## Urania

## Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir
Beranda jurnal: http://jurnal.batan.go.id/index.php/urania/

## ADSORPSI URANIUM MENGGUNAKAN Na DAN Zr – MONTMORILLONITE
Dwi Luhur Ibnu Saputra 1 , Yuli Purwanto 1 , Risdiyana Setiawan 1 , Moh Cecep Cepi Hikmat 1 , Pratiwi Ayuningtyas 2 , Nayandra Dias Fadilla 2 , Malik Musthofa 2 , Mirawaty 1 , Jaka Rachmadetin 1
1 Pusat Riset Teknologi Daur Bahan Bakar Nuklir dan Limbah Radioaktif – BRIN K.S.T. B.J. Habibie Gedung 720, Serpong, Tangerang Selatan, Banten 15314
2 Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Surakarta Jalan Ahmad Yani, Pabelan, Kartasura, Surakarta, Jawa Tengah 57169 e-mail:dwil004@brin.go.id
(Naskah diterima: 30 –08–2023, Naskah direvisi: 05–10–2023, Naskah disetujui: 08–10–2023)

## ABSTRAK
ADSORPSI  URANIUM  MENGGUNAKAN  Na  DAN  Zr  –  MONTMORILLONITE. Montmorillonite dapat dimanfaatkan sebagai alternatif  pengolahan  limbah uranium secara  adsorpsi. Kation pada interlayer montmorillonite  dapat  digunakan  untuk  pertukaran  ion  dengan  uranium.  Limbah  cair uranium berasal dari sisa proses ekstraksi uranium untuk pengambilan radioisotop molibdenum-99 dan  juga  pada  proses  pelarutan yellow  cake yang  masih  mengandung  sedikit  uranium.  Tujuan penelitian  ini  adalah  memodifikasi  Na-montmorillonite  dengan  penambahan zirconium(IV) oxychloride  octahydrate (ZrOCl 2 .8H 2 O)  untuk  meningkatkan  efisiensi  adsorpsinya  terhadap uranium . Modifikasi  montmorillonite  dikarakterisasi  dengan  XRD  dan  XRF.  Kinetika  adsorpsi uranium ditentukan dengan variasi waktu kontak 10, 30, 60, 120, 180, 300, 360, 420 dan 480 menit kemudian ditentukan laju kinetika adsorpsi pseudo orde pertama dan orde kedua. Efisiensi adsorpsi uranium optimum ditentukan dengan variasi pH 3, 5, 7 dan 9.  Hasil kurva plot pseudo orde pertama dan  orde  kedua  menunjukan  bahwa  Na  dan  Zr-montmorillonite  berada  pada  plot  orde  kedua dengan  konstanta  (k 2 ) adalah  0,000354  dan  0,000458  (g/mg.min).  Adsorpsi  uranium  oleh Na-montmorillonite terjadi pada pH 5 sebesar 93,68 % dan Zr-montmorillonite pada pH 7 sebesar 96,52%.  Zr –montmorillonite  diperoleh  nilai  Kd  masing-masing  sebesar  23,42x10 3 dan 48,26x10 3 mLg. Modifikasi Zr dapat meningkatkan efisiensi dan kinetika adsorpsi uranium sehingga berpotensi sebagai alternatif adsorben untuk pengolahan limbah uranium cair.
Kata kunci :  Adsorpsi, Na-montmorillonite, Zr-montmorillonite, zirconium(IV) oxychloride octahydrate, larutan uranium.
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)

## ABSTRACT
URANIUM ADSORPTION USING Na AND Zr-MONTMORILLONITE. The montmorillonite can be used as an alternative  for  adsorption treatment of uranium waste. Cations in the montmorillonite interlayer can be used as ion exchange in uranium. Uranium liquid waste can be generated from uranium extraction process for molybdenum-99 radioisotope extraction and also in the yellow cake dissolution process.  The purpose of this study is to determine the adsorption of uranium using Na montmorillonite and Zr montmorillonite.  Modification of Na-montmorillonite was carried out using zirconium  (IV)  oxychloride  octahydrate  (ZrOCl 2 .8H 2 O).  The  Na  and  Zr-montmorillonite  were characterized using XRD and XRF analysis. Parameters of uranium adsorption were determined by  batch  experiments  with  contact  time  variations  of  10,  30,  60,  120,  180,  300,  360,  420  and 480 minutes and pH variations of 3, 5, 7 and 9. Kinetics of uranium adsorption were studied using pseudo  first-order  and  pseudo  second-order  adsorption.  The  results  show  that  the  optimum  pH Na-montmorillonite was pH 5 of 93,68 % and Zr-montmorillonite was pH 7 of 96,52 %.The ratio of Kd  values  in  Na  and  Zr-montmorillonite  were  23,42  x10 3 and  48,26x10 3 mL/g,  respectively.  The results of the first-order and second-order pseudo-plot curves show that Na and Zr-montmorillonite were  in  the  second-order  plot  and  constant  (k 2 )  were  0,000354  and  0,000458 (g/mg.min), respectively.  In  conclusion,  modification  of  montmorillonite  using  Zr  increased  the  uranium adsorption and kinetics. Therefore, this Zr-montmorillonite can be used as an alternative adsorbent for treatment of uranium liquid waste.
