Olly Norita Tetra *, Zaharasmi, dan Gionanda Laboratorium Elektro/Fotokimia, Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Andalas, Padang

Transkripsi

1 PENGARUH Co(II) dan Ni(II) TERHADAP TRANSPOR FENOL MELALUI TEKNIK MEMBRAN CAIR FASA RUAH EFFECT OF Co(II) AND Ni(II) TO PHENOL TRANSPORT THROUGH BULK LIQUID MEMBRANE TECHNIQUE Olly Norita Tetra *, Zaharasmi, dan Gionanda Laboratorium Elektro/Fotokimia, Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Andalas, Padang * olly512@yahoo.com ABSTRACT Modification of phenol extraction of the water can be done through the bulk liquid membrane technique. In this research has studied the transport of phenol without the carrier through a bulk liquid membrane technique in the presence of Co (II) and Ni (II). Optimization of phenol transport through the bulk phase liquid membrane technique to obtain the percentage of phenol in phase receiving 95.11% and 6.55% residual in source phase. Effect of the Co (II) and Ni (II) to phenol transport studied by transport 2,13 x 10-4 M phenol in pairs with Co (II) and Ni (II) in 6 ml source phase into a 12 ml solution of NaOH 0, 1 M as phase receiving through 30 ml the organic membrane phase. Measurement of the concentration of phenol in the both of aqueous phase is done with UV-VIS spectrophotometer using 4-aminoantipirin method, whereas the concentration of metal ions were determined by Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). Phenol transport processes through bulk liquid membrane technique for the presence of Co (II), and Ni (II) where no metal ions in the receiving phase after the transport process and most of those remaining in the phase source. While the phenol transport through the bulk liquid membrane technique in the presence of Co (II), and Ni (II) each in the form of a mixture with phenol found to decrease the percentage of transport phenol phase to the receiving phase but does not affect the transport of phenol to the receiving phase significantly. Keyword : phenol, bulk liquid membrane, transport, Co(II) and Ni(II) ABSTRAK Modifikasi ekstraksi fenol dari dalam air dapat dilakukan melalui teknik membran cair fasa ruah. Pada penelitian ini telah dipelajari transpor fenol tanpa adanya zat pembawa melalui teknik membran cair fasa ruah dengan adanya Co(II) dan Ni(II). Optimasi transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah didapatkan persentase fenol ke fasa penerima 95,11% dan bersisa difasa sumber 6,55%. Pengaruh adanya Co(II) dan Ni(II) terhadap transpor fenol dipelajari dengan melakukan transpor 2.13 x 10-4 M secara berpasangan dengan logam Co(II) dan Ni(II) dalam 6 ml fasa sumber ke dalam 12 ml larutan NaOH 0,1 M sebagai fasa penerima melalui 30 ml fasa membran organik. Pengukuran konsentrasi fenol pada kedua fasa air dilakukan dengan Spektrofotometer UV-VIS menggunakan metoda 4-aminoantipirin, sedangkan konsentrasi ion-ion logam ditentukan dengan Spektroskopi Serapan Atom (SSA). Proses transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah terhadap adanya Co(II), dan Ni(II) dimana tidak ditemukannya ion-ion tersebut dalam fasa penerima setelah proses transpor dan sebagian besar ion tersebut tersisa dalam fasa sumber. Sedangkan transport fenol melalui teknik membran cair fasa ruah dengan adanya Co(II), dan Ni(II) masing-masing dalam bentuk campuran dengan fenol ternyata mengalami penurunan persentase transpor fenol ke fasa penerima namun tidak mempengaruhi transpor fenol ke fasa penerima secara signifikan. Kata kunci : Fenol, Membran cair fasa ruah, Transport, Co(II) dan Ni(II) 162

