12 lebih dingin terjadi proses supersaturasi dan pengendapan kristal (Agustinus 2009). Metode hidrotermal mempunyai beberapa kelebihan, yaitu (Lee et al. 2000) : 1. Temperatur relatif rendah untuk reaksi. 2. Peningkatan temperatur dan tekanan dapat menstabilkan preparasi senyawa dalam keadaan oksidasi yang tidak biasanya. 3. Pada kondisi super-heated water, oksida logam yang tidak larut dalam air dapat menjadi larut atau bila temperatur dan tekanan tersebut belum mampu, maka dapat ditambahkan garam alkali atau logam yang anionnnya dapat membentu kompleks dengan padatan sehingga padatan menjadi larut. 4. Menghasilkan partikel dengan kristalinitas tinggi. 5. Kemurnian tinggi. 6. Distribusi ukuran partikel yang homogen. Sintesis HAp melalui proses hidrotermal dilakukan untuk mendapatkan kristal tunggal hidroksiapatit berukuran nanometer dengan partikel HAp berukuran halus dengan kristalinitas tinggi. Kristal tunggal HAp dan morfologi yang berbentuk batang dapat di sintesis dari campuran Ca(NO3)2.4H2O, (NH4)2HPO4 dan H2O pada suhu 200 0C selama 24 jam (Earl et al. 2006). Manafi et al. (2010) juga telah melakukan sintesis HAp melalui pengadukan ultrasonik dalam water bath selama 30–40 menit dan sintesis metoda hidrotermal ini dilakukan pada suhu 150–180 oC selama 18 jam dalam oven, diperoleh kristal HAp murni dengan diameter 25–50 nm.
METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan antara bulan Januari 2013 sampai Agustus 2013 di Laboratorium Material PTBIN BATAN Serpong, Laboratorium Terpadu IPB, Laboratorium Kimia Analitik Departemen Kimia IPB, Laboratorium Kimia Anorganik Departemen Kimia IPB dan Laboratorium Kimia Balai Penelitian Tanah Bogor.
Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah contoh cangkang tutut (Bellamya javanica) yang diperoleh dari pasar Anyar di Bogor, HNO3 pa 65%, HClO4 pa 70%, larutan standar induk ( titrisol Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn) masing-masing 1000 ppm, LaCl3 25000 ppm, Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), HCl, H3PO4 85%, NH4OH 1N, NaOH 1N, air bebas ion
13 Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi dua bagian, yaitu peralatan sintesis dan karakterisasi. Peralatan sintesis di antaranya adalah: alat-alat gelas, milling, ayakan, oven, ultrasonic, tanur listrik, instrumen, teflon autoclave. Sedangkan peralatan karakterisasi diantaranya adalah Difraksi Sinar-X (XRD Shimadzu tipe XD-7000), Mikroskop Pemayar Elektron (SEM Zeiss tipe evo 50), Spektroskopi Infra Merah Transformasi Fourier (FTIR Shimadzu tipe IR Prestige 21), Penganalisa ukuran butir (PSA tipe Vasco PSA 114102), Mikroskop Transmisi Elektron (TEM tipe JEM-1400), Spektroskopi Serapan Atom (AAS Hitachi tipe Z-8230), Spektroskopi sinar tampak (UV-Vis Hitachi tipe U-2001). Peralatan sintesis dapat di lihat pada Lampiran 10.
