,Jerman) dalam aquades hasil detilasiLaboratorium Kimia Anorganik,FMIPA, UGM.Alat

Pada penelitian ini, alat-alatdigunakan adalah ayakanyang

No. artikel : 64/2000 43

Nuryono : Pengaruh Pemanasan Terhadap ...

keseimbangan. Supematan disaringselanjutnya dianalisis dengan AAS.Jumlah logain yang teradsorpsi padatanah diatomit dihitung dari selisihantara konsentrasi logam sebelumadsorpsi dan konsentrasi logam setelahadsorpsi mencapai keseimbangan. Halyang sama dilakukan terhadap tanahdiatomit yang telah dipanaskan padasuhu 300°C, 500°C, dan 900°C. Dandata jumlah logam teradsorpsi makadapat dihitung kapasitas, tetapankeseimbangan, dan energi adsorpsiuntuk setiap jenis tanah diatomit.

mula dan jumlah yang masih ada dalamlarutan. Hal yang sama dilakukanterhadapdipanaskan, dan yang telah dipanaskanpada suhu 300°C, 500°C, dan 900°C.Dari kurva hubungan antara jumlahlogam yang teradsorpsi dengan lamakontak maka dapat ditentukan waktuyang diperlukan untuk mencapaikeseimbangan

Pengaruh Konsentrasi awal Logampada Adsorpsi.

tanah diatomit tanpa

Sejumlah massa tertentu tanahdiatomit dimasukkan ke dalam botol,kemudian ditainbahkan dengan 50 mllarutan logam yang konsentrasinyadiketahui. Konsentrasi logamyangdigunakan dalam penelitian inibervariasi dari 20, 40, 60, 80, 100, 150,200, 250, 300, dan 500Selanjutnya dilakukan pengadukanselama 30 menit untuk Cr(III) dan 1jam untuk Cd(ll) agar tercapai

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh Pemanasan TerhadapKarakter Tanah Diatomit

Hasil karakterisasimelalui

tanahanalisis

disajikan dalam

ppm. diatomittermogravimetriGambar 1.

100 0.20

9 .415 X A(1 .359 mg )Ati w95- - 0 .15

oI90- - 0 . 1 0 *

x2V8 .445 X 3

(1 .219 mg )TO CD8) cCD CO

85- - 0 .05 E513C0

CL2 .370 X C"tO .3421 mg )

80 - - 0.00Sisa:

79 .55 X 0(11 .48 mg)

75 -0 .058000 200 600 1200400 1000

Temperatur (°c)

Gambar 1 Termogram TGA tanah diatomit

No. artikel : 64/2000 44

Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi , 3(2), 41-51, 2000

akibat adanya komponen senyawakarbon volatil dalani tanali diatomityang hilang pada daerah pemanasantersebut.

Dari gambar tersebut terlihat bahwaada tiga daerah temperatur yangmenunjukkan terjadinya penurunanmassa tanah. yaitu pada 20 - 120°C,

580°C, dan 580-700°C.Tennograin tanah diatoinit tersebutmirip dengan termogram silika gelyang dikemukakan oleh Scott [7].Dalam termogram silika gel. ketigadaerah penurunan massa tersebut dapatdijelaskan melalui teori yangmenyebutkan bahwa dalam silika gelterdapat tiga lapisan molekul air(Gambar 2).

Karakterisasi tanah diatomitdengan

untukmengidentifikasi gugus-gugus yang adadalam berbagai jenis tanah, baiksebelum dan sesudah pemanasan. Hasilanalisis disajikan dalain Gambar 3.Dari gambar tersebut nampak beberapaspektra khas dari silika gel amorf.Spektra pada kisaran 3431,1 - 3448,5cm'1 merupakan spektra khas darivibrasi ulur gugus -OH dan spektralemah pada 877,6 cm'1 yangmenunjukkan adanya serapandeformasi Si-OH. Spektra serapan kuatpada 1047,3 - 1058 cm'1 menunjukkanadanya rangkaian Si-O-Si, didukungadanya vibrasi rentangan simetris olehSi-O-Si yang memberikan serapan pada796,5 cm'1. Spektra kuat pada 468 -472 cm'1 menunjukkan adanya vibrasitekuk Al/Si -O.

