HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis proses preparasi, aktivasi dan modifikasi terhadap zeolit

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis proses preparasi, aktivasi dan modifikasi terhadap zeolit Penelitian ini menggunakan zeolit alam yang berasal dari Lampung dan Cikalong, Jawa Barat. Zeolit alam Lampung merupakan jenis klinoptilolit, sementara zeolit alam Cikalong merupakan jenis mordenit. Pemilihan kedua jenis zeolit alam tersebut bertujuan untuk melihat pengaruh aktivasi dan modifikasi terhadap dua jenis zeolit yang berbeda. Zeolit tersebut dihaluskan sampai ukuran 6 mesh dengan tujuan untuk menghomogenkan ukuran permukaan serta memperbesar permukaan pori zeolit, sehingga kemampuan adsorpsi dapat lebih optimal. Pemanasan yang dilakukan ditahap preparasi pada suhu 3 C adalah untuk menguapkan air yang terkandung dalam kristal zeolit sehingga dapat mempertinggi keaktifan zeolit disebabkan oleh terbukanya pori-pori zeolit. Proses aktivasi bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur pengotor (pengganggu) yang terdapat didalam zeolit, yaitu dengan cara pemanasan dan cara penambahan zat kimia. Aktivasi dilakukan dengan perendaman dan pengadukan zeolit dengan HCl 4 M selama 1 jam dengan harapan tidak terjadinya dealuminasi. Modifikasi pada zeolit bertujuan untuk meningkatkan kualitas dari zeolit melalui proses tukar kation pada inti aktif zeolit sehingga terjadi peningkatan KTK (kapasitas tukar kation), yang dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi terhadap penjerapan larutan Cd(II). Menurut Pannerselvam et al. 28 modifikasi asam fosfat yang dikonversi dengan Na + pada zeolit alam untuk penyerapan Cu 2+ memiliki kapasitas adsorpsi lebih tinggi pada zeolit dibanding adsorben lain. Penetralan muatan negatif dengan penambahan HCl pada tahap aktivasi zeolit masih belum maksimal, sehingga dengan adanya modifikasi penambahan asam fosfat akan menjembatani antara Al dengan O, dengan demikian akan memperbesar rongga pada rangka struktur zeolit yang akan mempengaruhi luas permukaan zeolit. Gambar 4 menunjukkan skema reaksi modifikasi zeolit dengan asam fosfat.

Gambar 4 Skema reaksi modifikasi zeolit PNa 2 (Panneerselvam et al. 28) Masuknya ion fosfat pada rongga zeolit yang menjembatani ikatan Al-O sangat berhubungan dengan energi disosiasi ikatan, yang mana fosfat memiliki ikatan rangkap sehingga energi disosiasinya lebih besar dari Al, menyebabkan ikatan Al mudah digeser. Selain itu Fosfor (P) memiliki sifat afinitas elektron yang lebih besar dalam pembentukan ion negatif dibandingkan dengan Al sehingga ion negatif yang terbentuk cukup stabil untuk membentuk ikatan dengan kation, seperti Na +. Untuk lebih menstabilkan struktur ikatan dan memperoleh kondisi modifikasi yang maksimal pada rongga-rongga zeolit perlu ditambahkan kation yang dapat tukar, dalam hal ini adalah ion Na + yang berasal dari larutan jenuh NaHCO 3 sehingga terbentuk zeolit dalam bentuk natrium, kemudian dipanaskan untuk menghilangkan pengotor-pengotor yang masih ada, dengan demikian luas permukaan zeolit bertambah besar dan berpengaruh terhadap nilai KTK.

