KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 10.
, 2024: 126-134 https://bestjournal.
id/index.
php/kovalen Adsorpsi Logam Cu(II) dengan Hidrogel CMC/Pektin Komposisi 2:1 Menggunakan Metode Freeze-Thaw [Adsorption of Cu(II) Metal by Hydrogel CMC/Pectin Composition of 2:1 Using The Freeze-Thaw Method ] Nabilla Maharani MaelanA.
Nurazizah Melani Dewi.
Sri Andini.
Meka Saima Perdani.
Aulia Wahyuningtyas Program Studi Teknik Kimia.
Fakultas Teknik.
Universitas Singaperbangsa Karawang Abstract.
The Citarum River is included in the category of the most polluted river in the world because it contains chemicals that can reduce air quality.
This pollution not only affects air quality but also threatens public health and the surrounding ecosystem.
Heavy metals, especially Cu(II), are one of the contaminants that have exceeded the threshold and can cause serious health impacts, including organ damage and nervous system disorders.
Hydrogel is an alternative adsorbent that is widely used in various fields, especially in the field of air purification.
Hydrogel has the ability to absorb and adsorb contaminants.
In particular.
Carboxymethyl Cellulose (CMC) hydrogel and pectin hydrogel have attracted much attention for safe water purification because they are non-toxic and have good biodegradability and biocompatibility.
The researchers conducted a study on the adsorption of Cu(II) metal using a Carboxymethyl Cellulose (CMC) hydrogel adsorbent and pectin in a 2:1 composition through the Freeze-thaw FTIR analysis of the CMC/pectin hydrogel confirmed the presence of C-O-.
O-H.
C=O.
C-H.
OH bending, and COOH stretching vibrations.
Based on BET analysis, the hydrogel has micropores, a type 1 isotherm, and a surface area of 1,889 m2/g.
The Langmuir isotherm model was used to determine the ideal adsorption conditions to be a concentration of 298 ppm, an adsorption capacity of 1,0918 mg/g, and an adsorption efficiency of 13,485%.
Keywords: Hydrogel.
CMC, pectin, adsorption.
Cu(II) Abstrak.
Sungai Citarum termasuk dalam kategori sungai paling tercemar di Dunia, karena mengandung zat-zat kimia yang dapat menurunkan kualitas air.
Pencemaran ini tidak hanya berdampak pada kualitas air, tetapi juga mengancam kesehatan masyarakat dan ekosistem di sekitarnya.
Logam berat khususnya Cu(II) merupakan salah satu kontaminan yang telah melebihi ambang batas dan dapat menimbulkan dampak kesehatan yang serius, termasuk kerusakan organ dan gangguan sistem saraf.
Hidrogel sebagai salah satu alternatif adsorben yang banyak digunakan dalam berbagai bidang khususnya bidang penjernihan air.
Hidrogel memiliki kemampuan untuk menyerap dan mengadsorpsi kontaminan.
Secara khusus, hidrogel Carboxymethyl Cellulose (CMC) dan hidrogel pektin telah menarik banyak perhatian untuk pemurnian air yang aman karena tidak beracun, dan memiliki kemampuan biodegradasi dan biokompatibilitas yang baik.
Peneliti melakukan penelitian adsorpsi logam Cu(II) menggunakan adsorben hidrogel CMC dan pektin dengan komposisi 2:1 melalui metode Freeze-thaw.
Analisis FTIR pada hidrogel CMC/pektin mengkonfirmasi adanya vibrasi pembengkokan CO-.
OH.
C=O.
CH.
OH, dan ulur COOH.
Berdasarkan analisis BET, hidrogel memiliki mikropori, isoterm tipe 1, dan luas permukaan 1,889 m2/g.
Model isoterm Langmuir digunakan untuk menentukan kondisi adsorpsi ideal yaitu konsentrasi 298 ppm, kapasitas adsorpsi 1,0918 mg/g, dan efisiensi adsorpsi 13,485%.
Kata kunci: Hidrogel.
CMC, pektin, adsorpsi.
Cu(II) Diterima: 17 Juli 2024.
Disetujui: 6 Agustus 2024 Sitasi: Maelan.
Dewi.
Andini.
Perdani.
, dan Wahyuningtyas.
Adsorpsi Logam Cu(II) dengan Hidrogel CMC/Pektin Komposisi 2:1 Menggunakan Metode Freeze-Thaw.
KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 10.
, 126-134.
Corresponding author E-mail: 2010631230044@student.
https://doi.
org/10.
22487/kovalen.
