Characterization of Zeolites-Iron Modified Carbon Paste Electrode as a Detection Medium for Chromium(VI)

PENCIRIAN ELEKTRODE PASTA KARBON
TERMODIFIKASI ZEOLIT-BESI SEBAGAI MEDIA DETEKSI
KROMIUM(VI)

ROFIQOH INAYATI AGUSTINA

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

ABSTRAK
ROFIQOH INAYATI AGUSTINA. Pencirian Elektrode Pasta Karbon
Termodifikasi Zeolit-Besi sebagai Media Deteksi Kromium(VI). Dibimbing oleh
ETI ROHAETI dan ZULHAN ARIF.
Kromium di lingkungan berada dalam dua spesi dominan, yaitu Cr(III) dan
Cr(VI). Keduanya bersifat stabil, namun Cr(VI) memiliki toksisitas lebih tinggi
daripada Cr(III). Metode pengukuran yang telah ada tidak dapat membedakan
kedua spesi kromium tersebut. Oleh karena itu, metode pengukuran yang lebih
sensitif dan selektif diperlukan untuk spesiasi keduanya, terutama untuk

pengukuran Cr(VI). Pada penelitian ini elektrode pasta karbon termodifikasi
zeolit-besi dikembangkan untuk pengukuran Cr(VI) menggunakan metode
voltametri. Elektrode dibuat dengan mencampurkan grafit, zeolit termodifikasibesi, dan parafin cair. Pengukuran dilakukan menggunakan metode voltametri
siklik pada rentang potensial -1.2 V sampai 1.2 V. Larutan KCl 0.05 M digunakan
sebagai larutan elektrolit. Pencirian elektrode dilakukan terhadap tiga parameter,
yaitu pengaruh pH analit, waktu prakonsentrasi, dan komposisi zeolit-besi.
Pengukuran Cr(VI) optimum dilakukan pada larutan Cr(VI) 50 μM pH 3,
menggunakan elektrode pasta karbon termodifikasi zeolit-besi sebesar 20%
dengan waktu prakonsentrasi selama 25 menit. Arus puncak katodik sebesar 5.22
μA, dihasilkan pada kondisi optimum tersebut.
Kata kunci: arus katodik, elektrode pasta karbon, kromium(VI), voltametri siklik,
zeolit termodifikasi-besi.

ABSTRACT
ROFIQOH INAYATI AGUSTINA. Characterization of Zeolites-Iron Modified
Carbon Paste Electrode as a Detection Medium for Chromium(VI). Supervised by
ETI ROHAETI and ZULHAN ARIF.
Chromium exists in the environment especially in two stable species,
namely Cr(III) and Cr(VI). Cr(VI) has a higher toxicity than Cr(III). The existing
determination method could not distinguish the two species of chromium. It is

necessary to differentiate the two, especially for Cr(VI) measurement. Zeolitesiron modified carbon paste electrode was developed for the voltammetric
determination of Cr(VI). The electrode was made by mixing graphite powder, iron
modified zeolites, and paraffin oil. The measurement of Cr(VI) was carried out by
cyclic voltammetry at -1.2 V to 1.2 V. KCl 0.05 M solution was used as the
electrolyte solution. The electrodes were characterized based on the effect of
analyte acidity, preconcentration time, and zeolite-iron composition. The optimum
measurement of the Cr (VI) was at pH 3, 25 minutes preconcentration time, and
20% weight composition of zeolites-iron, that yield the highest reduction current
was 5.22 μA at Cr(VI) 50 μM.
Keywords: carbon paste electrode, cathodic current, chromium(VI), cyclic
voltammetry, iron modified zeolites.

PENCIRIAN ELEKTRODE PASTA KARBON
TERMODIFIKASI ZEOLIT-BESI SEBAGAI MEDIA DETEKSI
KROMIUM(VI)

ROFIQOH INAYATI AGUSTINA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

Judul Skripsi : Pencirian Elektrode Pasta Karbon Termodifikasi Zeolit-Besi
sebagai Media Deteksi Kromium(VI)
Nama
: Rofiqoh Inayati Agustina
NIM
: G44080021

Disetujui oleh

Pembimbing I

Pembimbing II

Dr. Eti Rohaeti, MS
NIP 19600807 198703 2 001

Zulhan Arif, M.Si

Diketahui oleh
Ketua Departemen

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT
yang senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Pencirian Elektrode Pasta Karbon
Termodifikasi Zeolit-Besi sebagai Media Deteksi Kromium(VI)”. Karya ilmiah

ini disusun berdasarkan penelitian yang telah dilaksanakan oleh penulis sejak
bulan Maret hingga September 2012 di Laboratorium Kimia Analitik dan
Laboratorium Bersama, Departemen Kimia, Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Eti Rohaeti, MS dan
Bapak Zulhan Arif, M.Si selaku pembimbing atas bimbingan, dukungan,
motivasi, dan doa yang diberikan kepada penulis selama melaksanakan penelitian.
Penghargaan juga penulis sampaikan kepada Bapak Drs. Sulistioso Giat Sukaryo,
MT dan Kak Budi Riza Putra, S.Si atas diskusi dan saran berkaitan dengan
penelitian. Kepada Bapak Budi Arifin, S.Si, M.Si, Ibu Dr. Tetty Kemala, M.Si,
dan Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si, terima kasih atas saran dan perbaikan
yang diberikan terkait penulisan karya ilmiah ini. Ucapan terima kasih penulis
sampaikan pula kepada Pak Eman Suherman, Bu Nunung Nuryanti, Pak Kosasih,
Pak Edi Suhendar, dan Mas Eko, atas bantuan yang diberikan selama penulis
melaksanakan penelitian.
Terima kasih yang tak terhingga penulis ucapkan kepada Ma’e, Bapak,
Kakak-kakak, Mba Ely (alm), serta seluruh keluarga, atas segala doa, dukungan,
dan kasih sayang yang diberikan. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan
kepada teman-teman satu bimbingan, yaitu Eko Prabowo, Mutiara Wide, dan
Restu Widyastuti atas diskusi dan masukan yang diberikan selama mengerjakan
tugas akhir ini. Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi

kemajuan ilmu pengetahuan.

Bogor, November 2012

Rofiqoh Inayati Agustina

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Banjarnegara pada tanggal 4 Agustus 1990 dari
pasangan Bapak Sukadir dan Ibu Juchanah. Penulis merupakan anak kedelapan
dari delapan bersaudara. Penulis lulus dari SMA Negeri 1 Banjarnegara pada
tahun 2008 dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur
Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Departemen Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama menjalani perkuliahan, penulis aktif menjadi asisten praktikum
Kimia TPB pada tahun 2009−2012, Kimia Analitik untuk mahasiswa Biologi
pada tahun ajaran 2010/2011, Elektroanalitik dan Teknik Pemisahan pada tahun
ajaran 2011/2012, dan Spektrofotometri dan Aplikasi Kemometrik pada tahun
ajaran 2011/2012. Penulis juga aktif dalam kegiatan organisasi Ikatan Mahasiswa
Kimia (Imasika) pada tahun 2009/2010 sebagai staf Departemen Peningkatan
Kualitas dan Keprofesian Mahasiswa (PK2M) dan pada tahun 2010/2011 sebagai

Kepala Departemen PK2M. Penulis pernah berkesempatan menjadi perwakilan
IPB dalam Olimpiade Nasional Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (ONMIPA) Perguruan Tinggi Bidang Kimia Tingkat Wilayah III pada tahun 2011.
Penulis juga berkesempatan menjalani praktik lapangan di Laboratorium Quality
Control, PT Novell Pharmaceutical Laboratories pada tahun 2011 dengan judul
laporan “Uji Kinerja Kolom LiChrospher 100 RP-18 pada Kromatografi Cair
Kinerja Tinggi”.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... vii
PENDAHULUAN................................................................................................... 1
METODE ................................................................................................................ 1
Bahan dan Alat ................................................................................................... 1
Prosedur Penelitian ............................................................................................. 2
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 3
Hasil Preparasi, Aktivasi, dan Identifikasi Zeolit ............................................... 3
Pembuatan Zeolit Termodifikasi-besi dan Uji Adsorpsi .................................... 4
Pembuatan Elektrode dan Uji Kinerja dengan Voltametri ................................. 6

