Pencemaran lingkungan oleh logam berat telah menjadi masalah global seiring meningkatnya proses industrialisasi. Kromium heksavalen (Cr(VI)) merupakan salah satu logam berat yang secara mayor berasal dari sumber antropogenik. Spesi ini dapat membawa dampak negative begi kesehatan manusia karena bersifat mutagenik dan karsinogenik. Untuk mengatasi persoalan ini, adsorpsi merupakan metode yang telah banyak dilaporkan aplikasinya untuk menyisihkan Cr(VI) dalam sistem aquatik, dikarenakan prinsip kerjanya yang relatif sederhana dengan biaya yang relatif murah. Namun, tingkat selektivitas dan sensitivitas adsorben konvensional yang rendah membutuhkan jumlah adsorben yang sangat banyak dan berpotensi menghasilkan adsorben dengan kandungan logam berat yang sangat tinggi serta sulit untuk diregenerasi. Oleh karena itu, salah satu teknik terbaru yang dikembangkan untuk mempersiapan adsorben yang lebih efektif ialah menggunakan pendekatan ionic imprinted polymer (IIP), dimana material disintesis untuk menghasilkan situs reseptor dengan bentuk ruang 3-D dalam jaringan polimer yang identik, dengan templat berupa ion yang sangat spesifik dari analit target.
Dengan tujuan meningkatkan efektifitas pemisahan fasa adsorben dari larutan setelah proses adsorpsi, maka pengembangan adsorbent IIP bersifat magnetic dengan kombinasi material magnetic graphene oxide (GO) berbasis kayu kesambi (Schleichera oleosa), menjadi arah yang menarik dalam penelitian yang kami laporkan. Magnetik graphene oxide (GO) merupakan material berbasis graphene yang dimodifikasi dengan adanya nanopartikel besi oksida (Fe3O4) pada permukaan GO. Magnetik GO memiliki karakter yang mendukung peranannya dalam proses adsorpsi, seperti luas permukaan yang tinggi, memiliki gugus fungsional teroksigenisasi, serta karakter superparamagnetik yang baik.
Dalam penelitian yang kami laporkan ini, material IIP@GO-Fe3O4 dan NIP@GO-Fe3O4 disintesis kemudian dianalisis dengan menggunakan instrument FTIR, XRD, BET-BJH dan SEM-EDX. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa material magnetik IIP@GO-Fe3O4 dan NIP@GO-Fe3O4 masing-masing memiliki puncak vibrasi -OH pada bilangan gelombang 3427,37 cm-1 dan 3391,917 cm-1, vibrasi streching dari gugus C-H dan gugus C=O yang berasal dari EGDMA terlihat pada bilangan gelombang 2954,39 cm-1 dan 1722,21 cm-1. Puncak pada bilangan gelombang 1600,52 cm-1 dan 1455,01 cm-1 adalah karakteristik vibrasi streching dari gugus C=N dan C-N yang berasal dari cincin 4-VP, sementara puncak 1249,78 cm-1 dan 1143,39 cm-1 mewakili vibrasi streching dari gugus C-O-C yang berasal dari EGDMA. Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa adanya puncak difraksi karakteristik GO-Fe3O4 pada 30,1158o; 35,5002o; 43,2304o; 53,6501o; 56,8994o; dan 62,8308o dengan bidang kristal secara berturut-turut (220), (311), (400), (422), (511) dan (404). Sementra pada material IIP@GO-Fe3O4 ditemukan empat puncak karakteristik, yaitu 30,0399o; 35,3507o; 57,1932o dan 62,7802o dengan bidang kristal secara berturut-turut (220), (311), (511), dan (440). Keempat puncak karakteristik pada material magnetik IIP@GO-Fe3O4, sesuai dengan model kristal face centered cubic (fcc) dari nanopartikel magnetit Fe3O4 (JCPDS No. 88-0315). Hasil analisis SEM-EDX menunjukkan bahwa IIP@GO-Fe3O4 dan NIP@GO-Fe3O4 merupakan material yang berpori (banyak rongga) lebih terbuka berbentuk butir-butir tidak sempurna dengan distribusi partikel yang kurang homogen. Morfologi citra SEM IIP@GO-Fe3O4 dan NIP@GO-Fe3O4 juga memperlihatkan bahwa monomer, cross-linker, dan inisiator yang tidak bereaksi selama proses polimerisasi telah berhasil dibebaskan dari material adsorben. Hasil analisis menggunakan EDX menunjukkan bahwa material IIP@GO-Fe3O4 memiliki komposisi unsur C, N, O, Cr dan Fe yang mengindikasikan bahwa terdapat sebagian kecil Cr yang tidak terleaching keluar dari pori pori polimer. Hasil analisis BET-BJH memperlihatkan bahwa isoterm adsorpsi/desorpsi N2 pada IIP@GO-Fe3O4 mengikuti isoterm tipe III sementara NIP@GO-Fe3O4 mengikuti isoterm tipe V yaitu tipe yang hampir sama dengan tipe III tetapi pada tipe ini terdapat hysteresis loop yang menunjukkan bahwa didalam ukuran mesopori suatu material masih terdapat pori-pori. Material IIP@GO-Fe3O4 memiliki distribusi ukuran pori sebesar 45,54 Å (jari-jari) dan NIP@GO-Fe3O4 memiliki distribusi ukuran pori sebesar 70,11 Å (jari-jari).
Studi adsorpsi pada berbagai variasi parameter menunjukkan bahwa adsorpsi Cr(VI) dengan menggunakan material IIP@GO-Fe3O4 berlangsung baik pada pH 2, dan mencapai optimum pada waktu 40 menit, pada suhu 323 K menggunakan massa adsorben sebanyak 0.04 g. Laju adsorpsi Cr(VI) pada IIP@GO-Fe3O4 mengikuti model kinetika PSO sedangkan kesetimbangan isotherm adsorpsinya mengikuti model DKR. Berdasarkan model ishotherm yang ada diperoleh adsorpsi maksimum Cr(VI) pada IIP@GO-Fe3O4 adalah 8,502 mg/g. Uji selektivitas adsorpsi menggunakan ion pengganggu Pb(II), Mn(II) dan Cd(II) menunjukkan bahwa maretial IIP@GO-Fe3O4 memiliki selektivitas yang sangat tinggi terhadap Cr(VI) dibandingkan dengan NIP@GO-Fe3O4. Secara termodinamika, material IIP@GO-Fe3O4 memperlihatkan bahwa proses adsorpsi pada ion Cr(VI) berlangsung secara endotermis, melalui interaksi Van der Waals antara adsorbat dengan gugus fungsional teroksigenisasi pada permukaan adsorben.
Penulis: Dr. Handoko Darmokoesoemo, Drs., DEA
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1381514821001929?via%3Dihub
