SINTESIS DAN KARAKTERISASI KITOSAN BERTAUT SILANG GLUTARALDEHIDA SEBAGAI ADSORBEN PEMURNIAN MINYAK AKAR WANGI

EduChemia (Jurnal Kimia dan Pendidikan)

Vol.2, No.1, Januari 2017

e-ISSN 2502-4787

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KITOSAN BERTAUT SILANG GLUTARALDEHIDA SEBAGAI ADSORBEN PEMURNIAN MINYAK AKAR WANGI Muhammad Fathurrahman1, Purwantiningsih Sugita2, Henny Purwaningsih2 1

Department Kimia, FMIPA, Universitas Pakuan, Jl. Pakuan Bogor PO.BOX 452, Indonesia 2 Department Kimia, FMIPA, Institut Pertanian Bogor, Darmaga, Bogor 16880, Indonesia *E-mail: [email protected]

Abstract: Synthesis of glutaraldehyde cross-linked chitosan (chitosan-GA) has been done and characterized by using FTIR and TGA. Adsorption of Fe(III) ion by glutaraldehyde cross-linked chitosan (chitosan-GA) has been studied by using batch method. The objectives of this research are to know optimum adsorption condition of Fe(III) ion by chitosan-GA, then study influence of Cu(II) ion to adsorption of Fe(III) ion and its application to vetiver oil. Optimum conditions are finding out by response surface Box Behnken method. Percent adsorption value of Fe(III) ion by Chitosan-GA (DD = 78%) is about 91,8439% in optimum conditions : weight adsorbent 0,75 gram, temperature 25oC, time contact 360 minutes. Percent adsorption of Fe(III) ion was decreased from 91,9521% to 79,724% because the existence of Cu(II) ion. The color of vetiver oil was changed from dark to reddish brown. Keywords: adsorption; cross-linked chitosan; glutaraldehyde; Fe(III) ion; vetiver oil

Abstrak: Kitosan bertaut silang glutaraldehida (kitosan-GA) disintesis dan dikarakterisasi dengan menggunakan FTIR dan TGA. Adsorpsi ion Fe(III) oleh kitosan-GA telah dipelajari dengan menggunakan metoda Batch. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kondisi optimum dari adsorpsi ion Fe(III) oleh kitosan-GA, kemudian dilanjutkan dengan mempelajari pengaruh ion Cu (II) terhadap adsorpsi Fe(III) dan aplikasinya pada minyak akar wangi. Optimasi dilakukan dengan menggunakan metode respon permukaan desain Box Behnken. Serpih kitosan-GA dengan derajat deasetilisasi 78% mempunyai persen adsorpsi terhadap ion Fe(III) sebesar 91,9521% pada kondisi optimum: bobot adsorben 0,75 gram, suhu 25oC, dan waktu kotak 360 menit. Persen adsorpsi ion Fe(III) yang awalnya 91,9521% mengalami penurunan menjadi 79,7244% akibat adanya ion Cu(II). Minyak akar wangi yang awalnya berwarna gelap kemudian berubah menjadi cokelat kemerahan. Kata kunci: adsorpsi; kitosan bertaut silang; glutaraldehida; ion Fe(III); minyak akar wangi

Minyak ini dalam dunia perdagangan

PENDAHULUAN Minyak akar wangi adalah salah satu

internasional sering disebut Java Vetiver

komoditas ekspor non-migas Indonesia.

oil. Minyak ini dihasilkan melalui proses

101

102 EduChemia,Vol.2, No.1, Januari 2017

Fathurrahman, Sugita, dan Purwaningsih

penyulingan terhadap hasil budi daya

ton/tahun

tanaman

(Vetiveria

2012). Hal ini tentu saja bergantung

zizanioides). Minyak akar wangi bermutu

kepada ketersediaan bahan baku, cuaca,

tinggi banyak digunakan sebagai zat

dan permintaan. Minyak akar wangi dari

pengikat bau (fixative) untuk parfum,

Garut tidak mempunyai saingan produk

sedangkan minyak akar wangi bermutu

sejenis di dalam negeri, namun di luar

rendah

negeri produk serupa dihasilkan oleh

akar

wangi

banyak

digunakan

sebagai

pewangi sabun.

(Disperindag

Kab.

Garut,

beberapa negara, seperti negara Bourbon,

Pembeli produk minyak akar wangi

Haiti,

China,

dan

India.

Tabel

2

ini adalah para pengusaha pabrikan atau

menunjukkan data negara pengekspor

importir.

utama minyak akar wangi.

Sebagian

besar

konsumen

produk ini adalah pembeli luar negeri, kalaupun ada pembeli dalam negeri jumlahnya

sangat

sedikit.