Hasil analisis kandungan unsur pada modifikasi zeolit Pengukuran nilai KTK mulai tahap preparasi, aktivasi, dan modifikasi dengan pemanasan pada 3 C menunjukkan kenaikan secara teratur baik pada zeolit Lampung maupun zeolit Cikalong (Tabel 1). Tabel 1 Kapasitas Tukar Kation (KTK) dari tahap perlakuan zeolit KTK (meq/1g) Perlakuan Zeolit Lampung Suhu 3 C Suhu 3 C Zeolit Cikalong Suhu 4-45 C Preparasi 5.41 76.21 58.23 Aktivasi HCl 4 M 65.26 83.63 71.91 Modifikasi H 3 PO 4 74.25 98.87 Na KTK zeolit Cikalong lebih besar dibandingkan dengan zeolit Lampung, hal ini dapat disebabkan karena pengaruh ikatan fosfat dan tukar kation. Pengaruh suhu tinggi dapat mengakibatkan terjadi penurunan nilai KTK, hal ini terlihat pada Tabel 1 jika dilakukan pemanasan pada suhu lebih dari 4 C pada preparasi dan aktivasi zeolit ternyata dapat mengalami penurunan nilai KTK. Hal ini sesuai dengan penelitian Sastiono (1993), pemanasan zeolit pada suhu 4-6 C dapat mengakibatkan kondensasi dari gugus hidroksil (dehidroksilasi) yang mengakibatkan kerusakan struktural, sehingga menghasilkan bahan yang lebih amorf. Pada Tabel 2 ditunjukkan komposisi beberapa unsur atau basa-basa yang dapat dipertukarkan yang terdapat pada kedua jenis zeolit dari beberapa perlakuan. Dari kedua jenis zeolit tersebut diketahui rata-rata terjadi penurunan kation univalen pada setiap tahap perlakuan pada masing-masing jenis zeolit tersebut. Pada zeolit modifikasi, kation monovalen Na mengalami kenaikan, hal ini berhubungan dengan meningkatnya nilai KTK dan terbentuknya zeolit PNa 2. Perlakuan yang dilakukan pada zeolit menunjukkan telah terjadi pertukaran kation

dan hilangnya unsur-unsur pengotor karena adanya perubahan kandungan pada setiap tahap. Tabel 2 Unsur-unsur yang terkandung pada karekteristik sampel zeolit dalam berbagai kondisi Zeolit Perlakuan Ca Mg K Na P (ppm) (ppm) (me/1g) (me/1g) (ppm) Cikalong Preparasi 1.3152.4429.3125.7635 - Aktifasi 8.85.3717.3317.4984 - Modifikasi 7.7941.2612.2169 1.7285 133.6 Lampung Preparasi 5.535.7484.5358.5938 - Aktifasi 4.9494.652.3828.2227 - Modifikasi 5.1188.571.3572 1.3362 158.65 Dari analisis EDS diketahui bahwa untuk tahap preparasi dan modifikasi dengan mengambil rata-rata 3 titik sampel sebagai perwakilan masing-masing zeolit, menunjukkan kandungan utama zeolit Si mengalami kenaikan. Untuk zeolit Cikalong kadar Si naik dari 2.42 ppm menjadi 22.18 ppm sedangkan zeolit Lampung dari 18.11 ppm menjadi 21.56 ppm walaupun terjadi sedikit pergeseran Al, untuk zeolit Cikalong dari 3.59 ppm menjadi 3.5 ppm sedangkan zeolit Lampung dari 4. ppm menjadi 3.32 ppm. Analisis Na tetap menunjukkan kenaikan pada kedua zeolit (Lampiran 2 dan 3). Dari hasil analisis komposisi, kedua zeolit menunjukkan telah termodifikasi oleh asam fosfat dan telah terjadi pertukaran kation dari setiap perlakuan, dengan tidak mengubah komponen penciri dari jenis zeolit tersebut. Hasil modifikasi juga menunjukkan tidak mengakibatkan terjadinya dealuminasi ditandai dengan naiknya nilai KTK. Hal ini sesuai pula dengan penelitian Ozkan & Ulku (25)

