ADSORPSI LOGAM Cu(II) DAN Cr(VI) PADA KITOSAN BENTUK SERPIHAN DAN BUTIRAN
DIAN NURDIANI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2005
ABSTRAK DIAN NURDIANI. Adsorpsi Logam Cu(II) dan Cr(VI) pada Kitosan Bentuk Serpihan dan Butiran. Dibimbing oleh AHMAD SJAHRIZA dan PURWANTININGSIH SUGITA. Kitosan merupakan polimer alam yang dihasilkan dari limbah kulit udang. Kitosan dapat digunakan sebagai biopolimer yang bermanfaat untuk menjerap ion logam berat. Bentuk kitosan yang digunakan adalah bentuk serpihan dan butiran. Ion logam yang digunakan adalah Cu(II) dan Cr(VI). Studi adsorpsi kedua bentuk kitosan terhadap kedua jenis ion logam dilakukan pada kondisi pH 3 dan pH 7, konsentrasi larutan logam 1000 ppm dan 500 ppm dengan waktu pengamatan 2, 4, 6, 8, 10, 15, dan 30 menit. Pengukuran dilakukan pada panjang gelombang 560 nm untuk logam Cu(II) dan 540 nm untuk logam Cr(VI). Kapasitas adsorpsi maksimum untuk logam Cu(II) terjadi pada pH 7, konsentrasi 1000 ppm dan kitosan bentuk serpihan. Kapasitas adsorpsi maksimum untuk logam Cr(VI) terjadi pada pH 3, konsentrasi 1000 ppm dan kitosan bentuk serpihan. Kondisi yang sama terjadi pada ion logam dalam campuran ion logam Cu(II) dan Cr(VI), kapasitas adsorpsi kitosan terhadap logam Cu(II) lebih tinggi dari pada kapasitas adsorpsi kitosan terhadap logam Cr(VI). Isoterm adsorpsi yang sesuai adalah Langmuir dan Freundlich. Konstanta pada persamaan isoterm Langmuir untuk kitosan bentuk serpihan adalah k1 = 0.28 ± 9.64 x 10-2 dm3.g-1, k2 = -8.58 x 10-3 ± 2.41 x 10-3 dm3.mg, linearitas kurva 90.65%. Konstanta pada persamaan isoterm Freundlich untuk kitosan bentuk serpihan adalah k = 2.08 x 10-2 ± 0.035 g.dm-3, 1/n = 1.82 ± 0.124 mg.g-1, linearitas kurva 91.84%. Konstanta pada persamaan isoterm Langmuir untuk kitosan bentuk butiran adalah k1 = 0.14 ± 3.11 x 10-2 dm3.g-1, k2 = -9.74 x 10-3 ± 7.79 x 10-4 dm3.mg, linearitas kurva 96.32%. Konstanta pada persamaan isoterm Freundlich untuk kitosan bentuk butiran adalah k = 1.92 x 10-4 ± 2.26 x 10-4 g.dm-3, 1/n = 2.93 ± 3.41 x 10-2 mg.g-1, linearitas kurva 98.76%.
ABSTRACT DIAN NURDIANI. Cu(II) and Cr(VI) Adsorption in Chitosan Flakes and Beads. Supervised by AHMAD SJAHRIZA and PURWANTININGSIH SUGITA. Chitosan is a natural polymer derived from shrimp crust. Chitosan is a biopolymer that could be applied to adsorp some heavy metals. Chitosan used in this experiment was in flake and bead forms. Adsorption of those chitosan forms were observed in two different pH conditions, namely 3 and 7, and at concentrations 1000 ppm and 500 ppm, respectively. Adsorption was observed after 2, 4, 6, 8, 10, 15, and 30 minutes. Heavy metal concentration was measured using visible spectrophotometer method at 560 nm for Cu(II) and 540 nm for Cr(VI). Maximum adsorption capacity of Cu(II) for flakes occured at pH 7, 1000 ppm concentration. While, for Cr(VI), the maximum adsorption for flakes also happened at pH 3, 1000 ppm concentration. Similar condition was occurred for solution made of mixture of equal volume of Cu(II) and Cr(VI), applied and it found adsorption capacity of the Cu(II) was higher than Cr(VI). The appropriate adsorption isotherm fitting Langmuir and Freundlich models. The constant of Langmuir isotherm of the flakes form obtained graphically was k1 = 0.28 ± 9.64 x 10-2 dm3.g-1, k2 = -8.58 x 10-3 ± 2.41 x 10-3 dm3.mg with linearity 90.65% and the constant of Freundlich isotherm of flakes chitosan obtained was k = 2.08 x 10-2 ± 0.035 g.dm-3, 1/n = 1.82 ± 0.124 mg.g-1 with linearity 91.84%. Furthermore, the constant Langmuir isotherm constant of beads form was k1 = 0.14 ± 3.11 x 10-2 dm3.g-1, k2 = -9.74 x 10-3 ± 7.79 x 10-4 dm3.mg with linearity 96.32% and the Freundlich constant of it was k = 1.92 x 10-4 ± 2.26 x 10-4 g.dm-3, 1/n = 2.93 ± 3.41 x 10-2 mg.g-1, with linearity 98.76%.
