Embed Size (px)
Citation preview
ADSORPSI BRILLIANT SCARLET OLEH SILIKA MESOPORI
(MCM-48)
NATALIA SHINTADEVI
H311 08 008
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013
ADSORPSI BRILLIANT SCARLET OLEH SILIKA MESOPORI
(MCM-48)
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar sarjana sains
Oleh
NATALIA SHINTADEVI
H311 08 008
MAKASSAR
2013
LEMBAR PERSEMBAHAN
“Apabila engkau menyeberang melalui air, Aku akan menyertai
engkau, atau melalui sungai- sungai, engkau tidak akan
dihanyutkan; apabila engkau berjalan melalui api, engkau tidak akan
dihanguskan, dan nyala api tidak akan membakar engkau. Sebab
Akulah Tuhan, AllahMu, Yang Mahakudus, Allah Israel,
Juruselamatmu” (Yesaya, 43:2-3)
Kudedikasikan karya ini untuk mereka yang memberiku cinta kasih dan
untuk semua orang yang mencintai ilmu dan merindukan hikmat
v
PRAKATA
Pujian, hormat, kemuliaan serta syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan
Yesus Kristus atas limpahan kebaikan, kemurahan dan kasih sayang-Nya sehingga
penulisan skripsi dengan judul “Adsorpsi Brilliant Scarlet oleh Silika Mesopori
(MCM-48)” dapat diselesaikan. Bersyukur atas waktuNya yang sungguh indah
sehingga penulisan skripsi ini boleh selesai sesuai dan seturut kehendakNya.
Ungkapan terima kasih yang penuh ketulusan dari hati terdalam penulis
persembahkan kepada kedua orang tua tercinta, ayahanda Alm. Simon Sandaupa’,
walau kini sudah tiada tapi semangat dan cinta kasihnya terus membara dalam hati,
dan ibunda Dorkas Padang Allo atas cinta kasih yang tulus, doa dan dukungan yang
tiada henti, serta kesabaran membimbing penulis. Terima kasih kepada saudaraku
Rinaldi Febrianto Bamba dan Oktavia Sriastuti Bamba yang juga senantiasa
memberikan doa dan semangat sebagai bentuk rasa cinta kasih kepada penulis,
terima kasih untuk canda tawa serta telinga untuk mendengar keluhanku. Terima
kasih juga untuk tanteku Hermin S. Bamba, B.Sc dan semua keluarga besarku atas
dukungan dan bantuannya.
Keberhasilan penulis sampai pada tahap penulisan skripsi ini tidak lepas dari
bantuan dari berbagai pihak. Karena itu penulis menghaturkan terima kasih kepada :
1. Dr. Paulina Taba, M.Phil dan Dr. Muhammad Zakir, M.Si sebagai
pembimbing utama dan pembimbing pertama yang dengan sabar membimbing,
memberikan waktu, masukan serta bantuan selama penelitian hingga tersusunnya
skripsi ini. Terima kasih untuk segala yang terbaik yang telah diberikan kepada
vi
penulis. Terima kasih juga kepada Dr. Maming, M.Si selaku penasihat akademik
yang terus ada untuk memberi semangat kepada penulis.
2. Dr. Firdaus Zenta, MS, Prof. Dr. Ahyar Ahmad, Prof. Dr. H. M. Syahrul.
M.Agr, dan Drs. H. L. Musa Ramang, M.Si selaku dosen penguji yang telah
meluangkan waktu dan memberikan pemikiran yang sangat berharga selama
penulisan skripsi ini.
3. Dr. Firdaus Zenta, MS dan Dr. Seniwati Dali, M.Si selaku ketua Jurusan dan
sekretaris Jurusan, serta seluruh dosen pengajar Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Hasanuddin atas ilmu dan semangat yang telah diberikan. Seluruh
pegawai dan analis yang turut membantu penulis, khususnya untuk Pak Sugeng,
Ibu Tini dan Kak Fiby.
4. Madrianto Riyandi Patila yang selalu menemani dalam suka dan duka, setia
memberi dukungan semangat, doa serta fasilitas, terima kasih sudah
mengajariku untuk selalu mengucap syukur. Kurre sumanga’ kepompong…
5. Rekan penelitianku, Asman Kumik, serta teman-teman yang memberi diri
menemani selama penelitian dan asistensi, Imran, Ayu, Sale’, Ima, Ulla,
Chrismal, Filu, Ihsan, kak Mery, kak Santi dan kak Herlina terima kasih
untuk segala bentuk bantuan, dan kebersamaan dalam mengerjakan penelitian.
6. Saudara-saudara ku Mr.8, yang selalu setia menemani penulis sejak tahun 2008,
Dewi, Feros, Denes, Desi, Bulkis, Echi, Defi, Melda, Neneng, Wida, Ima,
Ana, Asman, Ama, Anita, Tika, Agu, Nurul, Chacha, Lili, Uni, Ayu, Arfi,
Ning, Vega, Kaltri, Meity, Fadlia, Ajeng, Upe, Gilang, Rahman, Yusi,
Imran, Syarif, Haidil, Ulla, Icar, Hendra, Mucas, Zendri terima kasih atas
persaudaraan dan bantuannya.
vii
7. Sahabat-Sahabat terbaikku, Faithful (Kak Tina, Dewi, Feros), Felicity (Arya,
Carol, Eryanti, Jeane, Nopi), Marendeng (Merlin, Merry, Tina, Wasty,
Tina), dan Twexon 41 SMANSA Makale terima kasih untuk doa dan
semangatnya, terima kasih sudah menjadi bagian dalam hidupku khususnya
dalam membantu mengenal Kristus lebih dalam lagi. Terima kasih untuk air mata
dan deraian tawa yang bisa kita rasakan bersama.
8. My best Community, PMKO Filadelfia MIPA Farmasi Universitas
Hasanuddin, terima kasih buat teman-teman yang selalu mendoakan, Alfred,
Yudi, Kak Alfons, Kak Yenti, Ester, Adelin, Irna, Nova, Liya, Itheng, Mey,
Kak Kris, Aris, Sidang, Yanti, Vivi, Jeany, Fara, Kris, kak Leo, Resky,
Willy, Andre, Kak Agnes, kak Charmi serta teman-teman yang tidak sempat
dituliskan namanya, sangat menikmati kebersamaan dengan kalian semua.
9. Teman-teman di IKASMANSA Makale, PERKANTAS (Persekutuan Kristen
Antar Universitas) SUL-SEL, volunteer GHNI (Global Hope Networking
International) serta Keluarga Besar di HMK FMIPA UNHAS, kakak-kakak
angkatan 2006, 2007 serta adik-adik angkatan 2009, 2010 dan 2011, terima kasih
untuk pengalaman hidup yang kalian bagikan.
10. Semua pihak yang telah membantu yang tidak sempat dituliskan namanya.
Penulis sadar sepenuhnya akan segala kekurangan dalam penulisan skripsi
ini. Oleh karenanya, penulis berharap adanya kritik dan saran yang membangun
untuk lebih menyempurnakan skripsi ini. Akhirnya, penulis berharap skripsi ini dapat
bermanfaat kepada siapapun yang haus akan ilmu pengetahuan.
Makassar, Juni 2013
Penulis
viii
ABSTRAK
Limbah cair berupa zat warna, merupakan bahan pencemar lingkungan yang berbahaya bagi kesehatan. Oleh karena itu, zat warna harus dihilangkan dari
lingkungan perairan. Silika mesopori (MCM-48) dapat digunakan sebagai adsorben zat warna brilliant scarlet. MCM-48 disintesis secara hidrotermal menggunakan
Triton X-100 dan CTAB sebagai template. Surfaktan dihilangkan dengan pencucian HCl-etanol 1 kali dan 2 kali. Karakterisasi MCM-48 dilakukan menggunakan spektofotometer FT-IR dan XRD. Hasil sintesis MCM-48 dipelajari kemampuan
adsorpsinya dengan variasi waktu kontak, pH, dan konsentrasi. Konsentrasi brilliant scarlet sesudah adsorpsi ditentukan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis pada
panjang gelombang 505 nm. Model isotermal Freundlich dan Langmuir digunakan untuk mempelajari isotermal adsorpsi brilliant scarlet oleh MCM-48 pencucian HCl-etanol 1 kali dan 2 kali. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu optimum
adsorpsi brilliant scarlet oleh MCM-48 pencuciann 1 kali adalah 60 menit sedangkan MCM-48 pencucian 2 kali adalah 60 menit. pH optimum adsorpsi
brilliant scarlet oleh MCM-48 pencucian 1 kali adalah pH 6 sedangkan MCM-48 pencucian 2 kali adalah pH 5. Adsorpsi brilliant scarlet oleh MCM-48 pencucian HCl-etanol 1 kali dan 2 kali memenuhi isotermal Langmuir dengan kapasitas
adsorpsi masing-masing adalah 62,5 mg/g adsorben dan 17,53 mg/g adsorben.
Kata kunci: adsorpsi, silika mesopori (MCM-48), isotermal adsorpsi, brilliant scarlet.
ix
ABSTRACT
Dyes as waste liquid are environment pollutant materials that are dangerous for
health. Therefore, dyes have to be removed from water environment. Mesoporous silica (MCM-48) was used as adsorbent of brilliant scarlet dyes. MCM-48 was
hydrothermally synthesized using co-surfacatant of CTAB and Triton X-100 as template. Surfactants was removed by washing once and twice with HCl-etanol. Fourier Transform Infra Red (FT-IR) and X-ray Diffraction (XRD) methods were
used to characterize MCM-48 materials. The ability of washed MCM-48 materials to adsorb brilliant scarlet was studied with variation of contact time, pH and
concentration. The concentration of brilliant scarlet after adsorption was determined by UV-Vis Spectrophotometer at a wavelength of 505 nm. Langmuir and Freundlich models were used to study the adsorption isotherm of brilliant scarlet by washed
MCM-48 material. The results indicated that the optimum time adsorption of brilliant scarlet by MCM-48 washed once were 60 min, whereas those by MCM-48
washed twice were 60 min. optimum pH adsorption of brilliant scarlet by MCM-48 washed once were 6, whereas those by MCM-48 washed twice were 5. The adsorption of brilliant scarlet by MCM-48 washed once and twice were fitted the
Langmuir model with the adsorption capacity of 62,5 mg/g and 17,53 mg/g adsorbent, respectively.
Key words: adsorption, mesoporous silica (MCM-48), adsorption isotherm, brilliant
scarlet.
x
DAFTAR ISI
Halaman
PRAKATA......................................................................................................
ABSTRAK......................................................................................................
ABTSRACT....................................................................................................
DAFTAR ISI…………......……………………………………………........
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................
DAFTAR TABEL......…………………………………………………........
DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………......
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN…………………………
BAB I PENDAHULUAN………………………………………….……....
1.1 Latar Belakang…………………………………………....…..
1.2 Rumusan Masalah……………………………………….........
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian……………………………......
1.3.1 Maksud Penelitian……………...………………………..........
1.3.2 Tujuan Penelitian……………………………………………...
1.4 Manfaat Penelitian………………………………………..…...
BAB II TINJAUAN PUSTAKA…………………………………….………
2.1 Zat Warna……….......................................................................
2.1.1 Zat Warna Alami.........………….........……............................
2.1.2 Zat Warna Sintesis....................................................................
2.1.3 Zat Warna Azo..........................................................................
2.1.4 Brilliant Scarlet........................................................................
v
viii
ix
x
xiii
xv
xvi
xviii
1
1
4
4
4
5
5
6
6
6
7
8
9
xi
2.2 Adsorpsi……………………………………………………….
2.2.1 Adsorben………………………………..…………………….
2.2.2 Isotermal Adsorpsi………..…..………………………………
2.3 Silika Mesopori…………….…………………………...........
BAB III METODE PENELITIAN………………………………...….…....
3.1 Bahan Penelitian…………..……………………………..…....
3.2 Alat Penelitian…………….……………………….…….........
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian……………………..........…..…
3.4 Prosedur Penelitian................…………………........................
3.4.1 Sintesis Silika Mesopori (MCM-48)………………………….
3.4.2 Karakterisasi Silika Mesopori (MCM-48)…………………….
3.4.3 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum…………………..
3.4.4 Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi…….…………………..
3.4.5 Penentuan pH Optimum Adsorpsi……………………………. 3.4.6 Penentuan Kapasitas Adsorpsi Brilliant scarlet oleh
Silika Mesopori (MCM-48)……………………………...........
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………….
4.1 Sintesis dan Karakterisasi Silika Mesopori (MCM-48)………
4.2 Waktu Optimum Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika Mesopori (MCM-48)………………………………………….
4.3 Penentuan pH Optimum Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika Mesopori (MCM-48)………………………………..............
4.4 Kapasitas Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika Mesopori
(MCM-48)……………………………………………………
4.5 Hasil Pembacaan FTIR Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika
Mesopori (MCM-48)………………………………………...
9
11
11
12
18
18
18
18
19
19
20
21
21
21
22
24 24
28
31
34
40
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………………….
5.1 Kesimpulan…………………………………………………..
5.2 Saran…………………………………………………………
DAFTAR PUSTAKA……………………………….…………………….....
LAMPIRAN ………………………………………….……………………..
42
42
42
43 47
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Pengaruh waktu terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 1 kali……………...................
