SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

PENGARUH DERAJAT DEASETILASI NANO KITOSAN UNTUK MENYERAP ION Zn2+ DARI LIMBAH CAIR INDUSTRI KARET

TESIS OLEH

SUSI KAMELIA S 077006034/KIMIA

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Susi Kamelia S : Pengaruh Derajat Deasetilasi Nano Kitosan Untuk Menyerap Ion Zn 2009

2+

Dari Limbah Cair Industri Karet,

Judul Thesis

: PENGARUH DERAJAT DEASETILASI NANO KITOSAN UNTUK MENYERAP ION Zn2+ DARI LIMBAH CAIR INDUSTRI KARET

Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi

: Susi Kamelia S : 077006034 : Ilmu Kimia

Menyetujui, Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil) Ketua

(Drs. Chairuddin, MSc) Anggota

Ketua Program Studi,

Direktur,

(Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD) (Prof. Dr. Ir, T. Chairun Nisa B., MSc)

Tanggal Lulus :

Juni 2009

Susi Kamelia S : Pengaruh Derajat Deasetilasi Nano Kitosan Untuk Menyerap Ion Zn 2009

2+


Telah diuji pada Tanggal :

Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua

: Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil

Anggota

: 1. Drs. Chairuddin, MSc 2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD 3. Prof. Dr. Harlem Marpaung 4. Drs. Mimpin Ginting, MS


2+


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan Kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayat-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan Proposal Penelitian ini yang berjudul “Pengaruh Derajat Deasetilasi Nano Kitosan Untuk Menyerap Ion Zn2+ Dari Limbah Cair Industri Karet”. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil selaku dosen pembimbing 1 dan Bapak Drs. Chairuddin, MSc selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberi saran, bimbingan dan dorongan sehingga selesainya penulisan Proposal ini. Penulis mengharapkan kritik, saran dan masukan dari Bapak/ Ibu Dosen serta teman sejawat perkuliahan demi untuk perbaikan dan penyempurnaan Proposal ini. Akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih atas segala perhatian yang diberikan.

Medan, Penulis,

Mei 2009

Susi Kamelia S


2+


ABSTRAK Pengaruh Derajat Deasetilasi Nanokitosan Untuk Menyerap Ion Zn2+ Dari Limbah Cair Industri Karet.

Penelitian tentang Pengaruh Derajat Deasetilasi Kitosan nano Partikel untuk Menurunkan Konsentrasi ion Zn2+ dalam Limbah Industri Karet, dengan variasi waktu perendaman, berat kitosan, dan waktu kontak. Derajat deasetilasi dengan variasi waktu perendaman (1 – 5 hari), berat kitosan (gram) dan waktu kontak (menit). Pencampuran kitosan nano partikel dengan menggunakan Jartest dan hasilnya diukur dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom. Hasil penelitian menunjukkan bahwa derajat deasetilasi optimum diperoleh sebesar 76,76% dengan lama waktu perendaman 2 hari. Persentase penyerapan ion Zn2+ sebesar 95,16 % dari 0,8g nanokitosan dengan waktu kontak 30 menit. Kata Kunci : Nanokitosan, derajat deasetilasi, ion Zn2+ adsorpsi dan limbah cair karet.


2+


ABSTRACT The Effect of Deasetilation Degree NanoChitosan for Adsorbstion Zn2+ from Waste Water Rubber Industry. The effect of deacetilation degree nano chitosan particles for decrease Zn2+ level in rubber industry waste water with variation soak time, weight of chitosan nano and contact time has been studied. The deacetilation degree was by varying soak time, weight chitosan and contact time (minutes). The mixture of method nano chitosan particle was stirear using Jartest. The content Zn2+ in solution was determine using atomic adsorbstion spectrofotometer. The result of this research shows that deacetilation degree are 76.76% with soak time in two days. The percentage of adsorpstion Zn2+ are 95.16 % with 0.8 gram nano chitosan and contact time optimum 30 minutes. Key words : Nano chitosan, deacetilation degree, ion Zn2+, adsorpstion, waste water rubber.


2+


KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Dengan selesainya tugas ini perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Chairuddin P. Lubis, DMTH, DSAK atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada saya untuk menyelesaikan pendidikan program magister. Direktur Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang dijabat oleh Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa program magister di Universitas Sumatera Utara. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami ucapkan kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil selaku Pembimbing Utama dan Bapak Drs, Chairuddin, M.Sc selaku Anggota Komisi Pembimbing yang setiap saat dengan penuh perhatian memberikan bimbingan, motivasi dan saran sehingga tesis ini dapat diselesaikan. 2. Bapak Prof. Dr. Harlem Marpaung, Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, Bapak Drs, Mimpin Ginting, MS selaku Penguji yang banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini untuk itu penulis ucapkan terima kasih. 3. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil selaku kepala Lembaga Penelitian yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan penulis melakukan penelitian sehingga selesainya tesis ini. Kepada Bapak saya ucapkan terima kasih.


2+


4. Universitas Sains Malaysia dan Universitas Kebangsaan Malaysia yang telah banyak membantu dan mengizinkan penulis untuk dapat melakukan analisis penelitian di Malaysia. 5. Dr. Sabar. D Hutagalung dari Universitas Sains Malaysia terima kasih banyak atas bantuan yang diberikan kepada penulis. 6. Orang tua yang sangat saya sayangi Ayah H. Syafii dan Mama Hj. Merryz Diana. R. Loup. 7. Khusus buat teman baik yang setia dan yang saya sayangi Julfan terima kasih banyak atas bantuan dan motivasi serta do’anya. 8. Untuk adik-adikku, Ika dan Djarwo, Lia dan Abu, I’am dan Wilda, Faisal dan Lia dan Fahmi terima kasih atas bantuan dan motivasi serta do’anya. 9. Untuk keponakanku tersayang Yasmin, Echa, Andra, Rara, Indira dan Al Kahfi semoga ini menjadi motivasi bagi kalian untuk menempuh pendidikan yang lebih tinggi. 10. Bapak H. Uzeir Nasution selaku kepala sekolah Dr. Wahidin Sudirohusodo Medan dan Bapak Drs. Hairul Anwar selaku kepala sekolah SMA Negri 6 Binjai yang telah banyak menolong dan memberikan kemudahan kepada penulis, saya ucapkan terima kasih. 11. Temen-temen angkatan 2007, khusus Mukhlis dan Daulat, Kak Leli disekolah Pascasarjana Ilmu Kimia, Bang Aman di Lab Penelitian yang telah banyak menolong, memberikan motivasi saya ucapkan terima kasih. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pihak pembaca demi


2+


kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.

Hormat Penulis,

Susi Kamelia S


2+


DAFTAR RIWAYAT HIDUP

1. Nama

: Susi Kamelia S

2. Tempat/ Tanggal Lahir

: Medan, 1 Nopember 1974

3. Agama

: Islam

4. Status

: Belum Menikah

5. Alamat

: Jl. Tempuling No 104 Medan

6. Telpon/ HP

: 0616627594/ 08126427643

7. Pendidikan : SD Negeri 060858 Medan

: 1981 – 1987

SMP Negeri 11 Medan

: 1987 – 1990

SMA Negeri 17 Medan

: 1990 – 1993

Sarjana (S1) FPMIPA IKIP Medan

: 1993 – 1998

Sekolah Pascasarjana Program Kimia, USU

: 2007 - 2009

8. Riwayat Pekerjaan : Staff Pengajar di SMA Dr. Wahidin Soedirohusodo

: 1997 – Sekarang

Staff Pengajar di SMA Negeri 6 Binjai

: 2005 - Sekarang


2+


DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK ...............................................................................................................

i

ABSTRACT ............................................................................................................

ii

KATA PENGANTAR ............................................................................................

iii

RIWAYAT HIDUP ................................................................................................

vi

DAFTAR ISI ...........................................................................................................

vii

DAFTAR TABEL ...................................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR ..............................................................................................

xii

DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................

xiii

BAB I. PENDAHULUAN ......................................................................................

1

1.1. Latar Belakang ......................................................................................

1

1.2. Perumusan Masalah ...............................................................................

3

1.3. Pembatasan Masalah .............................................................................

4

1.4. Tujuan Penelitian ...................................................................................

4

1.5. Manfaat Penelitian .................................................................................

4

1.6. Lokasi Penelitian ...................................................................................

4

1.7. Metodologi Penelitian ...........................................................................

5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................................

6

2.1. Logam Seng ...........................................................................................

6

2.2. Kegunaan Logam Seng .........................................................................

7

2.3. Toksisitas Logam Berbahaya ................................................................

8


2+


2.4. Toksisitas Logam Seng .........................................................................

9

2.4.1. Pengabuan Basah .......................................................................

9

2.4.2. Pengabuan Kering .....................................................................

11

2.5. Kitosan ..................................................................................................

11

2.6. Nanopartikel ..........................................................................................

13

2.7. Nanokitosan ...........................................................................................

13

2.8. Sifat-sifat dan Pengunaan Kitosan ........................................................

14

2.9. Derajat Deasetilasi .................................................................................

16

2.10. Interaksi Kitosan dengan Ion Logam ..................................................

17

2.11. Adsorbsi ..............................................................................................

18

2.11.1. Jenis Adsorbsi .........................................................................

19

2.11.2. Penggunaan Adsorbsi ..............................................................

20

2.12. Spektrophotometri Serapan Atom .......................................................

20

BAB III. BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN ..................................

23

3.1. Bahan-bahan ..........................................................................................

23

3.2. Peralatan ................................................................................................

23

3.3. Prosedur Penelitian ................................................................................

24

3.3.1. Pembuatan Larutan Induk Zn 1000 mg/L .................................

24

3.3.2. Pembuatan Larutan Standar Zn 100 mg/L ................................

25

3.3.3. Pembuatan Larutan Standar Zn 10 mg/L ..................................

25

3.3.4. Pembuatan Larutan Seri Standar Zn ..........................................

25

3.3.5. Pembuatan Larutan Asam Asetat ..............................................

25


2+


3.3.6. Penyediaan Derajat Deasetilasi .................................................

25

3.3.7. Pembuatan Larutan Kitosan ......................................................

26

3.3.8. Pembuatan Nanokitosan ............................................................

26

3.3.9. Penyerapan Ion Zn2+ dalam Sampel Limbah dengan Larutan Kitosan dengan Variasi berat nanokitosan ..............................

26

3.3.10. Penyerapan Ion Zn2+ dalam Sampel Limbah dengan Larutan Kitosan dengan Variasi waktu kontak .....................................

