Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet Buhani, Suharso, dan Albert Ferdinan Partogi
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga
Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet
Buhani, Suharso, dan Albert Ferdinan Partogi
Jurusan Kimia, F MIPA Universitas Lampung
Jl. Prof. Soemantri Brojonegoro No. 1 Bandar Lampung 35145
Tel. +62 (721) 770422; Fax +62 (721) 770422; email: buhani_s@yahoo.co.id
Abstrak. Adsorpsi ion Ni(II) pada material biomassa alga Nannochloropsis sp yang
dimodifikasi dengan teknik pelapisan silika-magnetit (Fe3O4) telah dilakukan. Material
hibrida Nannochloropsis sp-silika (HAS) dan Nannochloropsis sp dengan silika-magnet
(HASM) disintesis melalui proses sol-gel dan dikarakterisasi dengan spekrofotometer
inframerah (IR). Proses adsorpsi dilakukan dengan metoda bacth dan kadar ion Ni(II)
dianalisis dengan spektrofotometer serapan atom (SSA). Adsorpsi ion Ni(II) pada
konsentrasi awal 0-400 mg L-1, pH 6, dan waktu interaksi selama 60 menit oleh HAS dan
HASM dievaluasi menggunakan model isotherm adsorpsi Langmuir dan Freundlich. Pola
isotherm adsorpsi ion Ni(II) pada HAS dan HASM cenderung mengikuti isotherm Langmuir
dengan kapasitas adsorpsi ion Ni(II) masing-masing sebersar 36,875 dan 45,385 mg g-1.
Kata kunci: Adsorpsi, Nannochloropsis sp, pelapisan silika-magnet, ion Ni(II)
PENDAHULUAN
Pemanfaatan alga sebagai adsorben
logam berat masih belum optimal, padahal
alga memiliki kemampuan yang besar
untuk mengikat logam berat. Hal ini
disebabkan oleh beberapa kendala seperti
ukurannya kecil, berat jenis yang rendah,
dan mudah rusak karena degradasi oleh
mikroorganisme lain. Selain itu juga alga
tidak dapat digunakan secara langsung
dalam kolom adsorpsi, karena sangat lunak
dan tidak berbentuk granular. Untuk
mengatasi kelemahan tersebut maka
berbagai upaya dilakukan antara lain
dengan mengimmobilisasi biomassa alga
menggunakan berbagai polimer pendukung.
Immobilisasi biomassa alga dengan
matriks pendukung silika telah dilakukan
dan berhasil meningkatkan kapasitas
adsorpsi terhadap ion logam. Selain itu
telah dilakukan peningkatan selektivitas
adsorpsi melalui teknik imprinting ionik
pada biomassa Nannochloropsis sp.
Meskipun telah diperoleh material hasil
modifikasi biomasa alga dengan kapasitas,
selektivitas adsopsi besar, dan stabil secara
kimia, akan tetapi dalam penggunaanya
sebagai material adsorben untuk adsorpsi
kontinyu
menimbulkan
permasalahan
karena terbentuk padatan tersuspensi
(flocculant) yang menghambat proses
pemisahan logam dari larutan, akibatnya
proses adsorpsi lebih lambat dan
menghasilkan produk samping berupa
padatan tersuspensi, sehingga kurang ramah
lingkungan. Untuk itu perlu dilakukan
modifikasi mikroalga lebih lanjut dalam
meningkatkan daya gunanya sebagai
adsorben logam berat.
Peningkatan kualitas biomassa alga
sebagai adsorben dapat dilakukan dengan
pelapisan partikel magnetit (Fe3O4) pada
silika sebagai matriks pendukung. Teknik
pelapisan silika dengan magnet merupakan
teknik yang ramah lingkungan, karena tidak
membentuk produk yang mengandung
kontaminasi seperti padatan tersuspensi,
selain itu mempercepat proses pemisahan
logam dari larutan karena adsorben
memiliki
sifat
magnet.
Dengan
menggunakan teknik tersebut, maka akan
Semirata 2013 FMIPA Unila |61
Buhani dkk: Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga
Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet
diperoleh adsorben yang memiliki kapasitas
dan selektivitas besar terhadap ion logam
target serta dapat memisahkan logam target
dengan cepat.
Bertitik tolak dari uraian tersebut maka
dilakukan sintesis dan karakterisasi
biomassa alga Nannochloropsis sp yang
dimodifikasi dengan teknik pelapisan
silika-magnet. Kamampuan adsorpsi dari
material tersebut terhadap ion logam diuji
dengan menggunakan ion Ni(II) sebagai
adsorbat. Data adsorpsi yang diperoleh
dievaluasi menggunakan model isoterm
adsorpsi Langmuir dan Freundlich.
plastik dan diaduk dengan pengaduk
magnet selama 30 menit serta ditambahkan
HCl 1 M hingga pH 2 (Larutan I). Dalam
pembuatan larutan II, sebanyak 400 mg
biomassa Nannochloropsis sp ditambahkan
5 mL etanol, kemudian diaduk dengan
pengaduk magnet sampai homogen.
