ELEKTRODEKOLORISASI INDIGO KARMIN MENGGUNAKAN ALUMINA DAN KARBON BEKAS. Kuwatno, Sriatun, Suhartana

Kuwatno, Dkk.:Elektrodekolorisasi Indigo Karmin Menggunakan Alumina dan Karbon Bekas

ELEKTRODEKOLORISASI INDIGO KARMIN MENGGUNAKAN ALUMINA DAN KARBON BEKAS Kuwatno, Sriatun, Suhartana Laboratorium Kimia Anorganik Jurusan Kimia FMIPA UNDIP Jl. Prof. Soedarto, SH Tembalang Semarang 50275 ABSTRAK Dekolorisasi zat warna indigo karmin telah dilakukan dengan metode elektrolisis. Dalam metode ini telah diteliti pengaruh pH dan temperatur terhadap kemampuan dekolorisasi indigo karmin. Adanya elektrokoagulasi/elektroflokulasi disebabkan oleh kemampuan flok Al(OH)3 mengadsorb indigo karmin dan membentuk kompleks Al-indigo karmin. Flok Al(OH)3 dihasilkan oleh elektrolisis larutan dengan menggunakan alumunium bekas sebagai anoda dan karbon sisa baterai sebagai katoda. Elektrolisis dilakukan selama 150 menit dengan tegangan luar 12 Volt. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kemampuan dekorisasi terhadap indigo karmin oleh flok Al(OH)3 dipengaruhi oleh pH dan temperatur larutan. Kemampuan dekolorisasi minimum pada pH=6 dan akan meningkat pada kondisi basa dan asam. Persentase dekolorisasi maksimum pada temperatur ruang adalah 51,95% pada pH=14. Persentase dekolorisasi optimum adalah 98,33% pada temperatur 70oC pada pH=10. Kata kunci : elektrodekolorisasi, indigo karmin, alumunium

ELECTRODECOLORIZATION OF INDIGO KARMIN USING TRACE OF ALUMUNIUM AND CARBON ABSTRACT Decolorizing of color of indigo carmine solution has been conducted by electrolytic method. In this method has been observed the effect of pH and temperature to indigo carmine decolorizing ability. It has been observed, there electrocoagulation/electroflocculation was caused by ability of Al(OH)3 flock to adsorb indigo carmine and its ability to form Al-indigo carmine complex. The Al(OH)3 flock was produced by the electrolysis of solution with aluminum anode and carbon cathode. Electrolysis was carried out for 150 minutes and the external potential was 12 volt. The result of this research showed that decolorizing ability to indigo carmine by Al(OH)3 flock was influenced by pH and temperature of the solution. The ability of decolorizing was minimum at pH 6 and increase in base and acid condition. At room temperature, the maximum percentage of decolorizing was 51,95 % at pH=14. The optimum percentage of decolorizing was 98,33 % at 70ºC and pH=10. Keywords: Electrodecolorization, Indigo carmine, Aluminum.

JSKA.Vol.X.No.3.Tahun.2007

1


I. PENDAHULUAN Limbah

yang

dihasilkan

oleh

alumunium antara lain sebagai konstruksi

pewarnaan tekstil semakin banyak dan

pesawat, peralatan dan perabotan rumah

semakin kompleks sejalan dengan semakin

tangga, kaleng minuman bir dan kaleng

pesatnya perkembangan industri tekstil.

minuman coca-cola. Aluminium bekas akan

Salah satunya berupa limbah cair berwarna.

menjadi bahan pencemar karena aluminium

Zat warna yang sering

sulit sekali terdegradasi. Oleh karena itu,

digunakan dalam

pewarnaan kain adalah Indigo karmin.

penelitian tentang pemanfaatan aluminium

Zat warna indigo karmin digunakan sebagai pewarna pakaian yang berjenis jean

bekas perlu dilakukan. Beberapa

penelitian

tentang

dan wool serta serat-serat dari binatang. Zat

dekolorisasi zat warna secara elektrolisis

warna ini merupakan zat warna biru yang

dengan

sangat tahan terhadap cahaya matahari

hidroksida besi telah banyak dilakukan.

maupun pencucian. Penggunaan zat warna

Elektrodekolorisasi

indigo

proses

menggunakan besi sebagai anoda, antara

pewarnaan tekstil menghasilkan limbah cair

lain elektrodekolorisasi zat warna timol biru

yang dapat mencemari lingkungan. Hal ini

(Ningsih dan Rahmanto, 2000), zat warna

dikarenakan limbah ini berwarna biru gelap

phenolphthalein (Hadiyanto dan Suhartana,

jika dalam konsentrasi besar sehingga akan

2003). Selain itu juga telah dilakukan

menghalangi

elektrodekolorisasi

karmin

sinar

dalam

suatu

matahari

menembus

memanfaatkan

daya

zat

zat

warna

warna

adsorbsi

dengan

metil

dasar perairan, akibatnya biota air menjadi

orange(Kristanto dan Rahmanto, 2000).

terganggu.