SIMPULAN DAN SARAN .................................................................................... 8
Simpulan............................................................................................................. 8
Saran ................................................................................................................... 9
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 9
LAMPIRAN .......................................................................................................... 11

DAFTAR TABEL
Halaman
1 Bahan dan komposisi elektrode.......................................................................... 3
2 Puncak 2θ zeolit alam mordenit dan zeolit alam Cikalong setelah aktivasi....... 4

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Skema pembuatan elektrode pasta karbon ......................................................... 2
2 Contoh reaksi pelepasan Al dari kerangka zeolit oleh HCl................................ 4
3 Kerangka (a) 3 dimensi zeolit mordenit dan (b) struktur tetrahedral zeolit;
atom Si ( ), atom Al ( ), atom O ( ) .............................................................. 5
4 Zeolit termodifikasi-besi .................................................................................... 5
5 Morfologi permukaan (a) zeolit sebelum modifikasi dan (b) zeolit
termodifikasi-besi pada perbesaran 3000× ......................................................... 5

6 Reaksi Cr(VI) dengan DPC ................................................................................ 6
7 Voltamogram EPK (
) dan EPKZB (
) pada larutan elektrolit KCl
0.05 M ................................................................................................................ 7
8 Nilai arus puncak EPKZB pada larutan Cr(VI) 50 μM pH 1−6 ......................... 7
9 Diagram Pourboix spesi ion Cr(VI) pada suhu 25 °C ........................................ 7
10 Pengaruh waktu prakonsentrasi terhadap arus reduksi Cr(VI) ........................... 8
11 Pengaruh komposisi zeolit-besi terhadap arus reduksi Cr(VI) ........................... 8

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian ..................................................................................... 12
2 Difraktogram sinar-X zeolit alam asal Cikalong setelah aktivasi .................... 13
3 Data 2θ difraktogram sinar-X zeolit alam asal Cikalong setelah aktivasi ........ 14
4 Basis data puncak 2θ nomor arsip 49-0924 pada JCPDS untuk zeolit alam
jenis mordenit ................................................................................................... 15
5 Reaksi stoikiometri antara Fe(NO3)3 dengan NaOH ........................................ 16
6 Hasil analisis kadar Fe zeolit termodifikasi-besi menggunakan AAS ............. 17

Halaman
7 Penentuan panjang gelombang maksimum pengukuran Cr(VI) ...................... 18
8 Hasil uji adsorpsi larutan Cr(VI) oleh zeolit sebelum dan setelah
termodifikasi-besi ............................................................................................. 19
9 Voltamogram EPKZB pada beberapa parameter pengukuran ......................... 21

PENDAHULUAN
Kromium merupakan logam berat yang
dapat ditemukan di alam terutama dalam 2
tingkat oksidasi, yaitu Cr(III) dan Cr(VI).
Cr(III) merupakan senyawa yang sangat
diperlukan untuk metabolisme karbohidrat
dan lipid. Cr(III) telah terbukti sebagai unsur
esensial yang dibutuhkan oleh mamalia dalam
jumlah kecil
yang
berperan dalam
metabolisme glukosa, lipid, dan protein
(Vincent 2000). Sementara itu, Cr(VI)
dilaporkan

bersifat
karsinogenik
dan
mutagenik serta mudah diserap melalui kulit
(Patlolla et al. 2009). Oleh karena perbedaan
toksisitas kedua spesi kromium tersebut,
penting untuk menentukan konsentrasi Cr(VI)
di samping konsentrasi total kromium dalam
menduga toksisitas suatu sampel (Liu et al.
2008).
Teknik analitik untuk penentuan kromium
telah banyak dilakukan, antara lain
spektrofotometri, spektrometri serapan atom
(AAS), spektrometri emisi atom plasma
gandeng
induktif
(ICP-AES),
dan
kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC)
(Narin et al. 2006). Desain peralatan tersebut
cukup rumit dan harganya mahal sehingga
tidak cocok digunakan untuk analisis rutin.
Selain itu, teknik-teknik tersebut tidak dapat
digunakan untuk membedakan kedua spesi
kromium. Oleh karena itu, diperlukan suatu
teknik atau metode yang sederhana, murah,
sensitif, dan spesifik untuk deteksi dan
spesiasi kromium di lingkungan.
Salah satu teknik yang dapat digunakan
adalah elektrode selektif ion (ESI). ESI
merupakan suatu
sensor
elektrokimia
potensiometrik yang banyak digunakan karena
mudah disiapkan, peralatannya sederhana,
selektif, waktu respons cepat, dan biayanya
murah. ESI memberikan respons secara
selektif terhadap spesi ion tertentu dan bagian
permukaannya melakukan kontak dengan ion
yang akan ditentukan. ESI berbasis pasta
karbon seperti yang dibuat pada penelitian ini
dipilih karena lebih murah, memiliki
keunggulan resistans ohmik jauh lebih rendah,
respons sangat stabil, dan pembaharuan
permukaan yang lebih mudah.
Aplikasi ESI berbasis pasta karbon yang
dapat digunakan untuk penentuan kromium
adalah dengan memanfaatkan elektrode zeolit
termodifikasi. Keuntungan utama elektrode
zeolit termodifikasi dibandingkan dengan
elektrode kimia termodifikasi adalah bentuk
dan ukurannya yang unik, adanya selektivitas
muatan, dan memiliki kapasitas pertukaran

ion yang tinggi (Ardakani et al. 2009). Secara
empiris telah terbukti bahwa reaksi pertukaran
ion yang terjadi pada elektrode zeolit
termodifikasi merupakan hal yang paling
utama dalam aplikasinya sebagai sensor
elektrokimia (Ardakani et al. 2007).
Penelitian menunjukkan bahwa modifikasi
zeolit alam dengan Fe(OH)3 meningkatkan
kapasitas tukar anionnya (Syafii 2011).
Modifikasi permukaan zeolit alam dengan
kation besi juga terbukti telah mengubah
permukaan zeolit alam menjadi bermuatan
positif dan menunjukkan kemampuan adsorpsi
terhadap Cr(VI) yang lebih baik daripada
zeolit sintetik termodifikasi-besi (Arif 2011).
Pada penelitian ini, zeolit alam yang berasal
dari Cikalong, Jawa Barat, dimodifikasi
dengan besi dan dibuat elektrode berbasis
pasta
karbon,
kemudian
dilakukan
karakterisasi berupa pengujian kinerja
elektrode tersebut dengan melihat pengaruh
pH analit, waktu prakonsentrasi, serta
komposisi zeolit-besi terhadap pengukuran
arus katodik Cr(VI) dengan teknik voltametri
siklik.

METODE
Metode penelitian mengikuti diagram alir
pada Lampiran 1 yang meliputi preparasi dan
aktivasi
zeolit,
pembuatan
zeolit
termodifikasi-besi, penentuan kadar Fe dalam
zeolit
termodifikasi-besi,
uji
adsorpsi
kromium, pembuatan elektrode, uji kinerja
elektrode menggunakan metode voltametri,
analisis difraksi sinar-X (XRD) terhadap
zeolit aktif, serta analisis mikroskop elektron
payaran (SEM) terhadap zeolit sebelum
modifikasi, zeolit termodifikasi-besi, dan
pasta karbon termodifikasi zeolit-besi.
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan meliputi
zeolit alam asal Cikalong, Jawa Barat, larutan
HCl 3 M, NaOH 0.075 M, Fe(NO3)3 0.05 M,
HNO3 5%, H2SO4 pekat, H3PO4 pekat, 1,5difenilkarbazida (DPC), K2Cr2O7, HCl 1 N,
NaOH 1 N, KCl, grafit, dan parafin cair. Alatalat yang digunakan meliputi mortar, ayakan
200 mesh, pengaduk magnet, sentrifus,
spektrofotometer ultraviolet-tampak (UV-Vis)
Thermo Spectronic Genesys 10UV, AAS
Shimadzu AA-7000, tabung elektrode,
voltametri, XRD Shimadzu XRD-7000, SEM
JEOL JSM-6510, perangkat lunak EChem
v2.1, dan Origin 7.

