Studi Daya Adsorpsi Bentonit Alam Tapanuli Terinterkalasi ...

Studi Daya Adsorpsi Bentonit Alam Tapanuli Terinterkalasi Monosodium

Glutamat terhadap Ion Logam Berat Kadmium dan Timbal pada Berbagai

Variasi pH

Lutfi Adhayuda

Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia,

Kampus UI Depok 16424

E- mail: [email protected]

Abstrak

Organobentonit berhasil dibuat dari proses interkalasi bentonit alam Tapanuli dengan senyawa

Monosodium Glutamat (MSG). Sebelum digunakan untuk preparasi organobentonit, dilakukan

proses sedimentasi terhadap bentonit Tapanuli untuk memurnikan kandungan montmorillonit

(MMT) yang ada pada bentonit. Kemudian dilakukan penyeragaman kation pada interlayer

bentonit dengan Na+ menjadi Na-Bentonit. Selanjutnya dilakukan penentuan nilai Kapasitas

Tukar Kation (KTK) dengan menggunakan larutan [Cu(en)2]2+

, sehingga diperoleh nilai KTK

sebesar 45,29 mek/100 gram bentonit. Preparasi organobentonit menggunakan Na-Bentonit yang

terinterkalasi senyawa MSG, dimana jumlah MSG yang ditambahkan sesuai dengan nilai 1 KTK

dan 2 KTK dengan variasi pH (pH=pI MSG=3,22 , pH<pI MSG, dan pH>pI MSG). Hasil

karakterisasi organobentonit menunjukkan senyawa MSG telah berhasil terinterkalasi ke dalam

bentonit dan terjadi perubahan pada d-spacing. Produk organobentonit tersebut selanjutnya diuji

kemampuan adsorpsinya terhadap ion logam berat Pb2+

dan Cd2+

dengan variasi konsentrasi (1-

10 mM) dan membandingkannya dengan kemampuan adsoprsi dari bentonit alam dengan

konsentrasi ion logam berat Pb2+

dan Cd2+

yang sama. Dari data yang diperoleh menunjukkan

bahwa organobentonit lebih efektif daripada bentonit alam dalam menyerap ion logam berat Pb2+

dan Cd2+

.

Kata kunci: organobentonit, d-spacing, adsorpsi, monosodium glutamat, variasi pH

Studi daya..., Lutfi Adhayuda, FMIPA, 2014

mailto:[email protected]

Study of Adsorption Capacity of Natural Tapanuli Bentonite Intercalated by

Monosodium Glutamate against Heavy Metal Ions Cadmium and Lead on

Various pH

Abstract

Organobentonite successfully made from the process of intercalation bentonite tapanuli with the

compounds of Monosodium Glutamate (MSG). Before being used for the preparation,

sedimentation process of bentonite content was made to purify montmorillonite (MMT) on

bentonite Tapanuli. The uniformity of cations with Na+ on bentonite interlayer was made to make

Na-Bentonite. Furthermore, Cation Exchange Capacity (CEC) values was calculated by using a

[Cu(en)2]2+

, and CEC values obtained is 45.29 meq/100 grams of bentonite. Organobentonite was

prepared using the Na-Bentonite intercalated by MSG compound, and the MSG was added

according to the value of 1 CEC and 2 CEC with variety of pH (pH=pI MSG=3,22 , pH<pI MSG,

and pH>pI MSG). Characterization results showed that organobentonite preparation has been

successfully intercalated MSG into bentonite and its d-spacing has changed. Organobentonite

product adsorption ability was tedted against heavy metal ions Pb2+

and Cd2+

adsorption by

varying the concentration (1-10 mM) and compare it with the adsorption ability of natural

bentonite. From the data obtained shows that organobentonite is more effective than the natural

bentonite to absorb heavy metal ions Pb2+

and Cd2+

.

Keywords: organobentonite, d-spacing, adsorption, monosodium glutamate, various pH


Pendahuluan

Berkembangnya penelitian di bidang teknologi merupakan pemicu bagi para peneliti

untuk terus melakukan dan mengembangkan penelitian. Perkembangan teknologi yang pesat pada

era modern ini seringkali dihadapkan dengan masalah pencemaran lingkungan. Hal tersebut

merupakan dampak negatif dari berkembangnya teknologi yang memang tidak dapat dihindari.

