Pembuatan absorben termodifikasi dari abu dasar batubara dan aplikasinya untuk adsorpsi logam berat timbal (Pb)

SUNARTI, Dr.rer.nat. Nurul Hidayah Aprilita, M.Si

2008 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Telah dilakukan penelitian pembuatan adsorben dari abu dasar batubara PLTU Paiton Jawa Timur dan aplikasinya untuk adsorpsi logam berat timbal (Pb).Modifikasi dilakukan dengan mengubah abu dasar menjadi zeolit Sintesis zeolit dilakukan dengan menggunakan kombinasi metode peleburan dengan NaOH dan perlakuan hidrotermal. Parameter sintesis yang dikaji meliputi: rasio berat NaOH/abu dasar, suhu hidrotermal, serta penambahan natrium aluminat dan natrium silikat. Abu dasar dan padatan hasil sintesis dikarakterisasi dengan spektrofotometer inframerah dan difraksi sinar-X. Kajian adsorpsi meliputi pengaruh pH dan adsorpsi isoterm. Jumlah ion logam teradsorpsi dianalisis dengan spektrofotometer serapan atom. Hasil analisis komposisi kimia menunjukkan komponen utama abu dasar PLTU Paiton adalah silika (SiO2) dan alumina (Al2O3). Karakterisasi dengan spektrofotometer IR dan difraksi sinar-X menunjukkan bahwa peleburan abu dasar dengan NaOH menghasilkan silikat dan aluminat amorf. Pada variasi rasio berat NaOH/abu dasar (r) = 1,0 dan 1,4 terbentuk zeolit Na-P, zeolit A dan faujasit. Intensitas sodalit meningkat pada r =1,8 dan r=2,6. Zeolit terbentuk pada suhu 100 oC pada variasi suhu hidrotermal. Pada penambahan natrium aluminat 1,5 g (2,5 g abu dasar; 2,5 g NaOH dan 25 mL akuades) terbentuk zeolit A dan penambahan natrium silikat 10 mL(2,5 g abu dasar; 2,5 g NaOH dan 25 mL akuades) terbentuk zeolit Na-P. Zeolit Na-P digunakan untuk adsorpsi logam Pb2+. Kondisi optimum adsorpsi zeolit sintetik dan abu dasar dicapai pada pH 6. Adsorpsi ion Pb(II) meningkat sampai 40 ppm untuk zeolit sintetik dan 30 ppm untuk abu dasar. Kapasitas adsorpsi ion Pb(II) untuk zeolit sintetik (8,44.10-5 mol/g) lebih tinggi dari abu dasar (7,97.10-6 mol/g). Tetapan kesetimbangan (K) zeolit sintetik (6,75.104 K.mol-1L) lebih besar dari abu dasar (9,2.103 K.mol-1L). Adsorpsi ion Pb(II) diduga berlangsung secara kimia dengan energi adsorpsi 27,55 kJ/mol untuk zeolit sintetik dan 22,6 kJ/mol untuk abu dasar. Hasil penelitian menunjukkan zeolit dapat disintesis dari abu dasar dan adsorpsi ion logam Pb2+ oleh zeolit sintetik lebih tinggi dari abu dasar.

Preparation of modified adsorbent from coal bottom ash of PLTU Paiton East Java and its application for adsorption of lead(Pb) has been investigated. The coal bottom ash was modified by converting into zeolite . Zeolite was synthesized by combining method of fusion with NaOH and hydrothermal treatment. The parameters of synthesis used in this study were weight ratio of NaOH/bottom ash, hydrothermal temperature, addition of natrium aluminate and natrium silicate. Bottom ash and the product of synthesis were characterized by infrared spectrophotometer and X-ray diffraction. The adsorption study consists of the influence of pH and isotherm adsorption. The amount of adsorbed Pb(II) ion was analyzed by atomic absorption spectrophotometer. Chemical composition analysis showed that the major components of PLTU Paiton bottom ash were silica (SiO2) and alumina (Al2O3).The characterization result showed that fusion of bottom ash by NaOH resulted in amorphous silica and alumina. At variation of weight ratio NaOH/ bottom ash (r) =1.0 and 1.4, Na-P, A and faujasite zeolites were obtained. Intensity of Sodalite increased at r = 1.8 and 2.6. At variation of hydrothermal temperature, zeolite was only obtained at 100 oC. Zeolite A was obtained at addition of 1.5 g natrium aluminate (at 2,5 g bottom ash, 2,5 g NaOH and 25 mL H2O), while at addition of 10 mL natrium silicate (at 2,5 g bottom ash, 2,5 9 NaOH and 25 mL H2O), Na-P zeolite was obtained. Then Na-P zeolite was used for Pb2+ metal ion adsorption.The optimum condition of Pb(II)ion adsorption on synthetic zeolite and bottom ash was observed at pH 6. Adsorption of Pb(II) ion continually increased up to 40 ppm for synthetic zeolite and 30 ppm for bottom ash. The adsorption capacity of Pb2+ metal ion on zeolite synthetic (8.44x10-5 mol/g) was higher than that on bottom ash (7.97x10-5 mol/g). Equilibrium constant (K) of synthetic zeolite (6.75x104 K.mol-1L) was higher than that of bottom ash (9.2x103 K.mol-1L). The adsorption of Pb2+ metal ion were predicted to occur chemically with adsorption energy of 27.55 kJ/mol for synthetic zeolite and 22.6 kJ/mol for bottom ash. As a whole, zeolite can be synthesized from coal bottom ash and the adsorption of Pb(II) ion was higher on zeolite synthetic than that on bottom ash.

Kata Kunci : Abu dasar batubara,modifikasi,absorber,timbal (Pb),coal bottom ash,modification,adsorbent,lead(Pb).