26

3.3.11. Preparasi terhadap sampel .......................................................

27

3.4. Bagan Penelitian ................................... ................................................

27

3.4.1. Penyediaan Derajat Deasetilasi .................................................

27

3.4.2. Penyediaan Larutan Kitosan 0,2% ............................................

28

3.4.3. Pembuatan Nanokitosan Partikel ..............................................

29

3.4.4. Penggunaan Nanokitosan sebagai Penyerap Ion Zn2+ dengan Metode Jartest .........................................................................

30

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...............................................................

31

4.1. Hasil Penelitian ....................................................................................

31

4.1.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi dengan Metode Kurva Kalibrasi ..................................................................................

31

4.1.1.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi ..........................

32

4.1.1.2. Perhitungan Koefisien Korelasi .................................

33

4.1.2. Derajat Deasetilasi .....................................................................

33


2+


4.1.3. Pengukuran Kadar Zn2+ dalam Sampel dengan Variasi berat Nanokitosan .............................................................................

34

4.1.4. Data Pengukuran Daya Serap Nanokitosan Terhadap Ion Zn2+ dengan Variasi Waktu Kontak ................................................

35

4.1.4.1. Perhitungan Persentase Penurunan Konsentrasi Ion Zn2+ dalam Sampel ...................................................

36

4.2. Pembahasan ...........................................................................................

36

4.2.1. Hasil Karakterisasi Nanokitosan ...............................................

36

4.2.2. Spektrum IR dari Nanokitosan ..................................................

37

4.2.3. Penentuan Viskositas Larutan Kitosan ......................................

37

4.2.4. Transformasi Kitin Menjadi Kitosan .........................................

39

4.2.5. Penyerapan Kitosan Nano Partikel dengan Variasi Berat Nanokitosan .............................................................................

41

4.2.6. Penyerapan Kitosan Nano Partikel dengan Variasi Waktu Kontak .....................................................................................

41

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................

44

5.1. Kesimpulan ............................................................................................

44

5.2. Saran ......................................................................................................

44

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................

45

LAMPIRAN ............................................................................................................

48


2+


DAFTAR TABEL

Nomor

Judul

Halaman

Tabel 2.1. Pemanfaatan Kitosan pada Beberapa Industri ......................................

16

Tabel 4.1. Data Penurunan Persamaan Garis Regresi dengan Metode Kurva Kalibrasi ...............................................................................................

31

Tabel 4.2. Hubungan Waktu Perendaman dengan Derajat Deasetilasi .................

34

Tabel 4.3. Data Pengukuran Daya Serap Nanokitosan Terhadap Ion Zn2+ dengan Variasi berat Nanokitosan ........................................................

35

Tabel 4.4. Data Pengukuran Daya Serap Nanokitosan Terhadap Ion Zn2+ dengan Variasi Waktu Kontak ..............................................................

36

Tabel 4.5. Bilangan Gelombang Derajat Deasetilasi .............................................

37

Tabel 4.6. Perubahan Viskositas Larutan kitosan dengan Lama Waktu Perendaman ..........................................................................................


2+

38


DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

Gambar 2.1.

Struktur Kitosan ..............................................................................

12

Gambar 2.2.

Skematis Instrumentasi Spektrofotometer Serapan Atom ..............

21

Gambar 4.3.

Reaksi Hidrolisis Kitin dalam Suasana Basa ................................

39


Halaman

2+


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Judul

Halaman

Lampiran 1.

Data Hasil Pengukuran Larutan Standar Zn2+ Secara Spektrofotometer Serapan Atom .................................................... Data Hasil Pengukuran Kadar Ion Zn2+ Dalam Sampel Dengan Variasi Berat Kitosan Nano Secara Spektrofotometri Serapan Atom ................................................................................................

Lampiran 2.

Data Hasil Pengukuran Kadar Ion Zn2+ Dalam Sampel Dengan Variasi Waktu Kontak Spektrofotometri Serapan Atom ................

Lampiran 3.

Kurva Kalibrasi Larutan Standar Zn ............................................... Penyerapan terhadap ion Zn2+ dengan variasi berat kitosan nano ..

Lampiran 4.

Gambar 3. Penyerapan terhadap ion Zn2+ dengan variasi waktu kontak ..............................................................................................

Lampiran 5.

Gambar 4. Spektrum FTIR Derajat Deasetilasi 1 hari ....................

Lampiran 6.


Lampiran 7.


Lampiran 8.


Lampiran 9.


Lampiran 10. Gambar 9. Spektrum FTIR Kitosan ................................................ Lampiran 11. Gambar 10. Foto FESEM Nanokitosan Perbesaran 1000 kali ........


2+


BAB I Pendahuluan

1.1.

Latar Belakang Tanaman karet merupakan tanaman komoditi yang sangat berkembang. Begitu

juga dengan pengolahannya. Industri pengolahan karet pada umumnya menggunakan bahan baku lateks pekat dengan kadar karet kering 60% untuk mengolahnya menjadi benang karet. Pada proses pembuatan benang karet dilakukan pencampuran antara lateks sebagai bahan baku dengan beberapa zat pendukung lainnya sehingga menghasilkan komponen benang karet dengan kualitas yang baik. Penambahan bahan-bahan kimia sangat berperan penting. Penambahan bahanbahan kimia tersebut terdiri dari dua tahap, yaitu komponen inaktif dan komponen aktif. Pada komponen inaktif ditambahkan bahan-bahan kimia seperti sulfur; titanium dioksida dan lain-lain. Setelah bahan tercampur homogen komponen dialirkan menuju tangki komponen aktif yang didalamnya terdapat bahan-bahan kimia seperti kalium hidroksida (KOH) 20%, zinkum oksida (ZnO) 60% dan ZDBC (Zink dibutil dithio carbamet) 50%. Setelah dihomogenatkan kemudian dilakukan pencetakan benang karet (Maurice, 1987). Limbah cair dari pengolahan karet memiliki kadar logam berat yang cukup tinggi seperti Zn, TiO2, Na dan lain-lain yang dapat menimbulkan pencemaran lingkungan (Juli, S., 2003).


2+


Penggunaan kitosan dan turunannnya dalam mengatasi pencemaran lingkungan pernah dilakukan oleh (Zikakis, 1984), dimana limbah cair dari industri logam tersebut didapati menurunkan kandungan logam Pb, Cu dan Zn. Kitosan merupakan polimer pengkelat yang berasal dari bahan alami karena kitosan memiliki kemampuan untuk mengikat logam dan membentuk kompleks logam-kitosan. Kitosan merupakan bahan pengkelat ion yang sangat baik (Wan Ngah et al., 1998). Elektron dari nitrogen yang terdapat pada gugus amina dapat membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion logam transisi, kitosan sebagai donor electron pada ion-ion logam transisi (Guibal, 2004). Kitosan polimer polikationik alami yang dapat berperan sebagai adsorben terhadap logam berat dalam air limbah (Onsoyen & Shaugrud., 1990) Alimuniar (1992), melaporkan bahwa kitosan dapat digunakan sebagai adsorben yang baik pada beberapa logam berat, seperti Hg, Zn, Pt, Ni, Ag, Co, Cd, Cu dan Cr dengan tujuan untuk pengolahan air limbah. Kitosan zat non-toksik yang merupakan polisakarida alami yang terdiri dari kopolimer glukosamin dan N-asetil glukosamin dan dapat diperoleh dari deasetilasi kitin (Khan et al, 2002). Kitin adalah biopolimer alami terbesar kedua yang dapat ditemukan di alam setelah selulosa. Kitin dapat diperoleh dari invertebrate laut, serangga, jamur dan ragi (Guibal, 2004) jenis crustacean mengandung 20-30% kitin pada bagian eksoskletonnya. Menurut Kurita (1986) bahwa kitin yang direaksikan dengan alkali dapat mengalami reaksi hidrolisis dengan gugus asetamida kepada gugus amina dan dalam waktu yang lama proses hidrolisis akan dapat meningkatkan nilai derajat deasetilasi.


2+


Karakteristik kimia yang sangat penting sekali untuk interaksi kitosan-logam adalah derajat deasetilasi (DD) dan berat molekul (MW) (Onsoyen & Skaugrud., 1990; Berger et al., 2003). Burke et al (2000) melaporkan bahwa kemampuan kitosan mengabsorpsi besi (III) atau ion ferri meningkat sejalan dengan peningkatan derajat deasetilasi kitosan. Hasil percobaan Zhou et al., (2003) menunjukan bahwa kapasitas serapan untuk urea dengan kitosan tembaga meningkat dengan peningkatan derajat deasetilasi. Hasil penelitian dengan menggunakan kitosan untuk menurunkan kadar logam Zn dengan menggunakan larutan standar ZnSO4. 7H2O diperoleh dengan daya serap volum kitosan optimum sebesar 90,25% dengan konsentrasi sample 10ppm dan volum penambahan kitosan sebanyak 50 ml. (Hutahaean, S. I., 2001). Banyak penelitian yang telah dilakukan dengan penggunaan kitosan tetapi penelitian dengan menggunakan Nanokitosan partikel belum banyak dilakukan. Berdasarkan uraian tersebut penulis ingin melakukan penelitian tentang pengaruh derajat deasetilasi nanokitosan untuk menyerap ion Zn2+ dengan menggunakan Jartest dan analisis dengan Spectrofotometry serapan atom (SSA). 1.2.

Perumusan Masalah a. Bagaimana pengaruh derajat deasetilasi nanokitosan untuk menurunkan kadar ion Zn2+ dari limbah cair industri karet. b. Apakah variasi berat nanokitosan dan waktu kontak mempengaruhi Zn2+ dari limbah cair industri karet.


2+


1.3.

Pembatasan Masalah Pada penelitian ini permasalahan dibatasi pada: Ion Zn2+ dalam limbah cair industri karet dan pengaruh derajat deasetilasi yang dilakukan dengan variasi berat nanokitosan dan waktu kontak terhadap ion Zn2+ dalam limbah cair industri karet.

1.4.

Tujuan Penelitian a. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh derajat deasetilasi nanokitosan untuk menurunkan kadar ion Zn2+ dari limbah cair industri karet. b. Untuk

mengetahui

seberapa

besar

penyerapan

nanokitosan

dalam

menurunkan kadar Zn2+ dalam limbah cair industri karet. 1.5.

Manfaat Penelitian a. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang kemampuan nanokitosan dalam menyerap ion Zn2+. b. Sebagai bahan informasi tentang pengembangan nano dari kitosan. c. Memberikan informasi tentang bagaimana upaya menurunkan kadar logam berat dari limbah-limbah industri.