Salah satu contoh pencemaran lingkungan adalah pencemaran oleh limbah buangan industri.

Limbah buangan industri dapat membahayakan masyarakat dan lingkungan sekitar dikarenakan

mengandung ion logm berat, khususnya ion Cd2+

(kadmium) dan ion Pb2+

(timbal), dimana

kedua logam tersebut sulit terdegradasi.

Terdapat beberapa metode yang dikembangkan untuk menangani limbah yang

mengandung ion Cd2+

dan Pb2+

. Beberapa di antaranya adalah chemical conditioning,

solidification/ Stabilization, incineration, dan metode adsorpsi. Adsorpsi adalah salah satu

metode yang potensial karena prosesnya yang sederhana, dapat bekerja pada konsentrasi rendah,

dapat didaur ulang, dan biaya yang dibutuhkan relatif murah.

Salah satu kelompok senyawa yang terdapat di alam dan memiliki potensi besar untuk

dikembangkan sebagai adsorben ion logam berat adalah bentonit. Bentonit adalah mineral yang

berasal dari sisa abu vulkanis. Keberadaan bentonit yang cukup berlimpah di Indonesia dapat

menjadikan bentonit sebagai aset potensial yang dapat dimanfaatkan secara optimal.

Bentonit dapat digunakan sebagai adsorben senyawa anorganik dan logam berat karena

bentonit memiliki kapasitas tukar kation (KTK) dan memiliki sifat hidrofilik pada permukaannya.

Karena sifatnya tersebut, maka di dalam air bentonit dapat menyerap polutan, baik polutan

organik maupun anorganik. Namun karena sifat hidrofilik bentonit tidak efektif dalam menyerap

senyawa organik, maka kapasitas adsorpsi dapat ditingkatkan dengan cara modifikasi permukaan

(Bergaya et al., 2006).


Tinjauan Pustaka

Bentonit adalah salah satu jenis mineral lempung aluminosilikat memiliki kandungan

utama berupa montmorillonit. Kandungan lainnya dapat berupa mineral pengotor sepert kuarsa,

kalsit, illite, gypsum, feldspar, plagioclas, kristobalit, dan kaolinit. Montmorillonit tersusun dari

satu lapisan alumina oktahedral (O) yang diapit oleh dua lapisan silika tetrahedral (T). Adanya

subsitusi isomorf lapisan Si dalam kerangka tetrahedral oleh Al mengakibatkan bentonit

montmorillonit bermuatan negatif sehingga bentonit dapat menyerap kation sebagai penyeimbang

muatan pada bagian antar lapis yang bermuatan negarif. Sifat lapisan bentonit ini mengakibatkan

bentonit dapat berfungsi sebagai penukar kation.

Bentonit yang memiliki kapasitas tukar kation yang besar dan kemampuan swelling yang

baik, mampu menjadikannya sebagai host bagi senyawa yang diinterkalasi pada ruang interlayer

bentonit (Zhou, 2011). Kehadiran senyawa yang diinterkalasi ini dapat memperbesar d-spacing

bentonit. Senyawa yang dapat digunakan untuk interkalasi ini berupa surfaktan kationik atau

senyawa amfoter yang memiliki gugus aktif berupa muatan positif. Bentonit yang telah

diinterkalasi dengan senyawa organik disebut organobentonit. Dari hasil penelitian sebelumnya

(Edwina, 2013 & Citra, 2014) telah dibuktikan bahwa bentonit hasil interkalasi memiliki

kemampuan adsorpsi kation logam yang lebih baik daripada bentonit alam yang belum

diinterkalasi.

Organobentonit adalah bentonit yang telah dimodifikasi dengan senyawa organik.

Kestabilan termal yang dimiliki oleh surfaktan kationik atau senyawa amfoter yang akan

diinterkalasi ke dalam bentonit merupakan salah satu sifat penting dalam pembentukan

organobentonit. Dengan kestabilan termal yang dimiliki surfaktan kationik atau senyawa amfoter,

bentonit yang telah dimodifikasi diharapkan juga memiliki sifat kestabilan termal yang tinggi.

