Pengaruh variasi konsentrasi logam kadmium (Cd) terhadap adsorpsi biosorben residu ekstraksi sonikasi Hydrilla verticillata termodifikasi asam sitrat

INDONESIA:

Pencemaran lingkungan akibat logam berat, khususnya kadmium (Cd²⁺), menjadi salah satu permasalahan yang semakin meningkat seiring perkembangan aktivitas manusia. Ion Cd²⁺ bersifat toksik dan berpotensi mencemari ekosistem serta membahayakan kesehatan makhluk hidup. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengurangi pencemaran logam Cd²⁺ adalah biosorpsi, yaitu pemanfaatan bahan organik sebagai biosorben untuk mengadsorpsi ion logam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan adsorpsi dan kondisi optimum biosorben residu sonikasi Hydrilla verticillata yang dimodifikasi menggunakan asam sitrat guna meningkatkan kapasitas adsorpsinya.
Tahapan awal penelitian yaitu preparasi dan sonikasi residu Hydrilla verticillata. Setelah itu dilakukan aktivasi dengan Asam Nitrat 0,4 M dan modifikasi menggunakan asam sitrat 1 M. Karakterisasi biosorbent menggunakan instrument FTIR untuk mengetahui perubahan gugus fungsi sebelum dan sesudah modifikasi. Proses adsorpsi dilakukan dengan menggunakan variasi konsentrasi larutan Cd2+ sebesar 5, 10, 15, 20, 25 ppm, pada pH 8 dan waktu kontak 120 menit untuk biosorbent murni, pada kondisi pH 7 dan waktu kontak 105 menit untuk biosorben termodifikasi asam sitrat. Analisis konsentrasi logam sisa dilakukan dengan Spektroskopi Serapan Atom (SSA). Data hasil adsorpsi kemudian dianalisis menggunakan model isoterm Langmuir dan Freundlich untuk mengetahui kapasitas maksimum serta tipe interaksi adsorpsi yang terjadi.
Hasil dari penelitian yang didapatkan yaitu keberhasilan dilakukannya modifikasi pada biosorben yang ditandai perbedaan warna hijau kecoklatan menjadi coklat dan bertekstur kasar dengan terdeteksinya spektra IR gugus C=O untuk bilangan gelombang 1728,21 cm-1 pada biosorbent modifikasis sebelum dan setelah pengontakan logam Cd. Variasi konsentrasi larutan awal biosorbent murni tertinggi pada 20 ppm sebesar 89,666%, kemudian biosorben aktivasi memiliki konsentrasi tertinggi pada 10 ppm sebesar 98,029% sedangkan biosorben modifikasi memiliki konsentrasi tertinggi pada 10 ppm sebesar 98,684%. Setiap persentase variasi konsentrasi dilakukan uji one-way ANOVA dan uji Duncan. Ketiga biosorben menunjukkan adanya pengaruh setiap variasi konsentrasi terhadap persen adsorpsi. Model Isoterm oleh adsorben Hydrilla verticillata murni, aktivasi dan modifikasi asam sitrat mengikuti isoterm Langmuir, dengan nilai R2 = 0,9416 murni, R2 = 0,7835 aktivasi dan R2 = 0,9292 modifikasi.

ENGLISH:

Environmental pollution caused by heavy metals, particularly cadmium (Cd²⁺), has become an increasingly significant problem along with the growth of human activities. Cd²⁺ ions are toxic and have the potential to contaminate ecosystems and endanger living organisms. One of the methods that can be used to reduce Cd²⁺ pollution is biosorption, which involves the utilization of organic materials as biosorbents to adsorb metal ions. This study aims to determine the adsorption capacity and optimum conditions of biosorbents derived from the sonication residue of Hydrilla verticillata modified with citric acid in order to enhance their adsorption capacity.
The initial stages of the study involved the preparation and sonication of Hydrilla verticillata residues. This was followed by activation with 0.4 M nitric acid and modification using 1 M citric acid. The biosorbent was characterized using FTIR spectroscopy to determine changes in functional groups before and after modification. The adsorption process was conducted using varying concentrations of Cd²⁺ solution at 5, 10, 15, 20, and 25 ppm, at a pH of 8 and a contact time of 120 minutes for the pure biosorbent, and at a pH of 7 and a contact time of 105 minutes for the citric acid-modified biosorbent. Analysis of residual metal concentration was performed using Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). The adsorption data were then analyzed using the Langmuir and Freundlich isotherm models to determine the maximum capacity and the type of adsorption interaction occurring.
The results of the study showed that the modification of the biosorbent was successful, as indicated by a color change from brownish-green to brown and a coarser texture, along with the detection of the C=O group IR spectrum at a wavenumber of 1728.21 cm⁻¹ in the modified biosorbent before and after contact with Cd metal. The highest adsorption efficiency for the pure biosorbent was 89.666% at a concentration of 20 ppm, followed by the activated biosorbent at 98.029% at 10 ppm, and the modified biosorbent at 98.684% at 10 ppm. Each concentration variation percentage was subjected to a one-way ANOVA test and Duncan’s test. All three biosorbents showed that each concentration variation influenced the adsorption percentage. The isotherm models for the pure, activated, and citric acid-modified Hydrilla verticillata adsorbents followed the Langmuir isotherm, with R² values of 0.9416 for the pure adsorbent, 0.7835 for the activated adsorbent, and 0.9292 for the modified adsorbent.

