zeolit

1. ABSTRAK
APPLICATION OF MCM-41 FPR DYES REVORMAL
FROMWASTEWATER (PENERAPANMCM-41 UNTUK PEWARNA
PENGHAPUS LIMBAH DARI AIR)
Adsorpsi tiga pewarna dasar ( Rhodamin B ( RB ) , Crystal Violet ( CV ) , dan
Metilen Hijau ( MG ) ) dan dua pewarna asam ( Acid Red 1 ( AR1 ) dan
Erioglaucine ( EG ) ) ke MCM - 41 telah dipelajari untuk meneliti potensi MCM -
41 untuk menghilangkan zat warna dari larutan air . itu revolusi struktur pori dan
permukaan karakteristik kimia MCM - 41 disebabkan oleh pewarna adsorpsi
ditandai berdasarkan analisis pola XRD , FTIR , dan nitrogen adsorpsi - desorpsi
isoterm . Kapasitas adsorpsi MCM - 41 untuk lima pewarna mengikuti urutan
penurunan RB > CV > MG > EG ~ AR1 . Itu eksperimental disimpulkan bahwa
jika pewarna adsorpsi tidak memperkenalkan gangguan serius pada struktur pori
MCM - 41 (seperti RB adsorpsi ) , MCM - 41 mungkin adsorben yang baik untuk
menghilangkan pewarna dasar dari larutan air. Kebugaran dari kedua Langmuir
dan Freundlich Model adsorpsi pada menggambarkan isoterm keseimbangan tiga
pewarna dasar diperiksa . itu kesesuaian dari kedua model kinetika pseudo- orde
kedua dan model difusi intraparticle untuk deskripsi data kinetik diteliti , dari
mana mekanisme adsorpsi diperiksa .
© 2007 Elsevier B.V. All rights reserved .
Kata kunci : MCM - 41 , Pewarna , Adsorpsi , stabilitas struktur pori

2. I. PENDAHULUAN
Air limbah pewarna dibuang oleh berbagai sumber, seperti tekstil, percetakan,
pencelupan, pembuatan zat warna, dan tanaman pangan. Mereka adalah sumber
penting pencemaran air karena beberapa pewarna dan produk degradasi mereka
mungkin akan karsinogen dan beracun untuk mamalia. Selain itu, warna
diproduksi oleh pewarna organik inwater menjadi perhatian besar karena warna
dalam air secara estetika menyenangkan. beberapa investigasi telah dilakukan
pada fisik, kimia, dan biologi metode penghilangan warna dari pewarna limbah.
untuk metode diperiksa, ditemukan bahwa adsorpsi fisik mungkin menjadi proses
yang efisien dan ekonomis untuk menghilangkan pewarna dan juga untuk
mengontrol kebutuhan oksigen bio-kimia. banyak sekali penelitian telah
dikhususkan untuk pewarna mekanisme adsorpsi dan pencarian untuk adsorben
yang cocok. aplikasi teknologi adsorpsi menggunakan karbon aktif komersial
telah menjadi dikenal dan terjadi sebagai salah satu yang paling efektif teknologi
untuk limbah penghapusan pewarna. Namun, karbon aktif sering menderita biaya
tinggi produksi dan regenerasi. Oleh karena itu, bahan-bahan lain seperti beberapa
alam adsorben ( misalnya, tanah liat dan mineral lempung, bahan selulosa, kitin,
dan kitosan ), limbah bahan tertentu, dan beberapa pertanian oleh-produk
alternatif. Dalam beberapa tahun terakhir, saringan molekuler mesopori, seperti
surfaktan yang dimodifikasi FSM-16, MCM-22, dan silan-dimodifikasi MCM-
41, telah diterima sebagai salah satu adsorben yang sesuai untuk penghapusan
pewarna dari air limbah karena mesopori unik mereka struktur pori ditandai
dengan luas permukaan yang tinggi dan volume pori.
MCM-41 adalah zeolit mesopori baru, disintesis oleh Peneliti mobil pada tahun
1992. Hal ini ditandai dengan paralel dan idealnya berbentuk struktur pori tanpa