bahwa penggunaan HCL 5 M ternyata tidak menurunkan kandungan SiO 2 dan Al 2 O 3 kecuali jika dipanaskan pada suhu >75 C. Hasil analisis karakterisasi zeolit Perubahan struktur kristalinitas yang terjadi pada zeolit mulai dari proses tanpa perlakuan maupun akibat perlakuan mulai dari preparasi, aktivasi dan modifikasi dapat diketahui melalui karakterisasi dengan XRD seperti terlihat pada zeolit Cikalong yang ditunjukkan oleh Gambar 5. Intensitas 7 6 5 4 3 2 1 Modifikasi Aktivasi Preparasi 5 1 2θ (a) (c) Gambar 5 Difraktogram XRD zeolit Cikalong (a) sebelum perlakuan, dengan perlakuan; tahap preparasi, aktivasi, dan modifikasi (c) spektrum standar jenis zeolit mordenit

Gambar 5(a) menunjukkan difraktogram XRD zeolit Cikalong sebelum dilakukan tahap preparasi. Diketahui berbagai puncak yang muncul pada rentang sudut difraksi (2θ) antara 5-65. Intensitas tertinggi muncul pada beberapa sudut 2θ di antaranya 25.669, 22.337, 27.673, dan 13.56. Apabila dibandingkan posisi puncak yang didapat dari data pengukuran dengan standar difraksi sinar-x atau kartu JCPDS (Joint Committee Powder Diffraction Standard) jenis mineral mordenit (c), posisi puncak-puncaknya berada pada rentang sudut difraksi (2θ), di antaranya 9.754, 22.26, 25.576, dan 27.681. Pada gambar terlihat banyak puncak karena masih banyaknya pengotor. Sedangkan pada gambar zeolit Cikalong hasil preparasi (a) menunjukkan beberapa intensitas di antaranya 25.568, 27.595, 22.121, dan 26.131. Bila dibandingkan dengan zeolit Cikalong aktivasi, hasil difraktogram menunjukkan terjadi pergeseran yang tidak signifikan dimana intensitas puncak muncul pada beberapa sudut di antaranya 25.999, 27.973, 22.523, dan 22.317 serta beberapa puncak pada preparasi sudah tidak nampak lagi di antaranya puncak pada sudut 22.121 dan 77.2 yang menunjukkan hilangnya pengotor-pengotor. Karakterisasi zeolit Cikalong modifikasi menunjukkan beberapa puncak dengan sudut difraksi 2θ, di antaranya 25.558, 22.117, 27.62, dan 26.139 yang mendekati standar yaitu 25.955. Beberapa pengotor sudah hilang ditandai dengan hilangnya beberapa puncak dibandingkan dari hasil aktivasi sebelumnya, diantaranya puncak pada sudut 39.661, namun muncul puncak baru pada sudut 13.294. Jadi berdasarkan hasil difraktogram sinar-x dari sebelum perlakuan, kemudian dilakukan preparasi dan aktivasi tidak merubah struktur zeolit akibat pemanasan maupun aktivasi dengan penambahan HCl. Begitu pula yang terjadi pada zeolit Lampung yang merupakan jenis klinoptilolit berdasarkan spektrum standarnya, tidak ada pergeseran puncak yang signifikan namun muncul puncak baru setelah diaktivasi (Gambar 6). Berarti proses preparasi dan aktivasi dari hasil spektrum XRD zeolit Lampung dapat diprediksi juga bahwa berhasil menghilangkan senyawa-senyawa pengotor dan sedikit mengubah kedudukan atom-atom yang ada pada strukturnya.

Intensitas 6 5 4 3 2 1 Modifikasi Aktivasi Preparasi 2 2θ 4 6 (a) (c) Gambar 6 Difraktogram XRD zeolit Lampung (a) sebelum perlakuan, dengan perlakuan; tahap preparasi, aktivasi dan modifikasi (c) standar difraksi jenis zeolit klinoptilolit Pengukuran pori permukaan hasil modifikasi ditentukan dengan menggunakan metode BET, diperoleh bahwa luas permukaan zeolit Cikalong lebih besar yaitu 82.36 m 2 /g, sedangkan zeolit Lampung 21.53 m 2 /g. Perbedaan luas permukaan tersebut dapat disebabkan pengaruh dari hilangnya senyawasenyawa pengotor dan banyaknya pertukaran kation yang terjadi pada struktur kristal zeolit tersebut. Metode BET merupakan pengukuran berdasarkan kekuatan interaksi antara permukaaan zeolit dengan uap air namun volume dari mikropori tidak berubah secara signifikan walaupun penghapusan aluminium sangat sensitif terhadap konsentrasi larutan HCl (Ozkan & Ulku 25).

