Perpustakaan Digital ITB

Serium (Ce) merupakan salah satu logam tanah jarang yang banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang industri. Peningkatan pemanfaatan serium ini berpotensi meningkatkan kandungan ion Ce(III) dalam limbah cair yang dapat menimbulkan dampak lingkungan dan kesehatan. Walaupun tingkat toksisitas serium tidak setinggi logam berat lain seperti timbal, namun serium dapat terakumulasi melalui rantai makanan, sehingga diperlukan teknologi pemisahan yang efektif, ekonomis, dan ramah lingkungan. Adsorpsi menggunakan biopolimer alginat merupakan salah satu metode yang menjanjikan karena memiliki gugus karboksilat yang mampu mengikat ion logam. Namun, stabilitas mekanik dan kapasitas adsorpsi alginat masih perlu ditingkatkan melalui proses ikat silang menggunakan ion logam. Di sisi lain, fenomena adsorpsi yang melibatkan konsep larutan dan interaksi antarmolekul memiliki potensi untuk diintegrasikan ke dalam pembelajaran kimia berbasis eksperimen sehingga mampu menghubungkan konsep teoritis dengan fenomena nyata. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan adsorben Zn-alginat untuk adsorpsi ion Ce(III), mengkaji karakteristik dan mekanisme adsorpsinya, serta mengimplementasikan hasil penelitian tersebut sebagai dasar pengembangan modul pembelajaran kimia berbasis eksperimen pada materi konsep larutan dan interaksi antarmolekul. Adsorben Zn-alginat disintesis melalui metode gelasi ionik menggunakan variasi konsentrasi larutan ZnCl2 sebagai pengikat silang. Adsorben yang diperoleh dikarakterisasi menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) dan Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDS). Studi adsorpsi dilakukan dengan mempelajari pengaruh konsentrasi crosslinker, pH larutan, massa adsorben, waktu kontak, suhu adsorpsi. Mekanisme adsorpsi dikaji melalui pemodelan kinetika, isoterm, dan parameter termodinamika. Dilakukan pula uji penggunaan ulang adsorben melalui prosedur adsorpsi- desorpsi. Hasil penelitian selanjutnya digunakan sebagai dasar penyusunan modul pembelajaran berbasis eksperimen menggunakan model pengembangan ADDIE. Validitas modul dianalisis menggunakan indeks Aiken V, sedangkan efektivitas modul dievaluasi melalui analisis Rasch terhadap hasil tes awal dan tes akhir peserta didik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa adsorben Zn-alginat berhasil disintesis, dengan konsentrasi ZnCl2 2% menghasilkan kinerja adsorpsi terbaik. Karakterisasi FTIR menunjukkan adanya perubahan pita serapan gugus hidroksil dan karboksilat setelah adsorpsi yang mengindikasikan keterlibatan gugus fungsi dalam proses pengikatan ion Ce(III). Hasil SEM-EDS memperlihatkan morfologi permukaan yang relatif tetap setelah adsorpsi, disertai munculnya unsur Ce serta penurunan kandungan Zn yang mengindikasikan terjadinya interaksi antara adsorben dan adsorbat. Kondisi optimum adsorpsi diperoleh pada pH 4, massa adsorben 0,05 g, dan waktu kontak 240 menit. Data kinetika mengikuti model orde semu dua dengan nilai koefisien determinasi (R2) sebesar 0,9969, yang mengindikasikan bahwa laju adsorpsi dikendalikan oleh interaksi kimia pada situs aktif adsorben. Data isoterm mengikuti model Langmuir (R2 = 0,9979) dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 55,09 mg/g yang menunjukkan adsorpsi berlangsung sebagai lapisan tunggal pada permukaan yang relatif homogen. Analisis termodinamika menunjukkan bahwa proses adsorpsi berlangsung secara spontan (?G° < 0), bersifat endotermik (?H° > 0), dan disertai peningkatan ketidakteraturan antarmuka padat-cair (?S° > 0). Berdasarkan keseluruhan hasil karakterisasi dan studi adsorpsi, mekanisme adsorpsi diduga didominasi oleh interaksi kimia melalui kompleksasi gugus karboksilat dan pertukaran ion. Uji penggunaan ulang menunjukkan kinerja adsorben yang masih baik setelah tiga siklus adsorpsi-desorpsi. Modul pembelajaran yang dikembangkan memperoleh nilai indeks Aiken V sebesar 0,96 dengan kategori sangat valid. Hasil implementasi modul yang dikembangkan menunjukkan peningkatan kemampuan peserta didik yang ditunjukkan oleh kenaikan nilai person measure dari 0,08 logit pada tes awal menjadi 1,20 logit pada tes akhir berdasarkan analisis Rasch. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Zn-alginat berpotensi sebagai adsorben untuk pemisahan ion Ce(III), sekaligus menjadi konteks pembelajaran yang mampu menghubungkan konsep kimia dengan aplikasi nyata melalui kegiatan eksperimen.