KAJIAN BIOMASSA FITOPLANKTON LAUT Tetraselmis chuii PADA PENYERAPAN ION Cr6+ Tiurlina Siregar*, dan Yomima Agnes Bonay** *Universitas Cenderawasih, Jalan Raya Abepura, Kampus UNCEN Jayapura-Papua, **) SMAN 5 Jayapura,Papua.
Abstrak Telah dilakukan penelitian untuk (1) menguji kelayakan biomassa T. chuii dijadikan sebagai adsorben dalam menyerap ion Cr6+ dalam lingkungan yang tercemar (2) menentukan kondisi interaksi optimum adsorpsi ion Cr6+ pada biomassa T. chuii serta menentukan beberapa pengaruh parameter seperti variasi waktu interaksi, pH dan konsentrasi. Metode yang digunakan adalah Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Persamaan orde satu dan orde dua digunakan untuk penentuan kinetika adsorpsi ion Cr6+ oleh biomassa T. chuii . Waktu interaksi ion Cr6+ oleh biomassa T. chuii adalah 5 menit. Adsorpsi ion Cr6+ terhadap biomassa fitoplankton laut T. chuii mengikuti orde dua. Persamaan Isotermal Langmuir dan Freundlich digunakan untuk penentuan isotermal adsorpsi ion Cr6+ pada adsorben tersebut. Hasil menunjukkan bahwa adsorpsi ion Cr6+ oleh biomassa T. chuii memenuhi persamaan isotemal Freundlich; harga kapasitas adsorpsi(k) dan intensitas adsorpsi(n) berturut-turut adalah 2,4189L/g; 0,8678 L/g . Kapasitas adsorpsi ion Cr6+ paling tinggi diperoleh biomassa T. Chuii pada pH 2 Kata kunci: adsorpsi; ion Cr6+; isotermal Langmuir; Isotermal Freundlich; SSA; Tetraselmis chuii;
Pendahuluan Indonesia memiliki banyak perairan
Masalah
pencemaran
merupakan
laut. Pada satu sisi laut merupakan tempat
salah satu dampak negatif dari kemajuan
hidup berbagai biota laut, tetapi pada sisi
bidang industri dan domestik. Limbah
lain, laut merupakan tempat terakhir dari
industri jika tidak ditangani dengan baik
pembuangan limbah akibat pencucian
akan
atmosfir oleh air hujan yang dialirkan
lingkungan yang dapat mempengaruhi
melalui sungai.
Meningkatnya
kehidupan manusia maupun organisme-
aktivitas manusia di berbagai sektor
organisme yang hidup di sekitarnya.
menyebabkan bertambahnya jumlah dan
Bahan
jenis pencemar yang masuk ke dalam
biasanya
perairan
bersifat racun bagi organisme perairan,
laut.
Hal
tersebut
menurunkan daya guna perairan laut.
dapat
menyebabkan
pencemar berasal
dampak
logam dari
bagi
berat
yang
industri
selain
juga dapat terakumulasi dalam tubuh ikan (Darmono, 1995) 15
16 Pencemaran perairan oleh logam
nilai ambang batas yaitu 0,05 mg/L, batas
berat bukan merupakan suatu masalah baru
toleransi logam kromium dalam tubuh
yang mengancam kesejahteraan manusia.
(Goyal,
Hal ini terjadi karena laut telah lama
dibutuhkan
dipandang sebagai tempat akhir yang
menghilangkan
cocok untuk pembuangan limbah yang
Salah satu cara yang digunakan yaiu
dihasilkan manusia. Logam berat tersebut
dengan teknik biosorpsi.
terakumulasi
di
dalam
2002).
Oleh
karena
itu,
teknik atau metode untuk logam-logam
tersebut.
lingkungan
Biosorpsi merupakan kemampuan
khususnya lingkungan perairan yang dapat
material biologi untuk mengakumulasi
membahayakan kehidupan organisme dan
logam berat melalui media metabolisme.
kehidupan manusia.
Proses biosorpsi ini dapat terjadi karena
Kromium merupakan logam yang sangat
banyak
penggunaannya
dalam
adanya material biologi yang disebut biosorben
dan
adanya
larutan
yang
industri penyepuhan, karena daya tahan
mengandung logam berat (dengan afinitas
terhadap korosi pada permukaan logam.
yang tinggi) sehingga mudah terikat pada
Bentuk
biosorben (Putra dan Putra, 2006).
yang
kromium
paling
bervalensi
umum
adalah
(Cr6+)dan
enam
Berbagai
penelitian
tentang
sebagian besar dihasilkan dari proses
biosorpsi logam berat oleh biomassa alga
industri sangat berbahaya bagi kesehatan
sebagai bisorben logam berat di antaranya
manusia (Lodeiro dkk, 2006). Penggunaan
biomassa macroalga Cystoseira baccata
logam kromium yang beraneka ragam
sebagai
menyebabkannya
logam
dari
menunjukkan bahwa Cystoseira baccata
limbah
dan
sehingga
mampu menyerap logam dengan cepat
lingkungan
yaitu sekitar 0,9 mmol/g (101 mg/g) untuk
karena kromium berada di atmosfer, tanah
kadmium (II) pada pH 4,5 (Lodeiro dkk,
dan perairan. Jadi potensi keberadaannya
2006). Biosorpsi Cu(II), Fe(II), Ni(II), dan
dalam perairan sangat besar.
