Adsorpsi Ion Fosfat dan Kromium Heksavalen (Cr(VI)) dengan Resin Penukar Anion dan Fe2O3 Silika

Abstract

Perkembangan industri dan pertumbuhan penduduk telah menyebabkan kontaminasi air tanah dan air permukaan oleh berbagai polutan seperti zat warna, logam berat, dan polutan organik seperti nutrisi antropogenik, meningkat. Nutrisi antropogenik, seperti fosfat, dan kontaminan logam berat seperti Kromium (Cr) perlu dikurangi untuk melindungi sumber air bagi organisme hidup, mengurangi eutrofikasi, menjaga kadar oksigen, dan mencegah kerusakan lebih lanjut yang disebabkan oleh polutan di ekosistem perairan. Metode umum untuk pengendalian fosfat dan Cr adalah adsorpsi dengan material fungsional. Adsorpsi adalah salah satu teknik yang ekonomis, efektif untuk konsentrasi adsorbat yang rendah, desainnya yang sederhana, kemudahan penggunaan, dan produksi limbah yang sedikit. Penelitian sebelumnya memiliki kekurangan untuk melihat pengaruh ion-ion lain pada saat dilakukannya adsorpsi, terutama keberadaan ion anorganik pada suatu limbah organik, maupun sebaliknya. Pertumbuhan industri yang pesat membuat adanya pencampuran antara limbah organik dan anorganik. Komposit Fe2O3/Si memiliki potensi sebagai adsorben anorganik untuk meremediasi ion fosfat dan Cr(VI) pada perairan daratan. Penelitian ini bertujuan untuk memelajari penggunaan komposit Fe2O3/Silika dan resin penukar anion DIAION SA10A terhadap kapasitas adsorpsi fosfat dan kromium, mekanisme adsorpsi yang terjadi, serta pencirian/karakterisasi dari komposit Fe2O3/Silika dan resin penukar anion DIAION SA10A sebelum dan sesudah dilakukan proses adsorpsi. Ion Fosfat dan Ion Cr(VI) dapat diadsorpsi secara individu maupun kompetitif pada pH 5 dengan menggunakan Resin Penukar Anion, DIAION SA10A. Resin Penukar Anion, DIAION SA10A, memiliki kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 15.698 (mg.g-1) untuk adsorpsi fosfat dan 10.603 (mg.g-1) untuk adsorpsi Cr(VI). Hasil karakterisasi FTIR menunjukkan keberhasilan resin DIAION SA10A dalam menjerap ion fosfat dan Cr(VI) baik secara individu maupun kompetitif. Hal ini dapat dilihat dari keberadaan serapan identik ikatan P-O stretching (1057 cm-1), ikatan P-O bending (513 cm-1), dan ikatan Cr-O-Cr (758 cm-1). Preparasi komposit Fe2O3/Silika berhasil dilakukan dan dikonfirmasi dengan pencirian menggunakan FTIR. Data FTIR menunjukkan adanya serapan identik pada komposit Fe2O3/Silika, yaitu serapan pada 1077 cm-1 (Si-O-Si), 786 cm-1 (O-Si-O), dan 464cm-1 (Fe-O). Komposit Fe2O3/Silika dapat digunakan sebagai adsorben terhadap adsorpsi ion Fosfat dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 19.9 mg.g-1 dan Persamaan isoterm adsorpsi menunjukkan isoterm adsorpsi yang terjadi adalah Isotermik Freundlich. Komposit Fe2O3/Silika digunakan sebagai adsorben Cr(VI), namun tidak terjadi perubahan konsentrasi sebelum dan sesudah adsorpsi sehingga Komposit Fe2O3/Silika tidak dapat digunakan sebagai adsorben Cr(VI).

Industrial development and population growth have led to increased contamination of groundwater and surface water by various pollutants such as dyes, heavy metals, and organic pollutants such as anthropogenic nutrients. Anthropogenic nutrients, such as phosphate, and heavy metal contaminants such as Chromium (Cr) need to be reduced to protect water sources, reduce eutrophication, maintain oxygen levels, and prevent further damage caused by pollutants in aquatic ecosystems. A common method for controlling phosphate and Cr is adsorption with functional materials. Adsorption is an economical technique, effective for low adsorbate concentrations, simple design, ease of use, and minimal waste production. Previous studies have lacked the ability to observe the influence of other ions during adsorption, especially the presence of inorganic ions in organic waste, or vice versa. Rapid industrial growth has led to mixing between organic and inorganic waste. Fe2O3/Si composites have the potential as inorganic adsorbents to remediate phosphate and Cr(VI) ions in inland waters. This study aims to study the use of Fe2O3/Silica composites and DIAION SA10A anion exchange resin on the adsorption capacity of phosphate and chromium, the adsorption mechanism that occurs, and the characterization of the Fe2O3/Silica composites and DIAION SA10A anion exchange resin before and after the adsorption process. Phosphate and Cr(VI) ions can be adsorbed individually and competitively at pH 5 using DIAION SA10A anion exchange resin. DIAION SA10A anion exchange resin has a maximum adsorption capacity of 15,698 (mg.g-1) for phosphate adsorption and 10,603 (mg.g-1) for Cr(VI) adsorption. FTIR characterization results indicate the success of DIAION SA10A resin in adsorbing phosphate and Cr(VI) ions both individually and competitively. This can be seen from the presence of identical absorption of P-O stretching bonds (1057 cm-1), P-O bending bonds (513 cm-1), and Cr-O-Cr bonds (758 cm-1). The preparation of Fe2O3/Silica composites was successfully carried out and confirmed by characterization using FTIR. FTIR data shows the presence of identical absorption in the Fe2O3/Silica composite, namely absorption at 1077 cm-1 (Si-O-Si), 786 cm-1 (O-Si-O), and 464cm-1 (Fe-O). The Fe2O3/Silica composite can be used as an adsorbent for the adsorption of Phosphate ions with a maximum adsorption capacity of 19.9 mg.g-1 and the adsorption isotherm equation shows that the adsorption isotherm that occurs is Freundlich Isotherm. The Fe2O3/Silica Composite was used as a Cr(VI) adsorbent, but there was no change in concentration before and after adsorption so the Fe2O3/Silica Composite could not be used as a Cr(VI) adsorbent.