STUDI AWAL HIDROGEL POLIAKRILAMIDA-CO-KITOSAN SEBAGAI PENYERAP ION LOGAM Cr, Co, Ni, Cu, Zn DAN Pb
ERVA NURFILAH
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2013 M/ 1434 H
STUDI AWAL HIDROGEL POLIAKRILAMIDA-COKITOSAN SEBAGAI PENYERAP ION LOGAM Cr, Co, Ni, Cu, Zn DAN Pb
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh : ERVA NURFILAH 108096000040
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2013 M / 1434 H
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWA atas rahmat dan ridhonya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Studi Awal Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan Sebagai Penyerap Ion Logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb” disusun untuk memenuhi persyaratan Sarjana Strata 1 (S1), Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta. Selama penelitian dan penulisan skripsi ini, berbagai pihak telah banyak memberikan bantuan dan dorongan. Oleh karena itu, pada kesempatan ini disampaikan rasa hormat dan ucapan terimakasih terutama diberikan kepada : 1. Adi Riyadhi, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah sabar membimbing dan memberikan banyak ilmunya kepada penulis selama ini. 2. Tita Puspitasari, M.Si selaku dosen pembimbing II yang penuh kesabaran dan keikhlasan dalam membimbing penulis selama ini. 3. Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta. 4. Dr. Agus Salim, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta. 5. Siti Nurbayti, M.Si selaku dosen penasehat akademik dan juga dosendosen lainnya yang tidak saya sebutkan satu-persatu yang telah memberikan banyak ilmunya kepada penulis.
vi
6. Teristimewa untuk kedua orangtuaku yang senantiasa memberikan doa, kasih sayang, semangat serta dorongannya yang tak terhingga kepada penulis. Kakak, adik, keponakanku dan ka Aji yang telah memberikan keceriaan dan semangat kepada penulis. 7. Seluruh staff Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN Pasar Jumat (Ibu Oktaviani, Ibu Dewi, Ibu Dian dan yang lainnya) yang telah memberikan bantuan, saran dan mangajarkan hal baru kepada penulis. 8. Pak Maryoto dan ka Nita yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan skripsi ini. 9. Teman-teman terbaikku (Isti, Jenia, Meilisa, Ita, Fada, Cide, Nina, Endah, Arti, Tsani serta yang lainnya) yang telah memberikan dukungan, semangat dan dorongan kepada penulis. 10. Keluarga besar kimia 2008, yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terimakasih atas saran, dukungan dan bantuannya. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu, diperlukan saran dan kritik yang membangun. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi khazanah ilmu pengetahuan pada umumnya. Jakarta, Januari 2013
Penulis
vii
ABSTRAK
Erva Nurfilah. Studi Awal Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan Sebagai Penyerap Ion Logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb. Dibimbing oleh Adi Riyadhi dan Tita Puspitasari. Hidrogel poliakrilamida-co-kitosan merupakan suatu hidrogel yang dapat dimanfaatkan sebagai suatu adsorben untuk menurunkan kadar logam berat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan hidrogel berbasis poliakrilamida dan kitosan sebagai adsorben dalam menyerap ion logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+. Penelitian ini mengkaji pengaruh waktu perendaman hidrogel terhadap kapasitas penyerapan ion logam, juga untuk mengetahui pengaruh pH larutan logam, pengaruh berat hidrogel poliakrilamidaco-kitosan dan pengaruh konsentrasi larutan logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam tersebut. Hidrogel poliakrilamida-co-kitosan direndam dalam larutan logam dan dikocok pada kecepatan 100 rpm dengan variasi waktu perendaman hidrogel, variasi pH larutan logam, variasi berat hidrogel, dan variasi konsentrasi larutan logam. Hasilnya disaring dan filtratnya dianalisis dengan Spektofotometer Serapan Atom (SSA). Berdasarkan hasil yang diperoleh waktu optimum perendaman hidrogel poliakrilamida-co-kitosan untuk logam Co2+ dan Zn2+ adalah 30 menit, Cr6+, Ni2+, Pb2+adalah 60 menit (1 jam) dan Cu2+ adalah 300 menit (5 jam). pH optimum untuk Cr6+ dan Pb2+ yaitu pada pH 7, sedangkan untuk Co2+, Ni2+, Cu2+dan Zn2+ yaitu relatif baik pada pH 9. Kondisi penyerapan yang relatif baik yaitu pada berat hidrogel 5 mg dan konsentrasi larutan logam 100 ppm.
Kata kunci : Adsorpsi, Kitosan, Poliakrilamida, Hidrogel, Logam berat, Irradiasi sinar gamma.
viii
ABSTRACT
Erva Nurfilah. Preliminary study of hydrogel polyacrylamide-co-chitosan as an absorbent metals ion Cr, Co, Ni, Cu, Zn and Pb. Guided by Adi riyadhi and Tita Puspitasari.
Hydrogel polyacrylamide-co-chitosan is a hydrogel that can be used as an adsorbent to lower the levels of heavy metals. Research is aimed to determine the ability of hydrogel based Polyacrylamide and chitosan as the adsorbent in absorbing metal ions Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, and Pb2+. This research had study the influence of time due to soaking hydrogel against the capacity of the absorption of metal ions, also to know the influence of metal pH solution, influence of hydrogel polyacrylamide-co-chitosan weight and influence of metal solution concentration to the capacity of the absorption of the metal ions. Hydrogel polyacrylamide-co-Chitosan had been swelled in a solution of metal and in shaker at 100 rpm with soaking variation time of hydrogel, solution pH variations, variations of hydrogel weight, and variations of metal consentration solution. The results are filtered and the filtrate analyzed by Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). Based on the obtained results the optimum time of soaking hydrogel polyacrylamide-co-Chitosan for Co2+ and Zn2+ metal is 30 minutes, Cr6+, Ni2+, Pb2+ is 60 minutes (1 hour) and Cu2+ is 300 minutes (5 hours). the optimum pH for Cr6+ and Pb2+ are at pH 7, while for metal Co2+, Ni2+, Cu2+ and Zn2+ relatively good at pH 9. A relatively good absorption conditions namely weight on 5 mg hydrogel and concentration of metal solution 100 ppm. Keywords : Adsorption, Chitosan, Polyacrylamide, Hydrogel, Heavy metals, Irradiasi gamma rays.
ix
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR ....................................................................................
vi
DAFTAR ISI ...................................................................................................
x
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................
1
1.1. Latar Belakang ..........................................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ..................................................................................
4
1.3. Hipotesis....................................................................................................
4
1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................
4
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................
6
2.1. Adsorpsi ....................................................................................................
6
2.1.1. Metode Sorpsi .................................................................................
9
2.1.2. Biosorpsi .........................................................................................
9
2.2. Hidrogel ....................................................................................................
11
2.3. Poliakrilamida ...........................................................................................
13
2.4. Kitosan ......................................................................................................
15
2.5. Logam Berat ..............................................................................................
17
2.5.1. Kromium (Cr) .................................................................................
18
x
2.5.2. Kobalt (Co) .....................................................................................
19
2.5.3. Nikel (Ni) ........................................................................................
20
2.5.4. Tembaga (Cu)..................................................................................
21
2.5.5. Seng (Zn) .........................................................................................
22
2.5.6. Timbal (Pb) .....................................................................................
23
2.6. Iradiasi Sinar Gamma (γ) ..........................................................................
24
2.6.1. Interaksi Sinar Gamma dengan Materi ...........................................
25
2.6.2. Sumber Radiasi ...............................................................................
27
2.6.3. Dosis Radiasi...................................................................................
28
2.6.4. Efek Radiasi terhadap Materi ..........................................................
29
2.7. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) ....................................................
30
2.7.1. Instrumentasi Spektrofotometer Serapan Atom .............................
33
BAB III METODE PENELITIAN ...............................................................
37
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................
37
3.2. Alat dan Bahan ..........................................................................................
37
3.2.1. Alat .................................................................................................
37
3.2.2. Bahan ..............................................................................................
37
3.3. Pembuatan Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan ......................................
38
3.4. Uji Sifat Fisika ..........................................................................................
38
3.4.1. Penentuan fraksi gel dari hidrogel ..................................................
38
3.4.2. Penentuan rasio swelling ................................................................
39
3.4.3. Penentuan nilai dan waktu Equilibrium Degree of Swelling (EDS)
39
3.5. Uji Hidrogel sebagai Penyerap Ion Logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb ....
39
xi
3.5.1. Efek waktu perendaman gel terhadap kapasitas penyerapan logam
39
3.5.2. Efek pH larutan logam terhadap kapasitas penyerapan logam .......
40
3.5.3. Efek berat gel terhadap kapasitas penyerapan logam .....................
40
3.5.4. Efek konsentrasi awal larutan logam terhadap kapasitas penyerapan logam ..............................................................................................
40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................
42
4.1. Uji Sifat Fisika Hidrogel ...........................................................................
43
4.1.1. Penentuan fraksi gel dari hidrogel ..................................................
43
4.1.2. Penentuan rasio swelling ................................................................
43
4.1.3. Penentuan Equilibrium Degree of Swelling (EDS) ........................
45
4.2. Penentuan Kondisi Optimum ....................................................................
46
4.2.1. Pengaruh waktu perendaman hidrogel terhadap penyerapan logam 46 4.2.2. Pengaruh pH terhadap penyerapan logam ......................................
49
4.2.3. Pengaruh berat gel terhadap penyerapan logam .............................
51
4.2.4. Pengaruh konsentrasi awal logam terhadap penyerapan logam .....
53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................
57
5.1. Kesimpulan ...............................................................................................
57
5.2. Saran ........................................................................................................
58
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
59
LAMPIRAN ....................................................................................................
64
xii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Perbedaan adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia....................................
8
Tabel 2. Pengaruh waktu perendaman gel terhadap kapasitas penyerapan ion logam .................................................................................................
48
Tabel 3. Pengaruh pH larutan logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam 50 Tabel 4. Pengaruh berat hidrogel terhadap kapasitas penyerapan ion logam ..
52
Tabel 5. Pengaruh konsentrasi awal larutan logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam ......................................................................
55
Tabel 6. Data fraksi gel ....................................................................................
65
Tabel 7. Data rasio swelling ............................................................................
66
Tabel 8. Data EDS ............................................................................................
67
Tabel 9. Pembuatan larutan buffer ...................................................................
71
Tabel 10. Kurva standar logam kromium (Cr) .................................................
73
Tabel 11. Kurva standar logam kobalt(Co) ......................................................
74
Tabel 12. Kurva standar logam nikel (Ni) .......................................................
75
Tabel 13. Kurva standar logam tembaga (Cu) .................................................
76
Tabel 14. Kurva standar logam seng (Zn) ........................................................
77
Tabel 15. Kurva standar logam timbal (Pb) .....................................................
78
Tabel 16. Data hasil analisis pengaruh waktu perendaman hidrogel terhadap penyerapan ion logam ......................................................................
79
Tabel 17. Data hasil analisis pengaruh pH larutan logam terhadap penyerapan ion logam ......................................................................
82
Tabel 18. Data hasil analisis pengaruh berat hidrogel terhadap penyerapan ion logam .........................................................................................
85
xiii
Tabel 19. Data hasil analisis pengaruh konsentrasi awal larutan logam terhadap penyerapan ion logam .......................................................
88
Tabel 20. Baku Mutu Limbah Cair KEP-51/MENLH/10/1995 .......................
95
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. (a) Ilustrasi hidrogel poliakrilamida-co-kitosan, (b) Struktur Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan ..............................................
12
Gambar 2. Struktur poliakrilamida ..................................................................
15
Gambar 3. Struktur kitosan ..............................................................................
16
Gambar 4. Efek fotolistrik................................................................................
26
Gambar 5. Efek hamburan Compton ...............................................................
26
Gambar 6. Produksi pasangan ion ....................................................................
27
Gambar 7. Prinsip kerja Spektrofotometer Serapan Atom...............................
32
Gambar 8. Hollow Cathode Lamp ...................................................................
35
Gambar 9. Electrodelles Discharge Lamp .......................................................
35
Gambar 10. Hidrogel poliakrilamida-co-kitosan, (a) sebelum swelling, (b) setelah swelling ......................................................................
42
Gambar 11. (a) Ilustrasi proses swelling hidrogel ...........................................
43
Gambar 12. Rasio swelling ..............................................................................
44
Gambar 13. Pengaruh waktu perendaman gel poliakrilamida-co-kitosan terhadap kapasitas penyerapan berbagai macam logam..............
47
Gambar 14. Pengaruh pH larutan logam terhadap kapasitas penyerapan berbagai macam logam ...............................................................
49
Gambar 15. (a) Pengaruh berat gel terhadap kapasitas penyerapan ion logam, (b) Pengaruh berat gel terhadap efisiensi penyerapan ion logam 51 Gambar 16. (a) Pengaruh konsentrasi awal logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam, (b) Pengaruh konsentrasi awal logam terhadap efisiensi penyerappan ion logam ..................................
xv
54
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Bagan Kerja Pembuatan Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan ....
64
Lampiran 2. Hasil Analisis Fraksi Gel .............................................................
65
Lampiran 3. Hasil Analisis Rasio Swelling ......................................................
66
Lampiran 4. Hasil Analisis EDS ......................................................................
67
Lampiran 5. Contoh perhitungan fraksi gel, rasio swelling dan EDS ..............
68
Lampiran 6. Contoh perhitungan pembuatan larutan logam dan larutan buffer ...............................................................................
69
Lampiran 7. Contoh perhitungan kapasitas penyerapan dan efisiensi Penyerapan ..................................................................................
72
Lampiran 8. Kurva kalibrasi ............................................................................
73
Lampiran 9. Data Hasil Analisil Logam ..........................................................
79
Lampiran 10. Baku Mutu Limbah Cair KEP-51/MENLH/10/1995 ................
95
xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Perkembangan penduduk yang semakin pesat saat ini memicu pula pesatnya pertumbuhan dalam bidang industri sehingga semakin banyak limbah yang dihasilkan. Limbah industri yang mengandung logam berat dan tergolong limbah B3 (Bahan Beracun dan Berbahaya) jika berada di lingkungan dalam jumlah yang melewati ambang batas dapat membahayakan lingkungan sekitarnya. Salah satu industri yang menimbulkan pencemaran yaitu industri pelapisan logam atau electroplating. Logam berat yang terkandung dalam limbah industri ini antara lain Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb. Limbah ini memerlukan penanganan khusus agar konsentrasinya dapat diminimalisir dan tidak berdampak buruk bagi lingkungan. Belakangan ini, usaha pengendalian limbah ion logam semakin berkembang dan mengarah pada upaya pencarian metode baru yang murah, efektif dan efisien. Salah satunya yaitu dengan menggunakan metode adsorpsi. Proses adsorpsi ini lebih banyak dipakai dalam industri karena mempunyai beberapa keuntungan, yaitu lebih ekonomis dan tidak menimbulkan efek samping yang beracun serta mampu menghilangkan bahan-bahan organik. Adsorpsi adalah proses akumulasi adsorbat pada permukaan adsorben yang disebabkan oleh gaya tarik antar molekul adsorbat dengan permukaan adsorben. Interaksi yang terjadi pada molekul adsorbat dengan permukaan kemungkinan diikuti lebih dari satu
1
interaksi, tergantung pada struktur kimia masing-masing komponen.Ada dua jenis adsorpsi yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Pada adsorpsi fisika ini terjadi karena disebabkan oleh gaya Van der Waals yang ada pada permukaan adsorben, panas adsorpsi fisika biasanya lebih rendah. Sedangkan pada adsorpsi kimia terjadi reaksi antara zat yang terserap dengan adsorben dan panas adsorpsinya tinggi. Adsorpsi juga dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu proses pengadukan, karakteristik adsorben, kelarutan dari adsorbat, ukuran molekul adsorbat, pH dan temperatur (Pujiastuti et al., 2004). Hidrogel adalah salah satu bahan yang akhir-akhir ini banyak diteliti sebagai alternatif adsorben ion logam berat (Ozkahraman, 2011). Hidrogel ini mampu menyerap air, sehingga aplikasi hidrogel sebagai adsorben ion logam dalam air perlu terus dikembangkan. Akrilamida adalah salah satu jenis monomer hidrofilik yang merupakan bahan baku paling populer untuk pembuatan polimer poliakrilamida. Sesuai dengan pengembangan di bidang penelitian dan teknologi, maka pada beberapa tahun belakangan ini penelitian yang berkaitan dengan polimer poliakrilamida sedang dikembangkan sebagai bahan dasar untuk bahan biomaterial baru seperti hidrogel poliakrilamida. Hal ini dikarenakan hidrogel poliakrilamida digunakan untuk matriks penyimpan air dan yang paling menjanjikan ke depan adalah sebagai bahan penyerap (absorbent). Namun demikian, hidrogel poliakrilamida mempunyai kelemahan seperti kemampuannya dalam menyerap air (swelling) terbatas dan merupakan homopolimer dengan sifat fisik relatif rendah, sehingga pengembangan untuk aplikasinya juga terbatas (Erizal et al., 2007).