preparasi aktivasi modifikas (a) preparasi aktivasi modifikasi Gambar 7 Hasil SEM zeolit Cikalong (a) dan Lampung Hasil SEM (Scanning Electron Microscope) pada Gambar 7 dengan perbesaran 2x dengan skala perbandingan pada gambar 1μm, menunjukkan morfologi permukaan kedua zeolit mengalami perubahan bentuk permukaan. Pada gambar zeolit Cikalong preparasi menunjukkan permukaan masih belum teratur menyatakan masih banyaknya senyawa pengotor, setelah diaktivasi permukaan terlihat lebih teratur dan seragam, dan setelah dimodifikasi permukaan lebih bersih dengan bentuk partikel yang lebih kecil, begitu pula pada zeolit Lampung pada hasil modifikasi menunjukkan permukaan menjadi lebih halus. Hal ini menunjukkan bahwa dari tahap proses preparasi, aktivasi, dan modifikasi pada kedua zeolit mampu mengubah permukaan zeolit menjadi lebih kecil dan teratur.

Optimasi Parameter Adsorpsi Parameter adsorpsi pada uji pendahuluan dilakukan guna memperoleh kapasitas jerapan yang maksimal dalam adsorpsi larutan ion Cd(II) oleh kedua jenis sampel zeolit yang akan digunakan pada proses isotermal adsorpsi, kinetika, dan termodinamika. Penentuan kapasitas adsorpsi pada variasi konsentrasi adsorbat 1, 2, 3, 4, dan 5 mg/l menggunakan volume 5 ml dengan waktu kontak 6 menit dan.1 g adsorben. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi tertinggi pada zeolit Cikalong berada pada konsentrasi adsorbat 1 mg/l, sedangkan pada zeolit Lampung sebaliknya yaitu pada konsentrasi adsorbat 5 mg/l. Hal ini menunjukkan bahwa interaksi antara larutan ion logam Cd(II) dengan adsorben zeolit Lampung cukup tinggi, karena seiring dengan naiknya konsentrasi adsorbat hingga 5 mg/l masih belum mencapai titik jenuh. Tingginya kapasitas adsorpsi salah satunya dapat disebabkan karena banyaknya kation tukar yang terjadi dalam proses jerapan larutan adsorbat terhadap adsorben yang akan dipengaruhi oleh ikatan yang terjadi antara muatan negatif dengan kation tukar yang masuk kedalam rongga zeolit, oleh kestabilan ikatan. Adanya gugus fosfat dapat mempengaruhi ikatan yang terjadi pada interaksi jerapan, dimana kandungan fosfat pada zeolit Lampung lebih besar dibandingkan zeolit Cikalong, sehingga kestabilan ikatan yang terjadi pada zeolit Lampung lebih kuat dibandingkan zeolit Cikalong, hal ini salah satu penyebab tingginya kapasitas adsorpsi pada zeolit Lampung. Zeolit Cikalong mengalami penurunan kapasitas adsorpsi pada konsentrasi setelah 1 mg/l, sebaliknya pada zeolit Lampung kapasitas adsorpsi mengalami penurunan setelah konsentrasi 2 mg/l walaupun umumnya terjadi kenaikan kapasitas adsorpsi pada konsentrasi 5 mg/l. Optimasi konsentrasi adsorbat dicobakan juga pada zeolit Lampung dengan konsentrasi.5 1 mg/l tanpa pengaturan ph (ph awal ion logam dalam larutan), dan didapatkan kapasitas terbesar berada pada konsentrasi adsorbat 1 mg/l, sehingga hal ini menjadi pemilihan parameter optimasi untuk konsentrasi adsorbat pada kedua zeolit yaitu pada konsentrasi 1 mg/l (Lampiran 4).

