KARAKTER DUAL SITE ADSORBEN ABU LAYANG BATUBARA TERHADAP ADSORPSI ION Pb(II), METIL VIOLET DAN BENZENA

WIDI ASTUTI, Prof. Ir. I Made Bendiyasa, M.Sc, Ph.D

2013 | Disertasi | S3 Teknik Kimia

Bertambahnya industri kelistrikan yang menggunakan batubara sebagai sumber energi mengakibatkan penumpukan limbah abu layang yang belum termanfaatkan dengan baik. Abu layang ini tersusun atas oksida terutama SiO2 dan Al2O3 serta unburned carbon sehingga berpotensi sebagai adsorben. Penelitian ini bertujuan mempelajari pengaruh tingkat kristalinitas dan unburned carbon terhadap kapasitas adsorpsi ion Pb(II), metal violet dan benzena. Untuk mempelajari pengaruh keberadaan unburned carbon terhadap kapasitas adsorpsi abu layang, dilakukan pengurangan dan peningkatan kadar unburned carbon. Oksidasi dengan asam sulfat pada berbagai konsentrasi, suhu dan waktu reaksi, serta pembakaran pada berbagai suhu dilakukan untuk mengurangi kadar unburned carbon. Selain itu juga dilakukan peningkatan kadar unburned carbon melalui penghilangan mineral non karbon berukuran kecil, yang lolos ayakan 100 mesh. Sementara, untuk mempelajari pengaruh tingkat kristalinitas abu layang terhadap kapasitas adsorpsinya, dilakukan penurunan tingkat kristalinitas abu layang secara terkontrol dengan cara mereaksikan abu layang dengan larutan NaOH pada berbagai konsentrasi, suhu dan waktu reaksi. Abu layang hasil perlakuan tersebut kemudian diuji karakter dan kapasitas adsorpsinya untuk ion Pb(II), metil violet dan benzena. Selanjutnya, data kesetimbangan dievaluasi menggunakan model isoterm single site dan dual site. Hasil penelitian menunjukkan bahwa keberadaan unburned carbon dapat meningkatkan luas permukaan spesifik dan ukuran pori abu layang, sehingga dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi abu layang untuk benzene tetapi kapasitas adsorpsinya untuk ion Pb(II) dan metil violet berkurang. Sementara, penurunan tingkat kristalinitas total abu layang dapat meningkatkan luas permukaan spesifik dan ukuran pori abu layang, sehingga dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi abu layang untuk ion Pb(II) dan metil violet. Namun, penurunan kristalinitas ini tidak berpengaruh signifikan terhadap kemampuan adsorpsi abu layang untuk benzene. Pada adsorpsi Pb(II) dan methil violet, model isoterm yang paling sesuai dengan data percobaan adalah single site Langmuir untuk abu layang dengan [Si+Al]/C ≈ 90 dan dual site Freundlich-Langmuir untuk abu layang dengan kadar [Si+Al]/C ≈ 0,5 dan [Si+Al]/C ≈ 2. Sementara, pada adsorpsi benzena, model isoterm single site Langmuir yang paling sesuai.

Large quantities of coal fly ash (CFA) are produced during the combustion of coal in the production of electricity. Most of this ash has not been widely used. CFA is mainly composed of some oxides such as Al2O3, SiO2, and unburned carbon that enables it to act as an adsorbent. In this research, the effect of CFA crystallinity and the presence of unburned carbon on CFA toward adsorption capacity for Pb(II) ion, methyl violet and benzene was reported. The effect of unburned carbon toward CFA adsorption capacity was studied by reducing and increasing carbon content. Oxidation process using sulfuric acid at various concentration, temperature, reaction time and combustion process at various temperature were used to reduce carbon content. While, reducing of non carbon mineral by 100 mesh-sieve was used to increase carbon content. The effect of coal fly ash crystallinity was studied by reducing the crystallinity using sodium hydroxide solution at various concentration, temperature and reaction time. The treated CFA was further used for Pb(II), methyl violet and benzene adsorption. Equilibrium data were also evaluated by single site and dual site isotherm models. It can be concluded that increasing carbon content gives high surface area and pore diameter. As a result, the adsorption capacity toward benzene increase, but the adsorption capacity toward Pb(II) ion and methyl violet decrease. The decrease of coal fly ash crystallinity gives high surface area and pore diameter. As a result, the adsorption capacity toward Pb(II) ion and methyl violet increase, but it is not significant for benzene. For Pb(II) ion, and methyl violet adsorption, the Langmuir model yielded excellent fit with equilibrium data for coal fly ash having ratio of [Si+Al]/C≈90, and Freundlich-Langmuir model yielded excellent fit with equilibrium data for coal fly ash having ratio of [Si+Al]/C ≈0,5 and [Si+Al]/C ≈2. While, for benzene adsorption, the Langmuir model yielded excellent fit with equilibrium data.

Kata Kunci : dual site, unburned carbon, ion Pb(II), metil violet, benzena