2 1. PENDAHULUAN Fenol merupakan salah satu senyawa kimia bahan baku industri yang termasuk golongan beracun dan bersifat karsinogenik dalam tubuh manusia. Dalam perairan jika konsentrasinya berkisar mg/l, fenol dapat dianggap sebagai polutan karena mengurangi kadar oksigen terlarut. Pada dasarnya senyawa fenol sering berada dalam air bersama-sama ion-ion lain seperti dalam limbah industri, limbah rumah sakit dan lainlainnya [1]. Kemajuan teknologi memperkenalkan membran cair fasa ruah sebagai salah satu metoda yang dapat dipakai untuk mengatasi masalah lingkungan yang sering terjadi. Teknik ini cukup handal dan telah banyak dipublikasikan untuk penarikan pemisahan ionion logam dalam campuran serta sangat potensial dan telah berhasil dalam bidang hidrometalurgi, pengolahan air limbah, pemisahan hidrokarbon dan pemurnian dalam biokimia serta produk-produk biomedis. [2,3] Teknik membran cair fasa ruah dikategorikan sebagai aplikasi dari ekstraksi kembali karena prinsip dasar kerjanya juga memisahkan suatu ion dengan cara mengekstraknya dari pelarut air ke dalam pelarut organik kemudian diekstrak kembali kedalam pelarut air. Bedanya teknis ekstraksi dengan metoda ini lebih praktis karena dapat dilakukan secara langsung tanpa harus melalui pemindahan-pemindahan larutan. Pemisahan fenol dari dalam air tanpa menggunakan zat pembawa telah dikembangkan oleh Charlena pada tahun 1995 melalui teknik emulsi membran cair.[3] Pemisahan fenol dalam limbah buangan melalui teknik membran cair dengan menggunakan N 503 sebagai zat pembawa juga telah pernah dilakukan.[4] Keselektifan membran sebagai mediator pemisahan sangat dipengaruhi oleh pemilihan yang cocok dari zat pembawa yang dipakai dan teknik pengaturan sistem operasi transpor yang tepat dari spesi yang akan dipisahkan.[5,6] Pengaruh ion sulfat, fosfat dan beberapa ion logam pada pemisahan senyawa fenol dalam air dengan teknik emulsi telah pernah diteliti dan didapatkan bahwa penambahan beberapa zat aditif (surfaktan) dan ion-ion logam ternyata bisa meningkatkan transpor fenol ke fasa penerima.[7-10] Pada penelitian transpor fenol ini belum diteliti sistem transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah yang berada dalam bentuk campuran dengan ion-ion logam tanpa zat pembawa seperti yang telah dilakukan oleh M. Aziz. [7] Untuk itu dilakukan penelitian sejauh mana kedua ion-ion ini mempengaruhi keefektifan sistem transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah. 163

