MEMBRAN SELULOSA BERBAHAN DASAR KULIT BUAH NANAS SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA TEKSTIL BIRU METILENA
ARIE MEGHA RUKHMANA
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
MEMBRAN SELULOSA BERBAHAN DASAR KULIT BUAH NANAS SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA TEKSTIL BIRU METILENA
ARIE MEGHA RUKHMANA 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 2012
ABSTRAK ARIE MEGHA RUKHMANA. Membran Selulosa Berbahan Dasar Kulit Buah Nanas sebagai Adsorben Zat Warna Tekstil Biru Metilena. Dibimbing oleh ARMI WULANAWATI dan SRI MULIJANI.
Berbagai pengolahan buah nanas pada kehidupan sehari-hari menimbulkan masalah lingkungan, yaitu menumpuknya limbah kulit buah nanas. Limbah kulit buah nanas dapat dimanfaatkan lebih lanjut menjadi selulosa mikrobial (nata de pina) yang dihasilkan dari mikroorganisme Acetobacter xylinum. Aplikasi selulosa mikrobial sebagai membran merupakan cara alternatif pembuatan membran. Membran optimum pada tekanan 5 psi yang merupakan ketahanan membran menghasilkan nilai fluks 4.72-65.56 L/m2.jam. Hasil rejeksi membran terhadap larutan biru metilena 82.37-98.87 % menggambarkan bahwa membran mampu mengadsorpsi biru metilena yang dilewatkan. Berdasarkan hasil analisis Fourier transform infrared serta scanning electrone microscope diketahui membran tersusun dari selulosa, dengan jenis asimetri, dan memiliki ukuran pori 20-50 nm sebagai membran ultrafiltrasi. Kata kunci: Membran Selulosa, Kulit buah nanas, Acetobacter xylinum,Biru Metilena.
ABSTRACT ARIE MEGHA RUKHMANA. Cellulose Membranes Made from Pineapple Piles for Textile Dye Adsorbent Methylene Blue. Supervised by ARMI WULANAWATI and SRI MULIJANI.
Treatment of various fruit pineapple in daily life created a problem of the environment, such as build up of peel waste. The waste could be transformed further to microbial cellulose (nata de pina) by using microorganisms Acetobacter xylinum. The application of microbial cellulose produced flux of 4.72-65.56 L/m2.h. The rejection membrane of methylene blue was 90 - 98 %, meaning that the membrane was able to adsorb methylene blue. Based on analysis using Fourier transform infrared and scanning electrone microscope the membrane composed of cellulose, with the type of asymmetry, and has pore size 20-50 nm as ultrafiltration membrane. Keyword: Membrane Cellulose, Peel of Pineapple, Acetobacter xylinum, Methylene Blue.
0
Judul Nama NIM
: Membran Selulosa Berbahan Dasar Kulit Buah Nanas sebagai Adsorben Zat Warna Tekstil Biru Metilena : Arie Megha Rukhmana : G44070053
Disetujui Pembimbing 1
Pembimbing 2
Armi Wulanawati, S.Si, M.Si
Dr Sri Mulijani, MS
NIP 19690725 200003 2 001
NIP 19630401 199103 2 001
Diketahui Ketua Departemen Kimia
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal lulus:
1
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilakukan dari bulan Februari sampai Oktober 2011 dengan judul Membran Selulosa Berbahan Dasar Kulit Buah Nanas sebagai Adsorben Zat Warna Tekstil Biru Metilena. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Armi Wulanawati, S.Si, M.Si dan Ibu Dr. Sri Mulijani, MS selaku pembimbing yang telah banyak membimbing dalam penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Ayah, Mama, Azis, Ides, serta Arif atas segala do’a, dukungan, pengorbanan, dan semua sarana yang tak ternilai. Terima kasih untuk sahabat-sahabat saya di laboratorium Mba Nano, Iren, Sufi, Muti, Indah, Ayas, Ardit, Raras, Niken, Eno, Ayu, dan Shinta atas dukungan dan bantuannya. Terima kasih untuk temanku yang memberi saya ide penelitian Frengki, Aji, Yuthika, serta Surya. Terimakasih pula untuk sahabat saya Dyah, Anin, Galuh, Lilis, Lyska (ica), Shiva, Emoy, Ulanda, Lita, dan Dora untuk semangat serta dukungannya. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Kak Budi, teman-teman Kimia angkatan 44, dan semua pihak di Laboratorium Kimia Fisik Departemen Kimia FMIPA IPB yang telah banyak memberikan bantuannya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Maret 2012
Arie Megha Rukhmana
2
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Biak Numfor pada tanggal 19 April 1989 dari Ayah Hadi Suyatno dan Ibu Hermin Widyastuti. Penulis merupakan putri sulung dari tiga bersaudara. Tahun 2007 penulis lulus dari SMA N 2 Ciputat dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk ke IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Pada tahun 2010 penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan di UPTBPP Biomaterial, LIPI pada bulan Juli-Agustus. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam IMASIKA (ikatan mahasiswa kimia) IPB sebagai bendahara sie.kominfo (2008-2009), penanggung jawab sie.kominfo (2009-2010), Kadiv. Sie. Acara dalam acara SENSITIF (Seminar Nasional Kimia dan Aplikatif) 2009, dan Kadiv. Sie. Humas dalam acara Pesta Sains Nasional 2009. Selain itu, penulis pernah menjadi peserta PIMNAS XXIV pada tahun 2011 di Makassar.