Tabel

Tabel 2. Volume minyak akar wangi yang dihasilkan oleh beberapa negara

1

menunjukkan kebutuhan pasar dunia terhadap minyak akar wangi. Tabel 1. Jumlah kebutuhan pasar dunia terhadap minyak akar wangi No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Negara Tujuan Volume/Ton/Tahun Amerika Serikat 80 Perancis 60 Jepang 15 Jerman 6 Italia 4 Belanda 9 Spanyol 4 Swiss 15 Inggris 7 Negara lainnya 70 Jumlah 270 Sumber : Disperindag Kab. Garut (2012)

Tabel 1 menunjukkan bahwa total

No Negara Volume (ton/tahun) 1 Bourbon ± 36 2 Indonesia ± 52 3 Haiti ± 82 Sumber : Disperindag Kab. Garut (2012)

Tabel

2

menunjukkan

bahwa

produksi minyak akar wangi Indonesia dari segi volume dapat bersaing dengan negara-negara lain, akan tetapi dari segi harga masih terbilang rendah. Sebagai perbandingan, pada tahun 2011 harga terendah produk minyak akar wangi Indonesia

adalah

111,11

USD/Kg,

sedangkan produk minyak akar wangi Haiti memiliki harga terendah sebesar

kebutuhan pasar dunia terhadap minyak

150,10

akar

Garut, 2012). Penyebab utama terjadinya

wangi

mencapai

270

ton

USD/Kg

pertahunnya, sedangkan minyak akar

perbedaan

wangi yang diproduksi para penyuling di

perbedaan mutu.

Kabupaten Garut dapat mencapai 50 - 75

harga

(Disperindag

ini

adalah

Kab.

karena

Hasil observasi peneliti menunjukkan bahwa minyak hasil penyulingan akar e-ISSN 2502-4787

Sintesis dan Karakterisasi Kitosan Bertaut Silang Glutaraldehida 103

wangi di Garut masih terlihat lebih gelap

wangi dengan menggunakan adsorben

dan

sudah

berwarna

kehitaman.

Menurut

banyak

dilakukan.

Hernani (2006), minyak yang terlihat

adsorben

lebih gelap dan berwarna kehitaman itu

bentonit 2% (b/v) yang diaplikasikan

akibat adanya kontaminasi dari logam Fe

pada

dan Cu.

meningkatkan

Pemurnian adalah salah satu proses

48,67%

tersebut

Beberapa

minyak

misalnya

akar

wangi

kadar

menjadi

adalah

dapat

vetiverol

49,18%,

dari

kemudian

yang digunakan untuk meningkatkan

kadar logam Fe berkurang dari 2,76 ppm

kualitas minyak agar mempunyai nilai

menjadi 2,53 ppm dan kadar logam Cu

jual yang lebih tinggi. Proses pemurnian

berkurang dari 2,13 ppm menjadi 1,96

minyak akar wangi dapat dilakukan

ppm (Hernani 2006). Pada penelitian

secara kimia ataupun fisika. Proses

yang dilakukan oleh Firdaus (2009),

pemurnian secara fisika dapat dilakukan

dilaporkan bahwa penggunaan zeolit 2%

dengan mendestilasi ulang minyak yang

(b/v) pada minyak akar wangi dapat

dihasilkan

meningkatkan

(redestillation).

Pemurnian

kadar

51,90%

warnanya lebih jernih dan konsentrat

kandungan asamnya

komponen

lebih

batas standar. Selain itu, penggunaan

tinggi, namun cara ini memerlukan

arang aktif pada minyak akar wangi telah

peralatan penunjang yang cukup spesifik

dilaporkan dapat menyerap zat warna

dan biaya operasional yang relatif mahal.

sebanyak 90% dari jumlah zat warna

Pemurnian

secara

menjadi

masih

namun melebihi

dapat

yang terdapat dalam minyak, namun

dilakukan dengan beberapa cara, salah

arang aktif mempunyai pori-pori yang

satunya

adsorpsi.

dapat menyebabkan minyak terjerap ke

Adsorpsi adalah metoda yang tepat dan

dalamnya. Minyak yang sudah masuk ke

mudah dalam menjerap ion logam.

dalam pori-pori arang aktif ini sangat

Metoda adsorpsi menggunakan peralatan

sulit untuk dipisahkan (Sani 2011).

adalah

kimia

78,68%,

dari

secara fisika menghasilkan minyak yang

utamanya

menjadi

vetiverol

metoda

yang lebih sederhana, karena hanya diperlukan

pencampuran

Adsorben

yang

sedang

marak

dengan

dikembangkan adalah kitosan. Kitosan

adsorben pada kondisi tertentu (Firdaus

merupakan polimer yang melimpah di

2009).

alam

Penelitian yang dilakukan untuk meningkatkan

kualitas

e-ISSN 2502-4787

minyak

akar

yang

dihasilkan

dari

proses

deasetilisasi kitin. Penelitian mengenai kitosan sebagai adsorben dengan atau

104 EduChemia,Vol.2, No.1, Januari 2017 tanpa

modifikasi

banyak

penggunaan 0,875 gram kitosan-GA

dilaporkan. Kemampuan kitosan untuk

untuk mengadsorpsi ion [Au(CN)4]- pada

menarik

pH 2 selama 120 menit menghasilkan

ion-ion

telah


logam

melalui

mekanisme pengkelatan atau pertukaran

persen

ion (bergantung kepada jenis ion logam

Penelitian

dan pH larutan) dikarenakan gugus

sebagai adsorben ion logam pada minyak

amino dan hidroksida pada struktur kimia

akar wangi sampai saat ini belum

kitosan.

dilakukan.

