ADSORPSI-DESORPSI MONOLOGAM DAN MULTILOGAM ION Ni(II), Cd(II), DAN Cu(II) OLEH MATERIAL BIOMASSA ALGA Nitzschia sp YANG DIMODIFIKASI DENGAN PELAPISAN SILIKA-MAGNETIT (Fe3O4) (Skripsi) Oleh INDAH WAHYU PURNAMASARI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016
58
Embed
ADSORPSI-DESORPSI MONOLOGAM DAN MULTILOGAM ION Ni(II …digilib.unila.ac.id/24479/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Prof. Suharso, Ph.D., selaku pembimbing II penelitian
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ADSORPSI-DESORPSI MONOLOGAM DAN MULTILOGAM ION Ni(II),
Cd(II), DAN Cu(II) OLEH MATERIAL BIOMASSA ALGA Nitzschia sp
YANG DIMODIFIKASI DENGAN PELAPISAN SILIKA-MAGNETIT
(Fe3O4)
(Skripsi)
Oleh
INDAH WAHYU PURNAMASARI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
ABSTRAK
ADSORPTION-DESORPTION MONOLOGAM AND MULTI METALCd(II), Cu(II) AND Ni(II) IONS BY MATERIAL BIOMASS Nitzschia SPALGAE MODIFIED WITH COATING SILICA-MAGNETITE (Fe3O4)
By
Indah Wahyu Purnamasari
This study has been synthesized of hybrid algae silica (HAS) and the hybrid algaesilica magnetite from biomass Nitzschia sp algae (HASM). Material synthesisproduct is characterized by using infrared spectrometer (IR) to identify functionalgroups, X-Ray Diffraction (XRD) to determine the level of kekristalan of HASMand Scanning Electron Microscopy With Energy Dispersive X-ray (SEM-EDX) toanalyze the surface morphology and the constituent element. Adsorption-desorption monologam and multi metals in HASM, chemical stability and abilityto reuse was conducted using bacth. The chemical stability determined in acidic,basic and neutral media. Results of metal adsorption by HASM analyzed byatomic absorption spectrophotometer (AAS). HASM material is very stable inacidic media and less stable in alkaline media and can be used repeatedly 4 timesrepetition with water, 0,1M HCl, and 0,1 M Na2EDTA eluent. Ability sequenceadsorbed metal on monologam as follows Cd(II)>Cu(II)>Ni(II) ions and for multimetals sequence adsorbed metal as follows Pb(II)> Cd(II)>Zn (II)>Cu(II)>Ni (II)ions.
Keywords: Adsorption, Desorption, Biomass, Nitzschia sp algae, HAS andHASM
ABSTRAK
ADSORPSI-DESORPSI MONOLOGAM DAN MULTILOGAM IONCd(II), Cu(II) DAN Ni(II) OLEH MATERIAL BIOMASSA ALGA NitzschiaSP YANG DIMODIFIKASI DENGAN PELAPISAN SILIKA-MAGNETIT
(Fe3O4)
Oleh
Indah Wahyu Purnamasari
Pada penelitian ini telah dilakukan sintesis Hibrida alga silika (HAS) dan Hibridaalga silika magnetit dari biomassa alga Nitzschia sp (HASM). Material hasilsintesis dikarakterisasi dengan menggunakan Spektrofotometer Inframerah (IR)untuk mengidentifikasi gugus fungsi, X-Ray Diffraction (XRD) untuk menentukantingkat kekristalan dari HASM dan Scanning Electron Microscopy With EnergiDispersive X-Ray (SEM-EDX) untuk menganalisis morfologi permukaan dankonstituen unsur. Adsorpsi-desorpsi monologam dan multilogam pada HASM,stabilitas kimia dan kemampuan penggunaan ulang dilakukan dengan metodebacth. Stabilitas kima ditentukan dalam media asam, basa dan netral. Hasiladsorpsi logam oleh HASM dianalisis dengan spektrofotometer serapan atom(SSA). Material HASM sangat stabil pada media asam dan kurang stabil padamedia basa serta dapat digunakan berulang sebanyak 4 kali pengulangan denganeluen air, 0,1M HCl, dan 0,1 M Na2EDTA. Kemampuan urutan logamteradsorpsi pada monologam sebagai berikut ion Cd(II)>Cu(II)>Ni(II) dan untukmultilogam urutan logam teradsorpsi sebagai berikut ionPb(II)>Cd(II)>Zn(II)>Cu(II)>Ni(II).
Kata kunci : Adsorpsi, Desorpsi, Biomassa, alga Nitzschia sp, HAS dan HASM
ADSORPSI-DESORPSI MONOLOGAN DAN MULTILOGAN ION Cd(II),Cu(II) DAN Ni(II) OLEH MATERIAL BIOMASSA ALGA Nitzschia SPYANG DIMODIFIKASI DENGAN PELAPISAN SILIKA-MAGNETIT
(Fe3O4)
Oleh
INDAH WAHYU PURNAMASARI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai GelarSARJANA SAINS
Pada
Jurusan KimiaFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS LAMPUNG
BANDARLAMPUNG2016
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Peniangan, pada tanggal 10 Oktober
1994, sebagai anak pertama dari dua bersaudara, putri dari
Bpk Sayuto dan Ibu Hartutik, jenjang pendidikan diawali
dari Taman Kanak-kanak (TK) di TK Pertiwi Batu badak
Lampung timur diselesaikan pada tahun 2000. Sekolah Dasar (SD) di SD Negeri 1
Peniangan Lapung Timur diselesaikan pada tahun 2007. Sekolah Menengah
Pertama (SMP) di SMP Negeri Sekampung Udik Lampung Timur diselesaikan
pada tahun 2009, dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMA minhajut thulab
Lampung Timur diselesaikan pada tahun 2012 Tahun 2012, penulis terdaftar
sebagai Mahasiswa Jurusan Kimia FMIPA Unila melalui jalur SNMPTN (Seleksi
Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negri).
