Kajian Reaktivitas Mineral Amorf dari Andisol Gunung Merapi dan Gunung Slamet

NURMILI YULIANI, Dr. Ir. Eko Hanudin, M.S.; Dr. Ir. Benito Heru Purwanto, M.P., M.Agr.Sc.

2017 | Tesis | S2 Ilmu Tanah

Reaktivitas permukaan berasal dari perilaku kimia dari gugus-gugus fungsional yang berada pada permukaan lempung yang bermuatan terubahkan terutama AL-OH, Fe-OH, dan Si-OH. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji reaktivitas mineral amorf dari Andisol Gunung Merapi dan Gunung Slamet dan untuk mengetahui mekanisme jerapan Cu2+ pada mineral amorf yang difosfatasi. Lokasi peneltian berada pada Gunung Merapi (Turgo, Kalitengah Lor, dan Kinahrejo) dan pada Gunung Slamet (Ketenger dan Pancuran 7). Hasil analisis kimia tanah yang yang terdiri pH, C-Organik (%), KPK (cmol(+).kg-1), basa-basa tertukar(cmol(+).kg-1), asam humat, asam fulvat, dan kandungan SO4 Gunung Slamet lebih tinggi dibandingkan Gunung Merapi karena adanya perbedaan waktu pembentukan, bahan induk, topografi, iklim, dan vegetasi. Reaktivitas permukaan mencakup Retensi P (%), reaktivitas fluorida (cmolckg-1), dan pH NaF. Retensi P Gunung Slamet lebih tinggi dibandingkan Gunung Merapi, reaktivitas fluorida antara dua lokasi bervariasi. Turgo (Merapi tua) dan Ketenger (Slamet tua) lebih tinggi dibandingkan Kalitengah Lor dan Kinahrejo (Merapi muda), nilai terkecil berada di Pancuran 7 (sedimen material amorf Gunung Slamet). Analisis selective dissolution dapat digunakan untuk mengidentifikasi mineral amorf seperti alofan, imogolit, dan ferihidrit. Pada Gunung Merapi, alofan berkisar antara 15-2 sampai 27,3%, imogolit berkisar antara 2,4 sampai 6,8%, dan ferihidrit berkisar antara 0,04 sampai 0,06%. Pada Gunung Slamet, alofan berkisar antara 15,8 sampai 50,5%, imogolit berkisar antara 0,6 sampai 25,6%, dan ferihidrit berkisar antara 0,1 sampai 0,6%. Kurva isoterm jerapan dari Gunung Merapi dan Gunung Slamet menunjukkan Cu2+ yang terjerap sama-sama menunjukkan korelasi positif dengan Cu2+ dalam kesetimbangan, terdiri dari alofan + Cu2+ dan alofan terfosfatasi + Cu2+. Isoterm jerapan digunakan untuk melihat pola jerapan. Pada Gunung Merapi dan Gunung Slamet pola jerapan berbentuk S, L, C. Persamaan Freundlich lebih sesuai digunakan untuk mendiskripsikan hasil jerapan dibandingkan persamaan Langmuir pada penelitian ini. Hal ini dibuktikan dengan R2 yang lebih tinggi dengan kurva linear. Mekanisme jerapan alofan + Cu2+ menunjukkan Cu2+ dijerap oleh Si-OH sedangkan alofan terfosfatasi + Cu2+ menunjukkan PO42- dijerap oleh Al-OH dan Cu dijerap oleh Si-O dan dijerap oleh P. Analisis spektrum Infamerah ditunjukkan pada frekuensi antara 4.000 sampai 500 cm-1 dan panjang gelombang antara 2,5 sampai50 mikrometer. Analisis ini menunjukkan adanya gugus fungsional seperti gugus aluminol, gugus silanol dan adanya deformasi HOH. Analisis TEM menunjukkan adanya alofan dan imogolit dengan diameter antara 2,9 sampai 5,0 nm, dan panjang imogolit antara 50 sampai 1100 nm. Kata Kunci : Reaktivitas, Merapi, Slamet, selective dissolution, Freundlich, Langmuir

The surface reactivity is derived from the chemical behavior of the functional groups located on the surface of the clay, which is strongly influenced by the high amount of variable electrical charges derived from the exposed OH group dissociation on the surface of AL-OH, Fe-OH, and Si-OH. This study aims to examine the reactivity of amorphous minerals from Andisol Mt. Merapi and Mt.Slamet and to learn the mechanism of Cu2+ adsorption on the amorphous minerals. The location of the research is on Mt. Merapi (Turgo, Kalitengah Lor, and Kinahrejo) and on Mt. Slamet (Ketenger and Pancuran 7). Result of soil chemical analysis consisting of pH, C-Organic (%), KPK (Cmol (+), kg-1), exchange bases (cmol (+), kg-1), humic acid, fulvic acid, SO4 content at Mt. Slamet is higher than Mt. Merapi due to differences in formation time, parent material, topography, climate, and vegetation. The surface reactivity includes P-retention (%) fluoride reactivity (cmolckg-1), and NaF. P-Retention at Mt. Slamet is higher than Mt. Merapi, the reactivity of fluoride between two sites varies. Turgo (old Merapi) and Ketenger (old Slamet) are higher than Kalitengah Lor and Kinahrejo (young Merapi), the smallest value is in the Pancuran 7 (amorphous sedimentary material of Mt. Slamet). Selective dissolution analysis can be used to identify amorphous minerals such as allophane, imogolite, and ferihidrit. At Mt. Merapi, the allophane ranges from 15-2 to 27.3%, the imogolite ranges from 2.4 to 6.8%, and ferihidrit ranges from 0.04 to 0.06%. At Mt. Slamet, allophane ranges from 15.8 - 50.5%, imogolite ranges from 0.6 to 25.6%, and ferihidrit ranges from 0.1 to 0.6%. Curve isoterm curves from Mt. Merapi and Mt. Slamet show that the perceived Cu2+ equally show a positive correlation with Cu2+ in equilibrium, consisting of alofan + Cu2+ and phosphatase of alofan + Cu2+. Freundlich's equation is more suitable to describe the results of the puff than the Langmuir equation in this study. This is evidenced by higher R2 with linear curve. The adsorption mechanism of allophane + Cu2+ showed that Cu2+ adsorbed to the group silanol (Si-OH), while phosphatase allophane +Cu2+ showed that PO42- adsorbed to the group aluminol (Al-OH) and Cu2+ adsorbed to the dissociated Si-O- and adsorbed to PO42-. The spectrum Infra-red analysis shows the presence of functional groups such as aluminol groups, silanol groups and the presence of HOH deformation. TEM analysis showed the presence of allophane and imogolite with diameter between 2.9 - 5.0 nm, and the length of imogolite between 50 - 1100 nm. Keywords: Reactivity, Merapi, Slamet, selective dissolution, Freundlich, Langmuir

Kata Kunci : Reaktivitas, Merapi, Slamet, Selective Dissolution, Freundlich, Langmuir