Bab II Tinjauan Pustaka

Transkripsi

1 Bab II Tinjauan Pusaka II.1 Monasi Monasi mrupakan salah sau minral brharga karna mngandung unsur LTJ dan unsur-unsur radioakif spri horium dan uranium. Kbradaan pasir monasi cukup rsdia di Indonsia, ruama di psisir panai kpulauan Bangka, Bliung dan Singkp. Hal ini mrupakan anangan bagi pnlii Indonsia khususnya di bidang pnliian dasar unuk dapa mngusai dan mningkakan knik pmisahan dan pmurnian LTJ rsbu. Di alam lah dimukan lbih dari 00 jnis minral yang mngandung LTJ (Kanazawa dan Kamiani, 006). Minral-minral rsbu diklompokkan mnjadi bbrapa jnis, api sumbr uama LTJ yang banyak diksplorasi brasal dari lima jnis minral saja, yaiu monasi, basnsi, snoim, lopari dan Longnan clay. Komposisi LTJ di dalam minral-minral rsbu di siap darah brbda sau sama lainnya. Tabl II.1. Komposisi (%) unsur LTJ dalam bbrapa minral (Harbn dan Kuzvar, 1996) Unsur La C Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y Monasi Capl, WA 3,89 46,0 5,04 17,38,53 0,05 1,49 0,04 0,69 0,05 0,1 0,0 0,1 0,04,41 Monasi Ausralia 18,76 40,38 7,59 15,3 7,60 0,08,99 0,76 0,08 0,08 0,08 0,08 0,76 0,76 0,76 Longnan clay (China) 43,37,38 9,0 31,65 3,90 0,50 3,00 rnik rnik rnik rnik rnik 0,6 0,10 8,00 8 Basnsi Monain Pass 33,0 49,10 4,34 1,00 0,79 0,1 0,17 0,0 0,03 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,09 Snoim (Laha, Prak) 1,4 3,13 0,49 1,59 1,14 0,01 3,47 0,91 8,3 1,98 6,43 1,1 6,77 0,99 61,00 Lopari (Rusia) ,9 0,08 0,56 0,37 0,1 0,08 0,016 0,003 0,008 0,00 0,008

2 Tabl II.. Pnglompokan minral LTJ di alam (Kanazawa dan Kamiani, 006) Minral Nama dan rumus kimia Halida Fluocri-(F), CF 3 Karbona Basnasi, (C,La)CO 3 )F Ancyli, (C,Sr,Ca)(CO 3 )(OH,H O) Bora Braisschi, (Ca,Na ) 7 CB O 43.7H O Oksida dan hidra Jnis AO Criani, (C,Th)O Jnis ABO 3 Provski, (Ca,C,Na,Sr)(Ti,Nb,Ta)O 3 Jnis ABO 4 Frgusoni-Formani, Y(Nb,Ta)O 4 -Y(Ta,Nb)O 4 Jnis AB (O,OH) 6 Euxni, (Y,Ca,C,U,Th)(Nb,Ta,Ti) O 6 Jnis A BBO 6 (O,OHF) Pyrochlori, (Na,RE,K,U) (Nb,Ta,Ti) (O,OH,F) Jnis lainnya Hiboni, (Ca,C)(Al,Ti,Mg) 1 O 9 Fosfa, arsna, vanada Silika Apai, (Ca,RE,Sr,Na,K) 3 Ca (PO 4 ) 3 (F,OH) Monazi, (C,La,Nd,Th)PO 4 Xnoim, YPO 4 Cri, (C,La,Ca) 9 (F 3+,Mg)(SrO 4 ) 6 [SiO 3 (OH)](OH) 3 Garn, (Ca,F,Mg,Mn,Y) 3 (Al,Cr,F,Mn,Ti,V,Zr) (Si,Al) 3 O 1 Allani, Ca(C,Y,Ca)Al(Al,F)(F,Al)(SiO 4 ) 3 (OH) Eudialy, (Na,Ca,C) 6 (Zr,F) Si 7 (O,OH,Cl) Gadolini, (Y,C) F + B Si O 10 Kainosi, Ca (Y,RE) (Si 4 O 1 )CO 3 H O Iimorii, Y (SiO 4 )(CO 3 ) China mrupakan salah sau ngara yang paling banyak mmproduksi LTJ (± 90 %) yang brasal dari darah Bayan Obo, yaiu minral basnsi dan monasi. Bbrapa ngara lainnya yang juga pnghasil LTJ, yaiu India, Malaysia, Srilanka, Amrika Srika, Ausralia, Kanada, Afrika Slaan, dan Brazil. Minral monasi, basnsi, Longnan clay dan lopari sbagian bsar mngandung unsur La, C, Pr dan Nd, sdangkan snoim kaya akan unsur yrium (Y). 9