Pada tahun 2015 Penulis melakukan Praktek Kerja Lapangan di Laboratorium
Kimia Anorganik Jurusan Kimia FMIPA Unila di Bandar Lampung. Selama
menjadi mahasiswa penulis pernah menjadi asisten praktikum Sain Dasar Jurusan
Biologi dan Matematika, Kimia Dasar II Jurusan S1 Teknologi Hasil Pertanian,
Kimia Anorganik I, dan Kimia Anorganik II. Penulis juga aktif di Himpunan
Mahasiswa Kimia (HIMAKI) FMIPA Unila sebagai anggota Biro Penerbitan
kepengurusan 2012/2013 dan Biro kestari kepengurusan 2014/2015.
MOTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan”(Q.S Al. Insyirah;6)
“Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnyayang boleh direbut oleh manusia ialah menundukan diri
sendiri”(Ibu Kartini)
“Orang yang luar biasa tidak pernah memperhatikan hasil,tetapi mereka hanya memikirkan dan mengerjakan
prosesnya”(Asep Hilman)
“Hasil yang baik diperoleh dari niat yang kuat, kerja kerasdan doa”
(indah wahyu)
Kupersembahkan karya sederhana ini kepada :
ALLAH S.W.T
Kedua Orang tuaku,Ibu Hartutik dan Bapak Sayuto yang telah memberikan rasakasih sayang, cinta, pengorbanan, serta doa indah untukku.Terima Kasih kalianlah inspirasi dan motivatorku selama ini.
Adikku tercinta dan tersayang Dwi Prasetyo Adi
Keluarga besarku yang telah mendukungku dan mendoakanku
Guru-guru yang selalu membagi ilmunya untukku
Seluruh sahabat dan teman-teman yang selalu menyemangatiku
dan Almamater Tercinta
SANWACANA
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah Puji dan syukur Penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT, karena
atas segala rahmat dan karunia-Nya skripsi ini dapat diselesaikan.
Skripsi dengan judul " ADSORPSI-DESORPSI MONOLOGAN DAN
MULTILOGAN ION Cd(II), Cu(II) DAN Ni(II) OLEH MATERIAL
BIOMASSA ALGA nitzschia SP YANG DIMODIFIKASI DENGAN
PELAPISAN SILIKA-MAGNETIT (Fe3O4) " adalah salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung.
Dalam pelaksanaan dan penulisan skripsi ini tidak lepas dari kesulitan dan
rintangan, namun itu semua dapat penulis lalui berkat rahmat dan ridha Allah
SWT serta bantuan dan dorongan semangat dari orang-orang yang hadir di
kehidupan penulis. Dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih
setulus-tulusnya kepada :
1. Ibu Prof. Dr. Buhani, M.Si., selaku pembimbing I penelitian yang telah
banyak memberikan ilmu, nasihat, saran, motivasi, perhatian, serta kesabaran
dalam membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini dan selama
menjadi mahasiswa.
2. Bapak Prof. Suharso, Ph.D., selaku pembimbing II penelitian dan selaku
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam yang telah
memberikan ilmu, kritik, saran dan arahan yang diberikan kepada penulis
sehingga skripsi ini terselesaikan dengan baik.
3. Ibu Dr. Mita Rilyanti M.Si., selaku penguji penelitian yang telah memberikan
ilmu, perhatian, motivasi, nasehat, kritik, serta saran kepada penulis sehingga
skripsi ini terselesaikan dengan baik.
4. Bapak Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T., selaku ketua Jurusan Kimia
FMIPA Unila.
5. Seluruh dosen FMIPA Unila yang telah mendidik dan memberikan ilmu
pengetahuan yang sangat berguna kepada penulis selama kuliah.
6. Mba Liza Apriliya S, S.Si selaku Laboran Laboratorium Kimia Anorganik
Fisik yang telah banyak membantu penulis untuk mendapatkan zat dan bahan
kimia, serta terima kasih juga kepada ibu Valen yang telah membantu
membudidayakan alga sebagai bahan penelitian.
7. Kedua orang tuaku yang sangat aku cintai. Bapakku Sayuto, terima kasih
ayah atas doamu yang tak putus dan segala bentuk pengorbananmu. Ibuku
Hartutik sekaligus menjadi sahabatku. Ibu yang selalu memberikan kasih
sayang, cinta yang begitu besar, sabar dalam menghadapi sikap burukku
senyum yang selalu menyemangatkanku, dan selalu mendoakanku setiap
waktu. Sekali lagi terima kasih ayah dan ibuku tercinta dengan tulus dan
ikhlas kuucapkan atas segala hal terbaik dan semua yang telah diberikan
kepadaku serta bentuk pengorbanan kalian.
8. Adiku tersayang dwi prasetyo adi terima kasih banyak yang selalu
mendoakan saya dan kasih sayangnya.
9. Teman seperjuangan penelitianku indry yani saney, siti nurhalimah, rifky
husnul khuluk (terima kasih atas segala bantuannya, motivasi, kritik, saran
dan doa).