3. komplikasi jaringan. Struktur pori silinder dan tingkat tinggi simetri pori
ditemukan di MCM-41 telah membuat calon yang ideal untuk menguji berbagai
adsorpsi yang ada dan model difusi. Selain itu , luas permukaan yang besar dan
berukuran nanometer pori ukuran ( dari 20 sampai 100A ° ) juga menawarkan
lingkungan yang khusus untuk pemisahan kimia molekul besar ( seperti
pewarna ). di penelitian ini, tujuan kami adalah untuk menguji potensi MCM-41
untuk menghilangkan zat warna dari larutan air dengan mengukur data adsorpsi
pewarna dasar dan asam. Hal ini juga diketahui bahwa bahan silikat, seperti
MCM-41, memiliki negatif kerapatan muatan karena kehadiran Si O dan
kelompok OH Si, yang seharusnya menyerap pewarna dibebankan positif dan
tidak mengizinkan adsorpsi yang negatif. Namun, ditemukan dari literatur bahwa
kapasitas adsorpsi dari kedua asam dan pewarna dasar murni MCM-41 sangat
rendah, menunjukkan bahwa faktor-faktor lain ( seperti stabilitas struktur MCM-
41 selama adsorpsi proses ) harus dipertimbangkan untuk pewarna adsorpsi pada
MCM-41 di samping faktor kepadatan muatan negatif. Dengan demikian, tiga
pewarna dasar ( RB, CV, dan MG ) dengan berbeda konfigurasi molekul terpilih
sebagai pengujian adsorbates untuk meneliti efek dari pewarna dasar adsorpsi
pada struktur pori stabilitas MCM-41. Selain itu, untuk memberikan lebih
komprehensif Penelitian, dua pewarna asam ( AR1 dan EG ) juga disertakan. Itu
perubahan struktur pori dan karakteristik kimia permukaan MCM-41
diperkenalkan oleh pewarna adsorpsi dicirikan berdasarkan analisis XRD pola,
FTIR, dan nitrogen adsorpsi-desorpsi isoterm. Data kesetimbangan adalah
dipasang ke Langmuir dan Freundlich persamaan untuk menentukan korelasi
antara model isoterm dan data eksperimen. Parameter termodinamika dan kinetik
dihitung untuk menentukan mekanisme adsorpsi .

4. II. METODOLOGI PERCOBAAN
Adapun metodologi percobaan yang digunakan pada percobaan yang dilakukan,
ada dua tahap pengujian yang dilakukan, yaitu
1. .Adsorben
The mesopori bubuk MCM-41 telah mengkristal dari larutan alkali yang
mengandung cetyltrimethylammonium bromida ( CTABr, 99 % , Merck ), larutan
natrium silikat ( Na2O, 7,5-8,5 %, SiO2, 25,8-28,5 %, Merck ), asam sulfat ( 98 %
, Merck ), dan air deionisasi dalam rasio mol dari 1CTABr : 1.76Na2O : 6.14SiO2
: 335.23H2O : 1.07H2SO4. Setelah 24 jam kristalisasi pada suhu kamar, bubuk
MCM–41 disaring, dicuci, dan dikeringkan sebelum dikalsinasi dalam tungku
pada 4500
C selama 4 jam untuk menghapus template organik.
2. Adsorbates
Tiga pewarna dasar ( RB, CV, dan MG ) dan dua pewarna asam ( AR1 dan EG )
terpilih sebagai adsorbates untuk membahas adsorpsi selektivitas MCM-41 dalam
hal struktur pori dan permukaanmengisi kepadatan bentuk adsorben dan
molekuler adsorbates. Semua senyawa adalah kelas analitis dari Sigma Chemical
Co ( USA) dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Mereka struktur kimia
yang ditunjukkan pada Gambar.1
3. Pengukuran adsorpsi
Pewarna Data adsorpsi dari larutan air diperoleh dengan metode perendaman.
Semua adsorbates pewarna pertama dikeringkan pada 1050
C selama 24 jam untuk

5. menghilangkan uap air sebelum digunakan. Semua larutan pewarna disiapkan
dengan air suling. untuk adsorpsi eksperimen, 0.1-g-MCM-41 lalu ditambahkan
ke dalam 100 ml dyewater solusi pada konsentrasi yang diinginkan. Nilai pH awal
larutan diatur dengan NaOH atau larutan HCl untuk mencapai nilai yang
diinginkan. Percobaan awal mengungkapkan bahwa sekitar 3 jam yang diperlukan
untuk proses adsorpsi mencapai kesetimbangan dengan shaker reciprocating
dilengkapi dengan suhu konstan controller dan penutup untuk menjaga kondisi
isotermal . itu larutan dan fase padat dipisahkan dengan sentrifugasi pada 8000
rpm selama 25 menit dalam Sorvall RC-5C centrifuge. A 15–ml alikuot dari
supernatantwas dihapus dan dianalisis untuk RB, CV, MG, AR1 dan EG oleh UV
( Hitachi, U-2000 ) pada panjang gelombang dari 555, 589, 655, 530, dan 630
nm , masing-masing. Adsorpsi kapasitas pewarna kemudian dihitung dengan
menggunakan hubungan Q = V ∆C / m, dimana V adalah volume fase cair, m
adalah massa MCM-41, dan ∆C adalah perbedaan antara Konsentrasi awal dan
akhir dari pewarna dalam solusi, yang bisa dihitung hanya dari awal dan akhir
pembacaan UV. untuk kinetika adsorpsi percobaan, pewarna adsorpsi jumlah
ditentukan dengan menganalisis larutan pada waktu yang tepat interval.
Pengaruh suhu dan pH pada data adsorpsi dilakukan dengan melakukan percobaan
adsorpsi pada berbagai suhu ( 25, 45, dan 650
C ) dan berbagai pH awal ( 2-11),
masing-masing.
Sebuah potensi analisa zeta ( Zetasizer, 3000HS, Malvern Co ) digunakan untuk
mengukur potensi zeta MCM-41 pada berbagai nilai pH. Setidaknya tiga kali
dilakukan untuk setiap sampel dan nilai rata-rata tercatat. Struktur fase dari
sampel MCM-41 sebelum dan sesudah menyerap pewarna yang dievaluasi dari
pola XRD diperoleh dari ARL Thermal X-ray difraktometer dilengkapi dengan
Cu Kαsumber radiasi dan monokromator grafit. Spektra FTIR dari MCM-41
sampel dicatat menggunakan Perkin-Elemer Model 1600 FTIR spektrofotometer
selama rentang 4000-400 cm-1. spektra IR diperoleh pada disk KBr. Karakteristik
struktur berpori MCM-41 sampel, termasuk luas permukaan dan pori volume,
diperoleh dari analisis konvensional nitrogen isoterm adsorpsi-desorpsi diukur
pada 77K dengan Micromeritics TriStar aparat 3000

