Isue Metal Organic Frameworks (MOFs)

Salah satu cara pengolahan limbah zat warna yang tengah dikembangkan oleh peneliti beberapa tahun terakhir ini yaitu dengan cara adsorpsi menggunakan Metal Organic Frameworks (MOFs).

MOFs merupakan kristal berpori yang tersusun oleh ligan organik dan logam anorganik, seperti logam transisi, yang dihubungkan dengan ikatan kovalen koordinasi. Struktur MOFs yang tersusun atas ion logam sebagai atom pusat yang dihubungkan dengan senyawa organik yang berperan sebagai lingkers dapat dilihat dari gambar berikut:

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

MOFs memiliki beberapa keunggulan yaitu densitasnya kecil, ukuran porinya dapat diatur, strukturnya kristalin, dan luas permukaannya besar. Namun, MOFs juga memiliki kelemahan yaitu stabilitas termalnya yang rendah (Cavka, et al, 2008). Stabilitas termal pada suatu framework dipengaruhi oleh kekuatan ikatan kimia antara logam anorganik dengan ligan organik (Zhao, et al, 2013). Oleh karena itu, peningkatan stabilitas termal dilakukan dengan meningkatkan bilangan koordinasi dari logam anorganik (Low, et al, 2009). Logam anorganik dan ligan organik memiliki peranan penting dalam sintesis MOFs karena dapat mempengaruhi pembentukan subkelas dari MOFs.

Sifat fisika dan kimia MOFs yang menarik tersebut membuatnya dapat diaplikasikan pada penyimpanan dan pengantaran obat, penjernihan limbah perairan, katalis, sensor, material luminescent, penyimpanan gas, dan pemisahan gas (Li et al., 2009).

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.

Beberapa subkelas dari MOFs yang telah berhasil disintesis salah satunya adalah Cr-BDC. MOFs Cr-BDC merupakan subkelas dari MOFs yang terbentuk dari gabungan logam anorganik Kromium (Cr) dengan ligan organik asam benzendikarboksilat (H₂BDC). Cr merupakan logam anorganik yang dapat dijadikan pilihan sebagai dasar pembentukan struktur anorganik yang stabil karena dapat berinteraksi kuat dengan oksigen yang terdapat pada ligan (Chuah, et al, 2001). Berikut struktur kimia yang terbentuk antara logam Cr dan ligan H₂BDC.

Struktur MOFs Cr-BDC (Jouyandeh, 2019).

Mekanisme adsorpsi yang terjadi pada proses adsorpsi limbah zat warna menggunakan adanya gaya elektrostatis Van der Waals, dan ikatan hidrogen. Interaksi dipol-dipol yang terbentuk karena terdapat sisi aktif yang memungkinkan terjadinya delokalisasi elektron. Adanya interaksi dipol-dipol antara adsorben MOFs Cr-BDC dengan adsorbat zat warna yang mengakibatkan terjadinya gaya Van der Waals yaitu antara tegangan permukaan antara permukaan larutan, dan permukaan adsorben lebih besar dari pada kekuatan tarik zat warna dengan larutan. Oleh karena itu zat warna dapat teradsorpsi atau menempel pada permukaan MOFs Cr-BDC . Keberhasilan adsorpsi ini ditandai dengan perubahan warna limbah menjadi bening dan zat warna yang telah menempel ke permukaan MOFs akan mengendap.

Share: