pencirian elektrode pasta karbon termodifikasi zeolit-besi ... · termodifikasi-besi, penentuan...
TRANSCRIPT
PENCIRIAN ELEKTRODE PASTA KARBON
TERMODIFIKASI ZEOLIT-BESI SEBAGAI MEDIA DETEKSI
KROMIUM(VI)
ROFIQOH INAYATI AGUSTINA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ABSTRAK
ROFIQOH INAYATI AGUSTINA. Pencirian Elektrode Pasta Karbon
Termodifikasi Zeolit-Besi sebagai Media Deteksi Kromium(VI). Dibimbing oleh
ETI ROHAETI dan ZULHAN ARIF.
Kromium di lingkungan berada dalam dua spesi dominan, yaitu Cr(III) dan
Cr(VI). Keduanya bersifat stabil, namun Cr(VI) memiliki toksisitas lebih tinggi
daripada Cr(III). Metode pengukuran yang telah ada tidak dapat membedakan
kedua spesi kromium tersebut. Oleh karena itu, metode pengukuran yang lebih
sensitif dan selektif diperlukan untuk spesiasi keduanya, terutama untuk
pengukuran Cr(VI). Pada penelitian ini elektrode pasta karbon termodifikasi
zeolit-besi dikembangkan untuk pengukuran Cr(VI) menggunakan metode
voltametri. Elektrode dibuat dengan mencampurkan grafit, zeolit termodifikasi-
besi, dan parafin cair. Pengukuran dilakukan menggunakan metode voltametri
siklik pada rentang potensial -1.2 V sampai 1.2 V. Larutan KCl 0.05 M digunakan
sebagai larutan elektrolit. Pencirian elektrode dilakukan terhadap tiga parameter,
yaitu pengaruh pH analit, waktu prakonsentrasi, dan komposisi zeolit-besi.
Pengukuran Cr(VI) optimum dilakukan pada larutan Cr(VI) 50 μM pH 3,
menggunakan elektrode pasta karbon termodifikasi zeolit-besi sebesar 20%
dengan waktu prakonsentrasi selama 25 menit. Arus puncak katodik sebesar 5.22
μA, dihasilkan pada kondisi optimum tersebut.
Kata kunci: arus katodik, elektrode pasta karbon, kromium(VI), voltametri siklik,
zeolit termodifikasi-besi.
ABSTRACT
ROFIQOH INAYATI AGUSTINA. Characterization of Zeolites-Iron Modified
Carbon Paste Electrode as a Detection Medium for Chromium(VI). Supervised by
ETI ROHAETI and ZULHAN ARIF.
Chromium exists in the environment especially in two stable species,
namely Cr(III) and Cr(VI). Cr(VI) has a higher toxicity than Cr(III). The existing
determination method could not distinguish the two species of chromium. It is
necessary to differentiate the two, especially for Cr(VI) measurement. Zeolites-
iron modified carbon paste electrode was developed for the voltammetric
determination of Cr(VI). The electrode was made by mixing graphite powder, iron
modified zeolites, and paraffin oil. The measurement of Cr(VI) was carried out by
cyclic voltammetry at -1.2 V to 1.2 V. KCl 0.05 M solution was used as the
electrolyte solution. The electrodes were characterized based on the effect of
analyte acidity, preconcentration time, and zeolite-iron composition. The optimum
measurement of the Cr (VI) was at pH 3, 25 minutes preconcentration time, and
20% weight composition of zeolites-iron, that yield the highest reduction current
was 5.22 μA at Cr(VI) 50 μM.
Keywords: carbon paste electrode, cathodic current, chromium(VI), cyclic
voltammetry, iron modified zeolites.
PENCIRIAN ELEKTRODE PASTA KARBON
TERMODIFIKASI ZEOLIT-BESI SEBAGAI MEDIA DETEKSI
KROMIUM(VI)
ROFIQOH INAYATI AGUSTINA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Judul Skripsi : Pencirian Elektrode Pasta Karbon Termodifikasi Zeolit-Besi
sebagai Media Deteksi Kromium(VI)
Nama : Rofiqoh Inayati Agustina
NIM : G44080021
Disetujui oleh
Pembimbing I
Dr. Eti Rohaeti, MS
NIP 19600807 198703 2 001
Pembimbing II
Zulhan Arif, M.Si
Diketahui oleh
Ketua Departemen
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT
yang senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Pencirian Elektrode Pasta Karbon
Termodifikasi Zeolit-Besi sebagai Media Deteksi Kromium(VI)”. Karya ilmiah
ini disusun berdasarkan penelitian yang telah dilaksanakan oleh penulis sejak
bulan Maret hingga September 2012 di Laboratorium Kimia Analitik dan
Laboratorium Bersama, Departemen Kimia, Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Eti Rohaeti, MS dan
Bapak Zulhan Arif, M.Si selaku pembimbing atas bimbingan, dukungan,
motivasi, dan doa yang diberikan kepada penulis selama melaksanakan penelitian.
Penghargaan juga penulis sampaikan kepada Bapak Drs. Sulistioso Giat Sukaryo,
MT dan Kak Budi Riza Putra, S.Si atas diskusi dan saran berkaitan dengan
penelitian. Kepada Bapak Budi Arifin, S.Si, M.Si, Ibu Dr. Tetty Kemala, M.Si,
dan Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si, terima kasih atas saran dan perbaikan
yang diberikan terkait penulisan karya ilmiah ini. Ucapan terima kasih penulis
sampaikan pula kepada Pak Eman Suherman, Bu Nunung Nuryanti, Pak Kosasih,
Pak Edi Suhendar, dan Mas Eko, atas bantuan yang diberikan selama penulis
melaksanakan penelitian.
Terima kasih yang tak terhingga penulis ucapkan kepada Ma’e, Bapak,
Kakak-kakak, Mba Ely (alm), serta seluruh keluarga, atas segala doa, dukungan,
dan kasih sayang yang diberikan. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan
kepada teman-teman satu bimbingan, yaitu Eko Prabowo, Mutiara Wide, dan
Restu Widyastuti atas diskusi dan masukan yang diberikan selama mengerjakan
tugas akhir ini. Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi
kemajuan ilmu pengetahuan.
Bogor, November 2012
Rofiqoh Inayati Agustina
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Banjarnegara pada tanggal 4 Agustus 1990 dari
pasangan Bapak Sukadir dan Ibu Juchanah. Penulis merupakan anak kedelapan
dari delapan bersaudara. Penulis lulus dari SMA Negeri 1 Banjarnegara pada
tahun 2008 dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur
Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Departemen Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama menjalani perkuliahan, penulis aktif menjadi asisten praktikum
Kimia TPB pada tahun 2009−2012, Kimia Analitik untuk mahasiswa Biologi
pada tahun ajaran 2010/2011, Elektroanalitik dan Teknik Pemisahan pada tahun
ajaran 2011/2012, dan Spektrofotometri dan Aplikasi Kemometrik pada tahun
ajaran 2011/2012. Penulis juga aktif dalam kegiatan organisasi Ikatan Mahasiswa
Kimia (Imasika) pada tahun 2009/2010 sebagai staf Departemen Peningkatan
Kualitas dan Keprofesian Mahasiswa (PK2M) dan pada tahun 2010/2011 sebagai
Kepala Departemen PK2M. Penulis pernah berkesempatan menjadi perwakilan
IPB dalam Olimpiade Nasional Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (ON-
MIPA) Perguruan Tinggi Bidang Kimia Tingkat Wilayah III pada tahun 2011.