Keywords: Adsorption, Na-montmorillonite, Zr-montmorillonite, zirconium(IV) oxychloride octahydrate,  uranium solution.
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)

## PENDAHULUAN
Monmorillonite  merupakan  komponen utama yang terdapat bentonit yang strukturnya  berbentuk  lembaran  ( smektit ). Kandungan  montmorillonite  dapat  mencapai sekitar  75  -  85%  dari  berat  bentonit  [1]. Bentonit  merupakan  salah  satu  jenis  tanah lempung  yang  keberadaannya  di  Indonesia sangat melimpah dan banyak, yang berada di pulau  Jawa  dan  Kalimantan  khususnya daerah Sukabumi, Pacitan dan Pontianak [1] .
Secara umum penggunaan lempung bentonit belum  optimal  tetapi  banyak  digunakan  di berbagai  sektor  industri,  pertanian  dan rekayasa [2].
Pemanfaatan  lempung  bentonit  dalam pengambilan kontaminan pada absorbat yang mengandung  uranium  belum  termanfaatkan. Instalasi pengolahan limbah radioaktif, sampai saat  ini  belum  memanfaatkan  kemampuan bentonit  untuk  pengolahan  limbah  radioaktif cair.  Teknologi  yang  digunakan  masih menggunakan proses evaporasi dan pertukaran ion menggunakan resin. Penelitian yang pernah dilakukan bahwa bentonit sangat tepat  dan  efektif  untuk  penyerapan  limbah uranium  [3].  Pemanfaatan  bentonit  juga digunakan  pada  penyimpanan  akhir  limbah (disposal)  sebagai    bahan  tambahan  pada engineered  barriers [4] dikarenakan  bentonit memiliki  kemampuan swelling ,  permeabilitas yang rendah dan kapasitas adsorpsi tinggi [5] dan juga penggunaan sangat mudah, rendah biaya dan tinggi efisiensinya [6] . Montmorillonite sebagai komonen utama bentonit , memiliki sifat fisika dan kimia. Secara  kimia  permukaannya  memiliki  ion-ion yang  bermuatan  negatif  yang  mengikat  ion kation  seperti  H + ,  Na + ,  Ca 2+ dan  lainnya  [7]. Strukturnya  dibentuk  oleh  senyawa  yang terdiri  dari  Si,  Al  dan  Mg  dengan  rumus molekul  (M + y xnH 2 O)(Al 4-y Mg y )Si 8 O 20 (OH) 4 dimana M dapat berupa unsur Na + , Ca 2+, Mg 2+ dan  lainnya  [8] . Montmorillonite termasuk dalam  kelompok  mineral  lempung smektit yang mempunyai tipe lapisan 2:1
(tertrahedral:oktahedral)  dengan  Na + yang dapat  tertukar  oleh  kation  di  area  interlayer terhadap  basal  tetrahedral  [9]  sehingga  saat montmorillonite terkena air interlayernya akan mengalami hidrasi dan juga dapat mengalami dehidrasi [10] sehingga dapat mengubah jarak basal  dalam  montmorillonite  [11] .  S truktur montmorillonite  dapat  dilihat  pada  pada Gambar 1.
Gambar 1. Smektit lapisan 2:1, interlayer dan jarak basal dari struktur montmorillonite [12], [13].
Montmorillonite  banyak  diteliti  untuk mengadsorpsi kation – kation dari limbah cair seperti As, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mn, Ni dan Zn  [14]. Adsorpsi  kation  oleh  montmorillonite didominasi  oleh  proses  penukar  kation  yang digambarkan dengan reaksi berikut [15].
Na-MMT + X n+ ↔ X-MMT n + nNa +
dengan  MMT  adalah  montmorillonite  dan  X adalah kation adsorbat.
Pada  penelitian  ini,  dipelajari  adsorpsi uranium  oleh  Na-montmotilonite yang dimodifikasi  menjadi  Zr-montmorillonite  guna mengetahui    adsorpsi  maksimal  yang  bisa dicapai,  kinetika  adsorpsi,  pengaruh  pH  dan koefisien  distribusi.  Larutan  uranium  yang digunakan  adalah  larutan  yang  berasal  dari limbah  simulasi  yang  mengandung  uranium. Pada  modifikasi  Zr-montmorillonite,  unsur  Zr memiliki  jari-jari  ion  yang  lebih  besar dibandingkan  dengan  Na  yaitu  166  pm  [16] berbanding  175  pm  [17].  Ukuran  ion  yang lebih  besar  ini  menyebabkan  jarak  basal montmorillonite  juga  menjadi  lebih  besar sehingga  mempermudah  terjadinya  proses pertukaran ion [18]. Modifikasi
montmorollonite telah dipelajari menggunakan polydopamine (C 8 H 11 NO 2 )
dengan ZrOCl 2 .8H 2 O  (PDA/ZO) untuk mengabsorpsi uranium  [19] dan  Zr-  montmorillonite  untuk adsorpsi  radionuklida  Cs-137  [20].  Penelitian ini bertujuan untuk memodifiksi montmorillonite  dengan  Zr  yang  selanjutnya digunakan sebagai adsorben larutan uranium guna  mengetahui  adsorpsi  maksimal  yang tercapai, kinetika adsorpsi, pengaruh pH dan koefisien distribusinya.