3
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR ........................................................................................viii DAFTAR LAMPIRAN.....................................................................................viii PENDAHULUAN ............................................................................................... 1 TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 1 Tanaman Nanas .......................................................................................... 1 Selulosa Mikrobal....................................................................................... 2 Membran ................................................................................................... 2 Metilena Biru.............................................................................................. 3 Uji Kinerja Membran.................................................................................. 3 Pencirian Membran..................................................................................... 3 BAHAN DAN METODE .................................................................................... 3 Alat dan Bahan ........................................................................................... 3 Metode ....................................................................................................... 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 5 Nata de Pina............................................................................................... 5 Membran selulosa....................................................................................... 5 Fluks Pada Membran .................................................................................. 6 Indeks Rejeksi Pada Membran .................................................................... 6 Kajian SEM Terhadap Membran Selulosa................................................... 7 Kajian FTIR Terhadap Membran Selulosa .................................................. 8 SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................. 8 Simpulan .................................................................................................... 8 Saran .......................................................................................................... 8 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 9 LAMPIRAN ...................................................................................................... 11
4
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Kulit nanas.................................................................................................... 1
2 Struktur Haworth selulosa .............................................................................. 2 3 Skema modul operasi dasar (a) dead-end (b) cross-flow ................................. 3 4
Struktur kation biru metilena.......................................................................... 3
5
Nata de pina................................................................................................... 5
6 Tahapan polimerisasi glikosa menjadi selulosa............................................... 5 7 Membran dengan pengeringan (a) pada suhu ruang dan (b) terik matahari...... 5 8 Ilustrasi proses penyempitan ......................................................................... 6 9
Grafik Perbandingan antara fluks air dengan waktu pada tekanan 5 psi dan 10 psi ................................................................................................................. 6
10 Grafik perbandingan antara nilai rejeksi membran dengan waktu dari umpan biru metilen a) 15 ppm, b) 20ppm, dan c) 25 ppm .......................................... 7 11 Hasil pengamatan terhadap permukaan membran sebelum rejeksi .................. 7 12 Hasil pengamatan penampang melintang membran (a) sebelum dan (b) setelah rejeksi dengan biru metilen................................................................. 8 13 Hasil pengamatan terhadap membran selulosa dengan FTIR .......................... 8
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Diagram alir penelitian................................................................................. 12 2 Kurva standar biru metilen ........................................................................... 13 3 Data nilai fluks air pada tekanan 5 psi dan 10 psi ......................................... 14 4 Data pengamatan rejeksi membran .............................................................. 16 5 Hasil FTIR membran selulosa mikrobial ..................................................... 17
1
PENDAHULUAN Data Biro Pusat Statistik (2010) menyatakan bahwa produksi buah nanas di Indonesia pada tahun 2009 mencapai 1.558.049 ton. Sebagai komoditi hortikultura, buah nanas diolah menjadi berbagai macam produk seperti selai, sirup, sari buah, nektar serta buah dalam botol atau kaleng. Berbagai macam pengolahan tersebut menimbulkan limbah kulit yang belum banyak dimanfaatkan, atau relatif hanya dibuang, sehingga menimbulkan masalah bagi lingkungan. Larutan atau media yang mengandung glukosa dapat dijadikan selulosa dari proses sintesis dengan bakteri (selulosa mikrobial) (Lapuz et al. 1967). Selain itu, Yoshinaga et al. (1997) menyatakan bahwa selulosa mikrobial seperti nata de coco mempunyai kekhasan sifat struktural dan fisikokimiawi dibandingkan selulosa kayu. Pada buah nanas terdapat kandungan glukosa atau dalam bentuk polisakarida yaitu karbohidrat. Hal tersebut memberikan peluang untuk kulit buah nanas dapat disintesis menjadi selulosa mikrobial (nata de pina) sebagai upaya pemanfaatan dalam peningkatan kualitasnya. Pada umumnya membran selulosa mikrobial yang telah dikembangkan dapat digunakan membran sebagai bahan penyaring, diafragma pengeras suara, produk-produk perawatan luka, serat tekstil, dan bahan pada makanan makanan tambahan fungsional. Limbah cair merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan industri tekstil. Masuknya limbah cair zat warna ke perairan mengakibatkan karakter fisik dan kimia dari sumber air berubah. Zat warna yang biasa digunakan diantaranya biru metilena, rhodamin B, poceau, dan lain-lain. Biru metilena banyak digunakan pada pewarna kain katun dan wol. Dosis tinggi dari biru metilena dapat menyebabkan mual, muntah, nyeri pada perut dan dada, sakit kepala, keringat berlebihan, serta hipertensi (RSC 1992). Berdasarkan KEP51/MENLH/ 10/1995 batas ambang maksimum biru metilen pada lingkungan sebesar 5 ppm. Pengolahan limbah cair dalam proses produksi dimaksudkan untuk meminimalisasi volume, konsentrasi, dan toksisitas limbah dengan menghilangkan atau menurunkan bahan pencemar yang terkandung di dalamnya sehingga limbah cair memenuhi syarat untuk dapat dibuang sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan. Pada umumnya pengolahan limbah cair yang dilakukan oleh
pabrik tekstil yaitu dengan koagulasi (penggumpalan) yang diikuti adsorpsi bahan pencemar dengan melewatkan air limbah melalui zeolit, lumpur aktif, atau arang aktif. Menurut Kaewprasit et al. (1998), bahanbahan tersebut dapat digunakan sebagai adsorben limbah cair biru metilena. Proses pemisahan dengan menggunakan membran merupakan salah satu proses pemisahan alternatif yang efektif karena energi. Proses terjadi penghematan pemisahan dilakukan pada suhu kamar, ramah lingkungan, bersifat modular serta kompak sehingga mudah dikembangkan dengan tidak menggunakan tempat yang luas (Wenten 1996). Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Andriansyah (2006) diperoleh bahwa komposisi bahan kulit buah nanas dengan air dan gula (1:4, 7.5% b/v) membentuk nata de pina dengan ketebalan ± 5mm. Selain itu, Putri (2006) menyatakan bahwa membran selulosa mikrobial dari nata de pina termasuk mikrofiltrasi berdasarkan nilai fluks air sebesar lebih dari 50 L/m2.jam serta ukuran pori dalam kisaran 0.1-10.0 µm. Dengan demikian penelitian ini dilakukan dengan tujuan membuat limbah kulit buah nanas menjadi membran selulosa atau nata de pina dan menguji kinerjanya sebagai adsorben (penjerap) zat warna tekstil biru metilena.
TINJAUAN PUSTAKA Tanaman nanas Tanaman nanas (Ananas comosus) merupakan tanaman yang berasal dari Amerika Selatan dan Hindia Barat. Tanaman ini termasuk divisi Plantae, sub divisi Spermatophyta, kelas Monocotyledone, ordo Faranosae, famili Broelioceae, genus Ananas, dan spesies Ananas comossu. Berdasarkan kandungan nutriennya, kulit buah nanas (Gambar 1) mengandung karbohidrat dan gula yang cukup tinggi. Menurut Wijana et al. (1991) kulit buah nanas mengandung 81.72 % air; 20.87 % serat kasar; 17.53 % karbohidrat; 4.41 % protein; dan 13.65 % gula reduksi.
Gambar 1 Kulit buah nanas.
2
Selulosa Bakterial Selulosa (Gambar 2) adalah polisakarida yang berasal dari residu β–D–glukosa yang tergabung dalam rantai linear.