Penulis juga berkesempatan menjalani praktik lapangan di Laboratorium Quality
Control, PT Novell Pharmaceutical Laboratories pada tahun 2011 dengan judul
laporan “Uji Kinerja Kolom LiChrospher 100 RP-18 pada Kromatografi Cair
Kinerja Tinggi”.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... vii
PENDAHULUAN................................................................................................... 1
METODE ................................................................................................................ 1
Bahan dan Alat ................................................................................................... 1
Prosedur Penelitian ............................................................................................. 2
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 3
Hasil Preparasi, Aktivasi, dan Identifikasi Zeolit ............................................... 3
Pembuatan Zeolit Termodifikasi-besi dan Uji Adsorpsi .................................... 4
Pembuatan Elektrode dan Uji Kinerja dengan Voltametri ................................. 6
SIMPULAN DAN SARAN .................................................................................... 8
Simpulan ............................................................................................................. 8
Saran ................................................................................................................... 9
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 9
LAMPIRAN .......................................................................................................... 11
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Bahan dan komposisi elektrode .......................................................................... 3
2 Puncak 2θ zeolit alam mordenit dan zeolit alam Cikalong setelah aktivasi....... 4
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Skema pembuatan elektrode pasta karbon ......................................................... 2
2 Contoh reaksi pelepasan Al dari kerangka zeolit oleh HCl................................ 4
3 Kerangka (a) 3 dimensi zeolit mordenit dan (b) struktur tetrahedral zeolit;
atom Si ( ), atom Al ( ), atom O ( ) .............................................................. 5
4 Zeolit termodifikasi-besi .................................................................................... 5
5 Morfologi permukaan (a) zeolit sebelum modifikasi dan (b) zeolit
termodifikasi-besi pada perbesaran 3000× ......................................................... 5
6 Reaksi Cr(VI) dengan DPC ................................................................................ 6
7 Voltamogram EPK ( ) dan EPKZB ( ) pada larutan elektrolit KCl
0.05 M ................................................................................................................ 7
8 Nilai arus puncak EPKZB pada larutan Cr(VI) 50 μM pH 1−6 ......................... 7
9 Diagram Pourboix spesi ion Cr(VI) pada suhu 25 °C ........................................ 7
10 Pengaruh waktu prakonsentrasi terhadap arus reduksi Cr(VI) ........................... 8
11 Pengaruh komposisi zeolit-besi terhadap arus reduksi Cr(VI) ........................... 8
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian ..................................................................................... 12
2 Difraktogram sinar-X zeolit alam asal Cikalong setelah aktivasi .................... 13
3 Data 2θ difraktogram sinar-X zeolit alam asal Cikalong setelah aktivasi ........ 14
4 Basis data puncak 2θ nomor arsip 49-0924 pada JCPDS untuk zeolit alam
jenis mordenit ................................................................................................... 15
5 Reaksi stoikiometri antara Fe(NO3)3 dengan NaOH ........................................ 16
6 Hasil analisis kadar Fe zeolit termodifikasi-besi menggunakan AAS ............. 17
Halaman
7 Penentuan panjang gelombang maksimum pengukuran Cr(VI) ...................... 18
8 Hasil uji adsorpsi larutan Cr(VI) oleh zeolit sebelum dan setelah
termodifikasi-besi ............................................................................................. 19
9 Voltamogram EPKZB pada beberapa parameter pengukuran ......................... 21
PENDAHULUAN
Kromium merupakan logam berat yang
dapat ditemukan di alam terutama dalam 2
tingkat oksidasi, yaitu Cr(III) dan Cr(VI).
Cr(III) merupakan senyawa yang sangat
diperlukan untuk metabolisme karbohidrat
dan lipid. Cr(III) telah terbukti sebagai unsur
esensial yang dibutuhkan oleh mamalia dalam
jumlah kecil yang berperan dalam
metabolisme glukosa, lipid, dan protein
(Vincent 2000). Sementara itu, Cr(VI)
dilaporkan bersifat karsinogenik dan
mutagenik serta mudah diserap melalui kulit
(Patlolla et al. 2009). Oleh karena perbedaan
toksisitas kedua spesi kromium tersebut,
penting untuk menentukan konsentrasi Cr(VI)
di samping konsentrasi total kromium dalam
menduga toksisitas suatu sampel (Liu et al.
2008).
Teknik analitik untuk penentuan kromium
telah banyak dilakukan, antara lain
spektrofotometri, spektrometri serapan atom
(AAS), spektrometri emisi atom plasma
gandeng induktif (ICP-AES), dan
kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC)
(Narin et al. 2006). Desain peralatan tersebut
cukup rumit dan harganya mahal sehingga
tidak cocok digunakan untuk analisis rutin.
Selain itu, teknik-teknik tersebut tidak dapat
digunakan untuk membedakan kedua spesi
kromium. Oleh karena itu, diperlukan suatu
teknik atau metode yang sederhana, murah,
sensitif, dan spesifik untuk deteksi dan
spesiasi kromium di lingkungan.
Salah satu teknik yang dapat digunakan
adalah elektrode selektif ion (ESI). ESI
merupakan suatu sensor elektrokimia
potensiometrik yang banyak digunakan karena
mudah disiapkan, peralatannya sederhana,
selektif, waktu respons cepat, dan biayanya
murah. ESI memberikan respons secara
selektif terhadap spesi ion tertentu dan bagian
permukaannya melakukan kontak dengan ion
yang akan ditentukan. ESI berbasis pasta
karbon seperti yang dibuat pada penelitian ini
dipilih karena lebih murah, memiliki
keunggulan resistans ohmik jauh lebih rendah,
respons sangat stabil, dan pembaharuan
permukaan yang lebih mudah.
Aplikasi ESI berbasis pasta karbon yang
dapat digunakan untuk penentuan kromium
adalah dengan memanfaatkan elektrode zeolit
termodifikasi. Keuntungan utama elektrode
zeolit termodifikasi dibandingkan dengan
elektrode kimia termodifikasi adalah bentuk
dan ukurannya yang unik, adanya selektivitas
muatan, dan memiliki kapasitas pertukaran
ion yang tinggi (Ardakani et al. 2009). Secara
empiris telah terbukti bahwa reaksi pertukaran
ion yang terjadi pada elektrode zeolit
termodifikasi merupakan hal yang paling
utama dalam aplikasinya sebagai sensor
elektrokimia (Ardakani et al. 2007).
Penelitian menunjukkan bahwa modifikasi
zeolit alam dengan Fe(OH)3 meningkatkan
kapasitas tukar anionnya (Syafii 2011).
Modifikasi permukaan zeolit alam dengan
kation besi juga terbukti telah mengubah
permukaan zeolit alam menjadi bermuatan
positif dan menunjukkan kemampuan adsorpsi
terhadap Cr(VI) yang lebih baik daripada
zeolit sintetik termodifikasi-besi (Arif 2011).
Pada penelitian ini, zeolit alam yang berasal
dari Cikalong, Jawa Barat, dimodifikasi
dengan besi dan dibuat elektrode berbasis
pasta karbon, kemudian dilakukan
karakterisasi berupa pengujian kinerja
elektrode tersebut dengan melihat pengaruh
pH analit, waktu prakonsentrasi, serta
komposisi zeolit-besi terhadap pengukuran
arus katodik Cr(VI) dengan teknik voltametri
siklik.
METODE
Metode penelitian mengikuti diagram alir
pada Lampiran 1 yang meliputi preparasi dan
aktivasi zeolit, pembuatan zeolit
termodifikasi-besi, penentuan kadar Fe dalam
zeolit termodifikasi-besi, uji adsorpsi
kromium, pembuatan elektrode, uji kinerja
elektrode menggunakan metode voltametri,
analisis difraksi sinar-X (XRD) terhadap
zeolit aktif, serta analisis mikroskop elektron
payaran (SEM) terhadap zeolit sebelum
modifikasi, zeolit termodifikasi-besi, dan
pasta karbon termodifikasi zeolit-besi.