Dari penelitian ini montmorillonite diharapkan dapat digunakan sebagai alternatif pengolahan limbah uranium cair yang berasal dari  instalasi nuklir  yang  berada di Direktorat Pengelolaan Fasilitas Ketenaganukliran (DPFK),  Badan  Riset  dan  Inovasi  Nasional
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)
(BRIN). Limbah cair uranium tersebut berasal dari sisa proses ekstraksi uranium pada saat pengambilan radioisotop molibdenum-99 yang  digunakan  di  bidang  kedokteran  nuklir [21].  Limbah  uranium  lainnya  berasal  dari proses pelarutan yellow cake yang digunakan sebagai bahan bakar reaktor. Limbah uranium masih  mengandung  sedikit  uranium  yang berasal  dari  kondensat  hasil  evaporasi  [22]. Pengolahan limbah radioktif cair yang saat ini dilakukan adalah menggunakan resin penukar ion.  Akan  tetapi,  dalam  jangka  waktu  lama resin  penukar  ion  ini  dapat  mengalami swelling yang dapat merusak wadah penyimpanannya.  Oleh  karena  itu  diperlukan alternatif material adsorben untuk pengolahan limbah cair.

## METODOLOGI
Penentuan adsorpsi uranium dilakukan dengan  membandingkan  adsorpsi  uranium, koofisien  distribusi  dan  kinetika  adsorpsi antara  Na-montmorillonite  (Na-MMT)  dan Zr-montmorillonite (Zr-MMT) pada temperatur kamar. Variabel  yang digunakan  yaitu variasi konsentrasi  ZrOCl 2 .8H 2 O,  waktu  kontak  dan pH.
a)  Bahan dan Alat
Adsorben  yang  digunakan  adalah Na-MMT.  Untuk  bahan  modifikasi  digunakan zirconium(IV) oxychloride octahydrate (ZrOCl 2 .8H 2 O).  Limbah  simulasi  uranium dengan konsentrasi 50 ppm dibuat menggunakan uranyl  nitrate  hexa  hydrate (UO 2 (NO 3 ) 2. 6H 2 O).  Peralatan  analisis  yang digunakan  adalah X-Ray  Diffraction  Analysis (XRD)  untuk  melihat  fasa  dan  kristal, X-Ray Fluorescence ( XRF) untuk mengetahui komposisi  kimia  dan Inductively  Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry ( ICP-OES)  untuk  menentukan  kandungan uranium  yang  terserap  dan furnace untuk kalsinasi.
b)  Pembuatan Zr-Montmorillonite (Zr-MMT) Na-MMT dicampur
dengan ZrOCl 2 .8H 2 O konsentrasi 0, 0,01, 0,05, 0,1 M kemudian larutan dipanaskan pada temperatur  90°C.  Zr-MMT  yang  sudah terbentuk  dikeringkan  d  dalam  oven  pada temperatur  110°C  selama  3  jam  kemudian dikalsinasi furnace pada temperatur 500°C.
c)  Adsorpsi limbah simulasi uranium oleh Na dan Zr-Montmorillonite .
Zr-MMT  sebanyak  0,1  g  dicampurkan dengan  50  mL  larutan  limbah  simulasi uranium  50  ppm  menggunakan shaker dengan variasi waktu kontak 10, 30, 60, 120, 180, 300, 360, 420 dan 480 menit.  Percobaan juga dilakukan dengan variasi pH 3, 5, 7 dan 9.  Larutan  dan  Zr-MMT  dipisahkan  dengan sentrifugasi  3000  rpm  selama  10  menit. Kandungan uranium pada supernatan dialaisis dengan ICP-OES. Langkah
perconaan  yang  sama  dilakukan  dilakukan dengan Na-MMT.
d)  Penentuan Efisiensi dan Kinetika Adsorpsi
Efisiensi  adsorpsi  uranium  ditentukan dengan membandingkan konsentrasi uranium yang  teradsorpsi  oleh  adsorben  terhadap jumlah konsentrasi maksimum yang diadsorpsi  yang  dapat  dirumuskan  pada persamaan 1 [25].
𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 = (𝐶 𝑜 −𝐶 𝑒 ) 𝐶 𝑜 𝑥 100 % (1)
Kinetika adsorpsi ditentukan pada persamaan 2, 3, 4 dan 5 melalui tahapan yaitu penentuan kapasitas  adsorpsi  (q e )  oleh  Na  dan  Zr-MMT yang  di  rumuskan  pada  persamaan  berikut [23] –[25].
𝑞 𝑒 = (𝐶 𝑜 − 𝐶 𝑒 )𝑥 𝑉 𝑚 (2)
dengan  C o adalah  konsentrasi  awal  uranium dan  C e adalah  konsentrasi  uranium  setelah kesetimbangan penentuan koefisien distribusi adsorpsi dirumuskan pada persamaan (3)[26].