2477-5398/ A 2024 Maelan et al.
This is an open-access article under the CC BY-SA license.
KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 10.
, 2024: 126-134 Maelan et al.
LATAR BELAKANG
Meningkatnya pengendapan kimia(Tyrkmen et al.
, 2.
urbanisasi telah menyebabkan masalah polusi Adsorpsi, yang merupakan metode yang air global yang serius (Darban et al.
, 2.
efisien, hemat biaya, ramah lingkungan, dan Menurut data Bank Dunia tentang lingkungan mudah dioperasikan untuk menghilangkan dan sumber daya alam tahun 2018.
Sungai logam berat dari air yang tercemar, dianggap Citarum diidentifikasi sebagai sungai paling sebagai salah satu proses yang paling efektif tercemar secara global (Prayoga et al.
, 2.
(Darban et al.
, 2022.
Tyrkmen et al.
, 2.
Tingginya kadar bahan kimia yang masuk ke Adsorben Sungai menghilangkan polutan yang baik sekaligus kualitas air sungai, sehingga terjadi perubahan hemat biaya (Hussain et al.
, 2.
Namun, biologis, fisik, dan kimia.
Salah satu bahan bahan penyerap ini mempunyai kelemahan pencemar berbahaya yang terdapat di Sungai termasuk tantangan dalam pemisahan air dari Citarum adalah logam berat.
Logam berat merupakan bahan pencemar berbahaya yang mengakibatkan peningkatan biaya produksi, terkandung di dalam Sungai Citarum (Febrita & sehingga proses tersebut tidak berkelanjutan Roosmini, 2.
Secara spesifik logam Cu di secara ekonomi untuk aplikasi skala besar.
Hal lokasi pintu masuk Sungai Citarum mempunyai ini disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain logam melebihi batas minimal yang ditetapkan perlunya langkah pemurnian tambahan dan yaitu 40,34 mg/kg (Prayoga et al.
, 2.
potensi kontaminasi selama proses pemisahan.
Citarum Logam berat tidak dapat dihilangkan secara alami dari lingkungan karena sifatnya adalah hidrogel (Weerasundara et al.
, 2.
Ada tiga klasifikasi utama hidrogel: alami, sintetis, dan gabungan (Bashir et al.
, 2.
diperbolehkan dapat menyebabkan toksisitas Hidrogel yang terbuat dari sumber alami yang parah, karena hampir semua logam berat mencakup berbagai bahan seperti alginat, sangat beracun bagi ekosistem (Darban et al.
kitosan, gelatin, asam humat (HA), polivinil Akumulasi konsentrasi logam berat alkohol (PVA), polietilen glikol (PEG), karboksi dalam tubuh manusia dapat mengakibatkan metil selulosa (CMC), pektin, dan banyak lagi masalah kesehatan yang serius.
Misalnya saja, (Seida & Tokuyama, 2.
Struktur CMC dosis logam berat Cu (II) yang berlebihan dapat mengandung gugus hidroksil dan karboksil menyebabkan gangguan SSP, gagal ginjal, syok, koma, anemia, bahkan kematian(Ariffin et menyerap dan menstabilkan ion logam (Wang & Wang, 2.
CMC memiliki beberapa sifat Logam Kemungkinan lain yang bisa dimanfaatkan yang tidak dapat terbiodegradasi.
Melebihi Cu(II) menimbulkan efek toksik pada jaringan tubuh biota akuatik, khususnya ikan(Garai et al.
biodegradabilitas (Zhao & Li, 2.
Pektin.
Logam berat dalam air limbah dapat yang dikenal karena sifatnya yang tidak dihilangkan melalui berbagai teknologi seperti beracun dan hemat biaya, dianggap sebagai filtrasi membran, pertukaran ion, adsorpsi, biopolimer yang menarik untuk menyerap KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 10.
, 2024: 126-134 Maelan et al.
logam berat dalam air(Kurniasar et al.
, 2.
yang lebih baik tentang potensi hidrogel Hal ini disebabkan kemampuannya dalam CMC/pektin dalam pemurnian air.
Manfaat dari membentuk gel yang beragam, sehingga penelitian ini sangat signifikan, yaitu mampu memungkinkan pembuatan bahan berbasis mengurangi pencemaran lingkungan yang pektin dalam berbagai bentuk .
ilm, hidrogel, atau manik-mani.
yang dapat diikat silang berkontribusi pada upaya menjaga kualitas air dengan agen yang berbeda untuk mengubah dan kesehatan ekosistem, khususnya di daerah struktur molekulnya (Sayed et al.