Selanjutnya, kedua larutan dicampurkan
dan diaduk dengan pengaduk magnet
hingga membentuk gel. Gel yang terbentuk
didiamkan selama 24 jam.
Kemudian
dicuci dengan akuades dan etanol (60:40)
hingga pH ≈ 7. Setelah dicuci, dikeringkan
di dalam oven pada suhu 40ºC selama 2-3
jam hingga mencapai berat konstan.
METODE PENELITIAN
ALAT DAN BAHAN
Alat-alat
yang digunakan dalam
penelitian ini adalah alat-alat gelas yang
biasa digunakan di laboratorium. Selain itu
dilengkapi dengan peralatan untuk adsorpsi
seperti, pengaduk magnet, pH meter,
sentrifugator,
kertas saring Whatman
No.42. Spektrofotometer IR (Prestige-21
Shimadzu) digunakan untuk identifikasi
gugus fungsional material HAS dan
HASM. Analisis kadar ion Ni(II) dengan
SSA Model Perkins Elmer 3110.
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah
biomassa alga
Nannochloropsis sp yang diperoleh dari
Balai Besar Budidaya Laut Lampung.
Bahan-bahan
kimia
meliputi:
Ni(NO3)2 6H2O p.a Merck, magnetit
(Fe3O4), tetraetil orthosilikat (TEOS),
NaOH, HCl, NH4OH, etanol, larutan buffer
pH 4 dan 7, dan akuades.
UJI ADSORPSI
Sebanyak 50 mg material HAS dan
HASM masing-masing ditambahkan 20 mL
larutan ion Ni(II)
dengan variasi
konsentrasi 0 - 400 mg L-1
dan
diinteraksikan pada pH ≈ 6 selama 6
menit.
Kemudian campuran tersebut
dipisahkan dengan sentrifugasi. Filtrat
yang dihasilkan, dianalisis dengan SSA
untuk menentukan kadar ion Ni(II).
Korelasi antara konsentrasi awal ion Ni(II)
yang digunakan dalam proses adsorpsi
terhadap jumlah logam teradsorpsi oleh
HAS dan HASM ditentukan dengan
menggunakan persamaan berikut ini:
q = (Co-Ca)V/W
(1)
dimana q menyatakan jumlah ion logam
teradsorpsi (mg g-1), Co dan Ca menyatakan
konsentrasi awal dan kesetimbangan dari
ion logam (mg L-1), W adalah massa
adsorben (g), V adalah volume larutan ion
logam (L).
HASIL DAN PEMBAHASAN
PROSEDUR PENELITIAN
SINTESIS HAS DAN HASM
Sintesis
HAS
dilakukan
dengan
mengikuti prosedur yang telah dilaporkan
Buhani dkk.,. Untuk
sintesis material
HASM dilakukan dengan mencampurkan
sebanyak 5 mL TEOS, 2,5 mL akuades, dan
100 mg Fe3O4 dimasukkan ke dalam gelas
62|Semirata 2013 FMIPA Unila
KARAKTERISASI MATERIAL
Pada Gambar 1c dan d dapat diamati
spektra IR dari material HAS dan HASM
menunjukkan pola serapan yang berasal
dari gabungan spektra IR yang terdapat
pada biomassa alga Nannochloropsis sp dan
silika. Hal ini ditunjukkan dengan adanya
serapan pada daerah bilangan gelombang
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
2931,80 cm-1 yang merupakan serapan
vibrasi ulur -C-H dari (-CH2) alifatik yang
berasal dari biomassa alga Nannochloropsis
sp (Gambar 1a).
ISOTERM ADSORPSI
Evaluasi isotherm adsorpsi pada
penelitian ini dilakukan pendekatan korelasi
antara jumlah ion Ni(II) yang teradsorpsi
secara eksperimen dengan metode bacth
dan jumlah ion Ni(II) yang teradsorpsi
secara estimasi melalui persamaan isotherm
adsorpsi yang digunakan yaitu model
Langmuir (persamaan 2 ) dan Freundlich
(persamaan 3) [4, 13] sebagai berikut.
K LCe
1 K LCe
(2)
1
log qe log K f log Ce
n
(3)
qe qm
GAMBAR 1. Spektra IR a) alga, b) silika, c) HAS,
dan d) HASM
Lebih lanjut pada material HAS dan
HASM (Gambar 1c dan d ) terdapat pita
serapan yang berasal dari material silika,
yaitu puncak serapan pada bilangan
gelombang 1087,85 cm-1 yang merupakan
serapan vibrasi asimetri atom O dari gugus
Si-O-Si. Adanya gugus siloksan diperkuat
dengan munculnya serapan pada 802,39 cm1
yang menunjukkan vibrasi ulur simetris
dari Si-O dan puncak pada 462,92 cm-1
dari vibrasi tekuk dari Si-O dari gugus
siloksan (Si-O-Si).
