Perpustakaan Digital ITB

Kromium heksavalen, Cr(VI), merupakan salah satu polutan logam berat yang paling diwaspadai karena toksisitasnya yang tinggi, mobilitasnya yang besar di media perairan, dan sifatnya yang karsinogenik. Limbah industri seperti penyamakan kulit, elektroplating, produksi pigmen, serta industri tekstil dan logam kerap melepaskan Cr(VI) dalam konsentrasi yang melampaui baku mutu, sementara Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 2 Tahun 2023 menetapkan batas Cr(VI) dalam air minum hanya sebesar 0,01 mg/L. Ketatnya baku mutu tersebut menuntut pengembangan teknologi pengolahan yang efektif, salah satunya adalah adsorpsi yang dikenal berbiaya rendah, efisien pada konsentrasi rendah, serta memungkinkan penggunaan berulang adsorben. Gelatin merupakan biopolimer yang murah dan melimpah, namun penggunaannya sebagai adsorben terkendala oleh kapasitas adsorpsi yang rendah serta kestabilan mekanik yang buruk akibat sifat hidrofilik dan mudah larut dalam media berair. Penelitian ini bertujuan mengembangkan dan mengoptimasi adsorben berbasis gelatin yang dimodifikasi dengan polietilenimina (PEI) dan diikat silang dengan glioksal untuk adsorpsi Cr(VI), serta mengkaji karakteristik dan perilaku adsorpsinya secara komprehensif. Studi pendahuluan dilakukan dengan membandingkan empat jenis adsorben, yaitu gelatin, gelatin/PEI, gelatin/glioksal, dan gelatin/PEI/glioksal, berdasarkan kapasitas adsorpsi dan derajat penggembungan. Hasilnya menunjukkan bahwa kombinasi gelatin/PEI/glioksal memberikan keseimbangan terbaik antara jumlah situs aktif dan kestabilan struktur, karena PEI menyumbang gugus amina sebagai situs aktif sekaligus simpul pengikatan silang, sedangkan glioksal membentuk jembatan basa Schiff yang meningkatkan densitas ikatan silang. Komposisi adsorben dioptimasi menggunakan Response Surface Methodology dengan rancangan Central Composite Design (RSM-CCD) terhadap konsentrasi PEI dan glioksal. Model kuadratik yang diperoleh untuk respons kapasitas adsorpsi bersifat signifikan dengankoefisien determinasi R² sebesar 95,08%, dan komposisi optimum diperoleh pada konsentrasi PEI 0,89% (v/v) dan glioksal 1,00% (v/v) dengan konsentrasi gelatin tetap 2% (b/v). Model derajat penggembungan digunakan sebagai analisis pendukung untuk memastikan kestabilan adsorben pada komposisi optimum tersebut. Nilai prediksi model kapasitas adsorpsi tervalidasi secara statistik terhadap hasil eksperimen melalui uji-t. Adsorben hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy–Energy dan Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS). dan Termogravimetri. Karakterisasi FTIR mengonfirmasi terbentuknya jaringan ikatan silang melalui ikatan imina (basa Schiff) dan hemiasetal, sedangkan SEM memperlihatkan perubahan morfologi permukaan setelah modifikasi dan adsorpsi. Analisis EDS dan elemental mapping menunjukkan kandungan nitrogen yang tinggi dari PEI serta keberadaan dan distribusi kromium pada permukaan adsorben setelah adsorpsi. Kondisi optimum adsorpsi Cr(VI) tercapai pada pH 3, massa adsorben 0,05 g, dan waktu kontak 90 menit. Studi kinetika menunjukkan bahwa adsorpsi mengikuti model orde dua semu, sementara data kesetimbangan paling sesuai dengan model isoterm Freundlich sehingga menunjukkan permukaan adsorben yang heterogen. Studi termodinamika menunjukkan proses adsorpsi bersifat endotermik dengan ?H° sebesar +26,62 kJ/mol, berlangsung spontan yang ditandai oleh nilai ?G° negatif, serta disertai peningkatan entropi dengan ?S° sebesar +0,13 kJ/mol·K. Mekanisme adsorpsi didominasi oleh interaksi elektrostatik antara gugus amina terprotonasi dengan anion Cr(VI). Adsorben menunjukkan kemampuan penggunaan berulang yang baik hingga lima siklus adsorpsi–desorpsi dengan HNO3 0,5 M sebagai larutan pendesorpsi terpilih, yang memberikan efisiensi desorpsi tertinggi dibandingkan berbagai pelarut lain yang diuji. Penelitian ini memberikan kontribusi berupa strategi modifikasi biopolimer gelatin yang memadukan penambahan situs aktif amina dan pengikatan silang secara sinergis, serta pendekatan optimasi statistik berbasis RSM-CCD yang mempertimbangkan kapasitas adsorpsi sekaligus kestabilan struktur adsorben. Adsorben gelatin/PEI/glioksal yang dihasilkan berpotensi dikembangkan sebagai material yang murah, stabil, dan dapat diregenerasi untuk pengolahan limbah cair yang mengandung Cr(VI).