Pengaruh Penambahan 2-Propanol pada Adsorpsi- Reduksi Ion AuCl 4

Transkripsi

1 SAL21 Pengaruh Penambahan 2Propanol pada Adsorpsi Reduksi Ion AuCl 4 oleh Humin Shinta Rosalia Dewi 1*, Sri Juari Santosa 2, Dwi Siswanta 2 1 Jurusan Keteknikan Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Jl Veteran, Malang Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada Sekip Utara, Yogyakarta * Penulis korespondensi, shintarosalia@ub.ac.id ABSTRAK Isolasi humin dari tanah gambut dan penambahan 2propanol pada aplikasi humin untuk adsorpsi reduksi larutan AuCl 4 telah dilakukan. Humin merupakan adsorben ion logam karena mempunyai gugus aktif berupa gugus COOH dan OH, di mana gugus COOH berperan sebagai pengikat ion logam dan gugus OH berfungsi sebagai pengikat sekaligus pereduksi ion logam. Penambahan 2propanol dilakukan untuk memblocking gugus OH pada humin guna mengetahui efektivitas gugus aktif pada humin. Humin diisolasi dari tanah gambut yang diambil di Amuntai, Kalimantan Selatan. Isolasi humin dilakukan dengan metode ekstraksi alkali menggunakan NaOH 0.1 M dan dimurnikan dengan 0.1 M HCl/HF 0.5 M. Humin hasil isolasi kemudian diaplikasikan sebagai adsorben ion logam AuCl4 dengan variasi penambahan 2propanol sebanyak 0; 2; 5; 10; 20 dan 50% (v/v). Humin sisa adsorpsi dikarakterisasi dengan XRD. Hasil karakterisasi humin hasil isolasi dan hasil pencucian dengan FTIR menunjukkan bahwa humin mengandung gugus fungsional utama COOH, OH, hidrokarbon alifatik, dan cincin aromatik. Penambahan 2propanol diperkirakan tidak mempengaruhi proses adsorpsi ion AuCl 4 akan tetapi mempengaruhi proses reduksi ion AuCl 4 menjadi logam Au(0). Penambahan 50% v/v 2propanol dapat menurunkan 78.32% ion AuCl 4 yang terambil (adsorpsi dan reduksi) dari larutan oleh adanya humin murni, dengan penurunan intensitas reduksinya sekitar 67% dan menurunkan 90.81% ion AuCl 4 yang terambil (adsorpsi dan reduksi) oleh adanya humin kotor, dengan penurunan reduksinya sekitar 79%. Difraktogram XRD mengkonfirmasi bahwa penambahan 2propanol dapat menurunkan reduksi ion logam menjadi logam Au(0). Dari hasil tersebut terbukti bahwa gugus OH dalam humin mempunyai peranan sebagai agen pereduksi ion AuCl 4 menjadi logam Au(0). Kata Kunci: humin, adsorpsi, reduksi, gugus OH, AuCl 4 PENDAHULUAN Humin adalah fraksi bahan organik alami yang dapat diisolasi dari tanah gambut yang tidak larut dalam air dalam semua nilai ph. Humin mempunyai gugus aktif dan komposisi unsur mendekati asam humat (Helal, A.A, et al, 1998). Senyawa humat merupakan makromolekul yang terdiri dari cincin aromatic dan rantai alifatik yang mengikat gugus COOH, OH fenolat maupun alkoholat dan kuinon. Senyawa humat juga diketahui mengandung radikal bebas yang berasal dari strukturnya dan mempengaruhi banyak reaksi yang melibatkan asam humat dan asam fulvat, seperti reaksi kompleksasi ion logam, adsorpsi, dan modifikasi kimia dari 478