2. Pengaruh waktu terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 2 kali………………………...
3. Pengaruh pH terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 1 kali.......................................
4. Pengaruh pH terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) dengan pencucian dengan HCl-etanol 2 kali...........................
5. Pengaruh konsentrasi terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali ……………………...
6. Pengaruh konsentrasi terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali....................................
28
29
31
32
34
36
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Pengaruh pH terhadap kesetimbangan zat warna azo…………………
2. Strukrur Brillian Scarlet...........................................................................
3. Struktur 3 dimensi Silika Mesopori (MCM-48).....................................
4. Pengaruh pH pada sintesis silika mesopori (MCM-48)......................
5. Gugus silanol (Si-OH) dalam silika mesopori (MCM-48)…………..
6. Interaksi antara spesies anorganik dan bagian kepala dari surfaktan
dengan beberapa penentuan kemungkinan sintesis dalam suasana asam,
basa dan netral…………………………………………………………...
7. Pembentukan mesopori silika oleh structure direct agent………………
8. Difraksi sinar-X dan struktur yang diajukan untuk MCM-41, MCM-48
dan MCM-50………….…………………………………………………
9. Pola difraksi sinar X silika mesopori (MCM-48)......................................
10. Pola XRD MCM-48 sebelum dan setelah kalsinasi………….………….
11. Spektrum inframerah silika mesopori (MCM-48) sebelum pencucian dan sesudah pencucian dengan HCl-etanol 1 kali dan 2 kali....................
12. Grafik hubungan antara waktu adsorpsi terhadap jumlah brilliant scarlet
yang diadsorpsi (x/m) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-
etanol 1 kali ……………………………………………………………...
13. Grafik hubungan antara waktu adsorpsi terhadap jumlah brilliant scarlet
yang diadsorpsi (x/m) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali………………………………………………………………
14. Grafik hubungan antara pH dengan jumlah brilliant scarlet yang
diadsorpsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol
satu kali………………….........................................................................
9
9
13
14
14
15
15
16
25
25
26
28
30
31
xv
15. Grafik hubungan antara pH dengan jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol dua kali ………………………………………………………….............
16. Grafik hubungan antara jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali dengan
konsentrasi larutan pada kesetimbangan ………….................................. 17. Isotermal Langmuir untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali....................................................
18. Isotermal Freundlich untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali....................................
19. Grafik hubungan antara jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali dengan
konsentrasi larutan (Ce) pada kesetimbangan ……………………….......
20. Kurva isotermal Langmuir untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali....................................
21. Kurva isotermal Freundlich untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali....................................
22. Spektrum inframerah adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) pencuian HCl-etanol 1 kali dan 2 kali setelah diinteraksikan
dengan brilliant scarlet ………………………………..............................
32
35
35
36
37
38
38
41
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Skema kerja sintesis silika mesopori (MCM-48)................................
2. Skema kerja penghilangan surfaktan dari silika mesopori (MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 1 kali................................
3. Skema kerja penghilangan surfaktan dari silika sesopori (MCM-48)
dengan pencucian HCl-etanol 2 kali....................................................
4. Skema kerja penentuan panjang gelombang maksimum ………........
5. Skema kerja penentuan waktu optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) setelah pencucian dengan HCl-etanol ....…..........................................................................................
6. Skema kerja penentuan pH optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) setelah pencucian dengan HCl-etanol
…...................................................................................................
7. Skema kerja penentuan kapasitas adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) setelah pencucian dengan HCl-etanol...................................................................................................
8. Data penentuan panjang gelombang maksimum brilliant scarlet
dengan konsentrasi 20 mg/L…………………………………………
9. Data absorbansi kurva standar larutan brilliant scarlet ……...............
10. Data penentuan waktu optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silikamesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali......................................................................................................
11. Data penentuan waktu optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali………………….
12. Data penentuan pH optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali.......................................................................................................
47
48
48
49
50
501
52
53
54
55
56
57
xvii
13. Data penentuan pH optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali …………………
14. Data penentuan kapasitas adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali..............................
15. Contoh perhitungan nilai Qo dan b.......................................................
16. Contoh perhitungan nilai k dan n.........................................................
17. Data penentuan kapasitas adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali…………………..
18. Contoh perhitungan nilai Qo dan b…………………………………..
19. Contoh perhitungan nilai k dan n……………………………………
58
59
60
61
62 63
64
xviii
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
b = energi adsorpsi berdasarkan isotermal Langmuir
Ce = konsentrasi kesetimbangan larutan
Co = konsentrasi awal
CTAB = cethyil trimethyil ammonium bromide
FTIR = Fourier Transform infra-red
k = kapasitas adsorpsi berdasarkan isotermal Freundlich
MCM = Mobil Crystalline of Material
m = banyaknya adsorben yang digunakan
n = intensitas adsorpsi berdasarkan isotermal Freundlich
pH = derajat keasaman
ppm = part per million
qe = jumlah zat yang diadsorpsi
Qo = kapasitas adsorpsi isotermal Langmuir
V = volume
x = jumlah zat terlarut yang diadsorpsi
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sektor industri merupakan sektor yang sangat penting dalam pertumbuhan
ekonomi. Namun dapat juga berdampak negatif melalui limbah yang dihasilkan
dalam prosesnya, baik berupa limbah padat, cair maupun gas. Salah satu limbah cair
yang dihasilkan adalah zat warna. Zat warna dalam lingkungan dapat menyebabkan
pencemaran lingkungan yang dapat berakibat buruk bagi kesehatan. Zat warna tanpa
pengolahan terlebih dahulu akan mengganggu estetika maupun penentrasi sinar
matahari ke dalam air sehingga mengganggu fotosintesis dari tumbuhan air. Banyak
dari zat warna ini telah teridentifikasi sebagai toksik dan karsinogenik (Preethi dkk.,
2006).
Zat warna yang diproduksi di dunia diperkirakan lebih dari 10.000 ton
pertahun dengan tipe zat warna yang berbeda, namun secara pasti jumlahnya tidak
diketahui, sekitar 4 % diantaranya merupakan zat warna reaktif yang tergolong zat
warna azo (Forgacs dkk., 2004). Zat warna azo merupakan zat warna berbahaya yang
dapat bersifat toksik, karsinogenik dan mutagenik (Modi dkk., 2010). Salah satu zat
warna azo yang biasa digunakan adalah zat warna brilliant scarlet. Brilliant scarlet
dapat menyebabkan hiperaktivitas pada anak dan juga bersifat karsinogenik. Brilliant
scarlet sangat larut dalam air dan menghasilkan warna merah yang sangat pekat
(Anonim, 2013). Kurang dari 1 ppm zat warna azo dibutuhkan untuk membentuk
intensitas warna yang tinggi dalam air (Banat dkk., 1996), sehingga pengurangan
intensitas warna pada limbah cair perlu dilakukan.
2
Metode pengurangan limbah dari dalam perairan secara fisiko-kimia telah
banyak dilakukan seperti koagulasi, adsorpsi, fotokatalisis, solidifikasi dan
insenerasi. Metode adsorpsi pada dasarnya sederhana dan efektif (Moreira dkk.,
1998). Adsorpsi merupakan metode efektif untuk mengurangan polutan organik
maupun anorganik dari perairan yang terkontaminasi (Gao dkk., 2010). Adsorben
yang digunakan bisa bermacam-macam dengan ketentuan bahwa bahan tersebut
mempunyai pori, rongga, ruang antar lapisan atau sisi aktif (Wahyuni, 2010).
Beberapa adsorben yang sering digunakan adalah abu sekam padi (Cahyonugroho,
2007), pasir vulkanik gunung Merapi (Fadjri, 2012), kitosan (Mahatmanti dan
Sumarni, 2003; Arifin dkk., 2012), kitin (McKay, 1982), karbon aktif (Preethi dkk.,
2006), abu terbang (Mufrodi, 2008), montmorilonit (Wang, 2004) dan silika
mesopori (Duma, 2005; Kumik, 2013). Adsorben hasil sintesis memiliki keunggulan
yaitu dapat dibuat dengan ukuran tertentu sesuai dengan kebutuhan sehingga akan
lebih efektif dalam penggunaannya sebagai adsorben (Taslimah, 2007).
Silika mesopori (MCM-48) merupakan senyawa yang memiliki kerangka 3
dimensi (Vartuli, 1994). Silika merupakan komponen utama penyusun silika
mesopori. Ukuran porinya yang berukuran meso sangat baik untuk mengadsorpsi
senyawa dengan ukuran yang besar. Pori yang berukuran meso dan memiliki
kerangka tiga dimensi pada MCM-48 memiliki keuntungan karena kemungkinan
terjadinya pemblokiran pori oleh molekul adsorbat kecil.
Silika mesopori memiliki gugus aktif yaitu silanol ( Si-OH). Silika mesopori
dapat digunakan sebagai adsorben untuk adsorpsi surfaktan kationik maupun
surfaktan netral (Taba, 2001). Interaksi antara silika mesopori dengan senyawa yang
mengandung gugus hidroksil, seperti surfaktan netral, disebabkan oleh adanya ikatan
3
hidrogen antara gugus silanol dengan gugus hidroksil. Senyawa brilliant scarlet
mengandung gugus hidroksil oleh karena itu senyawa ini memiliki kemungkinan
teradsorpsi oleh silika mesopori.
Sintesis MCM-48 dengan metode Ryoo, memanfaatkan surfaktan sebagai
pembentuk struktur (template). Surfaktan yang digunakan adalah
Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB) dan Triton X-100 (Ryoo, 1999). Silika
mesopori yang disintesis menggunakan surfaktan kationik dan netral menyebabkan
silika pada silika mesopori bermuatan negatif. Apabila CTAB tetap tinggal dalam
silika mesopori maka ketika MCM-48 digunakan untuk mengadsorpsi senyawa yang
bermuatan negatif memungkinkan terjadi interaksi kimia dengan adsorbatnya. Cara
untuk membiarkan sebagian surfaktan tetap ada adalah melalui proses pencucian
dengan HCl-etanol. Banyaknya HCl-etanol yang digunakan untuk pencucian
mempengaruhi jumlah surfaktan yang tetap tinggal, oleh karena itu pencucian
dilakukan sebanyak 1 kali dan 2 kali.
Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu karakteristik fisik dan kimia
dari adsorben, karakteristik fisik dan kimia dari adsorbat, konsentrasi adsorbat dalam
fase cair, karakteristik fase cair, pH, dan waktu kontak (Cheremisinoff dan Moressi,
1978). Adsorpsi brilliant scarlet oleh adsorben silika mesopori (MCM-48),
diperkirakan dipengaruhi oleh ukuran pori dan kandungan kimia adsorben sehingga
pada penelitian ini akan diukur parameter waktu kontak dan penentuan gugus fungsi.
Kesetimbangan brilliant scarlet (zar warna azo) dalam air dapat dipengaruhi oleh
kondisi lingkungan, khususnya keasaman larutan, oleh karena itu memungkinkan
untuk mengukur pH adsorpsi. Untuk itu pada penelitian ini akan dilakukan adsorpsi
4
dengan melihat pengaruh waktu kontak, pH, konsentrasi adsorbat dan gugus fungsi
yang terlibat dalam adsorpsi.
Berdasarkan uraian di atas maka pada penelitian ini akan dilakukan adsorpsi
brilliant scarlet, sebagai representasi zat warna azo, oleh silika mesopori (MCM-48)
pencucian HCl-etanol 1 kali dan 2 kali.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. berapakah waktu kontak optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori setelah pencucian dengan HCl-etanol?
2. berapakah pH optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori setelah
pencucian dengan HCl-etanol?
3. berapakah kapasitas adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori setelah
pencucian dengan HCl-etanol?
4. gugus fungsi apakah yang terlibat dalam adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori setelah pencucian dengan HCl-etanol?
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian
1.3.1 Maksud Penelitian
Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui dan mempelajari kemampuan
silika mesopori setelah pencucian dengan HCl-etanol dalam mengadsorpsi brilliant
scarlet dalam air.
5
1.3.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. menentukan waktu kontak dan pH optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh
silika mesopori setelah pencucian dengan HCl-etanol,
2. menentukan kapasitas adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori setelah
pencucian dengan HCl-etanol,
3. menentukan gugus fungsi yang terlibat dalam adsorpsi brilliant scarlet oleh
silika mesopori setelah pencucian dengan HCl-etanol.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang
kemampuan silika mesopori untuk mengadsorpsi brilliant scarlet dalam air. Selain
itu diharapkan data-data yang diperoleh dapat dijadikan sebagai dasar pertimbangan
dalam pengolahan air limbah yang mengandung zat warna azo khususnya senyawa
brilliant scarlet.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Zat Warna
Molekul zat warna merupakan gabungan dari zat warna organik tidak jenuh
dengan kromofor sebagai pembawa warna dan auksokrom sebagai pengikat warna
dengan serat. Zat organik tidak jenuh yang dijumpai dalam pembentukan zat warna
adalah senyawa aromatik antara lain senyawa hidrokarbon aromatik dan turunannya,
fenol dan turunannya serta senyawa-senyawa hidrokarbon yang mengandung
nitrogen. Zat warna yang diproduksi di dunia diperkirakan lebih dari 10.000 ton
pertahun dengan tipe zat warna yang berbeda, namun secara pasti jumlahnya tidak
diketahui, sekitar 4 % diantaranya merupakan zat warna reaktif yang tergolong zat
warna azo (Forgacs dkk., 2004).