, 2.
yang terdampak pencemaran, seperti Sungai Hidrogel dapat disintesis melalui ikatan Cu(II).
Citarum.
silang fisik dan ikatan silang kimia.
Namun ikat silang kimia dapat menyebabkan produksi residu berbahaya (Zainal et al.
, 2.
Menurut METODE PENELITIAN Bahan dan Peralatan .
Bahan yang digunakan dalam penelitian kombinasi PVA dan CMC dengan metode berikut : logam CuCl2 (Merc.
, aquades(Merc.
, freeze-thaw untuk sintesis hidrogel terbukti CMC (Carboxy Methyl Cellulos.
, dan pektin.
memiliki kemampuan dalam mengadsorpsi ion Peralatan penelitian yang digunakan sebagai logam berat.
Penelitian sebelumnya telah berikut: Spektrofotometer FTIR merk Perkin menunjukkan bahwa sintesis hidrogel pektin Elmer Spectrum Two System L160000A).
BET efektif dalam menyerap logam berat (Sayed et merk erek Quantachrome Novatouch Lx4.
AAS , 2.
Penelitian ini berfokus pada sintesis merk Perkin Elmer PinAAcle 900T, freezer box dengan spesifikasi suhu - 25oC merk GEA, dengan komposisi 2:1, yang menunjukkan oven, gelas ukur, pipet ukur, labu ukur, cetakan 1,5 x 1,5 cm, dan spatula stainless.
Wang.
Wang
CMC
efektivitas biaya, dan sifat tidak beracun.
Sintesis hidrogel dilakukan dengan metode freeze-thaw yang kemudian digunakan sebagai Prosedur Persiapan hidrogel Pembuatan adsorben logam berat Cu(II).
Dalam penelitian ini, rumusan masalah CMC Pektin yang diajukan meliputi berbagai aspek penting freeze-thaw.
Campuran 10w/v% CMC dan CMC/pektin 20w/v% pektin dilarutkan pada suhu ruang, sebagai adsorben logam Cu(II).
Penelitian ini kemudian diaduk hingga homogen.
Larutan mengeksplorasi karakterisasi gugus fungsi dan CMC Pektin kedalam kemudian dicetak di CMC/pektin, menentukan konsentrasi optimum pada proses kemudian dibekukan pada temperatur -20 oC adsorpsi logam Cu(II).
Selain itu, penelitian ini selama 6 jam.
Hidrogel beku didiamkan selama bertujuan untuk mengukur kapasitas adsorpsi 1 jam pada suhu ruang hingga ada bagian yang hidrogel CMC/pektin terhadap logam Cu(II) dan menganalisis model isoterm adsorpsi yang berulang sebanyak 5 siklus hingga terbentuk Dengan tujuan tersebut, diharapkan hidrogel(Ou et al.
, 2.
Siklus 4 dan 5 penelitian ini dapat memberikan pemahaman hidrogel memperbaiki struktur kristal dan Proses Freeze-Thaw meningkatkan tingkat kristalinitas (Jing & KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 10.
, 2024: 126-134 Maelan et al.
Zhang, 2.
Hidrogel yang terbentuk dioven dengan suhu ycyce = selama 40 menit untuk menguapkan kandungan air yang berlebih pada hidrogel.
Hidrogel dikarakterisasi dengan menggunakan Spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) untuk mengetahui gugus fungsi kimia yang terdapat pada hydrogel CMC/Pektin dan Brunauer-Emmett-Teller (BET).
Untuk .
Dimana Ce adalah konsentrasi CuCl2 pada saat setimbang dalam larutan.
g/L).
Co adalah konsentrasi awal CuCl2.
V adalah volume larutan CuCl2 .
L), dan W adalah berat adsorben.
Isoterm Adsorpsi mengetahui volume pori dan luas permukaan .
aycu Oe yayce )ycO ycO Penentuan persamaan Langmuir dan Freundlich.
Model Persiapan hidrogel dengan metode freeze-thaw isoterm untuk gas yang teradsorpsi ke dalam Hidrogel padatan dinyatakan oleh Irving Langmuir Karaketrisasi material (BET & FTIR) .
Adsorbat terbatas pada satu lapisan molekul sebelum tekanan tercapai.
Proses Proses adsorpsi Uji AAS langmuir, ini terjadi dikarenakan adsorben dan adsorbat terikat secara kimiawi.
Isoterm ini Analisis dan kesimpulan menunjukkan proses ini.
Persamaan isotherm Gambar 1.