Gambar 2 Struktur selulosa (Tellu 2008).
Selulosa mikrobial merupakan salah satu produk metabolit dari mikroorganisme genus Acetobacter, Agrobacterium, Rhizobium, Sarcina, dan Valonia. Penghasil selulosa yang paling efisien adalah Acetobacter xylinum, yang akhir-akhir ini diklasifikasi ulang sebagai Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus). Acetobacter xylinum merupakan bakteri gram negatif, aerobik, berbentuk batang, tidak membentuk spora, dan non motil. Acetobacter xylinum memiliki sifat sensitif terhadap perubahan sifat fisik dan kimia lingkungannya dan ini akan berpengaruh terhadap nata yang dihasilkan (Lapuz et al. 1967). Bila mikroba ini ditumbuhkan pada media yang mengandung gula, organisme ini dapat mengubah 19 persen gula menjadi selulosa. Selulosa yang dikeluarkan ke dalam media itu berupa benang-benang yang membentuk jalinan yang terus menebal menjadi lapisan nata. Selulosa yang disintesis oleh Acetobacter xylinum dapat dihasilkan pada media statis maupun media dengan pengadukan. Setelah pemurnian dan pengeringan serat selulosa mikrobial akan mempunyai penampakan yang sama dengan kertas perkamen dengan ketebalan antara 0.01–0.5 mm (Krystynowicz & Bielecki 2001). Pertumbuhan bakteri nata pada media cair yang mengandung glukosa, yaitu berupa timbulnya kekeruhan setelah inkubasi selama 24 jam pada suhu kamar (Lapuz et al. 1967). Setelah 36–48 jam suatu lapisan tembus cahaya mulai terbentuk di permukaan media dan secara bertahap akan menebal membentuk lapisan yang kompleks. Nata yang terbentuk dapat mencapai tebal lebih dari 5 cm dalam waktu satu bulan. Aktivitas pembentukan nata hanya terjadi pada kisaran pH antara 3.5–7.5, kualitas nata terbaik dicapai pada pH 5.0 dan 5.5 selama 1 minggu. Pertumbuhan Acetobacter xylinum dipengaruhi oleh faktor-faktor antara lain pH,
suhu, sumber nitrogen, dan sumber karbon (Lapuz et al. 1967). Faktor lain yang berpengaruh terhadap hasil nata adalah wadah fermentasi. Untuk efisiensi dan efektifitas hasil nata serta mempertinggi rendemen, lebih baik digunakan wadah dengan luas permukaan yang relatif besar. Hal ini disebabkan karena pada kondisi yang demikian ini pertukaran oksigen dapat berlangsung dengan baik.
Membran Membran merupakan fase permeabel atau semi permeabel yang biasanya berupa padatan polimer tipis yang menahan pergerakan bahan tertentu. Fase ini merupakan pembatas antara umpan yang akan dipisahkan dan produk, yang mengontrol laju relatif perpindahan bahan tertentu melalui pembatas tersebut. Di satu sisi, pemisahan menghasilkan satu produk yang telah hilang komponen tertentunya kemudian komponen yang terpisah tersebut bergabung menjadi semakin pekat membentuk suatu produk sendiri (Scott dan Hughes 1996). Pada umumnya materi membran dapat diklasifikasikan ke dalam tiga jenis, yaitu polimer sintetis; produk alami termodifikasi yang berbahan dasar selulosa; berbahan dasar keramik, dan logam. Agar efektif dalam pemisahan, membran seharusnya memiliki sifat-sifat seperti ketahanan kimia, stabilitas mekanik, stabilitas termal, permeabilitas tinggi, selektivitas tinggi (Scott dan Hughes 1996). Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan oleh Putri (2006), membran selulosa dari kulit buah nanas termasuk dalam kelompok mikrofiltrasi. Menurut Toledo (1991), filtrasi membran dibagi menjadi dua bagian, yaitu filtrasi partikel konvensional atau dead-end filtration (Gambar 3a) dan proses filtrasi membran atau cross-flow filtration (Gambar 3b). Sistem dead-end, larutan umpan dialirkan secara tegak lurus terhadap membran, akibatnya terjadi peningkatan konsentrasi komponenkomponen yang tertahan pada permukaan membran sehingga terjadi penurunan laju permeate (zat yang dapat dialirkan melalui membran) yang melalui membran. Sedangkan pada sistem cross-flow, aliran umpan sejajar dengan membran sehingga fouling dapat dikurangi. Di dalam modul membran aliran umpan dipisahkan menjadi dua aliran, yaitu aliran permeate dan aliran rentetate (zat yang ditahan oleh membran).
3
Umpan Rentetat
Umpan
Permeat Permeat
(a)
(b)
Gambar 3 Skema modul operasi dasar (a) dead-end (b) cross-flow
Metilena Biru Biru metilena (Gambar 4) digunakan sebagai pewarna dalam bakteriologi, sebagai reagen analitis, indikator oksidasi -reduksi, antimetemoglobin, antidote sianida, dan sebagai antiseptik. Biru metilena juga dikenal dengan nama fenotiazin-5- ium, 3,7-bis (dimetilamino)-klorida; C.I. Basic Blue 9 Sandocryl Blue BRL; tetrametiltionin klorida; dan Yamamoto Methylene Blue ZF C.I 52015. Dosis tinggi dari biru metilena dapat menyebabkan mual, muntah, nyeri pada mulut dan dada, sakit kepala, keringat berlebihan, dan hipertensi (RSC 1992). Interaksi biru metilena dengan air akan menghasilkan ion dari biru metilena yang bermuatan positif. Kation yang dihasilkan akan berinteraksi dengan adsorben. Adanya interaksi antara ion dan adsorben akan menurunkan intensitas warna larutan. Biru metilena juga dikenal dengan beberapa merek dagang antara lain urolene blue dan aniline violet. Biru metilena memiliki rumus molekul C16H18ClN3S. Metilena biru memiliki bobot molekul 373.9×10-3 kg mol-1 (Kaewprasit et al. 1998).