2.1.2 Zat Warna Alami
Pewarna alami adalah zat warna alami (pigmen) yang diperoleh dari
tumbuhan, hewan, atau dari sumber-sumber mineral, zat warna ini digunakan sejak
dahulu dan umumnya dianggap lebih aman daripada zat warna sintesis. Salah satu
kelemahan zat warna alami adalah warna yang tidak homogen sehingga susah untuk
mendapatkan warna yang homogen.
Di Indonesia terdapat sekitar 153 jenis tumbuhan pewarna alami yang telah
diidentifikasi (Husodo, 1999), dan telah digunakan secara luas dalam berbagai
industri. Pada umumnya zat warna alami diperoleh dari tumbuhan yang diambil dari
hutan atau dengan sengaja ditanam, digunakan untuk mewarnai ukiran, patung,
makanan, anyaman, tenunan serta bahan kerajinan lainnya berasal dari pohon, perdu,
7
dan liana yang diolah secara tradisional (Makabori, 1999). Menurut Hidayat dan
Saati (2006), beberapa zat warna yang diperoleh dari bahan alami adalah karoten,
biksin, karamel, klorofil, antosianin dan tanin.
2.1.3 Zat Warna Sintesis
Zat warna sintesis pertama kali ditemukan oleh William Henry Perkin secara
tidak sengaja pada tahun 1856, ketika Perkin sedang mencari obat untuk malaria. Zat
warna sintesis yang ditemukan itu diberi nama, Mauve. Mauve adalah zat warna
yang memberikan warna sangat terang, tapi memudar dengan mudah. Zat warna
sintetis dapat didefinisikan sebagai zat-zat berwarna yang dapat memberikan warna
permanen pada serat, sehingga serat tidak akan kehilangan warnanya bila terkena
keringat, cahaya, air dan banyak bahan kimia termasuk oksidator dan juga dari
serangan mikroba (Rai dkk., 2005; Saratele dkk., 2011).
Pada akhir abad ke-19, lebih dari sepuluh ribu pewarna sintetis telah
dikembangkan dan digunakan untuk tujuan industri (Robinson dkk., 2001, Saratele
dkk., 2011). Zat warna dapat digunakan dalam tekstil, sabun dan detergen, kosmetik,
kertas, plastik dan juga digunakan dalam aplikasi teknologi tinggi, seperti dalam
medis, elektronik, dan terutama industri pencetakan. Perkiraan pada tahun 1977
sekitar 800.000 ton zat warna yang terdaftar telah diproduksi di seluruh dunia
(Anliker, 1977).
Survei yang dilakukan oleh ETAD (Ecological and Toxicological Association
of the Dyestuffs Manufacturing Industry) menunjukkan bahwa dari total sekitar
4.000 pewarna yang telah diuji, lebih dari 90% menunjukkan nilai LD50 di atas 2 x
103 mg/kg, yang paling beracun adalah zat warna diazo (Robinson dkk., 2001).
Dengan demikian nampak bahwa paparan pewarna azo tidak menyebabkan toksisitas
8
akut, tetapi jika terhirup dan kontak dengan kulit maka dapat bersifat karsinogenik
karena dapat membentuk amina aromatis yang karsinogenik (Hunger, 2003).
2.1.3 Zat Warna Azo
Zat warna azo adalah zat warna yang mengandung satu atau lebih ikatan azo
(-N = N-). Zat warna azo merupakan zat warna komersial yang sangat penting, yaitu
sekitar 50% dari zat warna komersial dan juga paling sering diteliti, dan dari semua
pewarna organik, 60-80% adalah pewarna azo. Zat warna ini digunakan secara luas
dalam substrat seperti serat tekstil, kulit, plastik, kertas, rambut, minyak mineral, lilin,
bahan makanan, kosmetik dan percetakan (Chung & Stevens, 1993;. Chang dkk.,
2001).
Penambahan zat warna dalam air sangat besar pengaruhnya, hanya perlu
jumlah yang sangat kecil (kurang dari 1 ppm untuk beberapa pewarna) untuk
menyebabkan perubahan warna yang terlihat jelas (Banat dkk., 1996). Air limbah
yang berwarna tidak hanya berdampak pada aspek estetika dan transparansi air yang
diterima, tetapi juga pada aspek lingkungan dan kesehatan seperti efek racun,
karsinogenik dan mutagenik dari beberapa pewarna azo (Modi dkk., 2010; Lu dkk.,
2010). Hal ini juga dapat mempengaruhi ekosistem perairan melalui penurunan
penetrasi cahaya yang masuk ke perairan (Banat dkk., 1996; Modi dkk., 2010).
Sintesis dan kesetimbangan zat warna azo dipengaruhi oleh pH (Hunger,
2003). Pada pH >7, ion –OH pada larutan yang merupakan spesies yang kaya akan
elektron akan menarik atom H pada zat warna sehingga zat warna cenderung
bermuatan negatif. Sedangkan pada pH <7, jumlah spesies yang kaya akan elektron
sangat kecil sehingga tidak dapat menarik atom H pada zat warna. Perbedaan spesies
zat warna pada asam dan basa dapat dilihat pada Gambar 1.
9
Gambar 1. Pengaruh pH terhadap kesetimbangan zat warna azo (Hunger, 2003).
2.1.4 Brilliant scarlet
Brilliant scarlet dikenal juga dengan nama CI Food Red 7, Cochineal Red A,
New Coccine, Ponceau 4R, CI (1975) No. 16255 INS No. 124. Zat warna brilliant
scarlet memiliki berat molekul 604,48 g/mol. Brilliant scarlet berbentuk bubuk
berwarna merah, yang larut dalam air dan sedikit larut dalam etanol. Brillian Scarlet
memilik nama kimia trisodium 2-hydroxy-1-(4-sulfonato-1-naphthylazo)-6,8-
naphthalenedisulfonate, dengan rumus struktur seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur Brilliant scarlet
Brilliant scarlet adalah zat warna azo yang awalnya digunakan sebagai
pewarna pada makanan, namun pada tahun 2006, CFSAN menetapkan brillian
scarlet sebagai zat warna yang berbahaya. Zat warna ini sangat berbahaya terhadap
orang yang alergi terhadap aspirin. Selain ini, dapat menyebabkan hiperaktivitas
pada anak dan juga bersifat karsinogenik (Anonim, 2013).
2.2 Adsorpsi
Adsorpsi berasal dari bahasa Latin yaitu “sorbere” yang bearti mengisap.
Adsorpsi dapat terjadi karena adanya ikatan yang terbentuk antara adsorben dengan
10
adsorbat. Adsorben merupakan fasa yang dapat terkondensasi yaitu fasa padat dan
cair sedangkan adsorbat dapat berupa atom, ion atau molekul dalam fasa padat, cair
maupun gas (Monk, 2004). Adsorpsi merupakan peristiwa penjerapan suatu zat pada
permukaan zat lainnya. Zat padat dan zat cair mempunyai gaya adsorpsi karena
kedua zat ini memiliki gaya tarik molekul-molekul dipermukaannya. Adsorpsi
bersifat selektif, yang diserap hanya pelarut atau zat terlarut. Zat yang menurunkan
tegangan antarmuka lebih kuat diadsorpsi (Sukardjo, 1989).
Interaksi pada proses adsorpsi tidak dapat benar-benar disebut sebagai ikatan
jika entalpinya kecil, interaksi yang lebih mungkin adalah berhubungan dengan gaya
van der Waals atau mungkin ikatan hidrogen jika adsorben mengandung oksida pada
permukaannya. Adsorpsi seperti ini disebut adsorbsi fisika atau dikenal dengan
fisisorpsi. Proses adsorpsi yang lain adalah terbentuknya ikatan kimia antara
adsorben dan adsorbat karena entalpi yang besar. Adsorpsi seperti ini disebut
adsorpsi kimia atau dikenal dengan kimisorpsi (Monk, 2004).
Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas adsorpsi (Sawyer dan McCarty,
1987) yaitu:
1. luas permukaan adsorben. Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak
adsorbat yang dapat diserap, sehingga proses adsorpsi dapat semakin efektif.
Semakin kecil ukuran diameter partikel maka semakin luas permukaan adsorben.
2. ukuran partikel. Makin kecil ukuran partikel yang digunakan maka semakin
besar kecepatan adsorpsinya. Ukuran diameter dalam bentuk butir adalah lebih
dari 0,1 mm, sedangkan ukuran diameter dalam bentuk serbuk adalah 200 mesh.
11
3. waktu kontak. Waktu kontak merupakan suatu hal yang sangat menentukan
dalam proses adsorpsi. Waktu kontak yang lebih lama memungkinkan proses
difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik.
4. distribusi ukuran pori. Distribusi pori akan mempengaruhi distribusi ukuran
molekul adsorbat yang masuk ke dalam partikel adsorben.
2.2.1 Adsorben
Banyak bahan-bahan padat yang digunakan sebagai adsorben dalam adsorpsi,
antara lain karbon aktif, kitin, kitosan, asam humat, lempung dan zeolit. Suatu bahan
dapat berfungsi sebagai adsorben apabila mempunyai pori, rongga, ruang antar
lapisan atau sisi aktif (Wahyuni, 2010). Adsorben yang baik digunakan adalah
adsorben dengan luas permukaan besar, stabil secara termal dan kimia, serta murah.
2.2.2 Isotermal Adsorpsi
Kurva hubungan konsentrasi dari bahan teradsorpsi pada temperatur tetap
disebut isotermal adsorpsi. Persamaan isotermal adsorpsi yang umum digunakann
adalah persamaan Langmuir dan Freundlich.
Isotermal Langmuir mengasumsikan adsorpsi lapisan tunggal pada
permukaan yang mengandung sejumlah tertentu pusat adsorpsi dengan energi-energi
adsorpsi yang seragam tanpa perpindahan adsorbat pada bidang permukaan
(Ramakrishna, 1997).
Menurut Langmuir, isotermal adsorpsi mencakup 5 asumsi mutlak yaitu
(Alberty, 1992):
1. molekul yang teradsorpsi berkelakuan ideal
2. molekul yang teradsorpsi dibatasi sampai lapisan monomolekul
12
3. permukaan adalah homogen, artinya afinitas dari setiap kedudukan ikatan
untuk setiap molekul adalah sama.
4. tidak ada antaraksi lateral molekul adsorbat
5. molekul yang teradsopsi terlokalisasi artinya tidak bergerak pada permukaan.
Bentuk linear dari persamaan isotermal Langmuir ditunjukkan pada
persamaan berikut:
………………………………….. (1)
dimana Ce adalah konsentrasi kesetimbangan larutan (mg/L), qe adalah jumlah zat
yang teradsorpsi per gram adsorben, Qo dan b adalah konstanta Langmuir yang
berturut-turut menyatakan kapasitas adsorpsi dan energi adsorpsi (Namasivayam,
2001). Jadi grafik Ce/qe terhadap Ce akan menghasilkan garis lurus dengan
kemiringan (slope) 1/Qo dan perpotongan (intercept) 1/Qob.
Isotermal Freundlich bergantung pada asumsi energi permukaan yang
heterogen. Bentuk linear dari isotermal Freundlich adalah sebagai berikut:
log
= log K +
log C ……………………………..(2)
dimana x adalah jumlah zat terlarut yang diadsorpsi, m adalah banyaknya adsorben
yang digunakan dalam gram, C adalah konsentrasi kesetimbangan larutan. K dan n
adalah konstanta adsorpsi seperti kapasitas dan intensitas adsorpsi ( Namasivayam,
2001).
2.3 Silika Mesopori
Perkembangan material mesopori sangat pesat dan menjadi perhatian banyak
peneliti, terutama sejak ditemukannya anggota keluarga M41S dari silikat atau
13
aluminosilikat mesopori oleh peneliti dari Mobil Oil Corporation pada tahun 1992.
Surfaktan sebagai agen pembentuk struktur (pencetak) digunakan untuk
mendapatkan material silikat dengan struktur lapis (lamellar) (MCM-50), heksagonal
(MCM-41) dan kubik (MCM-48) (Beck, 1992). MCM-48 terdiri atas 2 jaringan
(network) yang tidak saling bergantung dan terjalin secara berbelit-belit dari channel
mesopori, yang menghasilkan sistem tiga dimensi (Vartuli, 1994).
Gambar 3. Struktur 3 dimensi material berpori MCM-48 (Bandyopadhyay, 2004)
Sintesis MCM-48 menurut Beck dkk (1992) menggunakan 4 komponen
utama, yaitu: sumber silika, surfaktan, pelarut dan katalis (asam dan basa).
Kombinasi natrium silikat, tetrametilamonium silikat dan tetraetilortosilikat
digunakan sebagai sumber silika, dan alkilrimetil-amonium klorida/ hidroksida/
bromida sebagai surfaktan. Air dan atau asam sulfat digunakan sebagai pelarut. Pada
tahun 1998, Ryoo dkk mensintesis MCM-48 menggunakan prosedur hidrotermal.