3 II. Logam Tanah Jarang Logam anah jarang (LTJ) aau Rar Earh Elmns (REE s) rdiri aas 15 unsur dari golongan lananida dngan nomor aom yang brada dalam grup IIIA pada abl priodik. Tiga unsur lainnya, yaiu skandium (Sc), yrium (Y) dan horium (Th) mskipun bukan dari golongan lananida api juga rmasuk k dalam klompok LTJ, karna kiga unsur rsbu slalu mnyau di dalam minral yang sama dan mmiliki sifa kimia dan fisika yang hampir sama. Adanya kmiripan sifa dari LTJ ini mnybabkan pross pmisahan masingmasing unsurnya sanga suli dilakukan. Sifa-sifa unsur lananida scara umum adalah: a) Ukuran jari-jari ion hampir sama akiba fk konraksi lananida. b) Scara umum bilangan oksidasi lananida 3+, kcuali Eu (+ dan 3+) dan C (3+ dan 4+). c) Bilangan koordinasinya > 6, biasanya 8,9 sampai 1. Dngan mod ksraksi plaru, masing-masing unsur LTJ dapa dipisahkan dngan fakor pmisahan yang brbda-bda, api prbdaan fakor pmisahan rbsar rjadi anara Nd-Sm dan Gd-Tb. Brdasarkan fakor pmisahan rsbu maka unsur-unsur LTJ diklompokkan mnjadi 3 bagian, yaiu LTJ ringan (La, C, Pr, Nd), LTJ sdang (Sm, Eu, Gd) dan LTJ bra (Tb, Dy, Ho, Er, Tu, Yb, Lu, dan Sc, Y) (Morais dan Ciminlli, 004). II..1 Pmisahan Unsur LTJ Unsur LTJ dapa dipisahkan dngan brbagai mod spri: raksi pngndapan, raksi rmal, krisalisasi brfraksi, ksraksi plaru dan rsin pnukar ion. Pmisahan unsur LTJ dngan mod ksraksi plaru mmiliki bbrapa krbaasan dan kunggulan. Krbaasan dari ksraksi plaru, yaiu prossnya rumi (muli-ahap), waku oprasionalnya lama, khilangan ksrakan suli dihindari dan banyak mngkonsumsi plaru organik yang sbagian bsar brsifa 10

4 racun. Smnara iu, mod ksraksi plaru mmiliki bbrapa kunggulan, yaiu banyak pilihan jnis ksrakan komrsial rsdia dipasaran dan brsifa slkif rhadap unsur rnu. Rsin pnukar ion juga mmiliki krbaasan, yaiu laju ransfr massa lamba shingga waku oprasionalnya lama, api slama pross pmisahan idak mngalami khilangan ksrakan (Tavlarid dkk., 1987). Pmisahan unsur LTJ dapa juga dilakukan dngan mod mmbran cair brpndukung (suppord liquid mmbran, SLM). Dari bbrapa pnliian yang lah dilakukan rnyaa fakor pmisahan LTJ yang diprolh cndrung lbih baik dari pada mod ksraksi plaru dngan jnis ksrakan yang sama spri TBP dan D EHPA (Chira dkk., 1997, Sulaman, 00). Mskipun fakor pmisahan unsur LTJ dngan mod SLM lbih baik dibandingkan dngan mod ksraksi plaru, api mod SLM ini blum dapa diaplikasikan pada skala indusri, karna suli dibua unuk pross muli-ahap (Tavlarid dkk., 1987). Olh karna iu, para ahli brusaha mncari mod pmisahan lainnya yang lbih baik dari bbrapa mod sblumnya. Salah sau mod baru yang dianggap lbih ponsial dari pada ksraksi plaru dan rsin pnukar ion unuk diaplikasikan pada pross pmisahan, yaiu mod solvn imprgnad rsin (SIR) yang prama skali dikmbangkan olh Warshawsky (1974). II.. Kgunaan Unsur LTJ Unsur-unsur LTJ lah banyak diaplikasikan dalam brbagai bidang indusri brknologi inggi spri indusri opik, lkronik, magnik, kramik, glas, malurgi dan kaalis. Hingga saa ini pnliian nang pnggunaan unsur LTJ dalam brbagai bidang knologi mningka sanga psa, dianaranya yaiu: kaalis (Nakayama dan Yasuda, 004), sra opik (Ho, 003), bahan fromagnik (Tsuchiya dkk., 004), opolkronik (Ma dkk., 005), lasr (Kao dkk., 005), kramik (Baldacim dkk., 004), suprkondukor (Chn dkk., 006) dan ransisor (Lskla dan Riala, 003). 11