Gambar 4 Struktur kation biru metilena
Uji Kinerja Membran Pengujian kinerja membran dalam penelitian ini ditinjau dari pengukuran fluks air dan indeks rejeksi. Menurut Mulder (1996), fluks ialah jumlah volume permeat yang melewati satu satuan luas membran dalam waktu tertentu dengan adanya gaya dorong dalam hal ini tekanan. Tekanan sebagai gaya dorong (ΔP) yang diberikan pada beberapa jenis proses membran akan menghasilkan nilai fluks yang berbeda-beda membran mikrofiltrasi pula. Proses membutuhkan tekanan sekitar 0.1–2.0 bar
dan memiliki kisaran nilai fluks > 50 (L/m2 jam). Perbandingan antara bagian yang tertahan dengan bagian yang dapat melewati membran disebut sebagai rejeksi (Baker 2004). Menurut Mulder (1996) rejeksi berhubungan dengan selektivitas membran, yaitu suatu ukuran kemampuan untuk menahan spesi tertentu.
Pencirian Membran Pencirian, desain, dan aspek teknik kimia merupakan beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam kinerja membran. Menurut Brocks (1983), Osada & Nakagawa (1992), dan Wenten (1996), karakteristik membran terdiri dari bentuk struktur, ukuran pori, sifat fisik, mekanik, serta kimia membran dapat membran. Pencirian dilakukan dengan pengamatan menggunakan scanning electrone microscope (SEM) dan spektrofotometer fourier transform infrared (FTIR). Scanning electrone microscope (SEM) ialah alat deteksi tinggi untuk melihat objek pada skala yang sangat kecil. Pengamatan menggunakan mikroskop elektron ini bisa menghasilkan beberapa informasi di antaranya topografi (permukaan objek) dan morfologi (pengamatan bentuk dan ukuran partikel penyusun objek) (Sutiani 1997). Pencirian dengan menggunakan spektrofotometer FTIR bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa yang ada dalam membran nata de pina, yaitu selulosa. Dengan pengujian ini sejumlah besar senyawa yang telah diketahui mengandung suatu gugus fungsi akan dapat dibuat serapan inframerah yang dikaitkan dengan gugus fungsi dan dapat juga ditaksir daerah frekuensi pada setiap serapan yang muncul. Spektrofotometer FTIR memiliki berbagai keunggulan khusus, diantaranya ialah dapat mendeteksi sinyal yang lemah, dapat menganalisis sampel pada konsentrasi yang sangat rendah, serta dapat digunakan untuk mempelajari daerah bilangan gelombang antara 950 dan 1500 cm-1 untuk senyawa dalam bentuk larutan (Rabbek 1987).
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan adalah neraca analitik, wadah fermentasi, vakum dan corong Buchner, pemanas, alat-alat kaca, kertas steril, karet pengikat, kertas pH, alat penyaring cross-flow, spektrofotometer
4
Fourier transform infrared (FTIR) Bruker Tensor 27, dan Scanning Electrone Microscope (SEM) JEOL JSM-836OLA. Bahan-bahan yang digunakan adalah kulit buah nanas, starter (bakteri Acetobacter xylinum), asam asetat teknis dan glasial, amonium sulfat, natrium hidroksida (NaOH) teknis, akuades, sukrosa, kertas saring dan larutan umpan (biru metilen).
Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan meliputi pembuatan membran selulosa, pengukuran kinerja membran, serta pencirian membran yang dapat dilihat pada bagan alir (Lampiran 1). Pembuatan Membran Selulosa Mikrobial (Andriansyah 2006) Kulit buah nanas dibersihkan terlebih dahulu dan dicuci, kemudian dihancurkan dengan blender hingga didapatkan sari buah, lalu disaring dengan menggunakan vakum. Setelah itu, filtrat diencerkan menggunakan akuades dengan perbandingan 1:4 (filtrat:akuades). Filtrat kulit buah nanas yang telah diencerkan, ditambahkan dengan sukrosa sebanyak 7.5% (b/v) dan amonium sulfat sebanyak 0.5% (b/v), kemudian larutan tersebut direbus hingga mendidih. Larutan media yang telah mendidih didiamkan terlebih dahulu dalam suhu ruang barulah dituangkan ke wadah fermentasi yang telah disiapkan, kemudian pH media dibaca dengan menggunakan indikator pH universal dan diatur pH-nya menjadi 4.5 dengan penambahan asam asetat glasial, lalu media ditutup dengan kertas steril dan diikat dengan karet. Larutan media dibiarkan selama satu malam, keesokan harinya kertas steril dibuka sebagian, sebanyak 10% (v/v) Acetobacter xylinum. dimasukkan ke dalam media. Media ditutup kembali dengan rapat dan diinkubasi selama ± 5 hari hingga diperoleh nata de pina. Nata de pina direndam dalam larutan NaOH 1% (b/v) pada suhu kamar selama 24 jam, kemudian dinetralkan dengan perendaman menggunakan asam asetat 1% (v/v) selama 24 jam. Selanjutnya produk dicuci beberapa kali dengan air. Nata dimasukan ke dalam corong Buchner untuk mengeluarkan air yang ada dalam nata dengan bantuan vakum hingga diperoleh lembaran membran tipis.
Pengukuran Kinerja Membran Fluks Air (Putri 2006) Sampel membran dibentuk sesuai dengan bentuk dan ukuran modul membran. Membran dimasukan ke dalam modul alat saring cross flow. Kemudian larutan umpan dialirkan lalu tekanannya diatur (5 psi dan10 psi) untuk mendapatkan hasil yang optimum. =
× Keterangan: 2 J : Fluks (L/m jam atm) V : Volume permeate (L) t : Waktu (jam) A : Luas permukaan (m2) Rejeksi Nilai Larutan biru metilena 500 ppm digunakan sebagai larutan umpan stok warna. Analisis untuk biru metilena dalam volume permeat menggunakan spektrofotometer UV– Vis pada panjang gelombang 652 nm yang sebelumnya telah dibuat kurva standar biru metilena pada Lampiran 2. Persen rejeksi biru metilena dihitung dari perbandingan antara konsentrasi permeat (Cp) dan umpan (Cf), sebagai berikut (Baker 2004). Cp × 100% Nilai rejeksi = 1 − Cf Keterangan: Cp : Konsentrasi permeat (ppm) Cf : Konsentrasi larutan umpan (ppm) Pencirian Membran Fourier Transform Infrared (FTIR) Produk nata (lembaran) berukuran 2×2 cm dijepit dengan pinset, lalu diletakkan di dalam tempat contoh dan dimasukkan ke dalam instrumen FTIR. Lampu dinyalakan tepat mengenai contoh dengan bilangan gelombang 450–4000 cm-1 (Aprilia 2009). Scanning Electrone Microscope (SEM) Sampel yang telah dipress dipotong kecil lalu ditempelkan pada tempat sampel. Kemudian sampel ditempatkan dalam sebuah tabung untuk dilapisi permukaannya oleh emas (coating) selama 20 menit. Setelah itu, sampel yang telah dilapis tersebut ditempatkan ke dalam SEM dan dicari perbesaran yang paling bagus sehingga terlihat dan diketahui bentuk permukaannya. Setelah didapat gambar yang sesuai lalu gambar tersebut difoto dan disimpan.