Natrium silikat, CTAB dan berbagai jenis alkohol sebagai bahan dasarnya. Pada
tahun 1999, Ryoo dkk menemukan metode sintesis MCM-48 yang lebih mudah
dengan menggunakan campuran surfaktan kationik dan surfaktan netral. Silika
mesopori yang dihasilkan mengandung surfaktan. Pencucian menggunakan HCl-
etanol digunakan untuk menghilangkan surfaktan yang ada pada silika sehingga
diperoleh silika berpori ukuran meso (Ryoo, 1999). Pada proses sintesis, kondisi pH
sangat berpengaruh terhadap struktur mesopori yang dihasilkan (Gambar 4) oleh
karena itu pH sintesis harus diatur sedemikian rupa untuk membentuk silika
14
Si
O
O
Si
O
O
Si
O
OH
O
Si
HO
O
O
Si
O
mesopori (MCM-48). Jika pH tidak diatur sampai pH 10 maka akan membentuk
silika mesopori dengan struktur yang lain. Hasil sintesis berupa s ilika mesopori yang
mengandung gugus silanol, seperti pada Gambar 5.
Gambar 4. Pengaruh pH pada sintesis silika mesopori (MCM-48) (Stucky dkk.,1993).
Gambar 5. Gugus silanol (Si-OH) dalam silika mesopori (MCM-48) (Huo, 1994).
Kondisi fundamental untuk metode sintesis merupakan sebuah interaksi
menarik antara template dan prekursor silika untuk menghasilkan struktur yang
teratur tanpa melalui pemisahan fase. Gambar 4 menunjukkan perbedaan interaksi
antara komponen anorganik dan bagian kepala dari surfaktan. Menurut Huo dkk
(1994), jika reaksi dilakukan dalam suasana basa (dimana spesies silika berada dalam
bentuk anion) dan surfaktan kationik ammonium kuartener yang digunakan sebagai
SDA (structure directing agents), jalur sintesis ini diistilahkan dengan interaksi S+S-
(Gambar 6a). Sintesis juga bisa dilakukan pada suasana asam (dibawah titik
isoelektrik dari Si-OH; spesies anorganik mendekati pH 2 dimana spesies silika
bermuatan positif. Untuk menghasilkan interaksi dengan surfaktan kationik, perlu
ditambahkan mediator ion X- (biasanya halida).
15
Gambar 6. Interaksi antara spesies anorganik dan bagian kepala dari surfaktan
dengan beberapa penentuan kemungkinan sintesis dalam suasana asam, basa dan netral. Elektrostatik; S+S-, S+X-I+, S-M+I-, S-I+, dan melalui ikatan hidrogen SoIo/NoIo, So(XI)o, S; surfactant, I; inorganic species)
(Huo, dkk., 1994).
Mekanisme pembentukan material mesopori silika (MCM-48) diasumsikan
sama dengan mekanisme pembentukan MCM-41 seperti yang diusulkan oleh (Beck
dkk., 1992), dapat dilihat pada Gambar 7. Pada awalnya misel berbentuk bola dan
ketika prekursor silika ditambahkan, misel berubah memanjang dan tersusun dalam
pola heksagonal ketika dinding silika terbentuk. Setelah kalsinasi, surfaktan
dihilangkan dan terbentuk silika mesopori (MCM-41).
Gambar 7. Pembentukan mesopori silika oleh structure direct agent, a) mekanisme
true liquid crystal template, b) mekanisme penggabungan liquid crystal template (Beck, dkk., 1992).
16
Karakterisasi MCM-48 dapat dilakukan dengan beberapa teknik
instrumentasi yaitu XRD (X-ray diffraction), mikroskop elektron, spektroskopi FTIR
dan spektrometer NMR (Taba, 2001). XRD digunakan untuk meneliti bentuk pori
dan simetri dari molekul serta dapat juga digunakan untuk mengamati stabilitas dari
MCM-48. Selain itu metode difraksi sinar-X sangat berguna untuk mempelajari efek
dari adanya unsur lain dalam MCM-48 (Ryoo dkk., 1999).
Dengan difraksi sinar-X, beberapa jenis silika mesopori, yakni MCM-41
MCM-48, dan MCM-50 dapat dibedakan seperti terlihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Difraksi sinar X dan struktur yang diajukan untuk MCM-41, MCM-48, dan MCM-50 (Barton, 1999).
Mikroskop elektron digunakan untuk mempelajari morfologi dan struktur
molekul dari MCM-48. Informasi tentang gugus hidroksil pada MCM-48 dapat
diperoleh melalui spektroskopi FTIR (Taba, 2001).
MCM-48 dapat digunakan sebagai katalis, adsorben dan lain- lain. Sebagai
katalis, MCM 48 digunakan pada sintesis organik. Hartmann dkk (1999)
menggunakan MCM-48 sebagai adsorben untuk senyawa organik seperti bensena, n-
heptana dan sikloheksana. MCM-48 juga dapat digunakan sebagai adsorben untuk
Pola difraksi
sinar- X
Struktur
MCM-41 MCM-48 MCM-50
Heksagonal Kubus Lapis
17
surfaktan kationik dan surfaktan netral (Taba, 2001). Penggunaan lain dari MCM-48
adalah dapat digunakan sebagai cetakan untuk membuat jenis mesopori yang lain,
seperti mesopori karbon (Ryoo, 2000). Selain itu MCM-48 dapat digunakan sebagai
cetakan untuk membuat mesopori-mesostruktur TiMCM-48 yang memiliki prospek
sebagai katalis pada proses hidroksilasi, amoksimasi, epoksidasi, oksidasi senyawa
organik melalui mekanisme pusat V (Prakash dkk., 1998 dalam Sutrisno dkk., 2005).
18
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : NaOH (E-Merck),
HCl (E-Merck), Ludox HS40, triton X-100, brilliant scarlet, setil trimetil amonium
bromida (CTAB), etanol (Pro Analysis), asam asetat (E-Merck), kertas saring
whatman No. 42, akuades, dan kertas pH universal (E-Merck).
3.2 Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah : alat-alat gelas yang
lazim dipakai dalam laboratorium, oven (spnisosfd), neraca (Toledo), aluminium foil,
termometer, neraca analitik (Ohauss), magnetik stirrer (cole-palmer), hotplate stirrer,
pompa vakum (ABM tipe 4EK F6 3CX-4), penyaring Buchner, Spektrofotometer
UV-Vis (Spektronik 20 D+), magnetik stirer, Spektrofotometer FT-IR Prestige-21
(Shimadzu), Difraktometer Sinar-X (Rigaku).
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Oktober 2012 hingga Maret 2013 di
Laboratorium Kimia Fisika dan Laboratorium IPA Terpadu, Jurusan Kimia Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin Makassar, dan
analisis XRD pada Laboratorium Mikrostruktur UNM, Makassar.
19
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Sintesis Silika Mesopori (MCM-48)
Untuk mensintesis MCM-48 digunakan metode Ryoo yang dimodifikasi
(Taba, 2001), sebagai berikut :
Larutan Ludox HS40 sebanyak 14,30 gram dicampurkan dengan 45,25 gram
larutan NaOH 1 M. Campuran dipanaskan sambil diaduk selama 2 jam pada 80 oC.
Campuran surfaktan dibuat dengan melarutkan 6,12 gram CTAB dan 1,34 gram
Triton X-100 secara bersamaan dalam 83,47 gram akuades sambil dipanaskan.
Setelah larutan sodium tetrasilikat dan larutan surfaktan dingin, kedua larutan
dicampurkan dengan cepat dalam botol propilen. Botol langsung ditutup dan
dikocok dengan kuat selama 15 menit. Campuran gel yang dihasilkan dipanaskan di
bawah kondisi statis pada 100 oC selama 24 jam. Pada tahap ini, mesofase surfaktan
silika terbentuk. Untuk menghindari pemisahan dari mesofase pada tahap awal
pemanasan, botol yang berisi campuran sekali-sekali dikocok. Campuran reaksi
kemudian didinginkan pada suhu kamar dan asam asetat (30 %) ditambahkan ke
dalam campuran untuk mengatur pH sampai 10. Setelah pH mencapai 10, campuran
dipanaskan lagi pada 100 oC selama 24 jam kemudian didinginkan pada temperatur
kamar. MCM-48 yang terbentuk disaring, dicuci dengan akuades kemudian
dikeringkan dalam oven pada temperatur 120 oC.
Surfaktan dihilangkan dari produk berwarna putih melalui pencucian HCl-
etanol 1 kali dan 2 kali. Sebanyak 1 gram MCM-48 dicuci dengan 25 mL HCl 0,1 M
dalam larutan etanol 50 % sambil diaduk selama 30 menit pada suhu kamar,
kemudian disaring. Pencucian diulangi sekali lagi kemudian campuran disaring,
endapan dicuci dengan air suling dan dikeringkan pada suhu 100 oC.
20
3.4.2 Karakterisasi Silika Mesopori (MCM-48)
Silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali dikarakterisasi
menggunakan metode analisis XRD. Pola XRD diukur dengan difraktometer Rigaku
menggunakan CuK ( = 1,541 ) sebagai sumber radiasi. Difraktometer
dihubungkan ke komputer PC dan dioperasikan menggunakan Sietronic SIE 122D.
Sampel diletakan dalam holder glass dan data difraksi dikumpulkan menggunakan
mode scan continuous dengan nilai scan dari 1o sampai 2o /menit dan meningkat
dari 2,11o – 6,22o . Slit yang diterima adalah 1,25o. Aliran listrik diatur dari 15 mA
dan kecepatan voltase 30 kV digunakan untuk mengamati daerah 2o sampai 10o 2 .
Sietronik XRD software Trace digunakan untuk mengolah data. Space dari
meso/mikro material berpori dikalkulasikan menggunakan persamaan Bragg, n. =
2d sin .
Silika mesopori (MCM-48) sebelum dan sesudah pencucian HCl-etanol 1 kali
dan 2 kali dianasilis menggunakan FT-IR Prestige-21. Penghilangan surfaktan
diamati dengan spektra single beam, dari 300 scan yang digabung pada daerah 4500-
500 cm-1 dengan resolusi 4 cm-1 pada suhu ruangan menggunakan detektor DTGS
(deuterated triglycine sulphate). Sampel digeruskan dengan KBr dalam mortar
menggunakan perbandingan massa 1:10. Hasil campuran dimasukkan ke dalam
tempat khusus berbentuk bulat kemudian divakumkan untuk melepaskan air.
Campuran dipres beberapa saat (10 menit) pada tekanan 72 Torr (8 hingga 20 ton per
satuan luas) untuk menghasilkan bulatan tipis. Pembacaan sepktra data IR
menggunakan software Grams research.
21
3.4.3 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum
Larutan brilliant scarlet 20 mg/L diukur absorbansinya menggunakan
spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 400-600 nm dengan interval
10 nm. Dibuat kurva hubungan antara absorbansi dan panjang gelombang. Panjang
gelombang maksimum merupakan panjang gelombang dengan nilai absorbansi
maksimum.
3.4.4 Penentuan Waktu Optimum
Sebanyak 100 mg silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali
dan 2 kali dimasukkan ke dalam gelas kimia yang berisi 50 mL larutan brilliant
scarlet 50 mg/L. Campuran diaduk dengan magnetik stirer selama 15 menit lalu
disaring. Absorbansi filtrat diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis
pada panjang gelombang 505 nm. Percobaan diulangi dengan variasi waktu
pengadukan berturut-turut 30, 45, 60, 75, 90, 105, dan 120 menit dan dilakukan
secara duplo.
3.4.5 Penentuan pH Optimum Adsorpsi
Sebanyak 100 mg silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali
dimasukkan masing-masing ke dalam 10 gelas kimia yang berisi 50 mL larutan
brilliant scarlet 50 mg/L, kemudian campuran diaduk selama 60 menit dengan
variasi pH 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 dan 9. Campuran tersebut disaring menggunakan
penyaring dengan kertas saring whatman-42. Absorbansi filtrat diukur dengan
menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 505 nm.
Percobaan diulangi dengan menggunakan silika mesopori (MCM-48) pencucian
HCl-etanol 2 kali dengan waktu pengadukan 60 menit. Kedua percobaan dilakukan
22
secara duplo. Konsentrasi yang teradsorpsi untuk tiap pH dihitung dengan
menggunakan persamaan.
Cads = Co - Ce …………………………………..(3)
Dimana Cads adalah konsentrasi teradsorpsi, Co adalah konsentrasi awal, dan Ce
adalah konsentrasi akhir
3.4.6 Penentuan Kapasitas Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika Mesopori
(MCM-48)
Sebanyak 100 mg silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali
dimasukkan masing-masing ke dalam 5 erlenmeyer yang berisi 50 mL larutan
brilliant scarlet dengan variasi konsentrasi 100, 150, 200, 250 dan 300 mg/L pada
pH 6, kemudian diaduk dengan magnetik stirer selama 60 menit. Campuran tersebut
disaring menggunakan penyaring biasa dengan kertas saring whatman-42.
Absorbansi filtrat diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada
panjang gelombang 505 nm. Percobaan diulangi dengan menggunakan silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali dengan waktu pengadukan 60
menit dan dengan variasi konsentrasi pada pH 5. Setiap percobaan dilakukan secara
duplo.
Banyaknya brilliant scarlet yang teradsorpsi (mg) per gram adsorben silika
mesopori (MCM-48) ditentukan dengan menggunakan persamaan (4), dimana
adalah jumlah brilliant scarlet yang teradsorpsi (mg/g), Co adalah konsentrasi
brilliant scarlet sebelum adsorpsi (mg/L), Ce adalah konsentrasi brilliant scarlet
setelah adsorpsi (mg/L), V adalah volume larutan brilliant scarlet (L), dan W adalah
jumlah adsorben silika mesopori (MCM-48) (g).