Penggunaan kitosan secara langsung

adsorpsi

sebesar

penggunaan

97,874%. kitosan-GA

Berdasarkan latar belakang masalah

sebagai adsorben kurang efektif karena

di

kitosan rapuh secara mekanik dan mudah

mengenai

didegradasi secara biologi, serta mudah

bertaut

larut dalam asam encer (Sugita et al.

mengadsorpsi ion logam Fe(III) dan

2009). Hal tersebut dapat diatasi dengan

Cu(II) pada minyak akar wangi. Sebagai

melakukan modifikasi menjadi kitosan

pembanding,

bertaut silang. Salah satu bahan penaut

adsorpsi ion logam Fe(III) dalam larutan

silang yang sering digunakan adalah

FeCl3.6H2O oleh kitosan-GA. Ion logam

glutaraldehida (GA). GA ini dipilih

Fe(III) dipilih karena kadar ion logam

sebagai penaut silang karena dapat

Fe(III) dalam minyak akar wangi lebih

meningkatkan sifat mekanik dari kitosan

tinggi dibandingkan dengan ion logam

sehingga

Cu(II). Studi adsorpsi tersebut meliputi

stabilitas

struktur

kitosan

atas,

maka

pembuatan silang

sintesis

dalam asam (Muharam et al. 2010).

karakterisasinya

penelitian

serpih

glutaraldehida

maka

meningkat baik secara termal maupun

Penelitian terkait aplikasi kitosan-GA

dilakukan

dilakukan

kitosan-GA

kitosan untuk

studi

beserta menggunakan

Spektroskopi IR dan DTA (Differential

pada minyak pernah dilakukan oleh

Thermal

Rahmi dan Julinawati (2009), yang telah

(Thermogravimetric Analysis). Setelah

melaporkan bahwa penggunaan 5 gram

itu dilakukan optimasi proses adsorpsi

kitosan-GA pada minyak solar untuk

dengan parameter bobot adsorben, waktu,

adsorpsi ion logam Cu(II) pada suhu 70

dan

o

C selama 75 menit menghasilkan persen

penelitian kinetika, termodinamika dan

adsorpsi sebesar 73%. Penelitian lain

isotermal adsorpsi. Setelah itu dilakukan

dilakukan oleh Muharam et al. (2010),

penelitian mengenai desorpsi kitosan-GA

yang

dan pengaruh ion logam Cu(II) terhadap

telah

melaporkan

bahwa

suhu.

Analysis)

/

Selanjutnya

TGA

dilakukan

e-ISSN 2502-4787


adsorpsi ion logam Fe(III) oleh kitosan-

derajat deasetilasi = 78%), FeCl3.6H2O,

GA kemudian diaplikasikan pada sampel

CuSO4.5H2O, HCl, GA, dan aquades.

minyak akar wangi hasil penyulingan yang berasal dari Garut. Tahap yang terakhir adalah analisis perubahan warna

Analisis Kadar Ion Fe(III) dan Cu(II) dalam Minyak Akar Wangi

dari minyak akar wangi sebelum dan

Sejumlah sampel minyak akar wangi

sesudah dilakukan adsorpsi ion logam

yang berasal dari penyulingan akar wangi

oleh kitosan-GA.

di Garut diambil  2,5 g kemudian

Tujuan dari penelitian ini adalah

ditimbang setelah itu ditanur sampai suhu

adsorpsi

600oC selama 5 jam. Abu hasil tanur

Fe(III),

dilarutkan dengan HCl p.a sebanyak 5

mempelajari

mL kemudian dipanaskan secara hati-hati

pengaruh ion logam Cu(II) terhadap

sampai volume berkurang setengah dari


volume

GA yang diaplikasikan pada minyak akar

kemudian

wangi

dalam labu takar 25 mL. Setelah itu

mencari

kondisi

kitosan-GA kemudian

serta

optimum

terhadap

ion

dilanjutkan

menganalisis

perubahan

awal.

Campuran

filtratnya

disaring,

dimasukkan

ke

dilakukan analisis awal kadar ion Fe(III)

warna minyak akar wanginya.

dan Cu(II) oleh AAS pada panjang gelombang 248,3 dan 324,7 nm.

METODE Alat yang digunakan antara lain Spektrofotometer Serapan Atom (AAS) model Shimadzu AA7000; (DTA) dan Thermogravimetric/Differential Thermal Analysis (TG/DTA) model Shimadzu DTG-60H

FC-60A

Spektrometer

Fourier

TA-60WS; Transform

Infrared (FTIR) model Brucker Tensor 37; Spektrofotometer UV-Vis model Shimadzu; tanur; termometer; Water Bath; labu takar; gelas kimia; dan labu erlenmeyer. Bahan-bahan yang digunakan antara lain minyak akar wangi, kitosan (Brataco,

e-ISSN 2502-4787

Pembuatan Serpih Kitosan-GA dan Karakterisasinya Pembuatan serpih kitosan bertaut silang

glutaraldehida

ini

dilakukan

dengan mengacu kepada metode yang dilakukan oleh Muharam et. al. (2010). Prosedurnya, serpih kitosan ditimbang sebanyak 5 gram kemudian direndam dalam 75 mL glutaraldehida 2,5% sambil diagitasi selama 24 jam kecepatan 220 rpm pada suhu kamar. Selanjutnya serpih kitosan-GA dicuci dan dikeringkan pada suhu kamar. Kitosan dan kitosan-GA