2

Prosedur Penelitian
Preparasi Zeolit (Suwardi 2000)
Zeolit asal Cikalong, Jawa Barat, digiling
lalu diayak hingga diperoleh zeolit dengan
ukuran butir lolos ayakan 200 mesh. Setelah
itu, zeolit dicuci dengan akuades dan
dikeringankan di dalam oven pada suhu 105
o
C selama 24 jam.
Aktivasi Zeolit (Arif 2011)
Aktivasi zeolit dilakukan secara kimia dan
fisika, yaitu dengan pengasaman dan
pemanasan. Sampel zeolit siap pakai
ditimbang sebanyak 100 g dan ditambah
larutan HCl 3 M sebanyak 250 mL. Campuran
diaduk dengan pengaduk magnet selama 60
menit, kemudian disaring dan dibilas dengan
akuades hingga menunjukkan pH sekitar 5−6.
Selanjutnya zeolit dikeringkan dalam tanur
pada suhu 300 °C selama 3 jam. Pencucian
dihentikan apabila sudah tidak terdapat
endapan pada filtrat ketika ditambah dengan
AgNO3.
Pembuatan Zeolit Termodifikasi-Besi (Arif
2011)
Preparasi larutan besi dilakukan dengan
mencampur 50 mL larutan NaOH 0.075 M
dengan 50 mL larutan Fe(NO3)3 0.05 M.
Pencampuran dilakukan dengan meneteskan
larutan NaOH secara perlahan-lahan ke dalam
larutan besi, sambil diaduk dengan kecepatan
rendah menggunakan pengaduk magnet.
Larutan yang telah tercampur sempurna
kemudian diukur tingkat keasamannya.
Larutan yang sudah siap, ditambahkan
sebanyak 75 mL pada contoh zeolit sebanyak
1 g dan dikocok selama 12 jam. Hasilnya
dicuci dengan air dan dikeringkan dalam oven
pada suhu 40 °C.
Penentuan Kadar Fe pada Zeolit
Termodifikasi-Besi
Kadar Fe dalam zeolit termodifikasi-besi
ditentukan menggunakan AAS. Zeolit
sebelum dan setelah dimodifikasi masingmasing ditimbang sebanyak 50 mg,
ditambahkan 10 mL larutan HNO3 5%,
kemudian didiamkan selama 60 menit.
Selanjutnya campuran disaring dan filtrat
ditepatkan dengan labu takar menjadi 50 mL.
Larutan selanjutnya diukur menggunakan
AAS. Penentuan kadar Fe dilakukan secara
triplo.

Uji Adsorpsi Kromium (Arif 2011)
Uji
adsorpsi
dilakukan
dengan
menggunakan larutan standar Cr(VI) dengan
konsentrasi 1.5−250 μM dengan keasamaan
diatur di sekitar pH 3. Contoh zeolit
termodifikasi-besi sebanyak 50 mg ditambah
dengan 5 mL larutan standar Cr(VI) kemudian
dikocok selama 6 jam. pH akhir larutan diukur
dan larutan dipisahkan dari endapannya
dengan
menggunakan
sentrifus
pada
kecepatan 1500 rpm. Larutan kemudian
ditambahkan 0.1 mL H2SO4 pekat dan 0.03
mL H3PO4 pekat, dikocok dan dibiarkan
selama 5 menit. Selanjutnya sebanyak 0.1 mL
DPC 1% dalam aseton ditambahkan ke dalam
larutan dan diaduk dengan baik. Setelah 10
menit, larutan diukur serapannya dengan
spektrofotometer UV-Vis pada panjang
gelombang 543 nm.
Pembuatan Elektrode (modifikasi Alpat et
al. 2005)
Elektrode pasta karbon (EPK) dibuat
dengan mencampurkan grafit dan parafin cair,
sementara
elektrode
pasta
karbon
termodifikasi zeolit-besi (EPKZB) dibuat
dengan
mencampurkan
grafit,
zeolit
termodifikasi-besi, dan parafin cair. Semua
bahan dicampur hingga membentuk pasta
homogen. Sebuah tabung kaca dengan
diameter 2.5 mm digunakan sebagai badan
elektrode.
Kawat
tembaga
sebagai
penghubung elektrode ke sumber listrik
dimasukkan ke dalam tabung hingga tersisa
ruang kosong sekitar 3 mm pada ujung
tabung. Pasta dimasukkan ke ujung tabung
tersebut hingga penuh dan padat (Gambar 1).
Permukaan
elektrode
lalu
digosok
menggunakan kertas minyak.

Gambar 1 Skema pembuatan elektrode pasta
karbon (Fauziah 2011).

Uji Kinerja Elektrode dengan Metode
Voltametri (modifikasi Alpat et al. 2005)
Pada uji kinerja ini, 3 parameter dilihat
pengaruhnya terhadap respons arus dari
elektrode. Parameter tersebut adalah pH
larutan analit, waktu prakonsentrasi, dan
komposisi zeolit-besi. Pengukuran pada
elektrode dilakukan dengan teknik voltametri
siklik menggunakan perangkat lunak EChem
v2.1. EPK dan EPKZB sebagai elektrode
kerja, elektrode Ag/AgCl digunakan sebagai
elektrode pembanding, dan elektrode Pt
sebagai elektrode tambahan. Potensial yang
digunakan dari -1.2 V sampai 1.2 V dengan
kecepatan pemayaran sebesar 100 mV/s.
Sebelum dilakukan pengukuran, larutan
dialirkan gas N2 terlebih dahulu selama 20
detik. Pengolahan data voltametri dilakukan
dengan perangkat lunak Origin 7.
Pengaruh pH Larutan Analit. Larutan
analit Cr(VI) 50 μM dalam KCl 0.05 M dibuat
pada beberapa tingkat keasaman, yaitu pada
pH 1−6. Larutan dimasukkan ke dalam sel
voltametri yang berisi larutan analit Cr(VI)
dan respons arus diamati menggunakan
voltametri siklik pada selang potensial -1.2 V
sampai 1.2 V.

Tabel 1 Bahan dan komposisi elektrode
Komposisi
Zeolit- Parafin
Elektrode
Grafit
besi
cair
(mg)
(mg)
(mg)
EPKZB 10
60
10
30
EPKZB 20
50
20
30
EPKZB 30
40
30
30
EPKZB 40
30
40
30
EPKZB 50
20
50
30
Analisis XRD
Identifikasi dengan XRD dilakukan untuk
mengidentifikasi jenis mineral yang terdapat
di dalam zeolit. Sekitar 200 mg sampel
dicetak langsung pada aluminium ukuran
2×2.5 cm2. Sampel dicirikan dengan lampu
radiasi Cu pada kisaran 2θ 5−80°.
Analisis SEM
Pencirian dengan SEM dilakukan untuk
menentukan
morfologi sampel zeolit.
Pencirian dilakukan terhadap zeolit Cikalong
sebelum modifikasi dan zeolit termodifikasibesi.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh
Waktu
Prakonsentrasi.
Larutan Cr(VI) 50 μM yang memiliki pH
terbaik ditentukan waktu prakonsentrasi
optimumnya dengan pengadukan secara
magnetik pada suhu kamar. Variasi waktu
yang digunakan adalah 5−35 menit dengan
selang waktu 5 menit. Setelah dilakukan
pengadukan, elektrode dibilas dengan
akuabides dan dimasukkan ke dalam sel
voltametri yang berisi larutan elektrolit.
Respons
arus
diamati
menggunakan
voltametri siklik pada selang potensial -1.2 V
sampai 1.2 V.
Pengaruh
Komposisi
Zeolit-Besi.
EPKZB dibuat dengan mencampurkan grafit,
zeolit termodifikasi-besi, dan parafin cair
dalam beberapa komposisi, seperti tersaji pada
Tabel 1. Hal ini dilakukan untuk melihat
pengaruh komposisi zeolit-besi terhadap
kinerja
EPK.
Elektrode
dilakukan
prakonsentrasi terlebih dahulu dengan larutan
analit Cr(VI) yang memiliki pH optimum
pada
waktu
prakonsentrasi
terbaik.
Selanjutnya
respons
arus
diamati
menggunakan voltametri siklik pada selang
potensial -1.2 V sampai 1.2 V.