10. Rekan-rekan se-angkatan Kimia 2012, yaitu Adi Setiawan (Adi Bushk),
Aditian Sulung S (Adit), Agus Ardiansyah (Adam), Ajeng Wulandari
(Ajeng), Ana Maria Kristiani (Ana), Apri Welda (Welda), Arif Nurhidayat
(Arep), Arya Rifansyah (Arya), Atma Istanami (Atma), Ayu Imani (Ayu-I),
(Yunsi), dan Zubaidi (Ubai) sebagai keluarga ke dua. Semoga tali
silaturrahmi kita tetap erat dan tak akan pernah putus;
11. Kakak tingkat jurusan kimia 2010, 2011, dan adik tingkat 2013, 2014, 2015
dan 2016 yang selalu mendoakan, memotivasi, memberikan saran dan kritik
12. Tak terlupakan teruntuk sahabat yang sudah seperti saudara sendiri Febita
Glyssenda, Susy Isnaini hasanah, Selvy Wulan Khoirun Nisa, Elmina Indah
Oktafiani, dan Restu Sari Pilar Ningtias yang selalu mendoakan, memotivasi,
memberikan kritik dan saran. .
13. Semua pihak yang telah membantu dan mendukung penulis dalam
penyusunan skripsi ini.
Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan.
Penulis berharap semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan bermanfaat
bagi kita semua. Amin.
Bandar Lampung, 1 November 2016Penulis
Indah Wahyu Purnamasari
i
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ............................................................................................ i
DAFTAR TABEL ..................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ iv
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1B. Tujuan Penelitian ........................................................................ 5C. Manfaat Penelitian ...................................................................... 5
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Biomassa alga ............................................................................... 6B. Proses sol-gel ................................................................................ 8C. Magnetit (Fe3O4) .......................................................................... 11D. Adsorpsi ....................................................................................... 12E. Desorpsi......................................................................................... 16F. Logam Berat .................................................................................. 19
G. Interaksi Ion Logam dengan Adsorben......................................... 22H. Karakterisasi ................................................................................. 24
1. Spektrofotometer Inframerah (IR) ................................... 252. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) ........................... 263. X-ray Diffraction (XRD) .................................................. 264. Scanning Electron Microscopy with Energy
A. Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................... 29B. Alat dan Bahan Penelitian ............................................................. 29C. Prosedur Penelitian ....................................................................... 30
D. Stabilitas Kimia............................................................................. 48
E. Penggunaan Ulang .......................................................................... 51
V. SIMPULAN DAN SARANA. Simpulan ........................................................................................ 52B. Saran ............................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Sifat Kimia dari ion Ni(II), Cu(II), dan Cd(II) ................................ 20
2. Hasil analisis gugus fungsi pada adsorben ...................................... 37
3. Hasil analisis struktur kristal ........................................................... 39
4. Persentase ikatan ionik hasil interaksi logam-ligan ........................ 44
5. Data perhitungan jumlah ion Ni(II), Cu(II), danCd(II) yang teradsorpsi pada HASM .............................................. 60
6. Data perhitungan jumlah ion Ni(II), Cu(II), dan Cd(II)yang terdesorpsi pada HASM ......................................................... 60
7. Data perhitungan jumlah ion Ni(II), Cd(II) Cu(II), Pb(II),dan Zn(II) yang teradsorpsi ............................................................. 61
8. Data perhitungan jumlah ion Ni(II), Cu(II), Cd(II), Pb(II),dan Zn(II) yang terdesorpsi pada HASM........................................ 61
9. Data perhitungan jumlah Si yang tertinggal (%Si)dalam HASM................................................................................... 62
10. Data perhitungan jumlah ion Cd(II) yang teradsorpsipada HASM..................................................................................... 63
11. Data perhitungan jumlah ion Cd(II) yang teradsorpsipada HASM..................................................................................... 63
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Struktur TEOS (tetraetilortosilikat) ................................................ 11
2. Struktur EDTA................................................................................ 18
3. Reaksi Pembentukan Kompleks EDTA.......................................... 18
4. Sketsa hibrida alga yang dimodifikasi dengan pelapisansilika magnetit ................................................................................. 33
5. Spektra IR (a) Silika, (b) biomassa alga Nitzschia sp, (c)HAS, dan (d) HASM....................................................................... 35
9. Grafik jumlah ion Ni(II), Cd(II) dan Cu(II) yang teradsorpsi danterdesorpsi pada HASM .................................................................. 42
10. Ilustrasi interaksi antara HASM denganion logam dalam larutan.................................................................. 44
11. Grafik jumlah ion Ni(II), Cd(II), Cu(II), Pb(II) danZn(II) yang teradsorpsi dan terdesorpsi pada HASM ..................... 45
12. Mikrograf SEM pada adsorpsi multilogam oleh HASM ................ 47
13. Spektrum EDX pada adsorpsi multilogam oleh HASM.................. 47
14. Grafik gubungan antara interaksi waktu dan % Sidalam media larutan pada HASM................................................... 49
15. Spektra IR (a) HASM, (b) HASM dalam asam, (c) HASM
v
dalam aquades, dan (d) HASM dalam basa .................................... 50
16. Grafik jumlah Cd(II) teradsorpsi dan terdesorpsi padaHASM dengan 5 kali pengulangan ................................................. 51
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Salah satu faktor eksternal yang secara langsung maupun tidak langsung
mempengaruhi pertumbuhan mahluk hidup yang ada di dalamnya adalah
lingkungan. Apabila lingkungan tercemar maka akan mempengaruhi kehidupan
dan pertumbuhan makhluk hidup. Pencemaran lingkungan antara lain disebabkan
oleh semakin majunya perkembangan di bidang industri seperti industri pupuk,
tekstil, baterai, cat, dan pestisida yang merupakan sumber pencemaran berbagai
logam berat di lingkungan. Logam berat banyak digunakan karena sifatnya yang
dapat menghantarkan listrik dan panas serta dapat membentuk paduan logam
dengan logam lain (Raya, 1998). Sementara itu logam berat pada konsentrasi
yang tinggi dapat bersifat toksik dan cenderung terakumulasi pada organisme.