120dilakukanjuga

spektrofotometer

Gambar 2 Lapisan molekul air dalamsilika gel

Perbandingan intensitas secarakualitatif terhadap intensitas setiapspektra khas dari berbagai jenis tanahsecara umum menunjukkan bahwaterjadi penurunan serapan pada spektra-OH (3440 cm'1 ) dan peningkatanspektra Si-O-Si (1047,3 cm'1 ) dan Si-O(472,5 cm'1) pada peningkatantemperatur pemanasan. Hal ini sesuaidengan hasil analisis TGA yangmenunjukkan bahwa molekul airberkurang pada pemanasan 500°C danmenghasilkan siloksan pada temperaturpemanasan mencapai 900°C. AnalisisspektrofotometrilR untuk tanah tanpapemansan juga dilakukan. Hasilmenunjukkan bahwa spektra serapanOH nampak lebih lemah dibandingkandengan pada tanah diatomit setelahpemanasan 300°C dan 500°C. Hal inidimungkinkan adanya senyawa karbon

Pada dacrah temperatur pertama teijadipelepasan air yang terikat secara lemahpada lapisan pertama dan kedua daritanah diatomit. Penurunan massa padadaerah temperatur kedua merupakanhasil dan pelepasan air pada lapisanpertama yang terikat relatif lebih kuat.Kemudian penuninan massa padadaerah ketiga (580 -700°C) merupakanhasil kondensasi gugus silanol danmenghasilkan siloksan. Hasil analisisini menguatkan dugaan bahwa silikadalam tanah diatomit mempunyaistruktur mirip dengan silika gel (silikaamorf). Perbedaan utama daritermogram tanah diatomit dengan silikagel terletak pada penunuruan massapada temperatur 120 - 580°C. Hal ini

No. arlikel : 64/2000 45

Nuryono : Pengaruh Pemanasan Terhadap ...

sempuma sehingga tidak terdapat lagigugus OH. Walaupun demikian, karenaadanya sifat pcnyerap air dan silikamenyebabkan munculnya spektra untukgugus OH.

anorganik yang dapat menutup gugusOH sehingga serapannya tidak nampaktajam. Jika didasarkan pada analisisTGA, pada pemanasan 900°C semuagugus silanol telah terkondensasi

V60%T50

40

30

20 -

104000 3000 2000 1500 1000 cro * 500

6070 %T' •i

%T5060

%\ 4050( ^ '40 30

/30/ 20i

20 •

Pemanasan 500°C . IQ -10

0

1000 C * soo 1000 5004000 3000 2000 15004000 3000 2000 1500

Gambar 3 Spektra spektrofotometri infra merah dan tanah diatomit

i!-

No. artikel : 64/2000 46

Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi, 3(2), 41-51, 2000

Kecenderungan yang menarikdibahas terjadi pada adsoipsi Cr(III)oleh tanah yang dipanasi 500°C dan900°C. Sampai 30 menit, adsorpsimeningkat, tetapi kemudian setelah ituteijadi penurunan dan konstan setelah60 menit. Gejala ini dimungkinkanakibat teijadinya perubahan strukturtanah selama pemanasan sehinggaselama pengadukan terjadi penyusunankembali struktur tanah, yangmemungkinkan terjadinya pelepasankembali logam yang telah teradsorpsi