5 II.3 Solvn Imprgnad Rsin (SIR) SIR adalah mod pmisahan yang mnggabungkan anara pross adsorpsi dan ksraksi plaru. Pmisahan ion-ion logam dngan mod SIR lbih mudah dilakukan dari pada mod ksraksi plaru dan lbih murah dibandingkan dngan rsin pngkla. SIR dibua dngan cara mngamobilkan suau laruan ksrakan k dalam rsin polimr brpori-pori bsar. Imprgnasi rsin rsbu lbih didasarkan pada inraksi Van dr Waals anara ksrakan dngan prmukaan rsin dibandingkan dngan ikaan kimia yang kua spri pada rsin pngkla (Gonzalz dkk., 001). Konsp dari SIR (Gambar II.1) didasarkan kpada pnggabungan (incorporaion) suau ksrakan slkif k dalam pori-pori parikl mlalui imprgnasi scara fisik. Kika rjadi konak dngan laruan air, ksrakan mmbnuk snyawa komplk dngan ion-ion logam (solu). Eksrakan dan snyawa komplknya rahan di dalam fasa rsin karna kdua-duanya idak laru dalam fasa air. Eksrakan LTJ(III) Ambrli XAD16 Fasa air Ambrli XAD16 Pori-pori brisi ksrakan Komplks LTJ(III) Gambar II.1. Mkanism adsorpsi ion-ion LTJ(III) dalam SIR (Babic dkk., 006) Fakor-fakor yang harus rpnuhi pada pross imprgnasi dianaranya: (1) ksrakan harus dapa laru dalam plaru yang digunakan, () klaruan 1

6 ksrakan dalam fasa air sanga sdiki aau dapa diabaikan, (3) polimr pndukung (rsin) harus dapa mngmbang scara smpurna slama pross imprgnasi dan sabil, (4) pross imprgnasi idak bolh mrusak karakrisik ksrakan dan polimr, (5) srukur polimr pndukung harus inr scara kimia, supaya idak braksi dngan ksrakan, dan (6) srukur polimr pndukung mmiliki sabilias mkanik yang baik (Mndoza dkk., 000). Dalam dkad ini, pnliian mngnai pnggunaan mod SIR unuk pross pmisahan brkmbang sanga psa dan lah rbuki dapa diaplikasikan unuk pross pmisahan ion-ion logam spri unsur-unsur ransisi (Gonzalz dkk., 001), unsur logam mulia (Saioh dkk., 005), unsur-unsur LTJ (Masunaga dkk., 001, Murakami dkk., 005), pmisahan uranium-horium (Mwally dkk., 005). Slain iu mod SIR juga dapa digunakan unuk mmisahkan snyawa-snyawa organik spri asam amino (Ruiz dkk., 004, Traving dan Bar, 00). Krbaasan aaupun kndala yang mungkin rjadi pada mod SIR kika pross ksraksi brlangsung ialah sabilias ksrakan dalam pori-pori rsin kadang-kadang kurang sabil. Unuk mngaasi masalah ini prlu diprhaikan kssuaian anara sifa kimia dan sifa fisik dari ksrakan dngan bahan polimr pndukung (rsin) yang digunakan sra mod prparasi SIR (Alxandraos dan Smih, 004). II.3.1 Eksrakan Eksrakan mrupakan ligan yang brfungsi unuk mngksraksi ion logam dari fasa air k fasa organik aau k fasa rsin dalam bnuk snyawa komplks. Kbrhasilan suau ksraksi dipngaruhi olh sifa basa ligan (ksrakan) dan sifa asam ion logam yang akan diksraksi. Brdasarkan prinsip Hard Sof Acid Bas (Parson, 1988), ligan basa kras mmbnuk komplks lbih sabil bila braksi dngan ion logam yang brsifa asam kras spri ion-ion LTJ(III). Olh karna iu, ksrakan komrsial yang banyak digunakan pada pmisahan ion-ion logam spri LTJ dngan mod ksraksi plaru pada umumnya brsifa basa 13