106 EduChemia,Vol.2, No.1, Januari 2017 yang telah terbentuk kemudian dianalisis

Fathurrahman, Sugita, dan Purwaningsih Tabel 3. Rancangan percobaan respon permukaan Box Behnken

termal menggunakan DTA/TGA dan analisis

gugus

fungsi

dengan No

X1

X2

X3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

-1 1 -1 1 -1 1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0

-1 -1 1 1 0 0 0 0 -1 1 -1 1 0 0 0

0 0 0 0 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 0 0 0

menggunakan FTIR, untuk memastikan kitosan telah tertaut silang dengan GA. Optimasi Adsorpsi Ion Fe(III) oleh Kitosan-GA Proses optimasi dilakukan pada tiga parameter, yaitu waktu kontak, suhu dan bobot adsorben. Prosedurnya, serpih kitosan-GA ditambahkan ke dalam 50 mL larutan Fe(III) 10 ppm yang telah diatur pada pH 5. Penentuan kondisi pH ini didasarkan kepada hasil penelitian Dai et. al. (2012) yang telah melaporkan bahwa adsorpsi ion logam Fe(II) dan

Wak tu (me nit) 30 360 30 360 30 360 30 360 195 195 195 195 195 195 195

Suhu (oC) 25 25 45 45 35 35 35 35 25 45 25 45 35 35 35

Percobaan Pengaruh Ion terhadap Adsorpsi Ion Fe(III)

Fe(III) oleh kitosan bertaut silang tiourea

Percobaan

pengaruh

ion

Bobot Adsor ben (g) 0,75 0,75 0,75 0,75 0,50 0,50 1,00 1,00 0,50 0,50 1,00 1,00 0,75 0,75 0,75

Cu(II) Cu(II)

mencapai kondisi optimum pada pH = 5.

terhadap

Setelah itu campuran diaduk pada kondisi

dilakukan dengan dua kondisi. Kondisi

percobaan sesuai rancangan percobaan

yang pertama adalah kondisi buatan dan

Box Behnken. Tabel 3 menunjukkan

yang kedua adalah kondisi alami. Kondisi

rancangan percobaan metode respon

buatan yang dimaksud adalah pembuatan

permukaan Box Behnken. Campuran

larutan sampel yang berisi ion Fe(III) dan

kemudian disaring dan kadar ion Fe(III)

ion

dalam filtrat dianalisis menggunakan

konsentrasi 50%:50%, sedangkan kondisi

spektrofotometer serapan atom

pada

alami yang dimaksud adalah aplikasi

panjang gelombang 248,3 nm. Panjang

kitosan-GA terhadap minyak akar wangi.

gelombang tersebut merupakan panjang

Uji pengaruh ion asing ini dilakukan

gelombang

maksimal

yang

adsorpsi

Cu(II)

ion

dengan

Fe(III)

ini

perbandingan

spesifik

dengan pengadukan sejumlah kitosan-GA

diserap oleh ion Fe(III) dalam alat

pada 50 mL larutan sampel kondisi

spektrofotometer serapan atom.

buatan dan alami pada suhu kamar selama 6 jam. Selanjutnya kitosan-GA

e-ISSN 2502-4787


disaring dan kadar Fe dan Cu dalam

penyimpanan

minyak

akar

wangi.

filtrat dianalisa oleh spektrofotometer

Supriyanto dan Zainul (2006) telah

serapan atom dengan cara yang sama

melaporkan bahwa kandungan besi dan

seperti pengukuran kadar logam awal.

tembaga dalam tanah dapat mencapai 360,59 dan 0,355 ppm secara berturut-

Analisis Perubahan Warna Minyak Akar Wangi (SNI 2006)

turut. Unsur besi dan tembaga termasuk

Analisis perubahan warna minyak

esensial yang dibutuhkan oleh tanaman.

akar wangi ini dilakukan dengan cara

Tanaman dapat menyerap unsur logam

memasukkan ± 5 mL minyak akar wangi

ini berupa ion atau senyawa kompleks.

sebelum dan sesudah perlakuan ke dalam

Unsur ini sangat berperan dalam proses

tabung reaksi. Kedua tabung disandarkan

metabolisme dalam tanaman. Hal ini

pada kertas atau karton berwarna putih,

memperkuat dugaan bahwa kontaminasi

dan diamati warnanya dari jarak 30 cm.

ion Fe(III) dan Cu(II) pada minyak akar

ke dalam golongan unsur hara mikro

wangi sebagian berasal dari tanah. HASIL DAN PEMBAHASAN

Alat penyulingan dan penyimpanan

Kadar Awal Ion Fe(III) dan Cu(II) dalam Minyak Akar Wangi Sampel minyak akar wangi diperoleh

minyak akar wangi terbuat dari logam yang

mengandung

tembaga.

Hal

unsur

ini

besi

tidak

menutup

dari salah satu penyulingan di Kab.

kemungkinan

Garut. Analisis kadar ion Fe(III) dan

penyulingan dan penyimpanan, terjadi

Cu(II)

wangi

reaksi pembentukan senyawa kompleks

menggunakan

antara ion logam dengan komponen-

dalam

dilakukan

minyak dengan

akar

bahwa

dan

spektrofotometer serapan atom (AAS)

komponen

pada panjang gelombang 248,3 dan 324,7

minyak akar wangi.

nm

secara

berturut-turut.

senyawa

selama

organik

proses

dalam

Hasilnya

didapat bahwa sampel minyak akar

Hasil Pembuatan Serpih Kitosan-GA dan Karakterisasinya

wangi mengandung ion logam Fe(III) Hasil pembuatan serpih kitosan-GA

sebesar 2,1724 ppm dan ion logam Cu(II) sebesar 0,3937 ppm. Kontaminasi ion Fe(III) dan Cu(II) ini diduga berasal dari mineral dalam tanah, alat penyulingan, serta drum

e-ISSN 2502-4787

dari setiap proses dihomogenisasi terlebih dahulu sebelum dilakukan karakterisasi. Hal

ini

diperoleh

dilakukan agar data dapat

mewakili

yang seluruh



kitosan-GA yang dihasilkan dari setiap

gelombang yang lebih tinggi. Pergeseran

proses

bilangan

pembuatannya.

menunjukkan

Gambar

kitosan-GA

1 yang

dihasilkan setelah dihomogenisasi.

adanya

gelombang tautan

ini

silang

disebabkan yang

sudah

terbentuk antara polimer kitosan. Tautan silang

ini

menyebabkan

pergerakan

molekul menjadi lebih terbatas, sehingga dibutuhkan energi yang lebih besar untuk melakukan vibrasi. Besaran energi dan bilangan gelombang berbanding lurus, sesuai dengan persamaan: E = hc , sehingga jika bilangan gelombangnya lebih besar, maka artinya energinya pun Gambar 1. Kitosan-GA setelah dihomogenisasi

Setelah itu, kitosan dan kitosan-GA hasil sintesis tersebut di analisis gugus fungsinya menggunakan FTIR. Analisis gugus fungsi kitosan dan kitosan-GA dilakukan

untuk

dapat

mengetahui

keberhasilan sintesis kitosan-GA. Spektrum FTIR dari kitosan dan kitosan-GA ditampilkan pada Gambar 2. Puncak serapan yang dapat ditandai untuk

kitosan

dan

kitosan-GA

berdasarkan hasil analisis FTIR disajikan pada Tabel 4.

disajikan pada Tabel 4 menunjukkan bahwa terdapat perbedaan spektrum IR antara kitosan dan kitosan yang telah tertaut silang GA. Bilangan gelombang untuk vibrasi ulur gugus O-H, C-H, dan terlihat

Tabel 4. Analisis gugus fungsi kitosan dan kitosan-GA berdasarkan spektrum IR Bilangan gelombang (cm-1) Vibrasi Literatur No KitosanUlur (Pavia et Kitosan GA al. 2001) 3400-3200 N-H dan (O-H) 1 3427,97 3431,01 O-H 3500-3100 (Overlap) (N-H) 30002 2924,59 2926,65 C-H 2850 16903 1654,10 C=N 1650 13004 1045,94 1079,25 C-O 1000

Tautan silang yang terjadi antara kitosan

Hasil analisis gugus fungsi yang

C-O

lebih besar.

bergeser

ke

bilangan

dan

GA

menyebabkan

terbentuknya ikatan baru, yaitu ikatan C=N. Hal ini dapat dibuktikan dengan munculnya puncak serapan pada bilangan gelombang

1654,10

cm-1

yang

merupakan vibrasi regangan C=N. Hal serupa juga telah dilakukan oleh Bin et. al. (2013) yang telah melaporkan bahwa e-ISSN 2502-4787


terdapat puncak serapan pada bilangan

seberapa besar pengaruh suhu terhadap

gelombang 1659 cm-1 yang ditandai

kestabilan zat. Analisis termal dilakukan

sebagai vibrasi regangan C=N (basa

dengan menggunakan TG/DTA. Hasil

Schiff) pada kitosan-GA.

pengujian TG/DTA untuk kitosan dan

Analisis termal kitosan dan kitosan-

kitosan-GA ditampilkan pada Gambar 3.

GA dilakukan untuk dapat mengetahui

Gambar 2. Spektrum IR Kitosan (hitam) dan Kitosan-GA (merah)

Gambar 3. Termogram DTA / TGA Kitosan (hitam) Kitosan-GA (merah)

e-ISSN 2502-4787



Berdasarkan termogram TGA dari

proses perubahan massa tersebut dapat

kitosan dan kitosan-GA pada Gambar 3,

diketahui dari termogram DTA. Hasil

secara umum diperoleh tiga kurva miring

analisis TGA dan DTA dari kitosan dan

yang menunjukkan adanya perubahan

kitosan-GA dapat dilihat pada Tabel 5.

massa. Kalor yang terlibat pada setiap Tabel 5. Analisis TGA dan DTA dari kitosan dan kitosan-GA Kurva miring

Pengurangan bobot Kitosan (mg) Rentang Suhu 3,8 mg 40-240 11,5 mg 240-340 14,1 mg 340-400

Rentang Suhu 40-230 230-330 330-400

I II III

Kurva miring I terjadi pada rentang o

Proses

Kitosan-GA (mg) 3,0 10,5 12,5

Endoterm Eksoterm Eksoterm

termogram DTA. Hal ini didasarkan pada

suhu 40-230 C untuk kitosan dan 40-240

nilai energi ikatan rata-rata yang kecil

o

C untuk kitosan-GA. Pada kurva miring

untuk ikatan C-N, yaitu sebesar 73

I ini proses yang terjadi adalah dehidrasi

kkal/mol sehingga mudah diputuskan.