Pcnetapan Waktu KeseimbanganAdsorpsi

Waktu keseimbangan dapatditetapkan melalui kurva hubunganantara jumlah logam yang teradsorpsidengan waktu kontak. Kurva disajikandalam Gambar 4. Gambar tersebut diatas menunjukkan bahwa secara umumadsorpsi untuk Cd(ll) meningkat lebihtajam daripada Cr( lH) sampai 30 menit,kemudian setelah itu cenderungkonstan. Dengan demikian, adsorpsiCd(ll) mencapai keimbangan lebihcepat dibanding dengan adsorpsiCr(III). Walaupun demikian, untukmendapatkan kondisi yang aman makadinyatakan bahwa keseimbanganadsorpsi kedua jenis ion tercapaisetelah kontak berlangsung 60 menit.Waktu optimum ini * selanjutnyadigunakan untuk semua penelitianberikutnya. Hasil ini sesuai denganyang diperoleh peneliti pendahulu [6]yang menyatakan bahwa keseimbanganadsorpsi untuk logam Hg(II) dalamtanah diatomit tercapai pada kisaran 0-2 jam.

Tipe Adsorpsi IsotermalMenurut Giles dalam Khan [8],

berdasarkan mekanisme adsorpsi, tipeadsoprsi isotermal dapat dibedakanmenjadi 4 macam. Secara sederhana,tipe adsorpsi dapat ditetapkan denganmelihat kurva hubungan antarabanyaknya logam yang teradsorpsidengan konsentrasi logam dalamlarutankeseimbangan. Kurva untuk adsorpsiCr(III) dan Cd(II) disajikan dalamGambar 5.

tercapaipada saat

f 540fB

OI|*^JZ

s305 3& ?.|2 - £" 20gE —xi - e

10K

oo0 50 KD 150 2D 250 300 0 ±

50 100 1500wiJukTLiv nunWaklu kuntak. iruirt

Urpnpaiaitvii -#— 3C0DC - -Slix: ——SdbC — t a npa penunasan —*— 300cC • 500oC —— 900oC

Gambar 4 Kurva hubungan antara jumlah logam teradsorpsi dengan waktu kontak.Kondisi adsorspi: Untuk Cd(ll) konsentrasi awal 30 ppm, pH 5.0 - 7.0;untuk Cr(III) konsentrasi awal 50 pm, pH 4,0-6,0

No. artikel : 64/2000 47

Nuryono : Pengciruh Pemanasan Terhadap ...

Kurva itu diperoleh dari hasilmengkaji pengaruh konsentrasi awalterhadap jumlah logam yang terserap.Dari kurva dalam gambar di atasterlihat bahwa pada kurva bagian awalkedua jenis logam yang dikajimempunyai kemiripan kecenderungan,dan perbedaan terletak pada bagianakhir kurva. Berdasarkan klasifikasiyang diusulkan oleh Giles [8] keduajenis logam cenderung mempunyai tipeadsorpsi L (Langmuir), yaitu tipe yangafinitas adsorpsinya cukup besar padatahap awal dan terbentuk lapisan ganda.Perbedaan pada akhir kurva karenaCd(ll) mempunyai afinitas adsorpsiyang relatif rendah sehingga adsorbenlebih cepat mencapai keadaanmaksimal. Sebaliknya pada logamCr(lli ) yang mampu teradsorpsi denganafinitas cukup besar masih beradadalam tahap awal pada kondisi yangdikaji. Perbedaan besamya afinitasadsorpsi antara Cr(lll) dengan Cd(Il)dapat diterangkan secara sederhanadengan menggunakan teori tarikanelektrostatik. Logam Cr(IlI) yangbermuatan +3 dan berukuran lebih kecilmampu berinteraksi lebih banyak

dengan permukaan atau dengan situsaktif dari tanah diatomit (atom oksigen)yang mempunyai muatan parsialnegatif. Sebaliknya, ion Cd(Il) yangbermuatan lebih rendah dengan ukuranlebih besar sangat selektif terhadappermukaan tanah diatomit, yaitu hanyaberinteraksi dengan situs-situs yangbetul betul mempunyai kerapatanelektron sangat tinggi, seperti padagugus silanol.