Secara luas, organobentonit dapat digunakan sebagai adsorben, khususnya adsorben ion

logam berat. Dalam adsorpsi ion logam, daya adsorpsi organobentonit berbeda berdasarkan jenis

ion logam dan pH larutan. Tiller (1996), yang telah mempelajari adsorpsi mineral bentonit

terhadap ion-ion logam, menyimpulkan bahwa organobentonit lebih cenderung mengadsorpsi ion

logam berat dibandingkan dengan ion logam alkali atau alkali tanah.


Monosodium Glutamat (Gambar 1), merupakan garam sodium dari asam glutamat,

biasanya digunakan sebagai penyedap masakan yang sering digunakan dalam kehidupan

sehari-hari. Monosodium glutamat ini memiliki rumus molekul C5H8NNaO4, dengan massa

molar 169,111 gram/mol, berbentuk kristal putih yang cepat larut di dalam air, kelarutan

dalam air 74 gram/100 mL, dan dalam larutan terdisosiasi menjadi ion natrium dan ion

glutamat. Garam ini tidak bersifat higroskopis dan larut dalam air.

Gambar 1 Struktur Monosodium Glutamat

Glutamat adalah asam amino non-essential yang ditemukan di hampir semua protein.

Ini terlihat dari titik isoelektriknya yang rendah (pada pH = 3,22), yang menandakan bersifat

asam Lewis. Glutamat adalah salah satu dari 20 asam amino penyusun protein. Asam amino

adalah senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (-

NH2). Sebagai asam amino, glutamat termasuk dalam kelompok non-essential, yang artinya

tubuh mampu memproduksi sendiri. Glutamat yang masih terikat dengan asam amino lain

sebagai protein tidak memiliki rasa, namun glutamat dalam bentuk bebas memiliki rasa gurih.

Dengan demikian semakin tinggi kandungan glutamat di dalam masakan maka semakin gurih.

Kandungan glutamat dalam makanan tergantung dari macam makanan, kondisi makanan

(mentah atau matang) dan proses pengolahannya (Citra, 2014).

Di dalam tubuh, glutamat dari makanan sebagian besar dimetabolisme dan

digunakan sebagai sumber energi usus halus. Glutamat juga berfungsi untuk pembentukan

asam amino lain seperti gluthation, arginin dan proline (Reeds et al., 2000).


Metode Penelitian

1 . Sedimentasi Bentonit

Sebanyak 200 gram bentonit dimasukkan ke dalam gelas beaker dan ditambahkan 2 liter

akuades. Campuran diaduk dengan menggunakan magnetic stirrer selama 6 jam. Selanjutnya

campuran didiamkan selama 5 menit dan koloid yang terbentuk diambil. Koloid yang

diperoleh didiamkan hingga terbentuk endapan dan air yang jernih. Setelah itu dilakukan

dekantasi dan endapan disentrifugasi. Endapan yang didapatkan lalu dikeringkan dalam oven

pada suhu 105 oC dan selanjutnya dikarakterisasi dengan XRD dan FTIR.

2. Preparasi Na-Bentonit

Endapan bentonit yang didapat pada proses sedimentasi disuspensikan ke dalam larutan

NaCl 0,25 M sebanyak 500 mL. Suspensi diaduk dengan menggunakan magnetic stirrer

selama 6 jam dan kemudian suspensi tersebut didekantasi. Endapan yang didapat kemudian

didispersikan dengan larutan NaCl 0,25 M sebanyak 500 mL dan kemudian dilakukan

pengadukan kembali selama 6 jam. Endapan lalu didekantasi kemudian dicuci dengan akuades

hingga bebas dari kandungan ion Cl-. Setelah itu endapan dikeringkan dalam oven pada suhu

110-120 oC. Endapan digerus dan diayak hingga didapatkan serbuk Na-Bentonit berukuran +

100 μm. Na-Bentonit yang diperoleh dikarakterisasi dengan XRD, EDS dan FTIR.

3. Penentuan Kapasitas Tukar Kation (KTK)

Sebanyak 25 mL larutan CuSO4 0,1 M ditambahkan dengan 50 mL larutan etilendiamin

0,1 M dan diencerkan ke dalam labu ukur untuk pembuatan 0.05 M kompleks [Cu(en)2]2+

.

