penurunan. Berdasarkan klasifikasi Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), dapat dikatakan bahwa abu dasar batubara setelah diimobilisasi dengan ditizon mengalami penurunan pori yang berukuran mikro dan meso.
Tabel 1. Sifat permukaan adsorben
Keterangan Abu dasar
teraktivasi Abu terimobilisasi dasar ditizon Luas Permukaan spesifik BET (m2.g- 1) 92,39 9,67 Volume pori total (mL.g-1) 1,16 x 10 -1 5,57 x 10-2 Radius pori rata-rata (Ǻ) 25,14 115,21
Gambar 4. Isoterm adsorpsi-desorpsi N2 dari
adsorben.
Gambar 5. Distribusi pori adsorben
Tabel 1.menunjukkan imobilisasi ditizon pada abu dasar dapat menyebabkan kenaikan radius pori rata-rata, sedangkan volume pori total sebaliknya mengalami penurunan. Penurunan volume pori ini
kemungkinan disebabkan oleh terjadinya penyisipan molekul ditizon ke dalam pori. Penyisipan molekul ini kemungkinan disertai dengan interaksi antara gugus-gugus dari ditizon dengan situs aktif abu dasar yang menyebabkan pori abu dasar mengalami pelebaran pori (kenaikan radius pori total).
Berdasarkan perhitungan mekanika kuantum, jarak antara gugus fenil yang satu dengan gugus fenil yang lain dalam molekul
ditizon yaitu 13,168 Ǻ, sehingga dengan diameter pori abu dasar 50,28 Ǻ (dua kali nilai
radius pori rata-rata abu dasar teraktivasi pada Tabel 1.) menunjukkan bahwa kemungkinan lebih dari dua molekul ditizon dapat masuk ke pori abu dasar setelah imobilisasi.
Pengaruh pH larutan logam
Pengaruh pH terhadap jumlah ion logam Pb(II) dan Cd(II) yang teradsorpsi dapat dilihat pada Gambar 6. yang menunjukkan bahwa secara umum peningkatan pH larutan menyebabkan peningkatan jumlah ion logam baik Pb(II) maupun Cd(II) yang teradsopsi pada kedua adsorben dan mencapai nilai optimum pada pH tertentu.
Ion logam Pb(II) maupun Cd(II) dalam
air umumnya membentuk kompleks
[Pb(H2O)6]2+ dan [Cd(H2O)6]2+ dengan H2O sebagai ligan. Pada pH rendah terjadi penurunan jumlah ion logam yang teradsorpsi, ini
disebabkan pada keasaman tinggi
memungkinkan terjadinya kompetisi antara ion H3O+ dengan ion logam yang juga bermuatan positif untuk berikatan dengan gugus aktif pada permukaan adsorben. Berdasarkan persamaan reaksi Basset(1991) menunjukkan bahwa untuk adsorpsi menggunakan abu dasar terimobilisasi ditizonjika konsentrasi ion H3O+ dalam larutan semakin besar, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kiri yang menyebabkan pembentukan kompleks logam ditizonat berkurang.
Mn+ + nH2Dz M(HDz)n + nH+ Pada kondisi optimum, jumlah ion logam yang berinteraksi dengan situs aktif adsorben mencapai jumlah maksimum akibat berkurangnya jumlah ion H3O+ dan masih minimnya keberadaan ligan -OH dalam larutan (Yu et al., 2011). Kondisi optimum pH adsorpsi Pb(II) pada adsorben abu dasar terimobilisasi
158
dan abu dasar teraktivasi yaitu masing-masing pada pH 4 dan pH 5, sedangkan untuk adsorpsi Cd(II) pH optimum diperoleh yaitu masing- masing pada pH 6 dan pH 4, dengan nilai kapasitas adsorpsi maksimum 16,04 dan 12,44 mg.g-1 untuk Pb(II) serta 7,8 dan 5,93 mg. g-1 untuk Cd(II). Salih et al., (1998) melaporkan bahwa kapasitas adsorpsi dari ion logam Pb(II) dan Cd(II) 50 mg.L-1 menggunakan adsorben microbeads poli (EDGMA-HEMA)-ditizon meningkat dengan peningkatan pH larutan dan nilai adsorpsi maksimum telah dicapai pada pH 4 untuk adsorpsi Pb(II) dan pada pH 6 untuk adsorpsi Cd(II) dengan kapasitas adsorpsi masing-masing 31 mg.g-1 untuk Pb(II) dan 7,6 mg.g-1 untuk Cd(II).
Gambar 6. Grafik pengaruh pH terhadap
jumlah Pb(II) (a) dan Cd(II) (b) yang teradsorpsi pada abu dasar teraktivasi dan abu dasar terimobilisasi ditizon.
Kenaikan pH menimbulkan penurunan jumlah ion logam yang teradsorpsi. Hal ini disebabkan karena pengaruh pH terhadap spesiasi ion logam Pb(II) dan Cd(II) yang mulai mengendap membentuk persenyawaan dengan ligan –OH yaitu pada pH 7 untuk ion Pb(II) dan pada pH 9 untuk ion Cd(II). Selain itu,
berdasarkan nilai Ksp Pb(OH)2 danCd(OH)2 yaitu masing-masing 1,43.10-20 dan 7,2.10-15 menunjukkan bahwa ion Pb(II) dan Cd(II) mulai mengendap dalam bentuk Pb(OH)2 dan Cd(OH)2 yaitu masing-masing pada pH 6 dan pH 9, sehingga endapan yang terbentuk sebelum interaksi dapat mengurangi jumlah ion logam yang dapat teradsorpsi.
Pengaruh massa adsorben
Gambar 7. Grafik pengaruh massa adsorben
terhadap jumlah Pb(II) (a) dan Cd(II) (b) yang teradsorpsi pada abu dasar teraktivasi dan abu dasar terimobilisasi ditizon.