𝐾 𝑑 = (𝐶𝑜−𝐶𝑒) 𝐶𝑜 𝑥 𝑉 𝑚 (3)
Kemudian  menentukan  kinetika  adsorpsi dengan persamaan (4) dan (5) berikut [27].
Pseudo orde pertama :
log(𝑞 𝑒 − 𝑞 𝑡 ) = log 𝑞 𝑒 − 𝑘 1 2.303 𝑡 (4)
Pseudo orde kedua :
𝑡 𝑞 𝑡 = 1 𝑘 2 𝑞 𝑒 2 + 1 𝑞 𝑒 𝑡 (5)
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)
dengan q e adalah kapasitas adsorpsi per gram MMT, q t adalah konsentrasi adsorpsi per gram MMT  pada  waktu  kontak,  K 1 (1/min)  adalah laju konstanta adsorpsi pseudo orde pertama dan k 2 (g/mg/min) adalah  konstanta adsorpsi pseudo orde kedua. Nilai k 1 diperoleh dari plot log  (q e -  q t )  terhadap  t,  sedangkan  nilai k 2 diperoleh  dari  plot  t/q t terhadap  t.  m  (g) adalah  massa  adsorben,  dan  v  (mL)  adalah volume  larutan,  Co  adalah  konsentrasi  awal uranium,  Ce  adalah  konsentrasi  setelah kesetimbangan
HASIL DAN PEMBAHASAN

## a)  Karakterisasi Na dan Zr-Montmorillonite
menggunakan XRD dan XRF.
Karakterisasi Na
dan Zr-MMT menggunakan software Highscore dengan kode data base montmorillonite 96-900-2780. Hasil  analisis  menunjukan  puncak  dari Na-MMT  dan  Zr-MMT  dapat  dilihat  pada Gambar  2.  Difraksi  pada  Na-MMT,  puncak tajam muncul berada pada 2 θ yaitu 5,81°, dan puncak  lemah  muncul  pada  2 θ  yaitu  19,76° sesuai dengan struktur kristal montmorillonite. Puncak  difraksi  lainnya  masing-masing  pada 2 θ yaitu 21,94° dan 26,61° yang mengandung pengotor kristobalit dan kuarsa.
Pada Zr-MMT
terlihat puncak montmorillonit bergeser  ke  arah  kiri  pada  2 θ yaitu  5,77°  kemudian  terdapat  puncak  lain pada 2 θ yaitu 3,25°.  Puncak–puncak tersebut membedakan antara Na-MMT dengan Zr-MMT. Pada Zr-MMT puncak lemah muncul pada 2 θ yaitu 19,85°.
Gambar 2 . Karakterisasi Na dan  Zr- MMT dengan XRD
Komposisi  senyawa  Na  dan  Zr-MMT dapat diketahui dengan karakterisasi menggunakan    XRF.  Pada  Tabel  1  dilihat komposisi senyawa keduanya yang dianalisis
dengan  XRF  yaitu  memiliki  unsur  Si,  Al,  Fe, Mg,  Na  dan  K  sedangkan  pada  Zr-  MMT sudah  terbentuk unsur ZrO 2 sebesar  11,97% dan  Zr    sebesar  8,8615%.  Komposisi  Si/Al pada  Na-MMT  lebih  besar  dari  Zr-MMT dikarenakan  komposisi  utamanya  terdapat senyawa tambahan ZrO 2 . Senyawa zirkonium okside pada  Zr-MMT  secara  kuantitatif mempengaruhi rasio Si/Al dari Zr-MMT. Rasio Si/Al  mempengaruhi  muatan  permukan  dari montmorillonite.  Secara  umum  rasio  Si/Al yang lebih tinggi berkorelasi dengan kapasitas kation yang lebih rendah selain itu rasio Si/Al dapat  mempengaruhi  selektivitas  pertukaran ion pada monmorillonite [28].
Rasio  Si/Al  pada  Zr-MMT  dari  hasil penelitian  ini  adalah  3,7.  Nilai  ini  lebih  besar dari  rasio  Si/Al  Na-MMT  yaitu  2,6.  Nilai  ini mengindikasikan  bahwa  kapasitas  tukar  ion Zr-MMT  lebih  rendah  dari  Na-MMT.  Akan tetapi,  hasil  adsorpsi  menunjukan  persentasi adsorpsi  uranium  oleh  Zr-MMT  lebih  besar dibandingkan  Na-MMT.  Adsorpsi  yang  lebih tinggi  ini  dikarenakan  Zr-MMT  lebih  selektif mengadsorpsi uranium dibandingkan dengan Na-MMT.