3 2. METODE PENELITIAN 2.1. Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spektrofotometer UV/VIS, Spektroskopi Serapan Atom (SSA) PerkinElmer, ph meter 420A, Neraca analitik Ainsworth, Sel membran cair fasa ruah,magnetik stirer dan alat kimia lainnya. Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu fenol, kloroform, NaOH, HCl, NH 4 OH, Buffer ph 6.8 (campuran K 2 HPO 4 dan K 2 HPO 4 ), 4-aminoantipirin, K 3 Fe(CN) 6, NiCl 2 6H 2 O, CoCl 2 6H 2 O dan akuades. 2.2 Prosedur Kerja Penentuan Panjang Gelombang Serapan Maksimum Panjang gelombang serapan maksimum ditentukan dari larutan standar fenol pada konsentrasi tertentu dan dilakukan pengukuran absorban pada selang panjang gelombang yang diperkirakan akan menghasilkan serapan maksimum dengan metoda 4- aminoantipirin. Pembuatan Kurva Kalibrasi Konsentrasi fenol didalam fasa sumber dan fasa penerima sesudah operasi ditentukan dengan menggunakan metoda 4-aminoantipirin. Kurva kalibrasi dibuat dari pengukuran absorban konsentrasi larutan standar fenol pada variasi konsentrasi 0; 2; 4; 6; 7; 8; 10; dan 1214,16, dan 18ppm. Penentuan Transpor Fenol dengan Teknik Membran Cair Fasa Ruah Disiapkan beker gelas 50 ml (diameter dalam 3,66 cm) dan dimasukkan fasa membran berupa 30 ml kloroform (Gambar 1). Dalam larutan fasa membran ini dicelupkan sebuah tabung kaca silindris (diameter dalam 2,17 cm) dan dipipetkan 6 ml larutan fasa sumber berupa larutan fenol 2,13 x 10-4 M dengan ph tertentu. Diluar tabung gelas, dipipetkan 12 ml fasa penerima NaOH 0,2 M. Teknis operasi dilakukan melalui pengadukan dengan memakai magnetik stirer pada kecepatan 340 rpm selama 2 jam. Setelah pendiaman 15 menit, fasa penerima dan fasa sumber diambil untuk diukur jumlah konsentrasi fenol yang terkandung didalamnya dengan Spektrofotometer UV-VIS. Penentuan Transpor Fenol dengan keberadaan ion Ni(II) dan Co(II) melalui Teknik Membran Cair Fasa Ruah Larutan campuran fenol 2,13 x 10-4 M dengan ph optimum yang mengandung ion logam Ni(II) dan Co(II) ) pada konsentrasi tertentu masing-masingnya dimasukkan 164

4 kedalam fasa sumber sebanyak 6 ml. Campuran ini kemudian dioperasikan dengan reaktor membran cair fasa ruah. Setelah percobaan selesai fenol dan ion logam di fasa sumber maupun fasa penerima ditentukan konsentrasinya dengan dengan Spektrofotometer UV/VIS spektronik 20 D dan Spektroskopi Serapan Atom (SSA). S = fasa sumber M = fasa membran, kloroform P = fasa penerima m = magnet pengaduk Gambar 1. Model reaktor transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Penentuan Panjang Gelombang Serapan Maksimum untuk PengukuranKonsentrasi Fenol dengan Metoda 4-Aminoatipirin secara Spekrofotometri Pengukuran konsentrasi fenol dalam larutan dilakukan dengan menggunakan metoda 4-aminoantipirin dan didapatkan bahwa panjang gelombang maksimum untuk penentuan fenol dengan metoda 4-aminoantipirin adalah 510 nm. Metoda 4-aminoantipirin secara spektrofotometri, hanya dapat digunakan untuk menentukan fenol yang tersubsitusi pada posisi orto dan meta, atau fenol yang tersubsitusi para dengan gugus karboksil, halogen, metoksil, atau kelompok asam sulfonat. 3.2 Data Optimasi Transpor Fenol Melalui Teknik Membran Cair Fasa Ruah Tabel 1. Penentuan ulang kondisi optimum sistem transpor fenol antar fasa melalui teknik membran cair fasa ruah Parameter Konsentrasi Fenol Kondisi Optimum 2,13 x 10-4 M ph fasa sumber 2 % fenol fasa Penerima fasa sumber Konsentrasi NaOH 0,2 M 90,8 1,7 Waktu Transpor Waktu pendiaman 2 jam 15 menit 165

