Adsorption of Cu(II) using synthetic Zeolite from coal fly ash

Abstract

Fly ash and synthetic zeolite synthesized from coal fly ash had been used to investigate the adsorption of Cu2+ synthetic solution. Optimation studies of adsorption process was performed batch system in central composite design with three parameters, pH, contact time, and concentration of adsorbent. The optimum condition for adsorption process for fly ash and synthetic zeolite were found at pH 5.5 and 4, contact time 83 and 58 minutes, and adsorbent concentration at 150 and 90 mg/50 mL solution respectively. The Langmuir and Freundlich isotherm models were applied. The Langmuir models fits best the equilibrium isotherm data. The optimum fly ash and zeolite synthetic adsorption capacities were 4,11 mg/g and 60,97 mg/g respectively. The kinetics data were tested using a pseudo first-order and a pseudo second-order Lagergren equation. Kinetics data correlated well with the pseudo second-order kinetics model. Thermodinamic study indicated that adsorption process was spontaneous and accompanied by an increase in entropy and decrease in Gibbs energy. The decreasing of adsorption capacity of Cu(II) by both fly ash and synthetics zeolite were influenced by the coexisting ions Pb(II) or Mn(II), although there were increasing of the total adsorption capacity.

Permasalahan limbah industri semakin berkembang menjadi permasalahan global yang serius. Hal ini mengakibatkan perlakuan dalam pengolahan limbah industri menjadi topik global karena limbah dari berbagai sumber dapat terakumulasi di tanah atau masuk ke dalam sistem perairan. Logam berat seperti tembaga banyak dihasilkan antara lain oleh industri pelapisan logam (plating), pencampuran logam (alloy) dan baja, pewarna, kabel listrik, insektisida, jaringan pipa, dan cat (Notodarmojo 2005; Sarkar et al. 2010) . Logam ini berpotensi merusak sistem fisiologi manusia dan sistem biologis lainnya jika melewati tingkat toleransi. Oleh karena itu berdasarkan Kep-51/MenLH/10/1995 keberadaan ion Cu di batasi tidak boleh lebih dari 2 ppm untuk limbah cair golongan 2 dan 0,6 ppm untuk limbah industri plating. Beberapa metode perlakuan untuk mengolah ion logam berat dalam limbah industri telah dilaporkan dalam beberapa literatur. Di antara metode tersebut adalah netralisasi, presipitasi, pertukaran ion, biosorpsi dan adsorpsi. Untuk konsentrasi ion logam yang rendah, proses adsorpsi merupakan metode yang direkomendasikan untuk pengambilan ion logam tersebut. Karbon aktif banyak digunakan sebagai adsorben (Jusoh et al. 2007), namun pengambilan ion logam dengan metode adsorpsi menggunakan karbon aktif komersil membutuhkan biaya relatif mahal. Karbon aktif juga dapat mengalami penurunan aktivitas sebesar 10 - 15 % selama regenerasi. Selain itu karbon aktif merupakan bahan yang besifat dapat terbakar (combustible material) sehingga kurang tepat jika diaplikasikan pada suhu tinggi (Yenisoy-karakas et al 2004). Oleh karena itu adsorben yang lebih murah sebagai alternatif bahan baku pembuatan karbon aktif menjadi banyak diminati dan menarik perhatian di kalangan peneliti (Hui et al. 2005). Zeolit merupakan salah satu adsorben alternatif yang memiliki kemampuan adsorpsi yang tinggi karena memiliki pori yang banyak dan mempunyai kapasitas tukar kation yang tinggi dan dapat diaplikasikan pada rentang suhu yang lebih luas sehingga sangat cocok digunakan sebagai adsorben (Panayotova 2001). Pada penelitian ini digunakan zeolit sintetis yang dibuat dari limbah abu terbang batu bara.