Jenis

Sementara itu aluminium merupakan

anoda

penelitian

yang

digunakan

dalam

tersebut masih terbatas pada

salah satu logam yang banyak digunakan

anoda besi. Oleh karena itu, perlu dilakukan

sebagai alat bantu dalam segala bidang

penelitian tentang elektrodekolorisasi zat

kebutuhan

hidup

manusia.


Penggunaan

2


warna dengan memanfaatkan logam bekas

elektrolisis, penggunaan aluminium bekas

yaitu alumunium.

sebagai

Penelitian tentang elektrodekolorisasi

anoda

dibandingkan

akan

lebih

besi

bekas.

dalam

sistem

efektif Hal

ini

zat warna yang telah disebutkan umumnya

dikarenakan

untuk mengadsorb zat warna indikator, jadi

alumunium menghasilkan flok Al(OH)3

praktis

bila

selain itu juga dapat menghasilkan garam

dibandingkan dengan indigo karmin yang

tawas NaAl(SO4)312H2O (Vogel, 1985).

keberadaannya lebih melimpah. Hal

ini

Flok Al(OH)3 berupa gelatin berwarna putih

digunakan

yang dapat menyerap zat warna sedangkan

jumlahnya

dikarenakan

relatif

indigo

sedikit

karmin

sebagai pewarna dalam industri tekstil.

NaAl(SO4)312H2O

Berdasarkan

latar

sering dikenal sebagai tawas yang dapat

permasalahan

tersebut

penelitian

ini

belakang

dan

maka

dalam

dimanfaatkan

diupayakan

untuk

(Alearts dan Santika, 1999).

menghilangkan (menyerap) zat warna indigo karmin

dengan

aluminium

memanfaatkan

bekas.

pencemaran

berupa

elektrolisis

Dengan

demikian,

menjenihkan

air

Terbentuknya flok Al(OH)3 dan tawas dipengaruhi

oleh

beberapa

faktor,

diantaranya adalah derajat keasaman (pH) dan temperatur. Oleh karena itu, perlu

limbah cair yang mengandung zat warna

diketahui bagaimana pengaruh variasi pH

indigo karmin

dan temperatur dari sistem elektrolisis

lingkungan

perairan

yang

oleh

pewarnaan

lingkungan

logam

untuk

garam

yang berasal dari proses

tekstil

maupun

yang

pencemaran

diakibatkan

oleh

aluminium bekas dapat dikurangi. Dalam

penelitian

terhadap zat warna indigo karmin.

II. BAHAN DAN METODE

ini

selain

Bahan yang digunakan dalam penelitian

memanfaatkan aluminium bekas

sebagai

antara lain serbuk indigo karmin, akuades,

anoda jua memanfaatkan karbon baterai

natrium sulfat (p.a), asam sulfat (p.a) dan

bekas sebagai katodanya. Dalam proses


3


natrium

hidroksida

(p.a),

lempengan

aluminium bekas dan karbon baterai bekas. Peralatan

yang

digunakan

Elektrolisis

dilakukan

elektroda 1 cm selama

pada

jarak

150 menit dan

adalah

tegangan 12 volt. Setelah selesai, larutan

timbangan elektrik, pH meter merk HACH

hasil elektrolisis disaring. Absorbansi filtrat

seri EC 20, termometer 100°C, adaptor,

ditentukan

multitester dan spektrofotometer 390.

spektrofotometer 390.