7 kras spri D EHPA, TBP (Kraikaw, 001), -hylhxyl hydrogn -hylhxyl phosphona (PC-88A) (Masunaga dkk., 001) dan -hylhxyl -hylhxylphosphonic acid (EHEHPA) (Sao, 1989), bis(,4,4- rimhylpnyl)phosphinic acid (Cyanx-7) (Sun dkk., 006). II.3. Ligan D EHPA dan TBP Snyawa D EHPA dan TBP mrupakan ligan yang brasal dari snyawa organofosfor (Gambar II.). Kdua ligan ini lah banyak dipakai sbagai ksrakan unuk mmisahkan unsur-unsur LTJ scara ksraksi plaru. Snyawa D EHPA di dalam plaru non-polar (cyclohxan) brbnuk dimr akiba dari adanya ikaan hidrogn anar molkul D EHPA, sdangkan di dalam plaru polar (chloroform, dichloromhan dan 1,-dichlorohan), molkul D EHPA brbnuk monomr (Zamani dan Yafian, 004). Olh karna iu, ada dua kmungkinan raksi yang rjadi anara ion-ion LTJ(III) dngan D EHPA pada saa rcapai ksimbangan, yaiu: 3+ + Ln (aq) + 3 HL(org) LnL 3(org) + 3 H (aq)... (1) 3+ + Ln (aq) + 3 (HL) (org) LnL 3 (HL) 3(org) + 3 H (aq)...() Dimana Ln adalah lananida, HL adalah D EHPA, (aq) adalah fasa air dan (org) adalah fasa organik. Hasil ksraksi mnggunakan ksrakan D EHPA smakin mningka dngan mningkanya nomor aom LTJ. Hal yang sama juga diprolh bila D EHPA digunakan sbagai pngmban (carrir) unuk ranspor ion-ion LTJ(III) dngan mod mulsi mmbran cair (Chira dkk., 1997). Snyawa D EHPA mrupakan asam lmah yang dapa rdisribusi dalam fasa rsin (XAD) dan dalam fasa air slama pross ksraksi (Corina dkk., 1994). 14

8 HL (aq) HL (org) ; [ HL] ( org ) K D =... 3) [ HL] ( aq) [( HL) ]( org ) [HL] (org) [(HL) ] (org) ; K =... 4) [ HL] ( org ) [HL] (aq) [H + ] (aq) + [L - ] (aq) ; K a + [ H ]( aq) [ L ]( aq) =... 5) [ HL] ( aq) Tapan ksimbangan unuk disribusi molkul D EHPA anara fasa rsin XAD dan fasa air pada Prsamaan (3), Prsamaan (4), dan Prsamaan (5) bruru-uru adalah log K D = 4,7; log K = -0,5 dan pk a =,90. Harga apan ksimbangan K a unuk SIR D EHPA-XAD idnik dngan harga K a pada sism ksraksi plaru, api harga konsana K D pada SIR D EHPA-XAD lbih bsar dibandingkan dngan harga K D pada ksraksi plaru. Hal ini mnunjukkan bahwa anara molkul D EHPA dan molkul rsin XAD rjadi inraksi yang lbih kua dibandingkan dngan inraksi D EHPA dngan plaru organik pada sism ksraksi plaru. TBP mrupakan ligan yang brsifa nral dan rlaif kurang slkif unuk pmisahan ion-ion logam dibandingkan dngan D EHPA. Eksraksi biasanya dilakukan dalam suasana konsnrasi nira yang inggi. Raksi anara ion-ion LTJ(III) dngan molkul TBP spri Prsamaan (6) briku. 3+ Ln (aq) + 3 NO 3( aq ) + 3 TBP(org) Ln(NO 3 ) 3 (TBP) 3(org)... 6) Apabila molkul D EHPA dan TBP dicampurkan dngan prbandingan mol rnu, dapa mnimbulkan fk sinrgis pada pmisahan ion-ion LTJ(III) (Kraikaw, 001). 15

