mekanisme reaksi PENAMBAHAN MERKAPTOBENZOTIAZOL (MBT)

1. Penambahan merkaptobenzotiazol pada pembuatan gel silika meningkatkan daya

adsorpsi terhadap Cd (II).

2. Daya adsorpsi gel silika terhadap Cd (II) meningkat seiring dengan meningkatnya

konsentrasi merkaptobenzotiazol yang ditambahkan.

3. Gel silika yang ditambah merkaptobenzotiazol dengan konsentrasi 0,07 M

memiliki kemampuan adsorpsi terhadap Cd (II) paling efektif, yaitu sebesar

0,076 mmol/g, sedangkan gel silika yang tidak ditambah MBT memiliki daya

adsorpsi terhadap Cd (II) sebesar 0,05918 mmol/g.

Natrium silikat dapat diperoleh dengan mereaksikan serbuk kaca hasil destruksi

dengan natrium hidroksida. Pelarutan serbuk kaca dilakukan dengan menggunakan

pelarut alkali, karena diketahui silika memiliki kelarutan yang rendah pada pH 2-9 yaitu

100-140 mg/L dan kelarutan yang lebih tinggi diatas pH 9 (Ishizaki, 1998). Dengan

demikian, sangat memungkinkan untuk memperoleh silika yang optimal jika pelarutnya

adalah pelarut alkali.

Pemanasan dalam furnace dilakukan pada temperatur 400oC, karena berdasarkan

penelitian yang telah dilakukan Imami (2008) pada temperatur ini adalah merupakan

temperatur efektif untuk reaksi antara silika dalam kaca dengan NaOH. Jadi pada

temperatur ini dimungkinkan silika yang terkandung dalam kaca dapat terekstrak secara

optimal. Hasil yang diperoleh berupa padatan putih natrium silikat yang sesuai dengan

hasil penelitian yang diperoleh Imami (2008). Sejalan dengan penelitian yang telah

dilakukan oleh Scott (1993), apabila NaOH direaksikan dengan kaca akan menghasilkan

natrium silikat, menurut reaksi sebagai berikut.

SiO2 + 2 NaOH ® Na2SiO3 + H2O (3.1)

Gambar 3.1 Pembentukan natrium silikat

Untuk memperoleh larutan natium silikat, padatan putih yang dihasilkan dari

proses pemanasan dilarutkan dalam akuades. Penyaringan dilakukan untuk memperoleh

filtrat natrium silikat dan memisahkan residunya. Selanjutnya untuk mengoptimalkan

pelarutan natrium silikat dilakukan pelarutan kembali residu dalam akuades, dengan

harapan natrium silikat yang belum larut dapat dilarutkan lebih optimal.

Dalam penelitian ini, pembuatan gel silika dilakukan dengan menambahkan

merkaptobenzotiazol dan HCl secara langsung pada larutan natrium silikat. Penambahan

MBT dan HCl secara langsung pada larutan natrium silikat diharapkan dapat terjadi

substitusi langsung MBT terhadap gugus silanol pada gel silika. Adanya substitusi MBT

terhadap gugus silanol pada gel silika membuat gel silika tersebut memiliki gugus aktif

berupa gugus –SH yang nantinya dapat berperan dalam proses adsorpsi. Gugus –SH

merupakan suatu basa lunak, sehingga gugus ini memiliki kemampuan untuk berikatan

dengan suatu asam lunak seperti ion Cd2+.

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa kemampuan dari masing-masing gel silika

yang terikat oleh MBT pada berbagai variasi konsentrasi MBT ditunjukkan pada Tabel

3.1 berikut.

Tabel 3.1 Uji adsorpsi 0,05 g gel silika yang dihasilkan terhadap 0,5649 mmol/L Cd (II)

Dari Tabel 3.1 terlihat bahwa jumlah ion logam Cd (II) yang teradsorpsi oleh gel

silika mengalami peningkatan seiring dengan semakin meningkatnya konsentrasi MBT

yang ditambahkan pada gel silika. Dengan melihat spektra IR dari gel silika yang

dihasilkan ternyata ada serapan yang menunjukkan gugus –SH yaitu pada daerah serapan

sekitar 2.600 cm-1, jadi kemungkinan dalam struktur MBT tidak terjadi tautomeri yang

menyebabkan adanya resonansi dari gugus –SH menjadi S.

Gambar 3.2 Resonansi merkaptobenzotiazol

Dengan demikian, pada penelitian ini tidak ada perubahan yang terjadi pada struktur

MBT. Dari fakta ini mengindikasikan bahwa MBT hanya berada dalam keadaan

terimpregnasi, jadi besar kemungkinannya ikatan yang terjadi antara MBT dengan gel

silika adalah ikatan secara fisik. Dengan demikian harapan adanya substitusi MBT

terhadap gugus silanol pada gel silika secara langsung tidak dapat terjadi. Namun kondisi

ini tidak menutup kemungkinan adanya gugus –SH pada gel silika yang berperan dalam

proses adsorpsi.