Peningkatan jumlah ion logam yang teradsorpsi (baik Pb(II) maupun Cd(II)) teramati seiring dengan peningkatan massa adsorben yang digunakan (Gambar 7.). Ini menunjukkan bahwa meningkatnya jumlah situs aktif pada adsorben dengan waktu dan konsentrasi adsorbat yang tetap memberikan kesempatan yang lebih besar untuk ion logam dapat teradsorpsi. Penggunaan massa adsorben yang terlalu besar secara umum menyebabkan jumlah ion logam yang teradsoprsi cenderung tetap atau menurun. 0 5 10 15 20 0 2 4 6 8 10 q (m g .g -1) pH Teraktivasi Imobilisasi 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 10 q (m g .g -1) pH Teraktivasi Imobilisasi 0,4 0,6 0,8 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Pb (II ) y a n g t e ra d so p si (m g ) Massa adsorben (g) Teraktivasi Imobilisasi 0,3 0,4 0,5 0,6 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 C d (II) y a n g t e ra d so rp si (m g ) Massa adsorben (g) Teraktivasi Imobilisasi (a) (a) (b) (b)
159
Hal ini kemungkinan disebabkan adsorben mengalami penumpukan sehingga banyak situs aktif yang tersembunyi dan tidak dapat diakses secara bebas oleh ion logam yang juga terhidrasi oleh molekul air dalam larutan dengan ukuran kompleks terhidrasi yang cukup besar (Raharjo et al., 2008).
Adapun nilai maksimum Pb(II) dan Cd(II) yang teradsorpsi pada kedua adsorben (baik pada abu dasar teraktivasi maupun abu dasar terimobilisasi ditizon) tercapai pada massa adsorben 0,3 g.
Kinetika Adsorpsi
Gambar 8. Grafik pengaruh variasi waktu
kontak terhadap jumlah Pb(II) (a) dan Cd(II) (b) yang teradsorpsi pada abu dasar teraktivasi dan abu dasar terimobilisasi ditizon.
Hasil penelitian tahap ini dapat dilihat pada Gambar 8.Dari gambar tersebut, secara umum teramati adanya peningkatan jumlah ion logam yang teradsorpsi hingga waktu interaksi tertentu dan kemudian relatif konstan untuk kedua jenis adsorben yang digunakan.
Pada adsorpsi Pb(II) dan Cd(II) terjadi peningkatan jumlah ion logam yang teradsorpsi dimenit-menit awal proses adsorpsi. Waktu
optimum interaksi Pb(II) dengan ditizon dicapai pada menit ke-90 untuk kedua adsorben yang digunakan dengan kapasitas adsorpsi sebesar 3,42 mg.g-1 untuk abu dasar teraktivasi dan 3,91 mg.g-1 untuk abu dasar terimobilisasi ditizon.
Tabel 2.menunjukkan bahwa kinetika reaksi adsorpsi Pb(II) dan Cd(II) pada abu dasar teraktivasi dan abu dasar terimmobiliasi ditizon cenderung mengikuti persamaan kinetika pseudo orde dua. Hal ini menunjukkan bahwa adsorpsi didasarkan pada adsorpsi fasa padat (Ho dan Mckay, 1999).Kecenderungan kinetika adsorpsi pada penelitian ini sesuai dengan hasil yang telah dilaporkan oleh Gorme et al.,(2010), Sukpreabprom et al., (2014), danCestari et al.,(2004).
Tabel 2. Persamaan kinetika adsorpsi Pb(II) dan Cd(II) pada abu dasar teraktivasi dan abu dasar terimobilisasi ditizon.
Keterangan: A: adsorpsi Pb(II) pada abu dasar teraktivasi; B: adsorpsi Pb(II) pada abu dasar terimobilisasi ditizon; C: adsorpsi Cd(II) pada abu dasar teraktivasi; D: adsorpsi Cd(II) pada abu dasar terimobilisasi ditizon.
Nilai konstanta laju (k) adsorpsi ion Pb(II) maupun Cd(II) pada abu dasar terimobilisasi ditizon dalam penelitian ini secara umum teramati lebih besar dibandingkan pada abu dasar teraktivasi (Tabel 3).Hal ini menunjukkan bahwa kesetimbangan reaksi adsorpsi Pb(II) dan Cd(II) pada abu dasar terimobilisasi ditizon menjadi lebih cepat. 0 1 2 3 4 5 0 30 60 90 120 150 180 q (m g .g -1)
Waktu kontak (min)
Teraktivasi Imobilisasi 0 1 2 3 0 30 60 90 120 150 180 q (m g .g -1)
waktu kontak (min)
Teraktivasi Imobilisasi Orde Reaksi R2 Pb(II) Cd(II) A B C D Orde nol 0,619 0,822 0,849 0,581 Orde satu 0,627 0,814 0,850 0,584 Orde dua 0,635 0,805 0,849 0,587 Orde tiga 0,642 0,797 0,848 0,589 Pseudo orde satu 0,595 0,967 0,868 0,774 Pseudo orde dua 0,996 0,999 0,990 0,999 (a) (b)
160
Tabel 3. Parameter kinetika adsorpsi Pb(II) dan Cd(II) pada abu dasar batubara teraktivasi dan abu dasar terimobilisasi ditizon
Adsorben
Pseudo orde dua Pb(II) Pseudo orde dua Cd(II)
k (g.mg-1. min-1) q
e (mg.g-1) R2 k (g.mg-1. min-1) qe (mg.g-1) R2 Abu teraktivasi 0,289 3,460 0,996 0,176 2,176 0,990 Abu terimobilisasi 0,309 4,089 0,999 0,218 2,794 0,999