Zn(II)
industri
menimbulkan
tersebut alam
pencemaran
Kesadaran publik telah meningkat terhadap
bahaya
air
oleh
Cr6+
untuk
biomassa
Phormidium
lamonisum untuk larutan logam tunggal
yang
dan biner sangat cepat yang terdiri atas
mengandung logam berat dimasa sekarang
fasa tunggal (Blanco dkk, 1998). Penelitian
ini
Raya
telah meningkat.
limbah
biosorben
Kromium
yang
dkk(2004)
fitoplankton
yang
biosorben terhadap ion logam Cu (II).
bagi
manusia
ternyata
memiliki dampak negatif jika memiliki
dijadikan
bahwa
merupakan salah satu unsur logam berat penting
dapat
menyebutkan
sebagai
17 Seperti memiliki
halnya
organisme
mekanisme
lain
perlindungan
biomassa fitoplankton laut Tetraselmis chuii dilakukan.
terhadap logam yang bersifat racun untuk mempertahankan kehidupannya. Menurut Connel (1990) dan Klaassen dkk, (1986) bahwa
mekanisme
perlindungan
ini
melibatkan pembentukan kompleks logam dengan protein dalam sel sehingga logam dapat terakumulasi dalam sistem sel tanpa mengganggu
pertumbuhannya.
Pada
konsentrasi logam yang tinggi, akumulasi tersebut dapat menghambat pertumbuhan sel karena sistem perlindungan organisme tidak mampu mengimbangi efek toksisitas logam. Interaksi fitoplankton Chaetoceros calcitrans dengan ion Cr6+ dalam medium conwy cair menunjukkan kapasitas yang relatif
cukup
besar
(Pahmi,
2005),
sedangkan dalam penelitian Astri (2008) menunjukkan bahwa konsentrasi ion Cr6+ dalam filtrat mengalami penurunan yang drastis setelah pemaparan
ion
Cr6+.
Proses ini disebut biosorpsi. Biosorpsi merupakan istilah yang digunakan untuk menjelaskan penghilangan logam berat dari
larutannya
dalam
air
melalui
pengikatan pasif pada biomassa tumbuhan atau mikroorganisme yang tidak hidup. Proses ini menunjukkan bahwa mekanisme penghilangan
tidak
terkontrol
metabolik (Davis dkk, 2003)
secara
Berkaitan
dengan uraian di atas, penelitian tentang kinetika interaksi ion logam
Cr6+ oleh
Metode Alat dan bahan Alat
yang
digunakan
dalam
penelitian ini antara lain : alat-alat gelas yang
umumnya
digunakan,
pengaduk
magnet (magnetic stirer), spektrofotometer serapan atom (SSA) Bulk Scientific Model 205 VGP,
oven model SPNISOSFD,
neraca digital Ohauss model NO AP110, ayakan ukuran 100-200 mesh dan FT-IR model
SHIMADZU
820
1
Pengeringan beku (Freeze dryer).
PC, Bahan
yang digunakan dalam penelitian ini adalah biomassa Tetraselmis chuii kering, akuades, HNO3, K2Cr2O7, kertas pH universal dan kertas saring Milipore. Prosedur Kerja Penyiapan Biosorben Tetraselmiss chuii Fitoplankton uji yang digunakan yaitu spesies Tetraselmis chuii, berasal dari kultur murni pada BRP-BAP Maros. Untuk
memperoleh
biomassanya,
dilakukan dengan cara kulturisasi di akuarium
60 L. Biomassa diperoleh
setelah membiarkan fitoplankton selama 12
hari
tanpa
penambahan
nutrien.
Fitoplankton yang mati akan turun ke dasar akuarium, kemudian airnya dibuang. Biomassa yang diperoleh dicuci dengan
18 akuades
untuk
garamnya.
menghilangkan
Untuk
komponen
kadar
mempertahankan
penyusun
diulangi dengan variasi waktu pengocokan berturut-turut
10, 15, 30, 45, 60, 90, dan
membran
120 menit. Larutan hasil penyaringan lalu
fitoplankton, pengeringan dilakukan dalam
diukur konsentrasi ion logam Cr6+ dengan
pengeringan beku (freeze dryer) selama 48
SSA pada panjang gelombang maksimum.
jam. Biomassa fitoplankton yang diperoleh
Konsentrasi yang diabsorpsi untuk tiap
digerus pada lumpang porselin, kemudian
waktu dihitung dari :
diayak dengan ukuran lolos saringan 100 mesh
tetapi
tidak
lolos
200
Cadsorpsi = (Cawal–Cakhir)
mesh.