Proses terakumulasi tersebut dapat berdampak pada rantai makanan sehingga
mempengaruhi kesehatan pada manusia. Beberapa contoh logam berat tersebut
adalah kadmium (Cd), timbal (Pb), seng (Zn), merkuri (Hg), tembaga (Cu), dan
besi (Fe) (Buhani et al., 2012). Dengan demikian penanganan limbah logam berat
harus dilakukan dengan cara menurunkan konsentrasi ion logam berat pada
lingkungan yang telah tercemar untuk mencegah timbulnya masalah baru.
2
Beberapa metode yang sering digunakan untuk mengurangi konsentrasi ion logam
berat antara lain metode presipitasi, koagulasi, kompleksasi, ekstraksi pelarut,
pemisahan membran, pertukaran ion, dan adsorpsi. Dari beberapa metode yang
telah disebutkan, metode adsorpsi merupakan metode yang paling banyak
digunakan dalam menyerap ion logam dalam larutan (Buhani et al., 2010).
Metode adsorpsi ini memiliki kelebihan dari metode yang lain karena prosesnya
lebih sederhana, biayanya relatif murah, ramah lingkungan (Gupta and
Bhattacharyya, 2006) dan tidak adanya efek samping zat beracun (Blais et al.,
2000). Proses adsorpsi diharapkan dapat mengambil ion-ion logam berat dari
larutan. Metode adsorpsi pada umumnya berdasarkan interaksi logam dengan
gugus fungsional yang ada pada permukaan adsorben melalui interaksi
pembentukan kompleks dan biasanya terjadi pada permukaan padatan yang kaya
akan gugus fungsional seperti: -OH, -NH, -SH, dan –COOH (Stum and Morgan,
1996). Keberhasilan proses adsorpsi ion logam sangat ditentukan oleh jenis
adsorben yang digunakan (Quintanilla et al., 2008). Salah satu contoh adsorben
yang dapat digunakan dalam penanganan limbah logam berat adalah mikroalga
(Cervantes et al., 2001).
Pada penelitian ini digunakan biomassa Nitzschia sp sebagai penyerap ion logam
berat. Alga- alga ini merupakan salah satu mikroalga hijau yang banyak dijumpai
di perairan dan termasuk alga bersel tunggal. Alga hijau mampu mengadsorpsi
ion-ion logam dalam keadaan hidup atau dalam sel mati (biomassa), karena gugus
fungsional yang dapat bertindak sebagai ligan yaitu –COOH dan juga gugus
amina yang dapat berikatan dengan ion logam (Putra, 2006). Nitzschia sp
3
merupakan mikroalga yang termasuk alga bersel tunggal dan berwarna biru
kehijauan. Mikroalga ini mempunyai kecepatan pertumbuhan yang tinggi, mudah
dibudidayakan, dan memiliki kadar lipid yang cukup tinggi (Chisti, 2007). Namun
alga ini belum banyak digunakan sebagai adsorben logam berat, sehingga dalam
penelitian ini akan dipelajari kemampuan adsorpsinya.
Alga merupakan suatu mikroorganisme yang dapat dimanfaatkan dalam sistem
adsorpsi yang digunakan dalam proses pengambilan logam-logam berat dari
perairan (Buhani et al., 2012). Jenis-jenis alga tertentu telah ditemukan
mempunyai kemampuan yang cukup tinggi untuk mengadsorpsi ion-ion logam
dalam keadaan hidup atau dalam sel mati (biomassa). Gugus fungsi yang terdapat
dalam alga dapat berikatan dengan ion logam. Gugus fungsi tersebut antara lain:
gugus karboksil, hidroksil, dan amino yang terdapat di dalam dinding sel dalam
sitoplasma (Mahan et al., 1989). Akan tetapi, kemampuan alga dalam menyerap
ion-ion logam sangat dibatasi oleh beberapa kelemahan seperti ukurannya yang
sangat kecil, berat jenisnya yang rendah dan mudah rusak karena degradasi oleh
mikroorganisme lain. Upaya untuk mengatasi masalah tersebut salah satunya
dapat dilakukan dengan modifikasi biomassa dengan matrik pendukung seperti
silika dan teknik pelapisan dengan partikel magnetit
Modifikasi dengan teknik pelapisan partikel magnetit (Fe3O4) merupakan metode
yang cukup baik untuk mengatasi adanya gumpalan padatan tersuspensi
(flocculant) dalam limbah industri yang diolah (Jeon, 2011; Peng et al., 2010; Lin
et al., 2011). Dengan dilakukannya pelapisan magnetit pada biomassa alga
Nitzschia sp ini diharapkan dapat meningkatkan kualitas fisik dan laju
adsorpsinya, sehingga dapat digunakan sebagai adsorben yang lebih efektif
4
terhadap logam berat dari limbah cair yang dihasilkan industri (Jeon, 2011; Peng
et al., 2010; Lin et al., 2011).
