57 50075010001250150017502000250030003500 1/cm 0 15 30 45 60 75 90 105 %T 3446.79 1101.35 974.05 802.39 472.56 SG SGak SG-TEOS sgteos25 Bab IV Hasil dan Pembahasan IV.1. Karakterisasi Fungsional pada Hasil Sintesis Polimer Bercetakan Ion Merkuri IV.1.1 Karakterisasi pembentukan inti polimer Penggunaan silika gel (SG) sebagai core (inti) polimer dapat menghasilkan suatu polimer dengan ketahanan mekanik dan resistensi kimia yang tinggi, serta rigiditas sehingga dapat mempertahankan memori dari cetakan yang terbentuk. Hasil spektrum IR dari SG dengan garis kurva warna hijau, SG aktivasi (SGak) dengan garis kurva warna merah, dan SG terenkapsulasi TEOS (SG-TEOS) dengan garis kurva warna hitam ditunjukkan oleh Gambar IV.1. Gambar IV.1 Spektrum IR dari SG, SG aktivasi, dan SG terenkapsulasi TEOS. Berdasarkan spektrum IR tersebut secara kualitatif terlihat bahwa SG-TEOS pada bilangan gelombang 974,05 cm -1 dan 1101,35 cm -1 menunjukkan masing- masing adanya Si-OH dan Si-O-Si yang memberikan ciri khas dari senyawa silika. Keberadaan OH ditunjukkan pada bilangan gelombang 3446,79 cm -1 . Adapun hasil optik SG dibandingkan dengan SG terenkapsulasi TEOS (SG-TEOS) dapat dilihat pada Gambar IV.2. 58 (a) SG (b) SG-TEOS Gambar IV.2 Perbandingan hasil optik (a) SG dan (b) SG-TEOS dengan pembesaran 1000x. Berdasarkan hasil tersebut maka dapat disimpulkan bahwa silika gel (SG) telah berhasil dienkapsulasi TEOS dengan adanya perubahan pada lapisan permukaan SG. IV.1.2 Karakterisasi pembentukan kompleks Hg(II) dan ligan MPTS Spektrum IR kompleks Hg(II) dan ligan MPTS menggunakan perbandingan antara senyawa Hg(NO 3)2.H2O dan ligan MPTS yaitu 0,8 mmol Hg(NO3)2.H2O dan 3,2 mmol MPTS dalam pelarut 10 mL asetonitril ditunjukkan pada Gambar IV.3. Berdasarkan hasil spektrum tersebut terlihat bahwa hilangnya puncak tajam dari gugus SH pada bilangan gelombang 2563,4 cm -1 dan bergeser pada bilangan gelombang 2571,11 cm -1 oleh adanya Hg(II). 59 Gambar IV.3 Spektrum IR dari ligan MPTS (1) dan kompleks Hg(II)-MPTS (2). IV.1.3 Karakterisasi tahap prapolimerisasi pada proses hidrolisis Hasil sintesis dengan proses hidrolisis antara material hasil kompleks Hg(II)-MPTS (material HMPTS) dan 20 mg SG-TEOS (inti polimer) maka diperoleh material ST-HMPTS. Selanjutnya proses hidrolisis dengan cara yang sama antara material ST-HMPTS dan 24 mmol VTMS (monomer) diperoleh material ST-HMPTS-VTMS. Adapun karakteristik perubahan spektrum IR dari material HMPTS, ST-HMPTS, dan ST-HMPTS-VTMS ditunjukkan oleh Gambar IV.4, dimana munculnya puncak serapan di daerah sidik jari pada bilangan gelombang 586,36 cm -1 dari material ST-HMPTS, sedangkan pada material ST-HMPTS-VTMS muncul puncak serapan di bilangan gelombang 3064,89; 1604,77; dan 1411,89 cm -1 yang merupakan karakteristik khas dari gugus vinil. 