Tabel 1 . Komposisi Kimia Na dan Zr-MMT Komposisi senyawa Na-MMT (%) Zr- MMT (%) SiO 2 64,20 46,17 Al 2 O 3 21,70 12,32 Fe 2 O 3 5,40 7,01 MgO 3,70 1,48 Na 2 O 1,70 0,55 CaO 1,20 0,27 SO 3 0,70 0,00 P 2 O 5 0,50 0,00 K 2 O 0,30 0,27 Cl 0,20 0,00 TiO 2 0,20 0,00 SrO 0,10 0,00 MnO 0,00 0,04 ZrO 2 0,00 11,97 b)  Efisiensi dan Kinetika Adsorpsi Uranium Pada Na dan Zr- Montmorillonite
Penentuan  waktu  kontak  maksimum pada  efisiensi  dan  kapasitas  adsorpsi  (q e ) uranium  dilakukan  selama  480  menit.  Pada Gambar  3 dapat  dilihat  efisiensi  adsorpsi maksimum dari Na dan Zr-MMT yaitu masing – masing 84,65% dan 91,45% dengan waktu kontak 360 – 480 menit. Pada waktu tersebut
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)
Na  dan  Zr-MMT  telah  jenuh  oleh  uranium sehingga  dapat  diketahui  kesetimbangan adsorpsinya. Kapasitas serap (q e ) merupakan konsentrasi  adsorbat  dari  larutan  uranium yang  teradsorpsi  oleh  adsorben  Na  dan  Zr- MMT  dalam  gram  adsorbat  per  gram adsorben  pada  suhu  kamar  dan  tekanan  1 atm hingga mencapai kesetimbangan. Nilai q e yang  baik  adalah  kapasitas  serap  nya  yang tinggi.
Gambar  3.  Pengaruh  waktu  kontak  terhadap efisiensi  adsorpsi  uranium  oleh Na dan Zr-MMT
Pendekatan  laju  adsorpsi  dapat  dilihat dari  kinetika  adsorpsinya.  Adsorpsi  uranium pada  waktu  kontak  yang  dipelajari,  diplot  ke dalam  persamaan Lagergren’s  pseudo orde pertama  dan pseudo orde  kedua  yang ditunjukkan  pada  persamaan  3  dan  4.  Kurva plot  orde pseudo pertama  pada  Na  dan  Zr- MMT dapat dilihat pada Gambar 4 dan kurva plot orde pseudo kedua pada Gambar 5.
Gambar 4.  Kurva linier pseudo orde pertama adsorpsi  uranium  pada  Na  dan Zr-MMT
Gambar  5.  Kurva  linier pseudo orde  kedua adsorpsi  uranium  pada  Na  dan Zr-MMT
Kinetika adsorpsi yang digunakan adalah nilai regeresi linier mendekati 1. Kinetika adsorpsi Na dan Zr-MMT mengikuti pseudo orde kedua R 2 = 0,9828 dan 0,9308. Pseudo orde kedua menggambarkan bahwa laju adsorpsi berkurang selama selang waktu tertentu.
Hasil  kurva  plot pseud o  orde  pertama dan  orde  kedua  menunjukan  bahwa  kinetika kedua  adsorben  tersebut  mengikuti pseudo orde  kedua  dengan  k 2 masing –masing 0,000354  dan  0,000458  (g/mg.min).  Nilai parameter  kinetika  adsorpsi pseudo orde kedua dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2.  Nilai  kinetika  adsorpsi  uranium pseudo orde kedua Na dan Zr-MMT
c)  Pengaruh Konsentrasi ZrOCl 2 .8H 2 O pada kapasitas adsorpsi oleh Zr-MMT Pada  Gambar  6  dapat  dilihat  bahwa variasi konsentrasi ZrOCl 2 .8H 2 O yang ditambahkan mendapatkan adsorpsi uranium yang relatif baik yaitu 0,01 M dengan efisiensi sebesar 41,328%. Semakin besar konsentrasi yang  di  tambahkan  akan  menurunkan adsorpsinya,ini terjadi karena Zr yang berlebih akan  menggantikan  kation-kation  lain  seperti Si/Al/Mg sehingga Na-MMT menjadi jenuh Zr, yang  mengakibatkan  kamampuan  serapnya terhadap uranium menjadi semakin berkurang seperti yang ditunjukan pada Gambar 6.
0 20 40 60 80 100 0 100 200 300 400 500 E fi s ien s i A ds orps i U ( %) Waktu Kontak (menit) Na-MMT Zr-MMT y = -0.0022x + 1.2187 R² = 0.9091 y = -0.001x + 1.1577 R² = 0.9245 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 100 200 300 400 500 Lo g(qe -qt) Waktu Kontak (menit) Na-MMT Zr-MMT
y = 0.0384x + 4.1617 R² = 0.9828 y = 0.0398x + 3.455 R² = 0.9305 0 5 10 15 20 25 0 100 200 300 400 500 t/qt Waktu Kontak (menit) Na-MMT Zr-MMT Parameter Adsorben
Na-MMT Zr-MMT q e exp 20,9 mg/g 22,75 mg/g q e cal 26,04 mg/g 25,12 mg/g orde pseudo kedua kedua k 2 (g/mg.min) 0,000354 0,000458 R 2 0,9828 0,9308
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)
Gambar 6. Pengaruh konsentrasi ZrOCl 2 .8H 2 O  terhadap  efisiensi adsorpsi uranium
d)  Pengaruh pH
Pengaruh pH terhadap efisiensi adsorpsi uranium yang relatif baik terjadi pada pH 5 dari Na- MMT yaitu 93,68% sedangkan Zr-MMT terjadi pada pH 7 yaitu  96,52% dan dapat  dilihat  pada  Gambar  7.  Pada  pH  3 adsorbat    mengandung  UO 2 2+ [29]  dan  berisi banyak  ion  hidrogen  sehingga  ion-ion  pada absorbat tersebut saling mangganggu. Hal ini mengakibatkan  pada    pH  3  uranium  yang teradsorpsi  hanya  sedikit.  Na-MMT  di  pH  5 mengalami  deprotonasi  yang  menyebabkan permukaan  bermuatan  negatif.  Sedangkan pada  Zr-MMT  di  pH  7,    uranium  membentuk senyawa kompleks [(UO 2 )(OH)] + , UO 2 ) 2 (OH) 2 ] 2+ dan [(UO 2 ) 3 (OH) 5 ][29] sehingga pada pH 5 dan 7  yang teradsorpsi mengalami peningkatan.  Pada  pH  9  absorbat  sangat dipengaruhi  ion  hidroksil  hinga  menbentuk senyawa  kompleks  anion  [(UO 2 ) 3 (OH) 7 ] - [30] yang menyebabkan adsorpsi menurun.