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan meliputi
zeolit alam asal Cikalong, Jawa Barat, larutan
HCl 3 M, NaOH 0.075 M, Fe(NO3)3 0.05 M,
HNO3 5%, H2SO4 pekat, H3PO4 pekat, 1,5-
difenilkarbazida (DPC), K2Cr2O7, HCl 1 N,
NaOH 1 N, KCl, grafit, dan parafin cair. Alat-
alat yang digunakan meliputi mortar, ayakan
200 mesh, pengaduk magnet, sentrifus,
spektrofotometer ultraviolet-tampak (UV-Vis)
Thermo Spectronic Genesys 10UV, AAS
Shimadzu AA-7000, tabung elektrode,
voltametri, XRD Shimadzu XRD-7000, SEM
JEOL JSM-6510, perangkat lunak EChem
v2.1, dan Origin 7.
2
Prosedur Penelitian
Preparasi Zeolit (Suwardi 2000)
Zeolit asal Cikalong, Jawa Barat, digiling
lalu diayak hingga diperoleh zeolit dengan
ukuran butir lolos ayakan 200 mesh. Setelah
itu, zeolit dicuci dengan akuades dan
dikeringankan di dalam oven pada suhu 105 oC selama 24 jam.
Aktivasi Zeolit (Arif 2011)
Aktivasi zeolit dilakukan secara kimia dan
fisika, yaitu dengan pengasaman dan
pemanasan. Sampel zeolit siap pakai
ditimbang sebanyak 100 g dan ditambah
larutan HCl 3 M sebanyak 250 mL. Campuran
diaduk dengan pengaduk magnet selama 60
menit, kemudian disaring dan dibilas dengan
akuades hingga menunjukkan pH sekitar 5−6.
Selanjutnya zeolit dikeringkan dalam tanur
pada suhu 300 °C selama 3 jam. Pencucian
dihentikan apabila sudah tidak terdapat
endapan pada filtrat ketika ditambah dengan
AgNO3.
Pembuatan Zeolit Termodifikasi-Besi (Arif
2011)
Preparasi larutan besi dilakukan dengan
mencampur 50 mL larutan NaOH 0.075 M
dengan 50 mL larutan Fe(NO3)3 0.05 M.
Pencampuran dilakukan dengan meneteskan
larutan NaOH secara perlahan-lahan ke dalam
larutan besi, sambil diaduk dengan kecepatan
rendah menggunakan pengaduk magnet.
Larutan yang telah tercampur sempurna
kemudian diukur tingkat keasamannya.
Larutan yang sudah siap, ditambahkan
sebanyak 75 mL pada contoh zeolit sebanyak
1 g dan dikocok selama 12 jam. Hasilnya
dicuci dengan air dan dikeringkan dalam oven
pada suhu 40 °C.
Penentuan Kadar Fe pada Zeolit
Termodifikasi-Besi
Kadar Fe dalam zeolit termodifikasi-besi
ditentukan menggunakan AAS. Zeolit
sebelum dan setelah dimodifikasi masing-
masing ditimbang sebanyak 50 mg,
ditambahkan 10 mL larutan HNO3 5%,
kemudian didiamkan selama 60 menit.
Selanjutnya campuran disaring dan filtrat
ditepatkan dengan labu takar menjadi 50 mL.
Larutan selanjutnya diukur menggunakan
AAS. Penentuan kadar Fe dilakukan secara
triplo.
Uji Adsorpsi Kromium (Arif 2011)
Uji adsorpsi dilakukan dengan
menggunakan larutan standar Cr(VI) dengan
konsentrasi 1.5−250 μM dengan keasamaan
diatur di sekitar pH 3. Contoh zeolit
termodifikasi-besi sebanyak 50 mg ditambah
dengan 5 mL larutan standar Cr(VI) kemudian
dikocok selama 6 jam. pH akhir larutan diukur
dan larutan dipisahkan dari endapannya
dengan menggunakan sentrifus pada
kecepatan 1500 rpm. Larutan kemudian
ditambahkan 0.1 mL H2SO4 pekat dan 0.03
mL H3PO4 pekat, dikocok dan dibiarkan
selama 5 menit. Selanjutnya sebanyak 0.1 mL
DPC 1% dalam aseton ditambahkan ke dalam
larutan dan diaduk dengan baik. Setelah 10
menit, larutan diukur serapannya dengan
spektrofotometer UV-Vis pada panjang
gelombang 543 nm.
Pembuatan Elektrode (modifikasi Alpat et
al. 2005)
Elektrode pasta karbon (EPK) dibuat
dengan mencampurkan grafit dan parafin cair,
sementara elektrode pasta karbon
termodifikasi zeolit-besi (EPKZB) dibuat
dengan mencampurkan grafit, zeolit
termodifikasi-besi, dan parafin cair. Semua
bahan dicampur hingga membentuk pasta
homogen. Sebuah tabung kaca dengan
diameter 2.5 mm digunakan sebagai badan
elektrode. Kawat tembaga sebagai
penghubung elektrode ke sumber listrik
dimasukkan ke dalam tabung hingga tersisa
ruang kosong sekitar 3 mm pada ujung
tabung. Pasta dimasukkan ke ujung tabung
tersebut hingga penuh dan padat (Gambar 1).
Permukaan elektrode lalu digosok
menggunakan kertas minyak.
Gambar 1 Skema pembuatan elektrode pasta
karbon (Fauziah 2011).
Uji Kinerja Elektrode dengan Metode
Voltametri (modifikasi Alpat et al. 2005)
Pada uji kinerja ini, 3 parameter dilihat
pengaruhnya terhadap respons arus dari
elektrode. Parameter tersebut adalah pH
larutan analit, waktu prakonsentrasi, dan
komposisi zeolit-besi. Pengukuran pada
elektrode dilakukan dengan teknik voltametri
siklik menggunakan perangkat lunak EChem
v2.1. EPK dan EPKZB sebagai elektrode
kerja, elektrode Ag/AgCl digunakan sebagai
elektrode pembanding, dan elektrode Pt
sebagai elektrode tambahan. Potensial yang
digunakan dari -1.2 V sampai 1.2 V dengan
kecepatan pemayaran sebesar 100 mV/s.
Sebelum dilakukan pengukuran, larutan
dialirkan gas N2 terlebih dahulu selama 20
detik. Pengolahan data voltametri dilakukan
dengan perangkat lunak Origin 7.
Pengaruh pH Larutan Analit. Larutan
analit Cr(VI) 50 μM dalam KCl 0.05 M dibuat
pada beberapa tingkat keasaman, yaitu pada
pH 1−6. Larutan dimasukkan ke dalam sel
voltametri yang berisi larutan analit Cr(VI)
dan respons arus diamati menggunakan
voltametri siklik pada selang potensial -1.2 V
sampai 1.2 V.
Pengaruh Waktu Prakonsentrasi.
Larutan Cr(VI) 50 μM yang memiliki pH
terbaik ditentukan waktu prakonsentrasi
optimumnya dengan pengadukan secara
magnetik pada suhu kamar. Variasi waktu
yang digunakan adalah 5−35 menit dengan
selang waktu 5 menit. Setelah dilakukan
pengadukan, elektrode dibilas dengan
akuabides dan dimasukkan ke dalam sel
voltametri yang berisi larutan elektrolit.
Respons arus diamati menggunakan
voltametri siklik pada selang potensial -1.2 V
sampai 1.2 V.
Pengaruh Komposisi Zeolit-Besi.
EPKZB dibuat dengan mencampurkan grafit,
zeolit termodifikasi-besi, dan parafin cair
dalam beberapa komposisi, seperti tersaji pada
Tabel 1. Hal ini dilakukan untuk melihat
pengaruh komposisi zeolit-besi terhadap
kinerja EPK. Elektrode dilakukan
prakonsentrasi terlebih dahulu dengan larutan
analit Cr(VI) yang memiliki pH optimum
pada waktu prakonsentrasi terbaik.
Selanjutnya respons arus diamati
menggunakan voltametri siklik pada selang
potensial -1.2 V sampai 1.2 V.