1.6.

Lokasi Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium kimia Analitik FMIPA-USU Medan dan analisis FESEM dan FT-IR dilakukan di Universitas Sains Malaysia.

1.7.

Metodologi Penelitian


2+


Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium yaitu untuk mengetahui sejauh mana nanokitosan dapat menurunkan konsentrasi ion Zn2+ dengan variasi berat nanokitosan dan waktu kontak penyerapan. a. Sampel yang digunakan adalah limbah cair industri karet. b. Penyerapan ion Zn2+ dengan menambahkan nanokitosan. c. Penentuan berat optimum nanokitosan untuk menyerap ion Zn2+ dalam variasi berat (0,2; 0,4; 0,6; 0,8 dan 1,0) diaduk selama 30 menit. d. Perlakuan yang sama juga dilakukan untuk menentukan waktu kontak optimum penyerapan nanokitosan terhadap ion Zn2+ dengan berat nanokitosan yang sama.


2+


BAB II Tinjauan Pustaka

2.1.

Logam Seng (Zn) Dialam ditemukan didalam beberapa mineral terutama yang menjadi bijih

pentingnya adalah sfalerit (kerpu-seng; ZnS), smitsonit (ZnCO3), kalamin atau hemimorfit (Zn4Si2O7(OH)2.H2O). Unsur yang cenderung bersifat logam, berwarna putih-kebiruan mengkilap, rapuh pada suhu biasa tetapi liat pada suhu 100-1500C, konduktor listrik, pada suhu tinggi terbakar disertai asap putih dari oksidanya. Sifat lainnya adalah unsure elektropositif, mudah bereaksi dengan O2 tetapi oksida yang terbentuk bersifat melapisi dan menghambat oksidasi selanjutnya; bereaksi dengan belerang dan unsur nonlogam lainnya (Mulyono., 2005). Logam seng mudah bereaksi dengan asam bukan pengoksidasi, melepaskan H2 dan menghasilkan ion divalensi. Seng juga larut dalam basa kuat karena kemampuannya membentuk ion zinkat (ZnO2). (Cotton dan Wilkinson., 1989). Logam seng terkandung didalam tanah sekitar 10-300 ppm, tetapi kandungan logam seng terbesar dipengaruhi oleh pH tanah. Logam seng terdapat sekitar 0,00050,02% dipermukaan bumi. (Adriano, D.C., 1986). Logam seng merupakan salah satu dari golongan logam esensial dan terdapat pada kebanyakan makanan, khususnya pada makanan yang kadar proteinnya tinggi seperti kerang dan makan-makanan laut, lainnya seperti gandum, hati, ragi, dan daundaunan yang mengandung logam seng cukup untuk kebutuhan manusia. (Simanjuntak, H., 1994).


2+


2.2.

Kegunaan Logam Seng Logam berguna sebagai campuran alloy, dan sebagai suatu pelindung lapisan

pada logam lain. Pelapisan besi atau baja dengan logam seng tersebut dinamakan galvanisasi. (Simanjuntak, H. 1994). Salah satu paduannya adalah prestal (terdiri dari 78% Zn dan 22% Al) memiliki sifat hampir sekuat baja dan dapat dibentuk semudah plastik. Logam ini juga digunakan secara luas untuk melapisi logam lain (besi sebagai lembaran atap seng). Oksidanya (seng oksida) merupakan bahan yang sangat berguna dan secara luas digunakan untuk industri cat, karet, kosmetik, plastik, peralatan listrik dan lain-lain. (Mulyono., 2005). Logam seng adalah komponen dari beberapa enzim penting bagi fungsi tubuh. Enzim yang sangat berperan dalam insang ikan ialah enzim karbonik anhidrase dan transport ATP amilase dimana enzim tersebut mengandung Zn dan berfungsi menghidrolisis CO2 menjadi asam karbonat. (Darmono, 2001). Logam seng memegang peranan esensial dalam banyak fungsi tubuh. Sebagai bagian dari enzim atau sebagai kofaktor pada kegiatan lebih dari dua ratus enzim. Seng berperan dalam berbagai aspek metabolisme, seperti reaksi-reaksi yang berkaitan dengan sintesis dan degradasi karbohidrat, protein lipid, dan sintesis nukleat. Peranan penting lain adalah sebagai bagian internal enzim DNA polymerase dan RNAm polymerase yang diperlukan dalam sintesis DNA dan RNA sebagai bagian dari enzim kalogenase. Logam seng berperan pula dalam sintesis dan degradasi kalogen, pembentukan kulit, metabolisme jaringan ikat dan penyembuhan luka, serta dalam pengembangan fungsi reproduksi laki-laki dan pembentukan sperma, selain itu sebagai pengangkut


2+


sintesis vitamin A, pembentukan antibody sel, metabolisme tulang, transfor oksigen, pembentukan struktur dan fungsi membrane serta proses pengumpulan darah. (Almatsier, S., 2001).

2.3.

Toksisitas Logam Berbahaya Logam bersifat toksik karena logam tersebut terikat dengan ligan dari struktur

biologi. Sebagian besar logam menduduki ikatan tersebut dalam beberapa jenis system enzim dalam tubuh. Ikatan tersebut menyebabkan tidak dapat aktifnya enzim yang bersangkutan, hal inilah penyebab utama dari toksisitas logam tersebut. Tingkat kandungan logam berbahaya dalam pangan yang diperbolehkan terhadap hubungannya dengan keamanan pangan pada bahan yang ditambahkan (food additivies) didasarkan pada beberapa ketentuan yaitu : Acceptable Daily Intake (ADI), hal ini diberlakukan untuk bahan food additivies. Untuk bahan kontaminan, diberlakukan sebagai berikut : 1. Bahan yang bersifat cumulative, diberlakukan aturan : Provisional Tolerable Weekly Intake (PTWI). 2. Bahan yang bersifat esensial, tetapi dapat menjadi toksik : Provisional Maximum Tolerable Daily Intake (PMTDI). 3. Bahan yang nonesensial dan bersifat toksik : PMTDI, seperti nomor 2. 4. Bahan esensial yang selalu ada (tidak dapat dihindari) : Maximum Tolerable Daily Intake (MTDI).


2+


2.4.

Toksisitas Logam Seng Logam seng adalah suatu unsure yang sedikit berbahaya, dan senyawanya pada

umumnya rendah toksisitasnya. Kadar logam arsen, timah, cadmium atau antimoni yang rendah terdapat bersama seng yang tidak murni cukup berbahaya. (Winarno, F.G., 1989). Kelebihan logam seng hingga dua kali AKG (Angka Kekurangan Gizi) menurunkan absorbsi tembaga. Kelebihan sampai 10 kali AKG mempengaruhi metabolisme kolesterol, mengubah nilai lipoprotein, dan dapat mempercepat timbulnya aterosklerosi. Dosis konsumsi logam seng (LD50) sebanyak 2 g/kg atau lebih dapat menyebabkan muntah, diare, demam, kelelahan, anemia dan gangguan reproduksi. Suplemen zinkum biasanya menyebabkan keracunan, begitupun makanan yang asam dan disimpan didalam kaleng yang dilapisi oleh seng. (Almatsier, S., 2001).

2.4.1. Pengabuan Basah (Wet Digestion) Pengabuan basah memberikan beberapa keuntungan, yaitu menggunakan suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan destruksi kering serta tidak melebihi titik didih larutan sehingga kemungkinan hilangnya unsure-unsur sangat kecil, peralatan yang sederhana, proses oksidasi yang lebih cepat, tidak ada residu karena contoh sudah berbentuk cairan, dan waktu yang dibutuhkan lebih cepat dari destruksi kering. Namun, penggunaan metode ini penuh resiko karena menggunakan asam pengoksidasi pekat yang berbahaya dan sulit dalam penanganan contoh secara rutin dalam jumlah besar. (http://www.pkm.dikti.net/pkmi award 2006/pdf/pkmi06019.pdf. diakses pada tanggal 5 Agustus 2007).


2+


Pengabuan basah pada prinsipnya adalah pengunaan asam nitrat untuk mendestruksi zat organik pada suhu rendah dengan maksud menghindari kehilangan mineral akibat penguapan. Pada tahap selanjutnya, proses sekali berlangsung sangat cepat akibat pengaruh asam perklorat atau hidrat peroksida. Pengabuan basah pada umumnya digunakan untuk menganalisa arsen, tembaga, timah hitam dan seng. Pereaksi yang biasa digunakan dalam pengabuan basah dapat digunakan secara tunggat ataupun divariasikan. 1. HNO3 pekat 2. H2SO4 pekat 3. Asam perklorat 4. Hidrogen peroksidasi Ada tiga macam cara kerja pengabuan basah dapat dilakukan, yaitu : 1. Pengabuan basah menggunakan HNO3 dan H2SO4 2. Pengabuan basah menggunakan HNO3, H2SO4 dan HClO4 3. Pengabuan basah menggunakan HNO3, H2SO4 dan H2O2 Banyak sampel yang digunakan tergantung pada beberapa faktor, apabila dikehendaki analisa satu macam mineral saja dianjurkan untuk menggunakan sampel lebih sedikit dibandingkan dengan analisa lebih dari satu macam mineral. Kandungan mineral dalam bahan serta sensitivitas prosedur yang akan digunakan juga harus dipertimbangkan. (Apriyanto, A., 1989).


2+


2.4.2. Pengabuan Kering (Dry Ashing) Pengabuan kering dapat diterapkan pada hampir semua analisa mineral, kecuali merkuri dan arsen. Cara ini lebih membutuhkan sedikti ketelitian sehingga mampu menganalisa bahan lebih banyak dari pada pengabuan basah. Pengabuan kering dapat dilakukan untuk menganalisa kandungan Ca, P dan K akan tetapi kehilangan K dapat terjadi apabila suhu yang digunakan terlalu tinggi. Oleh karena itu, untuk menganalisa K harus dihindari pemakaian suhu lebih tinggi dari 4800C. Suhu 4500C tidak dapat digunakan jika menganalisa kandungan seng (Zn), penggunaan suhu yang terlalu tinggi juga menyebabkan beberapa mineral menjadi tidak larut (misal timah putih). (Apriyanti, A., 1989). Keuntungan lainnya, yaitu aman, prosedur paling umum digunakan untuk menentukan total mineral, sederhana, pada umumnya tidak memerlukan pereaksi, dan dapat digunakan untuk analisa rutin contoh dalam jumlah besar. Kekurangan destruksi kering yaitu memerlukan waktu yang cukup lama (12-24 jam), penggunaan tanur yang memakan banyak biaya karena harus dinyalakan terus menerus yang mengakibatkan tingginya biaya listrik. (http://www.pkm.dikti.net/pkmi award 2006/pdf/pkmi06 019.pdf, diakses pada tanggal 20 Oktober 2008).

