Perpustakaan Digital ITB

Keberadaan logam berat dalam perairan merupakan masalah yang sangat serius, karena banyak digunakan untuk keperluan kehidupan sehari-hari khususnya industri otomotif, baterai, penyamakan kulit, pelapisan logam dan karena penggunaannya yang tinggi sehingga sangat rentan untuk terbuang ke perairan. Beberapa logam berat dalam jumlah renik merupakan unsur esensial bagi manusia, tumbuhan dan hewan, tetapi pada konsentrasi tertentu dapat bersifat racun terhadap semua makhluk hidup. Oleh karena itu, strategi yang efektif untuk menghilangkan ion logam berat dari perairan krusial diperlukan, karena pada konsentrasi tinggi, ion logam berat dapat mengalami transformasi menjadi senyawa yang lebih toksik. Metode adsorpsi banyak digunakan karena mempunyai beberapa keuntungan, yaitu efisiensi yang tinggi, mudah penanganan, bisa digunakan kembali, murah dan banyak pilihan material yang digunakan sebagai adsorben, dan memiliki selektivitas dan kepekaan yang tinggi. Salah satu material yang akhir-akhir ini mendapatkan perhatian khusus adalah nanofiber karena potensi pemanfaatannya yang begitu luas pada berbagai bidang dan mempunyai beberapa keunggulan, yaitu luas permukaannya dalam skala nm2, kinerja mekanik yang unggul misalnya kuat tarik, porositas yang tinggi, ukuran pori kecil, ringan dan permeabilitas yang tinggi. Sifat inilah yang menyebabkan nanofiber banyak digunakan sebagai adsorben untuk menghilangkan ion logam berat. Metode electrospinning merupakan salah satu cara yang sederhana untuk pembentukan serat (fiber) dengan ukuran nano. Modifikasi nanofiber dilakukan dengan menggabungkan polimer dengan zeolit sehingga membentuk komposit material fungsional yang mempunyai karakteristik yang menguntungkan, untuk menutupi kelemahan dari zeolit dan nanofiber ketika diaplikasikan sebagai adsorben secara terpisah (recyelability yang rendah, pembentukan agregat dan stabilitas termag yang rendah Pengembangan material fungsional diawali dengan menyiapkan nanofiber PMMA dan nanofiber komposit PMMA-Zeolit (dengan variasi zeolit 10, 20, 40, 60 dan 80 % (b/b)) secara electrospinning dengan optimasi kondisi meliputi variasi konsentrasi polimer, jarak ujung jarum ke kolektor, tegangan listrik yang diberikan dan laju alir polimer. Keberhasilan dari pembuatan nanofiber ini ditunjukkan hasil karakterisasi menggunakan spektrofotometri inframerah (FTIR), difraksi sinar-X (XRD), Scanning electron microscope (SEM), termogravimetri (TGA) dan karakterisasi sifat hidrofilisitasnya. Evaluasi kinerja material fungsional baru sebagai adsorben dalam mengadsorp ion logam (Ni2+, Zn2+ dan Cd2+) dipelajari dengan metode batch melalui optimasi beberapa parameter, meliputi pengaruh pH, waktu kontak, massa adsorben, konsentrasi awal, dipelajari juga isoterm, kinetika dan termodinamika adsorpsi. Penentuan jumlah ion logam dalam air dilakukan dengan metode spektrofotometri serapan atom (AAS). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi optimum sintesis nanofiber PMMA diperoleh pada konsentrasi 22,5% (b/v), tegangan listrik 20 kV, jarak ujung jarum ke konektor 15 cm dan laju alir polimer 0,004 mL/menit. Nanofiber komposit PMMA- Zeolit berhasil dibuat dengan penambahan zeolit yang optimum adalah 40%. Nanofiber komposit PMMA-Zeolit 40%. Dari data FTIR menunjukkan serapan baru pada bilangan gelombang 3446,79; 1149,02; 754,17 dan 464,84 cm-1 pada spektrum nanofiber PMMA-Zeolit yang mengindikasikan spektra khas dari zeolit. Selain itu juga tejadi pergeseran bilangan gelombang akibat adanya interaksi ikatan hidrogen yang terbentuk antara zeolit dan PMMA. Hal ini sesuai dengan hasil TGA bahwa penambahan zeolit akan meningkatkan stabilitas termal dari nanofiber PMMA- Zeolit. Penambahan zeolit pada nanofiber PMMA akan merubah beberapa karakteristik dari nanofiber yaitu mengubah sifat nanofiber PMMA yang hidrofob berubah menjadi hidrofil, hal ini bisa dilihat dari penurunan sudut kontak nanofiber terhadap air dengan meningkatnya jumlah zeolit, hal ini didukung data energi bebas hidrasi (?GSW) yang meningkat, menunjukkan bahwa permukaan nanofiber semakin mudah berinteraksi dengan air. Penambahan zeolit juga meningkatnya luas permukaan spesifik yang ditunjukkan dari data hasil BET yaitu 26,165 m2 g-1 untuk nanofiber PMMA dan 26,988 m2 g-1 untuk nanofiber komposit PMMA-Zeolit. Dari citra SEM mapping dan TEM di duktikan bahwa zeolit berhasil menyebar merata di permukaan dan di dalam nanofiber. Kondisi optimum adsorpsi diperoleh pada pH 6 untuk adsorpsi ion Ni2+, Cd2+, Zn2+ untuk zeolit dan nanofiber PMMA-Zeolit. Hal ini sesuai dengan potensial zeta yang memiliki muatan paling negatif pada pH 6. Waktu kontak optimum adalah 180 menit untuk zeolit, 240 menit dan 300 menit untuk nanofiber PMMA dan nanofiber PMMA-Zeolit. Model isoterm adsorpsi mengikuti model isoterm Freundlich dan kinetika adsorpsi mengikuti model pseudo-orde dua. Berdasarkan model difusi intrapartikel mekanisme adsorpsi terjadi dua tahap dan laju difusi dikontrol oleh kedua tahap tersebut yaitu difusi film dan difusi intrapartikel menunjukkan terjadinya kemisorpsi dan terjadi secara multilayer. Berdasarkan parameter termodinamika adsorpsi yang diperoleh dapat dinyatakan bahwa proses adsorpsi terjadi secara spontan dan bersifat endoterm. Nanofiber komposit PMMA-Zeolit memberikan kinerja adsorpsi yang lebih baik yaitu 70,2358%; 86,6529% dan 88,9463% berturut- turut untuk ion logam Ni2+, Cd2+ dan Zn2+ sedangkan untuk zeolit 68,2185%, 85,4222% dan 88,6563%. Nanofiber komposit PMMA-Zeolit memberikan sifat lebih tahan terhadap asam dari pada zeolit.