Tabel 1 Bahan dan komposisi elektrode
Elektrode
Komposisi
Grafit
(mg)
Zeolit-
besi
(mg)
Parafin
cair
(mg)
EPKZB 10 60 10 30
EPKZB 20 50 20 30
EPKZB 30 40 30 30
EPKZB 40 30 40 30
EPKZB 50 20 50 30
Analisis XRD
Identifikasi dengan XRD dilakukan untuk
mengidentifikasi jenis mineral yang terdapat
di dalam zeolit. Sekitar 200 mg sampel
dicetak langsung pada aluminium ukuran
2×2.5 cm2. Sampel dicirikan dengan lampu
radiasi Cu pada kisaran 2θ 5−80°.
Analisis SEM
Pencirian dengan SEM dilakukan untuk
menentukan morfologi sampel zeolit.
Pencirian dilakukan terhadap zeolit Cikalong
sebelum modifikasi dan zeolit termodifikasi-
besi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Preparasi, Aktivasi, dan Identifikasi
Zeolit
Zeolit alam yang digunakan pada
penelitian ini masih berbentuk bongkahan,
berasal dari Cikalong, Jawa Barat. Zeolit asal
Cikalong umumnya berwarna putih kehijauan
sampai keabuan, berbintik-bintik putih dan
kuning, berbutir halus sampai agak kasar,
agak keras namun sebagian mudah hancur bila
dipukul dengan palu. Preparasi dilakukan
dengan menghancurkan dan mengayak zeolit
menjadi butir yang lolos ayakan 200 mesh.
Aktivasi zeolit bertujuan untuk
menghilangkan pengotor (mineral
pengganggu) yang berupa oksida logam dari
alam yang menutupi rongga sehingga
kapasitas tukar ion dan kapasitas adsorpsinya
menjadi maksimal (Fatimah 2000).
Aktivasi zeolit pada penelitian ini
dilakukan secara kimia dan fisika. Prinsip
aktivasi secara kimia adalah menambahkan
pelarut tertentu yang bertujuan membersihkan
permukaan pori, membuang senyawa
pengotor, dan mengatur kembali letak atom
yang dipertukarkan. Sementara itu, aktivasi
secara fisika dilakukan dengan pemanasan
pada suhu 300−375 °C selama 3−4 jam
4
(Suwardi 2000). Hal ini bertujuan
menghilangkan air yang terperangkap dalam
pori-pori zeolit sehingga dapat meningkatkan
luas permukaan zeolit.
Aktivasi secara kimia pada penelitian ini
dilakukan dengan pengasaman menggunakan
HCl 3 M selama 1 jam. Menurut Weitkamp
dan Puppe (1999), aktivasi menggunakan HCl
pada konsentrasi 0.1−11 M menyebabkan
zeolit mengalami dealuminasi dan
dekationisasi, yaitu keluarnya Al dan kation-
kation dari pori zeolit. Contoh reaksi
pelepasan Al dari kerangka zeolit oleh HCl
dapat dilihat pada Gambar 2. Aktivasi-asam
ini menyebabkan bertambahnya luas
permukaan zeolit karena berkurangnya
pengotor yang menutupi pori-pori zeolit.
Bertambahnya luas permukaan ini diharapkan
dapat meningkatkan kemampuan adsorpsinya.
Zeolit yang telah diaktivasi selanjutnya
diidentifikasi jenis mineralnya menggunakan
XRD. Prinsipnya adalah jika seberkas sinar-X
dijatuhkan pada sampel kristal, maka bidang
kristal akan membiaskan sinar-X dan sinar
tersebut akan ditangkap oleh detektor yang
kemudian diterjemahkan sebagai sebuah
puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal
yang terdapat dalam sampel, makin kuat
intensitas pembiasan yang dihasilkan. Tiap
puncak yang muncul pada pola XRD
mewakili satu bidang kristal yang memiliki
orientasi tertentu dalam sumbu 3 dimensi.
Identifikasi dilakukan dengan
membandingkan puncak-puncak 2θ yang khas
dari sampel dengan puncak 2θ standar.
Hasil difraktogram (Lampiran 2)
menunjukkan bahwa nilai 2θ sampel memiliki
kemiripan dengan data standar dari Joint
Committee on Powder Diffraction Standards
(JCPDS) dengan nomor arsip 49-0924 yang
merupakan jenis zeolit mordenit. Hal ini
menunjukkan bahwa zeolit alam asal Cikalong
ini memiliki jenis mineral mordenit. Hasil ini
sejalan dengan beberapa penelitian yang telah
dilakukan sebelumnya bahwa zeolit alam asal
Cikalong hanya mempunyai 1 jenis mineral
yang dominan, yaitu mordenit (Sutopo 1991;
Wyantuti 2008; Arif 2011) dengan pengotor
berupa kuarsa (Rohaeti 2007; Wyantuti 2008).
Perbandingan beberapa nilai 2θ tertinggi
sampel dan standar ditampilkan pada Tabel 2.
Rujukan data asli hasil XRD dapat dilihat
pada Lampiran 3 dan Lampiran 4.
Tabel 2 Puncak 2θ zeolit alam mordenit dan
zeolit alam Cikalong setelah aktivasi
Puncak 2θ
Zeolit alam
(mordenit) JCPDS
49-0924
Zeolit alam
Cikalong setelah
aktivasi
19.681 19.6635
22.381 22.2860
25.779 25.6992
26.402 26.2913
27.742 27.7334
Pembuatan Zeolit Termodifikasi-besi dan
Uji Adsorpsi
Zeolit merupakan suatu mineral
aluminosilikat terhidrasi yang terdiri atas
satuan-satuan tetrahedral SiO4 dan AlO4
dengan kerangka struktur berongga yang
ditempati oleh molekul-molekul air dan
kation. Kation pada rongga zeolit dapat
bergerak bebas sehingga memungkinkan
pertukaran ion tanpa merusak struktur zeolit
(Wang & Peng 2010). Struktur kristal zeolit
membentuk suatu kerangka tetrahedron
berantai dalam bentuk 3 dimensi (Gambar 3a).
Pada kristal zeolit, kedudukan atom pusat
tetrahedron ditempati oleh atom Si dan Al,
sedangkan atom-atom oksigen berada pada
sudut-sudutnya (Gambar 3b).
Gambar 2 Contoh reaksi pelepasan Al dari kerangka zeolit oleh HCl (Weitkamp & Puppe 1999).
5
(a)
(b)
Gambar 3 Kerangka (a) 3 dimensi zeolit
mordenit dan (b) struktur
tetrahedral zeolit; atom Si ( ),
atom Al ( ), atom O ( ) (Las
2005).
Beberapa atom Si dalam zeolit digantikan
oleh atom Al, menghasilkan struktur
bermuatan negatif yang berasal dari perbedaan
antara tetrahedron (AlO4)5-
dan (SiO4)4-
.
Adanya muatan negatif ini menyebabkan
zeolit memiliki kemampuan yang rendah atau
bahkan tidak memiliki daya jerap terhadap
anion. Guna meningkatkan fungsi zeolit
sebagai media spesiasi kromium, khususnya
untuk deteksi spesi Cr(VI) yang bersifat
anion, maka zeolit perlu dimodifikasi.
Pada penelitian ini, zeolit dimodifikasi
dengan kation besi, yang merupakan hasil
reaksi antara Fe(NO3)3 dan NaOH. Reaksi
keduanya dilakukan secara perlahan-lahan
sehingga menghasilkan larutan berwarna
merah yang mengandung kation besi. Reaksi
perlahan dimaksudkan untuk menghindari
terbentuknya endapan merah Fe(OH)3. Reaksi
antara Fe(NO3)3 dan NaOH serta
stoikiometrinya disajikan pada Lampiran 5.