Untuk penentuan nilai KTK, 0,3 gram Na-Bentonit disuspensikan ke dalam masing-masing 2

mL, 3 mL dan 4 mL larutan [Cu(en)2]2+

lalu dilarutkan dengan akuades hingga 25 mL.

Suspensi tersebut kemudian diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit dengan

kecepatan pengadukan yang sama. Larutan sebelum dan sesudah dicampur diukur

absorbansinya dengan menggunakan spektrometer UV-Visible pada λmax = 549 nm.

Konsentrasi larutan standar dibuat dengan mendekati konsentrasi filtrat larutan kompleks

setelah dilakukan pengadukan dengan magnetic stirrer.


4. Preparasi Organobentonit

Sebanyak 0,2542 gram MSG (Natrium L-2-Aminopentanadioat) dilarutkan ke dalam 25

mL buffer asetat pH 3,2 (pI) untuk pembuatan 1 KTK organobentonit dengan massa Na-

Bentonit sebesar 3 gram. Na-Bentonit kemudian didispersikan ke dalam 50 mL akuades dan

dilakukan pengadukan menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit. Larutan Na-Bentonit

kemudian ditambahkan dengan 25 mL larutan MSG 1 KTK secara perlahan dan diaduk

selama 3 jam. Campuran kemudian diultrasonik selama 3 menit. Campuran kemudian

disentrifugasi dan diambil endapannya lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 60o C. Padatan

yang didapatkan selanjutnya dikarakterisasi dengan XRD, EDS dan FTIR.

Pembuatan 1 KTK organobentonit pH 4,6 digunakan 25 mL buffer asetat pH 4,6 dan

dengan massa Na-Bentonit dan MSG yang sama dengan organobentonit pH 3,2. Untuk

pembuatan organobentonit pH 2,4 digunakan 25 mL buffer fosfat dengan massa Na-Bentonit

dan MSG yang sama dengan organobentonit pH 3,2 dan 4,6. Pembuatan 2 KTK

organobentonit digunakan massa Na-Bentonit yang sama tetapi dengan massa MSG 2 kali dari

masa 1 KTK.

.

5. Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi Kadmium

Sebanyak 25 mL larutan kadmium dengan konsentrasi setara 1 KTK ditambahkan ke

dalam 0,05 gram bentonit alam, organobentonit 1 KTK pH 3,2 dan organobentonit 2 KTK pH

3,2 diaduk menggunakan magnetic stirrer dengan variasi waktu selama 60 menit, 90 menit,

120 menit dan 150 menit pada kecepatan pengadukan yang sama. Kemudian campuran

tersebut disentrifugasi selama 5 menit dengan kecepatan putar yang sama. Filtrat yang

diperoleh kemudian dipisahkan dari endapan dan diukur kadar kadmium yang terkandung

dalam filtrat dengan AAS.

6. Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi Timbal

Sebanyak 25 mL larutan timbal dengan konsentrasi setara 1 KTK ditambahkan ke dalam

0,05 gram bentonit alam, organobentonit 1 KTK pH 3,2 dan organobentonit 2 KTK pH 3,2

diaduk menggunakan magnetic stirrer dengan variasi waktu selama 60 menit, 90 menit, 120

menit dan 150 menit pada kecepatan pengadukan yang sama. Kemudian campuran tersebut

disentrifugasi selama 5 menit dengan kecepatan putar yang sama. Filtrat yang diperoleh


kemudian dipisahkan dari endapan dan diukur kadar timbal yang terkandung dalam filtrat

dengan AAS.

7. Penentuan Daya Adsorpsi Kadmium

Sebanyak 0,05 gram bentonit alam, organobentonit 1 KTK pH 3,2 , organobentonit 1

KTK pH 2,4 , organobentonit 1 KTK pH 4,6 , organobentonit 2 KTK pH 3,2 , organobentonit

2 KTK pH 2,4 dan organobentonit 2 KTK pH 4,6 ditambahkan ke dalam larutan kadmium

dengan konsentrasi 1 mM, 3 mM, 5 mM dan 10 mM. Kemudian larutan tersebut diaduk

menggunakan magnetic stirrer selama 2 jam dengan kecepatan pengadukan yang sama dan


kemudian dipisahkan dari endapan dan diukur kadar kadmium yang terkandung dalam filtrat

dengan AAS.

