Potensi Penggunaan Tepung Batu Apung Teraktivasi-Basa sebagai Adsorben Timbal dalam Sistem Larutan

Abstract

Timbal (Pb) merupakan salah satu logam berat yang termasuk dalam 6 besar kontaminan lingkungan. Kontaminasi Pb di beberapa lingkungan perairan Indonesia telah melebihi baku mutu berdasarkan peraturan-perundangan yang berlaku. Adsorpsi merupakan salah satu strategi efisien untuk menurunkan kadar berbagai kontaminan dalam sistem larutan karena desain teknisnya yang sederhana, mudah, murah, dan adaptasinya yang luas. Pengembangan adsorben baru dengan performa yang lebih baik untuk pengendalian kontaminasi logam berat dalam lingkungan perairan merupakan pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini. Sebagai bahan volkan, batu apung memiliki potensi atraktif untuk dikembangkan sebagai adsorben alami kontaminan kationik seperti logam berat Pb dalam sistem larutan. Indonesia memiliki cadangan tambang batu apung yang berlimpah, namun penelitian mengenai aktivasi dan performanya sebagai adsorben masih sangat perlu ditingkatkan. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi potensi tepung batu apung Lombok dan Kediri teraktivasi-basa sebagai adsorben Pb dalam sistem larutan berdasarkan performa kapasitas maksimum dan efektivitas adsorpsinya. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, IPB pada November 2018 sampai Juni 2019. Bahan dasar batu apung Lombok dan Kediri masing-masing diperoleh dari Kelurahan Geres, Kecamatan Labuhan Haji, Kabupaten Lombok Timur, Provinsi Nusa Tengggara Barat dan Desa Wonorejo Trisulo, Kecamatan Plosoklaten, Kabupaten Kediri, Provinsi Jawa Timur. Aktivasi-basa dilakukan dengan cara mencampurkan 5 g tepung batu apung berukuran partikel 74 μm (lolos ayakan 200 mesh dan telah dibersihkan dari pengotor) dengan 50 mL larutan 0, 0.5, 1, dan 2 M NaOH kemudian dikocok 175 rpm secara horisontal selama 24 jam dan dicuci dengan aquades untuk menghilangkan kelebihan NaOH. Padatan yang diperoleh dikering-ovenkan pada 105 oC selama 24 jam sebelum digunakan sebagai adsorben dalam uji adsorpsi. Teknik aktivasi-basa dihipotesis-kan akan meningkatkan jumlah muatan negatif pada permukaan reaktif silanol dan aluminol mineral penyusun batu apung yang memiliki sifat muatan bergantung pH melalui mekanisme deprotonasi sehingga lebih efektif untuk dimanfaatkan sebagai adsorben kontaminan kationik. Uji kapasitas dan efektivitas adsorpsi Pb dilakukan dalam percobaan batch menurut metode isotermal Langmuir menggunakan 8 adsorben, yakni kombinasi 2 bahan dasar tepung batu apung (Lombok dan Kediri) dan 4 kadar aktivasi (0, 0.5, 1, 2 M NaOH). Uji adsorpsi dilakukan pada suhu ruang (±30 oC) dengan menambahkan 0.12 g adsorben ke botol polietilen berisi larutan Pb (dibuat dari Pb(NO3)2) dan 0.01 M CaCl2 sebagai background electrolyte untuk memperoleh volume final 100 mL larutan dengan kadar awal Pb dari 0 sampai 260 mg/L (0, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 100, 140, 180, 220, and 260 mg Pb/L). Larutan kemudian dikocok pada 150 rpm selama 100 menit dan dilanjutkan dengan penyaringan. Kadar Pb dan pH kesetimbangan dalam filtrat masing-masing diukur menggunakan AAS dan pH-meter. Dalam penelitian ini dilakukan pembandingan aplikasi 2 model linier adsorpsi isotermal Langmuir multitapak untuk menghitung nilai kapasitas adsorpsi maksimum Pb pada adsorben, yakni conventional dan rearranged model. Model terpilih adalah yang menghasilkan persamaan linier dengan nilai koefisien determinasi (R2) lebih tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aktivasi optimum diperoleh dengan penggunaan 0.5 M NaOH. Aplikasi conventional Langmuir model menghasilkan persamaan linier dengan nilai R2 lebih tinggi dibandingkan rearranged Langmuir model, sehingga model pertama yang terpilih. Kapasitas adsorpsi maksimum Pb pada adsorben berbahan dasar tepung batu apung Lombok dan Kediri dengan aktivasi optimal 0.5 M NaOH berdasarkan model terpilih masing-masing adalah 236.4 dan 218.4 mg/g. Efektivitas adsorpsi Pb dari adsorben berbahan dasar tepung kedua batu apung lebih dari 80% dan 50-80% pada kadar Pb awal kurang dari 100 mg/L dan 100-260 mg/L. Dengan demikian, kedua batu apung berpotensi untuk digunakan sebagai bahan dasar adsorben alami Pb dalam sistem larutan dengan performa baik.