Penelitian ini bertujuan untuk melakukan sintesis dan mengetahui karakterisasi geopolimer dari abu layang batu bara serta aplikasi adsorben terhadap ion Pb2+. Sintesis geopolimer dibuat dengan metode geopolimerisasi. Geopolimer disintesis dengan variasi perbandingan antara abu layang batu bara dengan aktivator alkali (NaOH dan Na2SiO3) sebesar 2,0 :1,0 dan 2,5 :1,0 (b/v). Hasil sintesis dikarakterisasi dengan instrumen X-ray fluorescence (XRF) untuk menganalisis komposisi kimia, X-Ray Diffractometer (XRD) untuk mengidentifikasi fasa, Fourier Transform Infra Red (FT-IR) untuk mendeteksi gugus fungsi dan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk menunjukkan  morfologi permukaannya. Konsentrasi ion Pb2+ yang terserap ditentukan dengan Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS).
Hasil analisis XRF menunjukkan abu layang batu bara mengandung unsur Si, Al dan Fe sebagai komponen utamanya. Hasil analisis XRD menunjukkan geopolimer menjadi lebih amorf dibandingkan abu layang batu bara. Hasil spektra FT-IR menunjukkan serapan pita –OH, O-C-O, Al-O, Si-O, Si-O-Si, Si-O-Al pada geopolimer. Hasil analisis SEM menunjukkan struktur morfologi abu layang batu bara memiliki permukaan yang halus dan berbentuk bulatan sedangkan struktur morfologi geopolimer tampak lebih kasar dan pecah-pecah serta pori-pori yang terbentuk menjadi lebih lebar. Berdasarkan penelitian ditemukan bahwa geopolimer yang disintesis memiliki efisiensi penghilangan ion Pb2+ yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan abu layang batu bara mentah. Variasi kondisi pH dilakukan pada rentang pH 2-7, dan didapatkan nilai optimum pada pH 5, konsentrasi awal 40 ppm, waktu kontak 60 menit dan jumlah adsorben (geopolimer) 1,0 gram. Studi isoterm menunjukkan bahwa adsorpsi ion Pb2+ oleh geopolimer mengikuti model isoterm Freundlich. Studi kinetika menunjukkan proses adsorpsi mengikuti kinetika adsorpsi pseudo second order.