8. Penentuan Daya Adsorpsi Timbal

Sebanyak 0,05 gram bentonit alam, organobentonit 1 KTK pH 3,2 , organobentonit 1

KTK pH 2,4 , organobentonit 1 KTK pH 4,6 , organobentonit 2 KTK pH 3,2 , organobentonit

2 KTK pH 2,4 dan organobentonit 2 KTK pH 4,6 ditambahkan ke dalam larutan timbal

dengan konsentrasi 1 mM, 3 mM, 5 mM dan 10 mM. Kemudian larutan tersebut diaduk

menggunakan magnetic stirrer selama 2 jam dengan kecepatan pengadukan yang sama dan


kemudian dipisahkan dari endapan dan diukur kadar timbal yang terkandung dalam filtrat

dengan AAS.


Hasil dan Pembahasan

1. Sedimentasi Bentonit

Prinsip dari sedimentasi adalah perbedaan massa jenis, dimana massa jenis yang lebih

besar akan terlebih dahulu mengendap dibandingkan dengan massa jenis yang lebih kecil.

Tujuan dilakukannya sedimentasi bentonit adalah untuk mendapatkan kandungan

Montmorillonit yang lebih murni. Montmorillonit memiliki massa jenis yang lebih kecil

dibandingkan dengan pengotornya, sehingga pengotor dan mineral-mineral lainnya akan lebih

dahulu mengendap. Setelah proses sedimentasi selesai, pada endapan terbentuk dua fasa. Pada

endapan yang dihasilkan berwarna hitam pada bagian bawah dan coklat pada bagian atas.

Endapan berwarna hitam yang berada dibawah adalah pengotor dan mineral-mineral lain yang

terkandung dalam bentonit. Endapan berwarna coklat diharapkan banyak mengandung

montmorillonit, karena montmorillonit membutuhkan waktu yang lebih lama untuk

mengendap.

2. Pembuatan Na-Bentonit

Na-Bentonit dibuat dengan mencampurkan bentonit hasil sedimentasi dengan NaCl yang

bertujuan untuk penyeragaman kation dalam ruang interlayer bentonit. Ruang interlayer pada

bentonit banyak terdapat kation-kation lain yang dapat mempengaruhi kemampuan bentonit

untuk mengembang (swelling) di dalam air, ion-ion tersebut seperti Ca2+

, Mg2+

, dan kation

lainnya sehingga perlu diseragamkan. Ion Na+

digunakan untuk proses penyeragaman karena

Na+ memiliki muatan positif yang kecil dan akan berinteraksi hanya pada satu layer bentonit.

Keberadaan ion Na+ dalam larutan mengakibatkan jarak antara interlayer akan terpisah cukup

jauh dan memungkinkan interaksi dengan air lebih banyak dan dapat meningkatkan kestabilan

(Irwansyah, 2007; Andi, 2007). Dalam penelitian ini, masuknya molekul MSG kedalam

interlayer diharapkan ion Na+ yang ada pada Na-Benotnit

akan digantikan oleh gugus -NH3

+

yang ada pada MSG yang diinterkalasikan ke dalam ruang interlayer bentonit.


Gambar 2 Difraktogram XRD Bentonit Alam, Bentonit Sedimentasi dan Na-Bentonit pada

(a) nilai 2θ 3 -10

dan (b) nilai 2θ 10

-50

3. Penentuan Kapasitas Tukar Kation

Tujuan dilakukannya penentuan kapasitas tukar adalah untuk mengetahui jumlah

maksimum kation yang dapat ditukarkan dalam ruang interlayer bentonit yang didapatkan

melalui reaksi pertukaran kation. Nilai Kapasitas Tukar Kation (KTK) pada bentonit

dinyatakan dalam satuan mek/100 gram (Bergaya, 1997). Penentuan kapasitas tukar kation ini

dilakukan dengan mencampurkan kompleks Cu-etilendiamin ([Cu(en)2]2+

) yang berwarna

biru-keunguan ke dalam suspensi Na-Bentonit, sesuai dengan metode yang sebelumya

dilakukan oleh Bergaya dan Vayer (1997). Penentuan nilai KTK untuk menentukan jumlah

