Tri Handayani1, Nurul Hidayat Aprilita2, Adhitasari Suratman2, Mudasir2 Fakultas Pertanian, Universitas Ichsan Gorontalo,
e-mail: trihandayani.kimia@gmail.com
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada
Abstract
A research on adsorption of Pb(II) and Cd(II) ions using dithizone immobilized coal bottom ash has been conducted. This research aimed to examine the ability of dithizone immobilized coal bottom ash in Pb(II) and Cd(II) adsorption of the solution by using comparator adsorbent of activated coal bottom ash. Some adsorption parameters i.e. initial pH, adsorbent mass, adsorption kinetic and adsorption isotherm were examined in the adsorption processes. The characterization of dithizone immobilized coal bottom ash was analyzed using X-Ray Diffraction (XRD) method to describe the minerals constituent of bottom ash and crystallinity, Infra Red (IR) spectrophotometry to identify functional groups on the adsorbent and using Gas Sorption Analyzer (GSA) to determine the adsorbent porous distribution, BET specific surface area, total pore volume and average pore radius.
The optimum condition of 40 mg.L-1Pb(II) and Cd(II) adsorption for dithizone immobilized bottom ash occurred at pH 4 and pH 6 respectively with same of adsorbent mass and contact time for both metal ions was 0.3 g and 90 min. The kinetic parameters and model of adsorption isotherm of Pb(II) and Cd(II) ions on activated bottom ash and dithizone immobilized bottom ash followed kinetic equation pseudo second order (Ho and Mckay) and Freundlich isotherm models.
152
1.
PENDAHULUAN
Perkembangan industri yang semakin pesat menyebabkan keberadaan logam berat dalam sistem air menjadi masalah lingkungan yang serius karena karakteristik logam tersebut beracun, kumulatif dan non-biodegradable
diantaranya adalah timbal dan kadmium.Timbal (Pb) merupakan salah satu logam berat yang paling beracun.Cemaran timbal dapat berasal dari limbah pemanfaatan logam tersebut seperti pabrik cat, pertambangan dan bahan bakar timbal.Di dalam tubuh, cemaran logam ini dapat menyebabkan peningkatan tekanan darah, gangguan pencernaan, kerusakan ginjal, kerusakan syaraf, sulit tidur dan gangguan reproduksi.Selain timbal, salah satu logam berat beracun lainnya adalah kadmium.Cemaran kadmium umumnya berasal dari limbah baterai kadmium, pigmen, pelapisan logam dan plastik.Kadmium masuk ke dalam tubuh melalui saluran pencernaan dan terakumulasi dalam ginjal menyebabkan kerusakan fungsi ginjal.Selain itu, Kadmium mengakibatkan pula terjadinya deformasi tulang (kasus itai-itai oleh logam berat kadmium di Jepang) (Badan standar Nasional, 2009). Menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup melalui Keputusan No.20/MENKLH/II/1990 menetapkan kadar maksimum timbal dan kadmium dalam air minum yaitu masing-masing 0,05 dan 0,005 mg.L-1.
Berbagai metode telah dikembangkan untuk mengurangi maupun menghilangkan logam berat di air seperti metode pertukaran kation (Lim et al., 2009), ultra-filtrasi (Jawor dan Hoek, 2010), reverse osmosis(Mohsen-nia et al.,
2007), pengendapan (Gharabaghi et al., 2012) dan adsorpsi (Li et al., 2012). Namun metode adsorpsi dinilai merupakan metode yang relatif efektif, mudah dan murah dalam mengatasi konsentrasi logam yang berlebihan di air(Hsu et al., 2008). Sejumlah peneliti telah melaporkan perbedaan kemampuan adsorpsi dari berbagai jenis adsorben seperti kaolin (Jiang et al., 2010), bentonit (Zhao, G. et al., 2010), lignin (Wu et a l.,
2008), lempung (Boonamnuayvitaya et a l.,
2004), zeolit (Ghasemi et al., 2012), abu layang dan abu dasar batubara (Gorme et al., 2010).