Biomassa Tetraselmiss chuii digunakan
Banyaknya ion-ion logam yang teradsopsi
dalam eksperimen kinetika (variasi waktu)
(mg)
dan eksperimen lainnya.
menggunakan persamaan
Pembuatan Larutan Standar
qe
per
gram
Co Ce V M
Krom (Cr) Untuk pembuatan larutan baku 6+
Cr
adsorben
ditentukan
......................................(4)
dimana
1000 ppm dibuat dengan melarutkan
2,8297 gram K2Cr2O7 ditimbang kemudian dilarutkan
dengan
sedikit
HNO3
selanjutnya diltambahkan dengan akuades dalam labu ukur 1000 mL . Penentuan Waktu Optimum Biosorpi ion Cr6+ oleh biomassa Fitoplankton laut T.chuii Untuk mengamati pengaruh waktu kontak
ion
Cr6+
pada
biomassa
qe : jumlah ion logam yang teradsorpsi (mg/g) Co : konsentrasi ion logam sebelum adsorpsi (mg/L) Ce : konsentrai ion logam setelah adsorpsi ( mg/L) V
: volume larutan ion logam (L)
M
:Jumlah
adsorben,
biomassa
fitoplankton laut Tetraselmiss chuii (g)
fitoplankton, 75 mg biomassa fitoplankton
Waktu optimum adalah waktu
6+
dimasukkan ke dalam 25 mL Cr 10 ppm pada pH 5. Campuran kemudian dikocok
dimana konsentrasi teradsorpsi (Cadsorpsi) terbesar.
dengan stirer magnet selama 5 menit dan disaring dengan kertas saring Whatman
Kinetika adsorpsi dapat dipelajari
Filter glass microfibre . Absorbansi filtrat
dengan menggunaka persamaan orde satu
diukur
semu.
dengan
SSA
pada
panjang
gelombang maksimum 283,2 nm, untuk logam Cr 357,9 nm. Percobaan kemudian
Persamaan
sebagai berikut:
diferensial
adalah
19
dqt k1 qe qt .......................................(5) dt
t 1 1 t....................................(10) 2 qt k 2 q e q e 2
dimana q e dan q t berturut-turut 2+ merupakan jumlah ion Pb dan Cr6+ yang diadsorpsi (mg/g) pada kesetimbangan dan pada waktu tertentu, t ( menit), k1 merupakan tetapan laju orde satu semu (menit-1). Hasil interaksi memberikan persamaan:
jika kinetika orde dua semu dipenuhi, plot t/qt versus t akan menghasilkan garis lurus. 1. Penentuan pH Optimum Biosorpi Cr6+ oleh biomassa Fitoplankton
ion
laut T. chuii dan C. calcitrans Serbuk
qe k log 1 t.................................(6) qe qt 2.303 yang merupakan laju orde satu semu. Persamaan ini dapat ditulis sebagai:
k logqe qt log qe 1 t....................(7) 2.303
Tetraselmis
fitoplankton chuii
sebanyak
laut 75
mg
dimasukkan ke dalam 25 mL larutan timbal dan kromium dengan konsentrasi 10 ppm dan pH 2. Campuran kemudian dikocok dengan stirer magnet selama waktu optimum pada suhu kamar
dan
disaring dengan kertas saring Whatman Nilai-nilai tetapan laju, k1, kapasitas
Filter glass microfibre . Absorbansi filtrat
adsorpsi dalam keadaan setimbang, q e ,
diukur
koefisien korelasi, R12, dihitung dari plot
gelombang
logqe qt versus t.
kemudian diulangi dengan variasi pH
Data kinetika juga
dapat diolah dengan model kinetika orde
dengan
SSA
pada
maksimum.
panjang Percobaan 3,
4, 5, 6 dan 7 .
dua semu. Persamaan diferensial adalah
pH optimum adalah pH dimana konsetrasi
sebagai berikut:
teradsorpsi ( Cadsorpsi) terbesar .
dqt 2 k 2 qe qt ......................................(8) dt
2. Penentuan
dimana k2 adalah tetapan laju orde satu semu ( g/mg.min). Integrasi persamaan (8) menghasilkan:
Kapasitas
adsorpsi
ion
Cr6+ oleh biomassa fitoplankton laut T. chuii Serbuk fitoplankton laut T. chuii sebanyak 75 mg dimasukkan ke dalam 25
1 1 k 2 t......................................(9) q e qt q e
mL larutan kromium dengan konsentrasi 5, 10, 20, 30, 40, dan 50 ppm.
yang merupakan persamaan laju orde dua semu. Persamaan ini dapat ditulis dalam bentuk linier sebagai berikut:
Tiap-tiap campuran dikocok dengan stirer magnet selama waktu optimum dan
20 pH optimum setelah itu disaring dengan
Freundlich diperoleh nilai k (kapasitas
kertas
glass
biosorpsi dan dari kemiringan persamaan
diukur
Langmuir dapat diperoleh nilai Q0 yang
saring
microfibre.
Whatman
Absorbansi
Filter filtrat
dengan SSA.
berhubungan dengan kapasitas biosorpsi.
Kapasitas adsorpsi persamaan Freundlich
dihitung
logx / m log k 1/ n(log C)
3. Identifikasi Gugus Fungsional Adsorben dengan menggunakan Spektrofotometer Inframerah
dari atau
Sebanyak ±1 mg sampel masing-
persamaan
Langmuir
masing
Ce C 1 e qe Qo b Qo
adsorben
dibuat
pelet
menggunakan KBr kering sebanyak ± 300 mg, hasil pelet masing-masing adsorben
dengan mengalurkan log (x/m) terhadap
selanjutnya dianalisis menggunakan alat
log C untuk persamaan Freundlich atau
spektrrofotometer inframerah Shimadzu
Ce/Qe
model FTIR 820IP.
terhadap
Langmuir.