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Membran selulosa
Nata de Pina
Membran merupakan fase permeabel atau semipermeabel yang biasanya berupa padatan polimer tipis yang menahan pergerakan bahan tertentu. Fase ini merupakan pembatas antara umpan yang akan dipisahkan dan produk, yang mengendalikan laju relatif perpindahan bahan tertentu melalui pembatas tersebut. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Putri (2006), membran selulosa dari kulit buah nanas termasuk dalam kelompok mikrofiltrasi. Membran dibentuk dari membran selulosa hasil fermentasi bakteri (nata) berbahan dasar kulit buah nanas. Membran tersebut hasil merserasi nata de pina dengan perendaman NaOH 1% b/v selama 24 jam kemudian direndam lagi dengan CH3COOH 1% v/v selama 24 jam untuk penetralan. Perendaman dengan NaOH merupakan proses merserasi sehingga meningkatkan aksesbilitas nata (Arifin 2004), dan dilanjutkan pencucian dengan air agar didapat kondisi netral. Sehubungan dengan itu, diharapkan akan meningkatkan kemampuannya untuk menjerap zat warna sebagai adsorbat. Selanjutnya membran dikeringkan dengan menyaring mengunakan vakum dan dibiarkan pada suhu kamar (Gambar 7a). Langkah tersebut dilakukan untuk mengurangi tingkat kerapuhan membran. Apabila membran dikeringkan dengan panas matahari (Gambar 7b) maka akan membuat membran rusak sebelum digunakan untuk aplikasi.
Pembuatan nata de pina (Gambar 5) menggunakan starter dalam proses fermentasi yaitu bakteri Acetobacter xylinum. (A.xylinum) yang ditambahkan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen (N) dan sukrosa sebagai sumber karbon (C) untuk pertumbuhan. Bakteri tersebut akan tumbuh dalam media cair yang mengandung gula sehingga menghasilkan asam asetat serta lapisan putih (nata) di permukaan media cair tersebut.
Gambar 5 Nata de pina. Pembentukan nata terjadi karena proses pengambilan glukosa dari larutan media, gula atau medium yang mengandung glukosa oleh sel–sel A. Xylinum (Andriansyah 2005). Kemudian glukosa tersebut digabungkan dengan asam lemak membentuk prekursor pada membran sel. Prekursor ini selanjutnya dikeluarkan dalam bentuk ekskresi dan bersama enzim mempolimerisasikan glukosa menjadi selulosa di luar sel (Susanto et al. 2000) dalam Andriansyah (2006). Menurut Arifin (2004) mekanisme sintesis glukosa menjadi selulosa adalah sebagai berikut:
(a) Gambar 7
Gambar 6
Tahapan polimerisasi glukosa menjadi selulosa.
(b)
Membran dengan pengeringan pada (a) suhu kamar dan (b) panas matahari.
Arifin (2004) menjelaskan tahapantahapan penyempitan dalam selulosa saat pengeringan secara ilustrasi (Gambar 8). Pemutusan ikatan hidrogen antarmolekul air merupakan tahap awal, kemudian pemutusan antara ikatan dengan ikatan hidrogen dalam sistem selulosa-air-selulosa. Permukaan selulosa-selulosa saling mendekat karena air yang lepas sehingga tersisa monomolekul air antara dua selulosa lalu ikatan hidrogen antara air dengan selulosa terputus membentuk ikatan hidrogen antara selulosaselulosa.
6
70
65,56
60
fluks (L/m2.jam)
50
= 5 psi =10 psi
40
Gambar 8
Ilustrasi proses penyempitan selulosa (Arifin 2004).
Penyempitan antara selulosa terjadi sebagai dampak pengeringan terhadap nata sehingga dapat terbentuk membran selulosa kering. Membran tersebut akan mampu menjerap senyawa lain antara lapisan selulosanya karena proses merserasi memutuskan ikatan air yang banyak terdapat antara selulosa tersebut.
Fluks Pada Membran Fluks merupakan laju volume fluida yang melewati penampang membran (Edward et al. 2009). Fluks didapatkan dari me-ngukur ngukur waktu yang diperlukan untuk meme nampung permeat dalam volume tertentu. Pada umumnya nilai fluks f memiliki hubungan langsung dengan tekanan umpan, yaitu fluks akan meningkat seiring dengan adanya peningkatan tekanan (Edward et al. 2009). Namun, hal ini tidak terjadi pada membran selulosa mikrobial yang disebabkan material ini tidak tahan terhadap zat kimia, bakteri, dan suhu yang ekstrim (Timmer 2001). p hal tersebut diketahui Pengujian terhadap dari nilai fluks pada membran selulosa mikrobial ini menggunakan gunakan variasi tekanan 5 psi dan 10 psi (Lampiran 3). Berdasarkan Gambar 9 diperoleh bahwa tekanan 5 psi memiliki nilai laju alir air atau fluks air lebih tinggi sebesar 65.56 L/m2.jam daripada fluks air tekanan 10 psi sebesar ebesar 7.82 L/m2.jam sehingga tekanan 5 psi merupakan tekanan yang lebih optimum. Selain itu, perbandingan p antara waktu dengan besar nilai fluks berbanding terbalik yaitu semakin meningkat waktu dilakukan pengukuran laju alir maka semakin rendah nilai flukss (laju alir) air terhadap membran.
30 20 7,82 10 0 0
Gambar 9
0,2
0,4 0,6 waktu (jam)
0,8
1
Perbandingan antara fluks air dengan waktu pada tekanan 5 psi dan 10 psi.
Peristiwa tersebut dapat disebabkan oleh adanya gejala kompaksi, yaitu adanya perubahan atau kerusakan pada membran yang menyebabkan pori menyempit, rusak, atau membesar ukurannya. Hal tersebut mempengaruhi nilai fluks berupaa gejala yang disebabkan oleh deposisi dan akumulasi secara tidak dapat kembali semula (irreversible)) dari partikel submikron pada permukaan membran atau kristalisasi serta presipitasi dari partikel berukuran kecil pada permukaan atau di dalam membran itu sendiri. Dampak ini tidak dapat ditangani dengan mencuci membran atau backwash sehingga perlu adanya optimasi terhadap kemampuan membran mbran terhadap tekanan tekanan.