atau lepasnya molekul air yang terdapat

Pada kitosan, ikatan C-N yang terjadi

baik dalam kitosan maupun kitosan-GA.

adalah antara atom karbon dengan gugus

Proses dehidrasi ini merupakan proses

amina (R-NH2), sedangkan pada kitosan-

endoterm

GA sebagian gugus amina pada kitosan

yang

ditunjukkan

oleh

munculnya puncak ke bawah termogram

sudah

DTA. Selain itu, berdasarkan termogram

membentuk imina (basa Schiff). Ikatan

TGA dapat diketahui bahwa pengurangan

C-N

bobot

disebabkan karena

kitosan

lebih

besar

daripada

tertaut

pada

silang

imina

dengan

jauh

lebih

adanya

GA

kuat

dorongan

kitosan-GA, sehingga dapat disimpulkan

elektron dari alkil pada GA. Hal ini

bahwa kitosan yang digunakan lebih

menyebabkan dekomposisi kitosan-GA

banyak

pada tahap ini dimulai dan diakhiri pada

menyimpan

molekul

air

dibandingkan dengan kitosan-GA.

suhu yang lebih tinggi. Asumsi ini

Kurva miring II terjadi pada rentang

diperkuat oleh hasil penelitian Jiao et. al.

suhu 230-330oC untuk kitosan dan 240-

(2011) yang menyatakan bahwa pada

o

suhu

214,3-351,3oC

340 C untuk kitosan-GA. Pada kurva

rentang

terjadi

miring II ini proses yang terjadi adalah

dekomposisi basa Schiff yang prosesnya

pemutusan ikatan C-N yang bersifat

melepaskan kalor (eksoterm).

eksoterm karena terbentuk puncak pada

e-ISSN 2502-4787


Kurva miring III terjadi pada rentang suhu 330-400oC untuk kitosan dan 340-

adalah konsentrasi ion Fe(III) pada kesetimbangan dalam adsorben.

400oC untuk kitosan-GA. Pada kurva

Hasil pengukuran responnya pada

miring III ini proses yang terjadi adalah

Gambar 4 menunjukkan bahwa secara

pemutusan ikatan C-C (degradasi dari

umum respon akan meningkat apabila

unit-unit

pun

waktu kontak semakin besar. Hal ini

yang

menunjukkan bahwa waktu kontak sangat

yang

berpengaruh terhadap jumlah ion logam

nilainya berada di atas 0 V. Asumsi ini

Fe(III) yang terikat pada kitosan-GA.

pun diperkuat oleh hasil penelitian Jiao

Semakin lama waktu

kontak maka

et. al. (2011) yang menyatakan bahwa

jumlah

Fe(III)

pada rentang suhu 351,3-600oC terjadi

teradsorpsi juga semakin banyak sampai

dekomposisi kerangka kitosan.

tercapai kesetimbangan.

kitosan).

merupakan

Proses

proses

ini

eksoterm

ditunjukkan oleh kurva DTA

ion

logam

yang

Analisis TGA menunjukkan bahwa

Variabel bebas yang lain adalah

total pengurangan bobot kitosan-GA

suhu. Gambar 4a dan 4b menunjukkan

lebih kecil dibandingkan dengan kitosan.

bahwa secara umum daerah respon

Sementara itu, analisis pergeseran suhu

optimal dihasilkan pada suhu 30–35oC.

dekomposisi

Peningkatan

menunjukkan

bahwa

suhu

memang

dapat

kitosan-GA mulai terdekomposisi pada

meningkatkan laju adsorpsi, namun pada

suhu yang lebih tinggi. Berdasarkan

suhu tinggi dapat terjadi kerusakan gugus

kedua

dapat

fungsi yang menyebabkan berkurangnya

disimpulkan bahwa kitosan-GA lebih

pusat aktif adsorpsi sehingga semakin

stabil secara termal dibandingkan dengan

sedikit ion logam yang dapat dijerap. Jika

kitosan.

proses

analisis

ini

maka

adsorpsi

diaplikasikan

pada

minyak akar wangi maka sebaiknya suhu Hasil Optimasi Adsorpsi Ion Fe(III) oleh Kitosan-GA

yang digunakan adalah 25oC. Hal ini

Optimasi adsorpsi ion Fe(III) oleh

kemungkinan komponen minyak yang

kitosan-GA

telah

dengan

menguap akan semakin besar. Pada suhu

menggunakan tiga variabel bebas, yaitu

25oC, respon optimal dapat dicapai pada

bobot adsorben, suhu, dan waktu kontak,

waktu kontak sekitar 280–360 menit, dan

sedangkan variabel terikat atau responnya

bobot adsorben sekitar 0,9–1,0 gram.

e-ISSN 2502-4787

dilakukan

dikarenakan jika suhu dinaikkan, maka



Gambar 4. Kontur Respon Surface adsorpsi ion Fe(III) oleh serpih kitosan-GA

Berdasarkan Gambar 4b dan 4c,

gram, dan waktu kontak 360 menit.

secara umum respon optimum dicapai

Kondisi

ini

dijadikan

pada bobot adsorben sekitar 0,7–0,8

percobaan berikutnya.

dasar

untuk

gram. Semakin besar bobot kitosan-GA artinya semakin banyak gugus amina dan hidroksi dari kitosan-GA sebagai pusat aktif adsorpsi sehingga semakin banyak

Hasil Percobaan Pengaruh Ion Cu(II) terhadap Adsorpsi Ion Fe(III) Penelitian

pengaruh

adsorpsi

ion

ion

Cu(II)

Fe(III)

telah

ion logam Fe(III) yang dapat dijerap.

terhadap

Namun, pada bobot kitosan-GA sekitar

dilakukan pada kondisi buatan dan alami.