2
Untuk menaikkan sifat swellingnya perlu ditambahkan suatu zat lain misalnya polimer yang juga bersifat menyerap air. Pada umumnya penambahan polimer lain yang kompatibel pada suatu jenis homopolimer akan menaikkan sifat fisiknya baik modifikasinya dilakukan dengan cara reaksi kimia maupun radiasi. Kitosan sebagai biopolimer dapat digunakan untuk menyerap ion logam berat yang terdapat dalam air permukaan dan limbah industri. Selain karena biopolimer ini mudah diperoleh dan ramah lingkungan, biopolimer tersebut memiliki gugus-gugus fungsi yang berbeda seperti hidroksil dan amina yang memungkinkan ion logam dapat terikat baik secara adsorpsi fisik maupun adsorpsi kimia (Schmul et al., 2001). Penggunaan biopolimer ini dapat bermanfaat dalam pengolahan limbah industri yang mengandung logam-logam berat seperti Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb (Marganof, 2007). Pencemaran logamlogam berat tersebut dapat membahayakan kehidupan perairan dan kesehatan manusia meskipun dalam jumlah yang sangat kecil. Penelitian sebelumnya melaporkan bahwa telah banyak metode yang digunakan untuk menghilangkan logam berat dalam perairan diantaranya presipitasi, filtrasi, penukar ion, elektrodeposisi, adsorpsi dan sistem membrane (Schmul et al., 2001). Metodemetode tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, bahkan terkadang masih menyisakan masalah. Dalam penelitian ini akan dipelajari kemampuan hidrogel berbasis poliakrilamida-co-kitosan dibuat dengan menggunakan metode iradiasi sinar gamma. Analisis logam yang terserap oleh hidrogel di ukur dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).
3
1.2. Perumusan Masalah 1. Bagaimanakah
potensi
hidrogel
poliakrilamida-co-kitosan
dalam
menyerap ion logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb. 2. Apakah terdapat hubungan antara penyerapan ion logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb oleh hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dengan variasi waktu perendaman gel dalam larutan ion logam, pH larutan ion logam, berat gel dan konsentrasi larutan ion logam.
1.3. Hipotesis 1. Hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dapat menyerap ion logam berat Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb pada kondisi optimum. 2. Kemampuan penyerapan ion logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb dipengaruhi oleh variasi waktu perendaman, pH, berat gel dan konsentrasi larutan ion logam.
1.4.Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan hidrogel berbasis poliakrilamida dan kitosan sebagai adsorben yang dapat menyerap ion logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb dan mempelajari kondisi optimum penyerapan ion logam tersebut. Kondisi optimum yang dipelajari meliputi efek waktu perendaman, pH larutan logam, berat gel dan konsentrasi larutan ion logam.
4
1.5. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan informasi bahwa hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dapat digunakan sebagai penyerap ion logam Cr, Co, Ni,Cu, Zn dan Pb sehingga dapat diaplikasikan dalam upaya mengurangi pencemaran lingkungan.
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Adsorpsi Adsorpsi merupakan suatu proses penyerapan oleh padatan tertentu terhadap zat tertentu yang terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat tanpa meresap ke dalam (Atkins, 1982). Proses adsorpsi dapat terjadi karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan padatan. Adanya gaya ini, padatan cenderung menarik molekulmolekul yang lain yang bersentuhan dengan permukaan padatan, baik fasa gas atau fasa larutan ke dalam permukaannya. Akibatnya, konsentrasi molekul pada permukaan menjadi lebih besar dari pada dalam fasa gas atau zat terlarut dalam larutan. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam absorben sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya (Sukardjo, 1990). Adsorpsi dapat terjadi pada antarfasa padat-cair, padat-gas atau gas-cair. Molekul yang terikat pada bagian permukaan disebut adsorbat, sedangkan permukaan yang menyerap molekul-molekul adsorbat disebut adsorben. Pada adsorpsi, interaksi antara adsorben dengan adsorbat hanya terjadi pada permukaan adsorben. Adsorpsi adalah gejala pada permukaan, sehingga semakin besar luas permukaan, maka semakin banyak zat yang teradsopsi. Walaupun demikian, adsorpsi masih bergantung pada sifat zat pengadsorpsi (Fatmawati, 2006).
6
Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi antara lain struktur adsorben, berat adsorben, pH media, ukuran partikel, kapasitas pertukaran ion dan suhu. Adsorpsi tergantung luas permukaan adsorben, semakin poros adsorben, maka daya adsorpsinya semakin besar. Adsorben padat yang baik yaitu porositasnya tinggi, permukaannya sangat luas sehingga adsorbsi terjadi pada banyak tempat. Demikian juga untuk konsentrasi dan luas permukaan, semakin besar konsentrasi adsorbat maka semakin banyak adsorbat yang teradsorpsi dan semakin besar luas permukaan adsorben, maka adsorpsinya pun semakin besar pula (Wiyarsi dan Priyambodo, 2009). Berdasarkan besarnya interaksi antara adsorben dengan adsorbat, adsorpsi dibedakan menjadi dua macam yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.Dalam adsorpsi fisika, molekul-molekul teradsorpsi pada permukaan adsorben dengan ikatan yang lemah (ikatan Van der Waals). Adsorpsi ini bersifat reversibel, sehingga molekul-molekul yang teradsorpsi mudah dilepaskan kembali dengan cara menurunkan tekanan gas atau konsentrasi zat terlarut. Panas adsorpsi yang menyertai adsorpsi fisika yaitu berkisar 10 kJ/mol (Danarto, 2007). Adsorpsi fisika umumnya terjadi pada temperatur yang rendah dan jumlah zat yang teradsorpsi akan semakin kecil dengan naiknya suhu. Demikian juga kondisi kesetimbangan tercapai segera setelah adsorben bersentuhan dengan adsorbat. Hal ini dikarenakan dalam fisika tidak melibatkan energi aktivasi. Pada adsorpsi kimia, molekul-molekul yang teradsorpsi pada permukaan adsorben bereaksi secara kimia. Hal ini disebabkan pada adsorpsi kimia terjadi pemutusan dan pembentukan ikatan. Oleh karena itu, panas adsorpsinya
7
mempunyai kisaran yang sama seperti reaksi kimia, yaitu berkisar 100 kJ/mol. Ikatan antara adsorben dengan adsorbat dapat cukup kuat sehingga struktur aslinya tidak dapat ditemukan kembali. Adsorpsi ini bersifat irreversibel dan diperlukan energi yang banyak untuk melepaskan kembali adsorbat (dalam proses adsorpsi) karena ikatannya berupa ikatan kimia yang sangat kuat. Pada umumnya, dalam adsorpsi kimia jumlah (kapasitas) adsorpsi bertambah besar dengan naiknya temperatur. Zat yang teradsorpsi membentuk satu lapisan monomolekuler dan relatif lambat tercapai kesetimbangan karena dalam adsorpsi kimia melibatkan energi aktivasi (Oscik, 1982). Secara singkatnya perbedaan adsorpsi secara fisika dan kimia dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 1. Perbedaan adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Adsorpsi fisika Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der waals Mempunyai entalpi -4 sampai -40 kJ/mol Dapat membentuk lapisan multilayer Adsorbsi dapat terjadi pada suhu ruang Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat Tidak melibatkan energi aktivasi tertentu Bersifat tidak spesifik
1. 2. 3. 4. 5.
6. 7.
Adsropsi kimia Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai -800 kJ/mol Membentuk lapisan monolayer Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat Melibatkan energi aktivasi tertentu Bersifat sangat spesifik
Proses adsorpsi berlangsung melalui tiga tahapan, yaitu makrotransport, mikrotransport dan sorpsi. Makrotransport meliputi perpindahan adsorbat melalui air menuju interfase cair-padat dengan proses difusi. Mikrotransport meliputi
8
difusi adsorbat melalui sistem makroposi dan submikropori.Sorpsi merupakan istilah untuk menjelaskan kontak adsorbat terhadap adsorben. Istilah ini digunakan karena sulitnya membedakan proses yang berlangsung, apakah fisiosorpsi atau kimisorpsi. Kapasitas adsorpsi suatu adsorben untuk sebuah kontaminan dapat ditentukan dengan menghitung isoterm adsorpsi. 2.1.1. Metode sorpsi Metode sorpsi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu statis (batch) dan dinamis (kolom). 1. Cara statis (batch) yaitu ke dalam wadah yang berisi sorben dimasukkan larutan yang mengandung komponen yang diinginkan, selanjutnya di aduk dalam waktu tertentu, kemudian dipisahkan dengan cara penyaringan atau dekantasi. Komponen yang telah terikat pada sorben dilepaskan kembali dengan melarutkan sorben dalam pelarut tertentu dan volumenya lebih kecil dari volume larutan mula-mula. 2. Cara dinamis (kolom) yaitu ke dalam kolom yang telah diisi dengan sorben dilewatkan larutan yang mengandung komponen tertentu selanjutnya komponen yang telah terserap dilepaskan kembali dengan mengalirkan pelarut (eluen) sesuai yang volumenya lebih kecil (Hanjono, 1995). 2.1.2. Biosorpsi Pencarian untuk teknologi baru yang melibatkan pemindahan logam beracun dari air limbah telah mengarahkan perhatian terhadap biosorpsi, berdasarkan kapasitas pengikatan logam berbagai material biologi. Biosorpsi
9
dapat didefinisikan sebagai kemampuan material biologi untuk mengakumulasi logam berat dari air limbah melalui jalur metabolisme fisika-kimia dimediasi atau melalui proses serapan (Fourest dan Roux, 1992). Ganggang, bakteri, jamur dan ragi telah terbukti potensial sebagai biosorben logam (Volesky, 2011).Keuntungan utama dari biosorpsi atas metode konvensional yaitu diantaranya biaya rendah, efisiensi tinggi, minimisasi bahan kimia dan biologi. Proses biosorpsi melibatkan fasa padat (sorben atau biosorben) dan fase cair (pelarut, biasanya air) berisi spesies terlarut akan diserap (adsorbat, ion logam). Proses biosorpsi terjadi ketika ion logam berat mengikat dengan 2 cara yang berbeda, pertama terjadi pertukaran ion dimana ion monovalen dan divalen seperti Na, Mg dan Ca pada dinding sel digantikan oleh ion-ion logam berat dan kedua terbentuk senyawa kompleks antara ion-ion logam berat dengan fungsional grup seperti karbonil, amino, thiol, hidroksi, pospat dan hidroksi-karbonil yang berada pada dinding sel. Proses biosorpsi dapat lebih efektif dengan adanya pH dan ion-ion lainnya. Proses penyerapan (sorpsi) dapat melalui pengikatan aktif dan pasif. Pengikatan aktif melibatkan reaksi metabolisme terjadi pada biomaterial, tidak seperti sorben sintesis (resin, silika dan selulosa) yang hanya mengandung satu macam gugus fungsi.Biomaterial memiliki beberapa gugus fungsi yang ditemukan dalam sel dan dinding selnya. Gugus fungsi aktif dalam proses penyerapan diantaranya, karboksil, hidroksil, amino, phospat dan lain-lain (Guibal et al., 1997).
10
2.2.Hidrogel Hidrogel adalah salah satu jenis makromolekul polimer hidrofilik yang berbentuk jaringan berikatan silang, mempunyai kemampuan mengembang dalam air (swelling) serta mempunyai daya diffusi air yang tinggi. Hidrogel ini memiliki sifat dasar dapat menyerap air lebih dari 15 kali berat keringnya sendiri, bisa menggembung (swelling) karena meningkatnya entropi jaringan polimer dan air yang telah diserap sukar untuk lepas dan hidrogel tersebut tidak larut oleh solvasi molekul-molekul air melalui ikatan hidrogen karena adanya gugus ionik alami dan struktur saling bersambungan (interconnected) (Anahet al., 2010). Faktor yang mempengaruhi penyerapan air adalah tekanan osmotik, yang berdasarkan pada ion penukar yang dapat berpindah dan afinitas antara polimer elektrolit dan air. Faktor yang menahan tenaga penyerapan sebagai lawannya adalah
adanya
elastisitas
gel
hasil
dari
struktur
jaringannya.
Karena
karakteristiknya yang unggul maka hidrogel di pakai secara luas dibidang agrikultur, holtikultur, sanitary dan medis. Kemampuan gel yang membengkak dan melepaskan air ke sekelilingnya secara terkendali telah menjadikan material hidrogel di pakai untuk produk-produk pengendali kelembaban, keperluan farmasi dan sebagai pengkondisi tanah. Karakteristik lain dari hidrogel adalah sifat seperti karet alam yang dapat digunakan untuk mengendalikan konsistensi produk dalam bidang kosmetik, dan di pakai untuk memberi sifat-sifat yang berdampak segel untuk produk–produk yang kontak dengan air atau larutan encer, seperti kawat dan kabel bawah tanah. Jadi kapasitas penyerapan air atau water absorption capacity (WAC) adalah karakteristik utama untuk hidrogel (Anah et al., 2010).
11
Kelemahan utama dari hidrogel ini berbentuk homopolimer yang mempunyai
sifat
mekanik
relatif
rendah
dan
mudah
rapuh
sehingga
pengembangannya untuk aplikasi menjadi sangat terbatas. Kelebihan dari hidrogel ini adalah harganya yang ekonomis dan mudah untuk dibuat serta bahan-bahannya yang mudah di dapat.struktur hidrogel dapat dilihat dari Gambar 1 berikut :
(a) NH2
NH2 O Kitosan
O
C C
C
O
C
CH
NH2
CH
NH2
C
O
C
CH
NH 2 O
C C
C C
CH
CH Ikatan silang (crosslinking)
CH
C
CH
C
CH
C
CH
C
CH
C
C
O
C
O
C
O
C
O
C
NH2
NH2
NH2
NH2
O
NH2
(b) Gambar 1.(a) Ilustrasi Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan, (b) Struktur Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan
12
Salah satu hidrogel lain selain poliakrilamida-co-kitosan adalah Poli(vinil) pirolidon (PVP)-k-karaginan yang digunakan sebagai pembalut luka bakar. Poli(vinil) pirolidon (PVP) dan k-karaginan merupakan polimer yang tidak toksik, pada umumnya banyak digunakan dalam bidang kesehatan, farmasi, serta kosmetika. Kegunaan k-karaginan dalam sintesis hidrogel ini adalah untuk menaikkan viskositas larutan PVP dan untuk mengekang air, sehingga diperoleh suatu
sistem
padatan
campuran
PVP-karaginan
yang
mudah
dalam
penanganannya pada shaping (membentuk produk) yang diinginkan dalam proses iradiasi. Hal ini merupakan salah satu keunggulan dari aplikasi radiasi selain untuk reaksi polimerisasi/kopolimerisasi maupun sterilisasi produk yang dapat berlangsung secara simultan (Erizal, 2008).
2.3. Poliakrilamida Poliakrilamida
merupakan
polimer
dari
akrilamida.Akrilamida
(CH2=CHCONH2) adalah senyawa kimia berwarna putih, tidak berbau, berbentuk kristal padat yang sangat mudah larut dalam air dan mudah bereaksi melalui reaksi amida atau ikatan rangkapnya. Monomernya cepat berpolimerisasi pada titik leburnya atau di bawah sinar ultraviolet. Akrilamida dalam larutan bersifat stabil pada suhu kamar dan tidak berpolimerisasi secara spontan (Harahap, 2006). Akrilamida (AAM) adalah salah satu jenis monomer hidrofilik yang merupakan bahan baku paling populer untuk pembuatan polimer poliakrilamida (PAAM) yang digunakan sebagai media penunjang dalam elektroforesis (Raymond, 1959). Sesuai dengan kemajuan dalam pengembangan di bidang
13
penelitian dan teknologi, maka pada beberapa tahun belakangan ini penelitian yang berkaitan dengan polimer PAAM sedang dikembangkan secara intensif sebagai bahan dasar (base material) untuk bahan biomaterial baru antara lain sebagai hidrogel PAAM digunakan di bidang kosmetik sebagai pengganti silikon dalam bedah plastik. Hal ini dikarenakan hidrogel PAAM mempunyai sifat biokompatibel dengan tubuh tidak menyebabkan sensititasi pada kulit, tidak pirogen, dan tidak menyebabkan hidrolisis protein. Selain itu, hidrogel PAAM digunakan sebagai bahan penyerap (absorbent) dalam personal care misalnya, sebagai absorben dalam popok bayi, pembalut wanita dan pembalut luka. Namun demikian, hidrogel PAAM mempunyai kelemahan antara lain kemampuannya dalam menyerap air (swelling) terbatas dan merupakan homopolimer dengan sifat fisik yang relatif rendah, sehingga pengembangan untuk aplikasinya juga terbatas (Erizal dan Rahayu, 2009). Untuk menaikkan sifat swellingnya perlu ditambahkan suatu zat lain misalnya polimer yang juga bersifat menyerap air. Pada umumnya penambahan polimer lain yang kompatibel pada suatu jenis homopolimer akan menaikkan sifat fisiknya yang dapat dimodifikasi dengan cara reaksi kimia maupun radiasi (Erizal et al., 2007). Akrilamida merupakan monomer yang mempunyai ikatan rangkap dua dalam struktur molekulnya yang peka terhadap paparan radiasi membentuk radikal bebas, pada akhir proses reaksi radikal bebas membentuk hidrogel dengan jaringan ikatan silang IPN (interpenetrating network) yang memungkinkan masuknya zat organik atau anorganik ke dalamnya(Erizal dan Rahayu, 2009)
14
Struktur akrilamida dapat dilihat pada Gambar 2 sebagai berikut :
Gambar 2.Struktur Poliakrilamida 2.4. Kitosan Kitosan dihasilkan dari kitin dan mempunyai sruktur kimia yang sama dengan kitin, terdiri dari rantai molekul yang panjang dan berat molekulnya tinggi. Perbedaan antara kitin dengan kitosan adalah pada setiap cincin molekul kitin terdapat gugus asetil (-CH3-CO) pada atom karbon kedua, sedangkan pada kitosan terdapat gugus amina (-NH2). Kitosan dapat dihasilkan dari kitin melalui proses deasetilasi yaitu dengan cara direaksikan dengan menggunakan alkali konsentrasi tinggi dengan waktu yang relatif lama dan suhu yang tinggi (Apsari, 2010). Jika sebagian besar gugus asetil pada kitin disubstitusikan oleh hidrogen menjadi gugus amino dengan penambahan basa konsentrasi tinggi, maka hasilnya dinamakan kitosan atau kitin terdeasetilasi. Kitosan relatif lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri kesehatan dan terapan karena kitosan dapat dengan mudah berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya seperti protein (Apsari, 2010).