( )
………………………………….(4)
23
Isotermal adsorpsi dapat ditentukan menggunakan persamaan Langmuir dan
Freundlich. Dengan mengalurkan log
terhadap log C untuk persamaan Freundlich
atau Ce/Qe terhadap Ce untuk persamaan Langmuir. Dari intersep persamaan
Langmuir diperoleh nilai k (parameter yang berhubungan dengan kapasitas adsorpsi)
dan dari slope persamaan Langmuir dapat diperoleh nilai Qo yang berhubungan
dengan kapasitas adsorpsi (Nasrullah, 2003 dalam Juwita, 2005).
24
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data-data hasil penelitian yang berkaitan dengan sintesis silika mesopori
(MCM-48) dan adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori akan dibahas dalam
bab ini. Data-data ini meliputi karakterisasi silika mesopori (MCM-48) hasil sintesis
menggunakan XRD dan FTIR, penentuan waktu optimum, penentuan pH optimum
dan penentuan kapasitas adsorpsi zat warna brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48).
4.1 Sintesis dan Karakterisasi Silika-Mesopori (MCM-48)
Sintesis silika mesopori (MCM-48) menggunakan Ludox HS40 sebagai
sumber silika, CTAB dan Triton X-100 sebagai surfaktan, akuades sebagai pelarut
dan NaOH sebagai katalis basa menghasilkan bubuk putih. Pola difraksi silika
mesopori (MCM-48) terlihat pada Gambar 9. Pola difraksi sinar X silika mesopori
(MCM-48) menunjukkan adanya puncak 2 theta yang kuat pada 2,11o dan 2,46o serta
beberapa puncak dengan intensitas rendah. Puncak-puncak ini adalah puncak 2 theta
yang khas, yang merupakan pola difraksi sinar X untuk silika mesopori (MCM-48).
25
Gambar 9. Pola difraksi sinar X silika mesopori (MCM-48)
Pola difraksi sinar X pada penelitian sebelumnya seperti yang dilakukan oleh
(Taba, 2001), dapat dilihat pada Gambar 10. Gambar 9 dan 10 menunjukkan hasil
pola difraksi MCM-48 yang identik pada indeks miller (211) dan (220).
Gambar 10. Pola XRD MCM-48; a) Hasil sintesis MCM-48 dan b) MCM-48
setelah dikalsinasi
Gambar 10 diperoleh dengan menggunakan instrumen yang memiliki fasilitas
low angle sedangkan Gambar 9 diperoleh dengan menggunakan instrumen yang
tidak memiliki fasilitas low angle, sehingga ada beberapa puncak yang karakteristik
dari silika mesopori (MCM-48) tidak dapat terlihat pada Gambar 9.
2 4 6 8 10
0
1000
2000
(2 1
1)
(2 1
1)
2 4 6 8 10 0.0e+000
2.0e+003
4.0e+003
6.0e+003
8.0e+003
Inte
grat
ed In
tens
ity (c
ps d
eg)
2-theta (deg)
Inte
nsity
(cp
s)
MCM-48, Si O2
26
Karakterisasi selanjutnya adalah untuk mengetahui gugus-gugus fungsi yang
ada dalam silika mesopori (MCM-48) sebelum pencucian maupun setelah pencucian
dengan menggunakan spektrofotometri inframerah. Karakterisasi dengan
spektrofotometri inframerah juga akan memperlihatkan keberhasilan penghilangan
surfaktan dari silika mesopori (MCM-48) sebelum dan setelah dicuci.
Gambar 11. Spektrum inframerah silika mesopori (MCM-48) sebelum pencucian dan sesudah pencucian dengan HCl-etanol 1 kali dan 2 kali.
Gambar 11 menunjukkan spektra silika mesopori (MCM-48) sebelum dan
sesudah pencucian dengan HCl-etanol 1 kali dan 2 kali. Puncak yang lebar pada
daerah bilangan gelombang 3444,87 cm-1 merupakan vibrasi ulur –OH dan didukung
oleh vibrasi tekuk -OH pada puncak 1647,21 cm-1. Puncak-puncak ini merupakan
kontribusi dari gugus hidroksil dan air yang teradsorpsi secara fisika oleh MCM-48.
Model C-H ulur terdiri atas -CH2 simetri pada 2852 cm-1 dan -CH2 antisimetri pada
2922,16 cm-1 merupakan spektra dari surfaktan. -CH3 asimetri yang terdapat pada
1000200030004000
MCM-48 sebelum pencucian
MCM-41 (cuci 1x)
MCM-48 (cuci 2x)
453,
27
576,
64
956,
6291
0,40
794,
67
723,
31
1471
,69
1647
,21
462,
92
1087
,85
1226
,66
1228
,66
1091
,71
960,
55
2335
,80
2360
,87
798,
53
1645
,28
2370
,51
2318
,44
2852
,72
2922
,16
2852
,72
2924
,09
466,
77
800,
48
960,
55
1645
,28
2314
,58
2372
.44
2926
,01
2854
,65
3444
,87
3446
.79
3448
,72
1066
,64
Bilangan gelombang (cm-1
)
Inte
nsita
s
27
daerah 3012,81 cm-1 tidak terlihat jelas pada spektrum ini. Model C-H renggang
diamati pada daerah bilangan gelombang 1471 cm-1 dan 1483,26 cm-1. Pita serapan
kuat pada bilangan gelombang 1066,64 cm-1 dan 1228,66 cm-1 merupakan vibrasi
ulur asimetri dari Si-O-Si. Pita serapan lemah pada bilangan gelombang 958,62 cm-1
merupakan vibrasi ulur Si-O dari Si-OH. Sedangkan vibrasi ulur simetris dari
Si-O-Si ditunjukkan pada pita serapan dengan bilangan gelombang 794,67 cm-1 dan
didukung oleh vibrasi tekuk Si-O-Si pada bilangan gelombang 453,27 cm-1. Puncak
yang lemah pada 794,67 cm-1 merupakan vibrasi ulur Si-O dari kisi silikat
(Rahmaniah, 2007). Puncak yang lemah pada daerah bilangan gelombang
578,64 cm-1 merupakan interpretasi jalinan eskternal antara lapisan silika mesopori
(MCM-48) satu dengan lainnya (Taslimah dkk., 2007).
Setelah pencucian dengan HCl-etanol 1 kali dan 2 kali, intensitas -CH2
antisimetri bergeser kebilangan gelombang yang lebih besar, dari 2922,16 cm-1
menjadi 2924,09 cm-1 dan 2926,01 cm-1. Begitu pula dengan intensitas -CH2 simetri
pada pencucian HCl-etanol 2 kali. Intensitas yang lemah pada vibrasi C-H ulur dan
C-H renggang juga mengalami pergeseran bilangan gelombang dari 1471,69 cm-1
menjadi 1514 cm-1 dan 1516 cm-1. Hal ini menunjukkan bahwa setelah pencucian
surfaktan, yang digunakan sebagai template, menjadi berkurang. Puncak yang kuat
yang diamati pada 1087,85 cm-1 dan 1091,71 cm-1 dan puncak yang lemah pada
960,55 cm-1 dan 798,53 cm-1 dan 800,46 cm-1 merupakan vibrasi ulur Si-O dari kisi
silikat. Setelah pencucian 1 kali dan 2 kali, puncak 1066,64 cm-1 berturut-turut
bergeser ke bilangan gelombang yang lebih besar yaitu 1087,85 cm-1 dan
1091,71 cm-1 yang menunjukkan adanya kontraksi kisi dengan hilangnya template
(surfaktan) seperti yang dilaporkan sebelumnya (Taba, 2001).
28
4.2 Waktu Optimum Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika Mesopori (MCM-48)
Waktu optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48)
ditentukan dengan menghitung jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi sebagai
fungsi waktu. Hasil penelitian untuk penentuan waktu optimum adsorpsi brilliant
scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 1 kali dapat
dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Pengaruh waktu terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 1 kali.
Waktu (menit)
Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi,
x/m (mg/g)
0 0
15 23,18
30 23,53
45 24,26
60 24,32
75 24,18
90 24,05
105 23,41
Grafik hubungan antara waktu kontak dengan banyaknya brilliant scarlet
yang diadsorpsi oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali dapat
dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12. Grafik hubungan antara waktu adsorpsi terhadap jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (x/m) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-
etanol 1 kali.
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100 120
x/m
(mg/g
)
Waktu (menit)
29
Data dan grafik di atas menunjukkan adsorpsi brilliant scarlet pada 15 menit
pertama berlangsung sangat cepat dengan efeltifitas adsorpsi yang besar yaitu
23,18 mg/g. Kemudian dari menit 30 hingga menit 60, adsorpsi mengalami
peningkatan dan setelah itu jumlah yang teradsorpsi cenderung konstan bahkan
mengalami penurunan. Jadi waktu pengadukan 60 menit merupakan waktu optimum
yang didapatkan dengan jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi sebesar 24,32 mg/g.
Waktu optimum ini akan digunakan untuk penelitian selanjutnya.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali mengalami peningkatan dengan
semakin lamanya kontak yang terjadi antara adsorben dengan adsorbat pada waktu
tertentu (waktu optimum) dimana jumlah brilliant scarlet yang teradsorpsi telah
maksimal sehingga jumlah brilliant scarlet yang teradsorpsi tidak mengalami
peningkatan. Dengan kata lain, pada waktu optimum adsorben sudah jenuh sehingga
pada waktu selanjutnya tidak lagi menjerab adsorbat dalam jumlah yang lebih besar.
Hasil penelitian untuk penentuan waktu optimum adsorpsi brilliant scarlet
oleh silika mesopori (MCM-48) HCl-etanol 2 kali dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Pengaruh waktu terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 2 kali.
Waktu
(menit)
Jumlah brilliant scarlet
yang diadsorpsi,
x/m (mg/g)
0 0
15 11,97
30 12,95
45 13,50
60 13,59
75 13,23
90 12,80
105 12,27
30
Grafik hubungan antara waktu kontak dengan banyaknya brilliant scarlet
yang diadsorpsi oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali dapat
dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Grafik hubungan antara waktu adsorpsi terhadap jumlah brilliant
scarlet yang diadsorpsi (x/m) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali.
Sama seperti adsorpsi dengan menggunakan silika mesopori (MCM-48)
1 kali cuci, dari data dan grafik di atas menunjukkan bahwa adsorpsi brilliant scarlet
oleh silika mesopori (MCM-48) mengalami peningkatan seiring bertambahnya waktu.
Hal ini dapat dilihat dari peningkatan dari menit ke 15 hingga menit 60 dengan
efektifitas adsorpsi sebesar 11,97 mg/g menjadi 13,59 mg/g. Namun setelah
60 menit, jumlah yang teradsorpsi menjadi konstan, bahkan cenderung menurun,
yang menunjukkan semua sisi aktif dan pori-pori pada permukaan adsorben telah
jenuh. Semakin lama waktu kontak adsorbat dengan adsorben akan menyebabkan
semakin banyak adsorbat yang teradsorpsi, akan tetapi pada waktu tertentu akan
terjadi kejenuhan pada adsorben sehingga tidak dapat lagi mengadsorpsi adsorbat.
Dalam penelitian ini, pengadukan selama 60 menit merupakan waktu yang
digunakan untuk penelitian selanjutnya dimana brilliant scarlet teradsorpsi maksimal
sebesar 13, 59 mg/g.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 20 40 60 80 100 120
x/m
(m
g/g
)
Waktu (menit)
31
4.3 Penentuan pH Optimum Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika Mesopori
(MCM-48)
Pengaruh pH terhadap adsorbsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-
48) dilakukan dengan penambahan 0,1 g silika mesopori ke dalam larutan brilliant
scarlet konsentrasi 50 ppm dengan variasi pH dari 2 sampai 9 selama 60 menit.
Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian
HCl-etanol 1 kali sebagai fungsi pH dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar 14.
Tabel 3. Pengaruh pH terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 1 kali.
Gambar 14. Grafik hubungan antara pH dengan jumlah brilliant scarlet yang
diadsorpsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali.
Secara keseluruhan, dari pH 2 sampai pH 6, jumlah brilliant scarlet yang
teradsorpsi cenderung konstan dan setelah pH 6, jumlah brilliant scarlet yang
pH Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi,
qe (mg/g)
2 22,73
3 21,79
4 22,01
5 23,00
6 24,35
7 24,07
8 13,63
9 9,66
8
13
18
23
28
0 2 4 6 8 10
qe (
mg/g
)
pH
32
teradsorpsi cenderung menurun. Hal ini menunjukkan bahwa dalam suasana asam,
silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali mengadsorpsi lebih banyak
brilliant scarlet dibandingkan dalam suasana basa. Dengan demikian, pada pH 6
silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali bekerja dengan baik dalam
mengadsorpsi brilliant scarlet sebesar 24,35 mg/g.
Pengaruh pH terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori dengan
pencucian HCl-etanol 2 kali dapat dilihat pada Tabel 4 dan Gambar 15.
