ASPEK TERMODINAMIKA DAN KINETIKA PADA ADSORPSI KIMIA Au(III) OLEH ASAM HUMAT DAN ASAM HUMAT TERETERIFIKASI

SRI SUDIONO, Prof. Drs. Sri Juari Santosa, M.Eng., PhD.; Prof. Dr. Triyono, S.U.

2017 | Disertasi | S3 Kimia

Telah dilakukan penelitian tentang aspek termodinamika dan kinetika pada adsorpsi kimia Au(III) dengan asam humat (HA) dan asam humat tereterifikasi (HAEter). Parameter yang berpengaruh pada adsorpsi Au(III) oleh HA dan HAEter yang meliputi keasaman medium, temperatur, konsentrasi dan waktu adsorpsi serta keberadaan ion logam lain {Cu(II) dan Ni(II)} dan gugus fungsional HA yang berperan dalam adsorpsi dipelajari secara mendalam dan selanjutnya digunakan sebagai dasar penentuan parameter termodinamika (delta Go, delta Ho dan delta So) dan kinetika (n, k dan Ea). Penelitian ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu (i) isolasi, pemurnian, sintesis dan karakterisasi adsorben HA dan HAEter serta (ii) adsorpsi Au(III) dengan HA dan HAEter. HA diisolasi dari tanah gambut yang diambil dari Rawa Pening, Jawa Tengah. Isolasi HA dari tanah gambut dilakukan dengan mengekstraksi HA dari tanah gambut menggunakan 0,1 M NaOH kemudian diendapkan dengan 0,1 M HCl dan dilakukan pencucian dengan 0,1 M HCl/0,3 M HF. Eterifikasi terhadap HA dengan mereaksikan HA dengan dimetilsulfat (DMS) dalam pelarut metanol untuk mendapatkan HAEter dan oksidasi terhadap HA untuk memperoleh HAOks dilakukan pula dengan cara mereaksikan HA dengan H2O2. Adsorpsi Au(III) dengan HA dan HAEter dipelajari dengan menggunakan larutan Au(III) dan larutan Au(III) yang mengandung juga Cu(II) dan Ni(II). Konsentrasi Au dalam larutan dinalisis menggunakan UV-Vis dan AAS. Padatan HA dan HAEter sebelum maupun sesudah adsorpsi dikarakterisasi dengan FTIR dan XRD. Adsorpsi Au(III) oleh HA dan HAEter mencapai optimum pada pH 2, sedangkan pada HAOks optimum pada pH 3. Selanjutnya, adsorpsi Cu(II) dan Ni(II) pada HA dan HAEter optimum pada pH 5. Adsorpsi Au(III) oleh HA dan HAEter secara termodinamika cenderung mengikuti model isoterm Langmuir dengan kapasitas adsorpsi maksimum (qmak) 41,08 - 70,40 mg/g. Proses adsorpsi berjalan lebih spontan jika temperatur ditingkatkan dan dari kisaran besarnya delta Ho (53,9 - 60,7 kJ mol-1) disimpulkan bahwa adsorpsi Au(III) oleh HA dan HAEter merupakan proses adsorpsi fisika-kimia. Kinetika adsorpsi Au(III) oleh HA dan HAEter cenderung mengikuti model kinetika Ho. Konstanta laju adsorpsi (k) juga meningkat karena meningkatnya temperatur, sedangkan adanya Cu(II) dan Ni(II) dalam larutan menurunkan nilai k.

Research on the thermodynamic and kinetic aspects of the chemical adsorption of Au(III) on humic acids (HA) and etherified humic acids (HAEter) has been conducted. Parameters affecting the adsorption of Au(III) on HA and HAEter which include medium acidity, temperature, concentration, and interaction time as well as effect of other metal ions {Cu(II) and Ni(II)} and functional groups of HA playing important role on the interaction were deeply studied, then they were used as basis for the determination of thermodynamic (delta Go, delta Ho dan delta So) and kinetic (n, k and Ea) parameters. This research was divided into two parts, i.e (i) the isolation, purification, synthesis and characterization of HA and HAEter and (ii) the adsorption of Au(III) with HA and HAEter. The HA was isolated from peat soil collected from Rawa Pening, Central Java. Isolation of HA from peat soil was conducted by extraction the HA using 0.1 M NaOH, followed by precipitation with 0.1 M HCl, and purification of the precipitate with 0.1 M HCl/0.3 M HF. Etherification of HA was performed by reacting HA with dimethylsulfate (DMS) in methanol solvent to obtain HAEter. Oxidation of HA to obtain HAOks was also studied and it was performed by reacting HA with H2O2. The adsorption of Au(III) on HA and HAEter was studied by using the solution of Au(III) and the solution of Au(III) containing Cu(II) and Ni(II). The concentration of Au in the solution was determined by UV-Vis and SSA. The HA and HAEter solids before and after adsorption were caracterized by FTIR and XRD. Adsorption of Au(III) on both HA and HAEter was optimum at pH 2, whereas that on HAOks was optimum at pH 3. Furthermore, the adsorption of Cu(II) and Ni(II) on both HA and HAEter was optimum at pH 5. The adsorption of Au(III) on HA and HAEter thermodynamically has a tendency to follow Langmuir isotherm models with the maximum adsorption capacity (qmak) from 41.08 to 70.40 mg/g. The adsorption proceeded more spontaneous as temperature increased and from the range of the magnitude of delta Ho values (53.9 to 60.7 kJ mol-1), it was concluded that adsorption of Au(III) on HA and HAEter was a physico-chemical adsorption process. The adsorption kinetics of Au(III) on HA and HAEter has a tendency to follow Ho kinetics model. The adsorption rate constant (k) also increased as temperature increased and the presence of Cu(II) and Ni(II) in the solution decreased the value of k.

Kata Kunci : asam humat, Au(III), adsorpsi kimia, termodinamik, kinetik/humic acids, Au(III), chemical adsorption, thermodynamics, kinetics