Adsorpsi Pencemar Logam Cr(VI) dari Limbah Cair dengan Komposit Hidroksiapatit dan Kitosan

Abstract

Pencemaran air merupakan masalah lingkungan akibat keberadaan zat berbahaya seperti logam berat kromium heksavalen, sehingga harus dilakukan pengendalian yang tepat untuk menurunkan cemarannya menggunakan metode adsorpsi menggunakan senyawa adsorben hidroksiapatit (HAp). Penelitian ini menggunakan limbah padat cangkang keong sawah sebagai perkursor dalam sintesis senyawa HAp. Komposit HAp dengan kitosan dilakukan untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi tehadap pencemar Cr(VI). Optimasi dan studi kinetika juga dilakukan untuk melihat kondisi lingkungan terbaik untuk penyerapan pencemar Cr(VI), sehingga dapat mengetahui potensi dari sifat adsorpsi Cr(VI) pada limbah cair penyamakan kulit dan tekstil. Sintesis HAp dilakukan metode presipitasi menggunakan bahan baku cangkang keong sawah dan dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, dan SEM-EDX. Hasil XRD menunjukkan kristalinitas yang baik sebesar 71,93%. Spektrum FTIR menunjukkan adanya gugus fungsi PO43-, OH-, dan CO32-. Hasil SEM-EDX menunjukkan morfologi sampel HAp yang seragam dengan rasio Ca/P sebesar 1,82. Pembuatan komposit HAp-kitosan dilakukan dengan metode pencampuran basah, dengan variasi komposisi HAp-kitosan sebesar 0, 25, 50, 75, dan 100 persen. Komposit HAp-kitosan dikarakterisasi menggunakan FTIR dan SEM. Spektrum FTIR yang dihasilkan pada komposit HAp-kitosan menunjukkan adanya gugus fungsi OH-, PO32-, CO32-, NH2-, dan CH-. Morfologi komposit pada SEM menunjukkan morfologi HAp terlihat berbentuk butiran dan kitosan sebagai lempengan, dan kedua senyawa terpisah secara heterogen. Spektrum FTIR dan morfologi SEM menunjukkan bahwa tidak terbentuknya senyawa baru oleh hasil dari pembuatan komposit HAp dan kitosan. Penentuan kondisi optimum penurunan Cr(VI) menggunakan komposit HAp kitosan dilakukan dengan variasi parameter adsorpsi yaitu kondisi pH larutan (pH 6, 7, 8, 9) dan waktu pengadukan (30, 60, 120 menit). Kondisi optimum diperoleh pada kondisi komposisi HAp-kitosan 75 persen, nilai pH 9, dan waktu pengadukan selama 120 menit dengan nilai persen adsorpsi sebesar 70,63 ± 0,08 persen dan kapasitas adsorpsi sebesar 35,08 ± 0,54 mg/g. Peningkatan nilai kapasitas adsorpsi oleh komposit HAp-kitosan terjadi dimana nilai optimum kapasitas adsorben tunggal HAp dan kitosan berturut-turut sebesar 30,57 ± 0,38 dan 21,46 ± 0,26 mg/g. Pengujian kinetika adsorpsi dilakukan dengan variasi waktu adsorpsi (30, 60, 120 menit), dan diperoleh kondisi terbaik pada kinetika orde kedua dengan nilai konstanta kesetimbangan (qe) sebesar 36,97 mg/g. Isoterm adsorpsi juga dilakukan dengan variasi konsentrasi pencemar Cr(VI) (10, 20, 30, 50, 70, 100, 150 mg/L), dan didapatkan kecenderungan isoterm adsorpsi Freundlich dengan nilai linearitas (R2) sebesar 0,9594. Studi termodinamika adsorpsi juga dilakukan dengan variasi suhu (25, 35, 45oC), dan diperoleh nilai perubahan entalpi (?Ho) dan nilai entropi (?So) berturut-turut sebesar 0,9686 kJ/mol dan 3,42 J/K.mol. Kondisi optimum adsorpsi oleh komposit HAp-kitosan kemudian digunakan untuk aplikasi penurunan pencemar Cr(VI) pada limbah cair penyamakan kulit dan tekstil. Nilai kapasitas adsorpsi Cr(VI) dengan komposit HAp-kitosan berturut-turut sebesar 2,634 dan 0,894 mg/g. Nilai kapasitas adsorpsi yang rendah menunjukkan bahwa komposit HAp-kitosan belum maksimal untuk menurunkan pencemar Cr(VI) pada limbah cair penyamakan kulit dan tekstil.