Kajian Termodinamika AdsorpsiLogam

Dalam kajian ini dilaporkanbeberapa parameter yang mengontroltermodinamika adsorpsi, antara laintetapan keseimbangan adosrpsi danenergi adorpsi (energi bebas Gibbs).Parameter tersebut ditentukan denganpersamaan yang dikemukakan olehLangmuir [9].

c 1 1— — j— cm bK b

dengankeseimbangan, m adalah jumlah logamyang teradsorpsi per gram adsorben, bdan K merupakan tetapan, yaitu

konsentrasiadalahc

.c

Ca\ rrg/I.

UafiipaiuKn -«-3D0DC -A 5XbC TOC

Gambar 5 Kurva hubungan antara banyaknya logam yang terserap dalam tanah diatomitdengan konsentrasi logam setelah mencapai kesetimbangan, pH 4.0-6.0untuk Cr(IlI) dan pH 5.0-7.0 untuk Cd(II).

No. artikel : 64/2000 48

Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi, 3(2% 41-51, 2000

telah dibahas pada bagian awal. Jikadibandingkan kapasitas adsorpsi logampada berbagai temperatur penianasanterlihat bahwa untuk logam Cr(Ill)adsorpsi cenderung meningkat denganmeningkatnya temperatur pemanasansampai 500°C. Kecenderungan inididuga ada korelasinya dengankeberadaan komponen volatil yanghilang dalam pembakaran. Dalam tanahdiatonut alam, kandungan senyawayang hilang dalam pembakaranmencapai 9,8 % massa, yang didugaberasal dari karbon dananorganik [3].Senyawa ini kemung-kinan menutupi pori-pori tanah yangmerupakan situs aktif terhadap adsorpsiion Cr(III). Jika tanah ini dipanaskanmaka senyawa tersebut semakin

kapasitas adsorpsi dan tetapankeseimbangan adsorpsi. Dari kurvalinier hubungan antara c/m versus cdapat ditentukan harga b darikemiringan, dan K dari intersep kurva.Nilai c dan m diperoleh dari datajumlah logam teradsorpsi pada berbagaikonsentrasi awal logam. Dari nilai Kyang diperoleh, besamya energiadsorpsi, E, dapat dihitung denganmenggunakan persamaan

/: =‘ACi = RT\n Ksulfur

Hasil perhitungan dapat dilihat dalamTabel 1. Dalam tabel itu terlihat bahwaadsorben tanah diatomit mampumengadsorpsi logam Cr(HI) jauh lebihtinggi daripada Cd(Il) sebagaimana

Tabel 1 Harga beberapa parameter temodinamika adsoipsi, temperatur 30°Ca) Logam Cr(lll)

Linieritas Kapasitas adsorpsi(b ), mg/g tanah

E,Tetapankeseimbangan,

adsorpsi, K1,58 x lCF

PerlakuankJ/mol

0,9837 103,06 18,55Tanpapemanasan

1,08 x 1030.9302 148,00 17,60Pemanasan300°C

0,96 x 10'0,9153 205,33 17,30Pemansan500°C

1,48 x 10377,03. 18,390,9766Pemansan900°C

b) Logam Cd(Il )Linieritas Kapasitas adsorpsi

(b\mg/g tanahPerlakuan Tetapan

keseimbangan,

adsoipsi, K

EykJ /mol

6,93 x HT0,9951 22.28Tanpapemanasan

13,51

7,74 x 1010,9866 14,93 22,56Pemanasan300°C

5,07 x 10’0,9805 13,49Pemansan500°C

21,49

11,51 x 1030,9899 3,63 23,56Pemansan900°C

No. artike1 : 64/2000 49

Jurnal Kimia Sams dan Aplikasi , 3(2), 41-51, 2000

telah raengkondensasi sempuma gugussilanol sehingga kemampuan tanahdiatomit mengadsorpsi Cd(II) menurunsecara nyata. Dari hasil ini dapat puladiperkirakan bahwa logam Cd(II)cenderung teradsorpsi secara kimiadengan interaksi antara Cd(Il) denganatom oksigen dalam gugus silanol.Ukuran ion Cd(II) yang relatif lebihbesar (jejari 109 pm) dan muatanrendah mengakibatkan kurang mampumemasuki pori-pori yang kecil,sehingga dimungkinkan interaksi antaraion dan situs aktif (gugus silanol) hanyaterjadi secara kimia pada bagian antarmuka.