q (mg/g) 1,8 2 1,6 1,4 1,2,8 1,6,4,2 y = -,12x + 1,824 R² =,424 2 4 6 konsentrasi (mg/l) q (mg/g) 14 12 1 8 6 4 2 y =,197x -,945 R² =,651 2 4 6 konsentrasi (mg/l) (a) Gambar 8 Kapasitas adsorpsi optimasi parameter pada variasi konsentrasi adsorbat 1-5 mg/l Selanjutnya penentuan ph optimum dilakukan dengan menggunakan konsentrasi adsorbat sebesar 1 mg/l dengan variasi ph mulai 3 sampai 11, yang ditunjukkan pada Lampiran 5. Hasil optimasi ph pada kedua sampel zeolit diperoleh kapasitas adsorpsi terbesar yaitu pada kondisi ph 3 (Gambar 9). Hal ini menunjukkan bahwa larutan adsorbat ion logam Cd(II) yang terjerap pada adsoeben zeolit maksimal pada ph 3 dengan nilai kapasitas adsorpsi pada kedua zeolit hingga ph 7 masih berkisar 1,5 mg/g. Hal ini sesuai dengan pernyataan Mohan et al. (26) bahwa ion kadmium memiliki kecenderungan terhidrolisis pada ph dibawah 8. 2 2 q(mg/g) 1,5 1,5 y = -,62x + 1,885 R² =,897 5 1 15 ph q(mg/g) 1,5 1,5 y = -,45x + 1,763 R² =,827 5 1 15 ph (a) Gambar 9 Kapasitas adsorpsi optimasi parameter pada variasi ph 3-5

Dari hasil optimasi yang diperoleh sebelumnya, yaitu konsentrasi adsorbat 1 mg/l dan ph 3, jerapan zeolit terhadap Cd(II) dilakukan pada variasi waktu kontak 3, 6, 9, 12, 18, dan 24 menit. Hasil jerapan ternyata memberikan kapasitas adsorpsi yang tidak terlalu berbeda, maka pengamatan dilakukan pada waktu 1 dan 2 menit. Kapasitas adsorpsi terbesar dicapai pada waktu 1 menit untuk zeolit Cikalong yang tidak jauh berbeda dengan kapasitas adsorpsi pada zeolit Lampung namun pada waktu yang lebih lama yaitu 18 menit (Lampiran 5 dan 6). q(mg/g) 2,16 2,14 2,12 2,1 2,8 2,6 2,4 2,2 2, 1 2 3 Waktu (menit) q (mg/g) 2,14 2,12 2,1 2,8 2,6 2,4 2,2 1 2 3 Waktu (menit) (a) Gambar 1 Kapasitas adsorpsi optimasi parameter variasi kontak waktu (1, 2, 3, 6, 9, 12, 18, dan 24 menit) Hasil optimasi berikutnya dilakukan pula terhadap pengaruh bobot adsorben pada larutan adsorbat Cd(II), yaitu pada variasi bobot mulai dari.1 sampai.5 g. Kapasitas adsorpsi pada kedua zeolit menunjukkan kondisi optimal berada pada bobot adsorben.1 g. Hal ini menunjukkan jerapan yang terbesar dari interaksi larutan adsorbat dengan adsorben terjadi pada kondisi maksimal pada bobot,1 g dalam konsentrasi larutan 1 mg/l (Gambar 11).

