Perpustakaan Digital ITB

penduduk berdampak pada meningkatnya jumlah polutan di udara. Salah satu polutan hasil gas buang kendaraan yang paling berbahaya adalah logam berat timbal (Pb) karena tidak dapat diuraikan atau dimusnahkan. Saat ini Pb dianggap sebagai polutan udara yang paling banyak ditemui. Oleh sebab itu dibutuhkan suatu usaha untuk mengurangi pencemaran Pb. Salah satu cara untuk mengurangi pencemaran Pb adalah dengan memanfaatkan material yang memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi polutan tersebut. Salah satu material yang dapat digunakan untuk mengadsorpsi logam berat adalah montmorillonite, khususnya Ca-montmorillonite, yaitu montmorillonite dengan penambahan kation berupa Ca2+. Terkait dengan hal tersebut maka tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis mekanisme adsorpsi Pb pada Ca-montmorillonite serta menginvestigasi struktur dan sifat elektronik dari material tersebut (Pb/Camontmorillonite). Pada penelitian ini montmorillonite dimodelkan sebagai lapisan (slab) tak berhingga dengan ketebalan 6,834 A yang tersusun oleh lapisan silika tetrahedral dan lapisan alumina oktahedral. Adapun struktur Ca-montmorillonite diperoleh dengan cara melakukan substitusi isomork pada struktur pyrophyllite. Substitusi isomork tersebut diaplikasikan pada dua lapisan dimana salah satu ion Al3+ menggantikan salah satu ion Si4+ pada lapisan tetrahedral dan salah satu ion Mg2+ menggantikan salah satu ion Al3+ pada lapisan oktahedral. Adapun metode yang digunakan pada kalkulasi pemodelan ini adalah Density Fun- ctional Theory (DFT) dengan menggunakan Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP). Dalam hal ini satu unit sel Ca-montmorillonite terdiri dari 41 atom. Dengan ii iii penambahan atom Pb maka akan tersusun 42 atom. Adapun elektron valensi yang digunakan untuk setiap atom adalah sebagai berikut: H, 1s1; O, 2s22p4; Al, 3s23p1; Si, 3s23p2; Mg, 3s2; Ca, 4s2; Pb, 6s26p2 dengan jenis exchange correlation GGAPBE. Dari hasil kalkulasi didapatkan nilai konstanta kisi unit sel a = 5; 18A; b = 8; 98A; c = 13; 24A dengan sudut kisi = 90; 50; = 99; 20; = 89; 70. Dengan penambahan atom Pb pada struktur Ca-montmorillonite didapatkan energi adsorpsi Pb Eads????Pb sebesar -0,734 eV. Jenis adsorpsi yang terjadi adalah chemisorption, hal ini dibuktikan dengan berubahnya nilai lebar celah pita material Ca-montmorillonite. Dengan kata lain adsorpsi atom Pb pada Ca-montmorillonite mengubah sifat elektronik dari insulator menjadi logam. Dalam riset ini dilakukan investigasi lebih lanjut mengenai interaksi antara atom Pb dengan Ca-montmorillonite. Distribusi beda muatan struktur Pb/Ca-montmorillonite menunjukkan adanya konsentrasi muatan antara atom Pb dan atom Ca yang mengindikasikan telah terjadi transfer muatan antara kedua atom tersebut. Proses transfer muatan ini dikonrmasi dengan hasil kalkulasi Bader yang menunjukkan berkurangnya muatan elektron atom Ca dan bertambahnya muatan elektron atom-atom tetangga dari Ca termasuk atom Pb. Selanjutnya penulis melakukan kalkulasi supersel Pb/Ca-montmorillonite dengan tiga ukuran Ca-montmorillonite yang berbeda yaitu 1 2 1, 2 2 1, dan 3 2 1. Didapatkan hasil semakin tinggi persentase atom Pb menghasilkan energi total yang semakin rendah dengan nilai energi yang dirasakan tiap atom menjadi semakin tinggi. Hasil lain yang ditemukan adalah penambahan atom Pb akan mengubah sifat elektronik Ca-montmorillonite baik pada skala unit sel maupun supersel meskipun jumlah atom Pb yang ditambahkan hanya berjumlah satu atom saja. Pada kasus sebenarnya, unsur yang terbuang dari hasil pembakaran kendaraan berupa atom Pb yang sudah teroksidasi menjadi PbO. Oleh karena itu dilakukan pula kalkulasi PbO/Ca-montmorillonite untuk mengetahui energi adsorpsi molekul PbO pada Ca-montmorillonite. Hasil kalkulasi menunjukkan penambahan atom O pada Pb menurunkan energi adsorpsi secara signikan menjadi -2,616 eV