2.5.

Kitosan Kitosan merupakan polisakarida alami yang terdiri dari kopolimer glukosamin

dan N-acetylglukosamin, dan dapat diperoleh dari deasetilasi kitin (Khan et al, 2002). Kitin biopolimer alami terbesar kedua yang dapat ditemukan dialam setelah selulosa.


2+


Kitin dapat diperoleh dari arthropoda, jamur dan ragi (Fernandez-Kim., 2004), tetapi sumber komersial yang penting adalah eksoskleton dari kepiting (Kim & Park., 2001). Kitin dapat diisolasi dari cangkang kepiting dengan 2 tahap dasar, (1) pemisahan protein (deproteinisasi) dan pemisahan kalsium karbonat dan kalsium phospat (demineralisasi) (Kim & Park, 2001). Struktur kitin sangat mirip dengan selulosa yaitu ikatan yang terjadi antara monomernya terangkai dengan ikatan glikosida pada posisi β-(1-4). Perbedaannya dengan selulosa adalah gugus hidroksil yang terikat pada atom karbon yang kedua, pada kitin diganti oleh gugus asetamida (NHCOCH3) sehingga kitin menjadi sebuah polimer berunit N-asetilglukosamin Kitosan empunyai rantai tidak linier dan mempunyai rumus umum

(C6H11NO4)n

atau

disebut

sebagai

(1-4)-amino-2-deoksi-β-D-glukosa

(Fernandez-Kim., 2004).

CH OH 2

O OH CH2OH NHCOCH3

:NH 2

n

Gambar 1. Struktur Kitosan


2+


2.6.

Nanopartikel Nanopartikel adalah penggambaran dari nano teknologi dimana partikel

digambarkan sebagai satu objek kecil yang bertindak secara unit keseluruhan dalam hal transfor dan sifat-sifatnya. Dengan nano teknologi material dapat didesain sedemikian rupa dalam orde nano sehingga dapat diperoleh sifat dan material yang diinginkan tanpa melakukan pemborosan atom-atom yang tidak diperlukan. Ruang lingkup nano teknologi meliputi usaha dan konsep untuk menghasilkan material berskala nano meter melalui eksplorasi dan rekayasa karakteristik material serta mendesain ulang material kedalam bentuk atau ukuran yang diinginkan. Nanopartikel merupakan partikulat material dengan paling sedikit satu dimensi lebih kecil dari 100 nanometer. Satu nanometer adalah 10-9 m. Sehingga nanopartikel mempunyai luas permukaan yang lebih besar terhadap perbandingan volume. Karakteristik nanopartikel umumnya dilakukan dengan teknik mikroskop elektron [TEM,SEM], mikroskop atomic [AFM], penghamburan cahaya dinamik [DLS], x-ray mikroskop foto elektron [XPS], bubuk x-ray difraktometri [XRD], FT-IR, spektroskopi UV-Vis. (Anisa Muyusiwalla, 2003).

2.7.

Nanokitosan Nanokitosan adalah kitosan yang mana partikelnya berukuran 100-400 nm.

Sekarang ini, kebanyakan dari metoda untuk menyiapkan Nanokitosan-partikel melibatkan reaksi ikatan silang. Kitosan dilarutkan dalam larutan asam lemah untuk memperoleh larutan kitosan untuk mendepositkan kitosan dengan larutan bersifat alkali dan dibilas dengan aquadest sampai netral kemudian ditempatkan dalam ultrasonik


2+


untuk sehingga diperoleh Nanokitosan. Nanokitosan stabil di larutan mengandung air dan

untuk

menganalisisnya

dengan

menggunakan

FT-IR

dan

FESEM

(http://www.faqs.org/patents/app/20080234477) Sekarang ini, banyak ahli-ahli menggunakan kitosan dengan nano teknologi, Yau Shan Szeto dan Zhigang Hu untuk menyiapkan Nanokitosan-partikel dimana kitosan dilarutkan dalam larutan asam lemah kemudian ditambahkan larutan yang bersifat basa seperti larutan amoniak, natrium hidroksida atau kalium hidroksida distirer dengan kecepatan 300 rpm sehingga diperoleh gel kitosan putih dan dibilas dengan aquadest sampai netral kemudian ditempatkan dalam ultrasonik bath untuk memecah partikel-partikel gel kitosan menjadi lebih kecil. (Szeto, 2007). Sebagian ahli juga mencoba metode lain untuk menyiapkan Nanokitosan menambahkan larutan tripoliposfat kedalam larutan kitosan sehingga diperoleh emulsi kitosan sambil distirer dengan kecepatan 1200 rpm kemudian emulsi dibuat pH 3,5 dengan menambahkan asam asetat hasilnya akan berupa suspensi kitosan.(Cheung, 2008).

2.8.

Sifat-sifat dan Penggunaan Kitosan Kitosan bersifat polielektrolit kation yang dapat mengikat logam berat, sehingga

dapat berfungsi sebagai absorben terhadap logam berat dalam air limbah. Prinsip dasar dalam mekanisme pengikatan antara kitosan dan logam berat yang terkandung dalam limbah cair adalah prinsip penukar ion. Gugus amina khususnya nitrogen dalam kitosan akan bereaksi dan mengikat logam dari persenyawaan limbah cair. Kitosan yang tidak dapat larut dalam air akan menggumpalkan logam menjadi flok-flok yang akan bersatu


2+


dan dapat dipisahkan dari air limbah. Kitosan dapat bekerja sempurna jika dilarutkan dalam larutan asam (Marganof., 2003; Widodo et al, 2005). Kitosan juga bersifat hidrofilik, menahan air dalam strukturnya dan membentuk gel secara spontan. Pembentukan gel berlangsung pada harga pH asam dan sedikit asam, disebabkan sifat kationik kitosan. Viskositas juga meningkat dengan meningkatnya derajat deasetilasi. Gel kitosan terdegradasi secara berangsur-angsur, sebagaimana halnya kitosan melarut (Muzarelli et al, 1988). Kitosan juga telah digunakan secara luas dalam bidang pengobatan, bioteknologi, menjadi bahan yang penting dalam aplikasi farmasi, karena mempunyai kemampuan biodegradasi dan biocompatibility dan rendah toksisitasnya (Berger et al, 2004). Kitosan juga memperlihatkan aktivitas biologi seperti hypocholesterolemic, antimikroba, anti jamur (Rhoades & Roller., 2000).


2+


Tabel 1. Pemanfaatan Kitosan pada Beberapa Industri Industri Industri

Manfaat pengolahan Penyerap ion logam, knoagulan, protein, asam

limbah

amino,dan bahan pencelup. Pengawet, penstabil makanan, penstabil warna, bahan

Industri makanan

pengental, dan lain-lain. Penyembuh luka dan tulang, pengontrol kolestrol

Industri kesehatan

darah, kontak lensa, penghambat plag gigi, dan lainlain.

Industri pertanian

Pupuk, pelindung biji dan lain-lain.

Kosmetik

Pelembab (moisturizer), krem wajah, tangan dan badan, dan lain-lain.

Bioteknologi

Dapat

immobolisasi

enzim,

chromatography,

penyembuh sel dan lain-lain. Sumber : Fernandez-Kim., 2004

2.9.

Derajat Deasetilasi Derajat deasetilasi adalah persentasi gugus asetilasi yang berhasil dihilangkan

selama proses deasetilasi kitin. Derajat deasetilasi berperan penting dalam proses penyerapan. Pertambahan nilai derajat deasetilasi menyebabkan bertambahnya jumlah gugus amina bebas (Milot et al, 1998). Berat molekul kitosan dan derajat deasetilasi juga dapat mempengaruhi kelarutan kitosan dalam suasana asam dan membawa pengaruh pada proses penyerapan. Beberapa publikasi menyatakan bahwa derajat deasetilasi akan dapat meningkatkan keupayaan dalam proses penyerap ion logam. Ini disebabkan meningkatnya gugus amina bebas didalam praktiknya berat molekul dan derajat


2+


deasetilasi bertambah nilainya juga membawa pengaruh pada sifat fisik dan fisikokimia pada porositas, viskositas, dan titik leburnya (Agusnar., 1990). Perbedaan antara kitin dengan kitosan terdapat dalam derajat deasetilasinya. Kitosan mempunyai derajat deasetilasi 80-90% akan tetapi kebanyakan publikasi menggunakan istilah kitosan apabila derajat deasetilasi lebih besar dari 70%.

2.10.

Interaksi Kitosan Dengan Ion Logam Interaksi kitosan dengan ion logam terjadi karena proses pengkompleksan

dimana pertukaran ion, penyerapan dan pengkhelatan terjadi selama proses berlangsung. Ketiga proses tersebut tergantung dari ion logam masing-masing. Kitosan menunjukkan afinitas yang tinggi pada logam transisi golongan 3, begitu pula pada logam yang bukan golongan alkali dengan konsentrasi rendah. (Muzzarelli., 1973, 1977) Sifat penyerapan ion logam yang sangat baik oleh kitosan dengan selektif dan kapasitas penyerapan yang tinggi yang disebabkan tiga sifat yaitu : 1. Sifat hidrofilik kitosan dengan jumlah yang besar pada gugusan hidroksil. 2. Gugus amina primer dengan aktivitas yang tinggi. 3. Struktur rantai polimer kitosan yang fleksibel yang dapat membentuk konfigurasi untuk pengkompleksan kitosan dengan ion logam. Menurut Mc Kay (1987), kitosan mempunyai kemampuan untuk mengikat logam dan membentuk kompleks logam-kitosan. Contoh mekanisme yang terjadi seperti dibawah ini.


2+


2R-NH3+ + Zn2+ + 2Cl-

(RNH2)ZnCl2 (Amelia A., 1991)

Kitosan mempunyai satu kumpulan amino linier bagi setiap unit glukosa. Kumpulan amino ini mempunyai sepasang elektron yang dapat berkoordinat untuk membentuk ikatan-ikatan aktif dengan kation-kation logam. Unsur nitrogen pada setiap monomer kitosan dikatakan sebagai gugus yang aktif berkordinat dengan kation logam. (Hutahahean., 2001)

2.11.