Hasil Preparasi, Aktivasi, dan Identifikasi
Zeolit
Zeolit alam yang digunakan pada
penelitian ini masih berbentuk bongkahan,
berasal dari Cikalong, Jawa Barat. Zeolit asal
Cikalong umumnya berwarna putih kehijauan
sampai keabuan, berbintik-bintik putih dan
kuning, berbutir halus sampai agak kasar,
agak keras namun sebagian mudah hancur bila
dipukul dengan palu. Preparasi dilakukan
dengan menghancurkan dan mengayak zeolit
menjadi butir yang lolos ayakan 200 mesh.
Aktivasi
zeolit
bertujuan
untuk
menghilangkan
pengotor
(mineral
pengganggu) yang berupa oksida logam dari
alam yang menutupi rongga sehingga
kapasitas tukar ion dan kapasitas adsorpsinya
menjadi maksimal (Fatimah 2000).
Aktivasi zeolit pada penelitian ini
dilakukan secara kimia dan fisika. Prinsip
aktivasi secara kimia adalah menambahkan
pelarut tertentu yang bertujuan membersihkan
permukaan pori,
membuang
senyawa
pengotor, dan mengatur kembali letak atom
yang dipertukarkan. Sementara itu, aktivasi
secara fisika dilakukan dengan pemanasan
pada suhu 300−375 °C selama 3−4 jam

4

Gambar 2 Contoh reaksi pelepasan Al dari kerangka zeolit oleh HCl (Weitkamp & Puppe 1999).
(Suwardi
2000).
Hal
ini
bertujuan
menghilangkan air yang terperangkap dalam
pori-pori zeolit sehingga dapat meningkatkan
luas permukaan zeolit.
Aktivasi secara kimia pada penelitian ini
dilakukan dengan pengasaman menggunakan
HCl 3 M selama 1 jam. Menurut Weitkamp
dan Puppe (1999), aktivasi menggunakan HCl
pada konsentrasi 0.1−11 M menyebabkan
zeolit
mengalami
dealuminasi
dan
dekationisasi, yaitu keluarnya Al dan kationkation dari pori zeolit. Contoh reaksi
pelepasan Al dari kerangka zeolit oleh HCl
dapat dilihat pada Gambar 2. Aktivasi-asam
ini
menyebabkan
bertambahnya
luas
permukaan zeolit karena berkurangnya
pengotor yang menutupi pori-pori zeolit.
Bertambahnya luas permukaan ini diharapkan
dapat meningkatkan kemampuan adsorpsinya.
Zeolit yang telah diaktivasi selanjutnya
diidentifikasi jenis mineralnya menggunakan
XRD. Prinsipnya adalah jika seberkas sinar-X
dijatuhkan pada sampel kristal, maka bidang
kristal akan membiaskan sinar-X dan sinar
tersebut akan ditangkap oleh detektor yang
kemudian diterjemahkan sebagai sebuah
puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal
yang terdapat dalam sampel, makin kuat
intensitas pembiasan yang dihasilkan. Tiap
puncak yang muncul pada pola XRD
mewakili satu bidang kristal yang memiliki
orientasi tertentu dalam sumbu 3 dimensi.
Identifikasi
dilakukan
dengan
membandingkan puncak-puncak 2θ yang khas
dari sampel dengan puncak 2θ standar.
Hasil
difraktogram
(Lampiran
2)
menunjukkan bahwa nilai 2θ sampel memiliki
kemiripan dengan data standar dari Joint
Committee on Powder Diffraction Standards
(JCPDS) dengan nomor arsip 49-0924 yang
merupakan jenis zeolit mordenit. Hal ini
menunjukkan bahwa zeolit alam asal Cikalong
ini memiliki jenis mineral mordenit. Hasil ini
sejalan dengan beberapa penelitian yang telah

dilakukan sebelumnya bahwa zeolit alam asal
Cikalong hanya mempunyai 1 jenis mineral
yang dominan, yaitu mordenit (Sutopo 1991;
Wyantuti 2008; Arif 2011) dengan pengotor
berupa kuarsa (Rohaeti 2007; Wyantuti 2008).
Perbandingan beberapa nilai 2θ tertinggi
sampel dan standar ditampilkan pada Tabel 2.
Rujukan data asli hasil XRD dapat dilihat
pada Lampiran 3 dan Lampiran 4.
Tabel 2 Puncak 2θ zeolit alam mordenit dan
zeolit alam Cikalong setelah aktivasi
Puncak 2θ
Zeolit alam
Zeolit alam
(mordenit) JCPDS
Cikalong setelah
49-0924
aktivasi
19.681
19.6635
22.381
22.2860
25.779
25.6992
26.402
26.2913
27.742
27.7334
Pembuatan Zeolit Termodifikasi-besi dan
Uji Adsorpsi
Zeolit
merupakan
suatu
mineral
aluminosilikat terhidrasi yang terdiri atas
satuan-satuan tetrahedral SiO4 dan AlO4
dengan kerangka struktur berongga yang
ditempati oleh molekul-molekul air dan
kation. Kation pada rongga zeolit dapat
bergerak bebas sehingga memungkinkan
pertukaran ion tanpa merusak struktur zeolit
(Wang & Peng 2010). Struktur kristal zeolit
membentuk suatu kerangka tetrahedron
berantai dalam bentuk 3 dimensi (Gambar 3a).
Pada kristal zeolit, kedudukan atom pusat
tetrahedron ditempati oleh atom Si dan Al,
sedangkan atom-atom oksigen berada pada
sudut-sudutnya (Gambar 3b).

5

dilakukan.
Data
selengkapnya
untuk
penentuan kadar Fe diberikan di Lampiran 6.

(a)

Gambar 4 Zeolit termodifikasi-besi.
(b)
Gambar 3

Kerangka (a) 3 dimensi zeolit
mordenit dan (b) struktur
tetrahedral zeolit; atom Si ( ),
atom Al ( ), atom O ( ) (Las
2005).

Beberapa atom Si dalam zeolit digantikan
oleh atom Al, menghasilkan struktur
bermuatan negatif yang berasal dari perbedaan
antara tetrahedron (AlO4)5- dan (SiO4)4-.
Adanya muatan negatif ini menyebabkan
zeolit memiliki kemampuan yang rendah atau
bahkan tidak memiliki daya jerap terhadap
anion. Guna meningkatkan fungsi zeolit
sebagai media spesiasi kromium, khususnya
untuk deteksi spesi Cr(VI) yang bersifat
anion, maka zeolit perlu dimodifikasi.
Pada penelitian ini, zeolit dimodifikasi
dengan kation besi, yang merupakan hasil
reaksi antara Fe(NO3)3 dan NaOH. Reaksi
keduanya dilakukan secara perlahan-lahan
sehingga menghasilkan larutan berwarna
merah yang mengandung kation besi. Reaksi
perlahan dimaksudkan untuk menghindari
terbentuknya endapan merah Fe(OH)3. Reaksi
antara
Fe(NO3)3
dan
NaOH
serta
stoikiometrinya disajikan pada Lampiran 5.
Hasil modifikasi zeolit dengan besi berupa
serbuk berwarna jingga (Gambar 4). Untuk
membuktikan keberadaan kation besi dalam
zeolit yang telah termodifikasi, maka
dilakukan pengujian kadar Fe menggunakan
AAS. Kadar Fe dalam zeolit termodifikasibesi dibandingkan dengan kadar Fe dalam
zeolit
sebelum
modifikasi.
Terjadi
peningkatan kadar Fe yang signifikan, yaitu
sebesar 95.6%, dari 0.2200 ppm menjadi
5.0013 ppm. Hal ini memperlihatkan bahwa
modifikasi zeolit dengan kation besi berhasil

Analisis morfologi menggunakan SEM
dilakukan terhadap permukaan zeolit sebelum
dan setelah modifikasi dengan besi. Hasil
analisisnya dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5

Morfologi permukaan (a) zeolit
sebelum modifikasi dan (b)
zeolittermodifikasi-besi
pada
perbesaran 3000×.