Metodologi Penelitian Penelitian ini terdiri atas 4 tahap yang dikelompokkan dalam tahap sintesis dan tahap pencirian. Diagram alir penelitian tahap sintesis disajikan pada Lampiran 1 dan pencirian pada Lampiran 2. Tahap sintesis di awali preparasi cangkang tutut dan analisis komposisi : 1. Preparasi cangkang tutut : pada tahap ini daging tutut dipisahkan dari cangkangnya, dibersihkan, dikeringkan, dihaluskan lalu diayak menggunakan ayakan 100 mesh. 2. Analisis komposisi : contoh halus didestruksi dan ditentukan kadar unsur yang meliputi parameter Ca, Mg, Na, P, Fe, Mn, Cu dan Zn. 3. Sintesis HAp : pada tahap ini diawali dengan kalsinasi cangkang tutut yang dilakukan pada suhu 1000 oC selama 3 jam lalu dihidrasi menggunakan air. Sintesis dengan cara presipitasi dilakukan melalui proses sonikasi dengan penambahan asam fosfat sebagai sumber P. Sedangkan sintesis dengan cara hidrotermal dilakukan dengan menambahkan cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) dalam suspensi Ca(OH)2 dan H3PO4. Hasil sintesis pada ke dua metode tersebut kemudian di sintering pada suhu 1000 oC. 4. Pencirian kristal HAp : serbuk HAp hasil sintering dikarakterisasi dengan menganalisa fasa yang terbentuk, penentuan gugus fungsi, morfologi, ukuran partikel serta ukuran pori yang dihasilkan menggunakan alat XRD, FTIR, SEM PSA dan TEM.
Preparasi Cangkang Tutut Tutut dicuci dengan air kran lalu direbus pada suhu 100 °C selama 1 jam. Cangkang kemudian dipisahkan dari daging tutut. Cangkang yang telah dipisahkan dagingnya kemudian dicuci sampai bersih menggunakan air keran. Selanjutnya dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 70 oC hingga kering. Cangkang yang telah dikeringkan selanjutnya digiling dan diayak menggunakan ayakan 100 mesh, sehingga dihasilkan serbuk halus cangkang tutut. Kemudian dilakukan karakterisasi awal yang meliputi penetapan kadar abu, komposisi (P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Cu, Zn) dan pengukuran dengan XRD, SEM-EDX.
14 Analisis komposisi (Eviati dan Sulaeman 2012) Cangkang yang telah dihaluskan ditimbang sebanyak 0.25 gram kemudian ditambahkan 5 mL HNO3 pa dan 0.5 mL HClO4 pa kemudian dibiarkan satu malam. Campuran tersebut dipanaskan dalam destruktor dengan suhu 100 °C selama satu jam sampai terbentuk uap kuning, kemudian suhu ditingkatkan menjadi 150 °C. Setelah uap kuning habis, suhu destruktor ditingkatkan menjadi 200 °C. Destruksi selesai setelah dihasilkan asap putih dan sisa ekstrak kurang lebih tinggal 0.5 mL. Tabung diangkat dan dibiarkan hingga dingin pada suhu kamar. Kemudian ekstrak diencerkan dengan air bebas ion hingga volume tepat 25 mL dan dikocok dengan vortex hingga homogen. Ekstrak ini kemudian digunakan untuk pengukuran P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Cu, Zn. Analisis Kadar Abu (AOAC 2002) Cawan abu porselen dikeringkan di dalam oven selama 30 menit dengan suhu 105 0C, lalu didinginkan dalam desikator kemudian ditimbang. Sampel cangkang tutut yang telah dihomomogenkan ditimbang sebanyak ±5 gram ke dalam cawan abu porselen. Cawan abu porselen dipijarkan dalam oven bersuhu sekitar 105 0C sampai tidak berasap. Selanjutnya cawan tersebut dimasukkan ke dalam tanur mula-mula pada suhu 300 0C selama 1.5 jam selanjutnya pada suhu 600 0C selama 2.5 jam. Proses pengabuan dilakukan sampai abu berwarna putih. Setelah itu cawan abu porselen didinginkan dalam desikator selama 30 menit, kemudian ditimbang beratnya. Perhitungan kadar abu: Keterangan: A = Berat cawan abu porselen