15
Struktur kitosan dapat dilihat dari Gambar 3 sebagai berikut :
Gambar 3.Struktur Kitosan Adanya gugus fungsi hidroksil primer dan sekunder mengakibatkan kitosan mempunyai keaktifan kimia yang tinggi. Gugus fungsi yang terdapat pada kitosan memungkinkan juga untuk modifikasi kimia yang beraneka ragam termasuk reaksi-reaksi dengan zat perantara ikatan silang, kelebihan ini dapat memungkinkan kitosan digunakan sebagai bahan campuran bioplastik, yaitu plastik yang dapat terdegradasi dan tidak mencemari lingkungan. Salah satu kegunaan kitosan adalah afinitasnya dalam menyerap ion logam berat. Besarnya afinitas kitosan dalam mengikat logam sangat tergantung dari karakteristik makro-struktur kitosan yang dipengaruhi oleh sumber dan kondisi pada proses isolasi (Schmuhl et al.,2001). Bentuk serpihan kitosan, afinitasnya terhadap ion logam telah diuji coba terhadap ion Pb2+, Ni2+, dan Cr6+ oleh Jamaludin (1994) dan ion logam Cu(II) dan Cr(VI) oleh Nurdiani (2005). Modifikasi kitosan dapat dilakukan untuk meningkatkan penyerapannya terhadap ion logam. Guibal etal(1992) menyatakan bahwa modifikasi kimia kitosan menjadi bentuk gel dapat meningkatkan kemampuan dan kapasitas serapnya terhadap ion logam berat. Hal ini disebabkan karena bentuk gel mempunyai volume pori yang lebih besar dibandingkan dengan bentuk serpihan.
16
Kegunaan kitosan yang lainnya diantaranya digunakan didalam berbagai industri seperti industri farmasi, kesehatan, biokimia, bioteknologi, pangan, pengolahan limbah, kosmetik, agroindustri, tekstil, industri perkayuan, industri kertas, dan industri elektronika. Aplikasi khusus berdasarkan sifat yang dimilikinya diantaranya untuk pengolahan limbah cair terutama sebagai resin penukar ion untuk meminimalisir logam-logam berat dan mengurangi kekeruhan (Meriatna, 2008).
2.5. Logam Berat Menurut
Fardiaz
(1995)
istilah
logam
berat
sebenarnya
sudah
dipergunakan secara luas terutama dalam perpustakaan ilmiah sebagai unsur yang menggambarkan bentuk dari logam tertentu.Semua logam berat dapat dikatakan sebagai bahan beracun yang dapat meracuni makhluk hidup.Sebagai contoh logam berat air raksa (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), dan krom (Cr).Namun demikian, meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan atas makhluk hidup, sebagian dari logam-logam berat tersebut dibutuhkan oleh makhluk hidup.Kebutuhan tersebut dalam jumlah yang sangat kecil/sedikit.Tetapi apabila kebutuhan yang sangat kecil tersebut tidak terpenuhi dapat berakibat fatal terhadap kelangsungan makhluk hidup.Karena tingkat kebutuhan yang sangat dipentingkan maka logam-logam tersebut juga dinamakan sebagai logam-logam esensial tubuh.Bila logam-logam esensial yang masuk ke dalam tubuh dalam jumlah yang berlebihan, maka berubah fungsi menjadi racun.Contoh dari logam berat esensial ini adalah tembaga (Cu), seng (Zn), dan nikel (Ni) (Fardiaz, 1995).
17
2.5.1. Kromium (Cr) Kromium ditemukan pada tahun 1797 oleh Vanquelin yang membuat logam krom pada tahun berikutnya. Kromium adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cr dan nomor atom 24. Kromium berwarna abuabu, berkilau, keras sehingga memerlukan proses pemolesan yang cukup tinggi. Kromium merupakan unsur yang paling banyak di dalam kerak bumi dengan konsentrasi rata-rata 100 ppm. Senyawa kromium terdapat di dalam lingkungan karena erosi dari batuan yang mengandung kromium dan dapat terdistribusi karena peristiwa letusan gunung berapi. Kromium digunakan untuk mengeraskan baja, pembuatan baja tahan karat dan membentuk banyak alloy (logam campuran) yang berguna. Krom digunakan dalam proses pelapisan logam untuk menghasilkan permukaan logam yang keras, indah dan juga dapat mencegah korosi. Kromium memberikan warna hijau emerald pada kaca (Svehla, 1985). Kromium juga banyak digunakan oleh berbagai macam industri, salah satunya adalah industri tekstil. Industri tekstil merupakan industri yang mengolah serat menjadi bahan pakaian dengan kromium sebagai zat pengoksidasi pada proses penyempurnaan tekstil. Karena itu pula limbah cair dari industri tekstil mengandung kromium dengan konsentrasi tinggi.Limbah tersebut dapat membahayakan lingkungan karena kromium, terutama kromium heksavalen, merupakan jenis bahan berbahaya dan beracun (B3) (Wahyuadi, 2004). Dalam perairan, kromium dalam keadaan heksavalen karena ion kromat dan dikromat sangat mudah larut.Senyawa krom (III) sangat stabil karena krom
18
(III) bertahan dalam larutan.Dalam larutan, ion ini berwarna hijau dan dapat terkompleks dengan berbagai jenis ligan dan struktur. Logam kromium (Cr) adalah salah satu jenis polutan logam berat yang bersifat toksik. Dalam tubuh, logam krom biasanya berada dalam keadaan sebagai ion Cr3+. Krom dapat menyebabkan kanker paru-paru, kerusakan hati (liver) dan ginjal. Jika kontak dengan kulit dapat menyebabkan iritasi dan jika tertelan dapat menyebabkan sakit perut dan muntah. Nilai baku mutu krom menurut KEP-51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair kegiatan industri mengharuskan kadar maksimum sebesar 0,5 mg/L pada hasil pengolahan air limbah. 2.5.2. Kobalt (Co) Kobalt adalah salah satu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Co dan nomor atom 27. Elemen bebasnya, diproduksi dari peleburan reduktif dan logam ini berwarna abu-abu perak yang keras dan berkilau. Ketersediaan unsur kimia kobalt tersedia di dalam banyak formulasi yang mencakup kertas perak, potongan, bedak, tangkai dan kawat (Svehla, 1985). Beberapa faktor yang mempengaruhi tingkat toksisitas kobalt adalah besar dosis, lama dan cara paparan, selain itu juga ditentukan oleh faktor umur, jenis kelamin, status gizi, gaya hidup dan status kesehatan orang yang terpapar. Kadar kobalt lebih tinggi terdapat dalam organ hati, jantung serta rambut dibandingkan organ lainnya. Pada manusia, kadar kobalt normal dalam urin adalah sebesar 98 µg/L, sedangkan kadar kobalt normal dalam darah sebesar 0,18 µg/L. Kadar
19
kobalt normal dalam tubuh sebesar 1,1 mg; 43% berada di otot, 14% berada di tulang dan sisanya terdapat pada jaringan lunak (Widowatiet al., 2008). Nilai baku mutu kobalt menurut KEP-51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair kegiatan industri mengharuskan kadar maksimum sebesar 0,4 mg/L pada hasil pengolahan air limbah. 2.5.3. Nikel (Ni) Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ni dan nomor atom 28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras. Perpaduan nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel) yang banyak di aplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan masak), ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri. Nikel berwarna putih keperak-perakan dengan pemolesan tingkat tinggi. Bersifat keras, mudah ditempa, sedikit ferromagnetis dan merupakan konduktor yang cukup baik terhadap panas dan listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobalt yang dapat menghasilkan alloy yang sangat berharga. Paparan nikel bisa terjadi melalui inhalasi, oral dan kontak kulit. Reaksi nikel dan karbonmonoksida menghasilkan nikel karbonil (Ni[CO]4) yang bisa terurai menjadi Ni dan CO pada pemanasan 2000oC (Widowatiet al., 2008). Nilai baku mutu nikel menurut KEP-51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair kegiatan industri mengharuskan kadar maksimum sebesar 0,2 mg/L pada hasil pengolahan air limbah. 2.5.4. Tembaga (Cu)
20
Unsur tembaga di alam dapat ditemukan dalam bentuk logam bebas, akan tetapi lebih banyak ditemukan dalam bentuk persenyawaan atau sebagai senyawa padat dalam bentuk mineral. Secara kimia, senyawa-senyawa yang dibentuk oleh logam Cu (tembaga) mempunyai bilangan valensi +1 dan +2. Berdasarkan bilangan valensinya, yang dibawanya logam Cu dinamakan juga cuppro untuk yang bervalensi +1 dan Cuppri untuk yang bervalensi +2. Kedua jenis ion Cu tersebut dapat membentuk kompleks ion yang sangat stabil seperti Cu(NH3)6C12. Logam Cu dalam beberapa bentuk persenyawaannya seperti CuO, CuCO3, Cu(OH)2 dan Cu(CN)2 tidak dapat larut dalam air dingin atau panas, tetapi mereka dapat larut dalam asam seperti H2SO4 dan dalam larutan basa NH4OH (Svehla, 1985). Logam Cu merupakan jenis logam penghantar listrik terbaik setelah perak, oleh karena itu banyak digunakan dalam bidang elektronika atau pelistrikan. Cu juga dapat membentuk alloy dengan berbagai macam logam lainnya seperti dengan seng, timah dan timbal (Cu-Zn-Sn-Pb) dalam bentuk kuningan yang banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga. Senyawa Cu banyak digunakan dalam industri cat sebagai antifoling, industri insektisida dan fungisida, sebagai katalis, baterai, elektroda, penarik sulfur dan sebagai pigmen serta pencegah pertumbuhan lumut. Secara ilmiah, Cu masuk ke perairan sebagai akibat dari peristiwa erosi atau pengikisan batuan mineral dan melalui persenyawaan Cu di atmosfer yang dibawa oleh air hujan, serta berasal dari buangan industri, pertambangan Cu dan lainnya. Hal tersebut dapat mempercepat terjadinya peningkatan kelarutan Cu di
21
perairan. Dalam kondisi normal, keberadaan Cu dalam perairan ditemukan dalam bentuk senyawa CuCO3, Cu(OH)2 dan lain-lain. Bila dalam badan perairan terjadi peningkatan kelarutan Cu melalui ambang batas yang diperbolehkan, maka akan terjadi peristiwa biomanifikasi terhadap biota-biota perairan. Tembaga bersifat toksik bagi organisme. Bentuk tembaga yang paling beracun adalah debu-debu Cu yang dapat mengakibatkan kematian pada dosis 3,5 mg/kg. Efek keracunan pada manusia yang ditimbulkan akibat terpapar oleh debu atau uap logam Cu adalah terjadinya gangguan jalur pernafasan atas atau terjadi kerusakan atropik pada selaput lendir yang berhubungan dengan hidung (Palar, 2004). Nilai baku mutu tembaga menurut KEP-51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair kegiatan industri mengharuskan kadar maksimum sebesar 2 mg/L pada hasil pengolahan air limbah. 2.5.5. Seng (Zn) Seng dengan nama lainnya zink dilambangkan dengan Zn. Sebagai salah satu unsur logam berat Zn mempunyai nomor atom 30 dan memiliki berat atom 65,39, logam ini cukup mudah ditempa dan dilihat pada 110-150oC. Zn melebur pada 410oC dan mendidih pada 906oC. Zn dalam pemanasan tinggi akan menimbulkan endapan seperti pasir. Zn diperlukan tubuh untuk proses metabolisme, tetapi dalam kadar tinggi dapat bersifat menjadi racun (Al-Harisi, 2008). Seng adalah komponen alam yang terdapat di kerak bumi, Zn adalah logam yang memiliki karakteristik cukup reaktif, berwarna putih-kebiruan, pudar
22
bila terkena uap udara, dan terbakar bila terkena udara dengan api hijau terang. Zn dapat bereaksi dengan asam, basa dan senyawa non logam. Zn di alam tidak berada dalam keadaan bebas tetapi dalam bentuk terikat dengan unsur lain berupa mineral. Mineral yang mengandung Zn di alam bebas antara lain kalamin, franklinite, smitkosonit, willenit dan zinkit (Widowati et al., 2008). Nilai baku mutu seng menurut KEP-51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair kegiatan industri mengharuskan kadar maksimum sebesar 5 mg/L pada hasil pengolahan air limbah. 2.5.6. Timbal (Pb) Timbal atau dalam keseharian lebih dikenal dengan timah hitam merupakan logam yang lunak dan tahan terhadap korosi atau karat sehingga logam timbal sering digunakan sebagai bahan coating. Pb dan persenyawaannya dapat berada dalam badan perairan secara alamiah dan sebagai dampak terhadap aktivitas manusia. Secara ilmiah, Pb dapat masuk ke badan perairan melalui pengkristalan Pb di udara dengan bantuan air hujan. Pb yang masuk ke dalam badan perairan sebagai dampak aktivitas manusia diantaranya adalah air buangan limbah dari industri yang berkaitan dengan Pb, misalnya dari pertambangan bijih timah hitam dan buangan sisa industri baterai. Senyawa Pb yang ada dalam badan perairan dapat ditemukan dalam bentuk ion-ion divalen atau ion-ion tetravalen (Pb2+, Pb4+). Ion Pb tetravalen mempunyai daya racun yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan ion Pb divalen. Timbal bersifat toksik bagi semua organisme hidup, bahkan juga sangat berbahaya untuk manusia. Dalam badan perairan, konsentrasi Pb yang mencapai
23
188 mg/L dapat membunuh ikan-ikan. Keracunan timbal bersifat akut dan kronis. Hal itu disebabkan senyawa-senyawa Pb dapat memberikan racun terhadap banyak fungsi organ sistem syaraf yang terdapat dalam tubuh (Palar, 2004). Nilai baku mutu timbal menurut KEP-51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair kegiatan industri mengharuskan kadar maksimum sebesar 0,1 mg/L pada hasil pengolahan air limbah.
2.6. Iradiasi Sinar Gamma (γ) Iradiasi adalah proses radiasi energi pada suatu sasaran. Menurut Maha (1985), iradiasi merupakan suatu teknik yang digunakan untuk pemakaian energi radiasi secara sengaja dan terarah. Sedangkan menurut Winarno et al (1980) iradiasi merupakan teknik penggunaan energi untuk penyinaran bahan dengan menggunakan sumber iradiasi buatan. Sinar gamma (γ) adalah radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Sinar gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil dan energi terbesar dibandingkan spektrum gelombang elektromagentik yang lain (sekitar 10.000 kali lebih besar dibandingkan dengan energi gelombang pada spektrum sinar tampak). Selain itu, sinar gamma memiliki daya ionisasi yang paling rendah namun jangkauan tembus yang paling besar dibandingkan sinar beta dan alfa. Sinar gamma bisa mengionisasi jaringan secara langsung atau menyebabkan yang disebut dengan “secondary ionizations.” yakni ionisasi yang disebabkan ketika energi dari sinar gamma ditransfer ke partikel atomik seperti elektron (identik
24
dengan partikel beta) yang kemudian partikel berenergi tersebut akan berinteraksi dengan jaringan untuk membentuk ion. Daya mengionisasi sinar gamma lebih kecil daripada sinar alfa atau beta.Akan tetapi, karena daya tembusnya yang besar, maka dapat menyebabkan kerusakan yang mirip dengan kerusakan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar, kanker, dan mutasi genetika. Manfaat dari iradiasi sinar gamma dalam penelitian ini adalah energi dan penetrasinya besar sehingga dapat menghasilkan radikal bebas yang memicu terjadinya reaksi kimia sehingga dapat membentuk ikatan silang yang terjadi antara dua polimer/monomer membentuk kopolimer (Khopkar, 2003). Iradiasi gamma maupun berkas elekton dapat dimanfaatkan untuk proses polimerisasi dengan mekanisme pengikatan silang rantai polimer. Proses degradasi yaitu proses pemutusan rantai polimer sehingga diperoleh rantai yang lebih pendek dan proses pencangkokan dengan menambahkan gugus fungsi aktif pada rantai panjang polimer. Keunggulan dari pemakaian teknik iradiasi untuk memodifikasi suatu bahan yaitu hasil prosesnya bersih karena tidak mengandung residu dari bahan kimia misalnya katalisator, prosesnya mudah karena dilakukan pada suhu kamar dan mudah dikontrol, Efisien karena mempunyai kedapatan yang relatif tinggi (Maha, 1985). 2.6.1. Interaksi Sinar Gamma dengan Materi Sinar gamma merupakan radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dalam bentuk partikel-partikel berenergi atau disebut foton (Donnel dan Sangser, 1969). Interaksinya dengan materi tergantung pada energi dan materinya sendiri.