Morfologi permukaan zeolit sebelum dan
setelah dimodifikasi dengan besi pada
perbesaran 3000× menunjukkan adanya
rongga atau pori. Terlihat bahwa setelah
dimodifikasi dengan besi, jumlah pori terlihat
lebih banyak dan ukurannya lebih seragam.
Hasil ini memperlihatkan bahwa zeolit

6

Gambar 6 Reaksi Cr(VI) dengan DPC (Eaton & Franson 2005).
termodifikasi-besi yang diperoleh pada
penelitian ini cukup berpori sehingga sangat
berpotensi sebagai media adsorpsi Cr(VI) dan
diaplikasikan sebagai elektrode selektif ion.
Uji adsorpsi terhadap Cr(VI) dilakukan
pada zeolit sebelum dan setelah modifikasi
menggunakan metode uji DPC. Metode ini
didasarkan pada pengukuran serapan larutan
berwarna ungu kemerahan yang menunjukkan
terjadinya
kompleks
antara
1,5difenilkarbazida [(C6H5NHNH)2CO (DPC)]
dan Cr(VI) (Gambar 6). Kompleks kromium
dengan DPC sangat sensitif jika diukur pada
panjang gelombang 540 nm (Eaton & Franson
2005). Berdasarkan penentuan panjang
gelombang maksimum yang dilakukan pada
rentang 500−600 nm, diperoleh panjang
gelombang maksimum untuk kompleks
tersebut adalah 543 nm. Data penentuan
panjang gelombang maksimum untuk
pengukuran Cr(VI) disajikan pada Lampiran
7.
Hasil
uji
adsorpsi
pendahuluan
membuktikan bahwa modifikasi permukaan
zeolit dengan kation besi mengubah sifat
permukaan zeolit menjadi bermuatan positif
sehingga meningkatkan adsorpsi terhadap
Cr(VI). Zeolit tanpa modifikasi memiliki daya
adsorpsi terhadap Cr(VI) yang sangat kecil,
terlihat dari terbentuknya warna ungu
kemerahan pada larutan yang menunjukkan
terbentuknya kompleks antara Cr(VI) dengan
DPC. Berbeda halnya dengan zeolit yang
dimodifikasi dengan besi, daya adsorpsi zeolit
ini terhadap Cr(VI) cukup tinggi, terlihat dari
berkurangnya
intensitas
warna
ungu
kemerahan pada larutan setelah reaksi dengan
DPC (Lampiran 8a).
Uji adsorpsi untuk menentukan kapasitas
adsorpsi zeolit termodifikasi-besi dilakukan
terhadap Cr(VI) pada rentang konsentrasi 1.5
hingga 250 μM, dengan jumlah zeolit-besi dan
waktu pengocokan yang tetap. Hasilnya
menunjukkan
bahwa
semakin
tinggi
konsentrasi Cr(VI) yang digunakan, kapasitas

adsorpsi
juga
meningkat.
Kenaikan
konsentrasi akan meningkatkan jumlah ion
adsorbat yang dapat diadsorpsi oleh adsorben
selama tapak aktif masih memungkinkan
untuk mengadsorpsinya (Sari 2012). Hasil ini
memperlihatkan bahwa tapak aktif zeolit-besi
masih mampu mengadsorpsi zeolit pada
rentang konsentrasi yang digunakan, sehingga
pada konsentrasi yang semakin besar
diperkirakan kapasitas adsorpsinya pun akan
semakin tinggi. Kapasitas adsorpsi paling
tinggi diperoleh saat konsentrasi Cr(VI)
254.0952 μM, yaitu sebesar 25.1674 mg/g.
Data selengkapnya untuk uji adsorpsi zeolit
termodifikasi-besi disajikan pada Lampiran 8b
dan Lampiran 8c.
Pembuatan Elektrode dan Uji Kinerja
dengan Voltametri
Analisis secara elektrokimia dengan
voltametri ini menggunakan sistem 3
elektrode, yaitu EPK dan EPKZB sebagai
elektrode kerja, elektrode Ag/AgCl sebagai
elektrode pembanding, dan elektrode Pt
sebagai elektrode tambahan. Larutan KCl 0.05
M digunakan sebagai larutan elektrolit dalam
pengukuran Cr(VI). Larutan elektrolit
berfungsi mengurangi gaya tarik-menarik
elektrostatik antara muatan elektrode dan
muatan ion-ion analit serta mempertahankan
kekuatan ion (Wang 2001). Gambar 7
memperlihatkan voltamogram EPK dan
EPKZB pada larutan elektrolit KCl 0.05 M.
Dari potensial -1.2 V sampai 1.2 V, larutan
KCl tidak memberikan respons arus puncak
pada EPK maupun EPKZB. Hal ini berarti
bahwa KCl baik digunakan sebagai larutan
elektrolit karena tidak mengalami reaksi
oksidasi maupun reduksi pada selang
potensial yang digunakan.

7

spesi Cr(VI) yang dominan berdasarkan pH
larutan disajikan pada Gambar 9.

15.0µ
10.0µ
5.0µ

6

4.87

5

-5.0µ

Arus (μA)

Arus (A)

0.0

-10.0µ
-15.0µ
-20.0µ
-25.0µ
-1.5

4

3.15

3

2.74
1.98

2
1

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

Potensial (V) vs Ag/AgCl

Gambar 7 Voltamogram EPK (
) dan
EPKZB (
) pada larutan
elektrolit KCl 0.05 M.
Pengaliran gas nitrogen dilakukan pada
larutan elektrolit selama 20 detik sebelum
pengukuran. Hal ini bertujuan menghilangkan
oksigen terlarut yang terdapat di dalam
larutan. Oksigen terlarut dapat menyebabkan
reaksi redoks pada permukaan elektrode
sehingga akan terlihat puncak oksigen pada
voltamogram. Puncak ini dapat mengganggu
analisis terutama jika oksigen memiliki
puncak pada potensial yang mirip dengan
analit (Alpat et al. 2005). Potensial reduksi
standar oksigen dalam air pada 25 °C ialah
+0.40 V (versus elektode hidrogen standar
(SHE)). Reaksi reduksinya adalah sebagai
berikut:
O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq)
Wilkinson 2007).

(Cotton &

Pengujian kinerja EPK dan EPKZB
terhadap larutan Cr(VI) dilakukan pada 3
parameter, yaitu pengaruh pH analit, waktu
prakonsentrasi, dan komposisi zeolit-besi.
Pengaruh pH analit terhadap sinyal arus
katodik dipelajari pada rentang pH 1−6 pada
larutan Cr(VI) 50 μM dalam KCl 0.05 M.
Puncak arus tertinggi diperoleh saat pH 3,
yaitu sebesar 4.87 μA (Gambar 8). Arus ini
merupakan respons yang muncul saat
terjadinya reaksi reduksi Cr(VI) di dalam
elektrode. Menurut Cotton dan Wilkinson
(2007), reaksi reduksi Cr(VI) menjadi Cr(III)
terjadi pada potensial +1.33 V (vs SHE),
sedangkan reduksi Fe3+ menjadi Fe2+ terjadi
pada potensial +0.77 V (vs SHE). Pada
penelitian ini arus reduksi Cr(VI) muncul
pada potensial -0.62 V (vs Ag/AgCl).
Ion kromium dapat berada dalam keadaan
polivalen dengan muatan listrik yang
bergantung pada kondisi pH sistem. Fraksi

0.32

0.24

5

6

0
1

2

3

4
pH

Gambar 8 Nilai arus puncak EPKZB pada
larutan Cr(VI) 50 μM pH 1−6.