2 pestisida (Stevenson, 1994). Adanya radikal bebas yang dilepaskan oleh senyawa humat juga menyebabkan senyawa humat dapat mereduksi ion logam yang teradsorp menjadi logam. Stumm dan Morgan (1996) melaporkan bahwa asam humat jika menyerap energi matahari dapat bertindak sebagai sensitizer pada pembentukan intermediet yang sangat reaktif seperti radikal hidroksil (OH ), elektron terlarut, anion superoksida, hidrogen peroksida dan spesies logam transisi yang tereduksi. Flaig et al (1975) dalam Stevenson (1994) menyatakan bahwa asam humat mempunyai sifat reduktif, dengan harga potensial redoks berkisar antara sampai (Stevenson, 1994). Senyawa humat dapat mengkatalisis proses reduksi Fe 3+ menjadi Fe 2+ dan anion MoO 4 2 menjadi Mo 5+ (Stevenson, 1994). Wittbrodt dan Palmer (1995) menyatakan bahwa Cr(VI) dapat direduksi menjadi Cr(III) dalam suasana gelap menggunakan asam fulvat sebagai donor elektron. Uripto (2001) mempelajari reduksi Cr(VI) dalam suasana gelap menggunakan asam humat dan menunjukkan hasil bahwa laju reduksi Cr(VI) oleh asam humat meningkat dengan bertambahnya konsentrasi awal asam humat dan berkurangnya konsentrasi awal Cr(VI) serta dengan menurunnya ph larutan. Hamamoto et al (2009) melakukan penelitian mengenai reduksi Au(III) menjadi Au(0) menggunakan turunan fenol dan menyatakan bahwa gugus hidroksil dalam senyawa turunan fenol efisien untuk mereduksi ion emas menjadi logam emas. Gugus hidroksil tersebut akan teroksidasi menjadi kuinon, dan ion emas tereduksi menjadi logam emas. Pada penelitian sebelumnya telah diteliti mengenai aplikasi humin untuk proses adsorpsi reduksi AuCl 4 dan diperoleh hasil bahwa humin mempunyai kemampuan untuk mengadsorpsi AuCl 4 karena adanya gugus fungsi COOH, dan mengadsorpsi sekaligus mereduksinya menjadi Au(0) karena adanya gugus OH. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dilakukan penambahan 2propanol pada proses adsorpsi reduksi AuCl 4 oleh humin, di mana 2propanol berfungsi untuk memblocking gugus OH. BAHAN DAN METODE Bahan Bahan utama yang digunakan dalam penelitian adalah humin, yang diisolasi dari tanah gambut. Humin diambil dari Amuntai, Hulu Sungai Utara, Kalimantan Selatan. Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahanbahan berkualitas p.a seperti gas N 2, NaOH, HCl, HF, 2propanol, larutan HAuCl ppm (buatan Laboratorium Analitik), kertas saring Whatman 42, larutan buffer 4 dan 7 (Horiba ph standar solution), akuabides. Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain peralatan plastik (ayakan, pipet, botol PE, botol conical 50 ml, gelas beker, gelas ukur), peralatan gelas (gelas beker, labu takar, gelas ukur, pipet volum, gelas arloji, pipet tetes, pengaduk gelas), centrifuge (Fisher Scientific Centrific Model 228), shaker (Marius Instrumen), ayakan 200 mesh (Retsch), ph meter (Horiba ph meter F52), Spektrofotometer UVVisible (Shimadzu UV1601), Spektroskopi infra merah Fourier Transform (FTIR, Shimadzu Prestige21), Difraktometer SinarX (Shimadzu 6000). Metode Humin diekstrak dari tanah gambut dengan NaOH dengan perbandingan 1:10 (b/v) di bawah kondisi atmosfer nitrogen. Endapan yang diperoleh dipisahkan dan dicuci dengan 0.1 M HCl/HF 0.5 M. setelah pemurnian, humin dikeringkan pada suhu 60 o C. 479