Hasil modifikasi zeolit dengan besi berupa
serbuk berwarna jingga (Gambar 4). Untuk
membuktikan keberadaan kation besi dalam
zeolit yang telah termodifikasi, maka
dilakukan pengujian kadar Fe menggunakan
AAS. Kadar Fe dalam zeolit termodifikasi-
besi dibandingkan dengan kadar Fe dalam
zeolit sebelum modifikasi. Terjadi
peningkatan kadar Fe yang signifikan, yaitu
sebesar 95.6%, dari 0.2200 ppm menjadi
5.0013 ppm. Hal ini memperlihatkan bahwa
modifikasi zeolit dengan kation besi berhasil
dilakukan. Data selengkapnya untuk
penentuan kadar Fe diberikan di Lampiran 6.
Gambar 4 Zeolit termodifikasi-besi.
Analisis morfologi menggunakan SEM
dilakukan terhadap permukaan zeolit sebelum
dan setelah modifikasi dengan besi. Hasil
analisisnya dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Morfologi permukaan (a) zeolit
sebelum modifikasi dan (b)
zeolittermodifikasi-besi pada
perbesaran 3000×.
Morfologi permukaan zeolit sebelum dan
setelah dimodifikasi dengan besi pada
perbesaran 3000× menunjukkan adanya
rongga atau pori. Terlihat bahwa setelah
dimodifikasi dengan besi, jumlah pori terlihat
lebih banyak dan ukurannya lebih seragam.
Hasil ini memperlihatkan bahwa zeolit
6
termodifikasi-besi yang diperoleh pada
penelitian ini cukup berpori sehingga sangat
berpotensi sebagai media adsorpsi Cr(VI) dan
diaplikasikan sebagai elektrode selektif ion.
Uji adsorpsi terhadap Cr(VI) dilakukan
pada zeolit sebelum dan setelah modifikasi
menggunakan metode uji DPC. Metode ini
didasarkan pada pengukuran serapan larutan
berwarna ungu kemerahan yang menunjukkan
terjadinya kompleks antara 1,5-
difenilkarbazida [(C6H5NHNH)2CO (DPC)]
dan Cr(VI) (Gambar 6). Kompleks kromium
dengan DPC sangat sensitif jika diukur pada
panjang gelombang 540 nm (Eaton & Franson
2005). Berdasarkan penentuan panjang
gelombang maksimum yang dilakukan pada
rentang 500−600 nm, diperoleh panjang
gelombang maksimum untuk kompleks
tersebut adalah 543 nm. Data penentuan
panjang gelombang maksimum untuk
pengukuran Cr(VI) disajikan pada Lampiran
7.
Hasil uji adsorpsi pendahuluan
membuktikan bahwa modifikasi permukaan
zeolit dengan kation besi mengubah sifat
permukaan zeolit menjadi bermuatan positif
sehingga meningkatkan adsorpsi terhadap
Cr(VI). Zeolit tanpa modifikasi memiliki daya
adsorpsi terhadap Cr(VI) yang sangat kecil,
terlihat dari terbentuknya warna ungu
kemerahan pada larutan yang menunjukkan
terbentuknya kompleks antara Cr(VI) dengan
DPC. Berbeda halnya dengan zeolit yang
dimodifikasi dengan besi, daya adsorpsi zeolit
ini terhadap Cr(VI) cukup tinggi, terlihat dari
berkurangnya intensitas warna ungu
kemerahan pada larutan setelah reaksi dengan
DPC (Lampiran 8a).
Uji adsorpsi untuk menentukan kapasitas
adsorpsi zeolit termodifikasi-besi dilakukan
terhadap Cr(VI) pada rentang konsentrasi 1.5
hingga 250 μM, dengan jumlah zeolit-besi dan
waktu pengocokan yang tetap. Hasilnya
menunjukkan bahwa semakin tinggi
konsentrasi Cr(VI) yang digunakan, kapasitas
adsorpsi juga meningkat. Kenaikan
konsentrasi akan meningkatkan jumlah ion
adsorbat yang dapat diadsorpsi oleh adsorben
selama tapak aktif masih memungkinkan
untuk mengadsorpsinya (Sari 2012). Hasil ini
memperlihatkan bahwa tapak aktif zeolit-besi
masih mampu mengadsorpsi zeolit pada
rentang konsentrasi yang digunakan, sehingga
pada konsentrasi yang semakin besar
diperkirakan kapasitas adsorpsinya pun akan
semakin tinggi. Kapasitas adsorpsi paling
tinggi diperoleh saat konsentrasi Cr(VI)
254.0952 μM, yaitu sebesar 25.1674 mg/g.
Data selengkapnya untuk uji adsorpsi zeolit
termodifikasi-besi disajikan pada Lampiran 8b
dan Lampiran 8c.
Pembuatan Elektrode dan Uji Kinerja
dengan Voltametri
Analisis secara elektrokimia dengan
voltametri ini menggunakan sistem 3
elektrode, yaitu EPK dan EPKZB sebagai
elektrode kerja, elektrode Ag/AgCl sebagai
elektrode pembanding, dan elektrode Pt
sebagai elektrode tambahan. Larutan KCl 0.05
M digunakan sebagai larutan elektrolit dalam
pengukuran Cr(VI). Larutan elektrolit
berfungsi mengurangi gaya tarik-menarik
elektrostatik antara muatan elektrode dan
muatan ion-ion analit serta mempertahankan
kekuatan ion (Wang 2001). Gambar 7
memperlihatkan voltamogram EPK dan
EPKZB pada larutan elektrolit KCl 0.05 M.
Dari potensial -1.2 V sampai 1.2 V, larutan
KCl tidak memberikan respons arus puncak
pada EPK maupun EPKZB. Hal ini berarti
bahwa KCl baik digunakan sebagai larutan
elektrolit karena tidak mengalami reaksi
oksidasi maupun reduksi pada selang
potensial yang digunakan.
Gambar 6 Reaksi Cr(VI) dengan DPC (Eaton & Franson 2005).
7
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
-25.0µ
-20.0µ
-15.0µ
-10.0µ
-5.0µ
0.0
5.0µ
10.0µ
15.0µ
Aru
s (A
)
Potensial (V) vs Ag/AgCl
Gambar 7 Voltamogram EPK ( ) dan
EPKZB ( ) pada larutan
elektrolit KCl 0.05 M.
Pengaliran gas nitrogen dilakukan pada
larutan elektrolit selama 20 detik sebelum
pengukuran. Hal ini bertujuan menghilangkan
oksigen terlarut yang terdapat di dalam
larutan. Oksigen terlarut dapat menyebabkan
reaksi redoks pada permukaan elektrode
sehingga akan terlihat puncak oksigen pada
voltamogram. Puncak ini dapat mengganggu
analisis terutama jika oksigen memiliki
puncak pada potensial yang mirip dengan
analit (Alpat et al. 2005). Potensial reduksi
standar oksigen dalam air pada 25 °C ialah
+0.40 V (versus elektode hidrogen standar
(SHE)). Reaksi reduksinya adalah sebagai
berikut:
O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH
-(aq) (Cotton &
Wilkinson 2007).
Pengujian kinerja EPK dan EPKZB
terhadap larutan Cr(VI) dilakukan pada 3
parameter, yaitu pengaruh pH analit, waktu
prakonsentrasi, dan komposisi zeolit-besi.
Pengaruh pH analit terhadap sinyal arus
katodik dipelajari pada rentang pH 1−6 pada
larutan Cr(VI) 50 μM dalam KCl 0.05 M.
Puncak arus tertinggi diperoleh saat pH 3,
yaitu sebesar 4.87 μA (Gambar 8). Arus ini
merupakan respons yang muncul saat
terjadinya reaksi reduksi Cr(VI) di dalam
elektrode. Menurut Cotton dan Wilkinson
(2007), reaksi reduksi Cr(VI) menjadi Cr(III)
terjadi pada potensial +1.33 V (vs SHE),
sedangkan reduksi Fe3+
menjadi Fe2+
terjadi
pada potensial +0.77 V (vs SHE). Pada
penelitian ini arus reduksi Cr(VI) muncul
pada potensial -0.62 V (vs Ag/AgCl).