5 % Fenol Prosiding SEMIRATA 2015 bidang MIPA BKS-PTN Barat Kondisi optimum yang diperoleh dari sistem transpor fenol diatas dipakaikan untuk penelitian lebih lanjut dalam melihat pengaruh ion-ion logam Ni (II) dan Co (II) terhadap teknik membran cair fasa ruah. Penelitian sebelumnya mendapatkan kondisi optimum transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah adalah 93,07 % sedangkan pada penentuan kondisi optimum kembali didapatkan kondisi optimum untuk transpor fenol ke fasa penerima melalui teknik membran cair fasa ruah 90,8%. Hal ini menunjukan bahwa kondisi optimum sistem transpor fenol tanpa zat pembawa melalui teknik membran cair fasa ruah ini cukup efektif. Oleh sebab itu kondisi optimum ini lah yang dipakai untuk penelitian lebih lanjut. 3.3 Pengaruh penambahan Ni (II) kedalam fasa sumber terhadap persentase fenol di dalam fasa sumber Konsentrasi Ni(II) (x 10-5 M) Gambar 2. Pengaruh penambahan Ni(II) dalam fasa sumber terhadap transpor fenol ke fasa penerima(- -), dan sisa fenol dalam fasa sumber (- -) pada kondisi optimum proses transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah. Kondisi percobaan : Fasa sumber 6 ml 2,13 x 10-4 M ph 2 + variasi konsentrasi Ni(II) dan fasa membran 30 ml kloroforom, fasa penerima 12 ml NaOH 0,1 M, waktu kesetimbangan15 menit, waktu transpor 2 jam dan kecepatan pengadukan 340 rpm. Gambar 2, memperlihatkan bahwa semakin besar ion Ni (II) dalam fasa sumber ternyata meningkatkan persentase fenol yang bersisa di fasa sumber. Penambahan Ni(II) 34,0 x 10-5 M menyebabkan konsentrasi fenol di fasa sumber meningkat hingga 12.96%. Ini disebabkan ion logam yang berlebihan pada fasa sumber menyebabkan fenol terhalang masuk ke dalam fasa membran, baik dalam bentuk molekul Ni-Fenolat maupun dalam bentuk molekul fenol. 166

6 %Ni Prosiding SEMIRATA 2015 bidang MIPA BKS-PTN Barat 3.4 Pengaruh penambahan Ni(II) kedalam fasa sumber terhadap persentase fenol di dalam Fasa Penerima Pada Gambar 2 juga dapat dilihat tanpa adanya Ni (II) dalam fasa sumber, fenol yang tertranspor ke fasa penerima mencapai 90,8 %. Sedangkan dengan penambahan Ni(II) sampai dengan 3,40 x 10-5 M(20 ppm), transpor fenol melalui membran kloroforom mengalami penurunan di fasa penerima sebesar 49,64% dengan adanya penambahan Ni(II) 34,0 x 10-5 M. Hal ini disebabkan karena pada fasa penerima terdapat fenol yang berikatan dengan Ni(II) dalam bentuk molekul, sisa Ni(II) yang tidak bereaksi dengan fenol akan berada pada antar fasa penerima-fasa membran akibatnya difusi fenol ke fasa membran menuju fasa sumber akan terhalang dan dapat dilihat dengan adanya partikel kecil yang melayang selama berlangsung transpor fenol di fasa sumber. 