Tabel 4. Pengaruh pH terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 2 kali.
pH
Jumlah brilliant scarlet
yang diadsorpsi,
qe (mg/g)
2 15,92
3 16,62
4 16,85
5 17,07
6 13,56
7 11,20
8 7,73
9 4,01
Gambar 15. Grafik hubungan antara pH dengan jumlah brilliant scarlet yang
diadsorpsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10pH
qe (
mg/g
)
33
Gambar 15 menunjukkan bahwa pada pH 2, 3, 4 dan 5 jumlah brilliant
scarlet yang diadsorpsi oleh MCM-48 lebih besar dibandingkan pH 6, 7, 8, 9, 10,
dan 11. Hal ini dapat dilihat dari jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi sebesar
17,07 mg/g pada pH 5 sedang pada pH diatas 6 jumlah brilliant scarlet yang
teradsorpsi semakin menurun misalnya pada pH 9, jumlah brilliant scarlet yang
diadsorpsi hanya 4,01 mg/g.
Adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) 1 kali dan 2 kali
cuci pada suasana asam lebih baik karena disebabkan oleh adanya gaya elektrostatik
yang terjadi antara permukaan silika mesopori dengan brilliant scarlet. Sintesis
silika mesopori (MCM-48) dalam suasana basa menyebabkan silika bermuatan
negatif oleh karena itu terjadi interaksi elektrostatik dengan zat warna brilliant
scarlet dalam suasana asam, sehingga dalam suasana asam jumlah brilliant scarlet
yang diserap menjadi lebih besar. Sedangkan dalam pH basa, larutan brilliant
scarlet akan menjadi semakin bersifat basa dan bermuatan negatif sehingga akan
terjadi tolakan elektrostatik dengan silika mesopori (MCM-48) menyebabkan jumlah
brilliant scarlet yang diadsorpsi menurun.
Adanya perbedaan pH optimum antara adsorpsi brilliant scarlet silika
mesopori (MCM-48) pencucian 1 kali dan silika mesopori (MCM-48) pencucian
2 kali, disebabkan oleh kandungan surfaktan yang berbeda. Pada adsorpsi brilliant
scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian 1 kali, dimana silika mesopori
mengandung jumlah surfaktan yang lebih banyak, menyebabkan adanya tolakan
elektrostatik antara surfaktan kationik dengan ion H+ sehingga nilai pH adsorpsinya
lebih tinggi. Sedangkan pada adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) pencucian 1 kali, dimana silika mesopori mengandung jumlah surfaktan
34
yang lebih sedikit, sehingga tolakan elektrostatik bisa dikurangi sehingga nilai pH
adsorpsinya lebih kecil.
4.4 Kapasitas Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika Mesopori (MCM-48)
Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) sebagai fungsi konsentrasi
ditentukan untuk menghitung kapasitas adsorpsi. Data yang diperoleh dapat dilihat
pada Tabel 5 untuk jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi oleh silika mesopori
(MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali dan Tabel 6 untuk jumlah brilliant scarlet
yang diadsorpsi oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali.
Tabel 5. Pengaruh konsentrasi terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 1 kali.
Co (mg/L)
Jumlah brilliant scarlet
yang diadsorpsi,
qe (mg/g)
100 49,50
150 57,50
200 58,20
250 60,05
300 61,00
Data pada Tabel 5 menunjukkan bahwa jumlah brilliant scarlet yang
diadsorpsi meningkat sejalan dengan meningkatnya konsentrasi adsorbat. Untuk
mengetahui hubungan antara konsentrasi larutan pada kesetimbangan dengan jumlah
brilliant scarlet yang diadsorpsi oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-
etanol 1 kali maka dibuat grafik hubungan antara qe dengan Ce. Hasilnya dapat
dilihat pada Gambar 16.
35
Gambar 16. Grafik hubungan antara jumlah brilliant scarlet yang diadropsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali dengan
konsentrasi larutan (Ce) pada kesetimbangan. Untuk mengetahui kapasitas adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali digunakan persamaan Langmuir dan
persamaan Freundlich. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 17 dan Gambar 18.
Gambar 16. Isotermal Langmuir untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali.
45
47
49
51
53
55
57
59
61
63
0 50 100 150 200
qe (
mg/g
)
Ce (mg/L)
y = 0.016x + 0.025
R² = 0.999
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 50 100 150 200
Ce/q
e (
g/L
)
Ce (mg/L)
36
Gambar 18. Isotermal Freundlich untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali.
Dengan membandingkan nilai garis kuadrat terkecil, R2 maka akan diketahui
isotermal adsorpsi yang sesuai untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali. Adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali memenuhi persamaan Langmuir
dan persamaan Freundlich karena nilai R2 untuk kedua grafik diatas mendekati 1
yaitu berturut-turut 0,999 dan 0,995.
Nilai tetapan Langmuir (Qo dan b) dan tetapan Freundlich (k dan n) adalah
sebagai berikut : Qo = 62,5 mg/g; b= 0,64 L/g; k = 48,98 mg/g dan n = 23,25 L/g.
Tabel 6. Pengaruh konsentrasi terhadap adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) dengan pencucian HCl-etanol 2 kali.
y = 0.0432x + 1.6904
R² = 0.9954
1.68
1.7
1.72
1.74
1.76
1.78
1.8
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Log
q
e
Log Ce
Co (mg/L)
Jumlah brilliant scarlet
yang diadsorpsi, x/m atau qe (mg/g)
100 15,52
150 16,13
200 16,28
250 16,43
300 17,04
37
Data pada tabel 6 menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi semakin
banyak brilliant scarlet yang teradsorpsi oleh adsorben dalam hal ini adalah silika
mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali.
Grafik hubungan antara konsentrasi pada kesetimbangan terhadap jumlah
brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian
HCl-etanol 2 kali terlihat pada Gambar 19.
Gambar 19. Grafik hubungan antara jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali dengan konsentrasi larutan (Ce) pada kesetimbangan.
Dari Gambar 19, terlihat bahwa jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi
meningkat dengan semakin meningkatnya konsentrasi, walaupun peningkatannya
tidak tajam. Untuk mengetahui kapasitas adsorpsi brilliant scarlet maka dapat
ditentukan dari isotermal adsorpsi menurut model Langmuir dan model Freundlich.
Gambar 20 dan Gambar 21 berturut-turut menunjukkan isotermal Langmuir dan
isotermal Freundlich adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48)
pencucian HCl-etanol 2 kali.
14
14.5
15
15.5
16
16.5
17
17.5
50 100 150 200 250 300
qe (
mg/g
)
Ce (mg/L)
38
Gambar 20. Kurva isotermal Langmuir untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali.
Gambar 21. Kurva isotermal Freundlich untuk adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali.
Kedua grafik menunjukkan bahwa isotermal adsorpsi brilliant scarlet oleh
silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali sesuai dengan isotermal
Langmuir dan isotermal Freundlich, dimana titiknya menunjukkan suatu hubungan
garis lurus sesuai dengan nilai kuadrat terkecil (R2), dimana R2 yang diperoleh untuk
kurva isotermal Langmuir sebesar 0,998 dan untuk isotermal Freundlich adalah
0,962. Dari persamaan garis lurus kedua kurva isotermal maka diperoleh nilai
kapasitas adsorpsi (Qo) dan energi adsorpsi untuk isotermal adsorpsi Langmuir
y = 0.0572x + 0.5851
R² = 0.9987
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 50 100 150 200 250 300
Ce
/qe
(g/L
)
Ce (mg/L)
y = 0,067x + 1,063
R² = 0.962
1.19
1.19
1.20
1.20
1.21
1.21
1.22
1.22
1.23
1.23
1.24
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Log
q
e
Log Ce
39
adalah 17,53 mg/g dan 0,09 L/mg. Sedangkan untuk isotermal Freundlich diperoleh
nilai kapasitas adsorpsi (k) dan intensitas adsorpsi (n) berturut-turut adalah
11,56 mg/g dan 14,92 L/mg.
Berdasarkan kesesuaian dengan isotermal adsorpsi, adsorpsi brilliant scarlet
oleh silika mesopori (MCM-48) pencucian dengan HCl-etanol, sesuai dengan
isotermal Langmuir karena nilai R2 yang mendekati 1 ( R2 untuk MCM-48 pencucian
HCl-etanol 1 kali adalah 0,999, sedangkan untuk MCM-48 pencucian HCl-etanol
2 kali adalah 0,998), sehingga disimpulkan bahwa molekul brilliant scarlet
teradsorpsi dibatasi sampai lapisan monomolekul (monolayer adsorption).
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, silika mesopori (MCM-48)
pencucian HCl-etanol 1 kali lebih baik dalam mengadsorpsi brilliant scarlet
dibanding silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali. Hal ini
disebabkan silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali masih
mengandung surfaktan yang lebih banyak dibandingkan MCM-48 pencucian 2 kali,
sehingga kemungkinan terjadi interaksi surfaktan dengan brillian scarlet lebih besar
dari pada silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali yang mengandung
lebih sedikit surfaktan. Selain itu, kandungan jumlah surfaktan yang berbeda
menyebabkan ukuran pori dari silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol
1 kali, berbeda dengan silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali,
sehingga perbedaan kapasitas adsorpsi kemungkinan dipengaruhi oleh kecocokan
ukuran pori dengan besar molekul brilliant scarlet.
Adsorpsi zat warna oleh adsorben dari bahan alam dan silika mesopori
(MCM-48) telah dilakukan oleh beberapa peniliti, hasilnya menunjukkan bahwa
kapasitas adsorpsi zat warna oleh silika mesopori lebih besar dibandingkan dengan
40
adsorben dari bahan alam. Hal ini dapat dilihat dari kapasitas adsorpsi merah
reaktif-1 oleh karbon aktif sebesar 2,326 mg/g (Passasaran, 2004) sedangkan dengan
menggunakan silika mesopori (MCM-48) kapasitas adsorpsi yang diperoleh sebesar
14,59 mg/g (Kumik, 2013). Menurut Ekawati (2006) kapasitas adsorpi zat warna
rhodamin B oleh silika mesopori (MCM-48) sebesar 18,592 mg/g, dibandingkan
dengan menggunakan karbon aktif sebesar 6,32 mg/g (Agusriyadin dkk., 2012) .
Berdasarkan nilai kapasitas adsorpsi beberapa penelitian ini, dapat disimpulkan
bahwa silika mesopori memiliki kapasitas adsorpsi yang besar.
4.5 Hasil Pembacaan FT-IR adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48)
Interaksi antara brilliant scarlet dengan silika mesopori (MCM-48) pencucian
HCl-etanol 1 kali dan 2 kali dapat terlihat pada spektum hasil pembacaan
spektroskopi IR. Spektrum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48)
pencucian HCl-etanol 1 kali menunjukkan terjadinya beberapa pergeseran bilangan
gelombang. Hal ini dapat dilihat pada pergeseran bilangan gelombang dari
3446,79 cm-1 menjadi 3450,65 cm-1 yang merupakan vibrasi ulur C-H. Pergeseran
bilangan gelombang gugus SiO dari 960,55 cm-1 dan 1087,85 cm-1 menjadi
968,27 cm-1 dan 1093,64 cm-1, yang merupakan vibrasi ulur SiO. Nilai pergeseran
bilangan gelombang yang sangat kecil ini, menunjukkan tidak terjadinya interaksi
kimia antara gugus fungsi tersebut dengan brilliant scarlet.
41
Gambar 22. Spektrum inframerah adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali dan 2 kali setelah diinteraksikan dengan brilliant scarlet.
Interaksi silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 2 kali dengan
brilliant scarlet dapat diamati pada spektrum pada Gambar 22. Hal ini terlihat pada
pergeseran bilangan gelombang SiO dari 960,55 cm-1 dan 1091,71 cm-1 menjadi
968,27 cm-1 dan 1093,64 cm-1 setelah adsorpsi, yang merupakan vibrasi ulur SiO.
Nilai pergeseran bilangan gelombang yang kecil ini menunjukkan tidak adanya
interaksi antara adsorben dan brilliant scarlet. Tidak adanya peregeseran bilangan
gelombang 2852,72 cm-1 dan 2924,09 cm-1 yang merupakan vibrasi ulur C-H
asimetris dan simetris menunjukkan tidak ada interaksi surfaktan.
Hasil pembacaan spektrum inframerah menunjukkan tidak ada gugus fungsi
yang terlibat dalam adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48)
pencucian dengan HCl-etanol. Dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi terjadi
secara fisika (fisisorpsi), dipengaruhi hanya oleh ukuran pori dan interaksi fisika
antara adsorben dan adsorbat.