Ion kromium dapat berada dalam keadaan
polivalen dengan muatan listrik yang
bergantung pada kondisi pH sistem. Fraksi
spesi Cr(VI) yang dominan berdasarkan pH
larutan disajikan pada Gambar 9.
Gambar 8 Nilai arus puncak EPKZB pada
larutan Cr(VI) 50 μM pH 1−6.
Gambar 9 Diagram Pourboix spesi ion Cr(VI)
pada suhu 25 °C (Welch et al.
2005).
Saat pH larutan antara 1 dan 6, kromium
berada dalam kesetimbangan sebagai bentuk
HCrO4- dan Cr2O7
2-. Saat larutan berada pada
kondisi pH di atas 6, Cr(VI) berada dalam
bentuk ion CrO42-
, sedangkan saat pH kurang
dari 1 spesi yang utama adalah H2CrO4
(Cotton & Wilkinson 2007). Selain itu, Welch
et al. (2005) menyatakan bahwa pada rentang
pH 0.75−6.25 terdapat 2 spesi Cr(VI) yang
dominan, yaitu HCrO4- jika konsentrasi
rendah (kurang dari 0.01 g/L) dan Cr2O72-
jika
konsentrasi tinggi (di atas 0.01 g/L). Oleh
karena pH optimum yang diperoleh adalah pH
3 dan larutan K2Cr2O7 yang digunakan untuk
penentuan pengaruh pH ini memiliki
konsentasi 50 μM atau setara dengan 0.0147
g/L, spesi Cr(VI) yang dominan di dalam
larutan adalah spesi Cr2O72-
.
Voltamogram
larutan Cr(VI) pada rentang pH 1−6 disajikan
pada Lampiran 9a.
3.15
1.98
4.87
2.74
0.32 0.24
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6
Aru
s (μ
A)
pH
Parameter selanjutnya adalah waktu
prakonsentrasi. Prakonsentrasi merupakan
suatu tahapan yang bertujuan mengumpulkan
analit pada permukaan elektrode.
Prakonsentrasi dapat memberikan pengaruh
terhadap pengukuran arus analit pada
elektrode kerja. Pengaruh waktu
prakonsentrasi terhadap sinyal arus katodik
dilakukan pada larutan Cr(VI) dengan pH 3.
Prakonsentrasi dilakukan dengan merendam
elektrode dalam larutan Cr(VI) sambil
dilakukan pengadukan secara magnetik pada
suhu kamar. Variasi waktu yang digunakan
adalah 3−35 menit dengan selang waktu 5
menit.
Hasilnya menunjukkan bahwa waktu
prakonsentrasi optimum untuk pengukuran
Cr(VI) adalah 25 menit dengan menghasilkan
arus sebesar 5.52 μA (Gambar 10).
Voltamogram EPKZB untuk penentuan waktu
prakonsentrasi optimum disajikan pada
Lampiran 9b. Saat waktu prakonsentrasi 5−20
menit, arus yang dihasilkan rendah. Hal ini
diduga disebabkan oleh belum sempurnanya
permukaan elektrode dalam menjerap Cr(VI).
Sementara itu, pada waktu prakonsentrasi
yang lebih tinggi, permukaan elektrode sudah
terlalu jenuh dalam menjerap Cr(VI) sehingga
Cr(VI) yang sudah terjerap kembali terlepas
dan menghasilkan arus yang rendah (Alpat et
al. 2005).
Gambar 10 Pengaruh waktu prakonsentrasi
terhadap arus reduksi Cr(VI).
Parameter terakhir yang diuji pada
penelitian ini adalah komposisi zeolit-besi. Uji
ini dilakukan untuk menentukan komposisi
zeolit-besi optimum yang memberikan sinyal
paling baik untuk analisis Cr(VI). Larutan
Cr(VI) yang digunakan memiliki pH 3 dan
digunakan waktu prakonsentrasi 25 menit.
Komposisi zeolit-besi divariasikan terhadap
komposisi grafit. Variasi komposisi yang
dilakukan ialah 10%, 20%, 30%, 40%, dan
50%.
Voltamogram EPKZB akibat pengaruh
komposisi zeolit-besi disajikan pada Lampiran
9c dan memperlihatkan bahwa komposisi
zeolit-besi yang optimum adalah 20%
(EPKZB 20) dengan arus puncak sebesar 5.22
μA. Komposisi zeolit-besi lainnya, yaitu
EPKZB 10, EPKZB 30, EPKZB 40, dan
EPKZB 50 memberikan arus puncak berturut-
turut sebesar 2.85, 2.52, 2.00, dan 1.09 μA
(Gambar 11).
Gambar 11 Pengaruh komposisi zeolit-besi
terhadap arus reduksi Cr(VI).
Hasil ini memperlihatkan bahwa
komposisi zeolit-besi yang semakin banyak,
tidak berkorelasi positif dengan arus puncak
yang dihasilkan. Semakin besar komposisi
zeolit-besi, komposisi grafit di dalam
elektrode menjadi berkurang. Grafit di dalam
elektrode memiliki fungsi sebagai penghantar
listrik. Saat komposisi zeolit-besi sebesar
10%, arus yang dihasilkan kecil walaupun
jumlah grafit yang ditambahkan merupakan
jumlah yang paling besar. Hal ini diduga
disebabkan pada komposisi tersebut zeolit-
besi belum cukup optimal untuk menjerap
Cr(VI). Sementara itu, saat komposisi zeolit-
besi 30−50%, jumlah grafit di dalam elektrode
sedikit sehingga proses penghantaran listrik
tidak dapat berjalan dengan baik sehingga
menghasilkan arus yang rendah (Alpat et al.
2005).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Zeolit alam asal Cikalong didominasi oleh
jenis mineral mordenit. Modifikasi besi pada
zeolit ini mampu meningkatkan kapasitas
2.85
5.22
2.522.00
1.09
0
1
2
3
4
5
6
EPKZB
10
EPKZB
20
EPKZB
30
EPKZB
40
EPKZB
50
Aru
s (μ
A)
Komposisi zeolit-besi
2.63 2.77
3.624.05
5.52
3.94 3.97
0
1
2
3
4
5
6
5 10 15 20 25 30 35
Aru
s (μ
A)
Waktu prakonsentrasi (menit)
adsorpsi terhadap Cr(VI), seiring dengan
meningkatnya konsentrasi Cr(VI). Kapasitas
adsorpsi tertinggi sebesar 25.1674 mg/g
diperoleh pada konsentrasi Cr(VI) 254.0952
μM. Zeolit termodifikasi-besi dapat digunakan
sebagai pemodifikasi EPK untuk pengukuran
Cr(VI) pada voltametri siklik menggunakan
larutan elektrolit KCl 0.05 M pada rentang
potensial -1.2 V sampai 1.2 V. Pengukuran
Cr(VI) dengan voltametri siklik optimum
dilakukan pada larutan Cr(VI) 50 μM pH 3,
menggunakan elektrode pasta karbon
termodifikasi zeolit-besi sebesar 20% dengan
waktu prakonsentrasi selama 25 menit. Arus
puncak katodik sebesar 5.22 μA, dihasilkan
pada kondisi optimum tersebut.
Saran
Tahapan selanjutnya yang perlu dilakukan
adalah penentuan pengaruh kecepatan
pemayaran terhadap arus reduksi Cr(VI).
Perlu dilakukan pula pengujian EPKZB untuk
pengukuran Cr(VI) dengan variasi konsentrasi
dan dengan adanya gangguan, serta penentuan
limit deteksi untuk pengukuran Cr(VI). Selain
itu, dilakukan pula pengujian EPKZB untuk
spesiasi kromium.