0,8–1,0 gram ternyata respon menjadi

Kondisi buatan adalah larutan yang

turun. Hal ini dikarenakan pengaruh suhu

terdiri atas ion logam Fe(III) dan Cu(II)

yang sudah dijelaskan sebelumnya.

dengan perbandingan konsentrasi 1:1,

Berdasarkan hasil percobaan respon

sedangkan kondisi alami adalah minyak

surface Box Behnken, persen adsorpsi

akar wangi. Hasil penelitian ini disajikan

ion logam Fe(III) oleh kitosan-GA yang

pada Tabel 6.

optimum yaitu sebesar 91,9521% pada

Berdasarkan Tabel 6, persen adsorpsi

kondisi suhu 25oC, bobot adsorben 0,75

ion Fe(III) yang awalnya 91,9521%

e-ISSN 2502-4787


mengalami penurunan menjadi 79,7244%

menjerap seluruh ion Fe(III) kemudian

akibat adanya ion Cu(II). Peristiwa

dengan adanya ion Cu(II) maka adsorben

penurunan

ini

juga menggunakan sebagian sisi aktifnya

menunjukkan bahwa terjadi persaingan

untuk menjerap ion Cu(II) dengan persen

penjerapan antara ion Fe(III) dan Cu(II).

adsorpsi sebesar 29,7226%.

Sisi

persen

aktif

adsorben

adsorpsi

yang

awalnya

Tabel 6. Persen adsorpsi simultan ion Fe(III) dan Cu(II) oleh kitosan-GA Sampel Buatan Alami (Minyak Akar Wangi)

Jenis Ion Logam Fe(III) Cu(II) Fe(III) Cu(II)

Konsentrasi Awal 10,2641 10,2774 2,1724 0,3937

Konsentrasi Akhir 2,0811 7,2227 0,8827 0,3075

Persen Adsorpsi 79,7244 29,7226 59,3698 21,8849

Persen adsorpsi untuk adsorpsi ion

Tabel 6 juga menyajikan data persen

Fe(III) lebih besar dibandingkan dengan

adsorpsi dari adsorpsi ion logam Fe(III)

ion Cu(II). Hal ini dapat dijelaskan

dan ion logam Cu(II) pada minyak akar

melalui teori HSAB (Hard Soft Acid

wangi oleh kitosan-GA. Hasilnya terlihat

Base). Ion Fe(III) termasuk ke dalam

bahwa terjadi penurunan persen adsorpsi

asam keras karena memiliki ukuran ion

baik untuk adsorpsi ion logam Fe(III)

kecil dan muatan ion yang besar serta

maupun Cu(II). Hal ini dikarenakan ion-

keelektronegatifan yang kecil (0,7-1,6),

ion logam dalam minyak akar wangi

sedangkan ion Cu(II) termasuk ke dalam

mobilitasnya lebih rendah dibandingkan

borderline (daerah peralihan antara asam

dengan kondisi buatan, sehingga laju

keras dan asam lunak). Gugus aktif

adsorpsinya menurun. Selain itu ion

adsorben kitosan-GA adalah gugus amina

logam Fe(III) dan Cu(II) dalam minyak

(RNH2) dan hidroksi (ROH) tergolong

akar wangi dapat membentuk kompleks

ke dalam basa keras karena memiliki

yang cukup kuat dengan komponen-

atom

komponen

penyusun

(Sugiyarto 2000). Asam keras dan basa

vetiverol.

Ligan

keras akan menghasilkan interaksi yang

dibandingkan

lebih kuat dibandingkan dengan interaksi

adsorpsi ion logam dalam minyak akar

antara asam lunak atau borderline dengan

wangi menjadi lebih sulit.

yang

basa keras.

e-ISSN 2502-4787

sangat

elektronegatif

minyak

seperti

lebih

meruah

air,

sehingga

ini

dengan

114 EduChemia,Vol.2, No.1, Januari 2017 Hasil Analisis Perubahan Minyak Akar Wangi Warna

minyak

akar

Warna


Minyak akar wangi berwarna gelap disebabkan karena adanya ion logam

wangi

Fe(III) dan Cu(II) yang terikat pada

merupakan salah satu parameter mutu

komponen

yang menjadi fokus penelitian ini. Hasil

Komponen utama minyak akar wangi

penelitian menunjukkan bahwa minyak

adalah vetiverol yang memiliki gugus

akar wangi yang awalnya berwarna gelap

hidroksil (OH). Atom hidrogen pada

kemudian

cokelat

gugus hidroksil ini dapat disubstitusi oleh

kemerahan. Warna coklat kemerahan ini

ion logam Fe(III) dan Cu(II), sehingga

merupakan

yang

membentuk kompleks vetiverol-Fe dan

ditetapkan oleh Badan Standar Nasional

vetiverol-Cu. Penggunaan kitosan-GA

Indonesia. Perubahan warna minyak akar

sebagai adsorben dapat menjerap ion

wangi disajikan pada Gambar 5.