50075010001250150017502000250030003500 1/cm %T 3406.29 2941.44 2841.15 2563.40 1456.26 1251.80 1190.08 1085.92 1006.84 920.05 813.96 680.87 462.92 3331.07 2916.37 2843.07 2571.11 1382.96 1301.95 1246.02 1101.35 1024.20 887.26 796.60 688.59 470.63 MP TS H MPTS hmaseto 60 Gambar IV.4 Spektrum IR dari material HMPTS (1), ST-HMPTS (2), dan ST-HMPTS-VTMS (3). IV.1.4 Karakterisasi material hasil sintesis polimer Proses sintesis ion imprinted polymers (IIPs) menggunakan material ST-HMPTS-VTMS dan 24 mmol EGDMA ( crosslinker). Begitupun untuk sintesis non ion imprinted polymers (NIIPs) prosedurnya sama dengan sintesis IIPs tanpa menggunakan senyawa Hg(NO 3)2.H2O. Selanjutnya material Hg-IIPs diperoleh dengan melakukan proses leaching Hg(II) pada material IIPs. Hasil material sintesis NIIPs, IIPs, dan Hg-IIPs dapat dilihat pada Gambar IV.5, dimana sintesis NIIPs menghasilkan material dalam bentuk serbuk berwarna putih, IIPs berbentuk serbuk warna putih tulang, dan Hg-IIPs serbuk berwarna putih. 50075010001250150017502000250030003500 1/cm %T 3437.15 3064.89 2960.73 2561.47 1604.77 1411.89 1278.81 1134.14 1047.35 968.27 920.05 765.74 692.44 580.57 547.78 445.56 3414.00 2916.37 2576.90 1336.67 1300.02 1246.02 1112.93 1031.92 910.40 796.60 690.52 586.36 472.56 3331.07 2916.37 2843.07 2571.11 1382.96 1301.95 1246.02 1101.35 1024.20 887.26 796.60 688.59 470.63 ST-H MPTS-VTMS ST-H MPTS H MPTS hmaseto 61 (a) (b) (c) Gambar IV.5 Hasil material sintesis dari: (a) NIIPs, (b) IIPs, dan (c) Hg-IIPs (hasil leaching ion Hg(II) pada material IIPs). Adapun hasil spektrum IR dari material sintesis NIIPs (garis kurva warna hitam), IIPs (garis kurva warna biru), dan Hg-IIPs (garis kurva warna merah) ditunjukkan oleh Gambar IV.6, dimana terlihat dengan adanya proses leaching Hg(II) pada IIPs mengakibatkan kecenderungan munculnya puncak baru di daerah ikatan C-S pada bilangan gelombang 653,87 cm -1 dan bergesernya puncak serapan lemah gugus SH dari 2576,9 cm -1 ke 2555,68 cm -1 pada material Hg-IIPs, yang hampir sama ada pada material NIIPs di bilangan gelombang 651,94 cm -1 dan 2553,75 cm -1 . Gambar IV.6 Spektrum IR dari material hasil sintesis NIIPs, IIPs, dan Hg-IIPs. 50075010001250150017502000250030003500 1/cm %T 3441.01 2956.87 2576.90 1730.15 1454.33 1255.66 1141.86 1047.35 966.34 881.47 763.81 700.16 578.64 543.93 449.41 3429.43 2956.87 2553.75 1730.15 1458.18 1259.52 1149.57 1049.28 966.34 879.54 763.81 700.16 651.94 582.50 543.93 449.41 3450.65 2958.80 2555.68 1728.22 1458.18 1408.04 1259.52 1145.72 1047.35 966.34 877.61 761.88 694.37 653.87 582.50 543.93 449.41 IIPs NIIPs Hg-IIPs I3 62 Hasil pengukuran scanning electron microscope (SEM) terhadap material NIIPs, IIPs, dan Hg-IIPs terlihat pada Gambar IV.7. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut maka terlihat bentuk morfologi/pencitraan dari material IIPs (Gambar IV.7b 1 dan IV.7b2) memperlihatkan permukaan yang rapat dan padat oleh karena terisi ion Hg(II), lain halnya dengan pencitraan yang dihasilkan dari material Hg-IIPs (Gambar IV.7c 1 dan IV.7c2), dimana relatif terlihat kurang rapat (terbentuk rongga) oleh karena ion Hg(II) telah dilepaskan dari material IIPs. (a 1) (a2) (b 1) (b2) (c 1) (c 2) Ganbar IV.7 Hasil pengukuran SEM pada NIIPs pembesaran (a 1) 20.000x dan (a 2) 40.000x; IIPs pembesaran (b1) 20.000x dan (b2) 40.000x; Hg-IIPs pembesaran (c 1) 20.000x dan (c2) 40.000x. 63 Energi NIIPs IIPs Hg-IIPs ( keV ) % atom % atom % atom C K 0,277 76,6 71,87 71,15 O K 0,525 18,04 18,91 21,63 Si K 1,739 4,72 5,75 6,47 S K 2,307 0,64 2,23 0,75 Hg M 2,195 0 1,24 0 Unsur Adapun keberadaan Hg(II) dan unsur-unsur lain seperti C, O, Si, dan S dapat dilihat dari hasil pengukuran energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) pada material IIPs dan material hasil proses leaching Hg(II) pada IIPs (Hg-IIPs) yang masing-masing ditunjukkan oleh Gambar IV.8. (a) (b) (c) Gambar IV.8 Hasil pengukuran EDS pada: (a) NIIPs, (b) IIPs, dan (c) Hg-IIPs. Berdasarkan hasil pengukuran EDS pada Gambar IV.8 tersebut menunjukkan adanya unsur C, O, Si, dan S pada material NIIPs, IIPs, dan Hg-IIPs dimana unsur C sangat dominan dari unsur-unsur lain. Keberadaan unsur Hg(II) yang berhasil terikat dalam material IIPs tersebut terlihat pada Gambar IV.8b. Selain itu, hasil pengukuran EDS pada material Hg-IIPs yang terlihat pada Gambar IV.8c menunjukkan adanya unsur C, O, Si, S dan tidak adanya unsur Hg dalam material Hg-IIPs, yang menunjukkan bahwa proses leaching Hg(II) dalam material polimer tersebut telah berhasil. Begitupun hasil pengukuran EDS pada material NIIPs ditunjukkan oleh Gambar IV.8a. Adapun hasil lengkap dari data EDS terlihat pada Tabel IV.1. Tabel IV.1 Data EDS dari material NIIPs, IIPs, dan Hg-IIPs 64 Karakterisasi Thermogravimetric Analysis (TGA) digunakan untuk mengetahui pengaruh kestabilan dalam hal ini adalah persen kehilangan/penurunan massa dari material Hg-IIPs dan IIPs terhadap perlakuan suhu, sehingga terlihat perbedaan antara material yang tidak mengandung Hg(II) dan mengandung Hg(II). Adapun termogram dari hasil analisis TGA ditunjukkan dalam Gambar IV.9. (a) (b) (c) Gambar IV.9 Kurva: (a) TG-DTG material Hg-IIPs, (b) TG-DTG material IIPs, dan (c) gabungan TG dari Hg-IIPs dan IIPs. Berdasarkan termogram tersebut, baik pada material Hg-IIPs maupun IIPs menunjukan bahwa ada tiga tahap pengurangan massa secara signifikan yaitu suhu antara 110 – 250 o C, suhu antara 250 – 700 o C, dan suhu lebih dari 700 o C. 65 Luas permukaan ( m 2 .g -1 ) Hg-IIPs 118,05 NIIPs 28,04 2,8.10 -2 1,99 Sorben Volume pori totalRadius pori rata-rata ( cc.g -1 ) ( nm ) 1,63.10 -1 2,76 Pada suhu 110 o C terjadi penurunan massa oleh karena adanya pelepasan air dan senyawa volatil yang terdapat pada kedua material tersebut, dimana untuk Hg-IIPs terjadi