## Jurnal Riset Fisika Indonesia
Volume 1, Nomor 1, Desember 2020
ISSN: 2776-1460 (print); 2797-6513 (online) http://journal.ubb.ac.id/index.php/jrfi/index/1988
Sintesis dan Karakterisasi Silika Gel dari Limbah Botol Kaca sebagai Adsorpsi Ion LOgam Berat (Pb) pada Air Pasca Tambang (Kolong) di Bangka
Livia 1 , Widodo Budi Kurniawan 1*) ,Dewi Marina 1 , Siti Patimah Wati 1
1) Jurusan Fisika Universitas Bangka Belitung, Pangkalpinang, Indonesia
*E-mail korespondensi:widodokurniawan1@gmail.com

## Info Artikel:
Dikirim: 23 Oktober 2020 Revisi: 20 Desember 2020 Diterima: 28 Desember 2020

## Kata Kunci:
Limbah  botol  kaca; Air  kolong;  SEM; SSA

## Abstract
Penelitian terkait sintesis SiO 2 sebagai material penyerap dari Limbah botol kaca telah  dilakukan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  karakteristik  dan kemampuan silika gel sebagai adsorpi ion logam Pb pada  air  kolong di Bangka. Tahapan  penelitian  dimulai  dengan  mengekstraksi  silika  dari  limbah  botol  kaca, mensintesis  silika  gel,  melakukan  aktivasi  dengan  HCl,  melakukan  karakterisasi sampel  menggunakan  SEM  EDS  dan  BET  serta  melakukan  pengujian  sampel sebagai  adsorpsi  ion  logam  Pb  pada  air  kolong  menggunakan  SSA.  Hasil karakterisasi menggunakan SEM EDS bahwa sampel dengan variasi 100 dan 200 mesh memiliki struktur amorf. Hasil pengujian BET menunjukkan bahwa sampel memiliki jari – jari pori sebesar 1164,207 ( Ǻ ) pada sampel 100 mesh dan 1293,102 ( Ǻ ) pada sampel 200 mesh. Hasil AAS menunjukan bahwa absorpsi terbaik terjadi pada sampel 200 mesh.

## PENDAHULUAN
Bangka Belitung merupakan salah satu provinsi di Indonesia yang memiliki tambang timah terbesar kedua di dunia setelah Malaysia. Kekayaan alam ini mengakibatkan berbagai dampak negatif dan positif bagi alam dan masyarakat. Pada mulanya penambangan timah hanya boleh dilakukan  oleh  salah  satu  perusahaan  BUMN  di  Bangka  Belitung,  yaitu  PT.  Timah.  Perubahan kontrol terhadap penambangan timah terjadi setelah reformasi [1]. Bekas penambangan timah ini  menyisakan  cekungan-cekungan  yang  sering  disebut  sebagai  kolong  oleh  masyarakat setempat.
Cekungan  bekas  galian  timah  (kolong)  yang  tidak  produktif  lagi  akan  berfungsi  sebagai penampung air dan  dapat dimanfaatkan sebagai cadangan air tanah. Akan  tetapi, air tersebut masih  banyak  mengandung  logam  berat.  Oleh  sebab  itu,  perlu  adanya  metode  penanganan logam  berat  guna  mengurangi  resiko  pencemaran.  Salah  satu  metode  penanganan  tersebut adalah melalui proses adsorpsi  menggunakan suatu material adsorben. Metode absorpsi lebih menguntungkan daripada metode lain. Hal ini dikarenakan metode adsopsi tidak membutuhkan biaya yang cukup besar serta tidak menimbulkan efek samping berupa zat beracun [2]. Salah satu material  yang  dapat  dijadikan  sebagai  material  adsopsi  adalah  silika  (SiO 2 )  yang  memiliki morfologi berpori dan memenuhi salah satu syarat sebagai material adsorben yaitu berpori.
Kandungan silika (SiO 2 ) yang terkandung pada limbah kaca dengan kandungan diatas 60 % dan banyak ditemukan pada pecahan botol kaca, gelas kaca dan sebagainya berpotensi dijadikan
sebagai material komposit yang kuat dan juga sebagai material adsorben logam berat [3]. Hal ini dikarenakan, silika memiliki titik lebur tinggi yaitu sekitar 1400 ˚ C – 1600 ˚ C dan juga sifat mekanik yang kuat. Tingginya kandungan Si О 2 pada limbah botol kaca berpotensi untuk diolah menjadi silika  gel  [4].  Sehingga  pemanfaatan  limbah  kaca  tidak  hanya  terbatas  sebagai  bahan  baku kerajinan tangan [5]  Silika gel dapat disintesis dari reaksi antara SiO 2 dengan natrium hidroksida membentuk natrium silikat. Sintesis silika gel dari limbah botol kaca telah banyak dilakukan oleh peneliti. Akan tetapi, sintesis dengan menggunakan aktivasi  untuk meningkatkan kemampuan penyerapan masih relatif sedikit dikembangkan. [6], [7] Melakukan kajian mengenai sintesis silika gel menggunakan aktivator HCl mampu mempengaruhi kemampuan penyerapan.
Berdasarkan  uraian  permasalahan  yang  telah  dikemukakan,  maka  peneliti  tertarik melakukan  penelitian  terkait  sintesis  silika  gel  dengan  aktivator  HCl  dari  limbah  botol  kaca sebagai  material  adsorben  logam  berat  Pb  pada  air    kolong  di  Propinsi  Kepulauan  Bangka Belitung.