2.1 Pembuatan larutan induk zat warna

2.3 Elektrodekolorisasi zat warna indigo

dengan

menggunakan

indigo karmin 100 ppm

karmin dengan variasi temperatur

Larutan induk zat warna indigo karmin

Variasi temperatur elektrolisis adalah

konsentrasi 100 ppm dibuat dengan cara

10ºC, 20ºC, 30ºC, 40ºC, 50ºC, 60ºC, 70ºC,

melarutkan 100 mg serbuk zat warna indigo

80ºC dan 90ºC. Larutan sampel zat warna

karmin ke dalam labu ukur 1000 mL,

indigo carmine dibuat dari 40 mL larutan

kemudian ditambah dengan 20 mL NaOH

indigo carmine 25 ppm yang ditambah de-

0,1M dan selebihnya ditambah akuades

ngan 0,71 gram Na2SO4 0,1 M, kemudian

sampai tanda batas.

larutan ditambah NaOH 0,1 M sampai pH

2.2 Elektrodekolorisasi zat warna indigo

menjadi 10. Kemudian ditambah aquades

karmin dengan variasi pH

sampai volumenya

Elektrolisis dilakukan terhadap larutan

Selanjutnya larutan sampel di elektrolisis

sampel zat warna indigo karmin dengan

menjadi 50 mL.

dengan cara yang sama dengan point 2.2.

variasi pH 2, 4, 6, 7, 8, 10, 12 dan 14. Larutan sampel zat warna indigo karmin

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

dibuat dari 40 mL larutan indigo karmin 25

Metode elektrolisis dapat digunakan

ppm yang ditambah 0,71 gram Na2SO4 dan

untuk menghilangkan zat warna indigo

H2SO4 0,1 M atau NaOH 0,1 M untuk

karmin dari larutannya karena dalam proses

mengatur pH. Kemudian ditambah akuades

elektrolisis terjadi proses oksidasi dan

sampai 50 mL.

reduksi. Pada anoda terjadi proses oksidasi


4


yaitu aluminium teroksidasi menghasilkan

Dalam hal ini proses kopresipitasi terjadi

kation aluminium (Al3+), sedangkan pada

karena Al(OH)3 yang memiliki muatan

katoda karbon terjadi reaksi reduksi air

listrik positif mampu berikatan dengan

menghasilkan gas hidrogen (H2) dan ion

indigo karmin yang bermuatan negatif

hidroksida (OH-). Adanya proses oksidasi

parsial sehingga antara keduanya akan

dan

terbentuk suatu ikatan.

reduksi

dalam

sistem

elektrolisis

terbentuknya

aluminium

Menurut Ibanez et.al.(1998) dalam

hidroksida (Al(OH)3) yang berupa endapan

Ningsih dan Rahmanto (2000), ikatan yang

gelatin

terjadi

mengakibatkan

berwarna

hidroksida

putih.

inilah

Alumunium

yang

mampu

antara

menghasilkan

zat

warna

dan

besi

suatu senyawa kompleks

mengadsorbsi zat warna indigo karmin dan

dengan ikatan kovalen koordinasi, dengan

membentuk

asumsi besi berperan sebagai atom pusat dan

kompleks

aluminium

hidroksida-indigo karmin.

zat warna sebagai ligannya.

Pada penelitian ini jarak antar elektroda

Analog dengan hal tersebut, maka

adalah 1 cm agar gas H2 yang dihasilkan

diasumsikan antara aluminium dan zat

oleh katoda karbon pada saat

warna indigo karmin juga terjadi ikatan

elektrolisis

dapat

mengenai

proses

permukaan

membentuk

suatu

senyawa

kompleks.

anoda lebih merata dan optimal sehingga

Namun ikatannya bukan merupakan ikatan

dapat mempercepat proses pengapungan dan

kovalen koordinasi, tetapi ikatan yang

pengumpulan

terjadi

flok-flok

Al(OH)3

yang

dihasilkan selama proses elektrolisis. Adanya peristiwa koagulasi maupun

merupakan

elektrostatik

antara

hasil kation

dari

gaya

aluminium

dengan muatan dipol listrik dari molekul air

flokulasi zat warna indigo karmin oleh flok

sehingga

membentuk

Al(OH)3 dapat terjadi karena flok Al(OH)3

aluminium

mampu mengkopresipitasi (membawa serta

(Wilkinsons, 1988).

terhidrat

suatu

kompleks [Al(H2O)6]3+

untuk mengendap) zat warna tersebut.


5


Dalam

suasana

aluminium

basa,

kompleks

[Al(H2O)6]3+

terhidrat

mengalami transformasi menjadi Al(OH)3 yang berupa flok berwarna putih. Dalam proses dekolorisasi, Al(OH)3 yang teramati

Ikatan

antara

zat

warna

dengan

AlO(OH) ditunjukkan seperti pada reaksi 1. L OAl + H2O …. (1)

L - H + (HO)OAl

Keterangan : L : zat warna.indigo karmin Proses pengikatan zat

warna indigo

sebagai flok gelatin berwarna putih lebih

karmin dengan AlO(OH) juga analog dari

digambarkan

mekanisme diatas. Mekanisme reaksi dari

sebagai

AlO(OH)

zat warna indigo karmin dengan Al(OH)3

(Wilkinsons, 1988).

ditunjukkan seperti pada gambar 1.