6. III. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
1. Adsorpsi pewarna yang berbeda
Gambar. 2 menunjukkan efek pH terhadap kapasitas adsorpsi lima pewarna yang
berbeda pada MCM-41. Untuk MG dan CV, adsorpsi Kapasitas ini diukur dalam
pH < 8 karena kedua pewarna mungkin membusuk bila pH > 8. Orang dapat
melihat bahwa kapasitas adsorpsi BPR berkurang secara signifikan pada rendah
( 2-4 ) dan tinggi ( 9-11 ) pH. MG juga menunjukkan penurunan yang jelas dalam
adsorpsi kapasitas pada pH rendah ( 2-4 ). Selain itu, pada pH 3-7 yang kapasitas
adsorpsi lima pewarna mengikuti urutan penurunan RB > CV > MG > EG ~ AR1.
Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 3 untuk ketergantungan zeta potensiMCM- 41
pada pH, muatan permukaan MCM-41 adalah negatif padasemua diperiksa pH .
Selain itu, meskipun perubahan potensial zetajelas pada 4-8 pH, variasi zeta
potensi MCM-41 pada pH yang berbeda sedikit dari sudut pandang secara
keseluruhan danefek pH pada kapasitas adsorpsi pewarna dasar mungkin

7. kecil. Yang jelas penurunan kapasitas adsorpsi RB danMG pada pH tinggi atau
rendah mungkin karena penurunan strukturstabilitas MCM-41 (seperti
pembubaran MCM-41 ). Di sisi lain, rendah dan tinggi kapasitas

8. adsorpsiasam( EG dan AR1 ) dan pewarna dasar ( RB, CV, dan MG ) padaMCM-
41 dapat dijelaskan dengan adanya menjijikkan dangaya tarik menarik antara
pewarna dan MCM-41, masing-masing.Namun, perbedaan yang signifikan ada di
adsorpsikapasitas tiga pewarna dasar sulit untuk menjelaskan hanya darivariasi
ukuran molekul. Salah satu cara untuk menafsirkan atasHasilnya mungkin dengan
bantuan revolusi stabilitas strukturMCM-41 selama pewarna dasar proses
adsorpsi, yaitujuga erat kaitannya dengan perbedaan yang ada dalam
interaksiantara pewarna dan permukaan gugus hidroksil dari MCM-41. Diumum,
ditemukan bahwa interaksi antara dimasukkanmolekul dye dan MCM-41 yang
sangat kuat. Hal ini mungkinmenginduksi gangguan serius dalam struktur pori
MCM-41, dankemudian membuat penurunan tajam dalam kapasitas adsorpsi.
Dalam berikutparagraf, revolusi struktur pori dan permukaankarakteristik kimia
MCM-41 sebelum dan sesudah menyerappewarna diperiksa dengan analisis XRD
pola, FTIRspektrum, dan nitrogen adsorpsi-desorpsi isoterm untuk memberikan
beberapa mendukung terhadap pengurangan atas.
The XRD pola MCM-41 disertai dengan adsorpsiproses yang ditunjukkan pada
Gambar.4. Kehadiran keduanya( 1 0 0 ) dan ( 2 0 0 ) puncak difraksi di primer
MCM-41 adalahbukti kristalinitas yang baik dari bubuk siap. Namun,modifikasi
parah struktur fase muncul dari Gambar.4setelah menyerap pewarna. Jika pola
difraksi dibandingkan,jelas mengamati bahwa adsorpsi CV, MG, AR1, dan
EGtelahmenyebabkangangguan seriusdalam strukturporiMCM-41, seperti yang
ditunjukkan olehpenurunan tajam dalamintensitasyang palingMCM-41 puncak.
Spektrum inframerahdariMCM-41 sebelum dan sesudah menyerap pewarna
ditunjukkan pada Gambar. 5. Seperti ditunjukkan dalam Gambar.5. tiga mode
getaran terkenal dari-SiO2 terlihatdalam semua spektrum. Ini adalah modus
goyang dekat 457 cm - 1,modus peregangan simetris dekat 800 cm - 1, dan
asimetrismodus peregangan dekat 1082cm - 1 di mana oksigenatom bergetar
sepanjang garis yang sejajar dengan garis yang menghubungkan berdekatanatom
silikon. Selain itu, puncak penyerapan karakteristikMCM-41 sekitar 963 cm - 1
juga diamati untuk semua MCM–41sampel, menunjukkan perubahan dalam
struktur pori MCM–41disebabkan oleh pewarna adsorpsi lebih mungkin
disebabkan oleh melekatgangguan tetapi tidak runtuhnya MCM-41