25
Mekanisme interaksi sinar gamma dengan materinya dibagi menjadi tiga macam (Spinks dan Woods, 1976) : a. Efek fotolistrik Dalam peristiwa ini seluruh energi foton digunakan untuk mengeksitasi elektron yang terdapat pada orbital dalam. Peristiwa ini hanya terjadi pada energi foton < 0,1 MeV dengan nomer atom target (Z) rendah.
Gambar 4. Efek Fotolistrik b. Efek Hamburan Compton Pada proses ini hanya sebagian energi foton diberikan kepada materi untuk ionisasi, sisanya dilepaskan sebagai sinar gamma berenergi lebih rendah. Hal ini terjadi pada foton yang mempunyai energi 0,1 MeV < Eo < 1 MeV, dan tidak bergantung pada nomor atom target.
Gambar 5. Efek Hamburan Compton
c. Produksi Pasangan Ion
26
Proses ini terjadi bila seluruh energi foton diberikan dan menghasilkan pasangan elektron–positron. Kedua spesi ini saling menghapuskan dan membentuk sinar gamma dengan energi 0,5 MeV. Proses ini dapat terjadi pada foton yang mempunyai energi > 1,02 MeV dengan nomor atom target tinggi. Elektron yang terbentuk dari interaksi sinar gama disebut elektron sekunder yang dibekali energi, sehingga menjadi sangat reaktif. Elektron sekunder ini akan mengionisasi materi yang dilaluinya.
Gambar 6. Produksi Pasangan Ion Menurut Spinks and Woods (1976) daya tembus dari foton gamma memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan manusia, dikarenakan ketika sinar gamma menembus beberapa bahan, sinar gamma tidak akan membuatnya menjadi radioaktif. 2.6.2. Sumber Radiasi Sumber radiasi yang banyak digunakan adalah sumber radiasi gamma berupa isotop radioaktif dan sumber radiasi elektron yang berupa mesin berkas elektron. Isotop radioaktif yang banyak digunakan adalah Cobalt-60 dan Cesium137. Sebagai sumber radiasi dapat diambil dari radiasi alam (peluruhan dengan inti radioaktif sinar gamma () dengan radioisotop60Co dan
137
Cs atau radiasi
buatan dengan mempercepat partikel bermuatan didalam medan magnet.
27
2.6.3. Dosis Radiasi Dosis radiasi adalah banyaknya energi radiasi yang diserap oleh materi yang dilaluinya. Ada tiga macam besaran dosis radiasi, yaitu: a. Dosis paparan (exposure dose), yakni kemampuan radiasi tertentu untuk menimbulkan ionisasi pada medium yang tertentu pula. Satuan besaran dosis ini adalah Roentgen (R). 1 R = 1 sme/gram Atau dalam SI: 1 R = 2,58 x 10-4 Coulomb b. Dosis serap (absorbed dose), yaitu jumlah energi radiasi (semua jenis radiasi pengion) yang diserap oleh satu satuan massa/berat dari bahan atau medium yang dilaluinya. Satuan dari dosis serap adalah rad (radiation absorbed dose). 1 rad = 100 erg/gram Atau dalam SI, satuan dosis serap adalah Gray (Gy), 1 Gray = 1 joule/kg = 104 erg/gram = 100 rad c. Dosis setara atau dosis ekivalen (eqivalent dose), yaitu menyatakan jumlah energi radiasi yang diserap oleh satuan massa/berat bahan atau medium yang dilaluinya dan sekaligus dikaitkan dengan efek biologisnya. Satuan yang lazim dipakai adalah rem (rontgen equivalent man), atau dalam SI digunakan satuan Sievert (Sv). 1
Sv = 1 joule/kg = 100 rem (Arnikar, 1996)
28
2.6.4. Efek Radiasi terhadap Polimer Radiasi pada polimer dapat menyebabkan terjadinya degradasi polimer atau dapat pula terbentuknya ikatan silang pada polimer. Perubahan kimia dan fisika. Perubahan ini dapat diamati pada timbulnya warna, pembentukan gas, berkurangnya ikatan tidak jenuh serta terbentuknya ikatan tak jenuh yang baru. a. Crosslinking Reaksi crosslinking merupakan proses kimia yang menghubungkan rantai polimer yang satu dengan yang lainnya melalui ikatan kovalen maupun ionik. Senyawa yang termasuk reagen crosslinking yaitu berupa molekul yang memiliki dua atau lebih sisi reaktif untuk menyerang gugus fungsi spesifik dan molekul lain. Polimer mempunyai ikatan crosslinking yang apabila diregangkan, ikatan crosslinking mencegah rantai untuk terpisah. b.
Degradasi Degradasi polimer pada dasarnya berkaitan dengan terjadinya perubahan sifat karena ikatan rantai utama makromolekul. Pada polimer linier, reaksi tersebut mengurangi masa molekul atau panjang rantainya. Sesuai dengan penyebabnya, kerusakan atau degradasi polimer ada beberapa macam. Kerusakan termal (panas), foto degradasi (cahaya), radiasi(energi tinggi), kimia, biologi (biodegradasi) dan mekanis.Dalam artian peningkatanberat ukuran molekul ikat silang dapat dianggap lawan degradasi.
29
c.
Pembentukan gas Radiasi terhadap polimer menghasilkan molekul gas dengan berat molekul rendah yang berasal dari pemutusan ikatan pada rantai utama atau pada rantai samping polimer.
d. Perubahan dalam ketidakjenuhan (pembentukan berbagai ikatan rangkap antara atom karbon) Pada iradiasi PVC menyebabkan terbentuknya dehydrochlorination sehingga akan dilepaskan HCl dan pembentukan polien dengan double bond. e. Perubahan warna (physical change) Terbentuknya ikatan rangkap pada iradiasi terhadap PVC menyebabkan terjadinya peningkatan intensitas warna menjadi kuning hingga merah tergantung pada absorben. f. Oksidasi Dalam beberapa hal oksigen sangat berpengaruh dalam radiolisis polimer menyebabkan oksidasi.Oksidasi dapat terjadi karena oksidasi berdifusi ke dalam polimer selama atau sesudah iradiasi atau oksigen yang terlah ada terlarut dalam polimer (Umam et al., 2007).
2.7.Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) adalah suatu teknik yang sering digunakan untuk menentukan konsentrasi logam tertentu dalam suatu sampel yang akan dianalisis. Teknik ini dapat digunakan untuk menganalisis konsentrasi lebih
30
dari 70 jenis logam yang berbeda dalam suatu spesi larutan. Spektrofotometri serapan atom dipergunakan untuk mengidentifikasi dan menentukan keberadaan ion logam baik secara kualitatif maupun kuantitatif dalam semua jenis materi dan larutan. Pengukuran dalam spektrofotometri serapan atom ini didasarkan pada radiasi yang diserap oleh atom yang tidak tereksitasi dalam bentuk uap (Hermanto, 2009) Teknik analisa dari spektrofotometer serapan atom pertama kali diperkenalkan oleh Welsh pada tahun 1955. SSA merupakan metode yang populer untuk analisa logam karena disamping sederhana metode ini juga selektif dan sangat sensitif.Teknik analisa SSA berdasarkan pada penguraian molekul menjadi atom dengan energi dari arus listrik (Underwood dan Day, 1986). Metode SSA berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom.Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan natrium menyerap pada 589 nm, uranium pada 358,5 nm, sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom.Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan mengabsorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, sehingga suatu atom pada keadaan dasar akan naik tingkat energinya ke tingkat eksitasi dan tingkat-tingkat eksitasinya pun bermacam-macam. Misalkan unsur Na dengan nomor atom 11 mempunyai 2
2
6
1
konfigurasi elektron 1s 2s sp 3s , tingkat dasar untuk elektron valensi 3s, artinya tidak memiliki kelebihan energi. Elektron ini dapat tereksitasi ke tingkat 3p dengan energi 2,2 eV ataupun ke tingkat 4p dengan energi 3,6 eV, masing-
31
masing sesuai dengan panjang gelombang 589 nm dan 330 nm. Kita dapat memilih di antara panjang gelombang ini yang menghasilkan garis spektrum yang tajam dan dengan intensitas maksimum.Inilah yang dikenal dengan garis resonansi.Spektrum atomik untuk masing-masing unsur terdiri atas garis-garis resonansi. Garis-garis lain yang bukan garis resonansi dapat berupa spektrum yang berasosiasi dengan tingkat energi molekul, biasanya berupa pita-pita lebar ataupun garis tidak berasal dari eksitasi tingkat dasar yang disebabkan proses atomisasinya. Berikut ini merupakan bagan alat SSA (Underwood dan Day, 1986):
Gambar 7.Prinsip kerja Alat Spektrofotometer Serapan Atom (Sumber : Underwood dan Day, 1986) Prinsip kerja alat spektrofotometri serapan atom adalah nyala api yang mengandung atom-atom netral dari unsur yang dianalisis yang berada pada keadaan dasarnya disinari oleh sinar yang dipancarkan oleh sumber sinar. Sebagian intensitas sinar dari sumber sinar dengan panjang gelombang tersebut diteruskan menuju monokromator lalu ke detektor, kemudian ke amplifier dan rekorder . Spektra absorpsinya lebih sederhana dibandingkan dengan spektra molekulnya karena keadaan energi elektronik tidak mempunyai sub tingkatan
32
vibrasi-rotasi. Jadi spektra absorpsi atom terdiri dari garis-garis yang jauh lebih tajam daripada pita-pita yang diamati dalam spektroskopi molekuler.Absorpsi atom telah dikenal bertahun-tahun yang lalu. Misalnya garis-garis gelap pada frekuensi tertentu dalam spektrum matahari dan tanpa garis itu akan kontinu, hal tersebut pertama kali diperhatikan oleh Wollaston dalam tahun 1802. Garis-garis tersebut ditemukan ulang dan dipelajari lebih mendalam oleh Joseph von Fraunhofer dan diberi namagaris-garis Fraunhofer.Pentingnya garis-garis ini baru dipahami pada tahun 1859 ketika Kirchhoff menerangkan asal-usulnya setelah mengamati gejala yang serupa di laboratorium.Permukaan matahari yang tampak jauh lebih panas daripada selimut gas yang mengitarinya dan atom-atom dalam atmosfer itu menyerap frekuensi-frekuensi khas dari dalam kontinum pancaran dari permukaan yang lebih panas.Kirchhoff dan yang lain-lainnya, terutama Bunsen mengidentifikasi sejumlah unsur dalam atmosfer matahari dengan membandingkan frekuensi garis-garis Fraunhofer dengan frekuensi garis dari unsur-unsur yang dikenal di laboratorium (Underwood dan Day, 1986). 2.7.1. Instrumentasi Spektrofotometer Serapan Atom Spektrofotometer Serapan Atom memiliki lima bagian utama, yaitu sumber radiasi atau sistem emisi untuk menghasilkan sinar yang diperlukan, sistem pengatoman atau sistem absorpsi untuk menghasilkan atom-atom bebas dan menyediakan media absorpsi, monokromator atau sistem seleksi untuk menyeleksi atau memisahkan spektra sinar
yang dikehendaki, detektor atau
sistem fotometri untuk mengukur intesitas sinar sebelum dan sesudah diserap, dan
33
rekorder untuk menampilkan bentuk sinyal listrik menjadi satuan yang dapat dibaca (Hendayana, 1994). a.
Sumber radiasi. Sumber radiasi berfungsi memancarkan spektrum atom dari unsur yang
akan ditentukan. Sumber radiasi yang biasa digunakan ada dua jenis, yaitu : 1)
Lampu HCL (Hollow Cathode Lamps) Lampu ini merupakan sumber radiasi dengan spektra yang tajam dan
mengemisikan gelombang monokromatis. Lampu ini terdiri dari katoda cekung yang silindris yang terbuat dari unsur yang akan ditentukan atau campurannya (alloy) dan anoda yang terbuat dari tungsten. Elektroda-elektroda ini berada dalam tabung gelas dengan jendela quartz karena panjang gelombang emisinya sering berada pada daerah ultraviolet.Tabung gelas tersebut dibuat bertekanan rendah dan diisi dengan gas inert Ar dan Ne. Beda voltase yang tinggi dikenakan pada kedua elektroda tersebut sehingga atom gas pada anoda terionisasi.Ion positif ini dipercepat kearah katoda dan ketoka menabrak katoda menyebabkan beberapa logam pada katoda terpental dan berubah menjadi uap.Atom yang teruapkan ini, karena tabrakan dengan ion gas yang berenergi tinggi, tereksitasi ke tingkat energy electron yang lebih tinggi dan ketika kembali ke keadaan dasar, atom-atom tersebut memancarkan sinar dengan λ yang karakteristik untuk katoda tersebut. Berkas sinar yang diemisikan bergerak melalui nyala berkas dengan λ tertentu yang dipilih dengan monokromator akan diserap oleh uap atau yang ada dalam nyala yang berasal dari sampel. Sinar yang diabsorpsi paling kuat biasanya adalah
34
sinar yang berasal darii transisi electron ke tingkat eksitasi terendah. Sinar ini disebut garis resonansi (Hermanto, 2009)
Gambar 8.Hollow Cathode Lamps 2).
Electrodelles Discharge lamps EDLs dibentuk dari tabung yang ditutup kuarsa sedikit torr dari gas inert
seperti argon dan kuantitas kecil dari logam (atau garamnya). Lampu tidak mengandung elektroda namun malah diberi energi dengan radiasi microwave atau frekuensi radio intesitas tinggi. Lampu ini mempunyai prinsip kerja hampir sama dengan HCL, tetapi mempunyai output radiasi lebih tinggi dan biasanya digunakan untuk analisis unsur-unsur As dan Se, karena lampu HCL untuk unsurunsur tersebut mempunyai sinyak yang lemah dan tidak stabil (Hermanto, 2009).
Gambar 9. Electrodelles Discharge Lamp b. Nyala Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa apadatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya dan juga berfungsi untuk atomisasi.Nyala yang dipakai dalam SSA ini memiliki temperatur lebih dari 2000oC.Konsentrasi
35
tereksitasi dipengaruhi oleh komposisi nyala.Komposisi nyala asetilen-udara sangat baik digunakan untuk lebih dari 30 unsur sedangkan komposisi nyala propane-udara disukai untuk logam yang mudah menjadi uap atomic (Hendayana, 1994). c. Monokromator Dalam Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) fungsi monokromator adalah untuk memisahkan garis resonansi dari semua garis yang tidak diserap yang dipancarkan oleh sumber radiasi. Dalam kebanyakan instrument komersial digunakan kisi difraksi karena sebaran yang dilakukan oleh kisi seragam daripada yang dilakukan oleh prisma dan akibatnya instrument kisi dapat memelihara daya pisah yang lebih tinggi sepanjang jangka gelombang yang lebih besar (Hendayana, 1994). a. Detektor Detektor berfungsi sebagai alat penguat dari spektrum cahaya yang telah melewati sampel.Syarat yang harus dipenuhi oleh sebuah detektor adalah memiliki respon yang linear terhadap energi sinar dalam kawasan spektrum yang bersangkutan. Pada spektrofotometer serapan atom detektor yang lazim dipakai adalah detektor tabung pengadaan (Photon Multiplier Tube Detector, PMTD) e. Rekorder Recorder berfungsi untuk menampilkan bentuk sinyal listrik menjadi satuan yang dapat dibaca.Tampilan yang terdapat pada layar menunjukkan data absorbansi (Sari, 2010)
36
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan selama sembilan bulan pada bulan Februari sampai dengan Oktober 2012. Tempat pelaksanaan penelitian ini adalah di Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN Pasar Jumat, Jakarta Selatan dan di Pusat Laboratorium Terpadu (PLT) UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
3.2. Alat dan Bahan 3.2.1. Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah timbangan analitik (Mettler Toledo), kawat kassa, plastik polietilen, oven, pH meter Jenway 3503, shaker incubator(Konterman-Jerman), iradiator sinar γCo-60 (IRKA PATIR BATAN) dan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) (AAnalyst Perkin Elmer) dan peralatan gelas lainnya. 3.2.2. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kitosan, akrilamida, asam asetat glasial, HCl, CH3COONa,(K2Cr2O7,Co(NO3)2.5H2O, NiCl2.6H2O, CuSO4,Zn(NO3)2.7H2O, Pb(NO3)2 sebagai sumber ion logam) dan aquadest.
37
3.3. Pembuatan Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan 3 gram kitosan dilarutkan dengan 1,5 gram asam asetat glasial lalu ditambahkan dengan aquadest 20 mL. Kemudian ditambahkan dengan 7,5 gram akrilamida dan ditambahkan aquadest kembali hingga 100 gram.Setelah itu dikemas dalam plastikdan diiradiasi dengan sinar γ Co-60 pada dosis 15 kGy.Di potong kecil dan di keringkan dengan suhu 40-60oC selama 24 jam.