Pita serapan pada
964,41 cm-1 berasal vibrasi ulur Si-O dari
silanol (Si-OH). Pada bilangan gelombang
3487,30 cm-1 muncul puncak serapan
dengan pita lebar yang merupakan vibrasi
ulur -OH dari gugus silanol (Si-OH)
(Gambar 1b). Berdasarkan spektra IR yang
terdapat pada material HAS dan HASM
dapat dinyatakan bahwa hibridisasi
biomassa alga Nannochloropsis sp dengan
silika telah berhasil dilakukan.
Dimana, qm dan qe masing-masing adalah
jumlah ion logam maksimum teradsorpsi
dan jumlah ion logam dalam kesetimbangan
(mg
g-1),
Ce
adalah
konsentrasi
kesetimbangan ion logam (mL g-1), n
eksponen Freundlich adalah KL (L mol-1)
dan KF (mg g-1) masing-masing adalah
konstanta Langmuir dan Freundlich.
Lebih lanjut kedua parameter
isotherm adsorpsi tersebut dievaluasi
dengan menentukan root mean squared
error (RMSE) dan chi-square test (χ2) [1415] dengan masing-masing formula sebagai
berikut :
1 m
2
RMSE
qi , exp qi , cal
2
m
i 1
m
2
i 1
q
i , exp
qi , cal
qi , exp
(4)
2
(5)
dimana qi,exp and qi,cal masing-masing
diperoleh dari hasil eksperimen dan hasil
estimasi melalui isotherm adsorpsi, m
adalah
jumlah
pengamatan
dalam
percobaan
isotherm
adsorpsi
yang
dilakukan.
Semirata 2013 FMIPA Unila |63
Buhani dkk: Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga
Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet
45
40
35
40
a)
q (mg g-1)
30
q (mg g-1)
b)
35
25
20
15
30
25
20
15
10
q exp
10
q cal
5
q exp
q cal
5
0
0
0
100
200
300
400
500
0
100
-1
200
300
400
500
-1
Co (mg L )
Co (mg L )
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
a)
q (mg g-1)
q (mg g-1)
GAMBAR 2 Isotherm adsorpsi Langmuir ion Ni(II) a) pada HAS dan b) HASM
q exp
0
100
q cal
200
300
400
500
Co (mg L-1)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
b)
q exp
0
100
200
q cal
300
400
Co (mg L-1)
GAMBAR 3 Isotherm adsorpsi Freundlich ion Ni(II) a) pada HAS dan b) HASM
Pada Gambar 2 dapat dilihat pola isotherm
adsorpsi ion Ni(II) oleh HAS dan HMS
menunjukkan bahwa makin tinggi konsentrasi
ion Ni(II) yang dipaparkan,
maka makin meningkat jumlah ion Ni(II) yang
teradsorpsi. Selain itu jumlah logam teradsorpsi
yang ditentukan secara eksperimen (qexp) dan
hasil estimasi yang
Tabel 1. Parameter adsorpsi ion Ni(II) oleh HAS dan
HASM pada pH 6, waktu interaksi 60 Menit
Adsorben
Parameter Langmuir
qm (mg KL x 104
R2
g-1)
L mol-1
RMSE
χ2
HAS
36,875
10,596
0,996
1,676
1.364
HASM
45,385
4,727
0,988
1,060
0.233
Adsorben
Parameter Freundlich
KF
n
R2
(mg g-1)
RMSE
χ2
HAS
4,807
1,643
0,822
9,070
19,663
HASM
2,283
5,081
0,889
5,310
6,446
Data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa,
kapasitas adsorpsi ion Ni(II) pada material
HASM lebih besar dibandingkan dengan
HAS. Hal ini dapat terjadi karena pada
HASM, selain gugus aktif dari biomassa
Nannochloropsis sp dan silika (siloksan dan
silanol), maka terjadi peningkatan interaksi
antara ion Ni(II) dengan HASM karena ada
sifat magnet dari HASM yang berasal dari
pelapisan magnet silika [17-18]. Adanya
sifat magnet pada HASM menyebabkan
interaksi antara ion Ni(II) dan HASM tidak
saja terjadi melalui interaksi kimia tetapi
juga melalui interaksi fisika yang
melibatkan sifat magnet dari material
adsorben dan ion logam sebagai adsorbat.
KESIMPULAN
64|Semirata 2013 FMIPA Unila
500
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
Pembuatan material biomassa alga
Nannochloropsis sp melalui modifikasi
dengan silika-magnet telah berhasil
dilakukan dan diuji kemampuan adorpsinya
terhadap ion Ni(II) dalam larutan. Material
tersebut memiliki kapasitas adsorpsi lebih
besar dibandingkan dengan material hibrida
biomassa alga-silika dan cenderung
mengikuti
pola
isotherm
adsorpsi
Langmuir.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada Direktorat
Jendral Pendidikan Tingggi (DIKTI)
Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan RI
atas didanainya penelitian ini melalui Hibah
Kompetensi tahun 2013.
