Adsorpsi Logam Berat Cu, Pb dan Cd Pada Zeolit Sintetik ZSM-5 yang Disintesis dengan Suhu Rendah

Abstract

Zeolit alam merupakan mineral yang banyak digunakan sebagai bahan pengadsorpsi logam-logam berat. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa zeolit alam memiliki kemampuan adsorpsi yang lebih rendah dibandingkan zeolit sintetik. Dalam bidang industri, zeolit sintetik ZSM-5 lebih banyak digunakan sebagai katalis dan pereaksi de-waxing dalam proses-proses seperti konversi metanol menjadi gasoline dan olefin, hydrocracking, alkilasi benzene, reduksi NOx dan oksidasi parsial metana. Penggunaannya sebagai bahan pengadsorpsi logam berat masih jarang dilakukan, padahal ZSM-5 sangat berpotensi untuk digunakan sebagai adsorben. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari sintesis dan karakteristik zeolit ZSM-5 serta mempelajari kapasitas adsorpsi zeolit ZSM-5 terhadap logam berat Cu, Pb dan Cd. Proses pembuatan zeolit sintetik dilakukan dengan metode hidrotermal dengan suhu rendah. ZSM-5 disintesis dari empat prekursor utama; silika, aluminium, NaOH dan template organik. Campuran reaksi disiapkan dengan komposisi molar: 0.07 Na2O: 1 SiO2: 0.005 Al2O3: 0.086 TPABr: 11.69 H2O. Campuran diaduk menggunakan pengaduk magnetik dengan kecepatan 600 rpm selama kurang lebih 1 jam. Setelah larutan tersebut homogen, botol polypropylene berisi larutan tersebut dimasukkan ke dalam oven pada suhu 90 oC selama kurang lebih 96 jam. Karakterisasi zeolit ZSM-5 meliputi beberapa variabel yaitu struktur kristal, morfologi, luas permukaan spesifik, volume total pori, luas permukaan luar, luas mikropori, volume mikropori dan volume mesopori. Percobaan kapasitas adsorpsi zeolit ZSM-5 dilakukan menggunakan sistem batch dengan logam berat Cu2+, Pb2+ dan Cd2+ pada konsentrasi 50, 100, 150, 200, 250 ppm dan waktu kontak 30, 60, 90, 120 dan 250 menit. Interpretasi data adsorpsi dilakukan dengan menggunakan model adsorpsi isoterm Langmuir dan Freundlich. Hasil menunjukkan bahwa zeolit sintetik memiliki struktur kristal dengan puncak-puncak khas ZSM-5 yaitu pada 2 θ = 7.9364o, 7.9569o, 23.9541o dan 23.9746o, morfologi bentuk kristal bulat dan berpori, serta memiliki luas permukaan spesifik sebesar 213.82 m2 g-1, luas permukaan luar 63.53 m2 g-1, luas mikropori 150.29 m2 g-1, volume total pori sebesar 0.22 cc g-1, volume mikropori 0.07 m2 g-1 dan volume mesopori 0.15 m2 g-1. Hasil analisis kapasitas adsorpsi ZSM-5 terhadap logam berat masing-masing Pb2+ 76.64 mg g-1, Cu2+ 76.13 mg g-1 dan Cd2+ 62.74 mg g-1. Hal ini menunjukkan bahwa zeolit sintetik ZSM-5 memiliki potensi untuk mengadsorpsi logam berat. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi dipengaruhi oleh ukuran pori, jumlah muatan negatif zeolit, diameter hidrasi dan elektronegativitas dari ion logam berat.