Gambar 9 Diagram Pourboix spesi ion Cr(VI)
pada suhu 25 °C (Welch et al.
2005).
Saat pH larutan antara 1 dan 6, kromium
berada dalam kesetimbangan sebagai bentuk
HCrO4- dan Cr2O72-. Saat larutan berada pada
kondisi pH di atas 6, Cr(VI) berada dalam
bentuk ion CrO42-, sedangkan saat pH kurang
dari 1 spesi yang utama adalah H2CrO4
(Cotton & Wilkinson 2007). Selain itu, Welch
et al. (2005) menyatakan bahwa pada rentang
pH 0.75−6.25 terdapat 2 spesi Cr(VI) yang
dominan, yaitu HCrO4- jika konsentrasi
rendah (kurang dari 0.01 g/L) dan Cr2O72- jika
konsentrasi tinggi (di atas 0.01 g/L). Oleh
karena pH optimum yang diperoleh adalah pH
3 dan larutan K2Cr2O7 yang digunakan untuk
penentuan pengaruh pH ini memiliki
konsentasi 50 μM atau setara dengan 0.0147
g/L, spesi Cr(VI) yang dominan di dalam
larutan adalah spesi Cr2O72-. Voltamogram
larutan Cr(VI) pada rentang pH 1−6 disajikan
pada Lampiran 9a.

5.52

6

Arus (μA)

5
3.62

4
3

4.05

3.94 3.97

2.63 2.77

2
1
0
5

10

15

20

25

30

35

Waktu prakonsentrasi (menit)

Gambar 10 Pengaruh waktu prakonsentrasi
terhadap arus reduksi Cr(VI).
Parameter terakhir yang diuji pada
penelitian ini adalah komposisi zeolit-besi. Uji
ini dilakukan untuk menentukan komposisi
zeolit-besi optimum yang memberikan sinyal
paling baik untuk analisis Cr(VI). Larutan
Cr(VI) yang digunakan memiliki pH 3 dan
digunakan waktu prakonsentrasi 25 menit.
Komposisi zeolit-besi divariasikan terhadap
komposisi grafit. Variasi komposisi yang

dilakukan ialah 10%, 20%, 30%, 40%, dan
50%.
Voltamogram EPKZB akibat pengaruh
komposisi zeolit-besi disajikan pada Lampiran
9c dan memperlihatkan bahwa komposisi
zeolit-besi yang optimum adalah 20%
(EPKZB 20) dengan arus puncak sebesar 5.22
μA. Komposisi zeolit-besi lainnya, yaitu
EPKZB 10, EPKZB 30, EPKZB 40, dan
EPKZB 50 memberikan arus puncak berturutturut sebesar 2.85, 2.52, 2.00, dan 1.09 μA
(Gambar 11).
6

5.22

5
Arus (μA)

Parameter selanjutnya adalah waktu
prakonsentrasi. Prakonsentrasi merupakan
suatu tahapan yang bertujuan mengumpulkan
analit
pada
permukaan
elektrode.
Prakonsentrasi dapat memberikan pengaruh
terhadap pengukuran arus analit pada
elektrode
kerja.
Pengaruh
waktu
prakonsentrasi terhadap sinyal arus katodik
dilakukan pada larutan Cr(VI) dengan pH 3.
Prakonsentrasi dilakukan dengan merendam
elektrode dalam larutan Cr(VI) sambil
dilakukan pengadukan secara magnetik pada
suhu kamar. Variasi waktu yang digunakan
adalah 3−35 menit dengan selang waktu 5
menit.
Hasilnya menunjukkan bahwa waktu
prakonsentrasi optimum untuk pengukuran
Cr(VI) adalah 25 menit dengan menghasilkan
arus sebesar 5.52 μA (Gambar 10).
Voltamogram EPKZB untuk penentuan waktu
prakonsentrasi optimum disajikan pada
Lampiran 9b. Saat waktu prakonsentrasi 5−20
menit, arus yang dihasilkan rendah. Hal ini
diduga disebabkan oleh belum sempurnanya
permukaan elektrode dalam menjerap Cr(VI).
Sementara itu, pada waktu prakonsentrasi
yang lebih tinggi, permukaan elektrode sudah
terlalu jenuh dalam menjerap Cr(VI) sehingga
Cr(VI) yang sudah terjerap kembali terlepas
dan menghasilkan arus yang rendah (Alpat et
al. 2005).

4
3

2.85

2.52

2.00

2

1.09

1
0
EPKZB EPKZB EPKZB EPKZB EPKZB
10
20
30
40
50
Komposisi zeolit-besi

Gambar 11 Pengaruh komposisi zeolit-besi
terhadap arus reduksi Cr(VI).
Hasil
ini
memperlihatkan
bahwa
komposisi zeolit-besi yang semakin banyak,
tidak berkorelasi positif dengan arus puncak
yang dihasilkan. Semakin besar komposisi
zeolit-besi, komposisi grafit di dalam
elektrode menjadi berkurang. Grafit di dalam
elektrode memiliki fungsi sebagai penghantar
listrik. Saat komposisi zeolit-besi sebesar
10%, arus yang dihasilkan kecil walaupun
jumlah grafit yang ditambahkan merupakan
jumlah yang paling besar. Hal ini diduga
disebabkan pada komposisi tersebut zeolitbesi belum cukup optimal untuk menjerap
Cr(VI). Sementara itu, saat komposisi zeolitbesi 30−50%, jumlah grafit di dalam elektrode
sedikit sehingga proses penghantaran listrik
tidak dapat berjalan dengan baik sehingga
menghasilkan arus yang rendah (Alpat et al.
2005).

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Zeolit alam asal Cikalong didominasi oleh
jenis mineral mordenit. Modifikasi besi pada
zeolit ini mampu meningkatkan kapasitas

adsorpsi terhadap Cr(VI), seiring dengan
meningkatnya konsentrasi Cr(VI). Kapasitas
adsorpsi tertinggi sebesar 25.1674 mg/g
diperoleh pada konsentrasi Cr(VI) 254.0952
μM. Zeolit termodifikasi-besi dapat digunakan
sebagai pemodifikasi EPK untuk pengukuran
Cr(VI) pada voltametri siklik menggunakan
larutan elektrolit KCl 0.05 M pada rentang
potensial -1.2 V sampai 1.2 V. Pengukuran
Cr(VI) dengan voltametri siklik optimum
dilakukan pada larutan Cr(VI) 50 μM pH 3,
menggunakan elektrode
pasta
karbon
termodifikasi zeolit-besi sebesar 20% dengan
waktu prakonsentrasi selama 25 menit. Arus
puncak katodik sebesar 5.22 μA, dihasilkan
pada kondisi optimum tersebut.
Saran
Tahapan selanjutnya yang perlu dilakukan
adalah penentuan pengaruh kecepatan
pemayaran terhadap arus reduksi Cr(VI).
Perlu dilakukan pula pengujian EPKZB untuk
pengukuran Cr(VI) dengan variasi konsentrasi
dan dengan adanya gangguan, serta penentuan
limit deteksi untuk pengukuran Cr(VI). Selain
itu, dilakukan pula pengujian EPKZB untuk
spesiasi kromium.