3.4. Uji Sifat Fisika 3.4.1. Penentuan fraksi gel dari hidrogel Hidrogel hasil radiasi dengan bobot 100 mg dikeringkan dalam oven pada suhu sekitar 40-60oC selama 24 jam, lalu hidrogel ditimbang hingga bobot konstan (Wo). Hidrogel kering dimasukkan kedalam wadah kassa steinless kemudian dicuci dalam wadah berisi aquadest sambil dikocok dalam shaker incubator dengan kecepatan 100 rpm, pada temperatur ruang, selama 24 jam untuk menghilangkan zat-zat yang tidak bereaksi. Kemudian hidrogel dikeringkan dalam oven pada suhu 60oC dan ditimbang sampai bobot konstan (W1). Fraksi gel dihitung dengan persamaan sebagai berikut: W1
Fraksi gel (%) = Wo x 100% Keterangan : Wo = bobot hidrogel kering awal (gram) W1 = bobot hidrogel setelah pencucian (gram)
38
3.4.2. Penentuan rasio swelling a. Rasio swelling dalam berbagai waktu perendaman Hidrogel hasil iradiasi dengan bobot 20 mg yang telah dipotong kecil dikeringkan dalam oven pada suhu 40-60oC selama 24 jam, lalu hidrogel ditimbang hingga bobot konstan (W0). Hidrogel kering kemudian di masukkan ke dalam wadah berisi 100 mL aquadest, direndam selama 24 jam dan setiap 30 menit dilakukan penimbangan (Ws). Rasio swelling hidrogel yang di uji pada masing-masing waktu perendaman dihitung menggunakan persamaan berikut ini : Ws
Rasio swelling = Wo Keterangan : W0 = berat hidrogel dalam keadaan kering (gram) Ws = bobot hidrogel dalam keadaan swelling (gram) 3.4.3. Penentuan nilai dan waktuEquilibrium Degree of Swelling (EDS) Nilai EDS dan waktu yang diperoleh untuk mendapatkan nilai rasio swelling yang konstan (EDS) diukur berdasarkan pada pemetaan sub bab 3.4.2. EDS hidrogel setelah perendaman di hitung dengan persamaan berikut ini : EDS =
Ws Wo
3.5. Uji Hidrogel sebagai Penyerap Ion Logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb 3.5.1. Efek waktu perendaman gel terhadap kapasitas penyerapan logam Gel yang sudah dikeringkan ditimbang sebanyak 20 mg, di swelling selama 1,5 jam dan direndam dalam 20 mL larutan logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb 20 ppm selama 5, 15, 30, 60, 120 menit sambil dikocok dengan kecepatan 100
39
rpm. Setelah itu, konsentrasi akhir ion logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb dalam larutan di ukur dengan SSA. 3.5.2. Efek pH larutan logam terhadap kapasitas penyerapan logam Gel yang sudah dikeringkan ditimbang sebanyak 20 mg, diswelling selama 1,5 jam dan direndam dalam 20 mL larutan Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb 20 ppm yang telah dilarutkan dalam larutan buffer dengan variasi
pH 2,3,5,7 dan 9
selama waktu optimum perendaman sambil dikocok dengan kecepatan 100 rpm. Setelah itu, konsentrasi akhir ion logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb dalam larutan di ukur dengan SSA. 3.5.3. Efek berat gel terhadap kapasitas penyerapan logam Gel yang sudah dikeringkan sebanyak 5, 20, 35, 50 dan 200 mg, diswelling selama 1,5 jam dan direndam dalam 20 mL larutan Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb 20 ppm dengan waktu dan pH optimum perendaman sambil dikocok dengan kecepatan 100 rpm. Setelah itu, konsentrasi akhir ion logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb dalam larutan di ukur dengan SSA. 3.5.4. Efek konsentrasi awal larutan logam terhadap kapasitas penyerapan logam Gel yang sudah dikeringkan ditimbang sebanyak berat optimum untuk gel, di swelling selama 1,5 jam dan direndam dalam 20 mL larutan logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb dengan variasi konsentrasi 10, 20, 30, 40, 50, 100 ppm pada pH optimum selama waktu optimum perendaman sambil dikocok dengan kecepatan 100 rpm. Setelah itu, konsentrasi akhir ion logam Cr, Co, Ni, Cu, Zn dan Pb dalam larutan di ukur dengan SSA.
40
Perhitungan : q (mg/g) = ε (%) =
C0−C1 xV W
C0−C1 Co
x 100%
Keterangan : q
= kapasitas penyerapan ion logam (mg/g)
ε
= efisiensi penyerapan (%)
C0
= konsentrasi awal logam (mg/L)
C1
= konsentrasi akhir logam (mg/L)
V
= volume larutan logam (mL)
W
= berat hidrogel (mg)
41
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Adsorben hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dibuat dalam proses iradiasi sinar γ. Proses ini bertujuan agar terjadi ikatan silang (crosslinking) antara kitosan dengan akrilamida sehingga membentuk gel. Hasil hidrogel poliakrilamida-cokitosan dapat dilihat pada Gambar 10.
(a) (b) Gambar 10. Hidrogel poliakrilamida-co-kitosan (a) sebelum swelling, (b) setelah swelling Gambar10 menunjukkan bahwa mekanisme proses swelling yang terjadi pada hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dengan menggunakan aquadest. Hidrogel dalam keadaan kering berbentuk gulungan dengan gugus fungsi NH2 yang belum berinteraksi dengan air dan ketika diswelling dengan menggunakan air (aquadest) terjadi ikatan hidrogen antara gugus NH2 pada hidrogel dengan gugus OH pada aquadest, sehingga menyebabkan hidrogel menjadi berbentuk gel. Gambar ilustrasi mekanisme proses swelling hidrogel dapat dilihat dari Gambar 11 berikut:
42
Gambar 11. Ilustrasi Proses Swelling Hidrogel
4.1. Uji Sifat Fisika hidrogel 4.1.1. Penentuan fraksi gel dari hidrogel Dari hasil penelitian yang didapat (Lampiran 2), fraksi gel hidrogel poliakrilamida-co-kitosan yang diperoleh yaitu rata-rata
99,49%
dan tidak
mencapai 100% pada kopolimerisasi poliakrilamida-co-kitosan dikarenakan kemungkinan tidak semua monomer akrilamida yang teriradiasi menjadi poliakrilamida dan membentuk gel, sehingga monomer tersebut larut dalam air. Fraksi gel merupakan salah satu parameter yang umumnya digunakan dalam sintesis hidrogel yang mencerminkan fraksi jumlah bahan awal baik monomer/polimer yang telah diubah menjadi hidrogel pada proses sintesis. 4.1.2. Penentuan Rasio Swelling Rasio perbandingan berat hidrogel dalam keadaan menyerap air (swelling) terhadap berat keringnya atau rasioswelling merupakan salah satu parameter utama dari hidrogel khususnya untuk pengujian suatu bahan yang digunakan sebagai absorben (Erizal dan Rahayu, 2009). Hasil rasio swelling hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dapat dilihat dari Gambar berikut :
43
Rasio Swelling
Rasio swelling (g/g)
70 60 50 40 30
Rasio Swelling
20 10 0 0
30
60
90
120
150 180 210 waktu (menit)
240
270
300
330
Gambar 12.Rasio Swelling Berdasarkan Gambar 12dapat dilihat bahwa rasio swelling pada hidrogel poliakrilamida-co-kitosan mengalami kenaikan yang cukup tinggi dan terus meningkat sampai waktu 90 menit yaitu mencapai 60,16 g per gram berat keringnya dan mencapai tingkat kejenuhan sehingga rasio swelling hidrogel relatif tetap. Pada penelitian ini, swelling hidrogel poliakrilamida-co-kitosan yang didapat sebesar 60 g/g disebabkan oleh besarnya konsentrasi kitosan yang digunakan dalam penelitian ini. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Yunianti dan Maharani (2012) yang telah melakukan perbandingan konsentrasi kitosan yaitu dengan konsentrasi 0,25 %; 0,5%; 1 %; 2 % dan 3 %. Menurutnya, hal ini disebabkan dengan semakin tinggi konsentrasi kitosan maka jarak antar molekul dalam kitosan akan semakin rapat dan pori-pori yang terbentuk pada membran akan semakin kecil sehingga air sulit untuk berdifusi kedalam membran yang menyebabkan kemampuan mengembangya kecil(Yunianti dan Maharani, 2012). Sebaliknya, semakin rendah konsentrasi kitosan dalam membran maka kemampuan mengembangnya besar, hal ini disebabkan dengan konsentrasi
44
kitosan yang kecil maka semakin banyak pelarut yang digunakan atau semakin sedikit zat terlarutnya, maka pori-pori membran yang terbentuk semakin besar. 4.1.3. Penentuan Equilibrium Degree of Swelling (EDS) Equilibrium Degree of Swelling (EDS) merupakan salah satu parameter yang dilakukan dalam penelitian ini untuk mendapatkan rasio swelling dari hidrogel SWA poliakrilamida-co-kitosan pada keadaan maksimum setelah hidrogel direndam selama 24 jam (Erizal et al., 2007). Berdasarkan Gambar 12 dapat dilihat bahwa EDS yang diperoleh yaitu 60,157% dengan waktu 90 menit (1,5 jam). Rasio swellingmengalami penurunan pada waktu 24 jam, hal ini dikarenakan hidrogel telah mengalami kejenuhan sehingga sulit untuk menyerap air. Proses ini dapat dilihat pada gambar 11, dalam bentuk keringnya, rantai polimer hidrogen berbentuk sebagai coil (gulungan) dengan gugus fungsi hidrofilik dari akrilamida (NH2) dan kitosan (NH2) yang berjajar disepanjang rantai utamanya yang mempunyai afinitas yang besar terhadap air. Jika polimer terhidrasi oleh air, maka gulungan ini secara perlahan-lahan terbuka dan air masuk kedalam rongga tersebut. Sebagai akibatnya, akan terjadi reaksi tolak-menolak antara gugus −NH3+sepanjang rantai polimer. Oleh karena itu, gulungan ini akan terbuka semakin lebar dan panjang baik bagi gugus NH2 untuk kontak dengan air semakin besar. Proses ini berlangsung hingga keadaan kesetimbangan (EDS) yaitu tidak terjadi lagi absorbsi air oleh hidrogel.
45
4.2. Penentuan Kondisi Optimum Hidrogel disusun dari senyawa kitosan dan akrilamida yang berikatan silang. Dilihat dari strukturnya, kitosan dan akrilamida tersebut memiliki potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai adsorben karena memiliki gugus NH2 yang terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat atau logam. Dari hasil penelitian ini diperoleh kondisi optimum untuk masing-masing parameter yaitu pengaruh waktu perendaman gel, pH larutan logam, Berat gel dan konsentrasi larutan logam. 4.2.1. Pengaruh waktu perendaman hidrogel terhadap penyerapan logam Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk menganalisis fungsi kitosan sebagai adsorben senyawa organik. Marganof (2007) telah menganalisis kemampuan kitosan sebagai adsorben logam-logam berat seperti Kadmium (Cd), Timbal (Pb), Krom (Cr), Tembaga (Cu), dan Nikel (Ni). Kemampuan kitosan tersebut karena adanya sifat-sifat kitosan yang dihubungkan dengan gugus amino dan hidroksil yang terikat, sehingga menyebabkan kitosan mempunyai reaktifitas kimia yang tinggi dan menyebabkan sifat polielektrolit kation.Akibatnya kitosan dapat berperan sebagai penukar ion (ion exchanger) dan dapat berperan sebagai adsorben terhadap logam berat dalam air limbah (Hirano, 1986).Analisis data penelitian
dilakukan
spektrofotometer
secara
serapan
kuantitatif
atom.Kondisi
berdasarkan optimum
hasil ditentukan
absorbansi dengan
membandingkan kapasitas penyerapan ion terhadap waktu perendaman yang dapat dilihat dari gambar berikut :
46
Kapasitas Penyerapan logam (mg/g)
14 12 10
15
Cr6+
8
10
Co2+
6
5
Ni2+
0
Cu2+
4
0 Waktu 5 10 15 20 (jam) 25 30 perendaman
2
Zn2+ Pb2+
0 0
20
40
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Waktu perendaman (menit)
Gambar 13. Pengaruh waktu perendaman gel poliakrilamida-co-kitosan terhadap kapasitas penyerapan berbagai macam logam Berdasarkan pada Gambar 13 diperlihatkan pengaruh variasi waktu perendaman terhadap kapasitas penyerapan ion logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+. Pengamatan jumlah ion logam yang teradsorpsi terhadap perubahan waktu perendaman dilakukan untuk mengetahui kecepatan laju adsorpsi logam tersebut. Waktu perendaman optimum logam Cr6+ pada waktu 60 menit dengan kapasitas penyerapannya 13,191 mg/g, untuk logam Co2+ diperoleh waktu optimumnya 30 menit dengan kapasitas penyerapannya 9,892 mg/g, untuk logam Ni2+ diperoleh waktu optimumnya 60 menit dengan kapasitas penyerapannya 3,2912 mg/g, untuk logam Cu2+ diperoleh waktu optimumnya 300 menit atau 5 jam dengan kapasitas penyerapannya 12,924 mg/g, untuk logam Zn2+ diperoleh waktu optimumnya 30 menit dengan kapasitas penyerapannya 12,826 mg/g dan untuk logam Pb2+ diperoleh waktu optimumnya 60 menit dengan kapasitas penyerapannya 11,909 mg/gsehingga waktu yang di peroleh sangat bervariasi.
47
Pada penelitian ini, kecepatan adsorpsi tercepat terdapat pada logam Co2+ dan Zn2+ dengan waktu optimumnya yaitu 30 menit. Pada logam Cr6+, Pb2+ dan Ni2+ memiliki kecepatan adsorpsi yang sama dengan waktu optimumnya yaitu 1 jam. Hal ini disebabkan karena gel poliakrilamida-co-kitosan sudah mencapai titik jenuhuntuk menyerap logam Co2+, Zn2+, Cr6+, Pb2+ dan Ni2+pada waktu yang tidak lama.Sedangkan pada logam Cu2+(insert Gambar 13) memiliki kecepatan adsorpsi lebih lama bila dibandingkan dengan logam-logam lainnya yaitu pada waktu 300 menit (5 jam), hal ini kemungkinan terjadi karena pada awal penyerapan masih belum banyak terikat dengan Cu sehingga proses penyerapan berlangsung kurang efektif.Hasil penelitian ini bersesuaian dengan pernyataan Ni’mah dan Ulfin (2007) yang mengatakan bahwa kapasitas penyerapan logam Cu2+ yang terserap oleh adsorben tidak memiliki kenaikan yang signifikan dalam waktu yang lama. Tabel 2.Pengaruh waktu perendaman terhadap kapasitas penyerapan ion logam No
Logam
1 2 3 4 5 6
Cr6+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+ Pb2+
Waktu optimum (menit) 60 30 60 300 30 60
Kapasitas penyerapan (mg/g) 13.191 9.892 3.2912 12.924 12.826 11.909
Efisiensi Penyerapan (%) 66.285 51.44 16.95 67,205 65.095 59.545
Kapasitas penyerapan tertinggi diperoleh logam Cr6+ yaitu 13,191 mg/g dengan efisiensi penyerapannya 66,285% dan waktu optimum 60 menit, sedangkan kapasitas penyerapan terendah diperoleh oleh logam Ni2+ yaitu 3,2912 mg/g dengan efisiensi penyerapannya 16,95% dan waktu optimum 60 menit.
48
4.2.2. Pengaruh pH terhadap penyerapan logam Kapasitas penyerapan dan efisiensi penyerapan ion logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+ oleh hidrogel juga diamati pada variasi pH 2, 3, 5, 7 dan 9 menggunakan kondisi waktu kontak optimum yang diperoleh dan dapat dilihat dari Gambar 14 berikut :
Kapasitas Penyerapan Ion (mg/g)
20 18 16 14
Cr6+
12
Co2+
10
Ni2+
8
Cu2+
6
Zn2+
4
Pb2+
2 0 0
1
2
3
4 5 6 7 pH larutan logam
8
9
10
Gambar 14.Pengaruh pH larutan logam terhadap kapasitas penyerapan berbagai macam logam Gambar 14 menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kapasitas penyerapan dengan meningkatnya nilai pH dan mencapai maksimum pada pH 9.Kondisi pH yang relatif baik untuk menyerap logam Co2+, Ni2+, Cu2+, dan Zn2+ terjadi di pH 9 dengan kapasitas penyerapan logam Cu2+ 17,8421 mg/g, kapasitas penyerapan logam Co2+ 10,014 mg/g, kapasitas penyerapan logam Zn2+ 19,018 mg/g dan kapasitas penyerapan logam Ni2+5,441 mg/g.Semakin besar pH, jumlah penyerapan logam semakin besar. Hal ini disebabkan karena logam Cu2+, Co2+, Zn2+, dan Ni2+ pada suasana asam (nilai pH rendah) berada dalam bentuk ion logam sempurna, sehingga daya adsorbsi terhadap logam-logam ini kurang
49
sempurna. Tetapi bila pH dinaikkan nilai adsorbsi akan naik karena selain daya adsorbsi naik, ion-ion logam akan ikut mengendap dan menempel pada partikelpartikel hidrogel, sehingga sisa-sisa logam akan semakin kecil(Pujiastuti et al., 2004). Sedangkan untuk logam Cr6+ dan Pb2+ mencapai optimum pada pH 7. Hal ini bersesuaian dengan penelitian Agusnar, (2002) yang mengatakan bahwa pada pH yang rendah akan mengurangi adsorpsi partikel-partikel kedalam kitosan, karena akan bersaing dengan ion H+ dari sampel untuk menempati grup amina bebas. Tabel 3.Pengaruh pH larutan logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam No 1 2 3 4 5 6
Logam berat Cr6+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+ Pb2+
pH optimum 7 9 9 9 9 7
Kapasitas Penyerapan (mg/g) 14.6784 10.014 5.441 17.8421 19.018 18.4564
Efisiensi penyerapan (%) 74.86 50.575 15.8 93.25 98.42 93.205
Berdasarkan Tabel 3 dapat dilihat bahwa kapasitas penyerapan tertinggi diperoleh oleh logam Zn2+ yaitu 19,018 mg/g dengan efisiensi penyerapannya 98,42% dan pH optimum yaitu pH 9. Sedangkan kapasitas penyerapan terendah diperoleh oleh logam Ni2+ yaitu 5,441 mg/g dengan efisiensi penyerapannya 15,8% dan pH optimum yaitu pH 9. Dari penelitian ini dapat dikatakan bahwa kenaikan pH
pada larutan logam (adsorbat) dapat meningkatkan kapasitas
penyerapan dan efisiensi penyerapan suatu logam.