ARABIC:

في هذا التطور، يقوم الإنسان بالعديد من أشكال التلوث، ومن بينها تلوث البيئة بالمعادن الثقيلة كالكادميوم (Cd²⁺). وتُعدّ طريقة
الامتصاص الحيوي إحدى الطرق الطبيعية للحدّ من نفايات Cd²⁺ ، حيث يُستفاد من المواد العضوية كمادّة ماصة بيولوجية لامتصاص هذا المعدن.
تهدف هذه الدراسة إلى معرفة قدرة وظروف الامتصاص الحيوي للمادة الماصة البيولوجية الناتجة عن بقايا سونكة Hydrilla verticillata بعد
تعديلها بحمض الستريك، وذلك لزيادة قدرتها الامتصاصي ة .
المرحلة الأولى من البحث هي تحضير وصونكسة بقايا هيدريلا فيرتيكيلاتا. بعد ذلك يتم التفعيل باستخدام حمض النيتريك بتركيز ٤ ,٠ م
وتعديل باستخدام حمض الستريك بتركيز ١ م. تم استخدام جهاز FTIR لتوصيف البيوسوربنت لمعرفة تغيّر المجموعات الوظيفية قبل وبعد التعديل. تمت
عملية الامتزاز باستخدام تراكيز محلول 2+Cd مختلفة وهي ٥ ، ١٠ ، ١٥ ، ٢٠ ، ٢٥ جزء في المليون، عند درجة حموضة ٨ووقت تلامس ١٢٠ دقيقة
للبيوسوربنت النقي، وعند درجة حموضة ٧ ووقت تلامس ١٠٥ دقائق للبيوسوربنت المعدل بحمض الستريك. تم تحليل تركيز المعادن المتبقية باستخدام
مطيافية الامتصاص الذري (AAS) . بعد ذلك تم تحليل بيانات الامتزاز باستخدام نموذج الإيزوثيرمات لانغموير وفرويدليش لمعرفة السعة القصوى ونوع
التفاعل الامتصاصي الحاصل .
نتيجة البحث التي تم التوصل إليها هي نجاح إجراء تعديل على المادة الماصة البيولوجية والذي يُشار إليه بتغير اللون من الأخضر المائل إلى
البني إلى اللون البني وذو ملمس خشن مع اكتشاف طيف الأشعة تحت الحمراء لمجموعة C=O عند رقم الموجة ١٧٢٨.٢١ سم- ١ على المادة الماصة
البيولوجية المعدلة قبل وبعد ملامسة معدن الكادميوم. تراوحت تركيزات المحلول الأولي للمادة الماصة النقية بحد أقصى ٢٠ جزء في المليون بنسبة ٨٩.٦٦٦ ،٪
فعلة كان لها أعلى تركيز عند
ُ
بينما المادة الماصة الم ١٠ أجزاء في المليون بنسبة ٩٨.٠٢٩ ٪، أما المادة الماصة المعدلة فكان لها أعلى تركيز عند ١٠ أجزاء
في المليون بنسبة ٩٨.٦٨٤ ٪. تم إجراء اختبار ANOVA أحادي الاتجاه واختبار Duncan لكل نسبة من تراوُح التركيزات. أظهرت المواد الماصة
الثلاثة تأثير كل تراوُح في التركيز على نسبة الامتزاز. نموذج الأيزوثرم للمادة الماص ة هيدريلا فيرتيكيلاتا النقية والمفعلة والمعدلة بحمض الستريك يتبع أيزوثرم
لانغموير، بقيمة 2R = ۰٫۹۴۱۶ للنقية، 2R = ۰,۷۸۳۵ للمفعلة و 2R = ٠،٩٢٩٢ للمعدلة .