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  pada  penelitian  adalah  Mortar,  botol  sampel,  ayakan  100  dan  200 Mesh,  corong  kaca,  cawan,  gelas  beaker,  kertas  sampel,  gelas  ukur,  plastic  sampel, Magnetic Stirrer, kertas saring whatman , hotplate, dan alumunium foil.
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Asam Klorida (HCl) 37% (Merck), Natrium Hidroksida (NaOH), Akuades, dan Limbah Botol Kaca Bening.

## Prosedur Penelitian Persiapan Bahan Baku
Limbah  botol    kaca  dibersihkan  dan  dikeringkan  hingga  kering.  Limbah  botol  kaca  yang telah  kering  selanjutnya  dihaluskan    dan    diayak    dengan  ayakan  100  dan  200  mesh  untuk mendapatkan ukuran partikel yang homogen dan dalam bentuk serbuk.

## Pembuatan Larutan Natrium Silika
Serbuk  kaca  yang  telah  diayak  selanjutya  ditimbang  sebanyak  50  gram  dan  dicampur dengan  150  ml  NaOH  3M. Campuran selanjutnya diaduk hingga homogen. Campuran yang telah homogen  kemudian  dimasukkan  ke  dalam oven  dengan  suhu  70 ˚ C selama 1  jam  hingga kandungan air  menguap. Kemudian campuran tersebut tambahkan 100 ml akudes dan diaduk dengan magnetic  stirrer  selama   1  jam  pada temperatur  100°C dan 1000 rpm. Selanjutnya campuran didiamkan selama 24 jam. Setelah 24 jam, sampel selanjutnya  disaring  dan diambil filtratnya berupa natrium silikat.

## Pembuatan Silika Gel
Larutan natrium silikat sebanyak 100 mL dicampurkan dengan larutan HCl 3M hingga pH  7 dengan  cara  diteteskan.  Setelah  pH  7,  selanjutnya    campuran    diaduk    hingga  diperoleh  gel (hidrogel) dan  dikeringkan  dalam oven  pada  temperatur  130°C    hingga  terbentuk silika  kering (xerogel) . Xerogel yang dihasilkan selanjutnya digerus dan  dicuci  dengan  akuades  hingga air bekas cucian  bersifat  netral. Xerogel  yang telah netral kemudian dipanaskan  kembali  dalam oven  pada temperatur 130°C selama 5 jam hingga terbentuk kembali silika gel  kering (xerogel) dan  digerus. Silika gel yang dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi menggunakan SEM EDX dan BET untuk  mengetahui  morfologi dan ukuran porinya.

## Adsorpsi Logam Berat pada Air Kolong
Silika gel dimasukkan dalam sampel air kolong. Campuran adsorben dan air kolong diaduk dan  diamkan  selama  17  jam.  Kemudian  disaring  untuk  memisahkan  adsorben  dengan  air. Masing-masing  air  dianalisis  menggunakan  spektrometer  serapan  atom  (AAS)  untuk menentukan jumlah ion logam yang teradsorpsi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakteristik Sampel Silika Gel
Analisis  menggunakan  SEM  EDS  dilakukan  untuk  menentukan  morfologi  dan  komposisi pada sampel silika 100 mesh dan 200 mesh pada perbesaran  3500x ditunjukkan pada gambar 1.
A B
Gambar 1 . Hasil SEM Sampel Silika dari Limbah Botol Kaca pada Perbesaran 3500x; a) 100 mesh;

## b) 200 mesh
Hasil analisis SEM EDS sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 1,   memperlihatkan bahwa permukaan sampel silika gel yang disintesis dari limbah kaca memiliki struktur amorf dan terlihat belum  adanya grain  boundry serta  sampel  cenderung  membentuk  gumpalan  ( cluster ) yang terdistribusi tidak merata.
Pengujian  BET  dilakukan  untuk  mengetahui luas  permukaan,  volume  pori,  dan  rata-rata diameter  pori  silika  dari  limbah  botol  kaca.  Berdasarkan  data  hasil  uji  BET  didapatkan  bahwa sampel silika 200 mesh memiliki ukuran pori yang lebih besar dibandingkan dengan sampel yang 100 mesh. Data hasil uji BET ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Data BET untuk Sampel Silika dari Limbah Botol Kaca Sampel Silika
Jari – jari Pori (Amstrong) Luas Permukaan (m 2 /g)   Volume Pori (cc/g) 100 mesh 1164,207 68,993 2,021 200 mesh 1293,102 33,067 1,638