Ce
Dari
untuk
persamaan
intercept
persamaan Waktu pengadukan adsorpsi ion Cr6+ oleh adsorben T.chuii ditentukan
Hasil dan Pembahasan
dengan menghitung jumlah ion Cr 6+
Hasil penelitian analisis biomassa T.chuii . dalam mengadsorpsi ion Cr6+, di
yang teradsorpsi sebagai fungsi waktu .
dasarkan atas waktu pengadukan, pH dan
Data hasil pengukuran dapat dilihat pada
kapasitas adsorpsi ion Cr6+.
Gambar 1.
1. Pengaruh Waktu Pengadukan terhadap Biosorpsi Ion Cr6+
teradsorpsi ( mg/g) Waktu Optimum T.chuii pada ion Cr(VI) Jumlah ion 4 3 2
Ion Cr(VI)
1 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110
120
130
waktu ( menit)
Gambar 1. Grafik pengaruh waktu pengadukan terhadap jumlah ion Cr6+ yang teradsorpsi pada adsorben T.chuii
21 Data menunjukkan bahwa pada
menjadi 2.70 mg/g, kemudian menurun
waktu pengadukan 5 menit biosorben T.
pada waktu pengadukan di atas 90 menit
chuii mampu mengikat ion Cr6+, pada
.Jumlah ion Pb2+ dan ion Cr6+ terlarut yang
waktu pengadukan 5 menit, biosorben
diadsorpsi
mampu mengikat ion Cr6+ sebanyak 2,70
maksimum. Hal ini menunjukkan bahwa
mg/g. Serapan ini berkurang pada waktu
biomassa T.chuii telah jenuh hingga tidak
pengadukan 10 menit sebanyak 2,67 mg/g
memungkinkan terjadi adsorpsi yang besar
dan pada waktu pengadukan 60 menit
lagi
akan
mencapai
terhadap
ion
batas
Cr6+
.
Berdasarkan data dan grafik hasil
model kinetika adsorpsi ion Cr6+ oleh
adsorpsi ion Cr6+ oleh biomasssa T.chuii,
T.chuii digunakan persamaan orde satu
maka dapat dikatakan bahwa berdasarkan
semu dan persamaan orde dua semu.
variasi pengadukan penyerapan ion Cr6+
Dengan membandingkan nilai kuadrat
oleh biomassa T.chuii . Waktu pengadukan
terkecil, maka pola adsorpsi yang sesuai
optimum adsorpsi ion Cr6+ oleh biomassa
diperoleh (Atkins, 1997). Model kinetika
T.chuii masing-masing adalah 5 menit.
adsorpsi ion Cr6+ oleh T. chuii
Waktu
dilihat pada Gambar 2.
kontak
ini
digunakan
untuk
dapat
1.00
50.00
0.50
40.00
0.00 -0.50
y = 0.3895x - 0.6385 R2 = 0.9984
30.00 0
20
40
60
80
100
120
140
y = -0.0031x - 0.6896 R2 = 0.0259
-1.00
t/qt)
log(qe-qt)
penelitian selanjutnya. Untuk mengetahui
20.00 10.00
-1.50
0.00
-2.00
-10.00
0
20
40
Waktu( menit )
60
80
100
120
140
Waktu ( menit)
Gbr 2. Grafik kinetika orde satu dan orde dua untuk adsorpsi ion Cr6+ oleh T.chuii
Nilai adsorpsi Cr2+ oleh T. chuii
chuii, mg/g (R2)
Selain itu, nilai koefisien
pada kesetimbangan (qe) yang diperoleh
korelasi
dari persamaan orde satu adalah 0.2044
(0,0259 ; 0,9984). Dapat dikatakan bahwa
mg/g. Nilai ini sangat berbeda bila
adsorpsi Cr6+ oleh biomassa T. chuii
dibandingkan dengan data yang diperoleh
bukan merupakan reaksi orde satu.
secara eksperimen
2,70 mg/g untuk T.
yang
diperoleh
adalah
22
Orde Satu ion
-1
Orde dua
qe
k1(menit )
R (mg/g)
Cr
6+
0.0071
0.2044
k2
2
qe R
(g/menit.mg) 0.0259
qe
0.2376
Percobaan
2
(mg/g)
(mg/g) 2.5674
0.9984
2,70
Tabel 1. Reaksi orde satu dan orde dua adsorpsi ion Cr6+ pada biomassa T. chuii ans
Dengan menggunakan persamaan reaksi orde dua, maka kurva hubungan
mg/g untuk T. chuii yang hampir sama dengan qe yang diperoleh dari eksperimen
antara nilai t/q terhadap t diperoleh seperti
Penelitian terdahulu menunjukkan
terlihat pada Tabel 2. Nilai konstanta
bahwa adsorpsi ion logam berat oleh alga
reaksi orde dua (k2), Kapasitas adsorpsi
terjadi melalui dua mekanisme yaitu
(qe) dan koefisien korelasi (R2) dari kurva
penyerapan secara fisika atau kimia ke
reaksi orde dua ini dibandingkan dengan
dalam
reaksi orde satu. Nilai koefisien korelasi
penyerapan secara biologi ke dalam sel
pada reaksi orde dua sebesar (1 dan
(Volesky, 1990). Mekanisme secara fisika
0.9984) untuk T. chuii dan (0.9374 dan
atau kimia merupakan
0.9971) mendekati 1. Sehingga, dapat
terjadi sangat cepat sedangkan mekanisme
dikatakan bahwa kinetika reaksi adsorpsi
secara biologi atau adsorpsi secara aktif
ion Cr6+ pada biomassa T. chuii mengikuti
terjadi sangat lambat. Proses adsorpsi ion
orde dua. Hal ini ditunjang oleh nilai qe
Cr6+ ini pada biomasssa T.chuii hanya
yang diperoleh dari perhitungan
terjadi pada permukaan sel saja, karena
2, 57
permukaan
alga
sebelum
adsorpsi pasif
fungsi biologisnya tidak aktif lagi B.Pengaruh pH terhadap Biosorpsi Ion Cr6+ oleh Biomassa T.chuii
perbedaannya.
