Abstract :
(ABSTRAKSI) Dalam penelitian ini telah dipelajari adsorpsi simultan Mg(II), Zn(II), Ni(II) dan Cd(II) pada hibrida etilendiaminopropil-silika (HDS) yang merupakan hasil imobilisasi 3-etilendiaminopropil-trimetoksisilan (EDAPTMS) pada silika melalui proses sol-gel. HDS dibuat dari dua prekursor, yaitu larutan natrium silikat (Na2SiO3) yang diolah dari abu sekam padi dan tetraetoksiortosilan (TEOS). Karakterisasi adsorben dilakukan dengan spektrofotometer inframerah (FTIR), difraktometer sinar-X (XRD) dan penganalisis luas permukaan (SAA). Proses adsorpsi simultan Mg(II), Zn(II), Ni(II) dan Cd(II) pada HDS dilakukan dalam sistem batch selama satu jam dengan memvariasi konsentrasi ion logam. Ion logam yang teradsorpsi secara kuantitatif dihitung berdasarkan konsentrasi ion logam dalam larutan setelah adsorpsi yang ditentukan dengan metode AAS. Dari data yang diperoleh, ditentukan parameter termodinamika yang meliputi kapasitas adsorpsi, energi adsorpsi dan tetapan kesetimbangan adsorpsi menggunakan model isoterm adsorpsi Langmuir. Mekanisme adsorpsi dipelajari melalui desorpsi sekuensial terhadap ion logam yang telah teradsorpsi dengan berbagai pelarut (akuades, KNO3, HONH2HCl dalam 25 % (v/v) CH3COOH dan Na2EDTA).
Hasil karakterisasi dengan FTIR menunjukkan bahwa HDS telah dapat disintesis yang ditunjukkan oleh munculnya serapan inframerah dari gugus fungsional silanol, siloksan, amin dan metilen. Data XRD menunjukkan bahwa struktur hibrida hasil sintesis bersifat amorf. Hasil SAA menunjukkan bahwa hibridisasi menurunkan luas permukaan spesifik dan volume total pori HDS, tetapi tidak mempengaruhi diameter porinya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hibridisasi meningkatkan kapasitas adsorpsi untuk semua ion logam. Mg(II) dan Zn(II) memberikan kapasitas adsorpsi paling besar pada adsorben yang terbuat dari Na2SiO3, sedang pada adsorben dari TEOS didominasi oleh Mg(II). Energi adsorpsi yang relatif rendah mengindikasikan bahwa proses adsorpsi merupakan proses fisisorpsi. Hal ini sejalan dengan hasil kajian mekanisme adsorpsi bahwa adsorpsi simultan ion logam pada adsorben didominasi oleh mekanisme pemerangkapan, kecuali Zn(II) yang melalui pembentukan ikatan hidrogen. (ABSTRACT) In this research, simultaneous adsorption of Mg(II), Zn(II), Ni(II) and Cd(II) on ethylenediaminopropyl-silica hybrid (DSH) prepared from immobilization of 3-ethylenediaminopropyl-trimethoxysilane (EDAPTMS) on silica through sol-gel process was investigated. The DSH was prepared from two precursors, namely natrium silicate (Na2SiO3) prepared from rice hull ash and tetraethoxyorthosilane (TEOS). The adsorbents were characterized by infrared spectrophotometer (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and surface area analyzer (SAA). Simultaneous adsorption of Mg(II), Zn(II), Ni(II) and Cd(II) on DSH was conducted in a batch system for one hour by varying concentration of metal ion. The adsorbed metal ion was calculated based on concentration of metal ion in the solution after adsorption that was analyzed by AAS method. From the adsorption data, thermodynamic parameters including capacity, energy and equilibrium constant of adsorption were determined by Langmuir adsorption isotherm model. The adsorption mechanism was studied by sequential desorption to metal ion that has been adsorbed with various solvent (water, KNO3, HONH2HCl in 25 % (v/v) CH3COOH and Na2EDTA).
Characterization with FTIR showed that DSH has been successfully synthesized which was indicated by appearance of characteristic absorbances of functional groups, silanol, siloxane, amine and methylene. The XRD data showed the structure of hybrid was amorphous. Identification with SAA showed that specific surface area and total pore volume of DSH were lower than those of silica gel, but pore diameter of DSH and silica gel were not different significantly. The research showed that hybridization increases the adsorption capacity of all metal ions. Mg(II) and Zn(II) showed higher adsorption capacity on adsorbent prepared from Na2SiO3, while the adsorption capacity of adsorbent prepared from TEOS was dominated by Mg(II). The relatively low adsorption energy indicates that the most adsorption process are physisorption. This agreed with the result of adsorption mechanism which indicated that simultaneous adsorption of metal ion on adsorbent was dominated by trapping mechanism, except Zn(II) that was adsorbed through hydrogen bond mechanism.