Cotton FA, Wilkinson G. 2007. Kimia
Anorganik Dasar. Suharto S, penerjemah.
Jakarta: UI Pr. Terjemahan dari: Basic
Inorganic Chemistry.
Eaton AD, Franson MAH. 2005. Standard
Methods for The Examination of Water
and Wastewater. Ed ke-21. Washington
DC: APHA Pub.
Fatimah I. 2000. Penggunaan Na-zeolit alam
teraktivasi sebagai penukar ion Cr3+ dalam
larutan. Logika 4(5):25-34.
Fauziah Hanifah. 2011. Penentuan Iodida
menggunakan elektroda pasta karbon
termodifikasi magnetit [skripsi]. Bogor:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Las T. 2005. Potensi Zeolit untuk Mengolah
Limbah
Industri
dan
Radioaktif.
Tangerang: Pusat Teknologi Limbah
Radioaktif-Badan Tenaga Nuklir Nasional
(PTLR-BATAN), Kawasan Puspiptek
Serpong.

DAFTAR PUSTAKA

Liu B, Lu L, Wang M, Zi Y. 2008. A study of
nanostructured gold modified glassy
carbon electrode for the determination of
trace Cr(VI). J Chem Sci. 120:493-498.

Alpat SK, Yuksel U, Akcay H. 2005.
Development of a novel carbon paste
electrode containing a natural zeolite for
the voltammetric determination of copper.
Electrochem Commun. 7:130-134.

Narin I, Surme Y, Soylak M, Dogan M. 2006.
Speciation of Cr(III) and Cr(VI) in
environmental samples by solid phase
extraction on Ambersorb 563 resin. J
Hazard Mater B 136:579-584.

Ardakani MM, Akrami Z, Kazemian H, Zare
HR.
2009.
Preconcentration
and
electroanalysis of copper at zeolite
modified carbon paste electrode. Int J
Electrochem Sci. 4:308-319.

Patlolla AK, Barnes C, Hackett D,
Tchounwou
PB.
2009.
Potassium
dichromate
induced
cytoxicity,
genotoxicity and oxidative stress in human
liver carcinoma (HepG2) cells. Int J
Environ Res Public Health. 6:643-653.

Ardakani MM et al. 2007. Potentiometric
determination of monohydrogen arsenate
by
zeolite-modified
carbon-paste
electrode. Int J Environ Anal Chem.
87(4):285-294.
Arif Z. 2011. Karakterisasi dan modifikasi
zeolit alam sebagai bahan media
pendeteksi.
Studi kasus:
kromium
heksavalen [tesis]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor.

Rohaeti E. 2007. Pencegahan pencemaran
lingkungan oleh logam berat krom limbah
cair penyamakan kulit (studi kasus di
Kabupaten Bogor) [disertasi]. Bogor:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian
Bogor.
Sari LW. 2012. Pencirian elektrode membran
termodifikasi zeolit untuk pengukuran
kromium(VI) [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor.

10

Sutopo FXR. 1991. Pengkajian karakteristik
zeolit
Cikalong
Tasikmalaya
dan
pemanfaatan dalam pengolahan air.
Bandung:
Pusat
Penelitian
dan
Pengembangan Teknologi Mineral dan
Batubara.
Suwardi. 2000. Prospek Pengolahan Zeolit di
Indonesia. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Syafii F. 2011. Modifikasi zeolit melalui
interaksi
dengan
Fe(OH)3
untuk
meningkatkan kapasitas tukar anion
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut
Pertanian Bogor.
Vincent JB. 2000. The biochemistry in
chromium. J Nutr. 130:715-718.

Wang J. 2001. Analytical Electrochemistry.
Ed ke-2. New York (US): J Willey.
Wang S, Peng Y. 2010. Natural zeolites as
effective adsorbents in water and
wastewater treatment. Chem Eng J.
Weitkamp J, Puppe L. 1999. Catalysis and
Zeolites: Fundamentals and Applications.
Berlin: Spinger-Verlag.
Welch CM, Nekrassova O, Compton RG.
2005. Reduction of hexavalent chromium
at solid electrodes in acidic media:
reaction mechanism and analytical
application. Talanta 65:74-80.
Wyantuti S. 2008. Karakterisasi zeolit alam
asal Cikalong Tasikmalaya. Bandung:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan
Alam,
Universitas
Padjajaran.

LAMPIRAN

12

Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Zeolit asal Cikalong

Preparasi zeolit dan
aktivasi dengan HCl 3 M
Analisis XRD
dan SEM

Zeolit aktif

Uji adsorpsi Cr(VI)

Perlakuan dengan NaOH
dan Fe(NO3)3
Analisis SEM
dan analisis
kadar Fe

Zeolit termodifikasibesi

Elektrode pasta
karbon termodifikasi
zeolit-besi

Uji kinerja elektrode dengan
metode voltametri

Uji adsorpsi Cr(VI)

13

Lampiran 2 Difraktogram sinar-X zeolit alam asal Cikalong setelah aktivasi

14

Lampiran 3 Data 2θ difraktogram zeolit alam asal Cikalong setelah aktivasi
2θ
9.6278
9.8547
13.1099
13.5038
13.9671
14.6626
15.1439
15.3335
17.4094
19.0921
19.3967
19.6635
20.9722
21.4727
21.8120
22.2860
22.7899
23.2448
23.7431
24.5366
25.0658
25.6992
26.1041
26.2913
26.7032
27.1626
27.7334
28.1412
28.5407
28.8653
29.9790
30.2187
30.4924
30.9390
31.9810
32.6962
32.9160
33.2107
35.0591
35.7269
36.5795
37.0126
39.5009
41.8195
44.2315
44.9628
45.4926
46.3038

d(A)
9.17902
8.96819
6.74778
6.55182
6.33552
6.03653
5.84574
5.77388
5.08980
4.64483
4.57257
4.51113
4.23249
4.13495
4.07139
3.98586
3.89885
3.82357
3.74444
3.62512
3.54977
3.47369
3.41088
3.38702
3.33570
3.28032
3.21409
3.16843
2.12498
2.09057
2.97825
2.95517
2.92926
2.88799
2.79623
2.73668
2.71891
2.69545
2.55746
2.51117
2.45457
2.42684
2.27951
2.15833
2.04606
2.01447
1.99223
1.95920

Intensity
13
37
11
54
8
17
9
25
9
8
17
60
8
24
45
131
17
27
28
9
10
217
42
87
13
14
126
24
7
7
13
12
11
52
17
9
8
15
8
30
8
12
7
7
15
11
7
9

Integrated
Int
71
450
139
865
142
165
80
284
129
49
182
894
85
263
1042
2367
266
300
291
90
288
2729
585
1125
151
99
2654
297
101
46
174
121
64
685
174
102
104
169
97
379
78
181
84
43
226
176
48
73

2θ
46.5121
46.7520
46.9919
48.1130
48.4662
48.8893
50.2055
50.4154
50.7386
50.9527
54.0841
56.7931
57.7828
59.8522
60.0621
60.4820
60.8185
64.0410
64.3209
64.5409
64.7408
66.2320
67.5501
67.7766
68.2765
69.4096
70.0244

d(A)
1.95091
1.94146
1.93211
1.88967
1.87672
1.86146
1.81571
1.80864
1.79787
1.79082
1.69429
1.61974
1.59433
1.54405
1.53916
1.52947
1.52181
1.45279
1.44714
1.44274
1.43876
1.40994
1.38560
1.38152
1.37261
1.35295
1.34257

Intensity
12
9
7
7
20
7
7
11
8
20
8
8
9
11
7
8
13
7
10
12
11
9
9
7
10
7
7

Integrated
Int
94
72
64
49
323
37
56
102
30
185
109
114
135
112
53
67
213
80
173
0
162
152
62
65
172
173
131

15

Lampiran 4 Basis data puncak 2θ nomor arsip 49-0924 pada JCPDS untuk zeolit
alam jenis mordenit

16

Lampiran 5 Stoikiometri reaksi antara Fe(NO3)3 dan NaOH
Persamaan reaksi:
mol mula-mula
mol reaksi

Fe3+(aq) +
2.5×10-2
2.5×10-2

mol sisa

-

OH-(aq) → Fe(OH)2+(aq)
3.75×10-2
2.5×10-2
2.5×10-2
1.25×10-2

2.5×10-2

Perhitungan:
mol Fe(NO3 )3 ·9H2 O =

g
10.1254 g
=
= 2.5×10-2 mol
BM 404 g/mol

mol Fe3+≈ mol Fe(NO3 )3 ·9H2 O = 2.5×10-2 mol
sjr Fe3+ =

2.5×10-2
= 2.5×10-2 (reaktan pembatas)
1

mol NaOH = M×V = 0.075 M×0.5 L = 3.75×10-2 mol
mol OH- ≈ mol NaOH = 3.75×10-2 mol
3.75×10-2
sjr OH =
= 3.75×10-2
1
-

17

Lampiran 6 Hasil analisis kadar Fe pada zeolit termodifikasi-besi menggunakan
AAS
a.