Gambar  7.  Pengaruh  pH  terhadap  efisiensi adsorpsi    uranium  oleh  Na  dan Zr-MMT
e)  Koefisien distribusi (Kd) Na dan Zr-Montmorillonite Koefisien distribusi (Kd) adalah perbandingan konsentrasi uranium di adsorben  terhadap  konsentrasi  uranium  di larutan [31]. Kd dapat juga dilihat  dari variasi pH yang relatif baik, telah diketahui bahwa Kd pada  Na-MMT  adalah  23,42x10 3 m l/g sedangkan pada Zr-MMTadalah 48,26x10 3 mL/g.  Nilai  Kd  dapat  dilihat  pada Gambar 8.
Gambar  8. Koefisien  distribusi  (Kd)  dari adsorpsi  uranium oleh  Na dan Zr-MMT  pada  pH  relatif  baik masing - masing

## SIMPULAN
Karakteristik  hasil  difraksi  sinar-X  dari Na  dan  Zr-MMT  memiliki  perbedaan  yaitu terdapat puncak pada Zr-MMT pada 2 θ yaitu 3,25 o .  Rasio  Si/Al  pada  Zr-MMT  lebih  besar dari rasio Si/Al Na-MMT masing –masing yaitu 3,7 dan 2,6. Efisiensi  adsorpsi  maksimum  dari waktu kontak pada adsorben Na dan Zr-MMT yaitu  84,65%  dan  91,45%,  sedangkan efisiensi  adsorpsi  pada  pH  yang  relatif  baik dari  Zr-MMT  lebih  besar  yaitu  96,52% dibandingkan dengan Na-MMT yaitu 93,68%. Sedangkan  koefisien  distribusi  (Kd)  pada Zr-MMT  lebih  besar  yaitu    48,26x10 3 mL/g dibandingkan dengan Na-MMT yaitu 23,42x10 3 m L/g.  Kinetika  dari  kedua adsorben  tersebut  mengikuti pseudo orde kedua  dengan  k 2 masing –  masing  yaitu 0,000354 dan 0,000458 (g/mg min).
Modifikasi Na-MMT
dengan penambahan (ZrOCl 2 .8H 2 O) menjadi Zr-MMT dapat  meningkatkan  adsorpsi  dan  kinetika adsorpsi  uranium  sehingga  berpotensi  dapat digunakan  sebagai  alternatif  adsorben  untuk pengolahan limbah uranium cair.
0 10 20 30 40 50 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 E fi s ien s i A ds orps i U  ( %) Konsentrasi ZrOCl 2 .8H 2 O (M) 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 10 E fi s ien s i A ds orps i U ( %) pH Na-MMT Zr-MMT 5 7 0 10 20 30 40 50 60 K d (10 3 m l/g) pH pH 5 Na-MMT pH 7 Zr-MMT
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakasih  kepada  Ir.  Aisyah,  M.T yang  telah  membimbing  dalam  penelitian  ini serta  Organisasi  Riset  Kimia  Maju  dan Organisasi  Riset  Tenaga  Nuklir  BRIN  yang telah  membantu  analisis  menggunakan  elsa poin untuk pengujian XRD, XRF dan ICP.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A. Rahman, Y. Arryanto, A. L. Juwono, and  S.  Roseno,  “Sintesis  dan Karakterisasi Organolempung dari Bentonit  Indonesia,” Spektra  J.  Fis. dan  Apl. ,  vol.  16,  no.  1,  pp.  42 –47, 2015.
[2] S.  T.  Gonggo,  F.  Edyanti,  and Suherman,  “Karakterisasi  Fisikokimia
Mineral  Lempung  Sebagai  Bahan Dasar Industry Keramik Didesa
Lembah  Bomban  Kecamatan  Bolano Lambunu Kabupaten Parigi Moutong,”
J.  Akad.  Kim. ,  vol.  2,  no.  2,  pp.  105 – 113, 2013.
[3] M.  M.  Zareh,  A.  Aldaher,  A.  E.  M. Hussein,  M.  G.  Mahfouz,  and  M. Soliman,  “Uranium  adsorption  from  a liquid  waste  using  thermally  and chemically  modified  bentonite,” J. Radioanal.  Nucl.  Chem. ,  vol.  295,  no.