Alur Proses Penelitian Langmuir dirumuskan pada persamaan .
Adsorpsi Proses yayce yayce ycyce ycycoycaycu yaya ycycoycaycu memvariasikan konsentrasi awal logam CuCl2 Dimana yayce adalah konsentrasi kesetimbangan untuk mengetahui pengaruh awal terhadap adsorpsi logam Cu oleh hidrogel.
Hidrogel direndam pada larutan CuCl2 dengan pH 5 dan variasi konsentrasi 100 hingga 1000 ppm.
Proses adsorpsi dilakukan selama 60 menit.
konstanta Langmuir yang berhubungan dengan Setelah proses adsorpsi dilakukan pemisahan kapasitas penyerapan maksimum .
apasitas antara hydrogel dan larutan Cu dengan monome.
Dengan memplot data Ce/qe Larutan dianalisis sisa logam Cu menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS).
Persentase efisiensi penyisihan ditentukan dengan menggunakan persamaan .
yaycu yayce % yayccycycuycycyycycn = y 100% yaycu g/L).
Co adalah konsentrasi awal larutan.
g/L), logam.
, .
, vs Ce maka akan diperoleh nilai regresi, kemiringan, dan intersep untuk data isotermal Langmuir, dimana nilai kemiringan dan intersep digunakan untuk menghitung qmaks dan KL.
Isoterm Dimana Ce adalah konsentrasi CuCl2 pada saat Freundlich terdapat lebih dari satu lapisan permukaan .
perbedaan energi ikat di setiap situs.
Persamaan model isoterm Fruendlich larutan CuCl2.
Kapasitas ditulis sebagai persamaan .
berdasarkan persamaan .
KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 10.
, 2024: 126-134 Maelan et al.
ycoycuyci yayce ycu ycoycuyci ycyce = ycoycuyci ycoyce Dimana Karakterisasi adsorbat pada saat setimbang .
g/L) dan Karakteristik Gugus Fungsi kesetimbangan dinyatakan dengan qe .
Konstanta freundlich dinyatakan dengan n dan dilakukan dengan uji Fourier Transform Infrared (FT-IR).
Analisa dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi pada CMC.
Pektin dan Hidrogel CMC/Pektin.
Hasil Spektrum FTIR ditunjukan pada gambar 3.
Kf.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hidrogel Hidrogel CMC/pektin proses pembekuan dan pencairan yang diulang sebanyak 5 kali.
Pada awalnya, hidrogel memiliki tekstur seperti gummy bear, namun mulai menunjukkan karakteristik seperti gel Kekuatan hydrogel pada siklus satu masih kurang memadai dan mudah larut dengan air.
Pada Gambar 3.
Peak graf hasil uji FTIR CMC, pektin dan hidrogel CMC/Pektin.
Dari gambar 3 memperlihatkan adanya peningkatan sifat mekanik.
Peningkatan ini pita-pita yang muncul dibeberapa daerah yang berlanjut pada siklus keempat dan kelima.
Peningkatan sifat mekanik hidrogel dengan Titik puncak tersebut menandakan suatu ikatan dan senyawa.
Dilihat dari gambar dilakukan hingga didapat bentuk akhir seperti 3 bahwa pada CMC lebar pita serapan pada pada Gambar 2.
Karakterisasi gugus fungsi
3256,02
dilakukan pada adsorben hidrogel CMC/pektin regangan gugus OH dan pita pada 2920,42 dengan FTIR.
Selain itu, permukaan hidrogel cmOe1 disebabkan oleh terhadap getaran ulur C- CMC/pektin diamati menggunakan metode H dan 1586,55 cm-1 ditetapkan untuk gugus Brunauer-Emmet-Teller (BET).
Pita sekitar 1322,28 cmOe1 dan cmOe1 1412,42 cmOe1 ditetapkan untuk getaran lentur OH dan Peregangan C-O-C, masing-masing.
Spektrum FTIR pektin pada Gambar 3 menunjukkan pita serapan luas pada 3325,55 cm-1, menunjukkan kisaran getaran gugus OH.
Puncak 1049,40cm-1 regangan getaran -O-.
Serapan pada 1670,53 cm-1 merupakan serapan spesifik untuk gugus AeCOOH.
Gambar 2.
Hidrogel Karakterisasi Hidrogel CMC/Pektin dengan menggunakan FTIR menunjukkan KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 10.