3.5 Persentase Ni(II) dalam fasa sumber dan fasa penerima terhadap transpor fenol Konsentrasi NI(II) ( x 10-5) Gambar 3. Persentase Ni(II) pada fasa sumber pada fasa penerima.fasa sumber (- -), fasa penerima (- -) pada kondisi optimum proses transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah. Kondisi percobaan : Fasa sumber 6 ml 2,13 x 10-4 M ph 2 + variasi konsentrasi Ni(II) dan fasa membran 30 ml kloroforom, fasa penerima 12 ml NaOH 0,1 M, waktu kesetimbangan15 menit, waktu transpor 2 jam dan kecepatan pengadukan 340 rpm. Semakin tinggi konsentrasi Ni (II) yang ditambahkan, maka akan semakin tinggi pula ion logam Ni(II) tersisa pada fasa sumber. Sedangkan pada fasa penerima dengan penambahan Ni(II) dari konsentrasi rendah ke tinggi terjadi penurunan hal ini disebabkan oleh fenol yang bereaksi dengan Ni menghasilkan kompleks yang stabil dikarenakan oleh kecil jari-jari ion Ni(II) yaitu 0,78. Hasil yang didapatkan bahwa dari fasa sumber terjadi 167

7 % Fenol Prosiding SEMIRATA 2015 bidang MIPA BKS-PTN Barat peningkatan persen ion Ni (II) dari konsentrasi ion rendah ke konsentrasi ion Ni(II) tinggi, dimana fasa sumber 3,4 x 10-5 M s/d 34,0 x 10-5 M nilai persen Ni (II) 17,35 %,41.43%. 3.5 Pengaruh penambahan Co(II) kedalam fasa sumber terhadap persentase fenol di dalam fasa sumber Konsentrasi Co(II) ( x 10-5 M) Gambar 4 : Pengaruh penambahan Co(II) dalam fasa sumber terhadap Transpor fenol ke fasa penerima(- -)fenol dalam fasa sumber (- -) pada kondisi optimum proses transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah. Kondisi percobaan : Fasa sumber 6 ml 2,13 x 10-4 M ph 2 + variasi konsentrasi Co(II) dan fasa membran 30 ml kloroforom, fasa penerima 12 ml NaOH 0,1 M, waktu kesetimbangan15 menit, waktu transpor 2 jam dan kecepatan pengadukan 340 rpm. Pada konsentrasi rendah ke tinggi ion Co(II) dapat meningkatkan persentase fenol di fasa sumber. Hal ini disebabkan karena pada fasa penerima terdapat fenol yang berikatan dengan Co 2+ dan fenol dalam bentuk molekulnya, sisa Co +2 yang tidak bereaksi dengan fenol akan berada fasa sumber-fasa membran akibatnya difusi fenol ke fasa membran menuju fasa sumber akan terhalang sehingga jumlah fenol yang tertranspor akan berkurang dengan adanya penambahan Co(II) 34,0 x 10-5 konsentrasi fenol di fasa sumber meningkat hingga 5,22 %. M menyebabkan 3.6 Pengaruh penambahan Co(II) kedalam fasa sumber terhadap persentase fenol di dalam Fasa penerima. Tanpa adanya Co(II) dalam fasa sumber, transpor fenol ke fasa penerima sekitar 90.7 %. Penambahan Co(II) kedalam fasa sumber mampu menurunkan persentase fenol yang tertranspor ke fasa penerima, sedikit lebih besar daripada Ni(II), dengan adanya penambahan Ni(II) 34 x 10-5 M menyebabkan konsentrasi fenol di fasa penerima menurun seiring dengan penambahan konsentrasi ionnlogam sampai dengan 44,7 %. Hal ini disebabkan karena terjadinya persaingan diantar fasa membran dan penerima antar fenol 168

8 % Co Prosiding SEMIRATA 2015 bidang MIPA BKS-PTN Barat dalam bentuk molekul dengan fenol yang terkompleks dengan Co(II) sehingga transpor fenol ke fasa penerima menurun. 3.7 Persentase Co(II) dalam fasa sumber dan fasa penerima terhadap transpor fenol Konsentrasi Co(II) ( x 10-5 ) Gambar 5. Persentase Co(II) pada fasa sumber (- -) dan fasa penerima (- -) pada kondisi optimum proses transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah Kondisi percobaan : Fasa sumber 6 ml 2,13 x 10-4 M ph 2 + variasi konsentrasi Ni(II) dan fasa membran 30 ml kloroforom, fasa penerima 12 ml NaOH 0,1 M, waktu kesetimbangan15 menit, waktu transpor 2 jam dan kecepatan pengadukan 340 