Kurva standar untuk penentuan kadar Fe
Konsentrasi standar (ppm)
0.0000
0.2000
0.5000
1.0000
2.0000

Absorbans
0.0026
0.0236
0.0566
0.1081
0.2144

Absorbans terkoreksi
0.0000
0.0210
0.0540
0.1055
0.2118

0.25
Absorbans

0.2
0.15
0.1
y = 0.1058x + 0.0017
R² = 1.0000

0.05
0
0

0.5

1

1.5

2

2.5

Konsentrasi (ppm)

b.

Kadar Fe dalam zeolit termodifikasi-besi
Sampel

Absorbans

ZA 1
ZA 2
ZA 3

0.0264
0.0249
0.0248

ZB 1
ZB 2
ZB 3

0.1112
0.1084
0.1087

Kadar Fe kurva
(ppm)
0.2335
0.2193
0.2183
Rerata
1.0350
1.0085
1.0113
Rerata

Bobot
sampel (g)
0.0509
0.0510
0.0506
0.0510
0.0506
0.0511

fp
1
1
1
5
5
5

Kadar Fe
sebenarnya (ppm)
0.2293
0.2150
0.2157
0.2200
5.0734
4.9827
4.9479
5.0013

Keterangan: ZA = zeolit aktif, ZB = zeolit termodifikasi-besi
Contoh perhitungan:
Kadar Fe sebenarnya =

ppm kurva×volume contoh×fp
g contoh

Kadar Fe sebenarnya =

0.2335 ppm×0.05 L×1
= 0.2293 ppm
0.0509 g

% peningkatan kadar Fe =
=

Kadar Fe ZB-Kadar Fe ZA
×100%
Kadar Fe ZB
5.0013-0.2200
×100% = 95.6%
5.0013

18

Lampiran 7 Penentuan panjang gelombang maksimum pengukuran Cr(VI)

1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

Absorbans
0.944
0.994
1.038
1.080
1.121
1.157
1.194
1.233
1.279
1.329
1.375
1.425
1.477
1.515
1.541
1.563
1.584
1.601
1.616
1.628
1.639
1.645
1.645
1.637
1.622
1.604

Panjang
gelombang (nm)
552
554
556
558
560
562
564
566
568
570
572
574
576
578
580
582
584
586
588
590
592
594
596
598
600

Absorbans
1.583
1.560
1.537
1.511
1.481
1.456
1.412
1.372
1.327
1.28
1.233
1.194
1.152
1.113
1.072
1.035
1.004
0.990
0.889
0.828
0.753
0.678
0.615
0.563
0.507

λ max

500
504
508
512
516
520
524
528
532
536
540
544
548
552
556
560
564
568
572
576
580
584
588
592
596
600

Absorbans

Panjang
gelombang (nm)
500
502
504
506
508
510
512
514
516
518
520
522
524
526
528
530
532
534
536
538
540
542
544
546
548
550

Panjang gelombang (nm)

19

Lampiran 8 Hasil uji adsorpsi larutan Cr(VI) oleh zeolit sebelum dan setelah
termodifikasi-besi
a. Hasil uji adsorpsi pendahuluan

Keterangan:
A kontrol positif, Cr(VI)+DPC
B kontrol negatif, akuades+DPC
C zeolit tanpa modifikasi pada Cr(VI) 10 μM
D zeolit-besi pada Cr(VI) 10 μM
E zeolit-besi pada Cr(VI) 25 μM
b. Kurva standar untuk uji adsorpsi Cr(VI)
Konsentrasi Cr(VI) (μM)
0
1.7687
3.5374
7.0748
10.6122

Absorbans
0.069
0.453
0.809
1.519
2.387

Absorbans terkoreksi
0
0.384
0.740
1.450
2.318

3
Absorbans

2.5
2
1.5
y = 70,0653x + 0,0407
R² = 0,9914

1
0.5
0
0

2

4

6

8

10

Konsentrasi Cr(VI) (μM)

12

14

16

20

lanjutan Lampiran 8
c. Kapasitas adsorpsi zeolit termodifikasi-besi terhadap Cr(VI)
Sampel
Blanko
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Bobot zeolit
(g)
0.0506
0.0504
0.0501
0.0505
0.0503
0.0500
0.0506
0.0500
0.0502
0.0525

Konsentrasi awal
(μM)
0
1.5565
3.3252
7.0041
13.1592
24.5497
32.5442
40.2204
80.8299
157.7333
254.0952

Absorbans
0.069
0.108
0.109
0.111
0.162
1.283
1.524
1.935
2.351
0.234
0.202

Absorbans
terkoreksi
0
0.039
0.040
0.042
0.093
1.214
1.455
1.866
2.282
0.165
0.133

Konsentrasi akhir
(μM)

Konsentrasi teradsorp
(μM)

fp

Q (mg/g)

0
0
0
0.0007
0.0335
0.0404
0.0521
0.0640
0.0018
0.0013

1.5565
3.3252
7.0041
13.1585
24.5162
32.5038
40.1683
80.7659
157.7315
254.0939

1
1
1
1
2
2
2
2
1
1

0.1600
0.3431
0.7270
1.3549
2.5345
3.3804
4.1280
8.3997
16.3387
25.1674

Contoh perhitungan:
Konsentrasi teradsorpsi = Konsentrasi awal-Konsentrasi akhir = 254.0952 μM-0.0013 μM = 254.0939 μM
Konsentrasi teradsorpsi ppm = 254.0939×10-6 mol L×104 g mol× 1000 mg g = 26.4258 mg L
Kapasitas adsorpsi Q =

Volume larutan×Konsentrasi teradsorpsi 0.05 L×26.4258 mg L
=
= 25.1674 mg/g
Bobot zeolit
0.0525 g

21

Lampiran 9 Voltamogram EPKZB pada beberapa parameter pengukuran
a. Voltamogram EPKZB akibat pengaruh pH analit
15.0µ
10.0µ
5.0µ

Arus (A)

0.0
-5.0µ
-10.0µ

pH 1
pH 2
pH 3
pH 4
pH 5
pH 6

-15.0µ
-20.0µ
-25.0µ
-30.0µ
-35.0µ
-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

Potensial (V) vs Ag/AgCl

b. Voltamogram EPKZB akibat pengaruh waktu prakonsentrasi
10.0µ

5.0µ

Arus (A)

0.0

-5.0µ

5 menit
10 menit
15 menit
20 menit
25 menit
30 menit
35 menit

-10.0µ

-15.0µ

-20.0µ
-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

Potensial (V) vs Ag/AgCl

c. Voltamogram EPKZB akibat pengaruh komposisi zeolit-besi
5.0µ

0.0

Arus (A)

-5.0µ

-10.0µ

EPKZB 10
EPKZB 20
EPKZB 30
EPKZB 40
EPKZB 50

-15.0µ

-20.0µ

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

Potensial (V) vs Ag/AgCl

1.0

1.5