9 (a) Gambar II.. Srukur kimia snyawa (a) D EHPA dan (b) TBP. (b) II.3.3 Bahan Polimr Pndukung Salah sau rsin polimr brpori bsar (macroporous) komrsial yang banyak digunakan sbagai bahan pndukung pada mod SIR unuk skala indusri, yaiu Ambrli-XAD (Xu dkk., 005). Rsin Ambrli-XAD rdiri aas bbrapa jnis (Tabl II.3), api scara umum mrupakan snyawa aromaik aau snyawa alifaik. Pada pnliian ini yang dijadikan sbagai polimr pndukung, yaiu Ambrli-XAD16 yang brsifa non-polar. Rsin ini mmiliki porosias, volum pori dan luas prmukaan lbih bsar dari Ambrli-XAD yang lainnya shingga kapasiasnya unuk mngadsorpsi ksrakan mnjadi lbih bsar (Mrdivan dkk., 001). Ambrli-XAD16 rsusun dari srukur polysyrn divinylbnzn (Gambar II.3), brupa buiran puih dngan ukuran anara 0,56-0,71 mm. Rsin ini dapa mngmbang (swlling) di dalam bbrapa plaru organik spri manol, -propanol, ason dan p-xyln bruru-uru sbsar 15%, 15%, 0% dan 5% (Rohm and Haas Company, 003). Gambar II.3. Srukur kimia Ambrli-XAD16 (Rohm dan Haas Company, 003). 16

10 Sifa non-polar dari Ambrli-XAD16 diharapkan dapa mmprkua ikaan (gaya) Van dr Walls anara gugus syrn divinylbnzn (S-DVB) dari Ambrli-XAD16 rsbu dngan gugus mil dari molkul D EHPA dan TBP yang digunakan, shingga SIR yang dibua lbih sabil dan dapa dipakai brulang-ulang. Tabl II.3. Srukur dan karakrisik adsorbn polimr Ambrli-XAD (Juang, 1999). Adsorbn Non polar XAD XAD4 XAD16 Polar XAD7 XAD8 Srukur kimia Aromaik S-DVB S-DVB S-DVB Alifaik Acrylic Acrylic Luas prmukaan (m /g) Diamr pori (nm) Toal porosias cm 3 pori cm 3 pori /cm 3 -rsin /g-rsin 0,40 0,513 0,550 0,550 0,54 0,68 0,96 0,96 0,97 0,8 II.4 Mod Prparasi SIR Tlah diknal ada mpa cara yang dapa digunakan unuk mngimprgnasikan ksrakan k dalam rsin, yaiu mod kring, mod basah, mod adisi rmodifikasi dan mod kolom dinamik (Juang, 1999). II.4.1 Mod Kring Pada mod ini ksrakan mula-mula dilarukan dngan plaru organik yang ssuai, kmudian dicampurkan dngan rsin sambil diaduk dngan kcpaan rnu slama bbrapa jam. Plaru organik kmudian diuapkan scara lamba mnggunakan vakum hingga rsin mnjadi kring. Mod ini biasanya digunakan unuk ksrakan yang brsifa hidrofilik spri amina, r, kon, dan sr. 17

11 II.4. Mod Basah Pada mod ini ksrakan mula-mula dilarukan dngan plaru organik yang ssuai, kmudian dicampurkan dngan rsin sambil diaduk dngan kcpaan rnu slama bbrapa jam. Slanjunya rsin disaring dan dirndam aau dibilas dngan air. Slah iu rsin dikringkan scara lamba mnggunakan vakum hingga rsin mnjadi kring. II.4.3 Mod Adisi Trmodifikasi Mod ini mnggunakan suau za pmodifikasi spri dibuilpolipropiln glikol yang brfungsi unuk mnginisiasikan pnrasi air k dalam polimr. Plarunya kmudian divaporasi spri pada mod kring. Mod ini adalah kombinasi dari mod basah dan mod kring. II.4.4 Mod Kolom Dinamik Spri pada kromaografi pada umumnya, polimr dimasukkan k dalam kolom slah diimprgnasi dngan plaru. Kmudian laruan ksrakan dimasukkan k dalam kolom. Konsnrasi ksrakan yang kluar dari kolom harus sama dngan konsnrasi ksrakan yang dimasukkan. Hasil imprgnasi kmudian dicuci dngan air. Efisinsi imprgnasi ksrakan k dalam pori-pori rsin idak dipngaruhi olh prbdaan ukuran buiran rsin (Rovira dkk., 1998), api brpngaruh rhadap kcpaan laju alir lua yang kluar dari kolom. Olh karna iu, pada pnliian ini, ukuran buiran rsin yang digunakan rlbih dahulu dihomognkan mlalui pngayakan dngan ukuran anara msh. II.5 Adsorpsi Ion-ion Logam dalam SIR Disribusi konsnrasi ion-ion logam (D) anara fasa organik dan fasa air pada ksraksi plaru didfinisikan sbagai briku: 18

