KINETIKA ADSORPSI BESI(III) DALAM MEDIUM AIR PADA ZEOLIT ALAM TERMODIFIKASI 2-MERKAPTOBENZOTIASOL

Abstract

Besi(III) merupakan salah satu logam berat yang berpotensi sebagai polutan bagi lingkungan perairan, sehingga perlu diupayakan penunman/pengurangan jumlahnya. Salah satu metode yang banyak dikembangkan adalah adsorpsi, balk menggunakan bahan alam maupun sintetis. Zeolit alam merupakan bahan yang banyak digunakan sebagai adsorben, tetapi karena homogenitas situs aktifnya rendah, maka perlu dilakukan modifikasi terhadap permukaannya. Secara umum penelitian ini bertujuan untuk mengkaji kinetika adsorpsi ion logam berat pada adsorben berbasis zeolit alam, khususnya menentukan konstanta laju adsorpsi Fe(III) dalam medium air pada adsorben 2-merkaptobenzotiazol terimpregnasi pada zeolit alam dan memperkirakan jenis interaksi yang berperan dalam adsorpsi. Modifikasi terhadap permukaan zeolit alam dapat dilakukan dengan perlakuan fisikokimia, meliputi pemanasan 80°C dalam campuran a). KMnO4 dengan H2SO4; b). ICMn04 dengan HCl dan c). KMn04 dengan 1-12504, dilanjutkan dengan HCI. Zeolit hasil perlakuan fisikokimia selanjutnya diipregnasi dengan bahan organik 2- Merkaptobenzotiasol sesudah dilapisi dengan polistirena. Padatan yang dihasilkan selanjutnya digunakan sebagai adsorben A, B dan C. Karakterisasi zeolit alam dan pengaruh perlakuan fisikokimia dilakukan dengan spektroskopi inframerah. Kajian kinetika dilakukan dengan variasi waktu kontak terhadap banyaknya besi(III) yang teradsorpsi menggunakan metode batch. Model kinetika Langmuir-Hinshelwood digunakan untuk mengestimasi besamya konstanta laju, konstanta kesetimbangan dan perubahan energi bebas adsorpsi. Sebagai evaluasi digunakan pula model kinetika adsorpsi melalui dua proses, cepat dan lambat. Hasil penelitian menunjukkan perlakuan fisikokimia terhadap zeolit alam menyebabkan perubahan pada struktur zeolit, terlihat dart spektra inframerah, bahwa perlakuan fisikokimia menggunakan dua jenis asam 112804 dan HC1) menyebabkan dealuminasi yang lebih tinggi dibanding hanya menggunakan salah satu asam saja. Model kinetika Langmuir-Hinshelwood menghasilkan parameter konstanta laju adsorpsi (k1) sebesar 0,39x10-2 menit I untuk adsorben C dan lebih lambat dibanding adsorben A dan B (5,98x10-2 dan 4,02x10-2 menin, melibatkan energi bebas adsorpsi dalam kisaran (-) 18,144 sampai (-)16,124 kJ/mol. Model adsorpsi dua proses menghasilkan parameter-parameter konstanta laju cepat (k0) sebesar 3,66x10-2 merle untuk adsorben C, dan jauh lebih lambat dibanding adsorben A dan B (51,347 dan 55,05 menu(); konstanta laju lambat (k1) sebesar 0,106 menitl untuk adsorben C yang hampir sama dengan adsorben A dan B (0,145 dan 0,140 mane). Energi bebas adsorpsi yang terlibat berkisar (-)9,911 sampai (+) 0,199 kJ/mol. Dari hash penelitian dapat disimpulkan bahwa penggunaan asam yang berbeda pada perlakuan fisikokimia terhadap zeolit alam menyebabkan perilaku adsorpsi dari adsorben yang dihasilkan terhadap besi(111) berbeda pula. Perlakuan dengan dua jenis asam terhadap zeolit alam menyebabkan adsorben yang dihasilkan mengadsorpsi besi(III) secara latnbat. Dan kisaran energi adsorpsi best(III) pada adsorben zeolit alam terimpregnasi 2-merkaptobenzotiazol merupakan adsorpsi fisik. Iron(III) is one or weight metal who has tendency as polutant in aquatic environment, so must be decrease/deconcentration. Adsorption by natural material or synthethic most were used. Natural zeolite is one of material was used as adsorbent, but its actif sites have low homogenity, so modified must be done to their surface. This research has purpose to study adsorption kinetics of weight metal on adsorbent was supported by natural zeolite, especially to estimate rate constant adsorption of iron(III) on 2-mercaptobenzothiazole impregnated on natural zeolite and study of interaction between iron(111) and the adsorbent. Several treatments on the natural zeolite were done to include heating (80°C): in a). KMnO4 H2SO4 mixture, b). KMnO4 HCI mixture and c). in KMnO4 — 112S0.1 mixture followed by HCI addition. Moreover, zeolite was impregnated by 2- mercaptobenzothiazole after coating with a layer of polystirene. These material were used as adsorbent A, B and C. Infra Red Spectroscopy was used in characterization. The adsorption kinetics models proposed by Langmuir and Hinshelwood was utilized in estimating the adsorption rate, adsorption equilibrium constant and energy involved in the adsorption. For evaluation purpose, two steps adsorption kinetics model was used. The results showed that the KMnO4— H2SO4-HCI preliminary treatment on natural zeolite was found to be the most effective way in decreasing aluminum (dealumination) of the natural zeolite as indicated by infra red spectra. The Langmuir-Hinshelwood model showed that rate constant (ki) of 0.39x10-2 minute for C adsorbent, was lower than A and B (5.98x102 and 4.02x10-2 minute), the energy involved in the interaction were in the range (-)18.144 to (-) 16.124 kJ/mol. But the two steps kinetics adsorption showed the fast rate constant (k0) of 3.66x10-2 minutes-i for C adsorbent, was lower than A and B (51.347 and 55.05 minute-I); low rate constant (k1) of 0.106 minute for C adsorbent, almost same as A and B (0.145 and 0.140 minute). The energy involved in the adsorption in the range (-)9.11 to (+) 0.199 kJ/mol. The conclusion from this research were adsorbent with preliminary treatment on natural zeolite with two diferrent acids give lowest adsorption to iron(III), and adsorptin iron(II1) energy data was indicated phisically adsorption.