berkurang dan hilang sempuma padapemanasan sampai 580°C, yangberakibat makin terbukanya situs-situsaktif itu. Dengan demikian,

kemampuan mengadsorpsi ion Cr(IlI)meningkat. Sebaliknya, padapemanasan 900°C, teijadi penuruankapasitas adsorpsi. Hal ini dapatdipahami akibat hiiangnya gugussilanol yang diduga juga memberisumbangan dalam adpsorpsi terhadapion logam. Sebagaimana hasil yangdiperoleh dari analisis termogravimetribahwa pada temperatur itu silanol telahberubah sempuma menjadi siloksan.Dari hasil ini dapat diduga bahwaadsorpsi Cr(IlI ) cenderung dominanuntuk adsorpsi secara fisik. Meskipunion Cr(IIl ) bermuatan positif tinggi danberukuran kecil (jejari 75,5 pm)nampaknya tidak membuat interaksidengan gugus aktif tanah diatomitmenjadi lebih kuat. Hal ini akibatterbentuknya kompleks akuo daricm)mengurangi kekuatan berinterasi secarakimia dengan situs aktif dari tanahdiatomit. Dengan demikian, adsorpsiion Cr(lll) terjadi karena interaksi atauikatan hidrogen antara molekul airterkomplekan dengan atom oksigendalam tanah diatomit, baik dalamsilanol maupun siloksan.

Kecendemngan pengaruhtemperatur untuk Cr(lll) berbedadengan untuk Cd(II). Seperti terlihatdalam Tabel I b., pemanasan sampai500°C kapasitas adsorpsi tidak berubahsecara signifikan. Hal ini didugaadsorpsi logam Cd(II) tidak sangatdipengaruhi oleh pori-pon adsorben,tetapi lebih bergantung pada banyaknyagugus silanol tanah. Pemanasan sampai500°C, gugus silanol belumterkondensasi, sehingga kemampuanmengadsorpsi Cd(Il) juga tidak terlaluberubah. Selanjutnya pemanasan 900°C

Dugaan adsorpsi secara kimiauntuk Cd(ll) dan secara fisik untukCr(III) didukung oleh kurva hubunganantara banyaknya logam teradsorpsidengan konsentrasi dalam kesimbangan(Gambar 4) dan besamya energiadsorpsi. Gambar 4 menunjukkanbahwa pada daerah konsentrasikeseimbangan rendah, peningkatankonsentrasi

stabil sehinggayangkeseimbangan

menyebabkan peningkatan yang tajamdan jumlah logam teradsorpsi.Selanjutnya peningkatan konsenstrasilebih lanjut, jumlah logam teradsorpsicenderung konstan. Pola kurvasemacam ini sesuai dengan mekanismeadsorpsi melalui interaksi kiraiamenurut Langmuir. Berbeda denganCd(ll), adsorpsi logam Cr(lU)mempunyai pola adsorpsi fisik, yaitukenaikan konsentrasi keseimbangandikuti oleh kenaikan jumlah logamteradsorpsi secara lamban.