12 C(org) D =... 7) C Kofisin disribusi (D) pada pross adsorpsi mnggunakan SIR diksprsikan sbagai briku: dapa C D = C SIR V m Ci C = C V m (L/g) aau (L/kg)... 8) Kapasias adsorpsi rsin (q) rhadap ion-ion logam dihiung dngan prsamaan briku: V q = (Ci C ) (mg/g) aau (mol/kg)... 9) m Dngan mnsubsiusikan Prsamaan (9) k Prsamaan (8) maka diprolh Prsamaan (10) briku: q D = (L/g) aau (L/kg)... 10) C Prsn adsorpsi (% Ads.) ion-ion logam yang radsorpsi k dalam rsin dihiung brdasarkan Prsamaan (11) briku ini (Juang dan Chn, 1997). m ( ) V x D( ) 100 m D D %Ads. = aau %Ads. x = V D ) V m Noasi C i, C SIR dan C scara bruru-uru adalah konsnrasi (mg/l) aau (mol/l) ion logam mula-mula, konsnrasi ion logam dalam fasa rsin dan konsnrasi ion logam pada saa rcapai ksimbangan dalam fasa air, V adalah volum laruan (L) dan m adalah bra rsin kring (g) aau (kg). 19

13 II.5.1 Fakor Pmisahan Fakor pmisahan (α) masing-masing unsur LTJ dinukan brdasarkan prbandingan kofisin disribusi (D) anara sau unsur dngan unsur yang lainnya pada ph yang sama spri Prsamaan (1) briku (Corina dkk., 1995). D α 1 =... 1) D1 α 1 adalah fakor pmisahan anara unsur 1 dan unsur, D 1 adalah kofisin disribusi unsur 1 dan D adalah kofisin disribusi unsur yang diukur scara rpisah pada kondisi yang sama. Smakin bsar fakor pmisahan maka smakin mudah kdua unsur rsbu dapa dipisahkan. II.5. Efk Sinrgis Eksraksi sinrgis unsur-unsur LTJ dngan cara mncampurkan ligan pngkla dan ligan nral dngan prbandingan rnu lah banyak dilakukan scara ksraksi plaru. Ligan pngkla aau ligan nral komrsial yang biasa digunakan, yaiu bis(,4,4-rimhylpnyl)phosphinic acid (Cyanx 7), di(- hylhxyl)phosphoric acid (D EHPA) dan -hylhxyl--hylhxylphosphona (EHEHPA), sdangkan ligan nral yang banyak digunakan, yaiu riocylphosphin oxid (TOPO) dan ribuylphospha (TBP) (Sun dkk., 006). Bsarnya fk sinrgis (β) yang dihasilkan dari kombinasi campuran ksrakan didfinisikan spri Prsamaan (13) briku (Corina dkk., 1995). β D D + D 1 =... 13) 1 D 1 adalah kofisin disribusi ksraksi yang mnggunakan ksrakan campuran ligan 1 dan ligan, D 1 adalah kofisin disribusi ksraksi yang mnggunakan ligan 1 dan D adalah kofisin disribusi ksraksi yang mnggunakan ligan 0