DAFTAR PUSTAKA
Alpat SK, Yuksel U, Akcay H. 2005.
Development of a novel carbon paste
electrode containing a natural zeolite for
the voltammetric determination of copper.
Electrochem Commun. 7:130-134.
Ardakani MM, Akrami Z, Kazemian H, Zare
HR. 2009. Preconcentration and
electroanalysis of copper at zeolite
modified carbon paste electrode. Int J
Electrochem Sci. 4:308-319.
Ardakani MM et al. 2007. Potentiometric
determination of monohydrogen arsenate
by zeolite-modified carbon-paste
electrode. Int J Environ Anal Chem.
87(4):285-294.
Arif Z. 2011. Karakterisasi dan modifikasi
zeolit alam sebagai bahan media
pendeteksi. Studi kasus: kromium
heksavalen [tesis]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor.
Cotton FA, Wilkinson G. 2007. Kimia
Anorganik Dasar. Suharto S, penerjemah.
Jakarta: UI Pr. Terjemahan dari: Basic
Inorganic Chemistry.
Eaton AD, Franson MAH. 2005. Standard
Methods for The Examination of Water
and Wastewater. Ed ke-21. Washington
DC: APHA Pub.
Fatimah I. 2000. Penggunaan Na-zeolit alam
teraktivasi sebagai penukar ion Cr3+
dalam
larutan. Logika 4(5):25-34.
Fauziah Hanifah. 2011. Penentuan Iodida
menggunakan elektroda pasta karbon
termodifikasi magnetit [skripsi]. Bogor:
Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Las T. 2005. Potensi Zeolit untuk Mengolah
Limbah Industri dan Radioaktif.
Tangerang: Pusat Teknologi Limbah
Radioaktif-Badan Tenaga Nuklir Nasional
(PTLR-BATAN), Kawasan Puspiptek
Serpong.
Liu B, Lu L, Wang M, Zi Y. 2008. A study of
nanostructured gold modified glassy
carbon electrode for the determination of
trace Cr(VI). J Chem Sci. 120:493-498.
Narin I, Surme Y, Soylak M, Dogan M. 2006.
Speciation of Cr(III) and Cr(VI) in
environmental samples by solid phase
extraction on Ambersorb 563 resin. J
Hazard Mater B 136:579-584.
Patlolla AK, Barnes C, Hackett D,
Tchounwou PB. 2009. Potassium
dichromate induced cytoxicity,
genotoxicity and oxidative stress in human
liver carcinoma (HepG2) cells. Int J
Environ Res Public Health. 6:643-653.
Rohaeti E. 2007. Pencegahan pencemaran
lingkungan oleh logam berat krom limbah
cair penyamakan kulit (studi kasus di
Kabupaten Bogor) [disertasi]. Bogor:
Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Sari LW. 2012. Pencirian elektrode membran
termodifikasi zeolit untuk pengukuran
kromium(VI) [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor.
10
Sutopo FXR. 1991. Pengkajian karakteristik
zeolit Cikalong Tasikmalaya dan
pemanfaatan dalam pengolahan air.
Bandung: Pusat Penelitian dan
Pengembangan Teknologi Mineral dan
Batubara.
Suwardi. 2000. Prospek Pengolahan Zeolit di
Indonesia. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Syafii F. 2011. Modifikasi zeolit melalui
interaksi dengan Fe(OH)3 untuk
meningkatkan kapasitas tukar anion
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Vincent JB. 2000. The biochemistry in
chromium. J Nutr. 130:715-718.
Wang J. 2001. Analytical Electrochemistry.
Ed ke-2. New York (US): J Willey.
Wang S, Peng Y. 2010. Natural zeolites as
effective adsorbents in water and
wastewater treatment. Chem Eng J.
Weitkamp J, Puppe L. 1999. Catalysis and
Zeolites: Fundamentals and Applications.
Berlin: Spinger-Verlag.
Welch CM, Nekrassova O, Compton RG.
2005. Reduction of hexavalent chromium
at solid electrodes in acidic media:
reaction mechanism and analytical
application. Talanta 65:74-80.
Wyantuti S. 2008. Karakterisasi zeolit alam
asal Cikalong Tasikmalaya. Bandung:
Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas
Padjajaran.
LAMPIRAN
12
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Zeolit asal Cikalong
Zeolit aktif
Zeolit termodifikasi-
besi
Preparasi zeolit dan
aktivasi dengan HCl 3 M
Perlakuan dengan NaOH
dan Fe(NO3)3
Analisis XRD
dan SEM
Analisis SEM
dan analisis
kadar Fe
Elektrode pasta
karbon termodifikasi
zeolit-besi
Uji kinerja elektrode dengan
metode voltametri
Uji adsorpsi Cr(VI)
Uji adsorpsi Cr(VI)
13
Lampiran 2 Difraktogram sinar-X zeolit alam asal Cikalong setelah aktivasi
14
Lampiran 3 Data 2θ difraktogram zeolit alam asal Cikalong setelah aktivasi
2θ d(A) Intensity Integrated
Int 2θ d(A) Intensity
Integrated
Int
9.6278 9.17902 13 71 46.5121 1.95091 12 94
9.8547 8.96819 37 450 46.7520 1.94146 9 72
13.1099 6.74778 11 139 46.9919 1.93211 7 64
13.5038 6.55182 54 865 48.1130 1.88967 7 49
13.9671 6.33552 8 142 48.4662 1.87672 20 323
14.6626 6.03653 17 165 48.8893 1.86146 7 37
15.1439 5.84574 9 80 50.2055 1.81571 7 56
15.3335 5.77388 25 284 50.4154 1.80864 11 102
17.4094 5.08980 9 129 50.7386 1.79787 8 30
19.0921 4.64483 8 49 50.9527 1.79082 20 185
19.3967 4.57257 17 182 54.0841 1.69429 8 109
19.6635 4.51113 60 894 56.7931 1.61974 8 114
20.9722 4.23249 8 85 57.7828 1.59433 9 135
21.4727 4.13495 24 263 59.8522 1.54405 11 112
21.8120 4.07139 45 1042 60.0621 1.53916 7 53
22.2860 3.98586 131 2367 60.4820 1.52947 8 67
22.7899 3.89885 17 266 60.8185 1.52181 13 213
23.2448 3.82357 27 300 64.0410 1.45279 7 80
23.7431 3.74444 28 291 64.3209 1.44714 10 173
24.5366 3.62512 9 90 64.5409 1.44274 12 0
25.0658 3.54977 10 288 64.7408 1.43876 11 162
25.6992 3.47369 217 2729 66.2320 1.40994 9 152
26.1041 3.41088 42 585 67.5501 1.38560 9 62
26.2913 3.38702 87 1125 67.7766 1.38152 7 65
26.7032 3.33570 13 151 68.2765 1.37261 10 172
27.1626 3.28032 14 99 69.4096 1.35295 7 173
27.7334 3.21409 126 2654 70.0244 1.34257 7 131
28.1412 3.16843 24 297
28.5407 2.12498 7 101
28.8653 2.09057 7 46