Hal
ini
menunjukkan
terjadinya adsorpsi fisika. Dari studi yang
Data di atas menunjukkan bahwa
telah dilakukan, terlihat jelas bahwa
6+
ion Cr , pada pH 2 biomssa T. chuii
adsorpsi ion Cr6+ terjadi pada suasana
mampu
asam
mengadsorpsi
sebanyak
2,63
dan
menunjukkan
bahwa
pH
mg/g. Nilai ini terus meningkat hingga
berperan dalam penyerapan ion Cr6+ dari
optimum pada pH 4 sebesar 2,71 mg/g.
larutan
Perubahan yang terjadi tidak signifikan
menggunakanbiomassaT.chuii.
dengan
23
pH terhadap ion Cr(VI) pada T.Chuii teradsorpsiPengaruh ( nru Jumlah4.00 ion 3.00 2.00
iion Cr(VI)
1.00 0.00 0
1
2
3
4
5
6
7
8
pH
Gbr 3. Grafik pengaruh pH terhadap jumlah ion Cr6+ yangdiadsorpsi oleh biomassa T.chuii
Hal ini sesuai dengan teori yang
bertindak sebagai ligan dan menyokong
ketergantungan
terjadinya reaksi dengan ion Cr6+ pada
adsorpsi ion logam pada pH berhubungan
kondisi yang terlalu asam (pH rendah),
erat dengan gugus fungsi yang ada pada
muatan di sekitar permukaan sel akan
permukaan
lebih
menyatakan
bahwa
biomassa
maupun
ion-ion
bermuatan
positif,
logam yang ada dalam larutan. Pada
menghambat
kondisi lingkungan yang sangat asam,
dengan
biosorben dan ion logam lebih bermuatan
meningkatnya pH menyebabkan interaksi
positif
tolakan
yang lebih kuat antara ligand dengan ion
elektrostatik (Babarinde, 2008). Penurunan
logam hingga terjadi kesetimbangan. Dari
pH menyebabkan kompetisi meningkatnya
studi yang telah dilakukan, terlihat jelas
antara ion hidrogen dengan ion logam.
bahwa adsorpsi ion Cr6+ terjadi pada
Sebaliknya
suasana asam, hal ini menunjukkan bahwa
sehingga
terjadi
meningkatnya +
nilai
pH
(berkurangnya
ion
H)
menyebabkan
kompetisi
berkurang
sehingga
pengambilan ion logam biosorben menjadi meningkat.
Pengaruh
pH
pH
ion
sangat
interaksi
sehingga
gugus
logam.
berperan
fungsi
Sebaliknya,
penting
dalam
penyerapan ion Cr6+ dari larutan dengan menggunakan biomassa T.chuii .
pada
Berdasarkan gambar 4 grafik hasil
pengambilan ion logam oleh biomassa
adsorpsi ion Cr6+ oleh biomassa T.chui,i
dihubungkan dengan proses asosiasi dan
maka
disosiasi beberapa gugus fungsi, seperti
biomassa T.chuii pH penyerapan oleh
gugus karboksilat dan gugus hidroksil
biomassa
yang ada pada biosorben (biomassa T.chuii
sedangkan pH optimum adsorpsi Cr6+ oleh
dan C.calcitrans) (Pino dkk, 2006) dapat
dapat
dikatakan
bahwa
pada
C.calcitrans adalah 6 dan 2
24 biomassa T.chuii adalah 4. pH
C.
ini
digunakan pada penelitian selanjutnya.
Kapasitas adsorpsi Ion Cr6+ oleh
pada
hubungan
Kapasitas
merupakan
ion Cr6+ yang diadsorpsi .Data pengaruh
kesetimbangan
konsentrasi awal terhadap jumlah ion yang
adsorpsi
antara
konstan.
biosorpsi dapat ditentukan dari data jumlah
Biomassa T.chuii dan C.calcitrans Kapasitas
temperatur
konsentrasi zat terlarut dalam larutan dan
diadsorpsi diberikan Tabel 2
kesetimbangan zat terlarut dalam adsorben
Tabel 2. Jumlah ion Cr6+ yang diadsorpsi oleh biomassa T. chuii qe atau x/m C0
Ce ( mg/g)
5
1.10
1.30
10
2.00
2.67
20
3.87
5.38
30
5.57
8.14
40
7.00
11.00
50
8.3
13.90
Data menunjukkan bahwa makin
diketahui dengan membuat
grafik
tinggi konsentrasi awal, makin besar Ion
konsentrasi kesetimbangan (Ce) Vs jumlah
yang teradsorpsi. Kapasitas adsorpsi dapat
ion
yang
t eradsorpsi.
