Nanopartikel ZrO2 dihasilkan melalui proses ekstraksi dari pasir zirkon menggunakan metode fusi kaustik dan sintesis nanopartikel dengan metode presipitasi dan diakhiri dengan kalsinasi dengan variasi temperatur, yaitu 500oC, 600oC, dan 700oC. ZrO2 kemudian dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan Surface Area Meter dengan metode Brunauer-Emmett-Teller (BET). Hasil penelitian menunjukkan nanopartikel ZrO2 bertemperatur kalsinasi 6000C memiliki struktur tetragonal dengan nilai intensitas 2-theta tertinggi 2-theta = 30.383o yaitu 6492 dan memiliki nilai FWHM sebesar 0.612. Perhitungan ukuran kristal dilakukan menggunakan persamaan Debye Scherrer sebesar 16.6 nm dan memiliki luas permukaan sebesar 139.006 m2/g dari hasil karakterisasi menggunakan metode BET serta memiliki ukuran partikel sebesar 7.1 nm. Pemanfaatan ZrO2 sebagai adsorben metilen biru dan diperoleh ZrO2 bertemperatur kalsinasi 600oC memiliki kemampuan penyerapan lebih baik dibandingkan lainnya. Dari analisis model isoterm, nanopartikel ZrO2 lebih cocok dengan isoterm adsorpsi Freundlich dengan nilai koefisien relasi (R2) sebesar 0.92. Penyerapan pada metilen biru 10 ppm volume 10 ml memiliki nilai konstanta laju reaksi terbesar sebesar 0. 89919 mengikuti model kinetika adsorpsi orde 2.