PREPARASI APTMS-TERMODIFIKASI NANOPARTIKEL Fe3O4@SiO2-KITOSAN UNTUK PENANGANAN AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG LIMBAH ION Ag(I)

HARYOKO PANGESTU, Drs. Roto, M.Eng., Ph.D ;Prof. Drs. Mudasir, M.Eng., Ph.D

2022 | Tesis | MAGISTER KIMIA

Material nanopartikel Fe3O4@SiO2-Kitosan yang termodifikasi thiol dari APTMS (aminopropil trimetioksi silan) dan Kitosan sebagai adsorben ion Ag+ telah berhasil disintesis. Sintesis partikel Fe3O4 dilakukan melalui cara ko-presipitasi dengan cara pengadukan dan pemanasan dengan bantuan TEOS (tetraetilorto silikat) yang dialiri gas N2. Pelapisan SiO2 dimaksudkan untuk menghindari terjadinya aglomerasi Fe3O4 serta material nanopartikel yang akan terbentuk Fe3O4@SiO2-CS yang masih dalam skala nanopartikel. Sumber SiO2 berasal dari TEOS dan APTMS ditambahkan untuk mengikat kitosan dengan bantuan glutaraldehida sebagai crosslinker. Sintesis ini melalui serangkaian reaksi silanisasi. Gugus �NH3 dan -NH2 dalam gabungan material tersebut digunakan untuk mengadsorpsi logam ion Ag+. Karakterisasi terhadap material adsorben yang diperoleh dilakukan uji FT-IR, XRD, TEM dan SEM-EDX. Hasil penelitian menujukkan bahwa, material Fe3O4@SiO2 yang telah berhasil dibuat dengan ukuran partikel 80-90 nm. Gugus thiol dan amin dari APTMS dan Kitosan terdeteksi dari hasil karakterisasi FT-IR. Adsorpsi material adsorben nanopartikel Fe3O4@SiO2-Kitosan terhadap logam ion Ag+ optimum pada pH 3 dan pada kondisi tersebut adsorpsi mengikuti pola isoterm Langmuir dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 18,83 mg g-1 dan energi bebas adsorpsi sebesar 37,48 kJ mol-1, nilai KL ; 3 x 106 L mol-1. Adsorpsi pada penelitian ini mengikuti kinetika adsorpsi model orde dua semu dengan nilai konstanta laju 9,938 x 10-8 g mg-1 menit-1. Pada aplikasinya dengan model Freundlich diperoleh harga n lebih dari 1, yang menunjukkan bahwa material adsorben yang digunakan bersifat homogen.

The thiol-modified Fe3O4@SiO2-Chitosan nanoparticle material from APTMS (aminopropil trimetioksi silane) and chitosan as Ag+ ion adsorbent has been successfully synthesized. The synthesis of Fe3O4 particles was carried out through co-precipitation by stirring and heating with the help of TEOS (Tetraethyl orthosilicate) and N2 gas flowing. SiO2 coating is intended to avoid the occurrence of agglomeration of Fe3O4 and nanoparticle material which will form Fe3O4@SiO2-Chitosan which is still on the nanoparticle size. The source of SiO2 comes from TEOS and APTMS was added to bind chitosan with the help of glutaraldehyde as a crosslinker. This synthesis goes through a series of silanization reactions. The �NH3 and -NH2 groups in the combined material are used to adsorb Ag+ metal ions. Characterization of the adsorbent material obtained was carried out by FT-IR, XRD, TEM and SEM-EDX. The results show that the Fe3O4@SiO2 material that has been successfully synthesized has a particle size of 80-90 nm. Thiol and amine groups from APTMS and chitosan were detected from the FT-IR characterization results. The adsorption of Fe3O4@SiO2-Chitosan nanoparticles towards Ag+ metal ion was optimum at pH 3 and under these conditions the adsorption followed the Langmuir isotherm pattern with a maximum adsorption capacity of 18.83 mg g-1 and an adsorption free energy of 37.48 kJ mol-1, and KL value of 3 x 106 L mol-1. Adsorption followed the pseudo-second-order adsorption kinetics model with a rate constant value of 9.938 x 10-8 g mg-1 minute-1. In the application with the Freundlich model, the value of n is found to be more than 1, indicating that the adsorbent used is a homogeneous material.

Kata Kunci : adsorben magnetik, APTMS, Kitosan, logam ion Ag+