9. mesoporistruktur.
Untuk memberikan informasi lebih lanjut tentang perubahan strukturMCM-41
selama pewarna dasar proses adsorpsi, nitrogenadsorpsi-desorpsi isoterm juga
diukur, seperti yang ditunjukkanpada Gambar.6 . Beberapa fitur utama dapat
ditemukan langsung dari angka ini .Hal ini dapat dilihat bahwa kapasitas
monolayer, sehingga BETluas permukaan MCM-41, menjadi lebih kecil ketika
pewarna dasaryang teradsorpsi. Hasil ini menunjukkan bahwa pewarna dasar
besar mungkinlayar beberapa sifat berkerut permukaan MCM-41 dan menyumbat
beberapa kecilpori-pori, yang menjadi tidak dapat diakses untuk molekul nitrogen

10. tabel1
Daerahpermukaan spesifik, volumeporispesifik, dandiameter porirata-rataMCM-
41 sebelum dan sesudahmenyerappewarna dasar

11. dan menghambat bagian dari molekul nitrogen ke pori-pori ini, masing-masing.
Fitur kunci lain dalam Gambar. 6 adalah bahwa primer MCM-41 menunjukkan
kondensasi kapiler jelas pada nitrogen moderat tekanan. Namun, fenomena
kondensasi kapiler menjadi menyebar ketika pewarna dasar teradsorpsi pada
MCM-41, menandakan proses adsorpsi dapat menurunkan ukuran pori
keseragaman. Ukuran pori dapat dihitung dari sinar-X difraksi interplanar spasi
(Gambar 4) dan isoterm nitrogen (Gambar 6) dengan menggunakan persamaan,
dimana S adalah ukuran pori, b adalah tergantung konstan pada diasumsikan
geometri pori dan sama dengan 1,155 untuk model heksagonal, d adalah XRD ( 1
0 0 ) spasi interplanar, Vp adalah volume mesopori, dan ρ adalah densitas dinding
pori ( ca. 2,2 cm3 / g untuk mengandung silika bahan ). Perlu dicatat bahwa
ukuran pori rata-rata dari kedua MG/MCM-41 dan CV/MCM-41 sulit untuk
memperkirakan karena ( 1 0 0 ) puncak tidak ada di Gambar.4. Seperti tercantum
pada Tabel 1, adsorpsi BPR dapat mengurangi ukuran pori MCM-41 sampai batas
tertentu. Akhirnya, saturasi adsorpsi Kapasitas ditunjukkan pada Gambar.6 juga
menunjukkan penurunan besar dalam volume pori total MCM-41 setelah pewarna
dasar yang teradsorpsi ( lihat juga Tabel 1 ). Jelas, proses adsorpsi dasar pewarna
mengarah ke penurunan simultan di permukaan spesifik daerah, ukuran pori, dan
volume pori MCM - 41.
Menurut kapasitas adsorpsi dan dari XRD analisis pola, Spektra FTIR, dan
nitrogen adsorpsi–desorpsi isoterm, itu eksperimental menunjukkan bahwa
adsorpsi kapasitas pewarna dasar berkaitan erat dengan stabilitas struktur pori
MCM-41 selama proses adsorpsi. Jika melekat gangguan ( dalam struktur pori
MCM - 41 ) yang disebabkan oleh dasar pewarna adsorpsi tidak signifikan
( misalnya, RB adsorpsi ), MCM–41 mungkin adsorben yang baik untuk
menghilangkan pewarna dasar bahkan jika tidak ada modifikasi kimia pada MCM
-41 diambil. Pada bagian berikut, pembahasan di adsorpsi isoterm dan kinetika
untuk memberikan informasi lebih lanjut tentang mekanisme adsorpsi pewarna

12. adsorpsi ke MCM-41 adalah diberikan. Pekerjaan yang dijelaskan di sini akan
fokus pada tiga dasar pewarna sebagai kapasitas adsorpsi pewarna asam sangat
rendah.
2. Isoterm adsorpsi zat warna dasar
Hal ini juga diketahui bahwa karbon aktif sering terpilih sebagai adsorben untuk
menghilangkan serap zat warna dari air limbah solusi . Di sisi lain, monmorilonit
juga merupakan
adsorben yang ideal untuk menghilangkan pewarna dasar karena ia
memilikikemampuan ekspansi interlamel dan tukar kationKapasitas, dari mana
jumlah tinggi pewarna dasar dapatteradsorpsi dengan proses pertukaran kation.
Untuk MCM-41, itujuga memiliki muatan permukaan negatif kepadatan tetapi
denganketidakmampuan perluasan pori silinder nya. Oleh karena itu,itu adalah
tugas yang menarik untuk membandingkan kapasitas adsorpsizat warna dasar