kosong (gram) B = Berat cawan abu porselen dengan sampel (gram) C = Berat cawan abu porselen dengan sampel setelah dikeringkan (gram) Pengukuran P Sebanyak 1 mL ekstrak contoh atau deret standar PO4 (Titrisol 0–20 ppm) masing-masing dipipet ke dalam sebuah tabung reaksi. Kemudian, setiap tabung reaksi ditambahkan 9 mL air bebas ion dan dikocok (pengenceran 10 kali). Setelah itu, Dipipet masing-masing 2 ml ekstrak encer contoh dan deret standar ke dalam tabung reaksi. Ditambahkan 10 ml pereaksi pewarna P (1.06 g asam askorbat dan 100 ml pereaksi P pekat ((NH4)6Mo7O24.4H2O, H2SO4, dan K(SbO)C4H4O60,5H2O)). Tabung dikocok dengan vorteks sampai homogen dan biarkan 30 menit. P dalam larutan diukur dengan alat spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang 889 nm. Pengukuran, Ca, Mg dan Na Dipipet 1 ml ekstrak dan deret standar Na (Titrisol 0–50 ppm), Ca (Titrisol 0–250 ppm) dan Mg (Titrisol 0–50 ppm) masing-masing ke dalam tabung kimia
15 dan ditambahkan 9 ml larutan La 0.25 %. Tabung dikocok dengan menggunakan vorteks sampai homogeny dan diukur dengan alat spektrofotometer serapan atom menggunakan deret standar Na, Ca dan Mg sebagai pembanding. Pengukuran Fe, Mn, Cu dan Zn Fe, Mn, Cu dan Zn diukur langsung dari ekstrak contoh menggunakan AAS dengan deret standar Fe, Mn (Titrisol 0–10 ppm), Cu (Titrisol 0–5 ppm), (Titrisol Zn 0–2.5 ppm) sebagai pembanding.
Sintesis Hidroksiapatit Kalsinasi Cangkang Tutut dan Hidrasi CaO menjadi Ca(OH)2 (Soido et al. 2009) 50 gram serbuk cangkang tutut dimasukkan ke dalam cawan porselen yang sebelumnya telah dibilas dengan HNO3 pekat. Serbuk cangkang kemudian dipanaskan di dalam tungku (tanur) pada suhu 1000 °C selama 3 jam. Serbuk cangkang yang telah dikalsinasi dihidrasi dengan cara dibiarkan kontak dengan udara (yang mengandung uap air) selama satu malam di suhu kamar. Untuk memastikan terbentuknya Ca(OH)2, abu yang telah dibiarkan kontak dengan udara dilakukan pencirian dengan menggunakan XRD dan EDS Metode Presipitasi (Binnaz dan Koca 2009) Suspensi Ca(OH)2 0.5 M disiapkan dari serbuk Ca(OH)2. Sebanyak 7.3743 gram serbuk dari proses kalsinasi ditambahkan air bebas ion (dengan jumlah yang stoikhiometrik dengan CaO). Perhitungan stoikhiometri pereaksi dan konsentrasi bahan sintesis disajikan dalam Lampiran 3. Larutan asam ortofosfat (H3PO4) 0.3M diteteskan pada suspensi Ca(OH)2. Suspensi tersebut diaduk menggunakan pengaduk ultrasonik pada kecepatan 300 rpm, 35 KHz selama satu jam. pH diatur pada kondisi pH 10 dengan menambahkan NH4OH 1 M di akhir proses pengendapan. Endapan di saring, lalu dipanaskan dalam tanur pada suhu 1000 oC selama 5 jam. Kemudian sampel hasil sintesis dilakukan pencirian dengan XRD, SEM, FTIR, PSA dan TEM Metode Hidrotermal (Manafi et al. 2010) Ditimbang 2 gram cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) dilarutkan dalam campuran Ca(OH)2 dan H3PO4 sebanyak 100 ml, lalu diaduk dengan pengaduk magnetik selama 30 menit. Kemudian tambahkan 2 ml NaOH 1M dan 10 ml air dan diaduk lagi selama 30 menit kemudian dimasukkan dalam ultrasonik water bath selama 30 menit. Setelah itu larutan dimasukkan dalam stainless Teflon autoclave dan dipanaskan pada 150 °C selama 18 jam. Suspensi yang dihasilkan didinginkan pada suhu kamar dan dicuci beberapa kali dengan air bebas ion. Endapan di keringkan dalam oven selama 20 jam dengan suhu 90 oC. Kemudian dipanaskan dalam tanur pada suhu 1000 oC selama 5 jam. Kemudian sampel hasil sintesis dilakukan pencirian dengan XRD, SEM, FTIR, PSA dan TEM.