Cu(II) ion in solutions. Asian Journal of
Chemistry, Vol. 24(01): 133-140.
C. Jeon. (2011). Adsorption characteristic
of copper ions using magnetically
modified medicinal stones, Journal of
Industrial and Engineering Chemistry,
Vol. 17: 321-324.
Q. Peng, Y. Liu, G. Zeng, W. Xu, C. Yang,
and J. Zhang. (2010). Biosorption of
copper(II) immobilizing Saccharomyces
cerevisae on the surface of chitosancoated magnetic nanoparticle from
aqueous solution. Journal of Hazardous
Materials, Vol. 177: 676-682.
DAFTAR PUSTAKA
Y. Lin, H. Chen, K. Lin, B. Chen, and C.
Chiou. (2011). Application of magnetic
particles modified with amino groups to
adsorb cooper ions in aqueous solution.
J. Environt. Sci., 23: 44-50.
P.O. Harris and G.J. Ramelow. (1990).
Binding of metal ions by particulate
biomass derived from Chorella vulgaris
and
Scenedesmus
quadricauda,
Enviromental Science & Technologyl.
Vol. 24: 220-228.
Y.C. Chang and D.H. Chen. (2005).
Preparation and adsorption properties of
monodisperse chitosan-bound Fe3O4
magnetic nanoparticles for removal of
Cu(II) ions. Journal of Colloid and
Interface Science. Vol. 283: 446-451.
B. Volesky and
Z.R. Holan. (1995).
Biosorption
of
heavy
metals.
Biotechnology Progress. Vol. 11:235250.
J. Hu, M.C. Lo, and G.H. Chen. (2004).
Adsorption of Cr(VI) by magnetite
nanoparticles, Water Science and
Technology. Vol. 50: 139-146.
Buhani
and
Suharso.
(2009).
Immobilization of Nannochloropsis sp
biomass by sol-gel technique as
adsorbent of metal ion Cu(II) from
aqueous solution. Asian Journal of
Chemistry, Vol. 21(5): 3799-3808.
Y. Ren, M. Zhang, and D. Zhao. (2008).
Synthesis and properties Cu(II) ion
imprinted composite adsorbent for
selective
removal
of
copper,
Desalination, 228: 135-149.
Buhani, Suharso and Sumadi. (2010).
Adsorption kinetics and isotherm of
Cd(II) ion on Nannochloropsis sp
biomass imprinted ionic polymer.
Desalination, Vol. 259 :140-146.
Buhani, Suharso and Sumadi. (2012).
Production of ionic imprinted polymer
from
Nannochloropsis sp biomass
and its adsorption characteristics toward
A.F. Partogi. (2012). Modifikasi biomassa
Nannochloropsis sp dengan pelapisan
silika-magnetit sebagai adsorben ion
Zn(II) dan Ni(II). Skripsi, Universitas
Lampung.
A. Aklil, M. Mouflih, and S. Sebti. (2004).
Removal of heavy metal ions from water
by using calcined phosphate as new
adsorbent. Journal of Hazardous
Materials, Vol. A112: 183-190.
Semirata 2013 FMIPA Unila |65
Buhani dkk: Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga
Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet
M. M. Montazer-Rahmati, P. Rabbani, A.
Abdolali, and A.R. Keshtkar. (2011).
Kinetics and Equilibrium Studies on
Biosorption of Cadmium, Lead, and
Nickel Ions from Aqueous Solution by
Intact and Chemically Modified Brown
Algae. Journal of Hazardous Materials,
Vol. 185: 401-407.
N. Chen, Z. Zhang , C. Feng, M. Li, D.
Zhu, and N. Sugiura. (2011). Studies on
fluoride adsorption of iron-impregnated
granular ceramics from aqueous
solution. Materials Chemistry and
Physics, Vol. 125: 293-298.
K. Vijayaraghavan, M. Sathishkumar, and
R. Balasubramanian. (2011). Interaction
of rare earth elements with a brown
66|Semirata 2013 FMIPA Unila
marine
alga
in
multi-componen
solutions, Desalination, Vol. 265: 54-59.
A.Z.M. Badruddoza, A.S.H. Tay, P.Y. Tan,
K. Hidayat, and M.S. Uddin. (2011),
Carboxymethyl-ß-cyclodextrin
conjugated magnetic nanoparticles as
nano-adsorbents for removal of copper
ions: Synthesis and adsorption studies,
Journal of Hazardous Materials, Vol.
185: 1177-1186.
I. Larraza, M. Lopez-Gonzales, T. Corrales,
and G. Marcelo. (2012). Hybrid
materials: Magnetite-PolyethylenimineMontmorillonite, as magnetic adsorbent
for Cr(VI) water treatment, Journal of
Colloid and Interface Science, Vol.
385:24-23.
Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga
Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet
Buhani, Suharso, dan Albert Ferdinan Partogi
Jurusan Kimia, F MIPA Universitas Lampung
Jl. Prof. Soemantri Brojonegoro No. 1 Bandar Lampung 35145
Tel. +62 (721) 770422; Fax +62 (721) 770422; email: buhani_s@yahoo.co.id
Abstrak. Adsorpsi ion Ni(II) pada material biomassa alga Nannochloropsis sp yang
dimodifikasi dengan teknik pelapisan silika-magnetit (Fe3O4) telah dilakukan. Material
hibrida Nannochloropsis sp-silika (HAS) dan Nannochloropsis sp dengan silika-magnet
(HASM) disintesis melalui proses sol-gel dan dikarakterisasi dengan spekrofotometer
inframerah (IR). Proses adsorpsi dilakukan dengan metoda bacth dan kadar ion Ni(II)
dianalisis dengan spektrofotometer serapan atom (SSA). Adsorpsi ion Ni(II) pada
konsentrasi awal 0-400 mg L-1, pH 6, dan waktu interaksi selama 60 menit oleh HAS dan
HASM dievaluasi menggunakan model isotherm adsorpsi Langmuir dan Freundlich. Pola
isotherm adsorpsi ion Ni(II) pada HAS dan HASM cenderung mengikuti isotherm Langmuir
dengan kapasitas adsorpsi ion Ni(II) masing-masing sebersar 36,875 dan 45,385 mg g-1.
Kata kunci: Adsorpsi, Nannochloropsis sp, pelapisan silika-magnet, ion Ni(II)
PENDAHULUAN
Pemanfaatan alga sebagai adsorben
logam berat masih belum optimal, padahal
alga memiliki kemampuan yang besar
untuk mengikat logam berat. Hal ini
disebabkan oleh beberapa kendala seperti
ukurannya kecil, berat jenis yang rendah,
dan mudah rusak karena degradasi oleh
mikroorganisme lain. Selain itu juga alga
tidak dapat digunakan secara langsung
dalam kolom adsorpsi, karena sangat lunak
dan tidak berbentuk granular. Untuk
mengatasi kelemahan tersebut maka
berbagai upaya dilakukan antara lain
dengan mengimmobilisasi biomassa alga
menggunakan berbagai polimer pendukung.
Immobilisasi biomassa alga dengan
matriks pendukung silika telah dilakukan
dan berhasil meningkatkan kapasitas
adsorpsi terhadap ion logam. Selain itu
telah dilakukan peningkatan selektivitas
adsorpsi melalui teknik imprinting ionik
pada biomassa Nannochloropsis sp.
Meskipun telah diperoleh material hasil
modifikasi biomasa alga dengan kapasitas,
selektivitas adsopsi besar, dan stabil secara
kimia, akan tetapi dalam penggunaanya
sebagai material adsorben untuk adsorpsi
kontinyu
menimbulkan
permasalahan
karena terbentuk padatan tersuspensi
(flocculant) yang menghambat proses
pemisahan logam dari larutan, akibatnya
proses adsorpsi lebih lambat dan
menghasilkan produk samping berupa
padatan tersuspensi, sehingga kurang ramah
lingkungan. Untuk itu perlu dilakukan
modifikasi mikroalga lebih lanjut dalam
meningkatkan daya gunanya sebagai
adsorben logam berat.
Peningkatan kualitas biomassa alga
sebagai adsorben dapat dilakukan dengan
pelapisan partikel magnetit (Fe3O4) pada
silika sebagai matriks pendukung. Teknik
pelapisan silika dengan magnet merupakan
teknik yang ramah lingkungan, karena tidak
membentuk produk yang mengandung
kontaminasi seperti padatan tersuspensi,
selain itu mempercepat proses pemisahan
logam dari larutan karena adsorben
memiliki
sifat
magnet.
Dengan
menggunakan teknik tersebut, maka akan
Semirata 2013 FMIPA Unila |61
Buhani dkk: Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga
Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet
diperoleh adsorben yang memiliki kapasitas
dan selektivitas besar terhadap ion logam
target serta dapat memisahkan logam target
dengan cepat.
Bertitik tolak dari uraian tersebut maka
dilakukan sintesis dan karakterisasi
biomassa alga Nannochloropsis sp yang
dimodifikasi dengan teknik pelapisan
silika-magnet. Kamampuan adsorpsi dari
material tersebut terhadap ion logam diuji
dengan menggunakan ion Ni(II) sebagai
adsorbat. Data adsorpsi yang diperoleh
dievaluasi menggunakan model isoterm
adsorpsi Langmuir dan Freundlich.
plastik dan diaduk dengan pengaduk
magnet selama 30 menit serta ditambahkan
HCl 1 M hingga pH 2 (Larutan I). Dalam
pembuatan larutan II, sebanyak 400 mg
biomassa Nannochloropsis sp ditambahkan
5 mL etanol, kemudian diaduk dengan
pengaduk magnet sampai homogen.