13. pada karbon aktif, montmorilonit, danMCM-41, dari mana potensi MCM-41
sebagai adsorbenuntuk menghilangkan pewarna dasar juga dapat
diperiksa.Adsorpsi isoterm RB pada karbon aktif ( dibelidari Merck ), Ca-
montmorillonit ( Saz-1, dibelidari University of Missouri-Columbia, Sumber
Mineral Tanah LiatRepository ), dan MCM-41 pada 250
C ditunjukkan
dalamGambar.7. Seperti ditunjukkan dalam Gambar.7, MCM-41 memiliki
terbesarkapasitas antara ketiga adsorben, menunjukkan MCM-41 Meimenjadi
adsorben menarik untuk menghilangkan pewarna dasar dari air limbah.
Gamba . 8 menunjukkan RB, CV, dan MGadsorption isoterm pada berbedasuhu.
Seperti dapat dilihat kapasitas adsorpsi dasarpewarna pada MCM-41 sebagian
besar dimengerti terhadap perubahan suhudan jenis isoterm dapat dibagi menjadi
dua kasus : tipe I ( RB )dan tipe IV ( CV dan MG ). Seperti disebutkan
sebelumnya, adsorpsidari kedua CV andMGmay memperkenalkan gangguan
serius dalam pori-poristruktur MCM-41. Oleh karena itu, perubahan dalam
adsorpsiJenis isoterm mungkin terkait erat dengan efek pewarna dasaradsorpsi
pada stabilitas struktur pori MCM - 41 .
Ekuilibrium isoterm adsorpsi sangat penting dalamdesain sistem adsorpsi. Untuk
MCM-41, pori silinder nyaStruktur diasumsikan tingkat tinggi simetri pori
danlingkungan adsorpsi di MCM-41 dapat dilihat sebagai homogensistem.
Namun, jika adsorpsi menyebabkan seriusgangguan dalam struktur pori MCM-41,
lingkungan adsorpsimungkin menjadi sistem heterogen. Oleh karena itu,
Data kesetimbangan adsorpsi dipasang ke dalam model Langmuirdan Freundlich.
Persamaan Langmuir berlaku untuk homogensistem adsorpsi, sedangkan
persamaan Freundlichadalah persamaan empiris yang digunakan untuk
menggambarkan heterogensistem dan tidak terbatas pada pembentukan
monolayer.

14. PersamaanLangmuirterkenalyangdirepresentasikan sebagai

15. manaQeadalahkesetimbangankonsentrasidasarpewarnapadaadsorben(mol/g), Ce
adalah keseimbangan dasar konsentrasi pewarna dalam larutan(mol/l), Q max
adalah kapasitas monolayer MCM-41 (mol/g), dan KL adalah Langmuir adsorpsi
konstan (l /mol) terkait dengan energi bebas adsorpsi. Konstanta Langmuir KL
adalah ukuran kedekatan antara adsorbat dan adsorben dan nilai timbal balik yang
memberikan konsentrasi di mana setengah kapasitas adsorpsi maksimum adsorben
tercapai.Sebuah plot Ce/Qe dibandingkan Ce akan memberikan garis lurus dengan
kemiringan1/Qmax dan mencegat1/Qmax KL, jika model Langmuir diadakan. Di
sisi lain, persamaan Freundlich direpresentasikan sebagai
dimana KF ( ( mol / g ( l / mol ) 1 / n ) ) dan 1 / n adalah konstanta Freundlich
sesuai dengan kapasitas adsorpsi dan adsorpsi intensitas, masing-masing. Plot
lnQe dibandingkan lnCe adalah digunakan untuk menghasilkan mencegat KF dan
lereng 1 / n.Hasil dari kedua Langmuir dan model Freundlich diperlihatkan pada
Gambar.8 dan nilai-nilai KL, Qmax, KF, 1 / n, dan linier
korelasi regresi diberikan dalam Tabel 2. Seperti tercantum dalam Tabel 2,Model
Langmuir harus lebih menggambarkan tiga pewarna dasar adsorpsi pada MCM -
41 dibanding model Freundlich. Selain itu,adsorpsi tiga pewarna dasar pada
MCM-41 sebagian besar kentara terhadap perubahan suhu, seperti ditunjukkan
pada variasi keduanya Qmax dan KL dengan suhu. Di sisi lain, nilai-nilai
dari 1 / n semua kurang dari 1 pada semua suhu, indikasi tinggi intensitas
adsorpsi. Jika nilai-nilai KF dibandingkan di semua suhu dipelajari, ditemukan
bahwa nilai-nilai yang lebih rendah dari KF diperolehpada suhu tinggi, yang
menunjukkan bahwa pewarna dasar memiliki tinggi kapasitas adsorpsi pada suhu
yang lebih rendah .
Walaupun model Langmuir memberikan hasil yang lebih baik daripada Model
Freundlich, perlu dicatat bahwa ketergantungan KLpada suhu untuk kedua MG
dan CV melanggar termodinamika yangkonsistensi. Untuk MG dan CV,
peningkatan KLnilai-nilai dengan suhu yang meningkat menunjukkan bahwa
adsorpsiproses ini adalah proses endotermik. Namun, Gambar. 8 menunjukkan

