Orientasi

Batik besurek merupakan warisan budaya yang merupakan ciri khas Provinsi Bengkulu. Ada banyak industri kecil menengah (IKM) yang memproduksi batik besurek di Kota Bengkulu. Industri batik menimbulkan dampak berupa limbah cair organik dengan volume yang besar, warna yang pekat, dan berbau menyengat. Limbah industri batik yang dibuang ke saluran drainase umum bercampur dengan air limbah domestik menuju ke saluran primer perkotaan yang berakhir di laut. Apabila air limbah dibuang ke media lingkungan tanpa diolah terlebih dahulu maka dapat menyebabkan pencemaran lingkungan terutama ekosistem perairan.

Salah satu cara pengolahan limbah organik perairan yaitu dengan cara adsorpsi. Adsorpsi atau penyerapan adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas, terikat kepada suatu padatan atau cairan yang disebut adsorben dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis pada permukaannya. Salah satu adsorben yang saat ini sedang banyak dikembangkan di dunia sains yaitu Metal Organic Framework atau MOF.

Metal Organic Framework (MOF) atau dikenal sebagai polimer koordinasi berpori merupakan senyawa anorganik yang tersusun atas kluster ion-ion logam yang membentuk ikatan koordinasi dengan molekul-molekul organik menjadi struktur satu, dua atau tiga dimensi.

Proses terbentuknya Metal Organic Frameworks secara umum (Li et al., 2018)

MOFs yang disintesis pada penelitian ini berasal dari logam Fe(Cl₃).6H₂O dan ligan Asam Teraftalat dengan rumus kimia C₆H₄(CO₂H)₂. Mula-mula logam Fe(Cl₃) berwarna kuning dan asam tereftalat berwarna putih. Setelah melalui proses sintesis maka diperoleh padatan MOFs berwarna orange kecoklatan. Berikut merupakan gambar logam pusat, ligan organik dan MOFs. 

Gambar padatan Fe(Cl₃).6H₂O

C₆H₄(CO₂H)₂ (asam tereftalat)

MOF-235 atau Fe-MOFs

Pada proses pembentukan MOF-235, Fe(Cl₃).6H₂O bertindak sebagai ion logam (klaster oksida logam) akan membentuk node (simpul) dan berkoordinasi dengan linker organik yaitu asam tereftalat sehingga akan membentuk suatu rangka (framework) yang disebut MOFs.

Proses sintesis Metal Organic Frameworks (MOFs) yang terjadi melalui ikatan koordinasi antara logam pusat dengan ligan organik. MOFs memiliki beberapa karakteristik yang khas, seperti struktur yang bervariasi, ukuran pori yang teratur, luas permukaan yang besar, serta memiliki kemampuan adsorpsi yang baik. Hal ini membuat MOFs sangat menarik untuk digunakan dalam beberapa aplikasi salah satunya yaitu adsorpsi atau penyerapan. Pada proses adsorpsi MOFs bertindak sebagai adsorben.

Struktur Kimia Asam Tereftalat, Logam Fe(Cl₃).6H₂O dan MOF-235

Sebelum adanya MOFs, sudah dikenal beberapa adsorben diantaranya yaitu zeolit, karbon aktif, dan silika gel.

Berikut merupakan hasil adsorpsi limbah zat warna oleh beberapa adsroben!

Adsorben Silika Gel

Adsorben Karbon Aktif

Adsorben Pasir

Adsorben MOF-235

Berdasarkan gambar diatas, kemukakan minimal 2 kesimpulan anda terkait hasil adsorpsi limbah zat warna oleh adsorben tersebut! 

Berikut merupakan contoh kesimpulan yang baik:

1.      Pada gambar 3 zat warna tidak terserap, adsorben pasir mengendap dibagian bawah larutan, hal ini menunjukkan bahwa adsorben pasir tidak dapat menyerap zat warna

2.      ....

3.      .....

4.      Dst...

Hasil kesimpulan yang anda peroleh diposting dikolom komentar!

Perumusan Masalah

Setelah menganalisis karakteristik MOFs, dan kemampuannya dalam mengadsorpsi zat warna. Kemukakan minimal 2 rumusan masalah terkait adsorpsi limbah zat warna oleh adsorben MOFs!

Berikut merupakan contoh rumusan masalah yang berkaitan dengan proses adsorpsi limbah zat warna oleh adsorben MOFs:

1.        Jelaskan bagaimana ikatan kimia yang terjadi pada proses sintesis MOFs?

2.        ....

3.        ....

4.        Dst..

Rumusan masalah yang anda peroleh diposting dikolom komentar!

Perumusan Hipotesis

Jika kalian sudah merumuskan 2 rumusan masalah, maka kemukakan minimal 2 hipotesis kalian mengenai rumusan masalah tersebut.