Berbagai metode pemisahan logam berat dari air buangannya secara biologis di
atas pada dasarnya belum dapat menyelesaikan masalah lingkungan yang ada,
bahkan dapat menimbulkan masalah baru khususnya bagi lingkungan perairan
jika adsorben yang telah mengikat logam toksik tidak diolah lebih lanjut. Oleh
karena itu perlu dipikirkan cara-cara/metode yang efektif untuk mengolah kembali
mikroorganisme yang telah menyerap logam-logam berat tersebut agar benar-
benar aman bagi lingkungan. Salah satu caranya dengan melepaskan kembali
logam berat yang telah diserap mikroorganisme (desorpsi). Selain untuk
mengatasi permasalahan yang timbul akibat proses adsorpsi, desorpsi juga dapat
digunakan untuk meregenerasi adsorben sehingga dapat digunakan kembali serta
dapat mengekstrak logam yang telah terikat pada adsorben (Triani, 2006).
Pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan hibrida alga Nitzschia sp silika
magnetit (HASM) sebagai adsorben yang digunakan untuk menentukan uji
adsorpsi pada ion logam Ni(II), Cu(II), dan Cd(II) dengan membandingkan
adsorpsi-desorpsi pada larutan monologam dan multilogam. Material yang
diperoleh dikarakterisasi dengan alat spektrofotometer inframerah (IR) untuk
identifikasi gugus fungsional. X-Ray Difraction (XRD) untuk menentukan tingkat
kekristalan dari magnetit (Fe3O4). Scanning ElectronMicroscopy With Energy
Dispersive X-ray (SEM-EDX) digunakan untuk menentukan struktur dan ukuran
pori. Kadar ion logam yang teradsorpsi dan terdesorpsi dianalisis menggunakan
Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).
5
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mensintesis dan mengkarakterisasi material alga yang dilapisi silika-
magnetit.
2. Mempelajari adsorpsi-desorpsi ion Ni(II), Cu(II), dan Cd(II) dalam larutan
monologam, dan multilogam oleh biomassa alga Nitzschia sp yang
dimodifikasi dengan pelapisan silika-magnetit.
3. Mengetahui stabilitas kimia dan kemampuan penggunaan ulang material
biomasa alga Nitzschia sp yang dimodifikasi dengan pelapisan silika-
magnetit.
C. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi tentang proses
modifikasi alga dengan pelapisan partikel magnetit sehingga dapat diaplikasikan
sebagai adsorben penyerap logam berat.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Biomassa Alga
Alga merupakan mikroorganisme yang hidup di daerah perairan. Mikroorganisme
ini memiliki bentuk dan ukuran yang beranekaragam, ada yang mikroskopis,
bersel satu, berbentuk benang/pita atau berbentuk lembaran. Berdasarkan pigmen
(zat warna) yang dikandung alga dikelompokkan atas empat kelas, yaitu:
Biomasa alga diperoleh dari isolasi alga Nitzschia sp yang dihasilkan dari
pembudidaya dalam skala laboraturium di Balai Budidaya Laut (BBL) Lampung.
Biomasa Alga yang dihasilkan dalam bentuk nata, dinetralkan dengan
menggunakan akuades hingga pH = 7, dan dikeringkan pada suhu ruangan selama
3-4 hari. Setelah kering alga digerus hingga berukuran 200 mesh.
2. Sintesis HASM Alga Nitzschia sp
Larutan A; 5 ml TEOS dan 2,5 ml akuades ditambahkan magnetit 0,1 g
dimasukan dalam wadah plastik, lalu diaduk selama 30 menit. Saat pengadukan,
ditambahkan HCl tetes demi tetes hingga pH larutan mencapai pH 2. Larutan B;
0,8 gr biomasa Nitzschia sp dengan konsentrasi optimum dicampur dengan 5 mL
etanol diaduk dengan pengaduk magnet sampai larutan tersebut homogen.
Kemudian larutan A dan larutan B dicampur hingga terbentuk gel. Gel yang
terbentuk didiamkan selama 24 jam lalu dicuci dengan etanol dan akuades hingga
pH filtrat mendekati pH 7. Gel dikeringkan didalam oven pada suhu 40˚C selama
2-3 jam selanjutnya digerus dengan ukuran 100-200 mesh (Tamara, 2015).
31
D. Karakterisasi Material
Biomassa alga Nitzschia sp, HAS, dan HASM dikarakterisasi dengan IR untuk
mengetahui gugus-gugus fungsional utama yang terkandung dalam alga tersebut,
SEM-EDX untuk menentukan struktur dan ukuran pori dan XRD yang digunakan
untuk mengidentifikasi tingkat kekristalan material Fe3O4.
E. Uji Adsorpsi-desorpsi monologam
Sebanyak 0,1 g adsorben ditambahkan 20 mL larutan Ni(II) dengan konsentrasi
300 ppm. Kemudian larutan diaduk pada pH 5-6 selama 1 jam, lalu filtrat dan
endapannya dipisahkan menggunakan sentrifius. Filtrat yang diperoleh dianalisis
menggunakan SSA. Kemudian endapan yang mengandung ion logam didesorpsi,
dengan menggunakan 20 ml aquadas, HCl 0,1M, dan Na2EDTA 0,1M sebagai
eluen. Filtrat hasil desorpsi dianalisis kadarnya menggunakan SSA. Perlakuan
yang sama diberikan pada larutan ion Cd(II) dan Cu(II) ( Buhani et al., 2011).