, 2024: 126-134 Maelan et al.
bahwa bahan ini mempunyai gaya aktif hidroksida (AeOH) yang ditunjukkan dengan konsentrasi logam dalam suatu larutan, maka spektrum dengan bilangan gelombang 3293,43 semakin besar pula adsorpsi yang dihasilkan.
cm-1 dan gugus karboksilat aktif (AeCOOH) pada Pada konsentrasi Cu 298 ppm mengalami bilangan gelombang 1583,22 cm-1.
penurunan adsorpsi ini dapat disebabkan oleh Karakteristik Permukaan Analisis permukaan menggunakan BET (Brunauer-Emmett-Telle.
menunjukan hasil luas permukaan dari hidrogel sebesar 1.
mA/g dan diameter pori sebesar 16.
2 yI .
,162 n.
IUPAC .
mengklasifikasikan material kurva Isoterm BET yang terdapat pada gambar Klasifikasinya menurut Brunair Deming- bersaing untuk berikatan dengan permukaan adsorben(Ismadi et al.
, 2.
Deming-Teller .
pola tersebut merupakan pola isoterm tipe I, dimana tipe I .
uga dikenal penurunan setelah mencapai kondisi optimal Berdasarkan analisis BET didapatkan pula sorpsi sebagai isoterm Langmui.
dikaitkan dengan Konsentrasi awal Cu dominannya mikropori dalam material atau material dengan kandungan mesopori yang ukurannya mendekati mikropori (Donohue & Gambar 4.
Pengaruh terhadap adsorpsi logam Cu Aranovich, 1.
Dilihat dari persen adsorpsi konsentrasi optimum dalam proses adsorpsi Logam Cu CMC/pektin konsentrasi 298 ppm dengan efisiensi adsorpsi sebesar 13,485%.
Model Isoterm Adsorbsi Analisis adsorpsi logam Cu melibatkan pemodelan isoterm dengan menggunakan model Langmuir dan Freundlich.
Uji persamaan Gambar 4.
Kurva isoterm BET Langmuir dilakukan dengan menggunakan Pengaruh Konsentrasi Awal Larutan CuCl2 terhadap Efisiensi Adsorpsi Sedangkan untuk uji persamaan Freundlich dilakukan pengujian menggunakan Hasil adsorbsi logam Cu.
Dapat dilihat pada gambar 4 bahwa semakin tinggi konsentrasi Cu maka cenderung semakin tinggi pula adsorpsi logam Cu yang didapatkan.
Hal ini sesuai dengan Penentukan persamaan isoterm Langmuir dan Fruendlich dilakukan dengan Excel.
Ce/qe Langmuir hasil penelitian yang dilakukan Sylvia et al.
KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 10.
, 2024: 126-134 Maelan et al.
mendapatkan persamaan Freundlich.
Tabel 1 didapat dari penelitian oleh Dai et al .
menyajikan persamaan Langmuir dan freudlich pada hidrogel manik-manik yang mengikuti yang diperoleh dari pemetaan grafik.
Langmuir.
Demikian Hasil analisis yang menunjukkan bahwa Maslukah dkk.
menemukan bahwa nilai RA untuk isoterm Langmuir mendekati 1, adsorpsi logam berat Cu mengikuti model sehingga persamaan Langmuir merupakan isoterm Langmuir.
Model persamaan Langmuir, model yang tepat untuk menggambarkan yang diusulkan oleh Irving Langmuir pada proses adsorpsi logam Cu oleh hidrogel tahun 1918, mengasumsikan bahwa adsorbat CMC/Pektin.
Hal ini sesuai dengan hasil bersentuhan langsung dengan permukaan adsorben dan membentuk lapisan tunggal pada BET mengklasifikasikan isoterm sebagai tipe 1.
Isoterm tipe 1 mendefinisikan model isotherm menjelaskan proses kemisorpsi, dimana ikatan Isoterm Langmuir mengasumsikan kimia terbentuk antara adsorben dan adsorbat bahwa adsorpsi logam Cu(II) terjadi pada (Sulastri et al.
, 2.
Semua situs adsorpsi identik dan beroperasi melalui mekanisme yang CMC/pektin, dan adsorbat diserap secara Selain itu, molekul yang teradsorpsi tidak seragam, membentuk satu lapisan(Sariana berinteraksi satu sama lain (Miri & Narimo.
Sarana Miri & Narimo, 2.
Hal serupa Isoterm Langmuir Table 1.
Konstanta Langmuir dan Fruendlich
Model
Persamaan Langmuir
y=1,0918x 0,122 0,9049 8,9492 Freundlich
y = 0,3768x 0,562 0,7109 3,64754 KESIMPULAN Proses DAFTAR PUSTAKA