50
4.2.3. Pengaruh berat gel terhadappenyerapan logam Penyerapan logam berat dengan hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dilakukan dengan variasi berat gel yang akan menyerap ion logam. Pada 20 mL larutan logam Cu2+, Cr6+, Co2+ dan Zn2+ yang masing-masing memiliki konsentrasi 20 ppm, diadsorpsi dengan variasi berat gel yang berbeda yaitu 5, 20, 35, 50 dan 200 mg. Hasil pengaruh variasi berat gel poliakrilamida-co-kitosan terhadap penyerapan logam dapat dilihat dari gambar berikut :
Kapasitas Penyerapan Ion (mg/g)
80
100
70 60
Cr6+
50
50
Co2+
40
0
30
Ni2+ 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cu2+
20
Zn2+
10
Pb2+
0 0
50
100
150
200
250
Berat Hidrogel (mg)
(a)
Efisiensi penyerapan (%)
120 100
Cr6+
80
Co2+
60
Ni2+
40
Cu2+ Zn2+
20
Pb2+
0 0
20
40
60
80 100 120 140 Berat Hidrogel (mg)
160
180
200
220
(b) Gambar 15.(a) Pengaruh berat gel terhadap kapasitas penyerapan ion logam, (b) Pengaruh berat gel terhadap efisiensi penyerapan ion logam. 51
Berdasarkan grafik pada Gambar 15(a)kondisi yang relatif baikuntuk penyerapan logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+ terjadi pada berat gel5 mg.Hasil dari penelitian tentang pengaruh berat hidrogel poliakrilamida-cokitosan ini menunjukan bahwa bertambahnya massa/berat adsorben menyebabkan penurunan nilai kapasitas penyerapan. Hal ini bersesuaian dengan pernyataan Barros et al (2003) yang mengatakan bahwa pada saat ada peningkatan massa adsorben, maka ada peningkatan presentase efisiensi penyerapan dan penurunan kapasitas penyerapan. Berdasarkan pada Gambar 15(b) dapat dilihat bahwa kecenderungan perubahan nilai efisiensi penyerapan terhadap berat gel berbeda disetiap logam yang diserap. Nilai efisiensi penyerapan logam sangat bervariasi dengan nilai terkecil yaitu 38,35% pada penyerapan logam Co2+ untuk berat gel 200 mg dan nilai efisiensi terbesar yaitu 99,42% pada penyerapan logam Zn2+ untuk berat gel 200 mg. Nilai efisiensi penyerapan dari ke enam logam ini cenderung meningkat, hal ini dikarenakan semakin banyak adsorben yang digunakan maka semakin luas permukaan adsorben sehingga semakin banyak logam yang terserap (Wiyarsi dan Priyambodo, 2009). Tabel 4.Pengaruh berat hidrogel terhadap kapasitas penyerapan ion logam No 1 2 3 4 5 6
Logam Berat Cr6+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+ Pb2+
Kapasitas Penyerapan (mg/g) 62.2235 30.851 41.032 52.659 71.951 68.59
Efisiensi Penyerapan (%) 79.335 41.65 56.42 75.04 97.135 99.465
52
Berdasarkan pada Tabel 4 dapat dilihat bahwa konsisi relatif baik pada berat hidrogel 5 mg yaitu untuk logam Cr6+ kapasitas penyerapanya 62.2235 mg/g, logam Co2+ kapasitas penyerapannya 30.851 mg/g, logam Ni2+ kapasitas penyerapannya 41.032 mg/g, logam Cu2+ kapasitas penyerapannya 52,659 mg/g, logam Zn2+ kapasitas penyerapannya 71.951 mg/g dan untuk logam Pb2+ kapasitas penyerapannya 68.59 mg/g. Berat hidrogel untuk menyerap logam mempengaruhi besarnya kapasitas penyerapan dan efisiensi penyerapan suatu logam. Dari Tabel 4 menunjukan bahwa kapasitas penyerapan suatu logam meningkat seiring dengan berkurangnya berat SWA poliakrilamida-co-kitosan sebagai penyerapan ion logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+dan Pb2+. 4.2.4. Pengaruh konsentrasi awal logam terhadap penyerapan logam Konsentrasi ion logam berhubungan dengan jumlah sisi aktif yang terdapat pada permukaan sorben, bila jumlah sisi aktifnya cukup besar dibandingan dengan jumlah ion logam, maka kapasitas penyerapan akan tinggi sampai pada saat jumlah sisi aktif sama dengan jumlah ion logam, maka kapasitas penyerapannya akan menurun (Nurhasni, 2002). Penyerapan logam berat dengan hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dilakukan dengan variasi konsentrasi awal logam yang akan di serap. Pada setiap 20 mL logam mengandung logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+ dengan konsentrasi 10, 20, 30, 40, 50 dan 100 ppm. Ditambahkan dengan hidrogel yang telah didapat Kondisirelatif baik yaitu pada berat hidrogel 5 mg. Penyerapan dilakukan pada suhu kamar dengan waktu optimum dan pH optimum yang
53
diperoleh pada parameter sebelumnya. Hasil pengaruh variasi konsentrasi awal logam trerhadap penyerapan logam dapat dilihat dari Gambar 16 berikut :
kapasitas penyerapan (mg/g)
350 300 250
Cr6+
200
Co2+
150
Ni2+
100
Cu2+
50
Zn2+
0
Pb2+ 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 konsentrasi ion logam (ppm)
(a)
efisiensi penyerapan (%)
120 100 Cr6+
80
Co2+
60
Ni2+ 40
Cu2+
20
Zn2+
0
Pb2+ 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Konsentrasi ion logam (ppm)
(b) Gambar 16.(a) Pengaruh konsentrasi awal logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam, (b) pengaruh konsentrasi awal logam terhadap efisiensi penyerapan ion logam Dari Gambar 16(a) dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi logam yang digunakan maka semakin besar juga kapasitas penyerapan yang diperoleh.
54
Kondisi relatif baik yang diperoleh untuk logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+yaitu pada konsentrasi 100 ppm. Konsentrasi yang tinggi akan menyebabkanjumlah molekul dalam larutan bertambah, sehingga meningkatkan interaksi molekul adsorbat dengan adsorben. Interaksi yang tinggi akan menyebabkan laju reaksi, sehingga adsorbat yang terserap semakin besar (Barros et al.,2003). Sehingga menyebabkan nilai kapasitas adsorpsi meningkat seiring dengan konsentrasi adsorbat. Dengan meningkatnya konsentrasi ion logam maka efisiensi penyerapan semakin berkurang. Menurut Lestari (2012) Hal ini disebabkan kemungkinan karena konsentrasi yang lebih tinggi, jumlah ion logam dalam larutan tidak sebanding dengan jumlah partikel NH2 yang tersedia dalam hidrogel sehingga permukaan hidrogel akan mencapai titik jenuh dan kemungkinan akan terjadi proses desorpsi atau pelepasan kembali antara adsorben dengan adsorbat. Sebaliknya jika konsentrasi dinaikkan menyebabkan terjadinya peningkatan jumlah ion yang terikat pada adsorben. Tabel 5. Pengaruh konsentrasi awal logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam No 1 2 3 4 5 6
logam berat Cu2+ Cr6+ Ni2+ Pb2+ Co2+ Zn2+
Kapasitas Penyerapan Ion (mg/g) 151.93 242.7692 59.288 187.64 127.862 296.678
Efisiensi Penyerapan (%) 42.54 63.12 17.49 46.91 37.08 83.07
Berdasarkan Tabel 5 diperoleh kapasitas penyerapan logam untuk logam Cr6+ yaitu 242,76 mg/g, logam Co2+ yaitu 127,862 mg/g, logam Ni2+ yaitu 59,288
55
mg/g, logam Cu2+ yaitu 151,93 mg/g, logam Zn2+ yaitu 296,678 mg/g dan logam Pb2+ yaitu 187,64 mg/g. Berdasarkan grafik pada Gambar 16(b) menunjukkan konsentrasi ion logam terhadap efisiensi penyerapan hidrogel poliakrilamida-co-kitosan. Dari gambar tersebut terlihat bahwa kondisi optimum penyerapan dicapai pada konsentrasi yang berbeda-beda dari setiap logamnya. Efisiensi penyerapan untuk ion logam Cr6+ yaitu 63,12% pada konsentrasi 200 ppm, logam Co2+ yaitu 52,17% pada konsentrasi 10 ppm, logam Ni2+ yaitu 29,53% pada konsentrasi 30 ppm, Cu2+ yaitu 83,11% pada konsentrasi 20 ppm, logam Zn2+ yaitu 97,57% pada konsentrasi 40 ppm, dan untuk logam Pb2+ yaitu 98,6% pada konsentrasi 10 ppm. Kondisi optimum penyerapan logam yang diperoleh yaitu pada konsentrasi yang relatif rendah. Dengan meningkatnya konsentrasi ion logam, efisiensi penyerapan pun menjadi berkurang, dikarenakan kemampuan menyerap hidrogel terhadap ion logam berat sudah maksimum. Menurut Refildaetal (2001) penurunan efisiensi penyerapan disebabkan karena pada konsentrasi yang lebih tinggi, jumlah ion logam dalam larutan tidak sebanding dengan jumlah pertikel hidrogel yang tersedia sehingga permukaan hidrogel akan mencapai titik jenuh dan efisiensi penyerapan pun menjadi menurun.
56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis data penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Hidrogel poliakrilamida-co-kitosan dapat menyerap ion logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+. 2. Fraksi gel hidrogel poliakrilamida-co-kitosan yang diperoleh yaitu ratarata99,49%, rasio swelling yang diperoleh yaitu pada waktu 90 menit yaitu mencapai 60,16 g/g. 3. Waktu perendaman hidrogel optimum diperoleh untuk logam Co2+ dan Zn2+ 30 menit, untuk logam Cr6+, Ni2+ dan Pb2+ 60 menit, dan untuk logam Cu2+ 300 menit (5 jam).pH optimum yang diperoleh untuk logam Cr6+ dan Pb2+ adalah pH 7, sedangkan untuk logam Co2+, Ni2+, Cu2+ dan Zn2+relatif baik pada pH 9. Hidrogel poliakrilamida-co-kitosan relatif baik untuk menyerap logam Cr6+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+terjadi pada berat hidrogel 5 mg dan padakonsentrasi larutan logam 100 ppm.
5.2. Saran 1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk aplikasi langsung terhadap limbah cair hasil proses industri.
57
2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap hidrogel poliakrilamidaco-kitosan untuk menyerap ion logam berat lainnya.
58
DAFTAR PUSTAKA
Abidin, Zaenal. G. Susanto, N.M.T. Sastra, T.Puspasari. 2012. Sintesis dan Karakterisasi Polimer Superabsorban dari Akrilamida.Insitut Teknologi Bandung. Bandung. Agusnar, Harry. 2002. Analisa Keaktifan Penggunaan Kitosan untuk Menurunkan Kadar Logam Berat.USU. Medan. Al-Harisi, Fithry Cahyani. 2008.Penetapan Kadar Zn dan Fe didalam Tahu yang dibungkus Plastik dan Daun yang dijual di Pasar Kartasura dengan Menggunakan Metode Pengaktifan Neutron.[Skripsi].Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta. Anah, L. Astrini, N. Suharto. Nurhikmat, A dan Haryono, A. 2010.Studi Awal Sintesa Carboxy Methyl Cellulose-Graft-Poli(acrylic acid)/Monmorilonit Superabsorbent Polimer Hidrogel Komposit Melalui Proses Kopolimerisasi Cangkok. Pusat Penelitian Kimia LIPI. Bandung. Arnikar, H.J., 1996. Essentials of Nuclear Chemistry (4th edition), New Age International (P) Limited, Publishers, New Delhi. Apsari, H. 2010. Preparasi dan Karakterisasi Membran Kitosan yang Dicrosslinking dengan Glutaraldehida Melalui Metode Presipitasi.[Skripsi].Universitas Pendidikan Indonesia. Bandung. Ashadi, Reki Wicaksono dan Hermawan Thaheer. 2009. Sintesis dan Karakterisasi Biodergradable Hydrogel dari Amorpophallus oncophyllus. Fakultas Agribisnis dan Teknologi Pangan. Universitas Juanda. Bogor. Atkins, P.W. 1982. Kimia Fisika 2. Jakarta : Erlangga. Barros, L.M, Maedo, G.R, Duarte, M.M.L, Silva,E.P, and Lobato. 2003. Bisorption Cadmium Using the Fungus Aspergillus niger, Braz J. Chem (20) : 1-17. BATAN. 2008. Radiasi. http://www.batan.go.id/organisasi/kerjasama.php. Chang, S. C.; Yoo, J. S.1999, Measurement and calculation of swelling equilibria for water/ poly (acrylamidesodiummallysufonate) systems, KoreanJournals Chemical Engineering, 16(5),581-584.
59
Cheremenisoff, O. N. (1987) Carbon Adsorption Hand Book, Science Publisher Inc, Michigan, USA. Danarto. 2007. Adsorpsi Limbah Logam Berat Multikomponen dengan Karbon dari Sekam Padi.[Skripsi].Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Donel dan Sangser, 1969. Principle of radiation chemistry. London Elliott, M. 1997. Superabsorbent Polymers, BASF Report. Erizal
dan Sunarni, Anik. 2007. Sintesis Hidrogel Superabsorbent Poli(akrilamida-ko-asam akrilat) dengan Teknik Iradiasi dan Karakterisasinya).Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN. Jakarta.
Erizal dan Rahayu C. 2009. Jounal of Thermo-Responsive Hydrigel of Poli Vinyl Alcohol (PVA)-co-N-Isopropyl Acrilamide (NIPAAM) Prepared By-γ Radiation As a Matrix Pumpinh/On-Off System. Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN. Jakarta. Erizal, Tita P dan Dewi S.P. 2007.Sintesis Hidrogel Poliakrilamida (PAAM)-koAlginat dengan Iradiasi Sinar Gamma dan Karakterisasinya.[Jurnal Sains Materi Indonesia hal. 13-20. ISSN :1411-1098]. Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN. Jakarta. Fardiaz, S.1995. Polusi Air dan Udara, Penerbit Kanisius, Yogyakarta. Fatmawati. 2006. Kajian Adsorpsi Cd(II) Oleh Biomassa Pottamogeton (Rumput naga) yang Terimobilkan pada Silica Gel.FMIPA Universitas lambung Mangkurat.Banjarbaru. Fourest, E dan J.C. Roux. 1992. Heavy Metals Biosorption by Fungal Mycelial by-product: Mechanism and Influence of pH. Appl. Microbiol Biotechnol. 37: 467-478. Fitriyani, Pipit. 2010. Sintesis dan Aplikasi Kitosan dari Cangkang Rajungan (Portunus pelagius) sebagai Penyerap Ion Besi (Fe) dan Mangan (Mn) untuk Pemurnian Natrium Silikat [Skripsi]. UIN. Jakarta. Guibal E, Milot C, dan Roussy J. 1997. Chitosan gel beads for metal ion recovery. European Chitin Society. France. Hanjono, Lienda. 1995. Teknologi Kimia. PT. Pranadya Paramita. Jakarta.
60
Harahap Y. 2006. Pembentukan akrilamida dalam makanan dan analisisnya. FMIPA UI. Jakarta. Hendayana, Sumar. 1994.Kimia Analitik Instrumen.IKIP Semarang Press. Semarang. Hermanto, Sandra. 2009. Mengenal Lebih Jauh Teknik Analisa Kromatografi dan Spektroskopi.Fakultas Sains dan Teknologi-UIN. Jakarta. Hirano, S. 1986. Chitin and Chitosan. Ulmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Republicka of Germany.5th .ed. A 6: 231 – 232. Jamaludin M.A. 1994. Isolasi dan Pencirian Kitosan Limbah Udang Windu (Penaeus monodonfabricus) dan Afinitasnya terhadap Ion Logam Pb2+, Cr6+, dan Ni2+[Skripsi]. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup (KEPMEN LH) Nomor 51 Tahun 2004 Tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri. Khopkar. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik, UI Press, Jakarta. Maha, M. 1985. Pengawetan Pangan dengan Iradiasi.BATAN. Jakarta. Mahendra, Jarot. 2007. Pemanfaatan kitosan dan kiosan termodifikasi dari limbah udang sebagai adsorben logam Cu, Cr dan Zn [skripsi]. Universitas Indonesia, Depok. Marganof. 2007. Model Pengendalian Pencemaran Perairan di Danau Maninjau Sumatera Barat. Insitut Pertanian Bogor. Bogor Meriatna.2008. Penggunaan Membran Kitosan untuk Menurunkan Kadar Logam Krom (Cr) dan Nikel (Ni) Dalam Limbah Cair Industri Pelapisan Logam.[Tesis]. Universitas Sumatera Utara. Medan. Miyata, T. 1995. Radiation Chemistry of Water System. Department of Environmentand Resources. JAERI : Takasaki Radiation Chemistry ResearchEstablishment. Ni’mah, Y. L dan Ulfin, Ita. 2007. Penurunan Kadar Tembaga dalam Larutan dengan Menggunakan Biomassa Bulu Ayam. Insitut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.
