Pengaruh jenis larutan ekstraktan ION Cd(II) terhadap kapasitas adsorpsi Cd(II)-Imprinted Polymers

ABSTRAK:

Kadmium (Cd) merupakan salah satu logam berat yang digunakan secara luas dalam sektor industri sehingga berpotensi menimbulkan pencemaran perairan dan mengancam kelangsungan hidup organisme. Peningkatan kadar kadmium di lingkungan telah menjadi ancaman serius bagi kesehatan manusia dan stabilitas ekosistem akibat toksisitasnya yang tinggi dan kemampuan bioakumulasi. Oleh karena itu pemantauan lingkungan secara periodic sangat diperlukan sebagai Upaya preventif terhadap kontaminan kadmium di perairan. Ion Imprinted Polymers (IIPs) merupakan adsorben yang memiliki selektivitas tinggi karena memiliki rongga (cavity) yang memiliki kesamaan ukuran, muatan, geometri, dan bilangan koordinasi terhadap ion logam target. Cd(II)-Imprinted Polymers (Cd(II)-IPs) telah berhasil disintesis menggunakan Cd(II) sebagai template, 8-hidroksikuinolin sebagai ligan, asam metakrilat (MAA) sebagai monomer, etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) sebagai agen pengikat silang, azobisisobutilnitril (AIBN) sebagai inisiator, serta etanol dan asetonitril sebagai porogen. Ion Cd(II) dilepaskan dari matriks polimer menggunakan HCl, HNO3, dan H2SO4 dengan konsentrasi 1 M. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh jenis ekstraktan ion Cd(II) terhadap kapasitas adsorpsi Cd(II)-IPs. Penelitian dilanjutkan dengan karakterisasi Cd(II)-IPs menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan Brunauer Emmett Teller (BET) serta studi regenerasi Cd(II)-IPs. Hasil penelitian menunjukkan bahwa HNO3 merupakan ekstraktan paling efektif untuk mengekstraksi ion Cd(II) dari matriks polimer. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa pada Cd(II)-IPs sebelum ekstraksi terdapat puncak khas 2θ Cd(NO3)2.4H2O, namun puncak khas ini tidak muncul pada Cd(II)-IPs setelah ekstraksi. Hal ini mengindikasi bahwa ion Cd(II) telah berhasil dilepaskan dari matriks polimer. Hasil karakterisasi BET menunjukkan bahwa luas pemukaan, volume pori, dan diameter pori Cd(II)-IPs lebih tinggi dibandingkan NIPs yang mengindikasikan telah terbentuknya rongga (cavity) pada Cd(II)-IPs. Studi regenerasi menunjukkan bahwa Cd(II)-IPs dapat digunakan kembali hingga lima siklus dengan kinerja yang cukup baik dengan persentase recovery sebesar 21,2%. Cd(II)-IPs memiliki potensi yang baik untuk digunakan sebagai adsorben selektif untuk ion Cd(II) karena memiliki kapasitas adsorpsi yang baik dengan waktu adsorpsi yang relatif singkat dan dapat digunakan hingga 5 siklus sehingga lebih ekonomis dan ramah lingkungan.

ABSTRACT:

Cadmium (Cd) is a heavy metal widely used in industrial sector, wich can potentially cause water pollution and threaten the survival of organisms. Increased cadmium levels in the environment pose a serious threat to human health and ecosystem stability due to their high toxicity and bioaccumulation capacity. Therefore, periodic environmental monitoring is essential as a preventive measure against cadmium contamination in waters. Ion Imprinted Polymers (IIPs) are adsorbents with high selectivity because they have cavities that are similar in size, charge, geometry, and coordination number to the target metal ions. Cd(II)-Imprinted Polymers (Cd(II)-IPs) have been successfully synthesized using Cd(II) as a template, 8hydroxyquinoline as a ligand, methacrylic acid (MAA) as a monomer, ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) as a cross-linking agent, azobisisobutyronitrile (AIBN) as an initiator, and ethanol and acetonitrile as porogens. Cd(II) ions were removed from the polymer matrix using 1 M HCl, HNO3, and H2SO4. This study aims to determine the effect of Cd(II) ion extractant types on the adsorption capacity of Cd(II)-IPs. The study continued with the characterization of Cd(II)-IPs using X-Ray Diffraction (XRD) and Brunauer Emmett Teller (BET) as well as a study of the regeneration of Cd(II)-IPs. The results showed that HNO3 was the most effective extractant for extracting Cd(II) ions from the polymer matrix. The XRD analysis showed that Cd(II)-IPs before extraction had a characteristic peak of 2θ Cd(NO3)2.4H2O, but this characteristic peak did not appear in Cd(II)-IPs after extraction. This indicates that Cd(II) ions have been successfully removed from the polymer matrix. The BET characterization results showed that the surface area, pore volume, and pore diameter of Cd(II)-IPs are higher than those of NIPs, indicating the formation of cavities in Cd(II)-IPs. The regeneration studys showed that Cd(II)-IPs could be reused for up to five cycles with good performance with a recovery percentage of 21.2%. Cd(II)-IPs have good potential as a selective adsorbent for Cd(II) ions because they have good adsorption capacity with a relatively fast adsorption time and can be used up to 5 cycles, making them more economical and environmentally friendly.