rpm. Konsentrasi Co (II) pada masing-masing fasa dapat dilihat pada Gambar 8. Pada konsentrasi ion Co(II) 3,39 x 10-4 M (2ppm) s/d 33,9 x 10-4 M, Co (II) masuk ke fasa membran hal ini disebabkan karena adanya reaksi antar muka antara yang dapat lewat fasa membran dengan fasa penerima.hasil yang didapatkan bahwa dari fasa sumber terjadi peningkatan persen ion Co (II) dari konsentrasi ion rendah ke konsentrasi ion Co(II) tinggi,dimana fasa sumber 3,39 x 10-4 s/d 33,4 % M nilai persen Co (II) 12,20 %,25,03 % sedangkan fasa penerima 3,39 x 10-4 s/d % M nilai persen Co (II) 58,93 %,41.43 %.. 4. KESIMPULAN Hasil uji optimasi transpor fenol antarfasa melalui teknik membran cair fasa ruah adalah 95,11% ke fasa penerima dan 6,55%bersisa difasa sumber. Pengaruh adanya Co(II) dan Ni(II) terhadap transpor fenol dipelajari dengan melakukan transpor 2.13 x 10-4 M secara berpasangan dengan logam Co(II) dan Ni(II) dalam 6 ml fasa sumber ke dalam 12 ml larutan NaOH 0,1 M sebagai fasa penerima melalui 30 ml fasa membran organik. Proses transpor fenol melalui teknik membran cair fasa ruah terhadap adanya Co(II), dan Ni(II) dimana tidak ditemukannya ion-ion tersebut dalam fasa penerima setelah proses transpor dan sebagian besar ion tersebut tersisa dalam fasa sumber. Sedangkan transport fenol melalui teknik membran cair fasa ruah dengan adanya Co(II), dan Ni(II) 169

9 masing-masing dalam bentuk campuran dengan fenol ternyata mengalami penurunan persentase transpor fenol ke fasa penerima namun tidak mempengaruhi transpor fenol ke fasa penerima secara signifikan. 5. PUSTAKA 1. Mulder, M. Basic Principle of Membrane Technology. Kluwer Academic Publisher, Dordrencht ; A.Ammar. Ibrahim and Abdulrazaq, Physical Properties of Phenol Compound: Semiempirical Calculation of Substituent Effects [Part One], Am.J.of Appl. Scie. 2009; 6 (7): Charlena. Ekstraksi Fenol dalam Air dengan Teknik Emulsi Membran Cair. Tesis Pascasarjana Kimia Institut Teknologi Bandung Wan,Yin Hua and Xiang De Wang. Treatment of High Concentration Phenolic Waste Water by Liquid Membrane with N 503 as Mobile Pembawa. J. Membrane Science. 1997; 135 : Xiao, M., Zhou, J. and Yuanhua. Treatment of Highly-Concentrated Phenol Wastewater with an Extractive Membrane Reactor Using Silicone Rubber. J. Membrane Science. 2006; 195 : M. Teresa, A. Reis, Omdina.M.F, de Freitas, M. Rosinda, C, Ismael, and Jorge Carvalho. Recovery of Phenol From Aqueous Solutions Using Liquid Membranes With Cyanex 923. J. Membrane science. 2007; 305, M.Aziz Setiawan. Optimasi Transpor Fenol melalui Membran Kloroform Dalam Teknik Membran Cair Fasa Ruah. Skripsi Sarjana Kimia Universitas Andalas Zaharasmi K, Refinel dan Fetri Dewi, Pengaruh Ion Sulfat Dan Fosfat Pada Pemisahan Senyawa Fenol Dalam Air Dengan Teknik Emulsi Membran Cair. Journal Kimia Andalas. 2000; 6 (1), Zaharasmi, Refinel, Nilam Permata Sari. Pengaruh ion Pb 2+ dan Cd 2+ Terhadap Ekstraksi Fenol Dalam Air Dengan Teknik Emulsi Membran Cair. Jurnal Kimia Andalas. 1999; vol 5, no Zaharasmi K, Refinel dan Fetri Dewi. Pengaruh Ion Sulfat Dan Fosfat Pada Pemisahan Senyawa Fenol Dalam Air Dengan Teknik Emulsi Membran Cair. Journal Kimia Andalas. 2000; 6 (1),