Selanjutnya, kedua larutan dicampurkan
dan diaduk dengan pengaduk magnet
hingga membentuk gel. Gel yang terbentuk
didiamkan selama 24 jam.
Kemudian
dicuci dengan akuades dan etanol (60:40)
hingga pH ≈ 7. Setelah dicuci, dikeringkan
di dalam oven pada suhu 40ºC selama 2-3
jam hingga mencapai berat konstan.
METODE PENELITIAN
ALAT DAN BAHAN
Alat-alat
yang digunakan dalam
penelitian ini adalah alat-alat gelas yang
biasa digunakan di laboratorium. Selain itu
dilengkapi dengan peralatan untuk adsorpsi
seperti, pengaduk magnet, pH meter,
sentrifugator,
kertas saring Whatman
No.42. Spektrofotometer IR (Prestige-21
Shimadzu) digunakan untuk identifikasi
gugus fungsional material HAS dan
HASM. Analisis kadar ion Ni(II) dengan
SSA Model Perkins Elmer 3110.
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah
biomassa alga
Nannochloropsis sp yang diperoleh dari
Balai Besar Budidaya Laut Lampung.
Bahan-bahan
kimia
meliputi:
Ni(NO3)2 6H2O p.a Merck, magnetit
(Fe3O4), tetraetil orthosilikat (TEOS),
NaOH, HCl, NH4OH, etanol, larutan buffer
pH 4 dan 7, dan akuades.
UJI ADSORPSI
Sebanyak 50 mg material HAS dan
HASM masing-masing ditambahkan 20 mL
larutan ion Ni(II)
dengan variasi
konsentrasi 0 - 400 mg L-1
dan
diinteraksikan pada pH ≈ 6 selama 6
menit.
Kemudian campuran tersebut
dipisahkan dengan sentrifugasi. Filtrat
yang dihasilkan, dianalisis dengan SSA
untuk menentukan kadar ion Ni(II).
Korelasi antara konsentrasi awal ion Ni(II)
yang digunakan dalam proses adsorpsi
terhadap jumlah logam teradsorpsi oleh
HAS dan HASM ditentukan dengan
menggunakan persamaan berikut ini:
q = (Co-Ca)V/W
(1)
dimana q menyatakan jumlah ion logam
teradsorpsi (mg g-1), Co dan Ca menyatakan
konsentrasi awal dan kesetimbangan dari
ion logam (mg L-1), W adalah massa
adsorben (g), V adalah volume larutan ion
logam (L).
HASIL DAN PEMBAHASAN
PROSEDUR PENELITIAN
SINTESIS HAS DAN HASM
Sintesis
HAS
dilakukan
dengan
mengikuti prosedur yang telah dilaporkan
Buhani dkk.,. Untuk
sintesis material
HASM dilakukan dengan mencampurkan
sebanyak 5 mL TEOS, 2,5 mL akuades, dan
100 mg Fe3O4 dimasukkan ke dalam gelas
62|Semirata 2013 FMIPA Unila
KARAKTERISASI MATERIAL
Pada Gambar 1c dan d dapat diamati
spektra IR dari material HAS dan HASM
menunjukkan pola serapan yang berasal
dari gabungan spektra IR yang terdapat
pada biomassa alga Nannochloropsis sp dan
silika. Hal ini ditunjukkan dengan adanya
serapan pada daerah bilangan gelombang
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
2931,80 cm-1 yang merupakan serapan
vibrasi ulur -C-H dari (-CH2) alifatik yang
berasal dari biomassa alga Nannochloropsis
sp (Gambar 1a).
ISOTERM ADSORPSI
Evaluasi isotherm adsorpsi pada
penelitian ini dilakukan pendekatan korelasi
antara jumlah ion Ni(II) yang teradsorpsi
secara eksperimen dengan metode bacth
dan jumlah ion Ni(II) yang teradsorpsi
secara estimasi melalui persamaan isotherm
adsorpsi yang digunakan yaitu model
Langmuir (persamaan 2 ) dan Freundlich
(persamaan 3) [4, 13] sebagai berikut.
K LCe
1 K LCe
(2)
1
log qe log K f log Ce
n
(3)
qe qm
GAMBAR 1. Spektra IR a) alga, b) silika, c) HAS,
dan d) HASM
Lebih lanjut pada material HAS dan
HASM (Gambar 1c dan d ) terdapat pita
serapan yang berasal dari material silika,
yaitu puncak serapan pada bilangan
gelombang 1087,85 cm-1 yang merupakan
serapan vibrasi asimetri atom O dari gugus
Si-O-Si. Adanya gugus siloksan diperkuat
dengan munculnya serapan pada 802,39 cm1
yang menunjukkan vibrasi ulur simetris
dari Si-O dan puncak pada 462,92 cm-1
dari vibrasi tekuk dari Si-O dari gugus
siloksan (Si-O-Si).
