ADSORPSI ION Cr(VI) MENGGUNAKAN CORE-SHELL Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 DENGAN ABU VULKANIK GUNUNG KELUD SEBAGAI SUMBER SILIKA

YUANITA EFHILIANA, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, M.S.;Suherman, S.Si., MSc., Ph.D.

2017 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Kajian adsorpsi ion Cr(VI) dengan menggunakan adsorben magnetik Fe3O4@SiO2 termodifikasi CTAB dan SiO2 yang berasal dari abu vulkanik telah dilakukan. Penelitian ini terdiri dari tahap preparasi, karakterisasi, uji aktivitas adsorben. Preparasi Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 dilakukan melalui pelapisan Fe3O4 dengan SiO2 hasil reaksi abu vulkanik dengan NaOH yang dilanjutkan dengan modifikasi dengan CTAB. Magnetit (Fe3O4) disintesis menggunakan metode ko-presipitasi larutan garam campuran Fe3+ dan Fe2+ dalam suasana basa. Pelapisan SiO2 pada Fe3O4 dilakukan pada pH 6 menggunakan metode sonikasi. Adsorben Fe3O4@SiO2 kemudian dimodifikasi dengan variasi konsentrasi CTAB sebagai sumber C16H33N+(CH3)3. Karakterisasi Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 dilakukan dengan instrumen FTIR, XRD, TEM, dan SEM. Kemampuan adsorpsi Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 diuji melalui adsorpsi ion Cr(VI) dengan variasi massa adsorben, dan penentuan kapasitas adsorpsi Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 dilakukan berdasarkan pada kondisi adsorpsi dengan konsentrasi awal ion Cr(VI) yang bervariasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelapisan SiO2 pada partikel Fe3O4 menghasilkan lapisan (shell) dengan Fe3O4 sebagai inti dan memiliki ukuran partikel 8-9 nm. Gugus N+ dari CTAB telah berhasil dimodifikasi pada permukaan Fe3O4@SiO2 yang terdeteksi melalui spektra FTIR, SEM, dan TEM, serta dari ukuran partikel yang meningkat. Komposisi adsorben Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 dengan perbandingan mol Fe3O4 : SiO2 adalah 1:1 dan mol CTAB sebesar 0,25 mmol memiliki aktivitas adsorpsi paling besar. Kemampuan adsorpsi maksimum terhadap ion Cr(VI) 25 mg/L pada volume 20 mL dicapai dengan massa adsorben 0,25 g. Kapasitas adsorpsi yang diperoleh sebesar 3,75 mg/g dan mengikuti isoterm Langmuir dengan energi adsorpsi sebesar 20,6 kJ/mol yang merupakan proses kemisorpsi.

The study of Cr(VI) ion removal using Fe3O4@SiO2 adsorbent modified CTAB and SiO2 from volcanic ash had been conducted. This research consisted of adsorbent preparation, characterization, and adsorbent activity test. Preparation of Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 was conducted by Fe3O4 coating of SiO2 from the reaction of volcanic ash and NaOH, that was followed by CTAB modification. The magnetit (Fe3O4) was syntesized by co-precipitation method of mixed Fe3+ and Fe2+ salt solutions in base solution. The coating of silica on magnetit was carried out at pH 6 by sonication method. The Fe3O4@SiO2 adsorbent was modified in different concentration of CTAB as C16H33N+(CH3)3 source. The characterization of Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 was performed with FTIR, XRD, TEM, and SEM instruments. Adsorbent Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 was examined for adsorption of Cr(VI) ion with variation of adsorbent weight and the adsorption capacity of Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 was examined based adsorption condition with variation of initial Cr(VI) ion concentration. The results showed that SiO2 coating on Fe3O4 particles produced a layer (shell) with Fe3O4 as the core with particle size of 8-9 nm. The N+ group of CTAB group had been successfully modified on the Fe3O4@SiO2 surface that was detected by FTIR spectra, SEM, and TEM, also the increasing of particle size. The 0.25 mmol CTAB composition of Fe3O4@SiO2/C16H33N+(CH3)3 with ratio Fe3O4 : SiO2 was 1:1 had the greatest adsorption activity. The maximum adsorption of 25 mg/L Cr(VI) ion in 20 mL was achieved by mass of adsorbent at 0.25 g. The adsorption capacity of adsorbent was achieved at 3.75 mg/g followed the Langmuir isotherm with an adsorption energy of 20.6 kJ/mol that was chemisorption process.

Kata Kunci : ion Cr(VI), adsorpsi, Fe3O4, abu vulkanik, Na2SiO3, CTAB