3 Disiapkan beberapa larutan AuCl 4 30 mg/l (ph 2) dengan volume masingmasing 50 ml. Kemudian masingmasing larutan ditambahkan 2propanol dengan variasi volume 0 ml (0% v/v); 1 ml (2% v/v); 2.5 ml (5% v/v); 5 ml (10% v/v), 10 ml (20% v/v), dan 25 ml (50% v/v). Selanjutnya larutan tersebut diinteraksikan dengan 50 mg humin dengan dishaker selama waktu optimum. Setelah dishaker, campuran kemudian disaring dengan kertas saring Whatman 42. Larutan filtrat diukur konsentrasi AuCl 4 dengan menggunakan Spektrofotometer UVVisible, sedangkan humin setelah adsorpsi dianalisis dengan FTIR dan XRD. HASIL DAN PEMBAHASAN Menurut Stevenson (1994), senyawa humat memiliki gugus fungsional utama seperti OH fenolat (3300), COOH, kuinon, aromatik, dan alifatik. Serapan vibrasi tersebut yaitu pada daerah serapan 3300 cm 1 (ikatan H dari OH), 2900 cm 1 (stretching CH alifatik), 1720 cm 1 (stretdhing C=O dari COOH dan keton), 1610 cm 1 (C=C dan C=O), 1250 cm 1 (stretching CO dan deformasi OH dari COOH). Selain itu juga muncul serapan lemah di 1500 cm 1 (C=C aromatic), 1460 cm 1 (deformasi CH dari CH 2 atau CH 3) dan 1390 cm 1 (deformasi OH, CH 3 bending, atau stretching CO). 3,400 2,900 2,400 1,900 1, Gambar 1. Spektra IR humin hasil penelitian Berdasarkan spektra IR dan hasil interpretasinya diketahui bahwa humin hasil penelitian lebih mendekati spektra humin hasil penelitian Grasset dan Ambles (1998), yaitu dengan gugus aktif COOH dan OH. Kandungan gugus COOH dan OH fenolat dalam humin hasil penelitian masingmasing sebesar dan Pada Gambar 2. terlihat bahwa setelah adsorpsi, intensitas puncak OH di daerah 3400 cm 1 dan puncak OH fenolat di daerah 1095 cm 1 berkurang serta muncul puncak COO di daerah 1381 dan puncak logam di daerah 1033 cm 1 yang menunjukkan adanya interaksi humin dengan logam. Hal ini mengindikasikan bahwa adanya adsorpsi AuCl 4 menyebabkan karboksilat pada humin berkurang karena telah mengalami interaksi dengan AuCl 4 tersebut, sedangkan OH fenolat berkurang karena sebagian telah teroksidasi menjadi kuinon seiring dengan tereduksinya AuCl 4 menjadi logam Au(0). 480

4 Sementara munculnya puncak di 1381 cm 1 mengindikasikan adanya ikatan COO dengan ion logam AuCl 4, sedangkan munculnya puncak di 1033 cm 1 mengindikasikan adanya pembentukan logam Au(0) yang terikat pada humin ,700 3,400 3,100 2,800 2,500 2,200 1,900 1,600 1,300 1, humin murni humin kotor dan humin murni setelah adsorpsi Gambar 2. Spektra IR humin setelah interaksi dengan AuCl 4 Penambahan 2propanol dalam proses adsorpsireduksi AuCl 4 dilakukan untuk mengetahui peran gugus OH dalam proses reduksi AuCl 4 menjadi Au(0). Gugus OH dalam humin dipercaya berperan sebagai pereduksi AuCl 4, sebab OH dapat menghasilkan radikal OH yang akan menginisiasi proses reduksi tersebut. Larutan 2 propanol yang ditambahkan berfungsi sebagai penangkap radikal OH (OH scavenger). Cederbaum dan Cohen (1987) dalam Setyalastuti (2002) menyatakan bahwa suatu senyawa alkohol (seperti 2propanol) dapat bereaksi dengan radikal OH (OH ) menghasilkan radikal hidroksil alkil dan kehilangan satu elektron menghasilkan aldehid atau keton, seperti reaksi di bawah : (CH 3) 2CHOH + OH (CH 3) 2COH (CH 3) 2CO Pada penelitian ini pengamatan pengaruh penambahan 2propanol dilakukan dengan variasi volume 2propanol yaitu 2, 5, 10, 20, dan 50%(v/v). Hasil pengamatan pengaruh penambahan 2propanol disajikan pada Gambar 3. Pada Gambar 3, diketahui bahwa penambahan 2propanol berpengaruh dalam proses adsorpsireduksi AuCl 4 pada humin. Penambahan 2propanol diperkirakan tidak mempengaruhi proses adsorpsi AuCl 4 akan tetapi mempengaruhi proses reduksi AuCl 4 menjadi logam Au(0). Penambahan 50% v/v 2propanol dapat menurunkan 78.32% AuCl 4 yang terambil (adsorpsi dan reduksi) dari larutan, dimana penurunan intensitas reduksinya sekitar 67%. 481