مستخلص البحث:

الكادميوم (Cd) هو واحد من المعادن الثقيلة التي تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة، مما يؤدي إلى تلوث المياه ويشكل خطراً على استمرار حياة الكائنات الحية. لقد أصبح ارتفاع مستوى الكادميوم في البيئة تهديداً خطيراً لصحة الإنسان والنظام البيئي نظرًا لخواصه السامة وميله للتراكم. لذلك، هناك حاجة إلى مراقبة البيئة لمنع تلوث الكادميوم في المسطحات المائية.
البوليمرات المطبوعة بالأيونات (IIPs) هي مواد ماصة تتميز بانتقائية عالية لأنها تحتوي على تجاويف لها نفس الحجم والشحنة والهندسة وعدد التنسيق مثل أيونات المعادن المستهدفة. تم تصنيع البوليمرات المطبوعة بأيونات الكادميوم ثنائي التكافؤ (Cd(II)-IPs) باستخدام أيون Cd(II) كقالب، و٨-هيدروكسوكينولين كعامل رابطة، وحمض الميثاكريليك (MAA) كوحدة مونومر، ودايميثاكريلات الإيثيلين جلايكول (EGDMA) كعامل ربط متصالب، وأزوبيسيسوبوتيل نيتريل (AIBN) كمحفز، وكذلك الإيثانول والأسيتونتريل كمُكوِّن مسامي. تم تحرير أيون Cd(II) من مصفوفة البوليمر باستخدام HCl وHNO٣ وH٢SO٤ بتركيز ١مول.تهدف هذه الدراسة إلى معرفة تأثير نوع مستخلص أيون Cd(II) على قدرة الامتزاز لـ Cd(II)-IPs. وقد استمرت الدراسة بتوصيف Cd(II)-IPs باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) وبلورة برونواير إيميت تلر (BET) بالإضافة إلى دراسة إعادة تجديد Cd(II)-IPs. أظهرت نتائج البحث أن HNO٣ هو المستخلص الأكثر فعالية لاستخراج أيونات Cd(II) من المصفوفة البوليمرية. أظهرت نتائج التوصيف بواسطة XRD أنه في Cd(II)-IPs قبل الاستخراج توجد قمم مميزة عند ٢θ لمركب Cd(NO٣)٤.٢H٢O، ومع ذلك لم تظهر هذه القمم المميزة في Cd(II)-IPs بعد الاستخراج. يشير هذا إلى أن أيونات Cd(II) قد تم إطلاقها بنجاح من مصفوفة البوليمر. تُظهر نتائج توصيف BET أن مساحة السطح، وحجم المسام، وقطر المسام في Cd(II)-IPs أعلى مقارنة بـ NIPs، مما يشير إلى تكوّن تجاويف في Cd(II)-IPs. تُظهر دراسة التجديد أن Cd(II)-IPs يمكن إعادة استخدامها حتى خمس دورات مع أداء جيد نسبيًا بنسبة استرجاع تبلغ ٢.١٢%. تتمتع Cd(II)- IPs بإمكانات جيدة للاستخدام كممتز انتقائي لأيونات Cd(II) لأنها تتميز بسعة امتزاز كبيرة مع وقت امتزاز قصير نسبيًا ويمكن استخدامها حتى خمس دورات، مما يجعلها أكثر اقتصادًا وصديقة للبيئة.