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

Prosiding Seminar Nasional PERTETA 2012

Malang, Jawa Timur, 30 November

2 Desember 2012

SAL-21

Pengaruh Penambahan 2-Propanol pada AdsorpsiReduksi Ion AuCl4- oleh Humin Shinta Rosalia Dewi1*, Sri Juari Santosa2, Dwi Siswanta2 1Jurusan

Keteknikan Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya Jl Veteran, Malang 65145 2Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam - Universitas Gadjah Mada Sekip Utara, Yogyakarta 55281 *Penulis

korespondensi, Email: [email protected] ABSTRAK

Isolasi humin dari tanah gambut dan penambahan 2-propanol pada aplikasi humin untuk adsorpsi reduksi larutan AuCl4- 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 2-propanol dilakukan untuk mem-blocking 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 2-propanol 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 2-propanol diperkirakan tidak mempengaruhi proses adsorpsi ion AuCl4- akan tetapi mempengaruhi proses reduksi ion AuCl4- menjadi logam Au(0). Penambahan 50% v/v 2-propanol dapat menurunkan 78.32% ion AuCl4- yang terambil (adsorpsi dan reduksi) dari larutan oleh adanya humin murni, dengan penurunan intensitas reduksinya sekitar 67% dan menurunkan 90.81% ion AuCl4- yang terambil (adsorpsi dan reduksi) oleh adanya humin kotor, dengan penurunan reduksinya sekitar 79%. Difraktogram XRD mengkonfirmasi bahwa penambahan 2-propanol 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 4menjadi logam Au(0). Kata Kunci: humin, adsorpsi, reduksi, gugus OH, AuCl4-

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

Pengaruh Penambahan 2-Propanol - Dewi, dkk



2 Desember 2012

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 +0.38 sampai +0.32 (Stevenson, 1994). Senyawa humat dapat mengkatalisis proses reduksi Fe3+ menjadi Fe2+ dan anion MoO42menjadi Mo5+ (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 AuCl4- dan diperoleh hasil bahwa humin mempunyai kemampuan untuk mengadsorpsi AuCl4- 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 2-propanol pada proses adsorpsi reduksi AuCl4- oleh humin, di mana 2-propanol 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 bahan-bahan berkualitas p.a seperti gas N2, NaOH, HCl, HF, 2-propanol, larutan HAuCl4 1000 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 F-52), Spektrofotometer UV-Visible (Shimadzu UV-1601), Spektroskopi infra merah Fourier Transform (FTIR, Shimadzu Prestige-21), Difraktometer Sinar-X (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 oC.


479



2 Desember 2012

Disiapkan beberapa larutan AuCl4- 30 mg/L (pH 2) dengan volume masing-masing 50 mL. Kemudian masing-masing larutan ditambahkan 2-propanol 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 UV-Visible, 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 C-H alifatik), 1720 cm-1 (stretdhing C=O dari COOH dan keton), 1610 cm -1 (C=C dan C=O), 1250 cm -1 (stretching C-O dan deformasi OH dari COOH). Selain itu juga muncul serapan lemah di 1500 cm-1 (C=C aromatic), 1460 cm -1 (deformasi C-H dari CH2 atau CH3) dan 1390 cm-1 (deformasi O-H, CH3 bending, atau stretching C-O).

3,400

2,900

2,400

1,900

1,400

900

400

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 masing-masing sebesar 251.15 dan 274.41. 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 COOdi daerah 1381 dan puncak logam di daerah 1033 cm -1 yang menunjukkan adanya interaksi humin dengan logam. Hal ini mengindikasikan bahwa adanya adsorpsi AuCl 4menyebabkan karboksilat pada humin berkurang karena telah mengalami interaksi dengan AuCl4- tersebut, sedangkan OH fenolat berkurang karena sebagian telah teroksidasi menjadi kuinon seiring dengan tereduksinya AuCl4- menjadi logam Au(0). 480