[Cu(en)2]2+

dilakukan dengan instrumen spektofotometer UV/Vis. Nilai (KTK) yang didapat

adalah 45,29 mek/100 gram bentonit.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 5 10 15

inte

nsi

tas

2Ɵ

(a) Na-Bentonit

BentonitSedimentasi

Bentonit Alam

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60

inte

nsi

tas

2Ɵ

(b) Na-Bentonit

BentonitSedimentasi

Bentonit Alam


4. Sintesis Organoclay

Jumlah MSG yang diinterkalasi ke dalam Na-Bentonit dapat ditentukan berdasarkan nilai

KTK yang diperoleh dengan menggunakan metode kompleks [Cu(en)2]2+

. Organobentonit

yang disintesis pada penelitian ini adalah bentonit alam Tapanuli yang diinterkalasi dengan

MSG pada titik isoelektriknya yaitu pada pH = 3,22 = pI, dimana muatan positif dari gugus -

NH3+ pada MSG akan menempel/berinteraksi dengan muatan negatif dari interlayer bentonit

dan muatan negatif dari dua gugus COO- akan menyerap kation-kation logam. MSG memiliki

2 gugus karboksilat dan gugus amina yang pada salah satu gugus karboksilatnya berikatatan

dengan Na+. Berdasarkan strukturnya, organobentonit yang diinterkalasi dengan MSG

diharapkan dapat menyerap lebih banyak kation logam dibandingkan organobentonit yang

diinterkalasi dengan asam amino yang mengandung satu gugus karboksilat dari senyawa

amfoter seperti alanin yang telah dilakukan pada penelitian sebelumnya (Saputra, 2013).

Selain pembuatan organobentonit pada pH 3,2, juga disintessa organobentonit pada pH = 2,4

(pH < pI) dan pada pH 4,6 (pH > pI).

Gambar 3 Spektra FTIR Na-Bentonit, Organobentonit 1 KTK dan 2 KTK pI

Berdasarkan pada spektra FTIR organobentonit 1 KTK pI dan 2 KTK pI (Gambar 3)

terdapat pita serapan baru pada bilangan gelombang sekitar 1430 cm-1

dan 1580 cm-1

yang

sebelumnya tidak terlihat pada spektra Na-MMT (Na-Bentonit). Bilangan gelombang sekitar

2 KTK pI 1 KTK pI

Na-Bentonit


1430 cm-1

merupakan vibrasi tekuk dari gugus amina, dan bilangan gelombang 1580 cm-1

adalah vibrasi ulur dari gugus COO-. Spektra organobentonit 1 KTK pI dan 2 KTK pI juga

terdapat pita serapan pada bilangan gelombang 3400 cm-1

yang merupakan pita vibrasi ulur

gugus amina. Berdasarkan spektra FTIR (Gambar 3) dapat disimpulkan bahwa proses

interkalasi MSG pada interlayer bentonit juga telah berhasil.

Gambar 4 Spektra FTIR Na-Bentonit, Organobentonit 1 KTK dan 2 KTK pH 2,4

Gambar 5 Spektra FTIR Na-Bentonit, Organobentonit 1 KTK dan 2 KTK pH 4,6

2 KTK pH 2,4 1 KTK pH 2,4

Na-Bentonit

2 KTK pH 4,6 1 KTK pH 4,6

Na-Bentonit


Berdasarkan pada spektra FTIR organobentonit 1 KTK pH 2,4 dan 2 KTK pH 2,4

(Gambar 4) terdapat pita serapan yang tidak jauh berbeda dari spektra FTIR pada Gambar 3.

Perbedaan yang cukup jelas adalah pada bilangan gelombang sekitar 1430 cm-1

yang

merupakan vibrasi tekuk dari gugus amina, dimana pada spektra FTIR orgnobentonit 1 KTK

pH 2,4 (Gambar 4) tidak terlihat jelas. Ada kemungkinan MSG tidak berhasil diinterkalasi ke

dalam bentonit karena rusaknya MSG disebabkan oleh kondisi pH di bawah pI.