16.00 14.00 Jumlah ion teradsorpsi (mg/g) 12.00 10.00 8.00 ion Cr
6.00 4.00 2.00 0.00 0
10
20
30
40
50
60
Konsenrasi(ppm)
Gambar 4. Kurva hubungan konsentrasi kesetimbangan (Ce) dan Jumlah ion yang teradsorpsi (qe) oleh biomassa T.chuii
25
Berdasarkan
Gambar
4.
naiknya konsentrasi. Untuk itu kapasitas
menunjukkan bahwa jumlah ion yang
adsorpsi akan ditentukan dari isotermal
diadsorpsi
adsorpsi menurut model Langmuir atau
meningkat
dengan
meningkatnya konsentrasi dan sampai
Freundlich.
pada nilai dimana kejenuhan biosorben
Isotermal
Langmuir
Freundlich untuk adsorpsi ion Pb 6+
dan 2+
dan
akan tercapai. Pada penelitian ini, keadaan
Cr
oleh T. chuii berturut-turut diberikan
dimana adsorben telah jenuh oleh adsorbat
pada Gambar 6 sedangkan untuk adsorpsi
belum tercapai karena jumlah ion yang di
ion Cr6+ ditunjukkan oleh Gambar 7 .
adsorpsi masih tetap meningkat dengan
Isoterm al Freundlich ion Cr oleh Biom assa T.chuii
Isoterm al langm uir ion Cr(VI) oleh biom assa T. chuii
1.40
0.9 0.8
y = -0.0302x + 0.8467 R2 = 0.9288
0.7
1.20
Log Qe
Ce/Qe
0.5 0.4 0.3
y = 1.1524x + 0.067 R2 = 0.9989
1.00
0.6
0.80 0.60 0.40
0.2
0.20
0.1 0 0
2
4
6
8
10
0.00 0.00
0.20
0.40
Ce
0.60
0.80
1.00
log Ce
Gbr 5. Grafik Isotermal Langmuir dan Freundlich Adsorpsi ion Cr2+ oleh Biomassa T.chuii (waktu pengadukan 5 menit, pH 4)
Tabel 3. Parameter adsorpsi ion Cr6+ oleh T.chuii yang dihitung dengan menggunakan isotermal langmuir dan isotermal Freundlich
Ion logam
Cr
6+
Model Langmiur Qo(mmol/g)
b
-33.1126
-0.0357
R
2
0.9288
Model Freundlich K( mmol/g)
n
1.1482
0.8678
R
2
0.9989
26 Tabel
3
menunjukan
bahwa
adalah 1.1482 pada T.chuii. Berdasarkan
adsorpsi ion Cr6+ oleh biomassa T. chuii
Periasam
memenuhi persamaan Freundlich. Nilai
karena nilai n berada antara 1-10, maka
tetapan Freundlich yang berhubungan
adsorpsi ion Cr6+ oleh biomassa T.chuii
dengan kapasitas adsorpsi (k), kemampuan
cukup baik dan signifikan.
dan
Namasivayam
(2000),
T.chuii dalam mengadsorpsi ion Cr6+ NH) dan Amina (-NH2), atom N dan O
D. Energi Adsorpsi Penentuan jenis adsorpsi didasarkan
dari peptida pada C.calcitrans. Untuk
pada energi bebas Gibbs (- G ) , maka
mengklarifikasi gugus-gugus fungsional
data energi adsorpsi Cr6+ oleh biomassa T.
yang terdapat pada biomassa T. chuii yang
Chuii
di
di interaksikan dengan ion Cr6+ , maka
kategorikan sebagai adsorpsi kimia untuk
dilakukan identifikasi gugus fungsional
T. Chuii dalam adsorpsi ion Cr6+ adsorpsi
terhadap ketiganya menggunakan metode
fisika
sebesar 2,988 kJ/mol dan C.
spektroskopi infra merah, yang merupakan
calcitrans dalam mengadsorpsi ion Cr6+
metode baku untuk mengidentifikasi gugus
adalah 0,359 kJ/mol .
fungsional yang terdapat pada suatu zat.
dan
C.calcitrans
E. Identifikasi
Gugus
dapat
Fungsional
biomassa dengan FTIR
Hasil analisis spektra infra merah (IR) untuk
biomassa
T.
chuii
dengan
Dari studi yang ada (crist, 1989;
pemaparan ion Cr6+ terlihat pada Gambar
Wood, 1983; Boney, 1983 dan Oscik,
6. dan data pita serapan terlihat pada Tabel
1989) C.calcitrans diduga mempunyai
4.
gugus-gugus fungsional sebagai berikut; hidroksil(-OH) dari –COOH dan SiOH, metilen(-CH2), karbonil(-CO), Imina (-
Gbr 6 . Spektra infra merah biomassa Tetraselmis chuii a) sebelum interaksi, b) setelah interaksi dengan ion Cr6+
27 Tabel 4. Data Spektra Infra-Merah (IR) Biomassa Tetracelmis chuii , interaksi ion Cr6+
Ket.