O

Na+-O3S

O

Na -O 3S

H N

* N H

H N

(HO)OAl N H

SO3- Na+

-

SO 3 Na O

O

Al O

Gambar 1. Reaksi indigo karmin dengan AlO(OH)

Dari gambar tersebut terlihat bahwa

menurut teori asam basa keras lunak (hard

Al(OH)3 mengikat ion oksigen pada

zat

soft acid base), Al3+ yang merupakan asam

warna

ada

keras

indigo

karmin.

Tetapi

akan

lebih

cenderung

berikatan

kemungkinan aluminium oksida berikatan

dengan oksigen yang merupakan basa keras

dengan nitrogen karena nitrogen memiliki

jika dibanding kan dengan nitrogen yang

sepasang

merupakan basa lunak (Sukarjo, 1984),

elektron

bebas

yang

dapat

disumbangkan untuk membentuk ikatan

sehingga

interaksi

antara AlO+ dengan

kovalen koordinasi dengan AlO+. Namun


6

+


oksigen dari zat warna indigo karmin lebih

Rahmanto.

dimungkinkan.

elektrodekolorisasi metil orange dilakukan

Dalam proses elektrodekolorisasi, pH larutan

memiliki

peranan

penting.

Penelitian yang telah dilakukan oleh Famila

dan

Rahmanto[4]

pada

Oleh

suasana

karena

itu,

asam

elektrodekolorisasi

proses

sedangkan phenolphtalein

dilakukan pada suasana basa.

menunjukkan

Pada penelitian ini diketahui bahwa

bahwa laju elektrodekolorisasi metil orange

elektrodekolorisasi zat warna indigo karmin

pada

dengan anoda aluminium dapat berlangsung

suasana asam ternyata lebih tinggi

daripada

laju

elektrodekolorisasi

phenolphtalein hasil penelitian Kristanto dan

baik dalam suasana asam dan suasana basa, seperti tampak pada gambar 2.

Gambar 2. Grafik hubungan pH terhadap persen elektrodekolorisasi

Dari Gambar 2 tersebut terlihat bahwa

Pada suasana asam, terbentuknya garam

persen elektrodekolorisasi minimum terjadi

tawas NaAl(SO4)2 12 H2O dari sistem

pada pH 6. Dengan meningkatnya keasaman

elektrolisis karena ion aluminium yang

maupun meningkatnya kebasaan persentase

dihasilkan

elektrodekolorisasi mengalami kenaikan.

aluminium bereaksi dengan asam sulfat


dari

proses oksidasi logam

7


membentuk garam aluminium sulfat. Garam

Mulai pH 6 sampai 14 terlihat bahwa

aluminium sulfat yang terbentuk bereaksi

terjadi kenaikan persen elektrodekolorisasi

lebih lanjut dengan garam natrium sulfat

zat warna indigo karmin seiring

sehingga membentuk garam NaAl(SO4)2 12

semakin meningkatnya pH sistem.

H2O yang dikenal sebagai tawas. Reaksi

Elektrodekolorisasi

dengan

terjadi

secara

yang terjadi seperti terlihat pada reaksi 2-3.

maksimum pada pH 14 dengan persen

Al3+ + H2SO4 (aq)

elektrodekolorisasi sebesar 51,95 %. Hal ini

Al2 (SO4)3 (aq) +

2H+…....... (2)

terjadi karena dalam sistem elektrolisis

Al2(SO4)3 (aq) +Na2 SO4(aq)

terbentuk flok Al(OH)3 yang berupa gelatin

2NaAl(SO4)H2O………………..(3)

berwarna putih. Pembentukan flok Al(OH)3

Tawas bermanfaat untuk menjernihkan air dan dalam penelitian ini mampu mengurangi warna indigo karmin.

range pH 2 sampai 6, terjadi penurunan persen elektrodekolorisasi zat warna indigo karmin seiring dengan meningkatnya pH. Hal tersebut terjadi karena dengan kenaikan kemungkinan

terbentuknya

tawas

NaAl(SO4)3 12 H2O menjadi berkurang. Hal tersebut dapat terjadi karena pembentukan tawas

Semakin meningkat harga pH sistem maka semakin banyak flok Al(OH)3 yang

Dari gambar 2 terlihat bahwa pada

pH

seperti ditunjuk kan oleh reaksi 4 - 7.

berlangsung dengan baik dalam

suasana asam, sehingga dengan semakin berkurangnya keasaman maka tawas yang terbentuk semakin sedikit.

dihasilkan oleh

sistem elektrolisis. Flok

Al(OH)3

ini dapat menyerap zat warna.