61
Nohong. 2010.Pemanfaatan Limbah Tahu sebagai Bahan Penyerap Logam Krom, Kadmium dan Besi dalam Air Lindi.Jurusan Kimia FMIPA Universitas Haluoleo Kendari.Kendari. Nurdiani D. 2005. Adsorpsi Logam Cu(II) dan Cr(VI) Pada Kitosan Bentuk Serpihan dan Butiran. [Skripsi]. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Nurhasni.2002. Penggunaan Genjer (Limnocharis Flava) Untuk Menyerap Ion Kadmium, Kromium dan Tembaga dalam Air Limbah.[Tesis]. Universitas Andalas. Padang. Oscik, J. 1982. Adsorption. John Willeh and Sons. New York. Ozkahraman, Bengi. 2011. Journal of Removal of Cu2+ and Pb2+ Ions Using CMC Based Thermoresponsive Nanocomposite Hydrogel. Palar, Heryando. 2004. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Rineka Cipta. Jakarta. Pujiastuti, C, S. Erwan Adi, N. Setyorini, Prabowo,D.T. 2004. Kajian Penurunan Kandungan Logam Zn dan Ni dalam Limbah electroplating dengan Sekam Padi.Universitas Diponegoro. Semarang. Pujiastuti, C, Yosep A.F.S, Dimas. V. 2004. Kajian Penurunan kandungan Logam Zn dan Ni dalam Limbah Elektroplating dengan Sekam Padi.[jurnal Prossiding Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses. ISSN : 14114216].UPN. Surabaya. Raymond, S. 1959. Science.130 , 711-713. Refilda, Yefrida, Irawati dan Sofia. 2011. Penentuan Kapasitas Sekam Padi terhadap Senyawa Klorofenol yang Terbentuk Setelah ProsesKlorinasi Air. Lembaga Penelitian Universitas Andalas. Padang. Sari, Ni Ketut. 2010. Analisa Instrumentasi. Penerbit Yayasan Humaniora. Klaten. Schmuhl R., Krieg, H.M., dan Keizer, K.2001. Adsorption of Cu(II) and Cr(VI) ions by chitosan: kinetics and equilibrium studies. Studies Water SA 27 (1). Spinks JWT dan Woods RJ. 1976. An introduction to Radiation Chemistry 2nd edition. John Wiley & Sons.
62
Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Penerbit Rineka Cipta. Jakarta. Svehla, G. 1985. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro.PT.Kalman Media Pustaka. Jakarta. Umam, Khairul., Nurmawati., Nurhimawan. 2007. Struktur dan Sifat Polimer. Universitas Indonesia.Depok. Underwood dan Day, R.A. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga. Jakarta. Volesky B. Biosorpsi of Heavy Metal.http://lifebiosorption.co.uk. (28 Jan 2013). Wahyuadi SJ. 2004. Pengolahan dan Pemanfaatan Limbah Industri Penyamakan Kulit.http://www.KimPraswil.go.id/balitba. Wahyuni, Suci dan Nurul Widiastuti. 2009. Adsorpsi Ion Logam Zn(II) Pada Zeolit A yang Disintesis dari Abu Dasar Batubara PT Ipmomi Paiton dengan Metode Batch. Insitut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya. Widowati, W., Astiyana, S., Jusuf, Raymond. 2008. Efek Toksik Logam, Pencegahan dan Penanggulangan Pencemaran. Penerbit Andi. Yogyakarta. Winarno, F.G. Fardiaz., dan D. Fardiaz. 1980. Pengantar Teknologi Pangan. PT Gramedia. Jakarta. Witoelar, Rachmat. 2006. Baku Mutu Air Limbah bagi Pertambangan Bijih Nikel. Wiyarsi, Antuni dan Priyambodo, E. 2009.Pengaruh Konsentrasi Kitosan dari Cangkang Udang terhadap efisiensi Penyerapan Logam.UNY.Yogyakarta. Yunianti, Shofiyah dan Dina Kartika Maharani. 2012.Pemanfaatan Membran Kitosan-Silika untuk Menurunkan Kadar Ion Logam Pb(II) dalam Larutan. Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya.Surabaya
63
Lampiran 1. Bagan Kerja Pembuatan Hidrogel Poliakrilamida-co-Kitosan
3 gram kitosan + asam asetat glasial 1,5% + 7,5 gram akrilamida + Aquadest sampai berat 100 gram
Dikemas dengan menggunakan plastik polietilen
Diiradiasi sinar γ dengan dosis 15 kGy
Dikeringkan dengan suhu 40-60oC
64
Lampiran 2. Hasil Analisis Fraksi Gel Tabel 6. Data fraksi gel No
1 2 3 4
No. Kassa Kassa Kosong (g) 6 7,1232 11 7,2643 12 7,1837 18 7,1683
Berat Hidrogel (g) 0,1 0,1 0,1 0,1
Berat Kassa+ Hidrogel Kering (g) 7,2232 7,3643 7,2837 7,2683
Berat kassa + Hidrogel setelah pencucian (g) 7,1763 7,3313 7,2506 7,2338
Fraksi gel (%) 99,35 99,55 99,54 99,52
65
Lampiran 3. Hasil Analisis Rasio Swelling Tabel 7. Data rasio swelling Erlenmeyer 1 2 3 4
Berat erlenmeyer kosong (gram) 4,9276 4,2992 4,0608 4,8116
Waktu (menit)
Ws(g) 0,0205 0,0206 0,0206 0,02
W0(g)
1 2 3 4 30 0,6978 0,7712 0,9194 0,6887 60 1,0399 1,2634 1,2634 1,0038 90 1,1275 1,2511 1,4139 1,1255 120 1,1184 1,285 1,367 1,1872 150 1,0569 1,2682 1,3101 1,1596 180 1,0209 1,2344 1,4447 1,1467 210 0,9708 1,1812 1,2533 1,0942 240 0,9363 1,1316 1,2046 1,0437 270 0,8611 1,0814 1,1409 1,0282 300 0,807 1,0396 1,1088 1,0493 Keterangan : W0 = berat hidrogel dalam keadaan kering, Ws = berat hidrogel dalam keadaan swelling Waktu
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Rasio Swelling (g/g) Rasio swelling Erlenmeyer Erlenmeyer Erlenmeyer Erlenmeyer rata-rata (g/g) 1 2 3 4 33,8926 37,4368 44,631 34,435 37,59885 50,7268 63,3106 61,33 50,19 56,38935 54,9853 60,733 68,6359 56,275 60,1573 54,556 62,3786 66,3592 59,36 60,66345 51,556 61,5631 63,597 57,98 58,674025 49,8 59,9223 70,131 57,335 59,297075 47,35 57,3398 60,8398 54,71 55,0599 45,6731 54,932 58,4757 52,185 52,81645 42,0048 52,4951 55,3834 51,41 50,323325 39,3658 50,466 53,8252 52,465 49,0305
66
Lampiran 4. Hasil AnalisisEDS Tabel 8. Data EDS Erlenmeyer 1 2 3 4
Berat hidrogel (gram) 0,0205 0,0206 0,0206 0,02
Berat Hidrogel setelah swelling 24 jam (gram) 0,4914 0,5019 0,7305 0,6773
No
Waktu (menit)
EDS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 1440
37.59885 56.38935 60.1573 60.66345 58.674025 59.297075 55.0599 52.81645 50.323325 49.0305 29,4152
67
Lampiran 5. Contoh perhitungan fraksi gel, rasio swelling dan EDS Perhitungan : 1. Fraksi Gel (%) =
𝐖𝟏 𝑾𝟎
x 100%
Keterangan : W0 = Bobot hidrogel kering (gram) W1 = Bobot hidrogel kering setelah pencucian (gram) Kassa 6 : 7,1763 gram
Fraksi Gel (%) = 7,2232 𝑔𝑟𝑎𝑚 x 100% = 99,35%
2. Rasio Swelling (g/g) =
𝐖𝐬 𝑾𝟎
Keterangan : Ws = Berat hidrogel dalam keadaan kering (g) W0 = Berat hidrogel dalam keadaan swelling (g) Rasio Swelling (g/g) =
0,6948 gram 0,0205 𝑔𝑟𝑎𝑚
= 33,8926
𝐖𝐬
3. Equilibrium Degree of Swelling (EDS)(g/g) = 𝑾𝟎 Keterangan : Ws = Berat hidrogel dalam keadaan kering (g) W0 = Berat hidrogel dalam keadaan swelling (g) EDS (g/g) =
0,4914 gram 0,0205 𝑔𝑟𝑎𝑚
= 23,9707
68
Lampiran 6. Contoh perhitungan pembuatan larutan logam dan larutan buffer 1. Larutan logam 20 ppm Ditimbang
logam
K2Cr2O7,Co(NO3)2.5H2O,
NiCl2.6H2O,
CuSO4,
Zn(NO3)2.7H2O,Pb(NO)3sebanyak yang telah dihitung dibawah ini, kemudian ditambahkan aquadest/larutan buffer sambil diaduk dan dimasukkan ke dalam labu ukur, setelah itu ditera sampai tanda batas dan dihomogenkan.
a.
Diketahui :
MrK2Cr2O7
= 294.196 g/mol
Ar Cr
= 103.992 g/mol
Ditanyakan :Massa K2Cr2O7 yang dibutuhkan untuk membuat larutan Cr dengan konsentrasi Cr = 20 mg/L Penyelesaian : 𝑀𝑟 K2Cr2O7 x 𝐴𝑟 𝐶𝑟 𝑥 𝑛
Konsentrasi Cr dalam larutan
294,196 𝑔/𝑚𝑜𝑙 x 𝑔 𝑥2 𝑚𝑜𝑙
= 103,992
20 mg/L
= 28.2925 mg dalam 1 liter
b.
Diketahui :
MrCo(NO3)2.6H2O
= 290,9466 g/mol
Ar Co
= 58,9338 g/mol
Ditanyakan : Massa Co(NO3)2.6H2O yang dibutuhkan untuk membuat larutan Pb dengan konsentrasi Co = 20 mg/L Penyelesaian : 𝑀𝑟 Co(NO3)2.6H2O x 𝐴𝑟 𝐶𝑜 𝑥 𝑛
=
290,9466 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑔 58,9338𝑚𝑜𝑙𝑥 1
Konsentrasi Co dalam larutan
x 20 mg/L
= 98,736 mg dalam 1 liter
c.
Diketahui :
MrNiCl2.6H2O
= 237,5988 g/mol
Ar Ni
= 58,6934 g/mol
Ditanyakan : Massa NiCl2.6H2O yang dibutuhkan untuk membuat larutan Ni dengan konsentrasi Ni = 20 mg/L
69
Penyelesaian : MrNiCl2.6H2O x Ar Ni x n
=
Konsentrasi Ni dalam larutan
237,5988 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑔 58,6934𝑚𝑜𝑙𝑥 1
x 20 mg/L
= 80,9626 mg dalam 1 liter
d.
Diketahui :
MrCuSO4
= 159,61 g/mol
Ar Cu
= 63,546 g/mol
Ditanyakan : Massa CuSO4 yang dibutuhkan untuk membuat larutan Cu dengan konsentrasi Cu = 20 mg/L Penyelesaian : 𝑀𝑟 𝐶𝑢𝑆𝑂4 x 𝐴𝑟 𝐶𝑢 𝑥 𝑛
=
Konsentrasi Cu dalam larutan
159,61 𝑔/𝑚𝑜𝑙 x 𝑔 63,546𝑚𝑜𝑙𝑥 𝑛
20 mg/L
= 50,2 mg dalam 1 liter
e.
Diketahui :
MrZnSO4.7H2O
= 287,444 g/mol
Ar Zn
= 65,38 g/mol
Ditanyakan : Massa ZnSO4.7H2O yang dibutuhkan untuk membuat larutan Zn dengan konsentrasi Zn = 20 mg/L Penyelesaian : 𝑀𝑟 ZnSO4.7H2O x 𝐴𝑟 𝑍𝑛
=
287,444 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑔 65,38𝑚𝑜𝑙𝑥 1
Konsentrasi Zn dalam larutan x 20 mg/L
= 87,93 mg dalam 1 liter
f.
Diketahui :
Mr Pb(NO3)2
= 331,20 g/mol
Ar Pb
= 207,19 g/mol
Ditanyakan : Massa Pb(NO3)2 yang dibutuhkan untuk membuat larutan Pb dengan konsentrasi Pb = 20 mg/L
70
Penyelesaian : 𝑀𝑟 𝑃𝑏 𝑁𝑂3 2 x 𝐴𝑟 𝑃𝑏 𝑥 𝑛 331,2 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑥𝑛 𝑚𝑜𝑙
= 207,19
Konsentrasi Pb dalam larutan x 20 mg/L
= 31,97 mg dalam 1 liter
2. Larutan buffer Dimasukkan A mL larutan CH3COOH 0,1M kedalam gelas kimia tambahkan B ml larutan CH3COONa 0,1M aduk larutan tersebut. Ditambahkan aquadest sampai volume 200 mL. Tabel 9. Pembuatan larutan buffer pH 2 3 5 7 9
(A) Volume CH3COOH 0,1 M (mL) 100 100 100 1 0,01
(B) Volume CH3COONa 0,1 M (mL) 0,1 1 100 100 100
71
Lampiran 7. Contoh perhitungan kapasitas penyerapan dan efisiensi penyerapan 1. Kapasitas penyerapan a. Logam Cr6+ q (mg/g) = q (mg/g) =
C0−C1 xV W 20
mg −6,743mg /L L
x 0,02 L
0,0201 gram
= 13,191 mg/g
2. Efisiensi penyerapan a. Logam Cr6+ ε (%)
=
ε (%)
=
C0−C1 Co
x 100%
20 mg/L−6,743 mg/L 20 mg/L
x 100%
= 66,285 %
72
Lampiran 8. Kurva kalibrasi Tabel 10.Kurva standar logam kromium (Cr) No 1 2 3 4 5 6
Konsentrasi logam (ppm) 0 5 10 20 50 100
Absorbansi (A) 0.005 0.0223 0.0407 0.0737 0.1622 0.2945
73
Tabel 11.Kurva standar logam kobalt (Co) No 1 2 3 4 5 6
Konsentrasi logam (ppm) 0 5 10 20 50 100
Absorbansi (A) 0.0004 0.0265 0.0554 0.103 0.2599 0.51
74
Tabel 12.Kurva standar logam nikel (Ni) No 1 2 3 4 5 6
Konsentrasi logam (ppm) 0 5 10 20 50 100
Absorbansi (A) 0.0003 0.0187 0.0353 0.0643 0.16 0.2945
75
Tabel 13.Kurva standar logam tembaga (Cu) No 1 2 3 4 5 6
Konsentrasi logam (ppm) 0 5 10 20 50 100
Absorbansi (A) 0 0.162 0.3327 0.6737 1.421 2.612
76
Tabel 14.Kurva standar logam seng (Zn) No 1 2 3 4 5 6
Konsentrasi logam (ppm) 0 5 10 20 50 100
Absorbansi (A) 0.0003 0.1683 0.3371 0.6658 1.5674 3.131
77
Tabel 15.Kurva standar logam timbal (Pb) No 1 2 3 4 5 6
konsentrasi logam (ppm) 0 5 10 20 50 100
Absorbansi (A) 0.0001 0.0314 0.063 0.128 0.3046 0.6124
78
Lampiran 10. Bahan-bahan dalam penelitian
Kitosan
Akrilamida
Asam Asetat dan Na-asetat
Sampel logam
Larutan buffer
Larutan logam
79
Lampiran 11. Alat-alat dalam penelitian
Timbangan Analitik (Mettler Toledo)
Shaker Incubator (Kontermann-Jerman)
Irradiator sinar gamma (IRKA) Co-60
Oven
pH meter Jenway 3505
Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)
80
Lampiran 12. Sampel Penelitian
Pencampuran antara kitosan dan akrilamida
Sebelum Iradiasi
Hidrogel sebelum dikeringkan
Fraksi gel
Perendaman Hidrogel (swelling)
Hidrogel dishaker dengan shaker incubator
81
Larutan logam yang akan dianalisis dengan SSA
Hidrogel setelah diswelling dengan larutan logam
82
Lampiran 13. Baku Mutu Limbah Cair KEP-51/MENLH/10/1995 Tabel 20. Baku Mutu Limbah Cair KEP-51/MENLH/10/1995
No.
Parameter
Satuan I
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Tembaga seng Krom Heksavalen Krom Total Cadmium Raksa Timbal Timah Putih Arsen Selenium Nikel Kobalt Sianida Sulfida Florida Klorin Bebas
(Cu) (Zn) (Cr+6) (Cr tot) (Cd) (Hg) (Pb) (Sn) (As) (Se) (Ni) (Co) (CN) (H2S) (F) (Cl2)
mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter mg/liter
1 5 0,05 0,1 0,01 0,001 0,1 2 0,05 0,01 0,1 0,2 0,05 0,01 1,5 0,02
Golongan Baku Mutu Limbah Cair II III 2 10 0,1 0.5 0,05 0,002 0,5 3 0,1 0,05 0,2 0,4 0,1 0,06 15 0,03
IV
3 15 0,5 1 0,1 0,05 1 4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,5 0,1 20 0,04
5 20 2 2 1 0,01 3 5 1 1 1 1 1 1 30 0,05
83
Lampiran 9. Data Hasil Analisis Logam Tabel 16. Data hasil analisis pengaruh waktu perendaman hidrogel terhadap penyerapan ion logam Logam Kromium (Cr6+) No
1 2 3 4 5
Waktu (menit) 5 15 30 60 120
Berat hidrogel kering (mg) 20.9 20.7 20.9 20.1 20.6
awal (g) 2.3251 2.4167 2.2115 1.9648 1.8674
akhir (g) 2.1265 2.1046 2.1173 1.8931 1.691
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 8.023 20 7.394 20 6.774 20 6.743 20 6.726
pH larutan 7.69 7.77 7.67 7.74 7.68
volume Efisiensi Kapasitas (mL) penyerapan penyerapan (%) (mg/g) awal akhir 20 19.5 59.885 11.461 20 19.5 63.03 12.179 20 20 66.13 12.653 20 20 66.285 13.191 20 20 66.37 12.887
Logam Kobalt (Co2+) No.