Adsorbsi Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik

kearah dalam, karena tidak adagaya-gaya lain yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorbsi. (Sukardjo., 1997) Apabila pada permukaan antara dua fasa yang bersih (seperti antara gas-cairan dan cairan-cairan) ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ini akan sangat mempengaruhi sifat permukaan. Dimana komponen ketiga yang ditambahkan adalah molekul yang teradsorbsi pada permukaan. (Bird, Tony., 1993) Peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain semacam ini, disebut adsorbsi. Zat yang diserap disebut fase terserap sedang zat yang menyerap disebut adsorbsi. Kecuali zat padat, adsorben dapat pula berupa zat cair. Karena itu, adsorbsi dapat terjadi antara zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zar cair, atau gas dan zat cair.


2+


Peristiwa adsorbsi ini disebabkan oleh gaya tarik molekul-molekul dipermukaan adsorben. Adsorbsi berbeda dengan absorbsi, karena pada absorbsi zat yang diserap masuk kedalam adsorben, misalnya absorbsi air oleh sponge atau uap air oleh CaCl2 anhidrous. (Sukardjo., 1990) Zat-zat teradsorbsi terikat dengan kuat dalam lapisan-lapisan yang biasanya tebalnya tak lebih dari satu atau dua molekul (atau ion). Banyaknya zat asing yang dapat diadsorbsi bergantung pada luasnya permukaan yang tersingkap. Meskipun adsorbsi merupakan suatu gejala umum dari zat padat, adsorbsi ini teristimewa efisiensinya dengan materi koloid yang disebabkan oleh besarnya luas permukaan itu. (Keenan., et al, 1999)

2.11.1. Jenis adsorbsi Adsorbsi ada dua jenis yaitu adsorbsi fisika dan adsorbsi kimia. Pada adsorbsi fisika, adsorbsi disebabkan gaya van der Waals yang ada pada permukaan adsorben panas adsorbsi fisika biasanya rendah (∼10000 Kal/Mole), lapisan yang terjadi pada permukaan adsorben biasanya lebih dari satu molekul dan kesetimbangan adsorbsi reversible dan cepat misalnya adsorbsi gas pada charcoal. Pada adsorbsi kimia terjadi reaksi pada zat yang diserap dan adsorben. Lapisan molekul pada permukaan adsorbennya satu lapis dan panas adsorbsinya tinggi (20000100000 Kal/Mol) adsorbsi ini terjadi dengan pembentukan senyawa kimia hingga ikatannya lebih kuat misalnya adsorbsi CO pada W, O2 pada Ag, Au, Pt, dan C. (Sukardjo., 1990)


2+


2.11.2. Penggunaan Adsorbsi Adsorbsi cairan gas sangat penting pada pembentukan dan stabilisasi busa. Busa adalah gelembung-gelembung gas yang diliputi oleh cairan.Analisis kromatografi, berdasarkan adsorbsi selektif oleh adsorben. Bila beberapa zat dapat larut dalam suatu pelarut, komponen–komponen dalam larutan dapat dipisahkan dengan menuangkan larutan ini melalui adsorben tertentu seperti alumina, magnesium, oksida, arang dan sebagainya. Adsorben yang dipakai di letakkan dalam kolom dari gelas dan larutan yang akan dipisahkan di tuang dari atas. Zat yang mudah diserap, akan terdapat dibagian atas kolom dan yang sukar diserap terdapat di bagian bawah. (Sukardjo.,1990)

2.12.

Spektrofotometri Serapan Atom Spektroskopi

Serapan

Atom

didasarkan

adanya

absorbsi

gelombang

elektromagnetik oleh atom-atom. Atom mempunyai dua keadaan tingkat energi, yaitu energi keadaaan dasar (ground state) dan energi keadaan tereksitasi (excited state). Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu. tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya dengan panjang gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom. Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan absorbsi energi berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Tingkat eksitasinya pun bermacam-macam. (Khopkhar. S.M., 2001) Ada dua tipe instrument SSA, yaitu nyala berkas tunggal (singel beam) dan nyala berkas ganda (double beam).


2+


Umumnya instrumen SSA terdiri dari :

Gambar 2. Skematis Instrumentasi SSA Keterangan : 1. Lampu katoda berongga (Hollow Cathode Lamp). Lampu katoda ini berfungsi sebagai sumber radiasi yang memancarkan spectrum atom dari unsur yang ditentukan. Lampu katoda berongga terdiri dari dua elektroda dalam sebuah tabung silinder gelas yang mempunyai jendela yang transparan pada letak yang berlawanan dengan katoda. 2. Pembagi Cahaya (Chopper) Cahaya dari lampu katoda dibagi oleh alat pembagi untuk diteruskan ke ruangan contoh disebut sinar contoh dan bagian lain sinar referen yang diteruskan ke sekeliling ruangan contoh. 3. Unit Pengatoman Analit (atomizer). Berfungsi untuk mengubah larutan yang akan diuji menjadi atom-atom dalam bentuk gas. Oleh karena itu sistem ini sering disebut sebagai atomizer. Berdasarkan kerjanya atomizer mempunyai dua komponen utama : pengembun (nebulizer) dan pembakar (burner).


2+


4. Monokromator. Mengontrol pancaran cahaya yang datang dari lampu katoda berongga dan memisahkan garis spektrum yang lain yang menganggu pengamatan. Kemampuan untuk menyeleksi suatu panjang gelombang yang berbeda merupakan suatu karakteristik monokromator yang sangat penting. 5. Detektor. Merupakan alat yang berfungsi untuk menangkap dan mengatur sinar yang ditransmisikan serta memberikan sinyal sebagai respon terhadap sinar diterima. 6. Rekorder. Merupakan alat yang berfungsi menerima dan merekam sinyal yang disampaikan oleh detektor dan menyampaikannya ke sistem read-out. 7. Sistem read-out. Merupakan alat yang berfungsi mengubah sinyal yang diterima menjadi bentuk digital yaitu dalam satuan absorbansi. Ini berarti mencegah dan mengurangi kesalahan pembacaan skala secara paralaks, kesalahan intepolasi di antara pembagian skala dan sebagainya serta menyeragamkan tampilan data. (Novianty, Evi., 1999)


2+


BAB III BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian FMIPA USU Medan dan dilakukan dengan tahapan sebagai berikut : 1. Penyediaan Pelarut 2. Penyediaan Kitin dengan Derajat Deasetilasi 3. Penyediaan Kitosan 4. Penyediaan Nanokitosan

3.1.

Bahan-bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

3.2.

-

Kitin

fluka

-

Asam Asetat Glasial

p.a (E. Merck)

-

ZnSO4.7H2O

-

Aquadest

-

HNO3 Pekat

p.a (E. Merck)

-

NH3 Pekat

p.a (E. Merck)

-

NaOH

p.a (E. Merck)

Peralatan Untuk penyediaan kitosan digunakan peralatan di Laboratorium Penelitian

FMIPA USU. Karakterisasi dan pengujian menggunakan peralatan di Universitas Kebangsaan Malaysia. Alat-alat yang digunakan seperti dibawah ini.


2+


Alat-alat : -

Labu Takar 1L ,100mL , 50 mL

-

Beaker Glass 250mL

-

Botol Aquadest

-

Botol Sample

-

Pipet Volumetri

-

Hot Plate

-

Gelas Ukur

-

Kertas Saring

-

Ultrasound Batch

-

Neraca Analitis

-

Jar Test

-

Oven

-

Magnetik Stirer

-

Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

3.3.

Prosedur Penelitian

3.3.1. Pembuatan Larutan Induk Seng 1000 mg/L Ditimbang kristal ZnSO4.7H2O sebanyak 4415,38 mg, dimasukan kedalam beaker glass kemudian ditambahkan sedikit aquadest, diaduk hingga larut, dipindahkan kedalam labu takar 1 L, ditambahkan aquadest hingga garis batas dan dihomogenkan.


2+


3.3.2. Pembuatan Larutan Standar Seng 100 mg/L Sebanyak 10 mL larutan induk seng dimasukan kedalam induk labu takar 100 mL, diencerkan dengan aquadest hingga garis tanda dan dihomogenkan. 3.3.3. Pembuatan Larutan Standar Seng 10 mg/L Sebanyak 10 mL larutan seng dimasukan kedalam labu takar 100 mL, diencerkan dengan aquadest hingga garis batas dan dihomogenkan. 3.3.4. Pembuatan Larutan Seri Standar Seng 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 dan 1,0 mg/L Sebanyak 1, 2, 3, 4 dan 5 mL larutan seng 10 mg/L dimasukan kedalam 5 labu takar 50 m, kemudian diencerkan dengan aqudest hingga garis batas dan dihomogenkan sehingga diperoleh larutan seri standar seng 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 dan 1,0 mg/L. 3.3.5. Pembuatan Larutan Asam Asetat 1% Dipipet sebanyak 10 mL asam asetat glasial 99%, dimasukan kedalam labu takar 1 L, ditambahkan aquadest sampai garis tanda dan dihomogenkan. 3.3.6. Penyediaan Derajat Deasetilasi Sebanyak 10g kitin direndam dengan NaOH 40%. Selama 1 hari direndam kemudian disaring dan diperoleh endapan. Endapan tersebut dibilas dengan aquadest dan dikeringkan secara alamai pada suhu kamar. Dengan cara yang sama dilakukan untuk lama waktu perendaman 2, 3, 4 dan 5 hari kemudian dipreparasi untuk mengukur derajat deasetilasinya dengan FT-IR dan Viskositasnya dengan viskometer dengan alat brokfield.


2+


3.3.7. Pembuatan Larutan Kitosan Ditimbang sebanyak 0,2 g kitosan, dimasukan kedalam beaker glass dan ditambahkan 100 mL larutan asam asetat 0,2% dan diaduk. 3.3.8. Pembuatan Nanokitosan Masing-masing larutan kitosan 0,2 g; 0,4 g; 0,6 g; 0,8 g dan 1,0 g di tambahkan ± 20 tetes NH3(p) sampai terbentuk gel putih Nanokitosan sambil diaduk dengan pengaduk Jartest

kecepatan 200 rpm dan kemudian dimasukkan dalam

ultrasonik bacth selama ± 1 jam. 3.3.9. Penyerapan Ion Zn2+ Dalam Sampel Limbah Dengan Larutan Kitosan Dengan Variasi Berat Nanokitosan. Sebanyak 100 mL larutan limbah Zn dimasukan kedalam beaker glass dan ditambahkan 0,2 g kitosan diaduk dengan kecepatan 200 rpm selama 30 menit, dan dibiarkan selama + 15 menit dan dianalisis dengan Spekstroskopi Serapan Atom. Hal yang sama dilakukan pada sampel 0,4; 0,6; 0,8 dan 1,0 g kitosan. 3.3.10. Penyerapan Ion Zn2+ Dalam Sampel Limbah Dengan Larutan Kitosan Dengan Variasi Waktu Kontak. Dari prosedur diatas diperoleh penyerapan optimum ion Zn2+ pada berat Nanokitosan 0,2 g. Maka kitosan masing-masing ditambahkan kedalam 100 mL larutan limbah diaduk dengan jartest dengan kecepatan 200 rpm selama 10 menit dan dibiarkan + 15 menit, kemudian filtrat dianalisis dengan spektroskopi serapan atom, kemudian dilakukan prosedur untuk variasi waktu kontak 20, 30, 40 dan 50 menit.