## Proses Adsorpsi Logam Pb pada Air Kolong
Silika gel dimasukkan dalam sampel air kolong. Campuran adsorben dan air kolong diaduk dan diamkan selama 24 jam. Kemudian di saring untuk memisahkan adsorben dengan air. Hasil dari  saringan  pada  sampel  200  mesh  kertas  saring  berwarna  kecoklatan  dan  yang  100  mesh berwarna  putih  dan  pada  sampel  air  kolong  bersih  dan  bening.  Masing-masing  sampel  air dianalisis dengan spektrometer serapan atom (SSA) untuk menentukan jumlah ion logam yang teradsorpsi. Hasil uji menggunakan SSA ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 . Hasil Adsorpsi Logam Pb pada Air Kolong menggunakan AAS Sampel Silika Konsentrasi Pb (mg/L) Tanpa Perlakuaan 100 mesh 200 mesh - 0,0724 - 0,1122 - 0,1322
Sampel air yang digunakan yaitu sampel air  permukaan pada kolong dengan pH 4. Pada sampel air tanpa perlakuan (Tabel 2) memiliki nilai Pb -0.0724 yang kemudian sampel air di beri perlakuan dengan silika dari limbah botol kaca dengan ukuran partikel 100 dan 200 mesh. Hasil AAS menunjukan pada perlakuan 100 mesh nilai Pb menurun sebesar -0.1122 sedangkan untuk 200 mesh juga mengalami penurunan sebesar  -0.1322. Nilai Pb minus dikarenakan alat hanya bisa membaca dengan batas baku 0.1 apabila kurang dari 0.1 maka alat tidak bisa membaca nilai pada logam Pb walaupun nilainya minus tapi memiliki nilai. Maka dapat dikatakan semakin besar minusnya maka semakin menurun nilai Pbnya. Jadi silika dari limbah botol kaca dapat digunakan sebagai material adsorben logam berat (Pb) pada air permukaan kolong.

## KESIMPULAN
Silika gel yang disintesis dari limbah kaca menggunakan metode sol gel memiliki memiliki morfologi berpori. Sampel silika yang dipreparasi dengan ukuran 200 mesh memiliki ukuran pori yang lebih besar dibandingkan dengan sampel yang 100 mesh. Hasil uji AAS menunjukkan bahwa silika dari limbah botol kaca mampu mengadsorpsi logam berat (Pb) pada air permukaan kolong.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  diberikan  kepada  DIKTI  atas  bantuan  dana  penelitian  melalui  skim Program Kreatifitas Mahasiwa Bidang Penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A. Meyzilia, “Pemanfaatan Air Kolong Bekas Tambang Timah sebagai Penambah Sumber Air Tanah Menggunakan Lubang Kompos di Bangka Belitung,” J. Pendidik. Ilmu Sos. , vol. 27, no. 1, pp. 22 – 30, 2018.
[2] D. Purwaningsih , “ADSORPSI MULTI LOGAM Ag ( I ), Pb ( II ), Cr ( III ), Cu ( II ) DAN Ni ( II ) PADA  HIBRIDA  ETILENDIAMINO- SILIKA  DARI  ABU  SEKAM  PADI  Oleh :  Pencemaran lingkungan  oleh  logam  berat  menjadi  masalah  yang  cukup  serius  seiring  dengan penggunaan logam berat dal am,” no. January 2009, 2009.
[3] D. S. F. Alkatiri, A. M. Insanii, E. I. Marjuki, and N. H. Fitriyah, “Pembuatan Gel Silika Dari Limbah  Kaca Dengan Bantuan Ultrasound Bath Dan Microwave,” Pros. Semnastek , vol. 0, no. 0, pp. 1 – 2, 2017, [Online]. Available:
https://jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek/article/view/1952.
[4] R.  M. Saputra, Rudiyansyah,  and  N.  Wahyuni,  “Sintesis  Dan  Karakterisasi Silika  Gel  Dari Limbah Kaca Termodifikasi Asam Stearat,” J. Kim. Khatulistiwa , vol. 3, no. 3, pp. 36 – 42,
2014.
[5] G. Gunawan et al. , “Material Alternatif Kanvas Rem Sepeda Motor Dengan,” vol. 3, no. 2, pp. 1 – 6, 2016.
[6] K. Ramadani, “Sintesis dan Karakterisasi Silika Gel dari Limbah Kaca untuk Menurunkan Kesadahan Air,” Saintifik , vol. 4, no. 2, p. 179, 2018, doi: 10.31605/saintifik.v4i2.183.
[7] A.  Susanti;  Widiarti,  N ;  Prasetya,  “Sintesis  Silika  Gel  Teraktivasi dari  Pasir  Kuarsa untuk Menurunkan Kadar ION Cu2+ dalam Air,” J. Mipa , vol. 40, no. 1, pp. 39 – 42, 2017.