2, pp. 1153 –1159,  2013,  doi: 10.1007/s10967-012-2234-8.
[4] L. Laloui,  A.  Ferrari,  and  J.  A.  Bosch, “Bentonite  clay  barriers  in  nuclear waste  repositories,” E3S  Web  Conf. , vol. 205, pp. 1 –9,  2020,  doi: 10.1051/e3sconf/202020501003.
[5] S.  H.  Tadesse,  “Application  of Ethiopian bentonite for water treatment containi ng zinc,” Emerg. Contam. , vol. 8, pp. 113 –122, 2022, doi: 10.1016/j.emcon.2022.02.002.
[6] A.  Elkhaleefa,  I.  H.  Ali,  E.  I.  Brima,  I. Shigidi,  A.  B.  Elhag,  and  B.  Karama, “Evaluation of the adsorption efficiency on  the  removal  of  lead(II)  ions  from aqueous  solutions  using  Azadirachta indica  leaves  as  an  adsorbent,”
Processes ,  vol.  9,  no.  3,  2021,  doi: 10.3390/pr9030559.
[7] K.  T.  Basuki,  L.  A.  Hasnowo,  and  E. Jamayanti,  “Adsorption  of  Uranium
Simulation Waste Using
Bentonite:Titanium Dioxide,” Urania J.
Ilm.  Daur  Bahan  Bakar  Nukl. ,  vol.  25, no. 1, pp. 19 –31,  2019,  doi: 10.17146/urania.2019.25.1.4527.
[8]
A.  Ubowska,  “Montmorillonite  as  a Polyurethane Foams Flame Retardant,” Arch.  Combust. ,  vol.  30,
no. 4, pp. 459 –462, 2010.
[9] M.  Davidovic et  al. ,  “Nanocomposite Based  on  Natural  Materials,” Adv. Divers. Ind. Appl. Nanocomposites , no. March, 2011, doi: 10.5772/14865.
[10] D. V. Voronin, et al , “Clay composites for thermal energy storage: A review,” Molecules ,  vol.  25,  no.  7,  pp.  1 –26,
2020, doi:
10.3390/molecules25071504.
[11] H.  Wang,  T.  Shibue,  and  H.  Komine, “Hydration and dehydration of water of bentonite:  A  solid-state  1H  magic- angle  spinning  NMR  study,” Chem. Phys. ,  vol.  536,  no.  April,  p.  110796, 2020,
doi:
10.1016/j.chemphys.2020.110796.
[12] A. J. Ibrahim, H. A. W. Dwesh, and A. R.  Y.  Al- Sawad,  “Adsorption  of methylene  blue  dye  onto  bentonite clay: Characterization, adsorption isotherms, and thermodynamics study by  using  UV- Vis  technique,” Anal. Methods Environ. Chem. J. , vol. 6, no.
3, pp. 5 –18, 2023, doi: 10.24200/amecj.v6.i03.243.
[13] M. del M. Orta, J. Martín, J. L. Santos, I. Aparicio, S. Medina-Carrasco, and E.
Alonso, “Biopolymer-clay
nanocomposites as novel and ecofriendly
adsorbents
for environmental remediation,” Appl. Clay Sci. ,  vol.  198,  no.  August,  p.  105838, 2020, doi: 10.1016/j.clay.2020.105838.
[14] K. G. Bhattacharyya and S. Sen Gupta, “Adsorption of a few heavy metals on natural  and  modified  kaolinite  and montmorillonite:  A  review,” Adv. Colloid  Interface  Sci. ,  vol.  140,  no.  2, pp.
114 –131, 2008, doi: 10.1016/j.cis.2007.12.008. [15] N.  Subramanian  and  L.  Nielsen Lammers,  “Thermodynamics  of  ion exchange coupled with swelling reactions in hydrated clay minerals,” J.
Colloid  Interface  Sci. ,  vol.  608,  pp. 692 –701,
2022, doi: 10.1016/j.jcis.2021.09.106.
[16] H. Davy, "Atomic properties: Natrium,” vol. 001, pp. 1 –15.
[17] H.
Martin, "Atomic properties:
Zirkonium,” pp. 23–26, 1852.
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)
[18] C. M. Bijang, S. J. Sekewael, and J. A.
Koritelu,  “Aktivasi  Lempung  Dengan
Basa Dan Aplikasinya Sebagai Penukar  Kation  Untuk  Mengurangi
Konsentrasi  Ion  Mg2+  Dan  Ca2+ Dalam Air Sumur,” Ind. J. Chem. Res , no. 1989, pp. 93 –98, 2014.
[19] N.  Rahman,  P.  Varshney,  and  M. Nasir, “Synthesis and characterization of  polydopamine/hydrous  zirconium oxide  composite  and  its  efficiency  for the  removal  of  uranium  (VI)  from water,” Environ. Nanotechnology, Monit. Manag. , vol. 15, no. January, p. 100458,
2021,
doi: 10.1016/j.enmm.2021.100458.