1 2 3 4 5
79
Waktu (menit) 5 15 30 60 120
Berat hidrogel kering (mg) 20.7 20.5 20.8 20.7 20.8
awal (g) 0.6523 0.8542 0.8921 0.8635 0.7245
akhir (g) 0.4996 0.6474 0.675 0.5759 0.5086
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 10.597 20 11.87 20 9.712 20 10.21 20 10.607
pH
volume (mL)
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 18 47.015 9.374 19 40.65 7.931 19 51.44 9.892 19 48.95 9.458 19 46.965 9.031
7.46 7.69 7.74 7.74 7.77
awal 20 20 20 20 20
Logam Nikel (Ni2+) No
1 2 3 4 5
Waktu (menit) 5 15 30 60 120
Berat hidrogel kering (mg) 20.4 20.2 20.2 20.6 20.3
awal (g) 0.8542 0.8624 0.8962 0.9542 0.951
akhir (g) 0.6321 0.6017 0.5997 0.6532 0.6151
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 17.18 20 18.08 20 17.7 20 16.61 20 17.51
pH larutan 7.45 7.68 7.7 7.52 7.68
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan Penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 14.1 2.7647 18 9.6 1.9 19 11.5 2.2772 19 16.95 3.2912 19 12.45 2.4532
Logam Tembaga (Cu2+) No
1 2 3 4 5 6 7
80
Waktu (menit) 5 15 30 60 120 300 1440
Berat hidrogel kering (mg) 20.9 20.8 20.5 20.5 20.9 20.8 20.9
awal (g) 2.2156 1.6821 1.4563 1.1258 0.8854 0.7932 0.4589
akhir (g) 2.1248 1.6633 1.4178 1.1098 0.8665 0.7767 0.4324
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 12.53 20 12.78 20 12.72 20 11.95 20 11.25 20 6.559 20 6.741
pH larutan 7.23 7.34 7.32 7.28 7.25 7.33 7.26
volume (mL) awal 20 20 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas Penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 37,35 7.148 20 36,1 6.942 20 36,4 7.102 20.5 40,25 8.048 20 43,75 8.373 20 67,205 12.924 20.5 66,295 12.688
Logam Seng (Zn2+) No.
1 2 3 4 5
Waktu (menit) 5 15 30 60 120
Berat hidrogel kering (mg) 20.8 20 20.3 20.7 20.9
awal (g) 0.6676 0.7554 0.8043 0.6876 0.6753
akhir (g) 0.4521 0.5874 0.6542 0.4865 0.4253
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 11.28 20 9.508 20 6.981 20 8.768 20 7.835
pH larutan 7.25 7.23 7.24 7.3 7.29
Volume (ml) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 18 43.6 8.384 19 52.46 10.492 19 65.095 12.826 19 56.16 10.852 19 60.825 11.641
Logam Timbal (Pb2+) No
1 2 3 4 5
81
Waktu (menit) 5 15 30 60 120
Berat hidrogel kering (mg) 20 20.6 20.3 20 20.8
awal (g) 0.5847 0.6231 0.6325 0.6014 0.6478
akhir (g) 0.5321 0.5423 0.5647 0.5326 0.5842
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 9.88 20 9.58 20 9.661 20 8.091 20 9.889
pH larutan 7.32 7.28 7.26 7.3 7.29
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas Penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 20 50.6 10.12 20.5 52.1 10.11 19 51.695 10.186 19 59.545 11.909 19 50.555 9.722
Tabel 17. Data hasil analisis pengaruh pH larutan logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam Logam kromium (Cr6+) No
1 2 3 4 5
pH larutan 2 3 5 7 9
Berat hidrogel kering (mg) 20.8 20.5 20.1 20.4 20.6
awal (g) 0.6254 0.9425 0.6785 0.9432 0.7548
akhir (g) 0.4753 0.734 0.493 0.7601 0.5567
Konsentrasi Logam (ppm) awal akhir 20 6.782 20 6.231 20 7.181 20 5.028 20 6.066
waktu (menit) 60 60 60 60 60
volume Efisiensi Kapasitas (mL) penyerapan penyerapan (%) (mg/g) awal akhir 20 19 66.09 12.7096 20 20 68.845 13.4331 20 20 64.095 12.7552 20 21.5 74.86 14.6784 20 19.5 69.67 13.796
Logam Kobalt (Co2+) No.
1 2 3 4 5
82
Waktu (menit) 30 30 30 30 30
Berat hidrogel kering (mg) 20.4 20.3 20 20.4 20.2
awal (g) 0.5427 0.4587 0.4596 0.4873 0.5492
akhir (g) 0.3079 0.2095 0.2141 0.211 0.2945
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 13.88 20 14.51 20 15.01 20 13.67 20 9.885
pH larutan 2 3 5 7 9
volume (ml) awal 20 20 20 20 20
akhir 18 19 19 20 20
Efisiensi penyerapa n (%) 30.6 27.45 24.95 31.65 50.575
Kapasitas penyerapan (mg/g) 6 5.408 4.99 6.205 10.014
Logam Nikel (Ni2+) No
1 2 3 4 5
Waktu (menit) 60 60 60 60 60
Berat hidrogel kering (mg) 20 20 20 20.4 20.4
awal (g) 0.5241 0.6857 0.6539 0.6532 0.4586
akhir (g) 0.3684 0.423 0.4526 0.438 0.2798
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 19.05 20 21.41 20 19.5 20 17.43 20 14.45
pH larutan 2 3 5 7 9
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 18.5 4.75 0.95 20 0 0 19 2.5 0.5 19 12.85 3 20 27.75 5.441
Logam Tembaga (Cu2+) No
1 2 3 4 5
83
Waktu (menit) 300 300 300 300 300
Berat hidrogel kering (mg) 20.5 20.2 20.4 20.1 20.9
awal (g) 0.7845 0.6584 0.8542 0.9627 0.6248
akhir (g) 0.5871 0.4164 0.5712 0.5447 0.4194
konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 8.501 20 7.755 20 7.361 20 4.804 20 1.355
pH larutan 2 3 5 7 9
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas Penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 57,495 11.2185 18 61.225 12.1237 19 63.195 12.3911 19 75.98 15.1203 19 93.25 17.8421
Logam Seng (Zn2+) No.
1 2 3 4 5
Waktu (menit) 30 30 30 30 30
Berat hidrogel kering (mg) 20.4 20.5 20 20.3 20.7
Awal (g) 0.5634 0.5324 0.4623 0.5598 0.4914
Akhir (g) 0.3693 0.318 0.289 0.3482 0.2942
Konsentrasi logam (ppm) Awal Akhir 20 6.459 20 4.042 20 7.179 20 9.102 20 0.316
pH larutan 2 3 5 7 9
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 18 67.705 13.275 18.5 79.79 15.568 19 64.105 12.82 19 54.49 10.736 19 98.42 19.018
Logam Timbal (Pb2+) No
1 2 3 4 5
84
Waktu (menit) 60 60 60 60 60
Berat hidrogel kering (mg) 20.6 20 20.4 20.2 20.1
awal (g) 0.4251 0.4826 0.4957 0.4687 0.5301
akhir (g) 0.274 0.2493 0.2601 0.2624 0.308
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 19.3 20 19.49 20 19.03 20 1,359 20 1.398
pH larutan 2 3 5 7 9
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 18 3.5 0.6796 19 2.55 0.57 20 4.85 0.9509 20 93.205 18.4564 20 93.01 18.5094
Tabel 18. Data hasil analisis pengaruh berat hidrogel poliakrilamida-co-kitosan terhadap kapasitas penyerapan ion logam Logam Kromium (Cr6+) No
1 2 3 4 5
Waktu (menit) 60 60 60 60 60
Berat hidrogel kering (mg) 5.1 20.2 35.1 50.1 200.2
awal (g) 0.2514 0.9524 1.3254 1.5984 2.0512
akhir (g) 0.138 0.6023 1.0139 1.2477 4.6206
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 4.133 20 4.13 20 3.461 20 3.205 20 2.633
pH larutan 6.89 6.94 6.9 6.99 7.07
volume Efisiensi Kapasitas (mL) penyerapan penyerapan (%) (mg/g) awal akhir 20 19 79.335 62.2235 20 19 79.35 15.7128 20 21.5 82.695 9.4239 20 18 83.975 6.7045 20 19.5 86.835 1.7349
Logam Kobalt (Co2+) No. Waktu (menit) 1 2 3 4 5
85
30 30 30 30 30
Berat hidrogel kering (mg) 5.4 20.9 35.2 50.6 200.1
awal (g) 0.0521 0.8854 1.3257 1.5786 4.8546
akhir (g) 0.0338 0.6524 1.1258 1.3579 4.6785
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 11.67 20 12.33 20 12.36 20 12.21 20 4.747
pH larutan 9.01 9.07 9.05 9.02 9.06
volume (ml) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 20 41.65 30.851 18 38.35 7.3397 19 38.2 4.3409 20.5 38.95 3.079 20 76.265 1.5245
Logam Nikel (Ni2+) No
1 2 3 4 5
Waktu (menit) 60 60 60 60 60
Berat hidrogel kering (mg) 5.5 20.7 35.9 50.3 200.1
awal (g) 0.0568 0.4259 1.6897 1.8584 4.5843
akhir (g) 0.0331 0.1556 1.2646 1.4327 4.3653
konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 8.716 20 2.913 20 3.555 20 3.022 20 12.05
pH larutan 9.06 9.08 9.02 9.03 9.11
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 20 56.42 41.032 19 85.435 16.509 19 82.225 9.161 20.5 84.89 6.75 20.5 39.75 0.794
Logam Tembaga (Cu2+) No
1 2 3 4 5
86
Waktu (menit) 300 300 300 300 300
Berat hidrogel kering (mg) 5.7 20.3 35.9 50.9 200.7
awal (g) 0.0532 0.3542 1.5329 1.8642 4.9584
akhir g) 0.0345 0.1865 1.3596 1.6921 4.6854
konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 4.992 20 5.268 20 5.326 20 2.464 20 3.199
pH larutan 9.03 9.08 9.11 9.04 9.06
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 75.04 52.659 19.5 73.66 14.514 19.5 73.37 8.174 20 87.68 6.8903 17 84.005 1.674
Logam Seng (Zn2+) No
1 2 3 4 5
Waktu (menit) 30 30 30 30 30
Berat hidrogel kering (mg) 5.4 20.6 35.8 50.9 200.9
awal (g) 0.0754 0.8547 1.4756 1.8957 2.5794
akhir (g) 0.0357 0.6549 1.2365 1.6549 2.2458
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 0.573 20 0.6 20 0.655 20 1.404 20 0.116
pH larutan 9.08 9.11 9.09 9.07 9.04
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 18.5 97.135 71.951 19 97 18.834 19 96.725 10.807 19 92.98 7.3068 19 99.42 1.9794
Logam Timbal (Pb2+) No
1 2 3 4 5
87
Waktu (menit) 60 60 60 60 60
Berat hidrogel kering (mg) 5.8 20.9 35 50.2 200.2
awal (g) 0.0562 0.6547 1.6854 1.6912 4.6357
akhir (g) 0.0396 0.5766 1.3146 1.4196 4.4661
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 20 0.107 20 0.318 20 0.346 20 0.075 20 0.096
pH larutan 7.03 7.06 7.09 7.1 7.04
volume (mL) awal 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 99.465 68.59 19 98.41 18.83 20 98.27 11.23 20 99.625 7.93 20 99.52 1.988
Tabel 19. Data hasil analisis pengaruh konsentrasi awal logam terhadap kapasitas penyerapan ion logam Logam Kromium (Cr6+) No. Waktu (menit) 1 2 3 4 5 6
60 60 60 60 60 60
Berat hidrogel kering (mg) 5.2 5.2 5.4 5.5 5.4 5.2
awal (g) 0.0524 0.0712 0.0652 0.0548 0.0653 0.0851
akhir (g) 0.0365 0.0535 0.0492 0.0389 0.0538 0.0691
Konsentrasi logam (ppm) awal akhir 10 4.603 20 7.907 30 11.09 40 14.99 50 19.32 100 36.88
pH larutan 7.33 7.28 7.30 7.38 7.25 7.34
volume Efisiensi Kapasitas (mL) penyerapan penyerapan (%) (mg/g) awal akhir 20 19.5 53.97 20.7576 20 20 60.465 46.5115 20 19.5 63.033 70.037 20 19.5 62.525 90.9454 20 19 61.36 113.6296 20 19.5 63.12 242.7692
Logam Kobalt (Co2+) No
Waktu (menit)
1 2 3 4 5 6
30 30 30 30 30 30
88
Berat hidrogel kering (mg) 5.9 5.7 5.9 5.9 5.6 5.8
awal (g) 0.0325 0.0389 0.0425 0.0478 0.0495 0.0658
akhir (g) 0.0168 0.0261 0.0308 0.0367 0.0249 0.0423
konsentrasi logam (ppm) awal akhir 10 4.783 20 12.53 30 19.89 40 25.05 50 32.22 100 62.92
pH larutan 9.06 9.08 9.03 9.05 9.01 9.07
volume (ml) awal 20 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 52.17 17.684 19 37.35 26.21 19.5 33.7 34.271 19 37.375 50.677 19 35.56 63.5 19 37.08 127.862
Logam Nikel (Ni2+) No
1 2 3 4 5 6
Waktu (menit) 60 60 60 60 60 60
berat hidrogel kering (mg) 5.9 5.4 5.1 5.7 5.9 5.9
awal (g) 0.0568 0.0542 0.0597 0.0547 0.0621 0.0584
akhir (g) 0.0358 0.0378 0.0355 0.0428 0.0455 0.0331
konsentrasi logam (ppm) awal akhir 10 7.849 20 14.25 30 23.14 40 32.29 50 40.19 100 82.51
pH larutan
volume (mL)
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 21.51 7.291 20 28.75 21.29 20 22.86 26.9 20 19.275 27.052 20 19.62 33.254 20.5 17.49 59.288
9.1 9.05 9.06 9.04 9.08 9.09
awal 20 20 20 20 20 20
pH
volume (mL)
9.02 9.05 9.06 9.08 9.04 9.01
awal 20 20 20 20 20 20
Logam Tembaga (Cu2+) No
1 2 3 4 5 6
89
Waktu (menit) 300 300 300 300 300 300
Berat hidrogel kering (mg) 5.1 5.8 5.3 5.7 5.9 5.6
awal (g) 0.0532 0.0589 0.0542 0.0583 0.0574 0.0592
akhir (g) 0.0251 0.0319 0.0298 0.0276 0.0324 0.0264
konsentrasi logam (ppm) awal akhir 10 3.813 20 3.378 30 5.993 40 12.75 50 17.46 100 57.46
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 61.87 24.26 19 83.11 57.317 19 80.02 90.592 20 68.125 95.614 20 65.08 110.305 19 42.54 151.93
Logam Seng (Zn2+) No
Waktu (menit)
1 2 3 4 5 6
30 30 30 30 30 30
Berat hidrogel kering (mg) 5 5 5.9 5.3 5.9 5.6
awal (g) 0.0521 0.0532 0.0568 0.0578 0.0564 0.0594
akhir (g) 0.0326 0.0327 0.0322 0.0357 0.0378 0.0322
konsentrasi logam (ppm) awal akhir 10 0.947 20 2.57 30 3.15 40 0.972 50 2.565 100 16.93
pH larutan 9.04 9.03 9.06 9.09 9.07 9.01
volume (mL) awal 20 20 20 20 20 20
Efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) akhir 19 90.53 36.212 19 87.15 69.72 19 89.5 91.01 19 97.57 147.275 19 94.87 160.796 19 83.07 296.678
Logam Timbal (Pb2+) No.
Waktu (menit)
1 2 3 4 5 6
60 60 60 60 60 60
90
Berat hidrogel kering (mg) 5.9 5.9 5.4 5.4 5.5 5
awal (g) 0.0563 0.0587 0.0648 0.0598 0.0524 0.0513
akhir (g) 0.0289 0.0338 0.043 0.0351 0.0284 0.0288
konsentrasi logam (ppm) awal akhir 10 -0.14 20 7.908 30 17.92 40 24.71 50 32.87 100 53.09
pH larutan 9.11 9.14 9.08 9.1 9.09 9.03
volume (mL) awal 20 20 20 20 20 20
akhir 19 19.5 20 20 21 20
efisiensi Kapasitas penyerapan penyerapan (%) (mg/g) 98.6 33.42 60.46 40.98 40.26 44.74 38.225 56.63 34.26 62.29 46.91 187.64
91