q (mg/g) 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, y = -5,861x + 3,47 R² =,854 q(mg/g) 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, y = -6,36x + 3,68 R² =,833,2,4,6,2,4,6 bobot adsorben (g) bobot adsorben (g) Gambar 11 Kapasitas adsorpsi optimasi parameter variasi bobot adsorben dari.1,.2,.3,.4, dan.5 g adsorben zeolit Isotermal Adsorpsi Cd(II) Penentuan isotermal adsorpsi dilakukan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi awal ion logam terhadap jumlah ion logam yang diadsorpsi oleh adsorben pada suhu kamar (Lampiran 7). Kesetimbangan adsorpsi isotermal Cd(II) pada ph 3 dan suhu kamar untuk zeolit Cikalong dan zeolit Lampung diperlihatkan pada Gambar 12. 16 14 12 y =,298x + 1,562 R² =,994 qe (mg/g) 1 8 6 y =,314x + 1,357 R² =,988 Cikalong 4 Lampung 2 1 2 3 4 5 Ce (mg/l) Gambar 12 Isotermal adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung pada suhu kamar (3 C), konsentrasi ion awal: 1-4 mg/l, ph 3, bobot adsorben.1 g, dan waktu kontak 1 menit.

Hasil yang diperoleh dari Gambar 12 menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi Cd(II) meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi awal Cd(II). Hal ini berarti dengan meningkatnya konsentrasi adsorbat maka jumlah ion logam Cd(II) yang teradsorpsi semakin bertambah. Data percobaan adsorpsi isotermal Cd(II) oleh adsorben zeolit dianalisis menggunakan dua model isotermal adsorpsi yaitu model Langmuir dan Freundlich (Lampiran 8). Isotermal Langmuir berdasarkan adsorpsi monolayer pada sisi aktif adsorben yang homogen, sebaliknya isotermal Freundlich menggambarkan adsorpsi pada permukaan multilayer (heterogen) dengan energi adsorpsi seragam. Kedua isotermal adsorpsi disajikan pada Gambar 13 dan 14. Ce/q 1,2 1,,8,6,4,2, y =,72x +,112 R² =,839, 5, 1, 15, Ce(mg/L) Ce/q 1,,8,6,4,2, y =,67x +,112 R² =,838, 5, 1, 15, Ce(mg/L) (a) Gambar 13 Adsorpsi isotermal Langmuir Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung (konsentrasi 1 mg/l; ph 3; bobot adsorben,1 g dan waktu kontak 1 menit Log qe 1,2 1,,8,6,4,2, y =,193x +,859 R² =,72-1, -,5,,5 1, 1,5 Log Ce Log qe 1,4 1,2 1,,8,6,4,2, y =,239x +,846 R² =,777-1, -,5,,5 1, 1,5 Log Ce (a) Gambar 14 Adsorpsi isotermal Freundlich Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung (konsentrasi 1 mg/l, ph 3, bobot adsorben.1 g dan waktu kontak 1 menit

Berdasarkan persamaan isotermal Langmuir dan Freundlich maka nilai parameter isotermal qm, Kf, n, dan R2 dapat ditentukan dari kemiringan dan intersep (Gambar 13 dan 14). Hasil perhitungan nilai parameter isotermal disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Parameter isotermal adsorpsi Langmuir dan Freundlich Cd(II) oleh adsorben zeolit Cikalong dan zeolit Lampung Zeolit Langmuir Freundlich qm : b : R2 : RL Kf : R2 : 1/n Cikalong Lampung 13.88 :.64 :.839 :.135 14.93 :.6 :.838 :.143 7.23 :.72 :.193 7.2 :.777 :.239 Pada adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong maupun Lampung, nilai korelasi model isotermal Langmuir lebih besar dibandingkan model Freundlich. Hal ini menunjukkan bahwa proses adsorpsi Cd(II) oleh adsorben zeolit didominasi oleh proses adsorpsi monolayer dimana sisi aktif adsorben memiliki energi yang sama dalam mengadsorpsi adsorbat dan bersifat homogen, sejumlah tapak aktif adsorben membentuk ikatan kovalen atau ion, dan terjadi keseimbangan antara molekul-molekul yang diadsorpsi pada permukaan adsorben dengan molekulmolekul yang tidak teradsorpsi. Menurut Gupta & Bhattacharyya (28), parameter lain yang menentukan proses adsorpsi adalah RL, yang merupakan parameter kesetimbangan atau dimensi adsorpsi. Jika RL>1 menggambarkan adsorpsi yang kurang baik, RL=1 proses adsorpsi linier, <RL<1 proses adsorpsi yang menguntungkan dan RL= proses adsorpsi tidak dapat balik (irreversible). Pada Tabel 3 nilai RL pada zeolit Cikalong lebih kecil dari zeolit Lampung walaupun keduanya tidak menunjukkan perbedaan yang berarti namun tetap berada pada rentang <RL<1 yang menunjukkan proses adsorpsi terhadap Cd(II) adalah menguntungkan mendekati adsorpsi irreversible yang cocok untuk penjerapan logam berat.