pengurangan massa sebesar 6,72% dan untuk IIPs sebesar 5,68%. Tahap sampai pada suhu 250 o C menggambarkan kedua material tersebut masih stabil dengan massa Hg-IIPs sebesar 92,28% dan massa IIPs sebesar 94,14% yang relatif lebih stabil dari Hg-IIPs. Pada tahap antara suhu 250 o C sampai 700 o C menunjukan terjadi penurunan massa yang ekstrim untuk Hg-IIPs sampai 83,4% dan IIPs sampai 77,86%, hal ini disebabkan oleh hilangnya beberapa gugus fungsional yang mengandung oksigen pada senyawa organik penyusun utama material Hg-IIPs maupun IIPs yang menghasilkan CO 2 dan uap. Selanjutnya pada tahap suhu diatas 700 o C telah memberikan nilai penurunan massa yang relatif stabil, dimana sampai pada suhu 998 o C diperoleh massa sisa hasil TGA untuk Hg-IIPs sebesar 15,67% dan IIPs sebesar 21,18%. Berdasarkan hal ini menunjukan bahwa adanya Hg(II) pada polimer yang terbentuk memberikan kestabilan termal yang lebih tinggi dibanding tanpa adanya Hg(II), dan juga mengindikasikan adanya perbedaan tersebut menunjukan bahwa proses leaching pada IIPs telah berhasil. Analisis Brunauer-Emmett-Teller (BET) digunakan untuk menentukan luas permukaan, volume pori total, dan ukuran radius pori rata-rata dari sorben Hg- IIPs dan NIIPs. Analisis didasarkan pada adsorpsi gas inert yaitu gas nitrogen oleh sorben Hg-IIPs dan NIIPs. Adapun hasil analisis BET yang diperoleh dirangkum dalam Tabel IV.2 Tabel IV.2 Hasil analisis BET dari sorben Hg-IIPs dan NIIPs Berdasarkan data pada Tabel IV.2 terlihat bahwa sorben Hg-IIPs memiliki luas permukaan, volume pori total, dan radius pori rata-rata yang lebih besar dari sorben NIIPs. Hasil ini dapat dikonfirmasi dengan hasil pencitraan SEM, dimana 66 akibat proses leaching ion Hg(II) pada IIPs mengakibatkan adanya rongga/pori pada polimer tersebut, sehingga material Hg-IIPs yang terbentuk dari hasil leaching ion Hg(II) menghasilkan pori yang lebih besar dibanding dengan NIIPs, selanjutnya secara keseluruhan menghasilkan material dengan luas permukaan yang lebih besar, dimana hal ini merupakan salah satu faktor penentu dalam meningkatkan kinerja dari kemampuan adsorpsi dari suatu sorben. IV.2 Karakterisasi Sifat Retensi Sorben Hg-IIPs dan NIIPs Terhadap Ion Hg(II) dengan Metode Batch Sebelum dilakukan karakterisasi sifat retensi pada sorben Hg-IIPs dan NIIPs terhadap ion Hg(II), maka dilakukan terlebih dahulu optimasi kondisi reaktor untuk analisis merkuri pada CVAAS yang membutuhkan suatu reduktor dan senyawa asam untuk mereduksi ion Hg 2+ menjadi Hg 0 . Olehnya dilakukan optimasi terhadap penggunaan SnCl 2.2H2O sebagai reduktor dan HCl sebagai asam pada pengukuran larutan standar Hg(II) 0,5 mg.L -1 . Adapun hasil pengukuran ditunjukan oleh Gambar IV.10. (a) (b) Gambar IV.10 Hasil optimasi pengukuran standar Hg(II) 0,5 mg.L -1 dengan CVAAS pada : (a) konsentrasi HCl, dan (b) konsentrasi SnCl 2.2H2O.