Semakin

banyak flok Al(OH)3 yang

terbentuk

maka

semakin

besar

pula

kemungkinan terjadinya proses penyerapan zat warna indigo karmin oleh maupun

Al(OH)3

kemungkinan terjadinya ikatan

antara zat warna indigo karmin dengan Al(OH)3. Faktor berpengaruh

lain

yang terhadap

juga

sangat proses

eletrodekolorisasi zat warna indigo karmin adalah temperatur. Pengaruh temperatur


8


terhadap

elektrodekolorisasi

zat

warna

pada gambar 3.

Persen elektrodekolorisasi

indigo karmin pada pH=10 dapat dilihat

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Temperatur ( C)

Gambar 3. Grafik hubungan temperatur terhadap persen Elektrodekolorisasi

Anoda :

Al3+(aq) + 3e ……………..… (4)

Al(S)

Al3+(aq) + 3 OH-(aq)

Al(OH)3(S) …..... (5)

Katoda :

3H2O(l) + 3 e

H2(g) + 3 OH-(aq) ……(6)

Total

Al(S) + 3H2O(l)

H2(g) + Al(OH)3(S)

Dari gambar 3 tersebut terlihat bahwa

….

Pada temperatur yang lebih besar dari

elektrodekolorisasi zat warna indigo karmin

70ºC,

pada pH=10 dapat berlangsung optimum

mengakibatkan

pada

temperatur

70ºC

adanya

kenaikan

temperatur

persen

penurunan persen elektrodekolorisasi.

Pada

Hal ini terjadi karena pada temperatur di

temperatur 10ºC sampai 70ºC, adanya

atas 70º dapat menyebabkan terjadinya

kenaikan

mempercepat

destabilisasi flok Al(OH)3 yang terbentuk.

berlangsungnya reaksi redoks. Flok Al(OH)3

Selain itu ada kemungkinan terjadinya

yang dihasilkan semakin banyak sehingga

reaksi balik sehingga mengakibatkan floks

reaksi dan penyerapan terhadap indigo

Al(OH)3 yang terbentuk terionisasi menjadi

karmin semakin cepat.

Al3+ dan OH-.

elektrodekolorisasi

dengan

(7)

96,83

temperatur dapat


%.

9


DAFTAR PUSTAKA KESIMPULAN Larutan zat warna indigo karmin dapat

didekolorisasi

elektrolisis aluminium

dengan

menggunakan bekas

dan

metode

1. Alearts, G.; Santika, S.S., Metode Penelitian Air, Surabaya: Penerbit Usaha Nasional, hal. 86 – 88. 2. Kristanto, J.; dan Rahmanto, W. H., J. Sains dan Matematika. 2000, 8 (2), 55 – 58.

elektroda

karbon

bekas.

3. Ningsih, F. D.; dan Rahmanto W. H., J. Sains dan Matematika. 2000, 8 (1), 25 – 28

Elektrodekolorisasi optimum pada pada pH=14, temperatur ruang dengan persentase elektrodekolorisasi

sebesar

51,95

%.

Sedangkan pada pH=10 optimum pada temperatur

70oC

dengan

elektrodekolorisasi sebesar 98,33 %.

persen

4. Hadiyanto, A.D.; dan Suhartana., J. Sains dan Matematika 2003, 8(2), 52-54. 5. Sukardjo, Kimia Koordinasi, 1984, Jakarta: Penerbit PT Bina Aksara, hal. 22 – 24. 6. Wilkinson, C., Advanced Inorganik Chemistry; fifth edition, 1988, John wiley & Sons Inc, Unitied States, Page 211-213. 7. Vogel, Ab: Setiono, L., Buku Teks Analisa Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, edisi kelima, 1985, Jakarta: Penerbit PT Kalman Media Pusaka, hal. 266 – 268.


10

ELEKTRODEKOLORISASI INDIGO KARMIN MENGGUNAKAN ALUMINA DAN KARBON BEKAS. Kuwatno, Sriatun, Suhartana

Recommend Documents