2+


3.3.11. Preparasi Terhadap Sampel Sebanyak 10 mL sampel dimasukan kedalam beaker glass. Kemudian ditambahkan sebanyak 5 mL HNO3 pekat lalu diaduk hingga homogen. Campuran yang diperoleh dipanaskan di atas pemanas listrik sampai hampir kering. Setelah hampir kering lalu didinginkan. Setelah dingin, ditambahkan 50 mL aquadest, kemudian dimasukan kedalam labu ukur 100 mL melalui kertas saring dan ditepatkan 100 mL dengan aquadest. (SNI 06-6989, 7-2004)

3.4.

Bagan Penelitian

3.4.1. Penyediaan Derajat Deasetilasi

10 gram kitin - Direndam dengan NaOH 40% selama 1 hari (larutan A) - Disaring

Endapan - Bilas dengan Aquadest Dikeringkan secara alami pada suhu kamar

Dengan cara yang sama dilakukan untuk lama waktu perendaman 2hari (larutan B), 3 hari (larutan C), 4 hari (larutan D), 5 hari (larutanE) dan dipreparasi untuk mengukur derajat deasetilasinya dengan FT-IR.


2+


3.4.2. Penyediaan Larutan Kitosan 0,2%

Kitosan 0,2 g Dilarutkan dengan asam asetat 1% dalam labu ukur 100mL Larutan Kitosan 0,2 %

Hal yang sama dilakukan untuk larutan kitosan dengan konsentrasi untuk dijadikan larutan kitosan 0,4% ; 0,6 % ; 0,8% dan 1%


2+


3.4.3. Pembuatan Nanokitosan Partikel (Metode Z.G. Hu, et al, 2006)

0,2 gram Kitosan ← Dilarutkan dalam 50 mL CH3COOH 1% ← Diaduk dengan jartest Larutan Kitosan ← ditetesi dengan ± 20 tetes NH3 (p) 37%sambil dijartest Gel putih Kitosan Nanopartikel ← dimasukkan dalam ultrasonic bath selama ± 1 jam Gel putih Kitosan Nanopartikel ← dikeringkan selama 2 hari

Filem Kitosan Nanopartikel

FT-IR

FESEM

Dilakukan prosedur yang sama untuk berat kitosan nanopartikel 0,4 g ; 0,6 g ; 0,8 g dan 1,0 g.


2+


3.4.4. Penggunaan Nanokitosan sebagai Penyerap Ion Zn2+ dengan Metode Jartest

Larutan Zn dalam limbah Å Diukur 100 mL Å Dimasukan dalam beaker glass Å Ditambahkan larutan Nanokitosan Å Diaduk dengan kecepatan 200 rpm dengan variasi waktu 10, 20, 30, 40, dan 50 menit Å Didiamkan selama 15 menit (pada 0 rpm)

Endapan

Filtrat Å Pada pH 4 Analisa AAS

Dengan perlakuan yang sama di lakukan percobaan untuk Derajat Deasetilasi yang lain.


2+


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.

Hasil Penelitian

4.1.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi Dengan Metode Kurva Kalibrasi Hasil pengukuran absorbansi dari suatu larutan seri standar Zn diplotkan terhadap konsentrasi larutan standar sehingga diperoleh kurva kalibrasi berupa garis linear seperti pada lampiran gambar 1. Persamaan garis regresi untuk kurva dapat diturunkan dengan Metode Least Square dapat dilihat pada tabel 4.1. berikut :

Tabel 4.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi dengan Metode Kurva Kalibrasi No

Xi

Yi

Xi – X

Yi - Y

(Xi - X)2

(Yi - Y)2

(Xi – X )(Yi – Y)

1.0000

0.2000 0.0325

-0.4000

-0.0645

0.1600

0.0042

0.0258

2.0000

0.4000 0.0698

-0.2000

-0.0272

0.0400

0.0007

0.0054

3.0000

0.6000 0.0988

0.0000

0.0018

0.0000

0.0000

0.0000

4.0000

0.8000 0.1267

0.2000

0.0297

0.0400

0.0009

0.0059

5.0000

1.0000 0.1572

0.4000

0.0602

0.1600

0.0036

0.0241

3.0000 0.4850

0.0000

0.0000

0.4000

0.0094

0.0613

∑

Dimana X rata – rata :

X=

∑ Χ 3,0000 = = 0,6000 5 n

Harga Y rata – rata

Y=

∑ Υ 0,4850 = = 0,0971 5 n

:


2+


4.1.1.1.

Penurunan Persamaan Garis Regresi

Persamaan garis regresi untuk kurva kalibrasi dapat diturunkan dari persamaan garis:

Y = aX + b

Dimana : a = slope b = intersept a=

∑ {( Xi − X )(Yi − Y )} ∑ ( Xi − X ) 2

0,0613000 0,4000000 = 0,1532 =

Sehingga diperoleh harga slope (a) = 0,1532 Harga intersept (b) diperoleh melalui substitusi harga (a) ke persamaan berikut : Y = aX +b b = Y − aX = 0,0971 − ( 0 ,1532 )( 0 , 6000 ) = 0,0971 − 0,09192 = 0,0051 Sehingga diperoleh harga intersept (b) = 0,0051 Maka persamaan garis regresi yang diperoleh adalah: Y = 0,1532X + 0,0051


2+


4.1.1.2.

Perhitungan Koefisien Kerelasi

Koefisien korelasi (r) dapat ditentukan sebagai berikut:

r =

∑ {( Xi − X ) (Yi − Y )} {∑ ( Xi − X ) }{∑ (Yi − Y ) 2

= =

2

}

0,0613 (0,4)(0,0094) 0,0613 0,00376

0,0613 0,0613188 = 0,99969 =

Jadi koefisien korelasi pada penetapan kadar Zn2+ dengan Spektrofotometri serapan atom adalah (r) = 0,99969.

4.1.2

Derajat Deasetilasi

Derajat deasetilasi adalah persentase gugus asetil yang berhasil dihilangkan selama proses deasetilasi. Untuk proses derajat deasetilasi digunakan metode spektroskopi infra merah (FT-IR). Derajat deasetilasi dihitung dengan metode base line. Puncak tertinggi dicatat dari garis dasar yang dipilih. Nilai absorbansi dapat dihitung dengan menggunakan rumus: A = log

P0 P

Dimana: P0 = % transmitansi pada garis dasar P = % transmitansi pada puncak minimum


2+


Perbandingan antara absorbansi pada λ =1603,5 cm-1 (serapan gugus amida) dengan absorbansi pada λ = 3446,3 cm-1 (serapan gugus hidroksil). Untuk NDeasetilasi kitin yang sempurna (100%) diperoleh nilai = 1,33. Absorbansi pada puncak yang terkait derajat N-Deasetilasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus : ⎡ 1603,5 1 ⎤ x % N-Deasetilasi = 1- ⎢ ⎥ x100% (Bastaman, S). ⎣ 3446,3 1,33 ⎦ Dari hasil penelitian dengan menggunakan spektroskopi infra merah (FT-IR) diperoleh % N-Deasetilasi sebagai berikut : Tabel 4.2. Hubungan Waktu Perendaman dengan Derajat Deasetilasi Lama Hari Perendaman

% N-Deasetilasi

1

74, 20 %

2

76,76 %

3

78,10 %

4

81,67 %

5

83,99 %

Dari data diperoleh bahwa semakin lama waktu perendaman persen N-deasetilasi semakin meningkat.

4.1.3. Pengukuran Kadar Zn2+ Dalam Sampel Dengan Variasi Berat Kitosan

Nanokitosan mampu menyerap ion Zn2+ dari limbah cair indsutri karet. Persentase daya serap Nanokitosan terhadap limbah cair industri karet dapat ditentukan dengan membandingkan konsentrasi Zn2+ dalam larutan standar sebelum dan sesudah penambahan Nanokitosan. Dimana konsentrasi awal Zn2+ dalam larutan adalah : 4,9251 mg/L.


2+


Hasil pengukuran konsentrasi ion Zn2+ dapat ditentukan dengan menggunakan metode kurva kalibrasi dengan cara mensubstitusikan nilai Y (absorbansi) yang diperoleh dari hasil pengukuran terhadap persamaan garis regresi dari kurva kalibrasi Y = 0,1532X + 0,0051, sehingga diperoleh konsentrasi seperti pada tabel dan penyerapan

ion Zn2+(%) dalam larutan limbah dapat dilihat pada tabel sebagai berikut: Penyerapan ion Zn2+ oleh Nanokitosan diperoleh penyerapan yang paling besar pada berat Nanokitosan sebesar 95,16% dengan konsentrasi ion Zn2+ 0,2461 mg/L.

Tabel 4.3. Data Pengukuran Daya Serap Nanokitosan Terhadap Ion Zn2+ Dengan Variasi Berat Nanokitosan

No

Berat Nanokitosan (gram)

Waktu Kontak (menit)

Konsentrasi Akhir Zn2+

Penyerapan Zn2+

(mg/L)

(%)

1

0.2

0.8067

83.62

2

0.4

0.7819

84.12

3

0.6

0.4843

90.16

4

0.8

0.2461

95.16

5

1

0.3870

92.14

30

4.1.4. Data Pengukuran Daya Serap Nanokitosan Terhadap Ion Zn2+ Dengan Variasi Waktu Kontak

Penyerapan ion Zn2+ oleh Nanokitosan diperoleh penyerapan yang paling besar pada berat Nanokitosan sebesar 95,16% dengan konsentrasi ion Zn2+ 0,2461 mg/L.