1000200030004000
Brilliant scarlet
MCM-48 Pencucian 1 x
MCM-48 Pencucian 2 x
MCM-48 Pencucian 1 x setelah adsorpsi
MCM-48 Pencucian 2 x setelah adsorpsi
462,
9246
6,77
468,
7046
8,70
686,
96
798,
5379
8,53
800,
4879
8,53
960,
5596
0,55
968,
2796
8,27
1047
,35
1087
,85
1091
,71
1093
,64
1093
,64
1192
,01
1266
,66
1633
,71
1645
,28
1645
,28
1637
,56
1639
,49
2316
,51
2318
,44
2370
,61
2314
,56
2372
,44
2314
,58
2924
,09
2852
,72
2854
,65
2854
,65
2926
,01
2926
,01
2854
,65
2926
,01
3450
,65
3450
,65
3446
,79
3448
,72
3448
,72
Bilangan gelombang (cm-1
)
% T
rans
mita
ns
42
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian dan data yang diperoleh, maka dapat disimpulkan
bahwa waktu optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48)
pencucian HCl-etanol 1 kali adalah 60 menit dan oleh pencucian HCl-etanol 2 kali
adalah 60 menit. pH optimum adsorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori
(MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali adalah pH 6 sedangkan pencucian HCl-
etanol 2 kali adalah pH 5. Adsorpsi merah reaktif-1 oleh silika mesopori (MCM-48)
pencucian HCl-etanol 1 kali dan 2 kali sesuai isotermal Langmuir dengan nilai
kapasitas adsorpsi berturut-turut adalah 62,5 mg/g dan 17,53 mg/g. Tidak ada gugus
fungsi yang berperan dalam adsorpsi karena adsorpsi brilliant scarlet oleh silika
mesopori (MCM-48) pencucian dengan HCl-etanol termasuk fisisorpsi.
5.2 Saran
Untuk penelitian selanjutnya disarankan menggunakan adsorben silika
mesopori tanpa penghilangan surfaktan dan juga melakukan penelitian mengenai
proses desorpsi brilliant scarlet oleh silika mesopori (MCM-48).
43
DAFTAR PUSTAKA
Alberty, R. A., Silbey, R. J., 1992, Physical Chemistry, First Edition, John Wiley & sons, Inc, New York.
Anliker, R., 1977, Color Chemistry and The Environment, Ecotoxicol. Environ. Saf., 1, 2,211-237.
Anonim, 2013, Ponceau 4R, (on line), (http://en.wikipedia.org/wiki/Ponceau_4R ,
diakses 28 April 2013 pukul 12.00)
Arifin, Z., Irawan, D., Rahim, M., Ramantya, F., Adsorpsi Zat Warn Direct Black 38
Menggunakan Kitosan Berbasis Limbah Udang Delta Mahakam, Sains dan Terapan Kimia, 6, (1), 35-45.
Banat, I. M., Nigam, P., Singh , D., Marchant, R., 1996, Microbial Decolorization of Textile-dye Containing Effluents: a Review, Bioresour. Technol, 58, (3), 217-
227. Bandyopadhyay, Mahuya, 2004, Synthesis of mesoporus MCM-48 with
nanodispersed metal and metal oxide particles inside the pore system, Dissertation, Ruhr-Universitat Bochum, Bochum.
Barton, T. J., Bull, L. M., Klemperer, W. G., Loy, D. A., McEnaney, B., Misono,
M., Monson, P. A., Pez, G., Scherer, G. W., Vartuli, J. C., dan Yaghi, O.
M., 1999, Tailored Porous Materials, Chem. Mater., 11 (1): 2633-2565.
Beck, J. S., Vartuli, J. C., Roth, W. J., Leonowics, M. E., Kresge, C. T., Schmitt, K. D., Chu, C. T. W., Olson, D. H., Sheppard, E. W., McCullen, S. B., Higgins, J. B., Schlenker, J. L., 1992, A New Family of Mesoporous Molecular Sieves
Prepared with Liquid Crystal Templates, J. Am. Chem. Soc., 114, 10834-10843.
Cahyonugroho, O. H., 2007, Kinetika Adsorpsi Warna Limbah Tekstil dengan Abu Sekam Padi Menggunakan Reagen Tawas, Jurnal Teknik Kimia, 1, (2), 59-64.
Chang, J.S., Chien Chou, C., Yu-Chih Lin, Y.C., Ping-Jei Lin, P.J., Jin-Yen Ho, J.Y.
Hu, T.L, 2001, Kinetic characteristics of bacterial azo-dye decolorization by
Pseudomonas luteola, Water Res., Vol. 35, No. 12, pp. 2841–2850.
Cheremisinoff, P. N., dan Moressi, A. C., 1978, Carbon Adsorption Aplications, In: Carbon Adsorption Hand Book , Ann Arbor, Ann Arbor Science.
Chung K. T., Stevens, S. E., 1993, Degradation of Azo Dyes by Environmental Microorganisms and Helminthes, Environ. Toxicol. Chem., 12, 11, 2121–
2132.
44
Duma, Y., 2005, Kapasitas Adsorpsi Silika Mesopori (MCM-48) Terhadap Zat
Warna Rhodamin B, Skripsi tidak dipublikasikan, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
Fadjri , M. S., 2012, Adsorpsi Zat Warna Methyl Orange Menggunakan Pasir
Vulkanik Gunung Merapi, Universitas Negeri Yogyakarta.
Forgacs, E., Cserhati, T., dan Oros, G., 2004, Removal of Syntetic Dyes from
Wastewaters, J. Env. Manag., 30: 2-3. Gao, J. F., Zhang, Q., Su, K., Wang, G. H., 2010, Competitive Adsorption of Yellow
2G and reactive Brilliant Red K-2G onto inactive Aerobic Granules: Simultaneous determination of two dyes by first order derivative
Spectrophotometry and Isoteherm Studies, Bio. Technol, 101 (15). Hendayana, S., 1990, Kimia Analitik Instrumen, IKIP Press, Semarang.
Hunger, K., 2003, Industrial Dyes: Chemistry, Properties, Aplication, Wiley-VCH,
Weinheim. Husodo, T., 1999, Peluang Zat Pewarna Alami untuk Pengembangan Produk
Industri Kecil dan Menengah Kerajinan dan Batik , Departemen Perindustrian dan Perdagangan, Yogyakarta.
Juwita, A. I., 2005, Adsorpsi Merah Reaktif-1 oleh Karbon Aktif Tempurung Kenari
Sebagai Fungsi pH dan Konsentrasi, Skripsi tidak diterbitkan, Jurusan Kimia
FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
Khopkar, S., M., 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik , UI Press, Jakarta. Kumik, A., 2013, Sintesis Silika Mesopori (MCM-48) dan Pemanfaatannya dalam
Industri Tekstil sebagai Adsorben Merah Reaktif-1, Skripsi tidak diterbitkan, jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
Lu, K., Zhang, X. L., Zhao, Y. L., Wu, Z. L., 2010. Removal of Color from Textile
Dyeing Wastewater by Foam Separation, J. Hazard. Mater., 182, 1-3, 928-
932.
Makabori, S. 1999. Teknik Silvikultur Jenis-Jenis Tanaman Penghasil Zat Warna Alam di Irian Jaya. Makalah Seminar “Menggali Potensi Warna Alam Irian Jaya”, Departemen Kehutanan dan Perkebunan Kantor Wilayah Propinsi
Irian Jaya, Jayapura.
Modi, H. A., Garima Rajput, G., Ambasana, C., 2010, Decolorization of Water Soluble Azo Dyes by Bacterial Cultures, Isolated from Dye House Effluent. Bioresour. Technol., 101, (16), 6580–6583.
45
Mufrodi, Z., Widiastuti, N., Kardika, R. C., Adsorpsi Zat Warna Tekstil dengan
Menggunakan Abu Terbang (Fly Ash) Untuk Variasi Massa Adsorben dan Suhu Operasi, Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2008 Bidang Teknik
Kimia dan Tekstil, 22 November. Mahatmanti, F.W., Sumarni, W., 2003, Kajian Termodinamika Penyerapan Zat
Warna Indikator Metil Oranye (MO) dalam Larutan Air oleh Adsorben Kitosan, JSKA, 6, (2), 1-19.
McKay, G., Blair, H. S., and Gardner, J. R., 1982, Adsorption of Dyes on Chitin,
J.App. Polym. Sci., 27, (8), 3043-3057.
McKay, G., Porter, J.F. and Prasad, G.R., 1999, The Removal of Dye Colors from
Aqueous Solutions by Adsorption on Low-cost Materials, Water Air Soil Pollut., 114, 423-438.
Monk, P., 2004, Physical Chemistry, John Wiley & sons, Inc, New York.
Moreira, R. F. P. M., Peruch, M. G., and Kuhnen, N. C., 1997, Adsorption of Textile Dyes on Alumina, Equilibrium Studies and Contact Time Effects, Braz. J. Chem. Eng., 15, 1-21.
Namasivayam, C., 2001, Uptake of Dyes by a Promosing Locally Available
Agriculture Solid Waste: Coir Pith. Waste Manag., 21, 381-387. Nashriah, 2003, Adsorpsi Natrium Dodekil Bensena Sulfonat (SDBS) oleh Karbon
Mesopori, Skripsi tidak diterbitkan, jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
Nasrullah, N., 2003, Adsorpsi Zat Warna Merah Reaktif-1 pada Arang Aktif dari
Kulit Kemiri (Aleurites molluccana Wild), Skripsi tidak dipublikasikan,
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
Passasaran, E., 2004, Pemanfaatan Karbon Aktif Dari Kulit Buah Kakao (Theobroma Cacaol) Sebagai Adsorben Merah Reaktif-1 dalam Air, Skripsi tidak dipublikasikan, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
Preethi,S,,Sivasamy, A., Sivanesan, S, Ramamurthi, V., Swaminathan, G., 2006
Removal of safranin basic dye from aqueous solutionsby adsorption ontocorncob activated carbon, Ind. Eng. Chem. Res.,45, 7627-7632.
Rahmaniah, W. N., 2007, Penggunaan Kitosan Hasil produksi Dari Kulit Udang Untuk Sintesis Kitosan-Silika Mesopori MCM-48 Sebagai Biosorben Ion
Logam Berat Cu, Skripsi tidak dipublikasikan, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
Ramakhrisna, K. R. and Viraghavan, T., 1997, Dye Removal Using Low Cost Adsorbent, Wat. Sci. Technol., 36, 189-196.
46
Rai, H., Bhattacharya, M., Singh, J., Bansal, T.K., Vats, P., Banerjee, U.C., 2005,
Removal of Dyes from the Effluent of Textile and Dyestuff Manufacturing Industry: A Review of Emerging Techniques with Reference to Biological
Treatment. Critical Review in Env. Sci. and Tech., 35, 219-238. Robinson, T., McMullan, G., Marchant, R., Nigam, P., 2001, Remediation of Dyes in
Textile Effluent: A Critical Review on Current Treatment Technologies with a Proposed Alternative, Bioresour. Technol., 77 , 3, 247-255.
Ryoo, R., Joo, S. H., Kim, J. M., 1999, Synthesis of Highly Ordered Carbon
Molecular Sieves via Template-Mediated Structural, J. Phys. Chem. B, 103,
7743-7746.
Saratale, R.G., Saratale, G.D., Chang, J.S., Govindwar, S.P., 2011., Bacterial decolorization and degradation of azo dyes: A review, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 42, 1, 138–157.
Sawyer, C. N., dan Mc Carty, P. L., 1987, Chemistry For Engineering, 3rd ed, Mc
Graw-Hill Book Company, New York. Skoog D. A., Holler F. J., and Crouch S. R., 2007, Principles of Instrumental
Analysis, Thomson Brooks/Cole, California.
Sukardjo, 1989, Kimia Fisika, Bina Aksara, Jakarta. Sutrisno, H., Arianingrum, R., dan Ariswan, 2005, Silikat dan Titanium Silikat
Mesopori-Mesotruktur Berbasis Struktur Heksagonal dan Kubik, Jurnal Matematika dan Sains, 10, (2), 69-74.
Taba, P., 2001, Mesoporous Solids as Adsorbents, PhD Thesis, The University of
New South Wales, Sydney.
Taslimah, Sriatun, dan Warsito, S., 2007, Pengaruh Penambahan Surfaktan Cetyl Trimethylammonium Bromide (n-CTAB) pada Sintesis Zeolit-Y, Skripsi tidak
dipublikasikan, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Diponegoro, Semarang.
Vartuli, J. C., Kresge, C. T., Leonowicz, M. E., Chu, A. S., McCullen, S. B., McCullen, I. D., and Sheppard, E. W., 1994, Synthesis of Mesoporous Materials: Liquid-Crystal Templating versus Intercalation of Layered
Silicates, Chem.Mater., 6, 2070- 2077.
Wang, C. C., 2004, Adsorption of Basic Dyes Onto Montmorillonite, J. Colloid and Interface Sci., 273: 80-86.
Wahyuni, E. T., 2010, Limbah Bahan Beracun dan Barbahaya (B3): Permasalahan dan Upaya Pengolahannya dengan Bahan Alam, (Online),
(http://lib.ugm.ac.id/digitasi/upload/1310_pp1004001.pdf, diakses 17 April 2012).
47
Lampiran 1. Skema Kerja Sintesis Silika Mesopori (MCM-48)
Ditambahkan 42,25 g larutan
NaOH 1 M
Dipanaskan sambil diaduk
selama 2 jam pada suhu 80 oC.
Ditambahkan 1,34 g
Triton X-100.
Dicampur dengan 83,47 g
akuabides.
Dipanaskan sampai larut.
Didinginkan. Didinginkan
.
Dicampur dalam botol propilen.
Botol ditutup dan dikocok.
Dipanaskan selama 24 jam pada suhu 100 oC
sambil dikocok sekali-kali.
Didinginkan pada suhu kamar.
Ditambahkan CH3COOH 30 % sampai pH 10.
Dipanaskan selama 24 jam pada suhu 100 oC
Didinginkan pada temperatur kamar.
Disaring.
Residu dicuci dengan akuades.