Penelitian terkait modifikasi adsorben untuk adsorpsi ion logam Pb(II) dan Cd(II) juga
telah dilaporkan diantaranya modifikasi zeolit-
amine (Wingenfelderet al., 2005), lempung kaolinit-polifosfat (Amer et al., 2010), kitosan-
ethyleneglycol-bis(2-aminoethylether)-
N,N,N',N'-tetraacetic acid (Zhao et al., 2013), dan modifikasi silika-pirazol-3-karbaldehida (Radi et al., 2014). Penelitian-penelitian sebelumnya memberikan informasi bahwa modifikasi yang dilakukan terhadap material adsorben seperti zeolit, lempung, kitosan, dan silika gel dapat menghasilkan adsorben yang memiliki kapasitas adsorpsi dan selektifitas yang baik terhadap ion Pb(II) dan Cd(II).
Abu dasar (bottom ash) merupakan limbah padat yang diperoleh dari hasil pembakaran batubara selain abu layang (fly ash). Berdasarkan hasil penelitian Gorme et al.,
(2010) bahwa adanya mineral kuarsa (SiO2) dan
mullit (Al2O3) dalam sampel abu dasar batubara
menunjukkan adanya sejumlah besar silikon dan aluminium. Mineral tersebut mirip dengan mineral yang ditemukan dalam zeolit yang telah dikenal sebagai adsorben yang baik untuk mengadsorpsi logam berat. Disisi lain, ditizon (difeniltiokarbazon) merupakan salah satu senyawa pengompleks organik yang memiliki atom donor lebih dari satu (atom S, N) dan telah diakui menunjukkan sensitivitas dan selektifitas yang baik terhadap beberapa ion logam seperti Ag, Hg, Cu (Friedeberg, 1955); Cd, Ni (Manzoori dan Karim-nezhad, 2004); dan Pb (Rajesh dan Manikandan, 2008), sehingga ketika abu dasar diimobilisasi dengan ditizon maka abu dasar yang dihasilkan tidak hanya memiliki kapasitas adsorpsi yang baik namun dapat pula digunakan sebagai adsorben yang selektif terhadap ion-ion logam berat.
Adsorpsi ion Pb(II) dan Cd(II) pada berbagai material padat yang dimodifikasi dengan ditizon telah dilaporkan diantaranya Salih et al., (1998) melaporkan telah mempelajari adsorpsi ion logam berat Cr(III), Pb(II), Hg(II), dan Cd(II) menggunakan adsorben Poly (EGDMA-HEMA)–ditizon dan Mahmoud et al., (2010) melaporkan pula telah mempelajari penghilangan ion logam Pb(II) dan logam berat lainnya dari air menggunakan adsorben alumina yang dikembangkan secara
surface-adsorbed-dithizone. Dengan demikian berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian ini bertujuan untuk mempelajari sintesis
153
adsorben abu dasar terimobilisasi ditizon, adsorpsi ion Pb(II) dan Cd(II) pada abu dasar teraktivasi dan abu dasar terimobilisasi ditizon yang meliputi pengaruh pH, massa adsorben, serta kinetika dan isoterm adsorpsinya.
2.
KAJIAN LITERATUR
Abu dasar batubara (Coal bottom ash).
Abu dasar merupakan limbah padat hasil pembakaran batubara selain abu terbang (fly ash). Umumnya abu dasar ditemukan menempel pada bagian bawah tungku pembakaran. Dari proses pembakaran batubara, 80% dari abu batubara menjadi abu terbang dan sisanya 20% menjadi abu dasar (Syahrul et al., 2010).
Karakteristik fisik dari abu dasar adalah ukuran partikel kecil, porositas tinggi dan luas permukaan yang besar (Sukpreabprom et a l.,
2014). Komponen kimia abu dasar batubara hampir sama dengan komponen kimia abu layang, komponen utamanya adalah SiO2 dan
Al2O3 serta banyak mengandung padatan amorf.
Kedua sifat tersebut yang menjadikan abu dasar berpotensi sebagai adsorben logam berat.(Gorme et al., 2010; Sukpreabprom et al.,
2014; dan