2+


Tabel 4.4. Data Pengukuran Daya Serap Nanokitosan Terhadap Ion Zn2+ Dengan Variasi Waktu Kontak

No

Berat Kitosan

Konsentrasi Akhir

Penyerapan Zn2+ (%)

2+

(menit)

Zn (mg/L)

1

10

0.8681

82.37

2

20

0.7885

83.98

30

0.2461

95.16

4

40

0.3812

92.26

5

50

0.4119

91.64

3

(gram)

Waktu Kontak

0.8

4.1.4.1. Perhitungan % Penurunan Konsentrasi Ion Zn2+ Dalam Sampel

Penurunan kadar Ion Zn2+ dalam sampel dinyatakan

dalam (%) dengan

membandingkan konsentrasi logam seng yang teradsorpsi terhadap konsentrasi awal seperti pada persamaan berikut ini: ⎡ Konsentrasi ion Zn 2+ awal − Konsentrasi ion Zn 2+ akhir ⎤ =⎢ ⎥ x100% Konsentrasi ion Zn 2+ awal ⎣ ⎦

⎡ 4,9251mg / L − 0,8067mg / L ⎤ =⎢ ⎥ x100% = 83,62 % 4,9251mg / L ⎣ ⎦ Dilakukan hal yang sama untuk % penurunan kadar ion Zn2+ dengan nanokitosan dengan variasi berat dan waktu kontak nanokitosan.

4.2.

Pembahasan

4.2.1. Hasil Karakterisasi Nanokitosan

Hasil karakterisasi Nanokitosan dilakukan dengan analisis Field Scanning Electron Microscope (FESEM). Alat ini berfungsi untuk menunjukkan bentuk (morfologi) dan perubahan dari suatu permukaan bahan. Partikel nanokitosan terbentuk


2+


dengan sempurna dan homogen. Hal ini ditunjukkan dengan foto FESEM yang diperbesar 1000 kali. Dapat dilihat pada Lampiran gambar 11 4.2.2. Spektrum FT-IR Derajat Deasetilasi dari Nanokitosan

Dari hasil analisis spektrofotometer infra red (FT-IR) (gambar pada lampiran) pembentukan Nanokitosan partikel terjadi pada serapan daerah bilangan gelombang (cm-1): amina (ikatan N-H) pada 3446,7; (ikatan C-H) pada 2905,5; pita amida (ikatan C=O) pada 1595,5; (ikatan C-N) pita hidroksi pada 1376,6.

Tabel 4.5. Bilangan Gelombang FT-IR Derajat Deasetilasi

Ikatan

Bilangan Gelombang

Bilangan Gelombang

Literatur (cm-1)

yang Didapat (cm-1)

Ikatan N-H (amina)

3500-3100

3446,7

Ikatan C-H

3000-2800

2905,5

Ikatan C=O (amida)

1670-1600

1645,0

Ikatan C-N

1400-1000

1376,6

Sumber : Fessenden, J.R 1999

4.2.3. Penentuan Viskositas Larutan Kitosan

Penentuan viskositas sampel kitosan dalam pelarut asetat 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 1,0% dengan data sebagai berikut :


2+


Tabel 4.6. Perubahan Viskositas Larutan Kitosan dengan Lama Waktu Perendaman Hari

Viskositas Larutan Kitosan (cps) 0,2%

0,4%

0,6%

0,8%

1%

1

43

135

300

490

760

2

38

112

286

412

646

3

37

98

249

385

575

4

32

87

205

366

505

5

28

78

189

315

485

34,9

442

37,0

35,7

36,2

% Pengurangan nilai viskositas setelah 5 hari Viskositas pelarut (CH3COOH 1%) = 3,4 cps Dari tabel dilihat bahwa semakin lama waktu perendaman viskositas larutan kitosan makin berkurang. Hal ini disebabkan karena kitosan mengalami reaksi hidrolisis di dalam larutan asam kadar hidrolisis kitosan tidak sama tergantung kepada persen massa larutan kitosan. Untuk konsentrasi yang sama kadar hidrolisis untuk larutan kitosan dengan konsentrasi tinggi sangat besar ini disebabkan persen kandungan pelarut lebih tinggi karena mengandung banyak ion hidrogen dari pada asam yang bereaksi dengan polimer kitosan sehingga pemutusan rantai polimer dengan pelarut menjadi sama sehingga kitosan lebih mudah terhidrolisis.


2+


4.2.4. Transformasi Kitin Menjadi Kitosan

Penggunaan larutan NaOH 40% pada proses deasetilasi kitin dimaksudkan untuk memutuskan ikatan antara gugus asetil dengan atom nitrogen sehingga berubah menjadi gugus amino (NH2). Larutan basa dengan konsentrasi tinggi ini digunakan karena kitin tahan terhadap proses deasetilasi. Hal ini disebabkan karena unit sel kitin berstruktur kristalin dan juga ikatan hidrogen yang meluas antar atom nitrogen dengan gugus karboksil. Dengan mekanisme reaksi sebagai berikut :

O .. || =---N-C-CH3 | H Kitin O .. || ---N-C-CH3 | H

O.. | ---N-C-CH3 | | H O-H

OH-

O.. | ---N-C-CH3 + HO-H | | H O-

OH-

O || + NaOH + CH3 – C – O - Na NH

NH

2

2

Kitosan Gambar 2. Reaksi Hidrolisis Kitin dalam Suasana Basa Susi Kamelia S : Pengaruh Derajat Deasetilasi Nano Kitosan Untuk Menyerap Ion Zn 2009

2+


Spektrum infra merah (FT-IR) bagi sampel kitosan (terdapat dalam lampiran) semua menunjukan spektrum yang hampir sama kecuali pada serapannya yang berbeda. Hal yang terpenting dari kelima spektrum kitosan tersebut adalah pada panjang gelombang 1655 cm-1, 1555 cm-1 dan 1313 cm-1 yang semuanya merupakan daerah panjang gelombang amida. Sedangkan pada panjang gelombang 2867 cm-1 menunjukan adanya gugus NH, sedangkan panjang gelombang

3450 cm-1 menunjukkan nilai

absorbansi gugus hidroksil (OH). Intensitas pada panjang gelombang 1655 cm-1 menunjukkan gugus N-asetil yang ada sehingga jika intensitasnya menurun maka nilai N-deasetilasi akan meningkat. Dari hasil penelitian diperoleh derajat deasetilasi yang optimum sebesar 76,76%. Pada spektrum kitosan dari lama waktu perendaman (1-5 hari) didapati perbedaan pada daerah spektrum kitosan dengan lama perendaman 2 hari diketahui mempunyai puncak (peak) yang sangat bagus dibandingkan dengan yang 1, 3, 4 dan 5 hari, dengan derajat deasetilasi sebesar 76,76%. Hal ini disebabkan karena perendaman 1 hari belum terjadi homogenitas larutan sehingga pembacaan pada FT-IR belum sempurna. Pada perendaman 2 hari homogenitas telah terjadi sehingga menghasilkan puncak-puncak (peak) yang sangat baik (optimum). Sedangkan pada perendaman 3, 4 dan 5 hari pemutusan rantai polimer menjadi monomer-monomernya tidak sempurna. Sehingga perlakuan dalam penelitian ini menggunakan derajat deasetilasi 2 hari.


2+


4.2.5. Penyerapan Kitosan Nano Partikel Dengan Variasi Berat Kitosan Nano

Mekanisme penyerapan adalah akumulasi atau pengumpulan partikel pencemar dari larutan ke permukaan suatu penyerap. Menurut kurita (1997) ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi antara lain konsentrasi, sifat adsorben dan adsorbat serta waktu kontak antara adsorben dan adsorbat. Kitosan sebagai polimer kationik yang dapat mengikat logam dimana gugus amino yang terdapat pada kitosan berikatan dengan logam dapat membentuk ikatan kovalen. Dalam hal ini terjadi gaya-gaya yang bekerja antara molekul-molekul adsorbat pada permukaan adsorben yakni gaya van der walls, gaya elektrostatik, ikatan hidrogen serta ikatan kovalen. Dari Tabel 4.3. Penyerapan optimum dengan waktu kontak 30 menit terjadi pada berat 0,8g sebesar 95,16% dengan konsentrasi akhir ion Zn2+ 0,2461 mg/L. Sedangkan pada berat 1,0g kembali terjadi kenaikan konsentrasi akhir ion Zn2+ sebesar 0,3870 mg/L. Hal ini berlawanan dengan teori yang menyatakan bahwa semakin banyak jumlah kitosan yang ditambahkan maka akan semakin banyak juga proses adsorpsi yang terjadi sehingga ion Zn2+ akan lebih banyak terikat pada kitosan. Tetapi dalam hal ini kita ingin mencari berat optimum kitosan nano yang sebelumnya tidak tertulis dalam teori sehingga secara acak berat kitosan nano dibuat sebanyak 5 kali variasi berat sampai tidak terjadi kenaikan atau penurunan konsentrasi ion Zn2+.

4.2.6. Penyerapan Kitosan Nano Partikel Dengan Variasi Waktu Kontak

Adsorpsi adalah proses akumulasi adsorbat pada permukaan adsorben yang disebabkan oleh gaya tarik antar molekul atau interaksi kimia. Pada adsorbsi kimia


2+


melibatkan ikatan koordinasi sebagai hasil penggunaan elektron secara bersama-sama oleh adsorben dan adsorbat. Kecepatan adsorbsi dari larutan bergantung pada beberapa faktor diantaranya ukuran dan struktur molekul adsorbat, sifat dasar pelarut, dan sifat menyerap dari adsorben. Suatu kation yang mempunyai daya polarisasi tinggi disenangi oleh ligan karena kerapatan muatan positif tinggi sehingga menghasilkan interaksi kuat. Ion-ion logam yang bermuatan positif besar, bilangan oksidasi tinggi memberikan polarisabilitas kecil dikelompokkan dalam asam keras sebaliknya ion-ion yang bermuatan kecil atau nol termasuk dalam kelompok asam lunak. Ligan-ligan dengan atom donor yang sangat elektronegatif merupakan basa keras. (Nurlisa Hidayati, 2004) Menurut konsep lewis asam adalah spesis (molekul/ion) yang dapat menerima pasangan elektron, sedangkan basa adalah suatu spesis yang dapat mendonorkan pasangan elektron. Asam dan basa keras pada umunya dijelaskan dari segi interaksi ionik, sedangkan asam dan basa lunak lebih dapat dipolarisasikan dibanding dengan asam dan basa keras dan lebih bersifat kovalen.Jadi asam keras cendrung mengikat basa keras, asam lunak mengikat basa lunak. Kuat ikatan semakin besar jika polaritas semakin besar. Ditinjau dari kekuatan asam, dalam teori HSAB (Hard Soft Acid Base) oleh Pearson, ion Zn2+ digolongkan ke dalam asam keras artinya dia akan mampu berinteraksi dengan baik terhadap basa keras seperti OH-, RNH2, R-OH. (Seri Bima Sembiring,2005) Dari penjelasan teori bahwa waktu kontak salah satu faktor yang mempengaruhi proses adorbsi.

