Studi dan Optimasi Tanin yang Dimodifikasi untuk Penjerapan Ion Cu (II) secara In Silico

Abstract

Pencemaran ion tembaga Cu2+ dapat diatasi menggunakan Tanin yang Dimodifikasi (TyD) dengan ion iminium. Kemampuan TyD perlu ditingkatkan untuk memberikan proses koagulasi yang lebih baik. Pada studi ini peningkatan kemampuan TyD dilakukan dengan mendesain senyawa yang diperlukan dalam proses koagulasi. Desain senyawa dioptimasi berdasarkan energi interaksi untuk membandingkan desain baru dan desain lama. Desain terbaik diuji dengan desain lama dengan analisis aktivitas kompleks terhadap ion Cu2+ secara in silico. Desain meliputi penggantian formaldehida pada dengan lama menggunakan aseton, etil metil keton dan benzaldehida. Energi interaksi minimum diperoleh dari Density Functional Theory (DFT) dengan fungsi B3LYP dan basis set 6-31g++g*. Analisis aktivitas kompleks dilakukan dengan menghitung selisih energi HOMO-LUMO, afinitas, dan elektronegativitas. Hasil studi menunjukkan TyD dari benzaldehida desain 1 (TyDB-1) merupakan hasil yang stabil dengan energi interkasi pada keadaan TyD…Cu2+ dan TyD…Cu2+…TyD secara berturut -943,39 kJ.mol-1 dan -1.271,86 kJ.mol-1. Analisis aktivitas kompleks menunjukkan TyDB-1 lebih unggul daripada TyD yang biasa dipergunakan. Kuat ikatan dengan Cu2+ antara TyDB-1 dengan Cu2+ lebih kuat yang diindikasikan dengan nilai afinitas -10,502 eV dan -9,719 eV serta kemampuan menarik Cu2+ yang lebih baik dengan nilai elektronegativitas secara berturut 11,178 eV dan 10,003 eV pada interaksi yang terjadi pada keadaan TyD…Cu2+ dan TyD…Cu2+…TyD. Ketidakreaktivan TyDB-1 diindikasikan dengan nilai selisih energi HOMO-LUMO 1,354 eV pada keadaan TyD…Cu2+. Hasil ini dapat digunakan sebagai dasar penelitian untuk penelitian lebih lanjut berkaitan penjerapan ion Cu2+ pada TyD pada laboratorium basah.

Contamination of Cu2+ ions can be addressed using Modified Tannin (TyD) with iminium ions. The capability of TyD needs to be enhanced to provide for a better coagulation process. In this study, the improvement of TyD capability is carried out by designing the compounds required in the coagulation process. The compounds are optimized based on interaction energy to compare new designs with the old design. The best design is tested against the old design through the analysis of complex activity against Cu2+ ions in silico methods. The design replaces formaldehyde in the old design with acetone, ethyl methyl ketone, and benzaldehyde. The minimum interaction energy is obtained from Density Functional Theory (DFT) using the B3LYP functional and the 6-31g++g* basis set. Complex activity analysis calculates the HOMO-LUMO energy difference, affinity, and electronegativity. The results show that TyD from benzaldehyde design 1 (TyDB-1) is the most stable with interaction energies in the states TyD…Cu2+ and TyD…Cu2+…TyD being -943.39 kJ.mol-1 and -1,271.86 kJ.mol-1, respectively. Complex activity analysis indicates that TyDB-1 is better than the commonly used TyD. The bond strength between TyDB-1 and Cu2+ is stronger, indicated by the affinity values of -10.502 eV and -9.719 eV, as well as better Cu2+ attraction ability with electronegativity values of 11.178 eV and 10.003 eV in the interactions that occur in the states TyD…Cu2+ and TyD…Cu2+…TyD, respectively. The non-reactivity of TyDB-1 is indicated by the HOMO-LUMO energy difference of 1.354 eV in the state TyD…Cu2+. These results can be used as a basis for further research related to the adsorption of Cu2+ ions on TyD in the laboratory.