Indeks Rejeksi Pada Membran Pengukuran indeks rejeksi membran menggunakan tekanan 5 psi sebagai tekanan optimum.. Larutan umpan dalam pengujian nilai rejeksi ini digunakan igunakan zat warna tekstil yaitu larutan biru metilen dengan ragam konsentrasi 15, 20, dan 25 ppm. erbandingan antara nilai rejeksi Grafik perbandingan membran dengan waktu dari larutan umpan biru metilena (Gambar 10) memperlihatkan bahwa membran selulosa mampu menurun menurunkan konsentrasi larutan umpan hingga men mendekati baku mutu yang ditetapkan tetapkan, yaitu 5 ppm sesuai dengan KEP-51/MENLH/10/ 51/MENLH/10/ 1995. Pada konsentrasi larutan umpan (larutan biru metilena) yang telah dilewatkan sebesar 15 ppm, 20 ppm, dan 25 ppm mampu berkurang 90 % hingga 98 %. Hasil indeks atau nilai rejeksi membran tidak dipengaruhi oleh waktu. Data seluruhnya serta pengolahan yang lebih jelas terdapat pada Lampiran 4. Hasil PIMNAS 2011 mengenai kemampuan membran merejeksi biru metilen pada konsentrasi 30 dan 50 ppm sekitar 40-
7
88 %. Kemampuan membran saat PIMNAS 2011 dibandingkan dengan penelitian ini berbeda, nilai rejeksi saat penelitian lebih tinggi dibandingkan dengan saat PIMNAS 2011. Konsentrasi biru metilen yang digunakan untuk mengetahui daya jerap membran tersebut perlu optimasi selanjutnya. 15 ppm 20 ppm 25 ppm 98,8
100 99
Andriansyah yah (2006) menjelaskan menjelask bahwa membran termasuk jenis membran mesopori atau membran dengan ukuran pori 2-50 2 nm.
98,78
98
indeks rejeksi (%)
97 96
(a)
95 94 93 92 91 90,16
90 0
0,2
0,4 0,6 waktu (jam)
0,8
1
Gambar 10 Grafik perbandingan erbandingan antara nilai rejeksi membran dengan waktu dari umpan biru metilen a) 15 ppm, b) 20ppm, dan c) 25 ppm. Nilai efektivitas itas rejeksi membran terter sebut mampu menjelaskan bahwa membran selulosa bakterial berbahan dasar kulit buah nanas ini mampu pu menjerap larutan biru metilen. Efektivitas itas atau kemampun membran tersebut terhadap larutan umpan (biru metilen) yang baik memungkinkan memung membran dapat digunakan dalam industri. industri
Kajian SEM Terhadap Membran Selulosa Berdasarkan permukaan ermukaan membran sese lulosa pada penampakan muka sebelum dilewatkan biru metilen (Gambar 11a) meneggambarkan bahwa membran yang didapat merupakan membran berpori dengan ukuran pori sekitar 20-50 nm. Sementara itu, permukaan ermukaan membran selulosa yang telah dilewatkan dengan larutan biru metilen (Gambar 11b) memperlihatkan adanya bagian yang terdapat endapan (biru metilen) didi atasnya yang berakibat terhadap pembesaran pori sekitar 50-100 nm. Berdasarkan ukuran pori tersebut Mallevialle (1996) dalam
(b) Gambar 11
Hasil pengamatan permukaan membran (a) sebelum rejeksi dan (b) setelah rejeksi rejeksi.
Membran selulosa yang terlihat pada bentuk melintang termasuk membran asimetris yang memiliki lapisan berbeda, yaitu bagian atas (toplayer)) dan bagian bawah (sublayer). Sebelum dilewatkan larutan biru metilen (Gambar 12a) 12a), membran memiliki susunan lapisan toplayer tetap dalam keadaan tersusun beraturan dan terlihat perbedaan antara lapisannya dengan sub layer. Setelah penjerapan enjerapan terhadap biru metilen (Gambar 12b) menyebabkan terter bentuknya makrovoid pada sublayer. Menurut Pekny et al. (2002), pembentukan makrovoid merupakan hal yang tidak diinginkan di dalam proses pemisahan kimiawi. Makrovoid dapat memengaruhi integritas struktur pori pada sublayer yang berdampak terhadap sifat selektivitas permukaan membran sehingga terjadi pe penurunan nilai fluks, dan juga memengaruhi rejeksi membran (Mulder 1996).
8
glukosa juga dapat stabil dalam bentuk rantai terbuka pada proyeksi Fischer. Hal ini diperkuat dengan adanya gugus C=O pada bilangan gelombang 1650.48 cm-1dan gugus C-O O ulur pada bilangan gelombang 1162.90 cm-1.
(a)
Keterangan: a. -OHulur b. C-H ulur c. C=O ulur d. C-H tekuk e. C-O ulur
(b) Gambar 12
Hasil pengamatan penampang melintang membran (a) sebelum dan (bb) setelah rejeksi dengan biru metilen.
Kajian FTIR Terhadap Membran Selulosa Hasil analisis FTIR terhadap membran selulosa dari kulit buah nanas (Gambar ( 13) dan dibandingkan dengan selulosa murni yg diketahui dari Putri (2006) dalam Lampiran 5 memiliki kesamaan.. Hal tersebut dapat dilihat bahwa gugus fungsi yang terdapat pada membran selulosa mempunyai kemiripan dengan gugus fungsi yang terdapat pada spektrum trum selulosa murni, sehingga dapat dikatakan bahwa membran selulosa bakterial yang dihasilkan adalah suatu membran selulosa. Pada selulosa dari kulit buah nanas, gugus fungsi –OH OH terdeteksi pada bilangan gelombang 3349.27cm-1. Gugus –OH pada karbohidrat mempunyai empunyai karakter pita yang sangat lebar (3200-3400 3400 cm-1) dan tajam (Sudjadi 1983). Keberadaan gugus C-H C dengan vibrasi ulur dan tekuk dapat didi tunjukan dengan puncak dengan bilangan gelombang 2896.64 cm-1 dan 1426.34 cm-1. Selulosa terdiri dari unit-unit unit glukosa. Bentuk glukosa tidak mutlak dalam keadaan siklik,
: (3349.27cm-1) : (2896.64 cm-1) : (1650.48 cm-1) : (1426.34 cm-1) : (1162.90 cm-1)
Gambar 13 Hasil pengamatan dengan FTIR untuk membran selulosa se sebelum rejeksi.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Membran selulosa mikrobial berhasil dibuat dengan nisbah filtrat kulit buah nanas:air sebesar 1:4 dengan penambahan gula sebanyak 7.5% b/v. Nilai fluks air membran selulosa yang dibuat sebesar 65.56 L/m2 jam pada tekanan 5 psi menjelaskan bahwa membran termasuk membran ultrafiltrasi. Indeks rejeksi membran sebesar 82.37-98.87% 98.87% menunjukkan bahwa membran dapat digunakan sebagai adsorben biru metilena. Konsentrasi larutan umpan 15 15-25 ppm, dapat diturunkan urunkan hingga ambang batas maksimum yang ditetapkan KEP51/MENLH /10/199, yaitu 5 ppm. Berdasarkan hasil SEM dan FTIR maka diketahui ukuran pori sekitar 20-50 nm dengan bentuk asimetri asimetri, serta diketahui membran tersusun dari selulosa selulosa.
Saran Perlu optimasi tekanan serta konsentrasi biru metilen yang digunakan untuk penggunaan membran yang lebih ekonomis. Berkaitan dengan hasil SEM maka diketahui bentuk dan ukuran pori dengan ukuran yang heterogen sehingga mem mem-butuhkan penambahan porogen untuk mendapatkan porii dengan ukuran dan jumlah yang sama.
9
Perlu dilakukan pengujian menggunakan TEM (Transmission Electrone Microscope) untuk mendapatkan informasi yang lebih mengenai ukuran, struktur pori, dan kekuatan tarik (tensile strength) guna mengetahui kemampuan mekanik mebran.
DAFTAR PUSTAKA Arifin B. 2004. Optimasi Kondisi Asetilasi Selulosa Bakteri dari Nata de Coco. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Andriansyah M. 2006. Sifat-sifat Membran yang Terbuat dari Sari Kulit Buah Nanas. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Aprilia L. 2009. Preparasi Produk Nata de Pina dan Aplikasi Pengikatannya Terhadap Logam Kobalt (II). [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Baker RW. 2004. Membrane Technology and Applications. Ed ke-2. London: Wiley. [BPS] Biro Pusat Statistik. 2010. Produksi Buah-buahan Indonesia. Jakarta. [terhubung berkala]. http://www. BPS.go.id. [16 Juli 2010]. Brocks TD. 1983. Membrane Filtration: A User’s Guide and Reference Manual. Madison: Science Tech. Edward HS, Jhon AP, Marina HA. 2009. Kinerja Membran Reverse Osmosis Terhadap Rejeksi Sintetis. Jurnal Sains dan Teknologi 8: 1-5. Kaewprasit C, Hequet E, Abidi N, Gourlot JP. 1998. Quality measurements application of methylene blue adsorption to cotton fiber specific surface area measurment: Part I. Methodology. J of Cotton Science 2: 164–173. Keputusan [KEP-51/MENLH/10/1995] Menteri Negara Lingkungan Hidup. Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri. Krystynowicz A, Bielecki S. 2001. Biosynthesis of Bacterial Cellulose and Its Potential Application In the Different Industries. Polish Biotechnology. News. [terhubung berkala]. http://www.Biotechnolo gy-pl. com/ science/ krystynowicz. htm. [1 Juli 2010]. Lapuz MM, Gallerdo EG, Palo MA. 1967. The Nata Organism-Cultural
Requirements, Characteristics and Identify. The Phillipines Journal and Science 96:91-96. Mulder M. 1996. Basic and Principles of London: Membrane Technology. Kluwer. Osada Y, Nakagawa T. 1992. Membrane Science and Technology. New York: Marcel Dekker. Pekny M R et al. 2002. Macrovoid pore formation in dry-cast cellulose acetate membranes: buoyancy studies. Journal of Membrane Science 205: 11–21. Putri TPD. 2006. Ciri Membran Selulosa Berpori dari Sari Kulit Nanas. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Rabbek JK. 1987. Experimental Method in Polymer Chemistry. Toronto: John Wiley and Sons. [RSC] Royal Society of Chemistry. 1992. The Dictionary of Substances and Their Effects.Vol 1. London: Clays. Santoso I. 1993. The Utilization of Pineapple Peel for Nata Production. Sains dan Teknologi 1:31-34. Scott K, Hughes K. 1996. Industrial Technology. Membran Separation London: Blackie Academic and Professionals. Susanto T, Adhitia R, Yunianta. 2000. Pembuatan Nata de Pina dari Kulit Nanas Kajian dari Sumber Karbon dan Pengenceran Medium Fermentasi. Teknologi Pertanian 1:58-66. Sutiani A. 1997. Biodegradasi poliblend poliistrena-pati. [Tesis]. Bandung: Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. Timmer, Johannes M.K. 2001. Properties of nanofiltration membranes : model development and industrial application. Eindhoven : Technische Universiteit Eindhoven. Tellu AT. 2008. Sifat kimia jenis-jenis rotan yang diperdagangkan di provinsi Sulawesi Tengah. Biodiversitas 9:108111. Toledo RT. 1991. Fundamentals of Food Processing Engineering. New York: Chapman and Hall. Wenten IG. 1996. Teknologi Industrial Membran. Bandung: Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung. Wijana et al. 1991. Kulit nanas Mengandung Asam Asetat yang Cukup Tinggi. Teknologi Pertanian 4:38-42.
10
Yoshinaga F, Tonouchi N, Watanabe K. 1997. Research progress in production of bacterial cellulose by aeration and agitation culture and its application as a new industrial material. J Biosci Biotechnol Biochem 61:219-224
0
LAMPIRAN
12 0
Lampiran 1 Diagram alir penelitian Kulit Buah Nanas Segar Dicuci, dihancurkan, lalu disaring
Filtrat Diencerkan dengan perbandingan 1:4 (filtrat:akuades), ditambahkan gula 7.5% (b/v) dan amonium sulfat sebanyak 0.5% (b/v)
Larutan Sampel Dididihkan lalu didinginkan semalam. Ditambahkan asam asetat glasial hingga mencapai pH 4.5 serta starter 10 % (b/v). Diinkubasi selama 5 hari.