Waktu kontak adalah waktu lamanya penyerapan ion Zn2+ dalam

larutan Nanokitosan.


2+


Dari Tabel 4.4. dapat dilihat berat optimum Nanokitosan 0,8 g menunjukkan kemampuan optimum dalam menyerap ion Zn2+ adalah pada waktu kontak 30 menit kesetimbangan telah tercapai dan proses adsorpsi terjadi peningkatan disebabkan ion Zn2+ terikat pada gugus amino kitosan ,dimana konsentrasi akhir ion yang diturunkan Zn2+ sebanyak 0,2461 mg/L dengan penyerapan 95,16%. Sedangkan pada waktu kontak 40,dan 50 menit persen penyerapan makin rendah karena konsentrasi kitosan sebagai polielektrolit semakin jenuh.


2+


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan

Nanokitosan memiliki kemampuan penyerapan (daya serap) paling besar daripada kitosan dengan ukuran biasa. Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa : -

Persen derajat deasetilasi yang optimum adalah sebesar 76,76%.

-

Puncak (peak) yang optimum adalah pada derajat deasetilasi dengan lama perendaman yaitu 2 hari berdasarkan data FT-IR.

-

Pada penyerapan ion Zn2+ dengan variasi waktu kontak yang menggunakan berat kitosan yang sama (0,8g) adalah 30 menit dengan daya serap sebesar 95,16%.

5.2.

Saran

Dari hasil penelitian maka penulis menyarankan untuk meneliti selanjutnya agar dilakukan nanalisis karakteristik nanokitosan dengan FESEM dan penelitian tentang penggunaan nanokitosan terhadap logam-logam berat yang terdapat dalam limbah dengan mengatur pH campuran antara absorban dengan logam karena suasana reaksi berperan penting dalam mekanisme reaksi.


2+


DAFTAR PUSTAKA

Agusnar, H. 1990. Kittin dan Kitosan sebagai Fasa dalam Kromatografi Gas untuk Pemisahan Hidrokarbon. Tesis M.Sc. UKM.

Alimuniar, A., Zainuddin, R. 1998. An Economical Technique for Producing, Advantage integration chitin and chitosan, London, Elvesier. P. 627.

Almatsier, R. 1987. Sample Pretreatment and Separation. New York: Jhonb Wiley and Sons.

Apriyanto, A. 1989. Analisis Pangan. Bogor. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Pusat antar Universitas Pangan dan Gizi.

Bastaman, dkk., 1990. Penelitian Limbah Udang Sebagai Bahan Industri Kitin dan Kitosan, BBIHP, Bogor.

Berger, J., Reist, M., Mayera, J.M.,O. Feltb, N.A. Peppas, R.Gurny.2004. Strukture and Interaction In Covalently and Ionocally Crosslinked Chitosan Hydragels For Biomedical Applications. Europen Journal of Pharm And BioPharm 57: 19-34.

Cotton and Wilkinson,1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta; UI Press.

Fernandez-Kim, S. O. 2004. Physicochemical and Functional Properties of Crawfish Chitosan as Effected by Different Processing Protocols. Thesis The Departement of Food Science. Seoul National University. Pp. 6-8; 28-29.

Guibal, E. 2004. Metal Ion Interaction with Chitosan A Review. Separation and Purification Technology. 38:43.

http ://www. Pkm.dikti.net. Diakses tanggal 05 Agustus 2007

http ://www. Pkm.dikti.net. Diakses tanggal 01 Oktober 2008


2+


Juli, S, 2003, Toksikologi Lingkungan. Yogyakarta. Gadjah Mada University- Press. Khan, T. A., Peh, K. K., Ch'ng, H. S. 2002. Reporting Degree of Deacetylation Values of Chitosan: The Influence of Analytical Methods. J Pharmceut Sci. 5:205-212. Kim, S. D., and Park-Yoon, B. 2001. Effect on The Removal of Pb2+ from Aqueous Solution by Crab Shell. J. of Chem. Tech. and Biotech. 76:1179.

Knorr, D. 1984. Use of Chitinous Polymers in Food -A Challenge for FoodResearch and Development. Food Technol, 38:85-97

Marganof. 2003. Potensi Limbah Udang sebagai Penyerap Logam Berat (Timbal, Kadminum, dan Tembaga) di Perairan. Available from : tumoutu.net/702 07134/marganof.pdf.

Millot, C., Mcbrien,J.,Allen, S. and Guibel, E.1998. Influence of Pschochemical and Structural Characteristic of Chitosan Falkes on Molybdate Sorption. J.Applied. Polymer Science. 68:571-580

Mulyono. 2006. Kamus Kimia.Cetakkan Pertama. Jakarta Gramedia.

Muzzarelli, R., Baldassare, V., Conti, F., Ferrara, P., and Biagini, G. 1988. Biological Activity of Chitosan : Ultrastructural Study. Biomaterial. 9:247-252.

Onsoyen, E., and Skaugrud, O. 1990. Metal Recovery Using Chitosan. J Chem Technol Biotechnol. 49:395-404.

Rhoades, J., and Roller, S. 2000. Antimicrobial Actions of Degraded and Native Chitosan Against Spoilage Organism in Laboratory Media and Foods. American Society for Microbiology. Pp 80-86.

Seri Bima Sembiring, 2005. Diktat Sintesis Anorganik.Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Sumatera Utara. Medan.


2+


Simanjuntak, H.A. 1994. Analisis Logam Seng (Zn) dalam abu rokok dengan metode Spektrofotometer Serapan Atom. Medan : Departemen Kimia FMIPA USU.

Szeto Yau-shan and Zhingang Hu. 2007. Article Exploring nanochitosan. ATA Journal for Asia on Textile & Apparel. Cina.

Wan-Ngah, W. S., and Isa, I.M. 1998. Comparison Study of Copper Ion Adsorption. On Chitosan, Dowex A-I and Zeolit 225. J. Applied Polymer Science. 67:10671070.

Widodo, A., Mardiah., Prasetyo. 2005. Potensi Kitosan dari Sisa Udang sebagai Koagulan Logam Berat Limbah Cair Industri Tekstil. Availabel from : http://www.kemahasiswaan.its.ac.id/files/PKMI%202006%20ITS%20Agus% 20&Mardiah.pdf


2+


Lampiran 1. Tabel 1. Data Hasil Pengukuran Larutan Standar Zn2+ Secara Spektrofotometer Serapan Atom

No

Kadar (ppm)

Absorbansi

1

0,0

0,00

2

0,2

0,0325

3

0,4

0,0698

4

0,6

0,0988

5

0,8

0,1267

6

1,0

0,1572

Tabel 2. Data Hasil Pengukuran Kadar Ion Zn2+ Dalam Sampel Dengan Variasi Berat Kitosan Nano Secara Spektrofotometri Serapan Atom

Berat Kitosan Nano (g)

Waktu

Perulangan Rata-rata

Kontak (menit)

I

II

III

Kadar Ion Zn2+ (mg/L)

0,2

0,1286 0,0128 0,1287

0,1287

0,8067

0,4

0,1242 0,1246 0,1242

0,1249

0,7819

0,0793 0,0793 0,0790

0,0793

0,4843

0,0420 0,0422 0,0448

0,0428

0,2461

0,0640 0,0612 0,0642

0,0644

0,3870

0,6 0,8 1,0

30


2+


Lampiran 2. Tabel 3. Data Hasil Pengukuran Kadar Ion Zn2+ Dalam Sampel Dengan Variasi Waktu Kontak Spektrofotometri Serapan Atom

Kitosan Nano (g)

0,8

Waktu

Perulangan Rata-rata

Kontak (menit)

I

II

III

Kadar Ion Zn2+ (mg/L)

10

0,1380 0,1380

0,1382

0,1381

0,8681

20

0,1259 0,1259

0,1258

0,1259

0,7885

30

0,0420 0,0422

0,0448

0,0428

0,2461

40

0,0632 0,0632

0,0636

0,0635

0,3812

50

0,0680 0,0682

0,0682

0,0682

0,4119


2+


Lampiran 3.

0.1800 0.1600 0.1400 0.1200 0.1000 0.0800

Y = 0,1532X + 0,00511 r = 0,99969

0.0600 0.0400 0.0200 0.0000 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Gambar 1. Kurva Kalibrasi Larutan Standar Zn

96.00%

Penyerapan (%)

94.00% 92.00% 90.00% 88.00% 86.00% 84.00% 82.00% 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Gram Kitosan

Gambar 2. Penyerapan terhadap ion Zn2+ dengan variasi berat kitosan nano.


2+


Lampiran 4.

96.00%

Penyerapan (%)

94.00% 92.00% 90.00% 88.00% 86.00% 84.00% 82.00% 80.00% 0

10

20

30

40

50

60

Waktu Kontak

Gambar 3. Penyerapan terhadap ion Zn2+ dengan variasi waktu kontak.


2+


Lampiran 5.

Gambar 4. Spektrum FT-IR Derajat Deasetilasi 1 hari


2+


Lampiran 6.

Gambar 5. Spektrum FTI-R Derajat Deasetilasi 2 hari


2+


lampiran 7. 15.0 14 13 2150.57,13.13

12 11 10 9 8 %T 7 6 5

1251.69,5.31

4 1324.98,4.34 1595.31,3.74

3 2

1423.57,3.41 1385.09,3.44 2885.67,2.64 3445.67,1.11

894.13,3.48 1035.46,0.92 1153.07,1.38 1083.66,0.82

662.59,3.07 591.86,2.82

0.8 4000.0

3600

3200

2800

2400

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400.0

cm-1



2+


Lampiran 8.



2+


Lampiran 9. 16.2

15 2147.10,14.80

14 13 12 11 10 3836.63,10.28

%T 9

1537.92,9.35 1255.94,9.29

8 7

894.35,7.82

1475.44,6.86 1423.68,6.35

6 2905.51,5.91

1376.06,5.62

5 1595.02,5.49

591.83,5.42 1034.54,2.98 1083.92,2.81 1152.16,4.13

4 3446.73,2.50

3 2.5 4000.0

3600

3200

2800

2400

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

cm-1



2+


400.0

Lampiran 10.

Gambar 9. Spektrum FT-IR Kitosan


2+


Lampiran 11.

Mag = 1000 KX Gambar 10. Foto FESEM Nanokitosan Perbesaran 1000 kali


2+


SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Recommend Documents