16. bahwa kapasitas adsorpsi untuk semua pewarna diuji menambah dengan
penurunan suhu. Fakta ini menunjukkan bahwa proses adsorpsi adalah Proses
eksotermik dan menyiratkan bahwa model Langmuir tidak sesuai untuk deskripsi
dari kedua MG dan CV adsorpsike MCM-41 meskipun hasil kelayakannya baik
dari matematika sudut pandang. The gagal model Langmuir untuk
menggambarkan adsorpsi MG dan CV dapat dianggap berasal serius gangguan
dalam struktur pori MCM-41 disebabkan oleh dua pewarna dasar adsorpsi, dari
mana lingkungan adsorpsi dapat menjadi heterogen dan isoterm adsorpsi tipe I
tetapi dengan tipe IV. Dalam hal demikian, model yang Freundlich mungkin lebih
tepat untuk deskripsi isoterm adsorpsi dariModel Langmuir .
Adsorpsi disertai dengan evolusi panas sejak adsorbat lebih stabil pada permukaan
adsorben daripada difase massal. Karena adsorpsi merupakan proses eksotermis,
konsentrasi dari bahan terserap menurun dengan peningkatan Suhu pada
konsentrasi kesetimbangan yang diberikan, sebagai dasar pewarna isoterm
Gambar.8 menunjukkan. Suhu ketergantungan K konstan Henryvan't Hoff
mematuhi persamaan:
dimana R adalah konstanta gas dan T adalah temperatur (dalamKelvin).
Persamaan.(4) dapat diintegrasikan untuk menghasilkan LNK=lnK0+(- H/RT).
Aplot LNKvs1/Takan menghasilkan garis lurus dengan kemiringan-H/R.
Memanas adsorpsi, dihitung dari lereng, yang-32,1±4.2, -7.5±2.9, dan-
26,3±0,3kJ/mol untuk BPR, MG,dan CV, masing-masing.

17. Tabel 2
Langmuir dan Freundlich konstanta isoterm adsorpsi untuk BPR, MG, dan CV ke
MCM-41
3.3. Adsorpsikinetikapewarna dasar
Pengaruh waktu kontak pada jumlah BPR, CV, dan MG teradsorbsi ke MCM-41
diukur pada awal yang optimum konsentrasi dan temperatur yang berbeda.
Sebuah kinetik sederhana Analisis dilakukan dengan bantuan p seudo-orde kedua
persamaan. Dalam persamaan ini, nilai dari k konstanta laju dapat dihitungdalam
bentuk
Dimana Qe dan Qt adalah jumlah pewarna teradsorpsi per satuan massa
dari adsorben pada kesetimbangan dan waktu t, masing-masing.setelah
pasti integrasi dengan menerapkan kondisi awal Qt=0 pada
t=0 dan Qt=Qt pada t=t, Persamaan.(5) menjadi
Plott/Qtvst memberikan garis lurus. Plot linear t/Qtvst dengan koefisien regresi
linier yang lebih tinggi daripada 0.99 menunjukkan penerapan persamaan kinetik
dan sifat pseudo-kedua dari proses adsorpsi tiga dasar pewarna ke MCM-41.

18. Gambar. 9 menyajikan plot untuk adsorpsi tiga pewarna dasar pada MCM-41
menggunakan-orde-kedua Modelkinetik. Tabel 3 daftar parameter kinetik yang
diperoleh dari model p seudo-orde kedua dan terlihat bahwa ekuilibrium
tabel3
Parameter model kinetik RB, CV, dan MG adsorpsi ke MCM-41. Kondisi:
Konsentrasi pewarna awal 900mg/l dan pH4

20. kapasitas adsorpsi(Qe) menunjukkan sedikit penurunan dengan meningkatnya
suhu. Dari nilai-nilai k teramati bahwa untuk RB(CV danMG), efek suhu pada
kinetika adsorpsi adalah (tidak) signifikan.Selain persamaan laju pseudo-orde
kedua, yang model difusi intraparticle umumnya digunakan teknik untuk
mengidentifikasi langkah-langkah yang terlibat selamaa dsorpsi, dijelaskan oleh
perpindahan massa eksternal(batas-lapisan difusi) dan intraparticle difusi. Model
difusi intraparticle dinyatakan sebagai
Dimanak da dalah koefisien difusi. Gambar. 10 menyajikan khas plot untuk
adsorpsi tiga pewarna dasar pada MCM-41 menggunakan model difusi. Seperti
ditunjukkan dalam Gambar.10, plotdua-fase menunjukkan bahwa proses adsorpsi
berlangsung oleh adsorpsi permukaan dan intraparticle difusi, yaitu, bagian
melengkung awal plot menunjukkan efek batas-lapisan sedangkan yang kedua
linear Bagian ini disebabkan intraparticle atau difusipori.
Karena sifat ganda intraparticle petak difusi menegaskan kehadiran film dan pori
difusi, adsorpsi Data kinetik dapat dianalisa lebih lanjut menggunakan Boy
dkinetik ekspresi(Persamaan(8)) untuk menentukan langkah pengendalian-laju
aktual terlibat dalam proses adsorpsi pewarna.