Dengan keberadaan MBT yang terimpregnasi pada gel silika sangat

memungkinkan gugus –SH dari MBT dapat digunakan untuk mengadsorpsi ion logam Cd

(II). Sehingga kemungkinan besar ketika konsentrasi MBT meningkat maka keberadaan

gugus –SH pada gel silika juga semakin meningkat.

Larutan natrium silikat mempunyai pH 11-12, sehingga dengan adanya

penambahan HCl tersebut akan membentuk monomer-monomer asam silikat yang

memungkinkan terbentuknya gel. Sejalan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh

Scott (1993), reaksi antara natrium silikat dengan HCl dapat diasumsikan sebagai berikut.

Na2SiO3 + 2HCl + H2O Si(OH)4 + 2NaCl (3.2)

Asam silikat dalam air membentuk dispersi asam silikat yang disebut dengan hiodrosol.

Selanjutnya, monomer-monomer asam silikat akan mengalami polimerisasi kondensasi

membentuk dimer, trimer, dan seterusnya sampai akhirnya membentuk polimer asam

silikat.

Dalam penelitian ini, dilakukan uji adsorpsi menggunakan Spektrofotometri

Serapan Atom (SSA) untuk mengetahui kemampuan gel silika yang dihasilkan dalam

mengadsorpsi Cd (II). Gel silika mempunyai gugus silanol dan siloksan diketahui mampu

mengadsorpsi ion logam keras seperti pada golongan alkali dan alkali tanah, karena

mempunyai permukaan aktif berupa gugus O- (Azmiyawati, 2004). Namun dengan

adanya penambahan merkaptobenzotiazol, permukaan aktif gel silika berubah menjadi

gugus -SH (thiolat) yang merupakan suatu basa lunak.

Berdasarkan aturan Hard and Soft Acid and Bases (HSAB) (Saito, 2004) bahwa

reaksi akan lebih mudah untuk interaksi keras-keras dan lunak-lunak dibanding campuran

keras-lunak dalam reaktan. Hal ini berarti interaksi akan lebih mudah apabila asam keras

dengan basa keras dan asam lunak dengan basa lunak. Pada penelitian ini,

merkaptobenzotiazol yang ditambahkan pada gel silika mengandung gugus basa lunak

tiolat (-SH) sehingga diharapkan gel silika yang dihasilkan mampu mengadsorpsi asam

lunak Cd (II).

Dari Tabel 3.1 diketahui bahwa gel silika yang ditambah merkaptobenzotiazol

(MBT) secara umum memiliki daya adsorpsi terhadap Cd (II) yang cenderung meningkat

jika dibandingkan dengan gel silika tanpa MBT. Daya adsorpsi paling besar terlihat pada

gel silika yang ditambah MBT 0,07 M. Hal ini terjadi karena dengan adanya konsentrasi

MBT yang semakin tinggi, kemungkinan besar keberadaan gugus –SH yang ada pada gel

silika juga semakin tinggi/ meruah. Begitupun sebaliknya, dengan adanya konsentrasi

MBT yang semakin rendah maka keberadaan gugus –SH yang ada pada gel silika juga

semakin rendah/ sedikit. Hal ini sangat menentukan kemampuan gel silika dalam

mengadsorpsi ion logam lunak khususnya Cd (II). Dari penelitian ini, diketahui bahwa

jumlah Cd (II) yang teradsorpsi oleh gel silika yang ditambah MBT 0,07 M lebih banyak

daripada gel silika yang lain, terlihat dengan banyaknya jumlah ion Cd (II) yang

terdasorpsi, yaitu sebesar 0,076 mmol/g. Jadi gel silika yang ditambah MBT 0,07 M

memiliki kemampuan adsorpsi terhadap Cd (II) yang lebih efektif daripada gel silika

yang lain.

1. Penambahan merkaptobenzotiazol pada pembuatan gel silika meningkatkan daya

adsorpsi terhadap Cd (II).

2. Daya adsorpsi gel silika terhadap Cd (II) meningkat seiring dengan meningkatnya

konsentrasi merkaptobenzotiazol yang ditambahkan.

3. Gel silika yang ditambah merkaptobenzotiazol dengan konsentrasi 0,07 M

memiliki kemampuan adsorpsi terhadap Cd (II) paling efektif, yaitu sebesar

0,076 mmol/g, sedangkan gel silika yang tidak ditambah MBT memiliki daya

adsorpsi terhadap Cd (II) sebesar 0,05918 mmol/g.

MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL MERKAPTOBENZOTIAZOL