Gugus fungsi yang mungkin
(7)
(8)
Hilang
N kompleks
Geser
N terganggu
Hilang
Pb-S
470.63
Tetap
S kompleks
C-Cl
570.93
Geser
C-Cl
918.12
N-O
910.40
Tetap
N terganggu
1033.85
S=O
1033.85
Tetap
1072.42
Muncul
S=O
1149.57
2CO3
1149.57
Tetap
Tidak ada interaksi
10.
1226.73
2CO3
1226.73
Tetap
Tidak ada interaksi
11.
1419.61
-OH
1419.61
Tetap
O-C=O
1543.05
Tetap
C=C
1651.07
Tetap
C=O, pasangan elektron untuk interaksi Tidak terjadi interaksi
2098.55
Geser
-1
(cm ) Blanko
Gugus fungsi
(1)
(2)
(3)
1.
300.9
2.
362.62
M-N
3.
385.76
M-S
4.
470.63
S-S
5.
547.78
6. 7.
No.
-
(cm ) + Cr
6+
(6)
354.90
8. 9.
-1
12.
1543.05
13.
1651.07
14.
2129.41
15.
2276.00
16.
2337.72
17.
2368.59
18.
2854.65
-CH3
19.
2924.09
-CH2
2924.09
Tetap
Tidak ada gangguan
20.
3387
O-H
3410.15
Tetap
¨••
21
3927.07
Hilang
H-O-Cr
∑peak
20
C-N
Hilang Hilang 2368.59
Untuk Pb N terganggu, tetapi Cr tidak
Tetap Hilang
15
Berdasarkan pada Gambar 6 dan
teridentifikasi dengan munculnya serapan
data pada Tabel 4 kolom 2; ada 20 (dua
pada angka 3387 cm-1. Sederetan pita
puluh)
serapan sedang yang muncul pada daerah
pita
serapan
yang
dapat
cm-1
dan
2854,65
cm-1
memberikan petunjuk analisis beberapa
2924,09
gugus fungsi yang ada pada biomassa T.
memberikan keterangan yang jelas adanya
chuii yaitu: vibrasi ulur gugus O-H
gugus metilen (-CH2) dan metil (-CH3).
28 Pita serapan yang muncul pada 2276 cm-1
interaksi ion ion Cr6+ dengan T. chuii pada
mengindikasikan
kondisi mati. Persamaan respon tersebut
adanya
gugus
C-N.
Vibrasi ulur gugus C = C muncul dengan
kemungkinan disebabkan
pita yang paling tajam pada serapan
metabolit sekunder yang diproduksi oleh
1651,07 cm-1.
T.
Serapan yang muncul pada bilangan gelombang 1543,05 cm-1 menunjukkan adanya
vibrasi
untuk
mengatasi
kondisi
lingkungan yang tidak menguntungkan akibat pengaruh kromium.
-
O-C=O,
Pita serapan yang muncul ini
bilangan
menunjukkan adanya ion logam baru Cr
menunjukkan
yang terdeteksi serta terganggunya atom S
adanya tekukan O-H dan tekukan CO32-
dan O pada gugus fungsi berturut-turut S-S
muncul pada serapan gelombang 1226,73
dan -OH dengan cara pengikatan yang
cm-1. Serapan pada angka gelombang
berbeda yakni kemungkinan ion Cr6+
sedangkan
tekukan
chuii
adanya hasil
serapan
pada
gelombang 1419,61 cm
cm-1
berikatan langsung dengan S dan atom O
menunjukkan adanya vibrasi ulur S=O dan
dalam gugus fungsi –OH digantikan
N-O. Sederetan pita-pita pada serapan
dengan atom Pb atau Cr. Pita serapan yang
547,78 cm-1, 470,63 cm-1, 385,6 cm-1 dan
tidak berubah (tetap) baik untuk interaksi
362,62 cm-1 menunjukkan adanya gugus
dengan ion Cr6+ adalah gugus CO32-, -O-
C-Cl, S-S, M-S dan M-N. Jadi biomassa T.
C=O, C=C, -CH2, -CH3. Hal ini dapat
chuii
dijelaskan kemungkinan karena CO32-, dan
1033,85
C H -
cm-1
-1
dan
mengandung 2
, - C H
3 ,
918,12
gugus
:
O-H,-
-
C - N , C = C
O-C=O termasuk kategori basa keras
O-C=O,
sehingga interaksi dengan ion Cr sebagai
C O 3 2 - , S = O , N - O , M-S dan M-
asam lunak tidak menimbulkan perubahan.
N.
Adapun gugus fungsi C=C meskipun Berdasar analisis data Tabel 5
termasuk kategori basa lunak, tetapi pada
kolom 4 dan kolom 4 dapat dinyatakan
strukturnya terletak di sebelah dalam atom
bahwa
dari
pengikat sehingga cukup sukar untuk
identifikasi infra merah pada T. chuii
terpengaruh oleh ion Cr6+. Sedang gugus -
setelah diinteraksikan ion Cr6+ berturut-
CH2
turut terdapat 15 puncak.