Berikut merupakan contoh hipotesis yang berkaitan dengan rumusan masalah yang anda temukan:

1.      Pada proses pembentukan MOFs ion logam (klaster oksida logam) akan membentuk node (simpul) dan berkoordinasi dengan linker organik sehingga akan membentuk suatu rangka (framework) yang disebut MOFs. Ikatan kovalen koordinasi terjadi antara orbital kosong atom pusat dengan molekul netral ligan organik yang mempunyai atom donor elektron.

2.      ....

3.      ....

4.      Dst..

Rumusan hipotesis yang anda peroleh diposting dikolom komentar!

Pengumpulan Data

Untuk membuktikan hipotesis yang sudah kalian rumuskan. Carilah informasi terkait ikatan yang terjadi antara zat warna dengan adsorben MOFs serta alasan kenapa adsorben tersebut dapat mengadsorpsi zat warna tersebut!

Informasi yang seharusnya anda temukan diantaranya mengenai gaya dipol-dipol, gaya elektrostatik van der Waals, ikatan hidrogen, serta karakteristik MOFs!

Berikut merupakan contoh data yang harus ditemukan berdasarkan hipotesis yang anda ajukan:

1. MOFs merupakan senyawa kompleks karena terbentuk dari ion logam dan ligan organik. Pembentukan senyawa kompleks MOFs terjadi melalui ikatan kovalen koordinasi antara suatu atom atau ion logam dengan beberapa molekul netral atau ion donor elektron.
2. ....
3. ....
4. Dst...

Hasil data yang anda peroleh diposting dikolom komentar!

Pengujian Hipotesis

Sebelum menguji hipotesis anda mengenai kemampuan adsorpsi oleh adsorben MOFs dan ikatan kimia yang terjadi. Berikut disajikan dokumentasi proses sintesis Fe-MOFs dan proses adsorpsi limbah zat warna oleh adsorben Fe-MOFs.

Sintesis Fe-MOFs
Alat

• Autoklaf
• Gelas kimia
• Gelas ukur
• Tabung reaksi
• Rak tabung reaksi
• Magnetic Stirer
• Stirer
• Vakum
• Corong Bucher
• Kertas saring
• Pompa vakum
• Erlemenyer
• Kaca Arloji
• Sudip
• Neraca Analitik
• Oven
• Sentrifugat
• Pipet tetes

Bahan

• Asam Tereftalat
• FeCl₃.6H₂O
• DMF
• Etanol

Langkah Kerja Sintesis Fe-MOFs

1. Ditimbang 0,1025 gram asam terftalat
   
2. Ditimbang 0,100 gram FeCl₃.6H₂O
   
3. Kemudian dilarutkan dengan 30 ml DMF dan distirer selama 20 menit
   
4. Setelah larutan tercampur rata masukkan kedalam teflon dan ditambahkan 30 ml etanol
   
5. Larutan kemudian di oven pada suhu 80°C selama 24 jam
   
6. Setelah dingin larutan dimasukkan kedalam tabung reaksi
   
7. Larutan disentrifugasi selama 10 menit dengan kecepatan 4000 rpm
   
8. Padatan yang terbentuk dipisahkan dengan vakum dan di cuci dengan etanol dan DMF dengan perbandingan (100:20) ml
   
9. Kemudian padatan dikeringkan dengan cara dioven pada suhu 150°C selama 15 jam
   
10. Hasil MOFs setelah dikeringkan
    

Adsorpsi Limbah Zat Warna Menggunakan Adsorben MOFs
Alat

• Botol vial 10 ml
• Pipet tetes
• Sudip
• Neraca analitik
• Kaca arloji
• Gelas ukur
• Shaker
• Mikropipet

Bahan

• Fe-MOFs
• Air
• Limbah zat warna

Langkah Kerja Adsorpsi Limbah Zat Warna

1. Ditimbang 5 mg Fe-MOFs
   

2. Dilarutkan dengan 100 micro liter air lalu ditambahkan 5 ml limbah zat warna

   
3. Shaker selama 40 menit
   

4. Limbah setelah dishaker

   
5. Perbandingan limbah sebelum dan sesudah di adsorpsi
   

Untuk menguji hipotesis yang anda kemukakan jawablah pertanyaan berikut!

1. Berasal dari manakah limbah zat warna tersebut?
2. Pada proses adsorpsi tersebut zat warna yang digunakan yaitu zat warna ungu atau violet dye. Tuliskan struktur kimia zat warna tersebut!
3. Menurut anda apa saja indikator keberhasilan adsorpsi?
4. Mengapa MOFs dapat mengadsorpsi zat warna?
5.  Jenis ikatan kimia apakah yang terjadi pada proses adsorpsi limbah zat warna

Jawaban yang anda peroleh diposting dikolom komentar!

Penarikan Kesimpulan

Berdasarkan data yang anda kumpulkan dan jawaban pertanyaan-pertanyaan pada tahap pengujian hipotesis. Tuliskan kesimpulan anda mengenai karakteristik MOFs yang dapat mengadsorpsi limbah zat warna, ikatan kimia yang terjadi pada proses sintesis MOFs dan proses adsorpsi!

Kesimpulan yang anda peroleh diposting dikolom komentar!