F. Uji adsorpsi-desorpsi larutan multilogam
Sebanyak 1 gram adsorben di tambahkan 100 ml larutan multilogam Ni(II),
Cd(II), Pb(II), Zn(II), dan Cu(II) dengan konsentrasi 300 mg/L. Kemudian
larutan diaduk pada pH 5-6 selama 1 jam, lalu filtrat dan endapannya dipisahkan
menggunakan sentrifius. Filtrat yang diperoleh dianalisis menggunakan SSA.
Kemudian endapan didesorpsi, dengan menggunakan 20 ml aquadas, HCl 0,1M,
32
dan Na2EDTA 0,1M sebagai eluen. Filtrat hasil desorpsi dianalisis kadarnya
menggunakan SSA.
G. Stabilitas Kimia
Adsorben sebanyak 0,1 gram dimasukan kedalam 100 mL, masing-masing
pelarut, yaitu larutan HNO3 0,1 M, CH3COONa 0,1 M, dan air dengan variasi
waktu 1 sampai 4 hari. Kadar Si yang terlarut dalam fitrat dianalisis
menggunakan SSA. Persentasi Si yang tersisa dalam adsorben di hitung
berdasarkan persamaan; % Si tersisa = [Si]t/[Si]ox 100, dimana [Si]o adalah
konsentrasi Si awal dalam material dan [Si]t adalah konsentrasi Si terlarut masing-
masing pada waktu t dalam mg L -1( Buhani et al., 2011)
H. Penggunaan Ulang
Ion logam Cd (II) yang teradsorpsi pada bahan HASM Alga Nitzschia sp
dilepaskan menggunakan HCl 0,1 M dan Na2EDTA 0,1 M. Setelah dicuci dengan
air hingga netral dan ditimbang hingga berat konstan, kemudian bahan tersebut
digunakan kembali untuk menyerap ion Cd(II) menggunakan metode batch
sampai 5 kali pengulangan ( Buhani et al., 2011).
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan maka dapat
disimpulkan bahwa :
1. Sintesis HASM telah berhasil dilakukan dari biomassa alga Nitzschia sp,
magnetit, dan HAS.
2. Hasil dari uji adsorpsi monologam menunjukan bahwa urutan ion logam
teradsorpsi adalah ion Cd(II)>Cu(II)>Ni(II) dan urutan ion logam terdesorpsi
adalah ion Cd(II)>Cu(II)>Ni(II)
3. Hasil dari multilogam menunjukan urutan ion logam teradsorpsi adalah ion
Pb(II)>Cd(II)>Cu(II)>Zn(II)>Ni(II) dan untuk urutan ion logam terdesorpsi
adalah ion Pb(II)>Cd(II)>Cu(II) >Ni(II)>Zn(II).
4. HASM lebih stabil pada media asam dan netral serta tidak stabil pada media
basa selama waktu interaksi 4 hari.
5. HASM dapat digunakan secara berulang sebanyak 4 kali penggunaan ulangan
dalam proses adsorpsi-desorpsi ion logam Cd(II).
53
B. Saran
Pada penelitian lebih lanjut disarankan untuk melakukan sistem adsorpsi dengan
metode kontinu pada kompetisi ion-ion logam agar lebih mudah diaplikasikan
sebagai adsorben untuk pemisahan ion logam dari larutan di lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, Mikrajuddin dan Khairurrijal. 2008. Review: KarakterisasiNanomaterial. Jurnal Nano Science dan Teknologi. 2(1): 8-10.
Alfian, Z. 2005. Analisis kadar logam kadmium (Cd2+) dari kerang yang diperolehdari daerah Belawan secara spektrofotometer serapan atom. Jurnal SainsKimia. 9(2): 73-76.
Atkins. 1999. Kimia Fisik III. Jakarta: Erlangga.
Blais, J.F., B. Dufresne., and G. Mercier. 2000. State of The Art of Technologiesfor Metal Removal From Industrial Effluents. Rev. Sci. Eau. 12(4): 687-711.
Bragg, L., Phillips, D., and Lipson, H. S. 1975. The development of x-ray analysis,Bell, London.
Brinker, C.J., and G.W. Scherer. 1990. Applications in: Sol Gel Science, thePhysics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Academic Press, Inc. SanDiego, California. pp 839-880.
Buhani and Suharso. 2009. Immobilization of Nannochloropsis sp biomass by sol-gel technique as adsorbat of metal ion Cu(II) from aqueous solution.Asian Journal of Chemistry. 21(5) : 3799-3808.
Buhani, Suharso, and Sumadi. 2010. Adsorption Kinetics and Isotherm of Cd (II)Ion on Nannochloropsis sp Biomass Imprinted Ionic Polymer.Desalination. 259: 140-146.
Buhani, Suharso, and L. Aprilia. 2012. Chemical Stability and AdsorptionSelectivity on Cd 2+ Nannochloropsis sp Material with Silica Matrik fromTetraethyl Orthosilicate. Indonesian Journal of Chemistry. 12(1):94-99.
Buhani, Suharso, and Sumadi. 2012. Production of Ionic Imprinted Polymer fromNannochloropsis sp Biomass Its Adsorption Characteristic toward Cu(II)Ion in Solutions. Asian Journal of Chemistry. 24(1): 133-140.