Terdapat 1
kemungkinan masih adanya molekul sisa
(satu) pita yang muncul setelah interaksi
yang belum terikat yang mengandung
puncak
yang
muncul
6+
dengan Cr pada kondisi mati yakni pada pita serapan 1072.42
-1
cm . Hal
menunjukkan adanya persamaan
ini
antara
dan
-CH3
yang
terdeteksi
gugus fungsi -CH 2 dan -CH3. Bilangan
gelombang
yang
mengalami pergeseran terutama dari gugus
29 fungsi yang mengandung atom S, O dan N
Jadi, gugus fungsi pada T. chuii yang
yang kemungkinan terbentuk ikatan Pb-S,
potensial berperan dalam proses adsorpsi
S kompleks, N kompleks atau perubahan
ion Cr6+ adalah: -OH, C-N, S=O, N-O, S-
struktur -OH. Perbedaan antara ikatan Pb
S, M-S dan M-N.
terhadap
fitoplankton
kondisi
mati
terutama dari intensitas pita serapannya. Isotermal Freundlich
Kesimpulan
dengan kapasitas
Waktu interaksi optimum adsorpsi
adsorpsi (k) ion Cr6+ oleh T. chuii adalah
ion Cr6+ oleh biomassa fitoplankton laut T.
1,1482 mg/g dan oleh C. calcitrans
chuii adalah 5 menit, dan oleh C.
sebesar 1,1482 mg/g .
calcitrans berturut-turut adalah 10 dan 120
Gugus fungsi yang terlibat dalam
menit. Kinetika adsorpsi ion Cr6+ oleh
adsorpsi
biomassa fitoplankton T. chuii dan C.
fitoplankton laut T. chui adalah: -OH, -
calcitrans mengikuti persamaan orde dua,
CN, S=S, M-S dan M-N
ion
Cr6+
oleh
biomassa
tetapan laju adsorpsi (k2) ion tersebut oleh T. chuii adalah 0,2376 g/menit, dan oleh C.calcitrans k2 adalah 0,2745 g/menit. pH interaksi optimum adsorpsi ion Cr6+ oleh biomassa T. chuii adalah 4 dan oleh C. calcitrans adalah pH 6 dan 2. Adsorpsi ion Cr6+ oleh biomassa T. chuii dan C. calcitrans memenuhi persamaan Darmono, 1995, Logam dalam Sistem Daftar Pustaka
Biologi
Astri.,(2008), Pemanfaatan Fitoplankton
Universitas
Nannochloropsis salina sebagai Penjerap Logam Berat Pb. skripsi tidak
dipublikasikan,
FMIPA,
Universitas Hasanuddin, Makassar. Connel, D. W., (1990), Bioaccumulation of Xenobiotic Compound, CRC Press Inc., Florida.
Mahkluk
Hidup, –Press,
Indonesia
Jakarta. Davis, T. A., B. Voleskya, and Mucci, A., 2003,
A
Biochemistry
Review of
of
Heavy
the Metal
Biosorption by Brown algae, Wat. Res., 37(4311-4330). Goyal, N., Jain, S. C. dan Banerjee, U. C., 2002., Comparative studies on
30 microbial
adsorption
of
heavy
Biosorption of cadmium by green
metal, advances in Environmental
coconut shell powder. Minerals
Research, 7, 311-319.
engineering. 19: 380-387
Klaassen, C. D., Amdur, N. O., and Doull,
Putra, S. E. dan Putra, J. A., 2006
J., (1986), Toxicologi the Basic
Bioremoval
Sciece of Poison, Third Edition,
Untuk Menanggulangi Pencemaran
The
Logam
MacMillan
Publishing.
Company., New York.
Metode
Berat.
Alternatif
9
Online),
(www.chemis.try.org?sect=artike
Lodeiro, P. ; Herrero, R. and Sastre de Vincente, M. E. (2006) “The Use of Protonated Sargassum muticum
l&ext=95-34k; diakses 20 agustus 2008. Raya, I., Hala, Y. dan Ilham, A., 2004,
as biosorbent for Cadmium and
Kajian
Chromium removal in fixed-bed
Chaetoceros calcitrans Dengan Ion
column,
Cu(II) Dalam Lingkungan Peraian
Journal
of
Hazardous
Material B137: 244-23.
Reaksi
fitoplankton
Laut, Laporan tidak diterbitkan,
Pahmi,H., 2005, Interaksi Fitoplankton Chaetoceros calcitrans Terhadap
FMIPA, Universitas Hasanuddin. Suharto,
2005,
Dampak
Ion Logam Pb(II) untuk Mengatasi
Logam
Logam Berat di Perairan, Skripsi
Kesehatan Masyarakat, Majalah
tidak
Kesehatan Masyarakat, ( 1-3)
dipublikasikan,
FMIPA,
Universitas Hasanuddin,Makassar. Pino, G. H., Mosquito, L. M. Z., Torem, M. L., Pinto, G. A. S. 2006.
Timbal
Pencemaran
(Pb)
terhadap
Volesky, B., and Holan, Z.R., 1995, Biosorption
of
heavy
metals,
Biotechnol, Prog., 11, 235-250