Pita serapan pada
964,41 cm-1 berasal vibrasi ulur Si-O dari
silanol (Si-OH). Pada bilangan gelombang
3487,30 cm-1 muncul puncak serapan
dengan pita lebar yang merupakan vibrasi
ulur -OH dari gugus silanol (Si-OH)
(Gambar 1b). Berdasarkan spektra IR yang
terdapat pada material HAS dan HASM
dapat dinyatakan bahwa hibridisasi
biomassa alga Nannochloropsis sp dengan
silika telah berhasil dilakukan.
Dimana, qm dan qe masing-masing adalah
jumlah ion logam maksimum teradsorpsi
dan jumlah ion logam dalam kesetimbangan
(mg
g-1),
Ce
adalah
konsentrasi
kesetimbangan ion logam (mL g-1), n
eksponen Freundlich adalah KL (L mol-1)
dan KF (mg g-1) masing-masing adalah
konstanta Langmuir dan Freundlich.
Lebih lanjut kedua parameter
isotherm adsorpsi tersebut dievaluasi
dengan menentukan root mean squared
error (RMSE) dan chi-square test (χ2) [1415] dengan masing-masing formula sebagai
berikut :
1 m
2
RMSE
qi , exp qi , cal
2
m
i 1
m
2
i 1
q
i , exp
qi , cal
qi , exp
(4)
2
(5)
dimana qi,exp and qi,cal masing-masing
diperoleh dari hasil eksperimen dan hasil
estimasi melalui isotherm adsorpsi, m
adalah
jumlah
pengamatan
dalam
percobaan
isotherm
adsorpsi
yang
dilakukan.
Semirata 2013 FMIPA Unila |63
Buhani dkk: Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga
Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet
45
40
35
40
a)
q (mg g-1)
30
q (mg g-1)
b)
35
25
20
15
30
25
20
15
10
q exp
10
q cal
5
q exp
q cal
5
0
0
0
100
200
300
400
500
0
100
-1
200
300
400
500
-1
Co (mg L )
Co (mg L )
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
a)
q (mg g-1)
q (mg g-1)
GAMBAR 2 Isotherm adsorpsi Langmuir ion Ni(II) a) pada HAS dan b) HASM
q exp
0
100
q cal
200
300
400
500
Co (mg L-1)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
b)
q exp
0
100
200
q cal
300
400
Co (mg L-1)
GAMBAR 3 Isotherm adsorpsi Freundlich ion Ni(II) a) pada HAS dan b) HASM
Pada Gambar 2 dapat dilihat pola isotherm
adsorpsi ion Ni(II) oleh HAS dan HMS
menunjukkan bahwa makin tinggi konsentrasi
ion Ni(II) yang dipaparkan,
maka makin meningkat jumlah ion Ni(II) yang
teradsorpsi. Selain itu jumlah logam teradsorpsi
yang ditentukan secara eksperimen (qexp) dan
hasil estimasi yang
Tabel 1. Parameter adsorpsi ion Ni(II) oleh HAS dan
HASM pada pH 6, waktu interaksi 60 Menit
Adsorben
Parameter Langmuir
qm (mg KL x 104
R2
g-1)
L mol-1
RMSE
χ2
HAS
36,875
10,596
0,996
1,676
1.364
HASM
45,385
4,727
0,988
1,060
0.233
Adsorben
Parameter Freundlich
KF
n
R2
(mg g-1)
RMSE
χ2
HAS
4,807
1,643
0,822
9,070
19,663
HASM
2,283
5,081
0,889
5,310
6,446
Data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa,
kapasitas adsorpsi ion Ni(II) pada material
HASM lebih besar dibandingkan dengan
HAS. Hal ini dapat terjadi karena pada
HASM, selain gugus aktif dari biomassa
Nannochloropsis sp dan silika (siloksan dan
silanol), maka terjadi peningkatan interaksi
antara ion Ni(II) dengan HASM karena ada
sifat magnet dari HASM yang berasal dari
pelapisan magnet silika [17-18]. Adanya
sifat magnet pada HASM menyebabkan
interaksi antara ion Ni(II) dan HASM tidak
saja terjadi melalui interaksi kimia tetapi
juga melalui interaksi fisika yang
melibatkan sifat magnet dari material
adsorben dan ion logam sebagai adsorbat.
KESIMPULAN
64|Semirata 2013 FMIPA Unila
500
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
Pembuatan material biomassa alga
Nannochloropsis sp melalui modifikasi
dengan silika-magnet telah berhasil
dilakukan dan diuji kemampuan adorpsinya
terhadap ion Ni(II) dalam larutan. Material
tersebut memiliki kapasitas adsorpsi lebih
besar dibandingkan dengan material hibrida
biomassa alga-silika dan cenderung
mengikuti
pola
isotherm
adsorpsi
Langmuir.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada Direktorat
Jendral Pendidikan Tingggi (DIKTI)
Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan RI
atas didanainya penelitian ini melalui Hibah
Kompetensi tahun 2013.