21. di mana D adalah koefisien difusi efektif adsorbates difase adsorben, r adalah
radius partikel adsorben diasumsikan berbentuk bola, dan Fadalah fraksizat
terlarut teradsorpsi pada berbagai waktu t dan diberikan oleh
Dimana Qt dan Qe merupakan jumlah teradsorpsi(mol /g) pada setiap waktu t dan
pada waktu yang tak terbatas. Dalam karya ini, kita mengambil Qe dari model
kinetika orde kedua, seperti yang tercantum dalam Tabel 3. Menggantikan
Persamaan.(10) ke dalam Pers. (8), ekspresi kinetik menjadi
Dengan demikian, nilai Bt dapat dihitung untuk setiap nilait. Gambar. 11
menunjukkan dihitung nilai Bt melawan waktu untuk BPR, CV, dan MG pada
250
C. Linearitas Plot ini akan memberikan informasi yang berguna untuk
membedakan antara eksternal transportasi dan intraparticle transport-tingkat
terkendali adsorpsi. Secara umum, jika plot Btvsta dalah garis lurus melewati titik
asal, maka adsorpsi diatur oleh mekanisme partikel-difusi, jika itudiatur oleh film
difusi. Dari Gambar. 11, teramati bahwa plot tidak garis lurus untuk lulus asal(R2
dari paslinier untuk RB, MG, dan CV adalah 0,9452, 0,9493, dan 0,9211, masing-
masing), menyiratkan transportasi massal eksternal terutama mengatur proses
tingkat-membatasi. Beberapa penyelidikan sebelumnya memiliki melaporkan
sejenis pola pewarna adsorpsi pada diaktifkan karbon, fly ash, sekam padi, dan
MCM-22.

22. KESIMPULAN
Hal ini eksperimental menyimpulkan bahwa jika stabilitas struktur pori MCM-41
dapat dipertahankan selama dye adsorpsi proses (seperti RB), MCM-41 mungkin
merupakan adsorben yang efektif untuk menghilangkan pewarna dasar dari
larutan berair dan adsorpsi Data kesetimbangan dapat dijelaskan dengan baik
dengan Langmuir Model. Jika pewarna dasar adsorpsi memperkenalkan gangguan
serius dalam struktur pori MCM-41 (sepertiMGdanCV), namun,
isoterm adsorpsi akan berubah dari tipe I menjadi tipeIVdan Model Freundlich
lebih tepat untuk menggambarkan Data kesetimbangan adsorpsi dibandingkan
dengan model Langmuir. Termodinamika perhitungan menunjukkan bahwa
adsorpsi sas Warna Ditempatkan MCM-41 dapat menjadi proses penelaah
aneksotermik. H0 untuk RB, MG, Dan CV adalah-32,1, -7.5, Dan -26,3kJ/mol.
ITU adsorpsi mengikuti Model kinetika pseudo-orde kedua Dan Difusi eksternal
adalah proses penelaahan pengendalian.

23. DAFTAR PUSTAKA
The work was supported by grant NSC 94-2211-E-238-001
of National Science Council (Taiwan, ROC).
1. D. Pokhrel, T. Viraraghavan, Treatment of pulp and paper mill
wastewater—a review, Sci. Total Environ. 333 (2004) 37–58.
2. O. T¨unay, I. Kabdasli, G. Eremektar, D. Orhon, Color removal from
textilewastewaters, Water Sci. Technol. 34 (1996) 9–16.
3. A. Cassano, R. Molinari, M. Romano, E. Drioli, Treatment of aqueous
effluents of the leather industry by membrane processes: a review,
J.Membr.Sci. 181 (2001) 111–126.
4. H.A. Mekkawy, M.O. Ali, A.M. El-Zawahry, Toxic effect of synthetic
andnatural food dyes on renal and hepatic functions in rats, Toxicol. Lett.
95(1998) 155.
5. K. Srinivasan, M.M. Bhargava, Hepatic binding proteins translocating azodye
carcinogen metabolites from cytoplasm into nucleus in rats, FoodChem.
Toxicol. 42 (2004) 503–508.
6. Z. Sun, Y. Chen, Q. Ke, Y. Yang, J. Yuan, Photocatalytic degradation
of a cationic azo dye by TiO2/bentonite nanocomposite, J. Photochem.
Photobiol. A: Chem. 149 (2002) 169–174.
7. C.C. Wang, L.C. Juang, C.K. Lee, T.C. Hsu, J.F. Lee, H.P. Chao, Effectsof
exchanged surfactant cations on the pore structure and adsorption
characteristicsof montmorillonite, J. Colloid Interface Sci. 280 (2004) 27–35.
8. N.D. Lourenco, J.M. Novais, H.M. Pinheiro, Effect of some
operationalparameters on textile dye biodegradation in a sequential batch
reactor, J.Biotechnol. 89 (2001) 163–174.
9. G. Crini, Non-conventional low-cost adsorbents for dye removal: a
review,Bioresour. Technol. 97 (2006) 1061–1085.