logam Fe(III) dan Cu(II) yang terikat

berubah

salah

menjadi

satu

warna

minyak

akar

wangi.

pada vetiverol. Analisa ini mengikuti hasil penelitian Tri et al. (2007) yang telah melaporkan penggunaan asam sitrat untuk pemucatan minyak daun cengkeh. Mekanisme adsorpsi ion logam tersebut dapat dilihat pada Gambar 6. Berdasarkan Gambar 6 dapat dilihat bahwa Gambar 5. Warna minyak akar wangi sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) dilakukan adsorpsi ionion logam oleh kitosan-GA

logam

diadsorpsi

oleh

Fe(III)

dan

kitosan-GA

Cu(II) melalui

interaksi dengan gugus fungsi amina (NH2) dan imina (CH=NR).

Kitosan-GA

(gelap)

(cokelat kemerahan)

Gambar 6. Mekanisme adsorpsi ion logam Fe(III) dan Cu(II) oleh kitosan-GA

e-ISSN 2502-4787


91,9521%. Keberadaan ion Cu(II) dapat

KESIMPULAN Kondisi optimum proses adsorpsi ion

menurunkan persen adsorpsi kitosan-GA

Fe(III) oleh serpih kitosan-GA adalah

terhadap ion Fe(III). Mutu minyak akar

bobot adsorben 0,75 gram, suhu 25oC,

wangi meningkat dengan indikator warna

dan waktu kontak 360 menit. Persen

yang berubah dari coklat gelap menjadi


coklat kemerahan.

GA pada kondisi optimum yaitu sebesar

DAFTAR RUJUKAN Bin

Li

et.

Al.

2013,

Synthesis,

Pemurnian, Konferensi

Nasional

Characterization, and Antibacterial

Minyak Atsiri 2006, Solo, 18-20

Activity of Cross-Linked Chitosan-

Sep 2006.

Glutaraldehyde, Journal of Marine Drugs, vol.11, hh. 1534-1552.

Jiao TF, Zhou J, Gao L, Xing Y, Li X. 2011, Synthesis and Characterization

Dai J, Ren F, Tao C. 2012, Adsorption

of

Chitosan-based

Schiff

behavior of Fe(II) and Fe(III) ions on

Compounds

thiourea cross-linked chitosan with

Substituent Groups, Iranian Polymer

Fe(III)

Journal, vol.20, no.2, hh. 123-136.

as

template.

Molecules,

Vol.17, hh. 4388-4399

with

Base

Aromatic

Muharam S, Sugita P, Wulanawati A.

Dinas Perindustrian dan Perdagangan

2010. Adsorption of Au(III) onto

Kab. Garut 2012, Laporan Tahunan

Chitosan

Data Perkembangan Minyak Akar

linked

Wangi.

Prosiding Seminar Nasional Sains III

Garut:

Departemen

Perindustrian dan Perdagangan.

Glutaraldehyde in

Cyanide

CrossSolution.

IPB. Bogor, 13 November 2010.

Firdaus 2009, Aplikasi Bentonit-Zeolit

Pavia, Lampman, Kriz 2001, Introduction

dalam Meningkatkan Mutu Minyak

to Spectroscopy. United States of

Akar

America, Thomson Learning.

Wangi

Hasil

Penyulingan

Daerah Kabupaten Garut, Skripsi,

Rahmi dan Julinawati 2009, Application

Bogor: Departemen Kimia, Fakultas

of Modified Chitosan for Adsorben

MIPA, Institut Pertanian Bogor.

Ionic Cu2+ Metal in Diesel Oil.

Hernani TM. 2006, Peningkatan Mutu Minyak

Atsiri

e-ISSN 2502-4787

Melalui

Proses

Jurnal Nature, Vol. 9, No. 2, hh. 3238.



Sani 2011, Minyak dari tumbuhan akar

Sugiyarto, KH. 2000, Kimia Anorganik I.

wangi, Surabaya, Unesa Press.

Yogyakarta,

Standar Nasional Indonesia (SNI), 2006,. Standar Mutu Minyak Akar Wangi, diakses

7

Desembe

2013,

Jurusan

Pendidikan

Kimia, FMIPA, UNY. Supriyanto,

Zainul

Kamal.

2006,

Penentuan Kadar Cu, Fe, Zn dalam

(http://www.bsn.or.id/files/sni/SNI%

Tanah, Tanaman Teh, Daun Teh dan

2001-2386-2006%20_akar%20

Minuman Teh. Ganendra, Vol. IX,

wangi_.pdf).

No.1, hh. 25-28.

Sugita P et al. 2009, Kitosan Sumber Biomaterial Masa Depan, Bogor, IPB press.

e-ISSN 2502-4787

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KITOSAN BERTAUT SILANG GLUTARALDEHIDA SEBAGAI ADSORBEN PEMURNIAN MINYAK AKAR WANGI

Recommend Documents