Cu(II) ion in solutions. Asian Journal of
Chemistry, Vol. 24(01): 133-140.
C. Jeon. (2011). Adsorption characteristic
of copper ions using magnetically
modified medicinal stones, Journal of
Industrial and Engineering Chemistry,
Vol. 17: 321-324.
Q. Peng, Y. Liu, G. Zeng, W. Xu, C. Yang,
and J. Zhang. (2010). Biosorption of
copper(II) immobilizing Saccharomyces
cerevisae on the surface of chitosancoated magnetic nanoparticle from
aqueous solution. Journal of Hazardous
Materials, Vol. 177: 676-682.
DAFTAR PUSTAKA
Y. Lin, H. Chen, K. Lin, B. Chen, and C.
Chiou. (2011). Application of magnetic
particles modified with amino groups to
adsorb cooper ions in aqueous solution.
J. Environt. Sci., 23: 44-50.
P.O. Harris and G.J. Ramelow. (1990).
Binding of metal ions by particulate
biomass derived from Chorella vulgaris
and
Scenedesmus
quadricauda,
Enviromental Science & Technologyl.
Vol. 24: 220-228.
Y.C. Chang and D.H. Chen. (2005).
Preparation and adsorption properties of
monodisperse chitosan-bound Fe3O4
magnetic nanoparticles for removal of
Cu(II) ions. Journal of Colloid and
Interface Science. Vol. 283: 446-451.
B. Volesky and
Z.R. Holan. (1995).
Biosorption
of
heavy
metals.
Biotechnology Progress. Vol. 11:235250.
J. Hu, M.C. Lo, and G.H. Chen. (2004).
Adsorption of Cr(VI) by magnetite
nanoparticles, Water Science and
Technology. Vol. 50: 139-146.
Buhani
and
Suharso.
(2009).
Immobilization of Nannochloropsis sp
biomass by sol-gel technique as
adsorbent of metal ion Cu(II) from
aqueous solution. Asian Journal of
Chemistry, Vol. 21(5): 3799-3808.
Y. Ren, M. Zhang, and D. Zhao. (2008).
Synthesis and properties Cu(II) ion
imprinted composite adsorbent for
selective
removal
of
copper,
Desalination, 228: 135-149.
Buhani, Suharso and Sumadi. (2010).
Adsorption kinetics and isotherm of
Cd(II) ion on Nannochloropsis sp
biomass imprinted ionic polymer.
Desalination, Vol. 259 :140-146.
Buhani, Suharso and Sumadi. (2012).
Production of ionic imprinted polymer
from
Nannochloropsis sp biomass
and its adsorption characteristics toward
A.F. Partogi. (2012). Modifikasi biomassa
Nannochloropsis sp dengan pelapisan
silika-magnetit sebagai adsorben ion
Zn(II) dan Ni(II). Skripsi, Universitas
Lampung.
A. Aklil, M. Mouflih, and S. Sebti. (2004).
Removal of heavy metal ions from water
by using calcined phosphate as new
adsorbent. Journal of Hazardous
Materials, Vol. A112: 183-190.
Semirata 2013 FMIPA Unila |65
Buhani dkk: Isoterm Adsorpsi Ion Ni(II)) dalam Larutan oleh Biomassa Alga
Nannochloropsis sp yang Dimodifikasi dengan Silika-magnet
M. M. Montazer-Rahmati, P. Rabbani, A.
Abdolali, and A.R. Keshtkar. (2011).
Kinetics and Equilibrium Studies on
Biosorption of Cadmium, Lead, and
Nickel Ions from Aqueous Solution by
Intact and Chemically Modified Brown
Algae. Journal of Hazardous Materials,
Vol. 185: 401-407.
N. Chen, Z. Zhang , C. Feng, M. Li, D.
Zhu, and N. Sugiura. (2011). Studies on
fluoride adsorption of iron-impregnated
granular ceramics from aqueous
solution. Materials Chemistry and
Physics, Vol. 125: 293-298.
K. Vijayaraghavan, M. Sathishkumar, and
R. Balasubramanian. (2011). Interaction
of rare earth elements with a brown
66|Semirata 2013 FMIPA Unila
marine
alga
in
multi-componen
solutions, Desalination, Vol. 265: 54-59.
A.Z.M. Badruddoza, A.S.H. Tay, P.Y. Tan,
K. Hidayat, and M.S. Uddin. (2011),
Carboxymethyl-ß-cyclodextrin
conjugated magnetic nanoparticles as
nano-adsorbents for removal of copper
ions: Synthesis and adsorption studies,
Journal of Hazardous Materials, Vol.
185: 1177-1186.
I. Larraza, M. Lopez-Gonzales, T. Corrales,
and G. Marcelo. (2012). Hybrid
materials: Magnetite-PolyethylenimineMontmorillonite, as magnetic adsorbent
for Cr(VI) water treatment, Journal of
Colloid and Interface Science, Vol.
385:24-23.