14 yang diukur scara rpisah pada kondisi yang sama. Campuran anara ligan D EHPA dan TBP dngan prbandingan mol (3:1) dapa mnghasilkan fk sinrgis yang opimal pada pmisahan unsur-unsur LTJ scara mmbran cair brpndukung (Sulaman, 00), hal yang sama juga lah dibukikan olh Kraikaw (001) dngan mod ksraksi plaru dalam plaru krosn, namun dngan mod solvn imprgnad rsin blum prnah dilaporkan. Jika harga β > 0 mnunjukkan adanya fk sinrgis dan jika harga β < 0 mnunjukkan adanya fk anagonis. II.6 Isorm Adsorpsi Isorm adsorpsi adalah hubungan yang mnunjukkan disribusi masing-masing ion logam (adsorba) anara fasa cair-pada pada saa rcapai ksimbangan. Unuk mnjlaskan isorm adsorpsi dapa digunakan hubungan mamaik brdasarkan modl isorm Frundlich dan isorm Langmuir. II.6.1 Isorm Frundlich Isorm Frundlich brdasarkan asumsi bahwa adsorbn mmpunyai prmukaan yang hrogn dan masing-masing molkul mmpunyai ponsi pnyrapan yang brbda-bda. Prsamaan mamaika isorm Frundlich bnuk non-linar (Prsamaan 14) dan bnuk linar (Prsamaan 15) diuliskan sbagai briku (Raouf dan El-Kamash, 006). f 1 n q = K C... 14) q = banyaknya ion logam yang radsorpsi pr uni massa adsorbn (mg/g), C = konsnrasi ion logam pada saa rcapai ksimbangan dalam fasa ruah (mg/l). K f = konsana kapasias adsorpsi rlaif adsorbn (mg/g) n = innsias adsorpsi. 1

15 log q = n 1 log C + log K f...15) Jika konsnrasi ion logam pada saa rcapai ksimbangan (C ) dialurkan sbagai ordina dan konsnrasi ion logam (adsorba) dalam adsorbn (q ) dialurkan sbagai absis pada koordina logarimik, akan diprolh kmiringan garis (slop) 1/n dan iik poong (inrcp) log K f. Dari isorm ini, akan dikahui kapasias adsorbn (rsin) dalam mnyrap ion logam. II.6. Isorm Langmuir Isorm Langmuir brdasarkan kpada asumsi bahwa: (i) adsorbn mmpunyai prmukaan yang homogn dan hanya mngadsorpsi sau molkul adsorba unuk siap molkul adsorbnnya, (ii) idak ada inraksi anara molkul-molkul yang rsrap, (iii) smua pross adsorpsi dilakukan dngan mkanism yang sama, dan (iv) hanya rbnuk sau lapisan unggal saa adsorpsi maksimum. Namun, biasanya asumsi-asumsi rsbu suli dirapkan karna hal-hal briku, yaiu slalu ada kidaksmpurnaan pada prmukaan rsin, molkul radsorpsi idak inr dan mkanism adsorpsi pada molkul prama sanga brbda dngan mkanism pada molkul rakhir yang radsorpsi. Prsamaan mamaika isorm Langmuir bnuk non-linar (Prsamaan 16) dan bnuk linar (Prsamaan 17) diuliskan sbagai briku (Raouf dan El-Kamash, 006). q QbC =... 16) 1+ bc q = banyaknya logam yang radsorpsi pr uni massa adsorbn (mg/g), C = konsnrasi ion logam dalam laruan pada saa ksimbangan (mg/l), Q = kapasias adsorpsi lapisan unggal (mg/g) b = apan nrgi ikaan adsorpsi (L/mg)

16 C q 1 1 = + C... 17) Qb Q II.7 Kinika Sorpsi LTJ dalam SIR Pross adsorpsi ion-ion logam di dalam mariks SIR (rsin) dapa rjadi mlalui iga cara : (1) ranspor ksrnal, yaiu difusi ion-ion mlalui film cair (liquid film diffusion) di skiar parikl rsin, () ranspor inrnal, yaiu difusi ion-ion mlalui pori-pori marik polimr rsin (paricl diffusion), dan (3) adsorpsi dan dsorpsi mlalui raksi kimia anara ion-ion logam dngan gugus fungsional ksrakan yang rimprgnasi pada marik polimr rsin (chmisorpion). Laruan LTJ(III) Transpor ksrnal (liquid film diffusion) Transpor inrnal (paricl diffusion) Eksrakan (1) dan (5) = difusi ksrnal, () = difusi inrnal, (3) dan (4) = adsorpsi/dsorpsi (chmisorpion) Gambar II.4. Pross sorpsi ion-ion logam dalam SIR (Bnamor dkk., 008) Brdasarkan pnliian yang lah banyak dilaporkan, unuk sorpsi ion-ion logam mnggunakan SIR, rjadi mlalui raksi kimia anara ion-ion logam dngan ksrakan yang rimprgnasi di dalam pori-pori rsin (Bnamor dkk., 008). Unuk mmbukikan apakah sorpsi ion-ion LTJ(III) pada SIR yang mngandung D EHPA brlangsung scara kimia, maka dalam pnliian ini digunakan modl kinika Lagrgrn. 3