Berdasarkan pada spektra FTIR organobentonit 1 KTK pH 4,6 dan 2 KTK pH 4,6

(Gambar 5) terdapat pita serapan yang tidak jauh berbeda dari spektra FTIR pada Gambar 3

dan Gambar 4. Bilangan gelombang sekitar 1430 cm-1

yang merupakan vibrasi tekuk dari

gugus amina ada pada spektra FTIR organobentonit 1 KTK pH 4,6 dan 2 KTK pH 4,6

sehingga bisa disimpulkan proses interkalasi berhasil..

5. Waktu Optimum Adsorpsi Ion Logam (Pb2+

dan Cd2+

)

Waktu optimum adsorpsi ion logam Pb2+

dan Cd2+

adalah waktu yang diperlukan agar

adsorpsi ion logam Pb2+

dan Cd2+

oleh bentonit sudah tidak mengalami peningkatan lagi

(konstan), dimana pada waktu optimum tercapai kesetimbangan pada proses adsorpsi.

Gambar 6 Kurva Variasi Waktu Ion Logam Pb2+

terhadap Daya Adsorpsi Bentonit Alam dan

Organobentonit pI


Gambar 7 Kurva Variasi Waktu Ion Logam Cd2+

terhadap Daya Adsorpsi Bentonit Alam dan

Organobentonit pI

Waktu optimum adsorpsi ion logam Pb2+

dan Cd2+

adalah 120 menit, dimana pada waktu

120 menit telah terjadi kesetimbangan, yaitu bentonit alam sebagai adsorben sudah

mengadsorpsi ion logam Pb2+

dan Cd2+

sebagai adsorbat secara maksimal. Pada menit ke 120

dapat dilihat juga bahwa nilai Q dalam mek/100 gram mengalami peningkatan dari bentonit

alam, organobentonit 1 KTK pI, dan organobentonit 2 KTK pI. Dapat disimpulkan bahwa

daya adsorpsi semakin meningkat seiring dengan penambahan jumlah MSG dalam bentonit.

Berdasarkan nilai Q (mek/100 gram) yang didapatkan pada masing-masing logam, ion logam

Cd2+

dapat terserap lebih banyak dibanding Pb2+

, baik pada bentonit alam ataupun

organobentonit.

6. Daya Adsorpsi Terhadap Ion Logam (Pb2+

dan Cd2+

)

Penentuan daya adsorpsi organobentonit terhadap ion-ion logam dilakukan dengan

membuat variasi konsentrasi yang sama pada masing-masing ion logam dengan konsentrasi 1

mM, 3 mM, 5 mM, dan 10 mM. Masing-masing ion logam dicampurkan dengan 0,05 gram

bentonit.


Gambar 8 Grafik Perbandingan Daya Adsorpsi pada Setiap Variasi pH Organobentonit

Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa kapasitas adsorpsi yang lebih besar dimiliki oleh

organoclay yang disintesis pada pH interkalasi= pI dibandingkan dengan organoclay yang

disintesis pada pH di atas maupun dibawah pH isoelektrik (pI). Berdasarkan grafik ini dapat

disimpulkan bahwa interkalasi terbaik berlangsung pada pH isoelektrik diakibatkan karena

interaksi muatan positif pada ion logam dengan muatan negatif pada gugus karboksilat (-

COO-) yang dimiliki oleh MSG.

Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan telah dibuktikan bahwa bentonit alam Tapanuli

berhasil diinterkalasi dengan senyawa MSG yang meningkatkan kapasitas adsorpsi secara cukup

signifikan. Jumlah MSG yang dibutuhkan untuk proses interkalasi dapat diketahui dari nilai KTK

yang didapatkan pada penelitian. Nilai KTK dari betonit alam Tapanuli yaitu sebesar 45,29 mek/

100 gram bentonit.

0

50

100

150

200

250

300

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Q (

me

k/1

00

g b

en

ton

it)

pH Organobentonit

Adsorpsi Ion LogamPb2+

Adsorpsi Ion LogamCd2+


Daftar Pustaka

Al-Harisi. (2008). Penetapan Kadar Zn dan Fe di dalam Tahu yang Dibungkus Plastik dan Daun

yang Dijual diPasar Kartasura dengan Menggunakan MetodePengaktifan Neutron.

http://www.google.com/. Diakses tanggal 25 September 2013.