Ditinjau dariadsorpsi (Tabel I), terlihat bahwaenergi adsorpsi logam Cd(ll) relatiflebih besar daripada logam Cr(lII).Sebagaimana dikemukakan oleh Oscik[10] bahwa adsorpsi kimia mempunyaienergi lebih besar dibandingkanadsorpsi fisika, dengan batas energi 20

energisegi

No. artikel : 64/2000 50

Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 3(2), 41-51

3. Mahdian, 1997, “ Studi tentang Ad-sorpsi Desorpsi Ni(ll), Co(ll), danMn(ll) dalam Medium Air padaAdsorbenSangiran Sragen, Jawa Tengah”,Tesis S-2, Pascasarjana, UGM,Yogyakarta

4. Barron, J.A., 1987, Diatomite:Enviromental and Geologic FactorsAffecting Its Distribution, dalainJ.R. Hein (edt.), “ Siliceous Sedi-mentary Rock-Hosted Ores andPetroleum”

kJ/mol. Dengan demikian berdasarkanbesamya energi adsorpsi dapatdikatakan bahwa interaksi yangmendominasi adsorpsi logam Cr(lll)dalam tanah diatomit adalah interaksiflsik, sedangkan adsorpsi ion Cd(ll)cenderung secara kimia.

KESIMPULANDari hasil penelitian ini dapat

disimpulkan bahwa perlakukan pema-nasan pada temperatur sampai 500°Ctidak menurunkan kemampuan tanahdiatomit untuk mengadsorpsi logamCr(Ill) dan Cd(Il). Penurunan secaratajam (2 - 4 kali) terjadi pada pema-nasan temperatur 900°C, setelah terjadikondensasi gugus silanol menjadi si-loksan. Berdasarkan besamya energi,adsorpsi logam Cr(IlI) dalam tanahdiatomit pada berbagai perlakukan me-nunjukkan akibat tcrjadinya interaksifisik, yaitu ikatan hidrogen antarahidrogen dalam kompleks akuo denganatom oksigen dalam tanah, sedangkanadsorpsi Cd(II) terjadi karena adanyaikatan kimia antara ion Cd(Il) dengangugus silanol dalam tanah.

UCAPAN TERIMA KASIHPenulis mengucapkan banyak

terima kasih kepada Y. Irawati dan J.H.Saragih yang telali membantu dalampengumpulan data penelitian.

DAFTAR PUSTAKA1. Semu, E., Singh, B.R., dan Selmer-

Oslen, A.R., 1987, “Adsorption ofMercury Compounds by TropicalSoils: III. Adsorption lsoterm”,Water, Air, and Soil Pollute 32, 11-

DiatomeaeTanall

NostrandVanReindhold, New York.

5. Priatna, K., Nugraha, Y., Rukiah,Studi Pendahuluan1990, . -

KemungkinanDiatome asal Solo sebagai AdsorbatAir Nira” Bulletin PPTM, 12, 7-22

Pemanfaatan

6. Purwanto A., dan Narsito, 1998,“Impregnasi 2-Merkaptobenzotiazolpada Tanah Diatomeae danPemanfaatannya sebagai AdsorbenRaksa(II) dalam Medium Air” J.Pascasarjana, UGM, proses terbit

7. Scott, RP.W., 1993, Silica Gel andBonded Phases: Their ProductionProperties and Use in LiquidChromatography, John Wiley andSond, Chichester.

8. Khan, S.U., 1980, Pesticides in theSoil Enviroment, Elsevier ScientificPublishing Company, Amsterdam.

9. Adamson, A.W., 1990, PhysicalChemistry of Surface, 5th ed., JohnWiley and Sons, New York

10. Oscik, J., 1982, Adsorpstion. JohnWiley and Sons, Chichester.

11. Filho, N.L.D., Gushikem, Y., danPolito, W.L., 1995, “2-Mercaptobenzothiazole clay asMatrix for Sorption andPreconcentration of Some HeavyMetals from Aqueous Solution”,Anal. Chim. Acta, 306, 167-172.

162. Saadi, P., 1995, “Kajian tentang Pe-

manfaatan Gambut sebagai Ad-sorben Senyawa Merkuri(ll) An-organik dari Larutan”, Tesis S-2,UGM, Yogyakarta

No. artike! : 64/2000 51