14,30 g larutan ludox HS40
6,12 g CTAB
Larutan
Larutan Surfaktan
Campuran Gel
Campuran Gel pH 10
MCM-48 dengan surfaktan Filtrat
48
Lampiran 2. Skema Kerja Penghilangan Surfaktan dari Silika Mesopori
(MCM-48) dengan Pencucian HCl-etanol 1 kali
Lampiran 3. Skema Kerja Penghilangan Surfaktan dari Silika Mesopori
(MCM-48) dengan Pencucian HCl-etanol 2 kali
Dikeringkan dalam oven pada suhu 120 oC.
Dicuci dengan campuran HCl-etanol sambil
diaduk selama 30 menit pada suhu kamar,
Disaring dan dicuci dengan campuran HCl-etanol
sambil diaduk selama 30 menit pada suhu kamar
Disaring
Dicuci dengan akuades
Dikeringkan pada suhu 100 oC
Dianalisis menggunakan XRD dan
FTIR
Dikeringkan dalam oven pada suhu 120 oC.
Dicuci dengan campuran HCl-etanol sambil
diaduk selama 30 menit pada suhu kamar.
Disaring.
Dicuci dengan akuades
Dikeringkan pada suhu 100 oC
Dianalisis menggunakan
FTIR
MCM-48 dengan surfaktan
MCM-48 dengan sebagian surfaktan
Data
MCM-48 dengan surfaktan
MCM-48 sedikit surfaktan
Data
49
Lampiran 4. Skema kerja penentuan panjang gelombang maksimum
Larutan brilliant scarlet 40 ppm
Diukur absorbansinya pada
panjang gelombang 200-350
nm dengan interval 10 nm
Dibuat kurva antara panjang
gelombang dengan
adsorbansi
Panjang gelombang maksimum
50
Lampiran 5. Skema Kerja Proses Adsorpsi Untuk Penentuan Waktu Optimum
Prosedur yang sama untuk silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol
2 kali
Ditimbang sebanyak 100 mg.
Dimasukkan ke dalam 100 mL
larutan brilliant scarlet 50
ppm.
Diaduk dengan magnetik stirrer
dengan variasi waktu 15, 30,
45, 60, 75, 90 dan 150 menit
Disaring.
Diukur dengan spektrofotometer
UV-Vis pada panjang gelombang
505 nm
Penentuan waktu optimum
Silika Mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali
Filtrat
Residu
51
Lampiran 6. Skema Kerja Proses Adsorpsi Untuk Penentuan pH Optimum
Prosedur yang sama untuk silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol
2 kali dengan waktu pengadukan 60 menit
Ditimbang sebanyak 100 mg.
Dimasukkan ke dalam 100 mL
larutan brilliant scarlet 50
ppm.
Diaduk selama 60 menit pada
pH 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 dan 9
Disaring.
Diukur dengan spektrofotometer
UV pada panjang gelombang
maksimum
Penentuan pH optimum
Silika Mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali
Filtrat
Residu
52
Lampiran 7. Skema Kerja Adsorpsi Untuk Penentuan Kapasitas Adsorpsi
Prosedur yang sama untuk silika mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol
2 kali dengan pengadukan selama 60 menit pada pH 5
Ditimbang sebanyak 100 mg.
Dimasukkan ke dalam 100 mL
larutan brilliant scarlet 100,
150, 200, 250 dan 300 ppm
Diaduk dengan magnetik stirrer
selama 60 menit pada pH 6
Disaring.
Diukur dengan spektrofotometer
UV pada panjang gelombang
maksimum
Penentuan kapasitas adsorpsi
Silika Mesopori (MCM-48) pencucian HCl-etanol 1 kali
Filtrat
Residu
53
Lampiran 8. Data Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Brilliant scarlet
dengan Konsentrasi 20 mg/L.
Panjang Gelombang (nm)
Absorbansi
400 0,200
410 0,215
420 0,230
430 0,252
440 0,291
450 0,345
460 0,418
470 0,522
480 0,594
485 0,650
490 0,678
495 0,694
500 0,716
505 0,718
510 0,714
520 0,662
530 0,564
Kurva hubungan antar Absorbansi dan Panjang Gelombang Brilliant scarlet dengan
konsentrasi 20 mg/L
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
350 450 550
Panjang Gelombang (nm)
Abso
rbans
54
Lampiran 9. Data Absorbansi Kurva Standar Larutan Brilliant scarlet
Konsentrasi (mg/L) Absorbansi
5 0,202
10 0,360
15 0,526
20 0,710
25 0,875
Kurva standar penentuan larutan brilliant scarlet dengan Spektrofotemeter Visibel.
y = 0.0339x + 0.0258 R² = 0.9994
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 5 10 15 20 25 30
Ab
so
rban
si
konsentrasi (ppm)
55
Lampiran 10. Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika
Mesopori (MCM-48) Pencucian HCl-etanol 1 kali.
Waktu (menit)
Absorbansi
Co Ce Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi, x/m (mg/g) (mg/L) (mg/L)
0 0 0 0 0
15 0,145 50 3,63 23,18
30 0,122 50 2,94 23,53
45 0,074 50 1,48 24,26
60 0,070 50 1,36 24,32
75 0,079 50 1,63 24,18
90 0,088 50 1,91 24,04
105 0,130 50 3,18 23,41
( )
Dimana x/m = jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (mg/g)
Co = konsentrasi brilliant scarlet sebelum adsorpsi (mg/L)
Ce = konesntrasi brilliant scarlet setelah adsorpsi (mg/L)
V = volume larutan brilliant scarlet (L)
W = jumlah adsorben (gram)
Contoh perhitungan jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) pada t = 15 menit :
( )
= 23,18 mg/g
56
Lampiran 11. Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika
Mesopori (MCM-48) Pencucian HCl-etanol 2 kali.
Waktu (menit)
Absorbansi
Co Ce Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi, x/m (mg/g) (mg/L) (mg/L)
0 0 0 0 0
15 0,885 50 26,06 11,97
30 0,82 50 24,09 12,95
45 0,784 50 23,00 13,50
60 0,778 50 22,82 13,59
75 0,802 50 23,54 13,23
90 0,83 50 24,39 12,80
105 0,865 50 25,45 12,27
( )
Dimana x/m = jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (mg/g)
Co = konsentrasi brilliant scarlet sebelum adsorpsi (mg/L)
Ce = konsentrasi brilliant scarlet setelah adsorpsi (mg/L)
V = volume larutan brilliant scarlet (L)
W = jumlah adsorben (gram)
Contoh perhitungan jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) pada t = 15 menit :
( )
= 11,97 mg/g.
57
Lampiran 12. Penentuan pH Optimum Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika
Mesopori (MCM-48) Pencucian HCl-etanol 1 kali.
pH
Absorbansi
Co Ce Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi, qe (mg/g) (mg/L) (mg/L)
2 0,175 50 4,54 22,73
3 0,237 50 6,42 21,79
4 0,222 50 5,98 22,01
5 0,157 50 4,00 23
6 0,068 50 1,32 24,35
7 0,086 50 1,86 24,07
8 0,775 50 22,74 13,63
9 1,037 50 30,68 9,66
( )
Dimana qe = jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (mg/g)
Co = konsentrasi brilliant scarlet sebelum adsorpsi (mg/L)
Ce = konsentrasi brilliant scarlet setelah adsorpsi (mg/L)
V = volume larutan brilliant scarlet (L)
W = jumlah adsorben (gram)
Contoh perhitungan jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) pada pH 2 :
( )
= 22,73 mg/g
58
Lampiran 13. Penentuan pH Optimum Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika
Mesopori (MCM-48) Pencucian HCl-etanol 2 kali.
pH
Absorbansi
Co Ce Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi, qe (mg/g) (mg/L) (mg/L)
2 0,624 50 18,15 15,92
3 0,578 50 16,75 16,62
4 0,563 50 16,3 16,85
5 0,548 50 15,85 17,07
6 0,78 50 22,87 13,56
7 0,932 50 27,48 11,2
8 1,165 50 34,54 7,73
9 1,41 50 41,97 4,01
( )
Dimana qe = jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (mg/g)
Co = konsentrasi brilliant scarlet sebelum adsorpsi (mg/L)
Ce = konsentrasi brilliant scarlet setelah adsorpsi (mg/L)
V = volume larutan brilliant scarlet (L)
W = jumlah adsorben (gram)
Contoh perhitungan jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) pada pH 2 :
( )
= 15,92 mg/g
59
Lampiran 14. Penentuan Kapasitas Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika
Mesopori (MCM-48) Pencucian HCl-etanol 1 kali.
Co Absorbansi
fP Ce Jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi,
x/m atau qe (mg/g)
Log Ce
Log qe
Ce/qe (mg/L) (mg/L)
100 0,058 1,00 49,50 0 1,69 0,02
150 0,236 5 35,00 57,50 1,54 1,76 0,6
200 0,557 5 83,64 58,20 1,92 1,77 1,43
250 0,862 5 129,9 60,05 2,11 1,78 2,16
300 0,59 10 178,03 61,00 2,25 1,79 2,92
( )
Dimana qe = jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (mg/g)
Co = konsentrasi brilliant scarlet sebelum adsorpsi (mg/L)
Ce = konsentrasi brilliant scarlet setelah adsorpsi (mg/L)
V = volume larutan brilliant scarlet (L)
W = jumlah adsorben (gram)
Contoh perhitungan jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) pada konsentrasi
100 mg/L :
( )
= 49,50 mg/g
60
Lampiran 15. Contoh Perhitungan nilai Qo dan b
Persamaan isotermal adsorpsi Langmuir :
Dimana:
Ce = konsentrasi kesetimbangan larutan (mg/L)
qe = jumlah zat yang diadsorpsi per gram adsorben (mg/g)
Qo = kapasitas adsorpsi (mg/g)
b = intensitas adsorpsi (L/mg)
Berdasarkan model isotermal Langmuir diperoleh persamaan garis :
y = 0,016x + 0,025
dari persamaan garis tersebut, nilai slope = 0,016 dan intercept = 0,025
( )
Q =
=
= 62,5 mg/g
b =
=
= 0,64 L/mg
62
Lampiran 16. Contoh Perhitungan nilai k dan n
Persamaan isotermal adsorpsi Freundlich :
Dimana:
x = jumlah zat terlarut yang diserap (mg)
m = gram adsorben yang digunakan (g)
Ce = konsentrasi keseimbangan larutan (mg/L)
k = kapasitas adsorpsi (mg/g)
n = intensitas adsorpsi (L/g)
Berdasarkan model isotermal Freundlich diperoleh persamaan garis :
y = 0,043x + 1,690
dari persamaan garis tersebut, nilai slope = 0,043 dan intercept = 1,690
log k = intercept
k = invers log intercept
= invers log 1,690
= 48,98 mg/g
= kemiringan (slope)
n =
=
= 23,25 g/L
62
Lampiran 17. Penentuan Kapasitas Adsorpsi Brilliant scarlet oleh Silika
Mesopori (MCM-48) Pencucian HCl-etanol 2 kali.
Co Absorbansi
FP
Ce Jumlah brilliant scarlet yang
diadsorpsi, qe atau x/m (mg/g)
Log
Ce
Log qe
Ce/qe (mg/L) (mg/L)
100 0,460 5 68,94 15,52 1,84 1,19 4,44
150 0,782 5 117,72 16,13 2,07 1,20 7,30
200 0,555 10 167,42 16,28 2,22 1,21 10,28
250 0,719 10 217,12 16,43 2,34 1,22 13,21
300 0,880 10 265,91 17,04 2,42 1,23 15,60
FP : Faktor Pengenceran
( )
Dimana qe = jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (mg/g)
Co = konsentrasi brilliant scarlet sebelum adsorpsi (mg/L)
Ce = konsentrasi brilliant scarlet setelah adsorpsi (mg/L)
V = volume larutan brilliant scarlet (L)
W = jumlah adsorben (gram)
Contoh perhitungan jumlah brilliant scarlet yang diadsorpsi (qe) pada konsentrasi
100 mg/L :
( )
= 15,52 mg/g
62
Lampiran 18. Contoh Perhitungan nilai Qo dan b
Persamaan isotermal adsorpsi Langmuir :
Dimana:
Ce = konsentrasi kesetimbangan larutan (mg/L)
qe = jumlah zat yang diadsorpsi per gram adsorben (mg/g)
Qo = kapasitas adsorpsi (mg/g)
b = intensitas adsorpsi (L/mg)
Berdasarkan model isotermal Langmuir diperoleh persamaan garis :
y = 0,057x + 0,585
dari persamaan garis tersebut, nilai slope = 0,006 dan intercept = 0,440
( )
Q
=
= 17,54 mg/g
b =
=
= 0,09 L/mg
63
Lampiran 19. Contoh Perhitungan nilai k dan n
Persamaan isotermal adsorpsi Freundlich :
Dimana:
x = jumlah zat terlarut yang diserap (mg)
m = gram adsorben yang digunakan (g)
Ce = konsentrasi keseimbangan larutan (mg/L)
k = kapasitas adsorpsi (mg/g)
n = intensitas adsorpsi (L/g)
Berdasarkan model isotermal Freundlich diperoleh persamaan garis :
y = 0,067x + 1,063
dari persamaan garis tersebut, nilai slope = 0,067 dan intercept = 1,063
log k = intercept
k = invers log intercept
= invers log 1,063
= 11,56 mg/g
= kemiringan (slope)
n =
=
= 14,92 g/L
