Karbonisasi Polivinil Klorida dan Preparasi Komposit Arang-Fe3O4 sebagai Adsorben Co(II) dengan Metode Hidrotermal dan Hidrotermal-Pirolisis

MUSLEM, Dr. Agus Kuncaka, DEA ; Drs. Roto, M.Eng., Ph.D

2017 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Arang dan komposit arang-Fe3O4 telah berhasil dibuat melalui karbonisasi dan preparasi dari polivinil klorida dan Fe3O4. Karbonisasi dan preparasi dilakukan dengan dua metode yaitu metode hidrotermal dan hidrotermal-pirolisis. Karbonisasi dan preparasi dengan metode hidrotermal menghasilkan produk arang-hidrotermal (A-H) dan arang-Fe3O4-hidrotermal (AFe-H), sedangkan karbonisasi dan preparasi dengan metode hidrotermal-pirolisis menghasilkan produk arang-pirolisis (A-P) dan arang-Fe3O4-pirolisis (AFe-P). Proses karbonisasi hidrotermal pada kedua metode tersebut disertai dengan penambahan Na2CO3 sebagai penyumbang kation penangkap Cl- yang dihasilkan dari proses deklorinasi PVC. Proses karbonisasi hidrotermal dilakukan dalam suasana asam (pH 6) yang diatur menggunakan H2SO4. Produk yang dihasilkan dikarakterisasi dengan FTIR, XRD, SEM, EDX dan TEM. Produk diuji terhadap adsorpsi Co(II) dalam air. Kemampuan adsorpsi produk dikaji terhadap perbedaan kondisi keasaman larutan dan isoterm adsorpsi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semua produk memiliki gugus fungsi hidrofilik dan jenis karbon alifatik yang sama. A-H dan AFe-H memiliki gugus fungsi hidrofilik (C=O dan -OH) yang lebih banyak dibandingkan A-P dan AFe-P, tetapi A-P dan AFe-P memiliki pori di permukaan yang lebih banyak dibandingkan A-H dan AFe-H. Fe dalam komposit terisi dan terdistribusi di permukaan komposit sebagai Fe3O4. Adsorpsi Co(II) oleh semua adsorben meningkat pada kondisi basa. Kehadiran Fe3O4 dalam komposit menaikkan kemampuan adsorpsi disebabkan terjadi kenaikan jumlah situs aktif pada permukaan komposit. AFe-H memiliki kemampuan adsorpsi Co(II) terbaik dengan model isoterm Langmuir dan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 0,556 mg g-1.

Chars and char-Fe3O4 composites have been made through carbonization and preparation from poly(vynilchloride) and Fe3O4. Carbonization and preparation were done by two methods, namely hydrothermal and hydrothermal-pyrolysis methods. Carbonization and preparation with hydrothermal method produced char-hydrothermal (A-H) and char-Fe3O4-hydrothermal (AFe-H) products. Carbonization and preparation with hydrothermal-pyrolysis method produced char-pyrolysis (A-P) and char-Fe3O4-pyrolysis (AFe-P) products. In the hydrothermal carbonization processes of both methods, Na2CO3 was used as a contributor of cation to capture Cl- that produced from dechlorination of poly(vynil)chloride process. Hydrothermal carbonization process was done in acidic condition (pH 6) which was set using H2SO4. The products were characterized by FTIR, XRD, SEM, EDX, TEM and were tested in Co(II) adsorption in water. Ability of adsorption of products were studied for adsorption in different pH of solution and isoterm of adsorption. Results showed that all products had similar hydrophilic functional groups and aliphatic carbon types. A-H and AFe-H had more hydrophilic functional grups (C=O and –OH) than A-P and AFe-P, but A-P and AFe-P had more pores than A-H and AFe-H on surfaces. Loaded iron was presented and distributed as Fe3O4 on the surface of composites. Ion uptakes of Co(II) increased at basic condition for all adsorbent. The presence of Fe3O4 in composites increased the adsorption ability due to increase adsorption site on surfaces. AFe-H had the best Co(II) adsorption performance with Langmuir isoterm model and maximum adsorption capacity was 0.556 mg g-1.

Kata Kunci : polivinil klorida, komposit, hidrotermal, pirolisis, adsorpsi