SINTESIS KOMPOSIT ARANG-Fe2O3 DARI PLASTIK LDPE DENGAN METODE KARBONISASI HIDROTERMAL-PIROLISIS DAN STUDI KINETIKA ADSORPSINYA TERHADAP KALIUM

SWASTI NILAM NUARI, Dr. Agus Kuncaka, DEA; Drs. Roto, M.Eng., Ph.D.

2019 | Skripsi | S1 KIMIA

Sintesis komposit arang-Fe2O3 (Fe2O3 yang terlapisi arang) telah dilakukan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mensintesis komposit arang-Fe2O3dari plastik polietilen densitas rendah (LDPE) dan hematit (alfa-Fe2O3), dan mempelajari kinetika adsorpsi komposit terhadap kalium sebagai salah satu makronutrien tanah. Penelitian diawali dengan sintesis komposit arang-Fe2O3 dengan bahan dasar hematit dan plastik LDPE menggunakan metode karbonisasi hidrotermal (HTC) dan pirolisis. Komposit yang telah diperoleh dikarakterisasi menggunakan FT-IR, XRD, dan SEM. Adsorpsi kalium dilakukan dengan variasi massa adsorben, waktu kontak, dan konsentrasi awal adsorbat. Kalium sisa adsorpsi dianalisis menggunakan AAS. Komposit arang-Fe2O3berhasil disintesis dengan waktu total karbonisasi HTC: pirolisis berturut-turut adalah 2:3 jam (komposit 2H3P) dan 3:2 jam (komposit 3H2P). Hasil studi FT-IR menunjukkan keberadaan gugus hifrofilik seperti -C=O, O-H, dan Fe-O, dengan gugus dominan metilen. Pada spektra FT-IR terdapat dua puncak Fe-O yang mengindikasikan adanya dua fase Fe dalam komposit. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa dua fase Fe2O3 yang terdapat dalam komposit adalah hematit (alfa-Fe2O3) dan maghemit (gama-Fe2O3). Penentuan kinetika adsorpsi menunjukkan kedua komposit mengikuti model pseudo orde kedua dengan nilai tetapan laju reaksi (k) sebesar 0,031 g mg-1 min-1 untuk komposit 2H3P, dan 2,302 g mg-1 min-1 untuk komposit 3H2P. Model isoterm adsorpsi yang sesuai untuk kedua komposit adalah model Freundlich dengan nilai KF sebesar 0,069 L g-1untuk komposit 2H3P, dan 0,022L g-1 untuk komposit 3H2P. Kapasitas adsorpsi maksimum kedua komposit belum tercapai pada konsentrasi awal kalium 100 mg L-1.

Synthesis ofchar-Fe2O3composite has been conducted. The aim of this research is to synthesize char-Fe2O3 composite from low density polyethylene plastic (LDPE) and hematite (alpha-Fe2O3), and to study its kinetics adsorption towards sodium as one of soil macronutrient. The research was started by synthesizing char-Fe2O3 composite from LDPE plastic and hematite through combination of hydrothermal carbonization (HTC) and pyrolysis method. The composite was characterized by FT-IR, XRD and SEM. Potassium adsorption was conducted with variation of adsorbent mass, contact time and initial potassium concentration. The remaining potassium in solution after adsorption was analyzed by AAS. Char-Fe2O3 composite has been successfully synthesized with time of HTC: pyrolysis respectively 2:3 hours (2H3P composite) and 3:2 hours (3H2P composite).The study result of FT-IR characterization shows the existence of hydrophilic functional group such as -C=O, O-H and Fe-O, with methylene as dominant group.In the FT-IR spectra, there are two bands of Fe-O that indicate the existence of two phase of Fe in the composites. The XRD characterization result indicates that two phases of Fe in composites are hematite (alpha-Fe2O3) and maghemite (gamma-Fe2O3). The determination of adsorption kinetics shows that both composites followed pseudo-second order with adsorption rate constant value of 0.031 g mg-1 min-1 for 2H3P composite and 2.302 g mg-1 min-1 for 3H2P composite. The isotherm adsorption model that suitable for both composites is Freundlich model with KF value of 0.069L g-1 for 2H3P composite, and 0.022L g-1 for 3H2P composite. The maximum adsorption capacity of both composites has not been achieved at 100 mg L-1 of potassium initial concentration.

Kata Kunci : adsorpsi, hematit, karbonisasi hidrotermal, pirolisis, dan plastik LDPE