55
Cabrera, L., Gutierrez., N. Menendez., M.P. Morales., and P. Herrasti, P. 2008.Magnetite Nanoparticles: Electrochemical Synthesis andCharacterization. Electro chimica Acta. 53: 3436-3441.
Campbell, M, N. 2008. Biodiesel: Algae as renewable source for liquid fuel.Guelph Engineering Journal, 1: 2-7
Cervantes, C., Compos-Garcia., D. Silvia, F.G., Corona., H. L. Tavera., J.Gusman., and R.M. Sanchez. 2001, Interaction of Chromium withMicroorganisms and Plant. FEMS Microbiology Reviews. 25 : 335-347.
Chisti, Y. 2007. Biodiesel from Microalgae. Biotechnology Advances. 25: 294-306.
Cotton, F.A. dan Wilkinson, G. 1989. Kimia Anorganik Dasar.TerjemahanSahatiSuharto. Universitas Indonesia Press. Jakarta.
Darmono, 1995. Logam dalam Sistem Biologi Mahkluk Hidup. UI Press. Jakarta.
Dirjen POM Departemen KesehatanRepublik Indonesia. 1995. FarmakopeIndonesia. Departemen Kesehatan Republik Indonesia. Jakarta.
Drbohlavova, J., R. Hrdy, V. Adam, R. Kizek, O. Schneesweiss, J. Hubalek. 2009.Preparation and Properties of Various Magnetic Nanoparticles. Sensors.9: 2352 – 2362.
Elizabeth, I.R. 2011. Biosintesis dan Karakterisasi Nanopartikel Silika (SiO2) dariSekam Oleh Fusarium Oxyporum. (Skripsi). Fakultas MIPA. ITB. Bogor.
Farook, A., and S. Ravendran. 2000. Saturated Fatty Acids Adsorption byAcidified Rice Hull Ash. Journal Chemistry Society.77: 437-440.
Goldstein, J.I., D.E. Nwberry, P. Echlin, D.C. Joy, C. Fiori., and E. Lifshin.1981. Scanning Elctron Microscopy and X-Rays Microanalysis. [ATextbook for Biologist]. Materials Scientists and Biologists. New York.
Gupta, S.S., and K.G. Bhattacharyya. 2006. Adsorption of Ni(II) on Clay. JournalChemist Science. 295: 21-32.
Harjadi. 1993. Ilmu Kimia AnalitikDasar. Gramedia. Jakarta.
Harris, O.P., and J. G. Ramelow. 1990. Binding of Metal Ions by ParticulateQuadricauda. Environt Scient and Technology. 24: 220-227
Hook, J. R., and H. E. Hall. 1991. Solid state physics. 2nd edition, John Willeyand Sons: England/Chichester, hal: 241.
Housecroft, C. E. and A. G. Sharpe. 2005. Inorganic Chemistry. Prentice-Hall,Inc. New Jersey.
56
Huheey, J.E., Keiter E.A. and Keiter R.L. 1993. Inorganic Chemistry :Principlesof Structure and Reactivity. 4th edition. Harpelcolling College Publisher.New York.
Isnansetyo, A dan Kurniastuty. 1995. Teknik Kultur Phytoplankton danZooplankton; Pakan Alami untuk Pembenihan Organisme Laut.Kanisius.Yogyakarta.
Jamarun, N. 2000. Proses Sol Gel (Tesis). FMIPA Kimia Universitas Andalas.Padang.
Jeon, C., 2011, Adsorption Characteristic of Cooper Ions Using MagneticallyModified Medicinal Stones, Journal of Industrial and EngineeringChemistry.17: 1487-1493.
Kalapathy, U., A. Proctor, and J. Schultz. 2000. A Simple Method For Productionof Pure Silica From Rice Hull Ash. Bioes. Tech. 73: 257-262.
Keenan, C.W. dan W. Kleinfelter. 1984. Ilmu Kimia untuk Universitas Edisikeenam. Terjemahan Aloysius Hadyana Pudjaatmaka. Erlangga. Jakarta.Hal. 512-543.
Khopkar, S.M. 2001. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press. Jakarta.
Lahuddin, M. 2007. Aspek Unsur Mikro Dalam Kesuburan Tanah. USU Press.Medan.
Larry, D.H. 2001. Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy in Handbook ofAnalytical Methods for Materials. Materials Evaluation andEngineering, Inc. pp 13-14.
Lin, Y.E., Vidic, R.D., Stout, J.E., and Yu, V.L. 2002. Negative Effect of HightpH on Biocidal Efficacy of Copper and Silver Ions in ControlingLegionellapneumophila. Journal Environmental Scient. 68 (6): 2711-2715
Lin, Y., H. Chen., K. Lin., B. Chen., and C. Chiou. 2011. Application ofMagnetic Particles Modified with Amino Groups to Adsorb Cooper Ionsin Aqueous Solution, Journal Environmental Scient. 23:44-50.
Mahan, C. A., and Helcombe. J. A. 1989. The Journal of Evaluation of The MetalUptake of Several Algae Strain in Multicomponent MatrixultizungInductively Coupled Plasma Emission Spektrofotometry. AnalyticaChimica Acta. 61: 624-627.
Martell, A. E., and R.D. Hancock. 1996. Metal Complexes in Aqueose Solution.Plenum Press. New York.
Oscik, J. 1982. Adsorption. Ellis Horwood Limited. England.