29.9790 2.97825 13 174
30.2187 2.95517 12 121
30.4924 2.92926 11 64
30.9390 2.88799 52 685
31.9810 2.79623 17 174
32.6962 2.73668 9 102
32.9160 2.71891 8 104
33.2107 2.69545 15 169
35.0591 2.55746 8 97
35.7269 2.51117 30 379
36.5795 2.45457 8 78
37.0126 2.42684 12 181
39.5009 2.27951 7 84
41.8195 2.15833 7 43
44.2315 2.04606 15 226
44.9628 2.01447 11 176
45.4926 1.99223 7 48
46.3038 1.95920 9 73
15
Lampiran 4 Basis data puncak 2θ nomor arsip 49-0924 pada JCPDS untuk zeolit
alam jenis mordenit
16
Lampiran 5 Stoikiometri reaksi antara Fe(NO3)3 dan NaOH
Persamaan reaksi:
Fe3+
(aq) + OH-(aq) → Fe(OH)
2+(aq)
mol mula-mula 2.5×10-2
3.75×10-2
mol reaksi 2.5×10-2
2.5×10-2
2.5×10-2
mol sisa - 1.25×10-2
2.5×10-2
Perhitungan:
mol Fe(NO3)3·9H2O =
g
BM =
10.1254 g
404 g/mol = 2.5×10
-2 mol
mol Fe3+≈ mol Fe(NO3)3·9H2O = 2.5×10
-2 mol
sjr Fe3+ = 2.5×10
-2
1 = 2.5×10
-2 (reaktan pembatas)
mol NaOH = M×V = 0.075 M×0.5 L = 3.75×10-2
mol
mol OH-≈ mol NaOH = 3.75×10
-2 mol
sjr OH- =
3.75×10-2
1 = 3.75×10
-2
17
Lampiran 6 Hasil analisis kadar Fe pada zeolit termodifikasi-besi menggunakan
AAS
a. Kurva standar untuk penentuan kadar Fe
Konsentrasi standar (ppm) Absorbans Absorbans terkoreksi
0.0000 0.0026 0.0000
0.2000 0.0236 0.0210
0.5000 0.0566 0.0540
1.0000 0.1081 0.1055
2.0000 0.2144 0.2118
b. Kadar Fe dalam zeolit termodifikasi-besi
Sampel Absorbans Kadar Fe kurva
(ppm)
Bobot
sampel (g) fp
Kadar Fe
sebenarnya (ppm)
ZA 1 0.0264 0.2335 0.0509 1 0.2293
ZA 2 0.0249 0.2193 0.0510 1 0.2150
ZA 3 0.0248 0.2183 0.0506 1 0.2157
Rerata 0.2200
ZB 1 0.1112 1.0350 0.0510 5 5.0734
ZB 2 0.1084 1.0085 0.0506 5 4.9827
ZB 3 0.1087 1.0113 0.0511 5 4.9479
Rerata 5.0013
Keterangan: ZA = zeolit aktif, ZB = zeolit termodifikasi-besi
Contoh perhitungan:
Kadar Fe sebenarnya = ppm kurva×volume contoh×fp
g contoh
Kadar Fe sebenarnya = 0.2335 ppm×0.05 L×1
0.0509 g = 0.2293 ppm
% peningkatan kadar Fe = Kadar Fe ZB-Kadar Fe ZA
Kadar Fe ZB×100%
= 5.0013-0.2200
5.0013×100% = 95.6%
y = 0.1058x + 0.0017R² = 1.0000
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Ab
sorb
ans
Konsentrasi (ppm)
18
Lampiran 7 Penentuan panjang gelombang maksimum pengukuran Cr(VI)
Panjang
gelombang (nm) Absorbans
Panjang
gelombang (nm) Absorbans
500 0.944 552 1.583
502 0.994 554 1.560
504 1.038 556 1.537
506 1.080 558 1.511
508 1.121 560 1.481
510 1.157 562 1.456
512 1.194 564 1.412
514 1.233 566 1.372
516 1.279 568 1.327
518 1.329 570 1.28
520 1.375 572 1.233
522 1.425 574 1.194
524 1.477 576 1.152
526 1.515 578 1.113
528 1.541 580 1.072
530 1.563 582 1.035
532 1.584 584 1.004
534 1.601 586 0.990
536 1.616 588 0.889
538 1.628 590 0.828
540 1.639 592 0.753
542 1.645 594 0.678
544 1.645 596 0.615
546 1.637 598 0.563
548 1.622 600 0.507
550 1.604
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
500
504
508
512
516
520
524
528
532
536
540
544
548
552
556
560
564
568
572
576
580
584
588
592
596
600
Ab
sorb
ans
Panjang gelombang (nm)
λ max
19
Lampiran 8 Hasil uji adsorpsi larutan Cr(VI) oleh zeolit sebelum dan setelah
termodifikasi-besi
a. Hasil uji adsorpsi pendahuluan
Keterangan:
A kontrol positif, Cr(VI)+DPC
B kontrol negatif, akuades+DPC
C zeolit tanpa modifikasi pada Cr(VI) 10 μM
D zeolit-besi pada Cr(VI) 10 μM
E zeolit-besi pada Cr(VI) 25 μM
b. Kurva standar untuk uji adsorpsi Cr(VI)
Konsentrasi Cr(VI) (μM) Absorbans Absorbans terkoreksi
0 0.069 0
1.7687 0.453 0.384
3.5374 0.809 0.740
7.0748 1.519 1.450
10.6122 2.387 2.318
y = 70,0653x + 0,0407R² = 0,9914
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Ab
sorb
ans
Konsentrasi Cr(VI) (μM)
20
lanjutan Lampiran 8
c. Kapasitas adsorpsi zeolit termodifikasi-besi terhadap Cr(VI)
Sampel Bobot zeolit
(g)
Konsentrasi awal
(μM) Absorbans
Absorbans
terkoreksi
Konsentrasi akhir
(μM)
Konsentrasi teradsorp
(μM) fp Q (mg/g)
Blanko - 0 0.069 0
1 0.0506 1.5565 0.108 0.039 0 1.5565 1 0.1600
2 0.0504 3.3252 0.109 0.040 0 3.3252 1 0.3431
3 0.0501 7.0041 0.111 0.042 0 7.0041 1 0.7270
4 0.0505 13.1592 0.162 0.093 0.0007 13.1585 1 1.3549
5 0.0503 24.5497 1.283 1.214 0.0335 24.5162 2 2.5345
6 0.0500 32.5442 1.524 1.455 0.0404 32.5038 2 3.3804
7 0.0506 40.2204 1.935 1.866 0.0521 40.1683 2 4.1280
8 0.0500 80.8299 2.351 2.282 0.0640 80.7659 2 8.3997
9 0.0502 157.7333 0.234 0.165 0.0018 157.7315 1 16.3387
10 0.0525 254.0952 0.202 0.133 0.0013 254.0939 1 25.1674
Contoh perhitungan:
Konsentrasi teradsorpsi = Konsentrasi awal-Konsentrasi akhir = 254.0952 μM-0.0013 μM = 254.0939 μM
Konsentrasi teradsorpsi ppm = 254.0939×10-6
mol L×104 g mol× 1000 mg g = 26.4258 mg L
Kapasitas adsorpsi Q = Volume larutan×Konsentrasi teradsorpsi
Bobot zeolit =
0.05 L×26.4258 mg L
0.0525 g = 25.1674 mg/g
21
Lampiran 9 Voltamogram EPKZB pada beberapa parameter pengukuran
a. Voltamogram EPKZB akibat pengaruh pH analit
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
-35.0µ
-30.0µ
-25.0µ
-20.0µ
-15.0µ
-10.0µ
-5.0µ
0.0
5.0µ
10.0µ
15.0µA
rus
(A)
Potensial (V) vs Ag/AgCl
pH 1
pH 2
pH 3
pH 4
pH 5
pH 6
b. Voltamogram EPKZB akibat pengaruh waktu prakonsentrasi
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
-20.0µ
-15.0µ
-10.0µ
-5.0µ
0.0
5.0µ
10.0µ
Aru
s (A
)
Potensial (V) vs Ag/AgCl
5 menit
10 menit
15 menit
20 menit
25 menit
30 menit
35 menit
c. Voltamogram EPKZB akibat pengaruh komposisi zeolit-besi
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
-20.0µ
-15.0µ
-10.0µ
-5.0µ
0.0
5.0µ
Aru
s (A
)
Potensial (V) vs Ag/AgCl
EPKZB 10
EPKZB 20
EPKZB 30
EPKZB 40
EPKZB 50