2 Desember 2012

Sementara munculnya puncak di 1381 cm -1 mengindikasikan adanya ikatan COOdengan ion logam AuCl4-, sedangkan munculnya puncak di 1033 cm -1 mengindikasikan adanya pembentukan logam Au(0) yang terikat pada humin. 45 40 35 30 25

20 15 10 5 0 3,700 3,400 3,100 2,800 2,500 2,200 1,900 1,600 1,300 1,000 700 humin murni

400

humin kotor dan humin murni setelah adsorpsi

Gambar 2. Spektra IR humin setelah interaksi dengan AuCl4Penambahan 2-propanol dalam proses adsorpsi-reduksi AuCl4- dilakukan untuk mengetahui peran gugus OH dalam proses reduksi AuCl4- 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 2propanol yang ditambahkan berfungsi sebagai penangkap radikal OH (OH scavenger). Cederbaum dan Cohen (1987) dalam Setyalastuti (2002) menyatakan bahwa suatu senyawa alkohol (seperti 2-propanol) dapat bereaksi dengan radikal OH (OH ) menghasilkan radikal hidroksil alkil dan kehilangan satu elektron menghasilkan aldehid atau keton, seperti reaksi di bawah : (CH3)2CH-OH + OH (CH3)2COH (CH3)2CO Pada penelitian ini pengamatan pengaruh penambahan 2-propanol dilakukan dengan variasi volume 2-propanol yaitu 2, 5, 10, 20, dan 50%(v/v). Hasil pengamatan pengaruh penambahan 2-propanol disajikan pada Gambar 3. Pada Gambar 3, diketahui bahwa penambahan 2-propanol berpengaruh dalam proses adsorpsi-reduksi AuCl4- pada humin. Penambahan 2-propanol diperkirakan tidak mempengaruhi proses adsorpsi AuCl4- akan tetapi mempengaruhi proses reduksi AuCl4menjadi logam Au(0). Penambahan 50% v/v 2-propanol dapat menurunkan 78.32% AuCl4- yang terambil (adsorpsi dan reduksi) dari larutan, dimana penurunan intensitas reduksinya sekitar 67%.


481


Malang, Jawa Timur, 30 November Au

2 Desember 2012 Au + 2%

Au + 5%

5,22

7,21

Au + 10% Au + 20% Au + 50%

0 10 20 30

12,67

18,89

40 50 60 70 80

90

78,33

Gambar 3 Presentase penurunan adsorpsi-reduksi AuCl4- pada humin murni

Gambar 4. Difraktogram XRD humin setelah interaksi dengan AuCl4- dengan adanya penambahan 2-propanol : humin sebelum interaksi (a), humin setelah interaksi dengan AuCl4- (b), humin setelah interaksi dengan AuCl4- dengan penambahan 5% 2propanol(v/v) (c) dan 50% 2-propanol(v/v) (d). Dari hasil yang disajikan pada Gambar V.13 terlihat bahwa penambahan 2-propanol dapat menurunkan intensitas reduksi AuCl4- oleh humin. Semakin besar volume 2propanol 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 2-propanol 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 2-propanol. Hasil karakterisasi IR pada humin disajikan pada Gambar 5.

482




2 Desember 2012

Gambar 5. Spektra IR humin setelah interaksi dengan AuCl4- dengan adanya penambahan 2-propanol

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 AuCl4- menjadi Au(0). Penambahan larutan 2-propanol dalam proses adsorpsi reduksi larutan AuCl 4- dengan menggunakan humin dapat Pengaruh Penambahan 2-Propanol - Dewi, dkk

483



2 Desember 2012

menurunkan intensitas reduksi AuCl4- menjadi Au(0), karena 2-propanol berfungsi sebagai blocking radikal OH yang mempunyai kemampuan mereduksi AuCl4- menjadi Au(0).

DAFTAR PUSTAKA Cederbaum, A.I., and Cohen, G., 1987, Microsomal Oxidation of Hydroxyl Radical Scavenging Agents, pp 81-82, 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 MnO2, 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 727-759, 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, 2470-2477.

484


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

Recommend Documents