Oxford. 1994. Kamus Lengkap Kimia. Erlangga. Jakarta.
Palar, H. 1994. Pencernaan dan Toksikologi Logam Berat. PT Rineka Cipta
Jakarta.
Peng, Q., Liu, Y., Zeng, G.,Xu, W., Yang, C., and Zhang, J. 2010, Biosorption ofCopper (II) Immobilizing Saccharomyces cerevisae on the surface ofchitosan coated magnetc nanoparticle from aqueous solution, Journal ofHazard Materials. 177: 676-682.
Pearson, R. G. 1963. Hard and Soft Acids and Bases. J. Am. Soc. 85: 3533-3539.
Putra, S.E. 2006. Tinjauan Kinetika dan Termodinamika Proses Adsorpsi IonLogam Pb, Cd, dan Cu oleh Biomassa Alga Nannochloropsis sp yangDiimmobilisasi Polietilamina-Glutaraldehid. Laporan Penelitian.Universitas Lampung. Bandar Lampung.
Rahaman, M.N. 1995. Ceramics Pressing and Sintering. Departement ofCeramics Engineering University of Missoury-Rolla Rolla Missouri. Hal214-219
Raya, I. 1998. Studi Kinetik Adsorpsi Ion Logam Al (III) Dan Cr (III) PadaAdsorben Chaetoceros Calcitrans Yang Terimobilsasin Pada Silica Gel.(Thesis). FMIPA UGM. Yogyakarta.
Ronaldo, imelda, H.S dan Nelly W. 2013. Adsorpsi Ion Logam Cu(II)Menggunakan Biomassa Alga Coklat Sargasum Crassifolium YangTerenkapsulasi Aqua-Gel Silika. Universitas Tanjungpura. Pontianak2(3): 148-152
Quintanilla, D.P., Sanchez, A.S., Del Heirro,I., Fajardum, and sierra, I. 2008.Amino and Mercapto Silica Hybrid for Cd(II) Adsorption in AqueousSolution. Indonesian Journal of Chemistry.
Schubert, U., and Husing, N. 2000. Synthesis of Inorganic Material. Willey-VCHVerlag Gmbh. D-69469 Wernbeim. Federal Republik of Germany.
Sriyanti, Narsito dan Nuryono. 2001. Selektivitas 2-MerkaptobenzotiazolTerimpregnasi pada Zeolit Alam untuk Adsorpsi Kadmium(II) dalamCampuran Cd(II)-Fe(II). Prosiding Seminar Nasional KimiaIX.Yogyakarta.
Stum, Z., and Morgan. J.J. 1996. Aquatic Chemistry : Chemical Equilibria inNatural Water. 3rd edition. John Willey and Sons.Inc. New York.
Suhendrayatna. 2001. Bioremoval Logam Berat Dengan MenggunakanMikroorganisme: Suatu Kajian Kepustakaan. Seminar On-AirBioteknologi untuk Indonesia Abad 21, 1-14 Februari 2001.
Supratman, U. 2010. Equilibrium Penentuan Senyawa Organik. Padjajaran.Bandung.
Suryani, D.P. 2013. ImmobilisasiBiomassa Alga Tetraselmissp Dengan PelapisanSilika-Magnetit Sebagai Adsorben Ion Ni(II) dan Zn(II).(Skripsi).Universitas Lampung. Bandar Lampung.
Tamara, Dia. 2015. Modifikasi Biomassa Nitzschoasp dengan Silika-Agnetitsebagai Adsorben Ion Cd(II), Cu(II) dan Pb(II) Dalam Larutan (Skripsi).FMIPA Universitas Lampung. Lampung.
Teja, Amyn S., and P.Y. Koh. 2008. Synthesis, properties, and applications ofmagnetic iron oxide nanoparticles. Progrees in Crystal Growth andCharacterization of Materials. 20: 1-24.
Terrada, K., K. Matsumoto and H. Kimora. 1983. Sorption of Copper (II) bySome Complexing Agents Loaded on Various Support. AnalyticaChimica Acta. 153: 237-247.
Triani, Lies. 2006. Desorpsi Ion Logam Tembaga (II) Dari Biomassa Chlorella SpYang Terimobilisasi Dalam Silika Gel (Skripsi). FMIPA UniversitasNegeri Semarang. Semarang.
Valentina, M. Thariq, Suci A. dan Lydia E. 2007. Biologi Fitoplankton dalam danZooplankton. Balai Budidaya Laut Lampung Dirjen Perikanan BudidayaDepartemen Kelautan dan Perikanan. Bandar Lampung
Volensky, Bohumil, and V. Diniz. 2005. Desorption Of Lanthanum, Europiumand Ytterbium From Sargasum. McGill University. Canada.
Wagiyo dan A. Handayani. 1997. Petunjuk Praktikum Scanning ElectronMicroscope, SEM dan Energy Dispersive Spectrometer, EDS.Badan Tenaga Atom Nasonal. Tangerang.
Wankasi. 2005. Desorption of Pb2+ and Cu2+ from Nipa palm (Nypa FruticansWurmb) Biomass. Diakses tanggal 21 Maret 2013 Pukul 10.30 WIB.(http://www.google.com./desorption).
59
Yuliasari, L. 2003. Studi Penentuan Logam BeratTimbal (Pb) danKadmium (Cd)Dalam Organ Tubuh Ayam Broiler Secara Spektrofotometri SerapanAtom. (Skripsi). FMIPA Unila. Bandar Lampung.