Al-Qunaibit, M.H, Mekhemer,W.K, Zaghloul, A.A. (2005). The adsorption of Cu(II) ions on

bentonite—a kinetic study. Journal of Colloid and Interface Science 283 ,316-321.

Andy. (2007). Sintesis dan Karakterisasi Organobentonit Dari Lempung Alam dan Lempung

Sintesis yang Dimodifikasi Surfaktan HDTMABr Melalui Metode Hidrotermal. Skripsi

Departemen Kimia. FMIPA Universitas Indonesia.

Arinda Pradisty, Novia. (2013). Preparasi dan Karakterisasi Bentonit Tapanuli Terpilar Fe (III)

Oksida dan Aplikasinya sebagai Katalis Reaksi Fenton pada Fotodegradasi Fenol dan

4-Klorofenol. Skripsi Departemen Kimia. FMIPA Universitas Indonesia.

Barleany, Dhena Ria., Hartono, Rudi., dan Santoso. (2011). Pengaruh Komposisi

Montmorillonite pada Pembuatan Polipropilen-Nanokomposit terhadap Kekuatan Tarik

dan Kekerasannya. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia.

Bergaya, F and Vayer, M.s. (1997). CEC of clays: Measurement by adsorption of a copper

ethylenediamine complex. Applied clay science 12, 275-280. Perancis.

Borden, D., & Giese, R. (2001). Journal of Clays and Clay Minerals , 444-445.

Carlson, L. (2004). Working Report 2004-02 : Bentonite Mineralogy. Olkiluoto, Finland. Posiva.

Citra, Allifia Fitriani. (2014). Bentonit Tapanuli Diinterkalasi Monosodium Glutamat Bersumber

dari Penyedap Masakan sebagai Adsorben Logam Berat Kadmium dan Timbal. Skripsi



Edwina, Livi. (2013), Interkalasi dan Karakterisasi Bentonit Tapanuli dengan Monosodium

Glutamat Sebagai Adsorben Ion Logam Berat Cd2+

dan Zn2+

. Skripsi Departemen

Kimia. FMIPA Universitas Indonesia.

Irwansyah. (2007). Modifikasi Bentonit Menjadi Organobentonit Dengan Surfaktan

Heksadesiltrimetilamonium Bromida Melalui Interkalasi Metode Ultrasonik. Skripsi


Mallakpour, S and Dinari M. (2011). Preparation and characterization of new organobentonits

using natural amino acids and cloisite Na+. Applied Clay Science Volume 51, Issue 3,

February 2011, Pages 353-358.

Rahman, Akbar Satriandi. (2013). Bentonit Alam Jambi Diinterkalasi Surfaktan Kationik Benzil

Trimetil Amonium Klorida (BTMA-Cl) serta Aplikasinya Sebagai Adsorben Fenol dan p-

Klorofenol. Skripsi Departemen Kimia. FMIPA Universitas Indonesia.

Ratnasari, Bunga. (2013). Modifikasi Bentonit Tapanuli Terinterkalasi Alanin sebagai Adsorben

Logam Berat Kadmium (Cd) dan Timbal (Pb). Skripsi Departemen Kimia. FMIPA

Universitas Indonesia.

Saputra, Dimas Dwi. (2013). Modifikasi dan Karakterisasi Bentonit Alam Jambi yang

Diinterkalasi Alanin, serta Aplikasinya sebagai Adsorpsi Logam Kadmium dan Timbal.

Skripsi Departemen Kimia. FMIPA Universitas Indonesia.

Yolani, Deagita. (2012). Modifikasi Bentonit Terpilar Al Menggunakan Polydiallyl Dimethyl

Ammonium sebagai Adsorben Sodium Dodecyl Benzene-Sulfonate. Skripsi Departemen

Kimia. FMIPA Universitas Indonesia.


Studi Daya Adsorpsi Bentonit Alam Tapanuli Terinterkalasi ...

Documents

Transcript of Studi Daya Adsorpsi Bentonit Alam Tapanuli Terinterkalasi ...