Nata de Pina Dikeringkan dengan tekanan(vacum), kering udarakan
Membran
Pengukuran Kinerja Membran
Fluks Air
Rejeksi Membran
Pencirian Membran
FTIR
SEM
13 1
Absorbansi
Lampiran 2 Kurva standar biru metilen 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000
y = 0.166x + 0. 012 R² = 1
0
1
2
3
4 Konsentrasi
5
6
7
Standar
Konsentrasi larutan biru metilen (ppm)
Absorbansi
1 2 3 4 5
1 2 4 6 8
0.178 0.346 0.679 1.016 1.343
Persamaan garis : y = 0.1666x + 0.0125 R² = 1
8
0
Lampiran 3 Data nilai fluks air Tekanan 5 psi waktu
volume permeate(L)
Fluks(L/m2.jam)
Rerata ( )
Rerata ( )
(menit)
(jam)
1
2
3
volume(L)
1
2
3
fluks(L/m2.jam)
5
0.08
0.0420
0.0390
0.0370
0.0393
70.00
65.00
61.67
65.56
10
0.17
0.0610
0.0390
0.0360
0.0453
50.83
32.50
30.00
37.78
15 20
0.25 0.33
0.0380 0.0320
0.0378 0.0375
0.0355 0.0345
0.0371 0.0347
21.11 13.33
21.00 15.63
19.72 14.38
20.61 14.45
25 30
0.42 0.50
0.0330 0.0320
0.0390 0.0450
0.0360 0.0365
0.0360 0.0378
11.00 8.89
13.00 12.50
12.00 10.14
12.00 10.51
35 40
0.58 0.67
0.0300 0.0300
0.0440 0.0415
0.0400 0.0400
0.0380 0.0372
7.14 6.25
10.48 8.65
9.52 8.33
9.05 7.74
45 50
0.75 0.83
0.0310 0.0240
0.0420 0.0410
0.0410 0.0440
0.0380 0.0363
5.74 4.00
7.78 6.83
7.59 7.33
7.04 6.05
55 60
0.92 1.00
0.0250 0.0250
0.0350 0.0320
0.0450 0.0450
0.0350 0.0340
3.79 3.47
5.30 4.44
6.82 6.25
5.30 4.72
Contoh perhitungan : J
Dik
V At
Dit Jawaban
2
2
.
14
: A = 18 cm x 4 cm= 72 cm = 0.0072 m V = 0.0393 L t = 0.08 jam :J? . = 65.56 L/m2.jam : = × .
Keterangan: J : Fluks (L/m2 jam atm) V : Volume permeate (L) t : Waktu (jam) A : Luas Permukaan (m2).
0
Tekanan 10 psi waktu
volume permeate(L)
fluks(L/m2.jam)
Rerata ( )
Rerata ( )
(menit)
(jam)
1
2
3
volume(L)
1
2
3
fluks(L/m2.jam)
5
0.08
0.0060
0.0080
0.0015
0.0052
7.62
13.33
2.50
7.82
10
0.17
0.0044
0.0090
0.0040
0.0058
2.79
7.50
3.33
4.54
15 20
0.25 0.33
0.0042 0.0062
0.0080 0.0080
0.0023 0.0058
0.0047 0.0067
1.78 1.97
4.17 3.33
1.28 2.42
2.41 2.57
25 30
0.42 0.50
0.0066 0.0062
0.0100 0.0100
0.0065 0.0054
0.0077 0.0072
1.68 1.31
3.33 2.78
2.17 1.50
2.39 1.86
35
0.58
0.0062
0.0110
0.0063
2.62
1.50
0.67
0.0060
0.0098
0.0050
0.0078 0.0069
1.12
40
0.95
2.04
1.04
1.75 1.34
45 50
0.75 0.83
0.0052 0.0052
0.0110 0.0102
0.0054 0.0045
0.0072 0.0066
0.73 0.66
2.04 1.70
1.00 0.75
1.26 1.04
55 60
0.92 1.00
0.0058 0.0064
0.0087 0.0090
0.0050 0.0052
0.0065
0.67 0.68
1.32 1.25
0.76 0.72
0.92
Contoh perhitungan : 5 menit V J At Dik : A = 18 cm x 4 cm = 72 cm2 = 0.0072 m2 V = 0.0052 L t = 0.08 jam Dit :J? . = 7.82 L/m2.jam Jawaban : = × .
0.0069
0.88
Keterangan: J : Fluks (L/m2 jam atm) V : Volume permeate (L) t : Waktu (jam) A : Luas Permukaan (m2).
.
15
1
Lampiran 4 Data pengamatan rerata rejeksi membran Waktu (menit)
Absorbansi permeat (jam)
15 ppm
20 ppm
Indeks rejeksi (%)
Konsentrasi akhir larutan biru metilen (ppm) 25 ppm
15 ppm
20 ppm
25 ppm
15 ppm
20 ppm
25 ppm
5
0.08
0.259
0.074
0.228
1.477
0.369
1.2935
90.16
98.15
95.07
10
0.17
0.235
0.053
0.295
1.336
0.243
1.696
91.10
98.78
91.88
15
0.25
0.101
0.079
0.138
0.528
0.399
0.753
96.48
98.00
96.75
20
0.33
0.109
0.082
0.149
0.578
0.417
0.819
96.15
97.91
97.02
25
0.42
0.125
0.127
0.111
0.675
0.687
0.591
95.50
96.56
97.35
30
0.50
0.089
0.0985
0.108
0.459
0.516
0.573
96.94
97.42
97.57
35
0.58
0.134
0.122
0.177
0.725
0.657
0.987
95.17
96.71
95.78
40
0.67
0.130
0.1525
0.1485
0.704
0.84
0.816
95.31
95.80
96.25
45
0.75
0.168
0.1565
0.045
0.930
0.864
0.195
93.80
95.68
98.8
50
0.83
0.178
0.1675
0.2405
0.990
0.93
1.369
93.40
95.35
91.21
55
0.92
0.201
0.185
0.173
1.128
1.035
0.963
92.48
94.82
95.91
60
1.00
0.223
0.1795
0.177
1.261
1.002
0.987
91.60
94.99
95.76
Contoh perhitungan : 5 menit 15 ppm Cp Nilai rejeksi= 1Cf
×100%
Keterangan: Cp : Konsentrasi permeat (ppm) Cf : Konsentrasi larutan umpan (ppm)
Dik: Cp = 1.477 ppm Cf = 15 ppm Dit: indeks rejeksi (%) ?
.
× 100% = 90.16 %
16
Jwb: Nilai rejeksi = 1 −
17 0
Lampiran 5 Hasil FTIR selulosa murni
Sumber : Putri (2006)