ADSORPSI LOGAM Cu(II) DAN Cr(VI) PADA KITOSAN BENTUK SERPIHAN DAN BUTIRAN
DIAN NURDIANI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2005
Judul Skripsi : Adsorpsi Logam Cu(II) dan Cr(VI) pada Kitosan Bentuk Serpihan dan Butiran Nama : Dian Nurdiani NIM : G01400051
Disetujui
Drs. Ahmad Sjahriza Ketua
Dr. Purwantiningsih Sugita, M.S. Anggota
Diketahui Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. Ir. Yonny Koesmaryono NIP 131 473 999
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah kajian penjerapan logam berat pada kitosan, dengan judul Adsorpsi Logam Cu(II) dan Cr(VI) pada Kitosan Bentuk Serpihan dan Butiran. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Drs. Ahmad Sjahriza dan Dr. Purwantiningsih Sugita, M.S. selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan karya tulis ini. Ungkapan terima kasih juga kepada Mama, Mimi, A Hamid, Teh Yoyoh, Mas Parno, Teh Tuti, dan keluarga atas dukungan baik moril maupun materiil serta kasih sayang dan doanya. Penghargaan penulis sampaikan kepada Pak Mail, Pak Nano, Ibu Ai, Pak Pam, Om Em, Pak Sabur, Mas Toni, Mas Heri serta staf dosen kimia fisik FMIPA IPB atas bantuannya. Selain itu, ucapan terima kasih kepada Isye, Nisa, Ulil, selaku rekan kerja yang baik (Shrimp family), Mbak Retno, Mbak Ain, Denny, Ira, Mila, Dewi, Adi, Dede, Gana, Hisam, rekan Kimia 37, Frans Hadi Nugroho, teman-teman di Bafak 5, Lia, Desi, Susi, Dina, Afini, Nova atas persahabatan, perhatian, ilmu, semangat yang diberikan serta kebersamaan yang indah. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Oktober 2005 Dian Nurdiani
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Majalengka pada tanggal 12 Oktober 1981 dari ayah Djunaedi dan ibu Lili Djulaeliyah. Penulis merupakan putri keempat dari enam bersaudara. Tahun 2000 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Majalengka dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Komia Koloid pada tahun ajaran 2002/2003; Kimia Lingkungan pada tahun ajaran 2003/2004; Kimia Fisik pada tahun ajaran 2002/2003 dan 2004/2005. Pada tahun 2003 penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan di Balai Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara Bandung. Penulis juga pernah mengajar di Lembaga Bimbingan Belajar PrestasIPB pada tahun 2003/2004 dan Private Community pada tahun 2004/2005.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL............................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... x PENDAHULUAN ........................................................................................... 1 TINJAUAN PUSTAKA................................................................................... Kitosan..................................................................................................... Isoterm Adsorpsi ...................................................................................... Logam Berat ............................................................................................ Tembaga .................................................................................................. Kromium..................................................................................................
1 1 2 3 3 4
METODE PENELITIAN................................................................................. 4 Bahan dan Alat......................................................................................... 4 Metode ................................................................................................. 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................ Pembuatan Kitosan Bentuk Butiran......................................................... Pembuatan Larutan Tunggal Ion Logam.................................................. Pembuatan Kurva Standar ....................................................................... Adsorpsi Ion Logam pada Kitosan .......................................................... Analisis FTIR ......................................................................................... Isoterm Adsorpsi.....................................................................................
5 5 5 6 6 7 8
SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 9 Simpulan ................................................................................................. 9 Saran....................................................................................................... 10 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 10 LAMPIRAN .................................................................................................... 12
DAFTAR TABEL Halaman 1
Parameter mutu kitosan .............................................................................. 2
2
Pencemaran utama dari logam dan sumbernya di alam ............................... 3
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Struktur kitosan........................................................................................... 1
2
Hubungan antara waktu dan kapasitas adsorpsi maksimum pada larutan tunggal ion logam pH 3.00 ............................................................. 6
3
Hubungan antara waktu dan kapasitas adsorpsi maksimum pada larutan tunggal ion logam pH 7.00.............................................................. 6
4
Bentuk kelat kitosan dengan ion logam Cu(II) ............................................ 7
5
Hubungan antara waktu dan kapasitas adsorpsi maksimum pada larutan campuran ion logam pH 3.00 .......................................................... 7
6
Hubungan antara waktu dan kapasitas adsorpsi maksimum pada larutan campuran ion logam pH 7.00 .......................................................... 7
7
Spektrum FTIR kitosan-Cu(II) (a), kitosan (b), kitosan-Cr(VI) (c).............. 8
8 Isoterm adsorpsi Langmuir logam Cu(II) pada kitosan bentuk serpihan ...... 8 9
Isoterm adsorpsi Freundlich logam Cu(II) pada kitosan bentuk serpihan..... 9
10 Isoterm adsorpsi Langmuir logam Cu(II) pada kitosan bentuk butiran ........ 9 11 Isoterm adsorpsi Freundlich logam Cu(II) pada kitosan bentuk butiran....... 9
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Bagan alir penelitian................................................................................... 12
2
Panjang gelombang maksimum larutan CuSO4.5H2O dan K2Cr2O7 ........... 13
3
Kurva standar CuSO4.5H2O dan K2Cr2O7 ................................................... 14
4
Kapasitas adsorpsi maksimum pada larutan tunggal ion logam pH 3.00...... 15
5
Kapasitas adsorpsi maksimum pada larutan tunggal ion logam pH 7.00...... 15
6
Kapasitas adsorpsi maksimum pada larutan campuran ion logam pH 3.00 .. 16
7
Kapasitas adsorpsi maksimum pada larutan campuran ion logam pH 7.00 .. 16