24. 10. E. Forgacs, T. Cserh´ati, G. Oros, Removal of synthetic dyes from
wastewaters:a review, Environ. Int. 30 (2004) 953–971.
11. O.G. Rhys, Adsorption on activated carbon-solution to dyewaste problems,J.
Soc. Dyers Colourists 94 (1978) 293–297.
12. K.R. Ramakrishna, T. Viraraghavan, Dye removal using low cost
adsorbents,Water Sci. Technol. 36 (1997) 189–196.
13. M. Do˘gan, M. Alkan, Adsorption kinetics of methyl violet onto
perlite,Chemosphere 50 (2003) 517–528.
14. C.C.Wang, L.C. Juang, T.C. Hsu, C.K. Lee, J.F. Lee, F.C. Huang,
Adsorptionof basic dyes onto montmorillonite, J. Colloid Interface Sci. 273
(2004)80–86.
15. C. Namasivayam, R.T. Yamuna, Adsorption of direct red 12B by
biogasresidual slurry: equilibrium and rate processes, Environ. Pollut. 89
(1995)1–7.
16. S. Netpradit, P. Thiravetyan, S. Towprayoon, Application of ‘waste’
metalhydroxide sludge for adsorption of azo reactive dyes,Water Res. 37
(2003)763–772.
17. T. Robinson, B. Chandran, P. Nigam, Removal of dyes from an
artificialtextile dye effluent by two agricultural waste residues, corncob and
barleyhusk, Environ. Int. 28 (2002) 29–33.
18. G. Annadurai, R.-S. Juang, D.-J. Lee, Use of cellulose-based wastes
foradsorption of dyes from aqueous solutions, J. Hazard. Mater. B92
(2002)263–274.
19. M.M. Mohamed, Acid dye removal: comparison of surfactant-
modifiedmesoporous FSM-16 with activated carbon derived from rice husk,
J. ColloidInterface Sci. 272 (2004) 28–34.
20. S. Wang, H. Li, L. Xu, Application of zeolite MCM-22 for basicdye removal
from wastewater, J. Colloid Interface Sci. 295 (2006)71–78.

25. 21. K.Y. Ho, G. McKay, K.L. Yeung, Selective adsorbents from ordered
mesoporoussilica, Langmuir 19 (2003) 3019–3024.
22. J.S. Beck, C. Vartuli, W.J. Roth, M.E. Leonowicz, C.T. Kresge,
K.D.Scmmitt, C.T-W. Chu, D.H. Olson, E.W. Sheppard, S.B. McCullen,
J.B.Higgins, J.L. Schlenker, A new family of mesoporous molecular
sievesprepared with liquid crystal templates, J. Am. Chem. Soc. 114
(1992)10834–10843.
23. J. Wloch, M. Rozwadowski, M. Lezanska, K. Erdmann, Analysis of thepore
structure of the MCM-41 materials, Appl. Surf. Sci. 191 (2002)368–374.
24. S. Muto, H. Imai, Relationship between mesostructures and pH conditionsfor
the formation of silica–cationic surfactant complexes, Micropor.Mesopor.
Mater. 95 (2006) 200–205.
25. C. Kaewprasit, E. Hequet, N. Abidi, J.P. Gourlot, Application of
methyleneblue adsorption to cotton fiber specific surface area measurement:
part I.Methodology, J. Cotton Sci. 2 (1998) 164–173.
26. D. Lia, W. Zhaoa, X. Suna, J. Zhanga, M. Anpob, J. Zhao,
Photophysicalproperties of coumarin derivatives incorporated in MCM-41,
DyesPigments 68 (2006) 33–37.
27. E. Stefan, S. Markus, Immobilization and catalytic properties of
perfluorinatedruthenium phthalocyanine complexes in MCM-41-type
molecularsieves, Micropor. Mesopor. Mater. 27 (1999) 355–363.
28. G. Gu, P.P. Ong, C. Chu, Thermal stability of mesoporous silica
molecularsieve, J. Phys. Chem. Solids 60 (1999) 943–947.
29. M. Kruk, M. Jaroniec, A. Sayari, Structural and surface properties ofsiliceous
and titanium-modified HMS molecular sieves, Mesopor. Mater.9 (1997) 173–
182.
30. I. Langmuir, The adsorption of gases on plane surface of glass, mica
andplatinum, J. Am. Chem. Soc. 40 (1918) 1361–1368.

26. 31. H.M.F. Freundlich, Over the adsorption in solution, Z. Phys. Chem. 57(1906)
385–470.
32. D.M. Ruthven, Principles of Adsorption and Adsorption
Processes,Wiley,New York, 1984, p. 44.
33. S. Azizian, Kinetic models of sorption: a theoretical analysis, J.
ColloidInterface Sci. 276 (2004) 47–52.
34. G.E. Boyd, A.W. Adamson, L.S. Myers Jr., The exchange adsorption ofions
from aqueous solutions by organic zeolites. II. Kinetics, J. Am. Chem.Soc. 69
(1947) 2836–2848.
35. V. Vadivelan, K.V. Kumar, Equilibrium, kinetics, mechanism, and
processdesign for the sorption of methylene blue onto rice husk, J. Colloid
InterfaceSci. 286 (2005) 90–100.
36. K.P. Sing, D. Mohan, S. Sinha, G.S. Tondon, D. Gosh, Color removal
fromwastewater using low-cost activated carbon derived from
agriculturalwastematerial, Ind. Eng. Chem. Res. 42 (2003) 1965–1976.
37. [37] K.V. Kumar, V. Ramamurthi, S. Sivanesan, Modeling the
mechanisminvolved during the sorption of methylene blue onto fly ash, J.
ColloidInterface Sci. 284 (2005) 14–21.