Kinetika Adsorpsi Kinetika adsorpsi adalah laju pengambilan zat terlarut oleh adsorben selama kontak waktu reaksi penjerapan sehingga efisiensi proses penjerapan dapat ditentukan. Kinetika adsorpsi larutan Cd oleh adsorben zeolit pada konsentrasi 1-4 mg/l, ph 3, dan bobot adsorben,1 g diperlihatkan pada Gambar 15. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi kedua zeolit umumnya meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi Cd, hal ini berhubungan dengan semakin tinggi konsentrasi semakin besar interaksi yang terjadi antara larutan adsorbat dengan adsorben zeolit. q(mg/g) 18 16 14 12 1 8 6 4 2 [1] [2] [3] [4] 1 2 3 q(mg/g) 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 1 2 3 [1] [2] [3] [4] Waktu (menit) Waktu (menit) (a) Gambar 15 Pengaruh waktu kontak pada adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong (a) dan Lampung Untuk mengevaluasi mekanisme kinetika yang mengendalikan proses adsorpsi, data kinetika dianalisis oleh model kinetika orde pertama semu dan orde kedua semu. Model kinetika adsorpsi Cd(II) oleh zeolit ditunjukkan pada Gambar 16-19 serta parameter kinetika yang ditentukan dari kemiringan dan intersepnya disajikan pada Lampiran 9.

,5 1 2 3 [Cd]1 [Cd]2 Log (qe-qt) -,5-1 [Cd]3 [Cd]4 Linear ([Cd]1) Linear ([Cd]2) -1,5 Linear ([Cd]3) Linear ([Cd]4) -2 Waktu(menit) Gambar 16 Plot kinetika orde pertama semu adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong 1,5 Log (qe-qt) -,5-1 5 1 15 2 25 3 [Cd]1 [Cd]2 [Cd]3-1,5 [Cd]4-2 -2,5 Waktu (menit) Gambar 17 Plot kinetika orde pertama semu adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Lampung

t/qt 6 5 4 3 2 1 [Cd]1 [Cd]2 [Cd]3 [Cd]4 Linear ([Cd]1) Linear ([Cd]2) 5 1 15 2 25 3 Linear ([Cd]3) Waktu (menit) Linear ([Cd]4) Gambar 18 Plot kinetika orde kedua semu adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong 6 t/qt 5 4 3 2 1 [Cd]1 [Cd]2 [Cd]3 [Cd]4 Linear ([Cd]1) Linear ([Cd]2) Linear ([Cd]3) 1 2 3 Linear ([Cd]4) Waktu (menit) Gambar 19 Plot kinetika orde kedua semu adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Lampung Hasil percobaan menunjukkan bahwa koefisien korelasi orde kedua semu lebih besar dari orde pertama semu, selain itu nilai qe hitung orde kedua semu lebih mendekati nilai qe percobaan (Lampiran 1), sehingga pada penelitian ini mekanisme adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong maupun zeolit Lampung yang termodifikasi asam fosfat dikendalikan oleh model kinetika orde kedua semu. Model kinetika orde kedua berdasarkan asumsi bahwa tahap pembatas laju adalah adsorpsi kimia yang melibatkan kekuatan valensi melalui pertukaran elektron antara ion logam dengan adsorben (Panneerselvam 28; Gupta & Bhattacharyya 28).