[20] T.  Las,  “Pemanfaatan  Mineral  Zeolit Untuk  Pengolahan  Limbah”,  Laporan Akhir Riset Unggulan Terpadu (RUT),” Jakarta, 1997.
[21] Aisyah, P. A. Artiani, and J.
Rachmadetin,  “Radioactive  Fission Waste from Molybdenum-99 Production  and  P roliferation  Risks,”
IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. , vol. 927,  no.  1,  2021,  doi:  10.1088/1755- 1315/927/1/012041.
[22] A.  Saputra,  Y.  D.  Agus,  H.  Ghufron, and  A.  Sari,  “Pendayagunaan  Unit
Pelarutan Yellow Cake Pilot
Conversion  Plant  (  PCP  )  Sebagai Evap orator  Cairan  Limbah  Uranium,” Maj. Ilm. PIN , vol. 23, pp. 1 –12, 2019.
[23] R.  A.  Farghali,  M.  S.  Basiony,  S.  E. Gaber, H. Ibrahim, and E. A. Elshehy,
“Adsorption of
organochlorine pesticides on modified porous Al30/bentonite: Kinetic and thermodynamic  stu dies,” Arab.  J. Chem. , vol. 13, no. 8, pp. 6730 –6740, 2020, doi: 10.1016/j.arabjc.2020.06.027.
[24] M. L. F. A. De Castro, M. L. B. Abad, D. A. G. Sumalinog, R. R. M. Abarca, P. Paoprasert, and M. D. G. de Luna, “Adsorption of Methylene Blue dye and Cu(II) ions on EDTA-modified bentonite: Isotherm, kinetic and thermodynamic studies,” Sustain.
Environ. Res. , vol. 28, no. 5, pp. 197 – 205, 2018,
doi:
10.1016/j.serj.2018.04.001. [25] M.  Solgy,  M.  Taghizadeh,  and  D. Ghoddocynejad, “Adsorption of
uranium(VI)  from  sulphate  solutions using Amberlite IRA-402 resin: Equilibrium, kinetics and thermodynamics  study,” Ann.  Nucl. Energy ,  vol.  75,  pp.  132 –138,  2015, doi: 10.1016/j.anucene.2014.08.009.
[26] Y.  Khawassek,  “Anion  exchange  of uranium  from  sulfuric  acid  solution: adsorption
and
kinetics characteristics,”  in Proceedings  of ALTA  2017  Uranium-Ree  Sessions , 2017, vol. 25, no. May 2017, pp. 126 – 140.
[27] X.  Shi,  Q.  Li,  T.  Wang,  and  K.  S. Lackner, “Kinetic analysis of an anion exchange  absorbent  for  CO2  capture from  amb ient air,” PLoS  One ,  vol.  12, no. 6, pp. 1 –12,  2017,  doi:
10.1371/journal.pone.0179828.
[28] J.  Li,  M.  Gao,  W.  Yan,  and  J.  Yu, “Regulation  of  the  Si/Al  ratios  and  Al distributions  of  zeolites  and  their impact on properties,” Chem. Sci. , vol. 14,  no.  8,  pp.  1935 –1959,  2022,  doi: 10.1039/d2sc06010h.
[29] S.  D.  Ebbs,  D.  J.  Brady,  and  L.  V. Kochian,  “Role  of  uranium  speciation in  the  uptake  and  translocation  of uranium  by  plants,” J.  Exp.  Bot. ,  vol. 49, no. 324, pp. 1183 –1190, 1998, doi: 10.1093/jxb/49.324.1183.
[30] C. J. Chisholm-Brause, J. M. Berg, R. A.  Matzner,  and  D.  E.  Morris, “Uranium(VI)  sorption  complexes  on montmorillonite  as  a  function  of solution chemistry,” J. Colloid Interface Sci. , vol. 233, no. 1, pp. 38 –49, 2001, doi: 10.1006/jcis.2000.7227.
[31] C.  D.  Seidou,  T.  Wang,  M.  M.  R.  B. Espoire, Y. Dai, and Y. Zuo, “A Review of the
Distribution Coefficient (&lt;i&gt;K&lt;sub&gt;d&lt;/sub&gt;&lt;/i &gt;)  of Some Selected Heavy Metals over the Last Decade (2012- 2021),” J. Geosci. Environ. Prot. , vol. 10, no. 08,
pp. 199 –242, 2022, doi: 10.4236/gep.2022.108014.
Urania : Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir (Vol. 29 No. 2 Tahun 2023) 105 – 114
Adsorpsi Uranium Menggunakan Na Dan Zr-Montmorillonite (Dwi Luhur Ibnu Saputra, Yuli Purwanto, Risdiyana Setiawan, Moh. Cecep Cepi Hikmat, Pratiwi Ayuningtyas, Nayandra Dias Fadilla, Malik Musthofa, Mirawaty, Jaka Rachmadetin)

## HALAMAN INI DIBIARKAN KOSONG