16 Pencirian Kristal Hidroksiapatit (Robinson 1994) Difraksi Sinar-X (XRD) Difraktometer sinar-x adalah sebuah peralatan ukur untuk mendapatkan karakteristik fasa dan struktur kristal suatu material kristalit dan non-kristalit. Unsur utama yang ada pada peralatan XRD tersebut antara lain : sumber sinar-x (beam source), kolimator (sole slit) ), divergent slit, sampel holder (goniometer), filter, monokromator, dan detektor. Defraktometer XRD yang digunakan adalah Shimadzu XD 610, sumber target CuKα (λ = 1.54056Ǻ ). Sampel disiapkan sebanyak 2 gram, kemudian dimasukkan dalam holder yang berukuran (2 x 2) cm2 pada difraktometer. Sudut awal diambil pada 20o dan sudut akhir pada 80o dengan kecepatan baca 2o per menit. Mikroskop Pemayar Elektron - Spektroskopi Energi Dispersi (SEM-EDS) SEM adalah sebuah instrumen berkekuatan besar dan sangat handal yang dipadukan dengan EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) sehingga dapat digunakan untuk memeriksa, observasi, dan karakterisasai struktur terkecil benda-benda padat dari material organik maupun anorganik yang heterogen serta permukaan bahan dengan skala micrometer bahkan sampai sub-mikrometer yang menggunakan sumber medan emisi dan mempunyai resolusi gambar 1,5 nm, sehingga kita dapat menentukan sifat dari bahan yang diuji baik sifat fisis, kimia maupun mekanis yang dapat mempengaruhi mutu dan kualitas dari suatu produk, dengan demikian kita dapat mengembangkan produk tersebut melalui informasi ukuran partikel dari mikrostruktur yang terbentuk dan komposisi unsurnya. Sampel diletakkan pada plat alumunium yang memiliki dua sisi kemudian dilapis dengan lapisan emas setebal 48 nm. Sampel yang telah dilapisi diamati dengan menggunakan SEM dengan tegangan 15 kV dan perbesaran 2500 kali. Spektroskopi Infra Merah Transformasi Fourier (FTIR) Daerah Inframerah meliputi radiasi dengan bilangan gelombang yang berkisar dari 12.800 cm-1 hingga 10 cm-1. Daerah ini dibagi menjadi 3 daerah spektrum yaitu Inframerah dekat (12.800–4000 cm-1), Inframerah tengah (4000– 200 cm-1) dan Inframerah jauh (200–10 cm-1). Radiasi Inframerah tidak memiliki cukup energi untuk menyebabkan terjadinya transisi elektronik seperti pada radiasi UV, sinar tampak dan sinar-x. Karenanya absorpsi radiasi Inframerah hanya terjadi pada spesi yang memiliki perbedaan energi yang kecil antara berbagai tingkat vibrasi dan rotasi. Agar molekul dapat mengabsorpsi radiasi infra merah, molekul tersebut harus mengalami perubahan momen dipol sebagai konsekwensi dari gerakan vibrasi dan rotasinya. FTIR dalam pengukurannya dibagi menjadi tiga daerah, yaitu : near-, mid- dan far-. Frekuensi resonan ini ditentukan oleh bentuk energi potensial permukaan material, massa atom dan dihubungkan juga dengan kopling vibronik. Modus vibrasi sebuah molekul aktif terhadap IR. Dua milligram sampel dicampur dengan 100 mg KBR dibuat pellet kemudian dianalisis dengan IR dengan jangkauan bilangan gelombang 4000–400 cm-1.