Hasil Analisis Termodinamika Adsorpsi Pengaruh suhu pada kinetika adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung menggunakan konsentrasi 1 mg/l, ph 3, bobot adsorben,1 g pada suhu 3, 4, dan 5 C ditunjukkan oleh Gambar 2. Hasilnya menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi pada kedua zeolit rata-rata menurun seiring dengan naiknya suhu, hal ini menunjukkan proses adsorpsi berlangsung secara eksotermis.,6,5 [Cd]ads (mg/l),4,3,2,1 3 4 5, 5 1 15 2 25 3 Waktu (menit) (a) [Cd]ads mg/l,5,45,4,35,3,25,2,15,1,5, 5 1 15 2 25 3 Waktu (menit) 3 4 5 Gambar 2 Pengaruh suhu pada kinetika adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong (a) dan zeolit Lampung

Berdasarkan percobaan, adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung mengikuti model kinetika orde kedua semu. Hasil interpretasi data kinetika adsorpsi ditunjukkan pada Tabel 4 (Lampiran 11). Kinetika orde kedua ternyata masih menunjukkan proses adsorpsi yang sangat baik, terlihat dari nilai koefisien korelasi (R 2 ) = 1 dan nilai qe hitung hampir sama dengan nilai qe percobaan. Tabel 4 Kinetika adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung pada konsentrasi 1 mg/l dengan variasi suhu Zeolit Suhu qe percobaan k 2 qe R 2 ( ⁰C) (mg/g) (g/mgmenit) hitung(mg/g) Cikalong 3 4.6289 1,261 4,6296 4 4.6565 2,4331 4,6512 1 5 4.727 1,354 4,7393 Lampung 3 4.6372 2,2217 4,6296 4 4.691 1,4178 4,6948 1 5 4.7426 1,9175 4,7619 Perbandingan parameter termodinamika adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung diperlihatkan pada Tabel 5. Parameter termodinamika tersebut diperoleh dari perhitungan kemiringan dan intersep persamaan dan plot linier Van t Hoff dari persamaan 12 (Lampiran 12), ditunjukkan Gambar 21.

-1,25,35,31,315,32,325,33,335-1,3 Log Kc -1,35-1,4-1,45 y = 172x - 4,828 R² =,869 y = 198,x - 4,937 R² =,977 Cikalong Lampung Linear (Cikalong) -1,5 Linear (Lampung) -1,55-1,6 1/T Gambar 21 Plot Van t Hoff adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan Lampung Tabel 5 Termodinamika adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung Zeolit Suhu Parameter termodinamika T(⁰C) ΔG (Kj/mol) ΔH (Kj/mol) ΔS(J/molK) Cikalong 3-5,3954 4-4,624-2,528-92,5 5-4,858 Lampung 3-4,164 4-3,499-21,26-94,5 5-2,4574 Tabel 5 menunjukkan bahwa proses adsorpsi Cd(II) oleh zeolit Cikalong dan zeolit Lampung memberikan nilai ΔG negatif, yang menunjukkan bahwa

adsorpsi terjadi secara spontan dilingkungan. Pada suhu yang meningkat kespontanan adsorpsi menurun (proses desorpsi terjadi), ditunjukkan dengan ΔG yang meningkat, yang menunjukkan energi yang menggerakkan proses adsorpsi rendah (adsorpsi fisika), sehingga menyebabkan kapasitas adsorpsi Cd(II) menurun pada suhu tinggi. Nilai negatif dari ΔH dan ΔS menunjukkan bahwa proses adsorpsi eksotermis dilingkungan dan menurunkan ketidakteraturan pada antar muka adsorben dan adsorbat selama proses adsorpsi, sehingga nilai negatif dari ΔG, ΔH, dan ΔS pada proses adsorpsi Cd(II) oleh zeolit spontan pada suhu rendah dan tidak spontan pada suhu tinggi.