Pembuangan zat warna sintetis dari industri yang tidak tepat dapat merusak kualitas air. Salah satu zat warna sintetis adalah metilen biru. Metilen biru merupakan senyawa aromatik heterosiklis yang biasanya digunakan sebagai zat warna pada tekstil. Dalam dosis yang tinggi metilen biru jika masuk ke dalam tubuh manusia dapat terakumulasi dan dimerisasi dalam sel, sedangkan studi karsinogenik pada sel mencit dan tikus dapat menunjukkan peningkatan tumor yang ada. Pembuangan zat warna sintetis dari limbah industri dapat dilakukan setelah limbah melalui proses fisika (misalnya adsorpsi dan filtrasi), pemurnian kimia (misalnya fotokatalisis dan oksidasi), atau degradasi secara biologis. Biasanya penghilangan metilen biru dilakukan melalui oksidasi kimia atau foto-oksidasi, namun cara ini dapat menghasilkan hasil samping yang tidak diharapkan dan beracun, seperti terbentuknya 2-aminofenol 2-asam amino-5- (N-metilformamido) -benzenesulfonat. Dalam metode biodegradasi, mikroorganisme menghancurkan senyawa yang biodegradable, sedangkan senyawa yang non biodegradable tetap berada di lumpur dan dilepaskan ke lingkungan.
Adsorben dapat diproduksi dengan biaya yang relatif rendah, dan merupakan bahan fleksibel yang dapat dimodifikasi menjadi adsorben untuk berbagai jenis zat warna. Salah satu adsorben yang dapat digunakan adalah zeolit. Adalah berbagai macam zenis zeolite, sedangkan salah satu jenis zeolite yang memiliki kemampuan lebih baik sebagai adsorben adalah ZSM-5. ZSM-5 dapat diperoleh di alam atau hasil sintesis. ZSM-5 dari alam biasanya banyak pengotor, sehingga biasanya kurang disukai. ZSM-5 hasil sintesis dengan cara tradisional biasanya memiliki pori mikro (mikropori). Sementara itu zat warna metilen biru memiliki ukuran besar, sehingga tidak dapat teradsorpsi pada ZSM-5 mikropori. Oleh karenanya perlu disintesis ZSM-5 mesopori. Untuk sintesis ZSM-5 mesopori biasanya memerlukan bahan kimia yang harganya mahal. Oleh karena itu perlu diupayakan sintesis dari bahan yang kurang berharga, misalnya dari limbah padat. Salah satu jenis padat yang dapat digunakan untuk pembuatan ZSM-5 adalah red mud, yaitu limbah pengilangan bauksit. Red mud yang memiliki kandungan utama Fe2O3, Al2O3, dan SiO2. Untuk sintesis ZSM-5 diperlukan bahan yang memiliki kandungan Al2O3, dan SiO2, sehingga Fe2O3 dihilangkan dulu sebelum digunakan.
Sintesis ZSM-5 mesopori dari red mud
Sintesis ZSM-5 mesopori dilakukan dengan komposisi molar 0,2SiO2:0,004Al2O3:0,04TPA:3,6H2O. Untuk mencukupi kadar SiO2 ditambahkan Ludox, sedangkan TPAOH digunakan sebagai cetakan agar terbentuk ZSM-5, bukan zeolite yang lain. Padatan red mud yang telah dihilangkan zat besinya dicampur dengan air dan Ludox, dan diaduk selama 8 jam. TPAOH dilarutkan dalam air dan ditambahkan ke dalam campuran, lalu dimasukkan ke dalam botol polipropilena dan ditutup rapat lalu dipanaskan dengan oven pada suhu 80oC selama 6, 9, dan 24 jam. Campuran didinginkan pada suhu kamar dan ditambah cetiltrimetilamonium bromide (CTAB) dan diaduk selama 1 jam untuk membentuk mesopori. Campuran dipindah ke autoklaf dan dipanaskan pada 150oC selama 24 jam. Padatan disaring dan dicuci dengan air dan dikeringkan pada suhu 60oC selama 24 jam dan dilanjutkan kalsinasi pada suhu 550oC selama 1 jam dalam suasana gas nitrogen dan 6 jam dalam udara. Hasil sintesis ZSM-5 mesopori diaplikasikan sebagai adsorben metilen biru. Berdasarkan hasil karakterisasi dengan FTIR ditunjukkan bahwa ZSM-5 menyerap metilen biru melalui terbentuknya jembatan hidrogen antara pasangan elektron bebas pada nitrogen dalam metilen biru dengan Si-OH pada kerangka zeolit. Metilen biru juga diserap melalui reaksi elektrostatis antara muatan negatif dari Al dari struktur ZSM-5 dengan muatan positif dari N pada metilen biru.
Penulis: Hartati
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Hellna Tehubijuluw, Riki Subagyo, Maulil Fatma Yulita, Reva Edra Nugraha, Yuly Kusumawati, Hasliza Bahruji, Aishah Abdul Jalil, Hartati Hartati, Didik Prasetyoko, Utilization of red mud waste into mesoporous ZSM-5 for methylene blue adsorption-desorption studies, Environmental Science and Pollution Research, https://doi.org/10.1007/s11356-021-13285-y
