Adsorpsi Zat Warna Metilen Biru dan Metil Oranye Menggunakan Silika Gel Berbahan Dasar Abu Vulkanik Gunung Semeru

ARDEYA SEPTIYA PUTRI, Prof. Drs. Mudasir, M.Eng., Ph.D. ; Dr.rer.nat. Nurul Hidayat Aprilita, M.Si.

2022 | Skripsi | S1 KIMIA

Telah dilakukan penelitian penggunaan abu vulkanik dan silika gel yang dibuat dari bahan dasar abu vulkanik Gunung Semeru sebagai adsorben untuk penghilangan zat warna kationik metilen biru dan zat warna anionik metil oranye. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan aktivasi abu vulkanik, sintesis silika gel, menentukan kondisi optimum adsorpsi dengan mengkaji pengaruh pH, massa adsorben, waktu interaksi, dan konsentrasi awal adsorbat, mempelajari kinetika dan isoterm adsorpsi zat warna, serta melakukan aplikasi adsorpsi bertahap terhadap kedua zat warna. Penelitian dilakukan dengan tahapan yaitu preparasi abu vulkanik, aktivasi abu vulkanik dengan HCl, pembuatan natrium silikat, sintesis silika gel, karakterisasi adsorben menggunakan alat XRF, FT-IR, dan XRD, serta studi adsorpsi zat warna. Konsentrasi zat warna dalam larutan sebelum dan sesudah adsorpsi dianalisis dengan metode spektrofotometer UV-Vis. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa aktivasi asam dapat menghilangkan pengotor yang tidak diinginkan tanpa merusak struktur kristal abu vulkanik, silika gel juga telah berhasil disintesis dari abu vulkanik. Adsorpsi zat warna metilen biru dengan abu vulkanik teraktivasi HCl dan silika gel berbahan dasar abu vulkanik memiliki kondisi optimum adsorpsi pada pH 8, massa adsorben 0,03 g, waktu interaksi 15 menit, dan konsentrasi awal adsorbat 125 ppm. Adsorpsi zat warna metil oranye dengan abu vulkanik teraktivasi HCl memiliki kondisi optimum adsorpsi pada pH 5, massa adsorben 0,15 g, waktu interaksi 30 menit, dan konsentrasi awal adsorbat 75 ppm, sedangkan adsorpsi dengan silika gel berbahan dasar abu vulkanik pada pH 4, massa adsorben 0,15 g, waktu interaksi 30 menit, dan konsentrasi awal adsorbat 100 ppm. Adsorpsi kedua zat warna dengan abu vulkanik teraktivasi HCl dan silika gel berbahan dasar abu vulkanik mengikuti model kinetika orde kedua semu dan model isoterm Langmuir. Aplikasi adsorpsi kedua zat warna dengan silika gel berbahan dasar abu vulkanik dalam limbah buatan dengan konsentrasi awal 300 ppm untuk zat warna metilen biru dan 200 ppm untuk zat warna metil oranye masing-masing membutuhkan tiga dan lima kali adsorpsi untuk mencapai persentase adsorpsi total 98,85 % pada metilen biru dan 96,65 % pada metil oranye sehingga dihasilkan zat warna dengan konsentrasi yang rendah.

Research has been carried out on the use of volcanic ash and silica gel prepared from Mount Semeru volcanic ash as an adsorbent for the removal of the cationic dye methylene blue and the anionic dye methyl orange. This study aims to activate volcanic ash, synthesize silica gel, determine the optimum adsorption conditions by studying the effect of pH, adsorbent mass, interaction time, and initial concentration of adsorbate, study the kinetics and isotherm of dye adsorption, and perform gradual adsorption applications for both dyes. The research was carried out in stages, namely preparation of volcanic ash, activation of volcanic ash with HCl, manufacture of sodium silicate, synthesis of silica gel, characterization of adsorbents using XRF, FT-IR, and XRD, as well as studies of dye adsorption. The concentration of dye in the solution before and after adsorption was analyzed by UV-Vis spectrophotometer method. The characterization results show that acid activation can remove unwanted impurities without damaging the crystal structure of volcanic ash, silica gel has also been successfully synthesized from volcanic ash. Adsorption of methylene blue dye with HCl activated volcanic ash and silica gel prepared from volcanic ash had the optimum adsorption conditions at pH 8, adsorbent mass 0.03 g, interaction time 15 minutes, and initial concentration of adsorbate 125 ppm. The adsorption of methyl orange dye with HCl activated volcanic ash had the optimum adsorption conditions at pH 5, adsorbent mass 0.15 g, interaction time 30 minutes, and the initial concentration of adsorbate 75 ppm, while adsorption with silica gel prepared from volcanic ash at pH 4, adsorbent mass 0.15 g, interaction time 30 minutes, and the initial concentration of adsorbate 100 ppm. The adsorption of the two dyes with HCl activated volcanic ash and silica gel prepared from volcanic ash followed the pseudo second-order kinetics model and the Langmuir isotherm model. The adsorption application of the two dyes with silica gel prepared from volcanic ash in artificial waste with an initial concentration of 300 ppm for methylene blue dye and 200 ppm for methyl orange dye required three and five times adsorption, respectively, to achieve a total adsorption percentage of 98.85 % in methylene blue and 96.65 % in methyl orange to produce a low concentration of dye.

Kata Kunci : abu vulkanik, adsorpsi, metilen biru, metil oranye, dan silika gel