5 Au Au + 2% Au + 5% Au + 10% Au + 20% Au + 50% ,22 7, ,67 18, ,33 90 Gambar 3 Presentase penurunan adsorpsireduksi AuCl 4 pada humin murni Gambar 4. Difraktogram XRD humin setelah interaksi dengan AuCl 4 dengan adanya penambahan 2propanol : humin sebelum interaksi (a), humin setelah interaksi dengan AuCl 4 (b), humin setelah interaksi dengan AuCl 4 dengan penambahan 5% 2 propanol(v/v) (c) dan 50% 2propanol(v/v) (d). Dari hasil yang disajikan pada Gambar V.13 terlihat bahwa penambahan 2propanol dapat menurunkan intensitas reduksi AuCl 4 oleh humin. Semakin besar volume 2 propanol yang ditambahkan, semakin kecil intensitas reduksi AuCl 4 menjadi logam Au(0) dan semakin kecil Au(0) yang terbentuk. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa gugus hidroksil dalam humin memegang peranan dalam mereduksi AuCl 4. Penambahan 2propanol hanya menyerap OH yang dilepaskan dari humin, akan tetapi tidak merusak struktur huminnya sendiri. Hal ini dapat diketahui dari hasil karakterisasi IR humin sebelum dan setelah interaksi yang tidak mengalami perubahan yang signifikan dengan adanya penambahan 2propanol. Hasil karakterisasi IR pada humin disajikan pada Gambar

6 Gambar 5. Spektra IR humin setelah interaksi dengan AuCl 4 dengan adanya penambahan 2propanol SIMPULAN Humin hasil penelitian mengandung gugus fungsional berupa COOH dan OH. Gugus COOH berperan dalam proses adsorpsi, sedangkan gugus OH berperan dalam proses adsorpsi sekaligus reduksi AuCl 4 menjadi Au(0). Penambahan larutan 2propanol dalam proses adsorpsi reduksi larutan AuCl 4 dengan menggunakan humin dapat 483

7 menurunkan intensitas reduksi AuCl 4 menjadi Au(0), karena 2propanol berfungsi sebagai blocking radikal OH yang mempunyai kemampuan mereduksi AuCl 4 menjadi Au(0). DAFTAR PUSTAKA Cederbaum, A.I., and Cohen, G., 1987, Microsomal Oxidation of Hydroxyl Radical Scavenging Agents, pp 8182, in Greenwald, R.A., 1987, CRC Handbook of Methods for Oxygen Radical Research third printing, CRC Press, Inc, Florida. Grasset,L. and Ambles, A. (1998) Org. Geochem. 4, 881. Hamamoto, K., Kawakita, H., Ohto, K. and Inoue, K. (2009) React. Funct. Polym. 69, 694. Helal, A.A., Imam, D.M. and Aly, H.F. (1998) J. Radioanal. Nucl. Chem. 237, 7. Setyalastuti, 2002, Efek Asam Humat pada Fotoreduksi MnO 2, Tesis, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Stevenson, F.J. (1994) Humus Chemistry, Genesis, Composition, Reaction, John Wiley & Sons Inc., Second Edition, New York. Stumm W., and Morgan, J.J., 1996, Aquatic Chemistry, pp , A Willey Interscience Publication, John Wiley & Sons, INC, New York. Uripto, T.S., 2001, Kajian Kinetika Reduksi Fotoreduksi Cr(VI) oleh Asam Humat, Tesis, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Wittbrodt, P.R., and Palmer, C.D., 1995, Effect of Temperature, Ionic Strength, Background Electrolytes and Fe(II) on the Reduction of Hexavalent Chromium by Soil Humic Substances, Environ. Sci. Technol., 30,