Sintesis dan Karakterisasi Mudah MOF Trimetalik CuCrFe-BTC untuk Penghapusan Adsorptif Diamond Green G: Studi Kinetik, Isoterm, dan Termodinamika

ABSTRAK
Dalam penelitian ini, rangka organik trimetalik (CuCrFe-BTC MOF) disintesis melalui metode solvotermal dan diaplikasikan untuk penghilangan adsorptif pewarna hijau berlian G dari media berair. CuCrFe-BTC MOF yang disintesis dikarakterisasi dengan SEM, FTIR, XRD, TGA, penganalisa potensi Zeta, dan penganalisa luas permukaan. Hasil penelitian mengungkapkan bahwa MOF yang disintesis memiliki partikel bulat dalam rentang skala nano (80 nm), analisis FTIR mengonfirmasi keberadaan gugus fungsi yang diperlukan, XRD menunjukkan kristalinitas tinggi dengan puncak yang jelas dan analisis TGA menunjukkan stabilitas termal hingga 500 °C. Nilai muatan negatif sedang (−14,7 mV) seperti yang diprediksi oleh analisis potensi zeta menunjukkan kesesuaiannya untuk remediasi polutan kationik. Analisis BET mengungkapkan luas permukaan tinggi 767 m 2 /g, dengan struktur mikropori. MOF yang disintesis kemudian digunakan untuk menghilangkan pewarna hijau berlian G dari air menggunakan pendekatan adsorpsi batch. Pengaruh waktu kontak, dosis adsorben, pH, konsentrasi pewarna awal, dan suhu pada adsorpsi juga dievaluasi untuk mengoptimalkan proses adsorpsi. Adsorpsi maksimum dicapai pada waktu kontak optimum 60 menit, dosis adsorben 0,01 g, pH 8, konsentrasi pewarna awal 100 ppm, dan suhu 298 K. Berbagai model isoterm dan kinetik diterapkan pada data eksperimen adsorpsi. Analisis data kinetik mengungkapkan kecocokan terbaik data dengan model pseudo-orde kedua yang mengonfirmasi sifat kemisorpsi dari proses adsorpsi. Data studi isoterm sangat cocok dengan model isoterm Langmuir, yang menunjukkan adsorpsi satu lapis dengan kapasitas adsorpsi maksimum Q m sebesar 434 mg.g −1 . Studi termodinamika mengungkapkan bahwa proses adsorpsi bersifat endotermik dengan perubahan entalpi ∆H° sebesar 14,74 kjmol −1 dan perubahan entropi ∆S° sebesar 53,44 jmol −1  K −1 . Energi bebas Gibbs ∆G° bernilai negatif pada semua suhu eksperimen yang diuji. Nilai energi bebas Gibbs meningkat seiring dengan peningkatan suhu (−0,921, −1,989, dan −3,058 masing-masing pada suhu 293, 313, dan 333 K) yang mengindikasikan kelayakan proses pada suhu tinggi. Keseluruhan proses adsorpsi mungkin melibatkan beberapa mekanisme potensial termasuk kemisorpsi yang melibatkan ikatan π-π, pengisian pori, interaksi elektrostatik, dan ikatan hidrogen. Adsorben diregenerasi dengan natrium hidroksida dan etanol selama banyak siklus dan sangat sedikit perbedaan dalam kapasitas adsorpsi yang tercatat hingga siklus ke-7. Penelitian ini memverifikasi stabilitas struktural dan kinerja MOF CuCrFe-BTC dan menunjukkan potensi regenerasinya dalam aplikasi industri dan oleh karena itu, dapat dianggap sebagai alternatif terbaik karbon aktif komersial.