Penyisihan Kromium Heksavalen dari Limbah Cair Industri dengan Menggunakan Adsorben Berbasis Ionic Imprinting Polymer

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin
Ilustrasi oleh Bangzul.com

Kromium merupakan salah satu logam berat yang dihasilkan dari aktivitas industri seperti industri metalurgi, baterai, pewarna, pestisida dan elektroplating. Di lingkungan perairan, kromium terdapat dalam beberapa keadaan oksidasinya mulai dari -2 sampai +6. Kromium di tanah dan air permukaan paling banyak dalam bentuk +3 dan +6. Cr(III) (Kromium trivalen) berguna dalam proses metabolisme sementara Cr(VI) (kromium heksavalen) bersifat toksik. Hal ini disebabkan Cr(VI) lebih mobile dari Cr(III) dan sulit untuk dihilangkan dari air. Toksisitas dari Cr(VI) diperkirakan 10 sampai 100 kali dari Cr(III). Cr(VI) umumnya bersifat genotoksik, mutagenik dan karsinogen terhadap manusia dan terhadap jaringan biota tergantung dari tingkat kelarutan dan mobilitasnya. Sementara Cr(III) secara termodinamika lebih stabil dalam tanah yang terendapkan sebagai besi-kromium hidroksida (Fe,Cr)(OH)3 dan kromium hidroksida (Cr(OH)3 atau terimobilisasi dalam koloid tanah. Mekanisme pengendapan dan adsorpsi krom ke dalam koloit berlangsng melalui kapasitas pertukaran ion, kondisi pH, keberadaan, kualitas, jumlah dari clay-oksida-hidroksida dan karbon anorganik.

World Health Organization (WHO) telah merekomendasikan nilai batas toleransi kandungan Cr(VI) dalam air minum sebesar 0,05 mg/L. Mengingat aplikasinya yang luas, maka perlu dilakukan pengontrolan keberadaan kromium pada lingkungan aquatik yang dihasilkan dari sumber antropogenik seperti limbah buangan industri. Beberapa teknik telah digunakan untuk menyisihkan atau mereduksi Cr(VI) dari dalam larutan seperti metode presipitasi dan elektrokoagulasi, osmotik balik, penukar ion, ultrafiltrasi, filtrasi membran cair, bio dan mikrobial reduksi, fotokatalisis  dan adsorpsi. Dari beberapa teknik tersebut, teknik adsorpsi merupakan teknik yang paling luas digunakan karena memiliki efektivitas tinggi, efisiensi penggunaan energi yang tinggi, design yang sederhana, pengoperasian yang mudah, serta relatif murah.

Salah satu adsorben baru yang dapat digunakan untuk penyisihan Cr(VI) dari limbah industri adalah adsorben berbasis polimer tercetak ion (ionic imprintring polymer) (IIP). Adsorben IIP dipilih karena memiliki tingkat selektivitas dan sensitif yang tinggi terhadap target logam berat. Berbagai adsorben IIP untuk keperluan penyisihan Cr(VI) telah banyak dibuat dan dikembangkan oleh para peneliti dalam beberapa tahun terakhir ini diantaranya poly(VP-HEMA)-Cr(VI) imprinted polymer, N-propyl quaternized magnetic poly(4-vinylpyridine), Cr(VI)-imprinted poly(4-VP-co-MMA), dan lain sebagainya. Walaupun penyisihan Cr(VI) menggunakan IIP telah banyak dilaporkan namun penggunaan 4-Vinyl piridin (4-VP) langsung sebagai agen pengompleks sekaligus sebagai monomer belum pernah dilaporkan. Selain itu dalam limbah industri seperti industri elektroplating, adsorpsi yang kompetif antara Cr(VI) dan ion logam lainya seperti ion Pb(II), ion Ni(II), ion Mn(II) dan Cr(III) masih belum diinvestigasi secara menyeluruh. Dalam penelitian ini dilakukan sintesis dengan metode pengendapan untuk langsung menghasilkan adsorben berbasis IIP (Cr(VI)-imprinted-poly(4-VP-co-EGDMA)). Sintesis dilakukan menggunakan metode pengendapan dengan pendekatan ikatan non-kovalen. IIP disintesis menggunakan Cr(VI) sebagai template ion, 4-VP sebagai monomer sekaligus sebagai agen pengompleks, ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) sebagai cross-linker, benzoil peroksida (BPO) sebagai inisiator dan etanol/aseton sebagai porogen. Data karakterisasi XRD, FTIR, SEM-EDX dan BET-BJH menunjukkan bahwa adsoben Cr(VI)-imprinted-poly(4-VP-co-EGDMA) telah berhasil disintesis dengan baik,

Dimana material ini berbentuk amorf, memiliki struktur pori mikro dan mesopori dengan rata rata ukuran pori sebesar 4.848 nm. Optimasi massa adsorben, pH, waktu kontak dan temperatur  menggunakan larutan sampel Cr(VI) dengan konsentrasi awal 14 mg/L sebanyak 25 mL, menunjukkan bahwa adsorpsi Cr(VI) menggunakan Cr(VI)-imprinted-poly(4-VP-co-EGDMA) berlangsung optimum menggunakan massa adsorben sebanyak 0.08 g, pada kondisi pH 2, waktu kontak 30 menit dan temperatur sebesar 313 K.  Studi selektivitas juga menunjukkan bahwa adsorben Cr(VI)-imprinted-poly(4-VP-co-EGDMA) sangat selektif untuk mengadsorpsi ion Cr(VI) walaupun dalam sampel mengandung ion pengganggu lainnya seperti Ni(II) dan Cr(III).

Modelling kinetika adsorpsi memperlihatkan bahwa proses adsorpsi mengikuti model kinetika semu orde dua, sementara studi isotherm adsorpsi menunjukkan bahwa mekanisme adsorpsi Cr(VI) mengikuti model isotherm Freundlich. Aplikasi adsorben ini untuk penyisihan Cr(VI) secara langsung dari sampel limbah elektroplating juga memperlihatkan bahwa Cr(VI) mampu diadsorpsi sampai 96%. Uji resusability juga memperlihatkan bahwa adsorben ini dapat digunakan secara berturut-turut sampai 10 kali penggunaan. Secara keseluruhan adsorben berbasis IIP yang berhasil dipreparasi ini ke depan disamping dapat dimanfaatkan sebagai adsorben baru untuk penyisihan Cr(VI) dari sampel air, juga dapat dimanfaatkan sebagai material fasa padat baru dalam sistem solid phase extraction (SPE) untuk prekonsentrasi dan ekstraksi Cr(VI) dari berbagai sampel air.

Penulis: Dr. Handoko Darmokoesoemo, Drs., DEA

Informasi Detail tentang tulisan ini dapat dilihat di:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1381514819309216

Handoko Darmokoesoemo, Ganden Supriyanto, Yantus A.B. Neolaka, Yosep Lawa, Johnson N. Naat, Arsel A. Pau Riwu, Clovia I. Holdsworth, Andrew N. Amenaghawon, Heri Septya Kusuma. 2020. A Cr(VI)-imprinted-poly(4-VP-co-EGDMA) sorbent prepared using precipitation polymerization and its application for selective adsorptive removal and solid phase extraction of Cr(VI) ions from electroplating industrial wastewater. Reactive and Functional Polymers, 147, 104451.

Berita Terkait

UNAIR News

UNAIR News

Media komunikasi dan informasi seputar kampus Universitas Airlangga (Unair).

Leave Reply

Close Menu