Interaksi Simultan Antara Mg(II), Zn(II), Ni(II), Cd(II) dan 3-Aminopropiltrimetoksisilan yang Diimobilisasikan pada Silika Melalui Proses Sol-Gel

SIMATUPANG, Lisnawaty, Prof.Dr. Narsito

2007 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Dalam penelitian ini telah dipelajari interaksi simultan antara Mg(II), Zn(II), Ni(II), Cd(II) dan hibrida amino- silika (HAS) yang merupakan hasil imobilisasi gugus amin dari 3-aminopropiltrimetoksisilan (3-APTMS) pada silika. HAS dibuat dari dua bahan dasar yang berbeda yakni: natrium silikat (Na2SiO3) dan tetraetoksiortosilan (TEOS). Penelitian ini diawali dengan preparasi Na2SiO3 dari abu sekam padi dengan larutan 4 M NaOH. Pembuatan adsorben HAS melalui proses sol-gel dilakukan dengan menambahkan larutan HCl 3 M ke dalam campuran larutan 3- APTMS dan Na2SiO3 sampai pH 7. Untuk HAS dari prekursor TEOS dengan cara mencampurkan TEOS, H2O dan 3-APTMS. Adsorben yang dihasilkan dikarakterisasi dengan spektroskopi inframerah (FTIR), difraktometri sinar-X (XRD),dan analisis luas permukaan (SAA). Adsorpsi simultan Mg(II), Zn(II), Ni(II) dan Cd(II) dilakukan dengan sistem batch untuk mempelajari termodinamika adsorpsi yang mencakup dua parameter yaitu kapasitas dan energi adsorpsi. Mekanisme adsorpsi dipelajari melalui desorpsi fraksinasi sekuensial. Hasil karakterisasi dengan FTIR menunjukkan bahwa HAS telah dapat disintesis dengan ditunjukkan oleh munculnya serapan inframerah dari gugus fungsional silanol (Si-OH), siloksan (Si-O-Si), amin (-NH2) dan metilen (-CH2-). Dari data XRD diketahui bahwa HAS yang didapat berstruktur amorf. Hasil SAA menunjukkan bahwa hibridisasi menurunkan luas permukaan spesifik dan volume total pori HAS, tetapi tidak mempengaruhi diameter porinya. Hasil kajian adsorpsi simultan Mg(II), Zn(II), Ni(II) dan Cd(II) menunjukkan bahwa penggunaan 3- APTMS yang lebih banyak pada hibridisasi cenderung meningkatkan kapasitas adsorpsi baik dengan prekursor Na2SiO3 dan prekursor TEOS. Kapasitas adsorpsi Zn(II) dan Mg(II) lebih besar dibandingkan dengan Ni(II) dan Cd(II). Berdasarkan energi total yang menyertai adsorpsi, maka interaksi simultan antara adsorben dan logam divalen yang dikaji memiliki kecenderungan terjadi melalui fisisorpsi kecuali untuk Zn(II). Hal ini sejalan dengan hasil kajian mekanisme adsorpsi bahwa interaksi antara ion logam dan adsorben didominasi oleh pemerangkapan, kecuali untuk Zn(II) yang melalui mekanisme ikatan hidrogen dan pembentukan kompleks.

In the present work, simultaneous interaction between Mg(II), Zn(II), Ni(II), Cd(II) and amino-silica hybrid (ASH) from 3- aminoprophyltrimethoxysilane (3-APTMS) immobilized on silica was investigated. The ASH was prepared from two different precursors namely, sodium silicate (Na2SiO3) and tetraethoxyorthosilane (TEOS) Firstly Na2SiO3 solution was prepared by destruction of rice hull ash (RHA) with 4 M NaOH solution. The synthesis of amino-silica hybrid was carried out by adding 3 M HCl solution to the mixture of 3-APTMS and Na2SiO3 solution until pH 7. ASH from TEOS precursor was prepared by mixing TEOS, H2O and 3-APTMS. The gel was characterized with infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and surface area analyzer (SAA). The simultaneous adsorption of Mg(II), Zn(II), Ni(II) and Cd (II) was conducted in a batch system to study adsorption thermodynamics wich includes capacity and adsorption energy. The adsorption mechanism was studied by sequential fractional desorption. Characterization with FTIR showed that ASH has been successfully synthesized which was indicated by appearance of characteristic absorbances of functional groups, the silanol (Si-OH), siloxane (Si-O-Si), amine (-NH2) and methylene (-CH2-). The XRD data showed that ASH had an amorphous structure. From identification with SAA it seemed that specific surface area and total pore volume of ASH were lower than those of silica gel, but pore diameter ASH and silica gel were not different significantly. Study on simultaneous adsorption of Mg(II), Zn(II), Ni(II) and Cd(II) on adsorbent from both Na2SiO3 and TEOS precursor showed that addition of higher amount of 3-APTMS in hybridization tended to increase the capacity. The adsorption capacity of Zn(II) and Mg(II) were higher than that of Ni(II) and Cd (II). Based on the total energy of adsorption, it was observed that simultaneous interaction between adsorbent and metal ions tended to involve physisorption except for Zn(II). This agreed with the result of study of adsorption mechanism which was indicated that interaction between adsorbent and metal ions were dominated by ion exchange, except for Zn(II) where hydrogen bonding and complexation occured.

Kata Kunci : Adsorpsi Ion Logam,HAS,Sol,Gel,rice hull ash, sol-gel, silica , adsorption, simultaneous