Polusi logam berat dalam lingkungan perairan menjadi masalah serius yang muncul seiring dengan meningkatnya populasi manusia dan industrialisasi. Kromium merupakan salah satu logam berat yang dihasilkan dari aktivitas industry seperti tekstil, electroplating, metalurgi dan industri cat. Salah satu bentuk ion kromium yang stabil pada lingkungan perairan ialah kromium trivalent (Cr(III)). Cr(III) merupakan spesi yang dalam konsentrasi rendah berperan sebagai unsur essensial yang dibutuhkan dalam system metabolisme lipid dan glukosa. Namun, pada konsentrasi melebihi konsentrasi ambang maka spesi ini dapat menjadi sangat beracun dan dapat mengalami penetrasi melewati membrane permeable dan menyebabkan terganggunya fungsi reseptor dan enzim.
Beberapa metode telah dikembangkan untuk menyisihkan Cr(III), dimana metode adsorpsi merupakan teknik yang paling luas diaplikasikan karena memiliki efektifitas tinggi, desain yang sederhana dan pengoperasian yang mudah. Salah satu bahan yang umum digunakan sebagai adsoben ialah adsorben berbasis biomassa. Namun, adsorben berbasis biomassa memiliki beberapa kelemahan yaitu membutuhkan regenerasi bahan, adsorbent dengan reusibilitas yang rendah menjadi polutan sekunder preparasi adsorben yang membutuhkan biaya yang relatif besar seperti pada kasus aktif karbon, dan berkurangnya kapasitas adsorpsi pada setiap siklus. Oleh karena itu sangat penting untuk melakukan sintesis senyawa baru yang memiliki potensi sebagai adsorben dengan performance adsorpsi terhadap Cr(III) yang baik. Salah satu jenis senyawa yang berpotensi sebagai adsorben ialah kaliksarena. Senyawa kaliksarena dapat membentuk kompleks dengan berbagai tipe ion logam seperti logam alkali, alkali tanah, Cu2+, Zn2+, Ag+, Hg+, dan Hg2+. Senyawa calix[4]resorcinarene dasarnya merupakan senyawa calixarene karena tersusun atas senyawa aromatis, yang memiliki komponen resorcinol. Dalam beberapa laporan, calix[4] resorcinarene umumnya digunakan sebagai fotokatalis, sensor dan separator. Namun, publikasi yang memuat pemanfaatan calix[4] resorcinarene untuk adsorpsi Cr(III) masih sangat jarang ditemukan.
Dalam laporan ini, material Cinnamoyl C-phenylcalix[4]resorcinarene (CCPCR) dianalisis dengan menggunakan FTIR, BET-BJH dan NMR. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa gugus fungsi C = O cinnamoyl muncul pada bilangan gelombang 1689 cm-1, gugus -OH hadir dengan puncak yang lebar pada bilangan gelombang 3125 cm-1. Hasil analisis BET-BJH menunjukkan bahwa luas permukaan BET dari CCPCR relatif kecil yaitu sebesar 12.04 m2/g. Hasil analisis BJH dari material CCPCR memperlihatkan bahwa jari-jari pori sebesar 21.001 Å yang diklasifikasi dalam distribusi ukuran mesopori. Studi isotherm adsorption/desorption N2 menunjukkan bahwa pada tekanan tinggi jumlah molekul N2 yang teradsorpsi meningkat karena adanya fenomena kondensasi kapiler didalam jaringan mesopori CCPCR. Hasil analisis instrument 1H-NMR menunjukkan bahwa adanya pergeseran kimia 3.64 ppm yang disebabkan oleh adanya jembatan proton, proton aromatic dari gugus fenil hadir pada 6.43 ppm dan 7.45 ppm, sementara pergeseran kimia dari gugus sinamoil muncul pada 7.5 ppm – 8.00 ppm. Hasil karakterisasi instrument tersebut menunjukkan bahwa material CCPCR memiliki karakteristik yang dapat digunakan sebagai adsorbent.
Studi adsorpsi Cr(III) pada material CCPCR diawali dengan optimasi beberapa parameter dengan hasil kondisi optimum pada pH 7, massa adsorbent optimum 1 gram, waktu kontak 45 menit dan dan konsentrasi awal optimum dari Cr(III) ialah 25 mg/L. Studi kinetika dilakukan dengan menggunakan delapan model yaitu pseudo-first-order (PFO), pseudo-second-order (PSO), bangham, elovich, modified pseudo-first-order (MPFO), modified pseudo-first-order-2 (MPFO-2), modified pseudo-second-order (MPSO), modified pseudo-second-order-2 (MPSO-2). Hasil analisis menunjukan bahwa adsorpsi Cr(III) pada permukaan CCPCR mengikuti model PSO dengan nilai koefisien korelasi tertinggi (R2=0,9961). Isotherm adsorpsi dievaluasi menggunakan lima model isotherm yaitu Langmuir, Freundlich, dubinin–radushkevich (DKR), temkin dan brunauer–emmett–teller (BET). Hasil analisis isoterm adsorpsi menunjukkan data eksperimen memiliki kesesuaian yang tinggi dengan model isotherm Langmuir dengan nilai koefisien korelasi R2= 0.9992 dan kapasitas adsorpsi mencapai 2.8 x 10-4 mg/g. Hasil analisis siklus desorpsi menujukkan bahwa material CCPCR memiliki karakteristik reusability yang baik dalam penyisihan ion Cr(III).
Penulis: Dr. Handoko Darmokoesoemo, Drs., DEA
Link jurnal terkait tulisan di atas: Darmokoesoemo, H., Budiana, I.G.M., Jasman, J., Neolaka, Y.A.B., Riwu, A.P., Elmsellem, H., & Kusuma, H.S. (2020). Synthesis, characterization and application of cinnamoyl C- phenylcalix [4] resorcinarene (CCPCR) for removal of Cr (III) ion from the aquatic environment. Journal of Molecular Liquids, 114776. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167732220370185