17 II.7.1 Raksi ord psudo-sau Prsamaan raksi ord psudo-sau Lagrgrn yang dipublikasikan pada 1898 didasarkan kpada kapasias adsorbn unuk sism adsorpsi cair-pada. Scara mamaika dapa diungkapkan sbagai briku (Ho, 004). dx d = k(x x)... 18) X = kapasias adsorpsi pada saa ksimbangan (mg/g). x = kapasias adsorpsi pada waku (mg/g). k = apan adsorpsi ord psudo-sau (mni -1 ). Bila Prsamaan (18) diingrasikan pada kondisi = 0 k = dan x = 0 k x = x, akan diprolh Prsamaan (19) briku ini: X ln( ) = k X x... 19) dan k ( ) x = X ) Prsamaan (19) dapa diubah kbnuk linar, yaiu: log k... 1),303 ( X x) = log(x) Bnuk prsamaan raksi ord psudo-sau Lagrgrn yang paling umum digunakan, yaiu: 4

18 log(q k1 q ) = log(q )... ),303 k 1 = apan laju adsorpsi ord psudo-sau (mni -1 ), q = kapasias adsorpsi pada saa ksimbangan (mg/g), q = kapasias adsorpsi pada waku (mg/g). II.7. Raksi ord psudo-dua Prsamaan raksi ord psudo-dua Lagrgrn didasarkan kpada kapasias sorpsi ion-ion logam pada saa rcapai ksimbangan di prmukaan fasa rsin. Prsamaan ord psudo-dua ini diurunkan olh Colman (1956) brdasarkan raksi anara ion Cu(II) dngan adsorbn (pa) sbagai briku (Ho dan McKay, 1999). P - + Cu + CuP... 3) aau HP + Cu + CuP + H ) PPdan HP adalah sisi polar dari prmukaan adsorbn (pa). Brdasarkan Prsamaan (3) dan Prsamaan (4), maka hukum laju kdua raksi rsbu diuliskan sbagai briku: d(p) d = k[(p) 0 (P) ]... 5) d(hp) d = k[(hp) 0 (HP) ]... 6) 5

19 (P) dan (HP) adalah jumlah sisi akif sorbn yang dapa dimpai pada waku. (P) 0 dan (HP) 0 adalah jumlah sisi akif sorbn pada saa ksimbangan. Bila diasumsikan kapasias adsorpsi adalah proporsional rhadap jumlah sisi akif (gugus fungsional) dalam rsin, maka hukum laju kinika Lagrgrn dapa diuliskan sbagai briku: dq d = k (q q )... 7) (q dq q ) = k.d... 8) Bila Prsamaan (8) diingrasikan pada kondisi = 0 k = dan q =0 k q =q, diprolh: (q 1 = q ) 1 q + k... 9) Prsamaan laju raksi ord psudo-dua Lagrgrn dapa disdrhanakan mnjadi bnuk linar (El-Sofany, 008). q 1 1 = ) k q q k = apan laju adsorpsi ord psudo-kdua (g/mg.mni), q = konsnrasi ion maksimum yang diadsorpsi pada saa ksimbangan (mg/g), q = konsnrasi ion yang diadsorpsi pada waku (mg/g). Bila kurva /q rhadap mnghasilkan prsamaan garis lurus, maka dapa disimpulkan bahwa mkanism raksi pada adsorpsi rsbu mrupakan raksi 6

20 ord psudo-dua dan smua laju raksi mngikui pross sorpsi kimia (chmisorpion). Tabl II.4. Kinika bbrapa ion logam yang mngikui modl Lagrgrn Sorbn Eksrakan Ion logam Modl XAD4 Aliqua 336 La(III), Gd(III) Ord dua (a) Egy-sorb TBP U(VI), Th(IV) Ord sau (b) XAD4 TDA U(VI), Th(IV), Ord sau (c) Co(II) TVEX PHOR - Pr(III), Ho(III), Co(II) Ord sau (d) (a) El-Sofany (008), (b) Raouf dan El-Kamash (006), (c) Mwally dkk., (005), (d) El-Dssouky dkk., (007). 7