PENGARUH PENAMBAHAN ION LOGAM Cu(II) TERHADAP DEKOLORISASI ZAT WARNA METHYLEN BLUE DAN METHYL ORANGE OLEH KOMPOSIT TiO2-KITOSAN
Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Kimia
Oleh : RISKA SEPTIANA 09630011
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNANKALIJAGA YOGYAKARTA 2014
ii
iii
iv
v
vi
MOTTO
Sungguh, kami telah memberikan kepadamu kemenangan yang nyata. (QS. Al-Fath: 1)
Pengetahuan tidaklah cukup, maka kita harus mengamalkannya. Niat tidaklah cukup, maka kita harus melakukannya. (Johann Wolfgang von Goethe)
vii
KARYA INI DIDEDIKASIKAN KEPADA
Ayahku (Hery Yunarko) Ibuku (Sulastri) Adikku (Alfreeda Nirwira Kharisma) dan Alfi Haradi Iskandar
Serta semua pihak yang selalu membantu dalam penyelesaian studi di kimia.
Tidak lupa untuk Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta
viii
KATA PENGANTAR
Assalamuallaikum Wr. Wb. Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat kepada hamba-Nya dan selalu dalam lindungan-Nya. Tak lupa shalawat serta salam selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah menyiarkan syariat-syariat agama Islam demi keselamatan umat manusia. Dengan pertolongan ALLAH SWT serta orang-orang tersayang, akhirnya skripsi yang berjudul “Pengaruh Penambahan Ion Logm Cu(II) Terhadap Dekolorisasi Zat Warna Methylen Blue dan Methyl Orange Oleh Komposit TiO2Kitosan” dapat terselesaikan. Semoga skripsi persembahan dari saya ini dapat bermanfaat. Penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dorongan, semangat, dan ide-ide sehingga tahap demi tahap skripsi ini telah selesai. Penyusun menyampaikan ucapan terima kasih tersebut secara khusus kepada: 1. Bapak Prof. Drs. H. Akh. Minhaji, M.A., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta. 2. Ibu Esti Wahyu Widowati, M.Si., M.Biotech., selaku Ketua Program Studi Kimia. 3. Ibu Imelda Fajriati, M.Si., selaku ketua Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta. ix
4. Bapak Wijayanto, S.Si., Ibu Isni Gustanti, S.Si., dan Pak Indra Nafiyanto, S.Si., selaku laboran kimia yang dengan senang hati membantu dan membimbing bagi penulis dalam penelitian. 5. Dosen-dosen Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi yang telah membantu penulis selama ini. 6. Kedua orang tua, adik, simbah kakung dan simbah putri, serta saudara yang telah memberi dorongan dan doa. 7. Mas Alfi yang telah menyemangati bagi penulis. 8. Teman-teman Kimia 2009 yang rame, gokil, imut-imut, dan lucu semoga saling menyemangati satu sama lain. 9. Serta pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu, semoga ALLAH SWT membalas semua kebaikan kalian semuanya. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua dan kita semua yang membacanya senantiasa menjadi manusia yang paling berguna baik di dunia maupun di akhirat nantinya. Wassalamuallaikum Wr.Wb.
Yogyakarta, 16 Januari 2014 Penyusun
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................
iii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN ....................................................
vi
HALAMAN MOTTO ...................................................................................... vii HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... viii KATA PENGANTAR ......................................................................................
ix
DAFTAR ISI .....................................................................................................
xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xv DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xviii ABSTRAK ....................................................................................................... xix BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ..................................................................................
1
B. Identifikasi Masalah .........................................................................
6
C. Batasan Masalah ................................................................................
7
D. Rumusan Masalah .............................................................................
7
E. Tujuan Penelitian ...............................................................................
8
F. Manfaat Penelitian .............................................................................
8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka.................................................................................
xi
9
B. Landasan Teori ................................................................................... 11 1. Titanium Dioksida (TiO2) ............................................................. 11 2. Mekanisme Aktivitas Fotokatalis TiO2......................................... 13 3. Dekolorisasi atau Penghilangan Zat Warna .................................. 19 4. Kitosan .......................................................................................... 19 5. Komposit ....................................................................................... 20 6. Logam Cu(II) ............................................................................... 21 7. Methylen Blue ............................................................................... 23 8. Methyl Orange .............................................................................. 24 9. Spektrofotometer UV-Vis ............................................................. 25 BAB III METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 27 B. Alat dan Bahan .................................................................................. 27 1. Alat................................................................................................ 27 2. Bahan ............................................................................................ 27 C. Prosedur Kerja ................................................................................... 28 1. Sintesis Sol Ti(IV) Isopropoksida (Fajriati, 2013) ....................... 28 2. Preparasi Kitosan (Fajriati, 2013) ................................................. 28 3. Sintesis Komposit TiO2-Kitosan dengan Metode Sol Gel (Fajriati, 2013) ............................................................................................ 28 4. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methylen Blue dan Methyl Orange .............................................................................. 28 5. Pembuatan Kurva Standar Methylen Blue dan Methyl Orange .... 29
xii
6. Pengaruh Penambahan Ion Logam Cu(II) dalam Variasi Waktu Kontak, Konsentrasi Ion Logam Cu(II), dan pH Larutan Terhadap Dekolorisasi Zat Warna Methylen Blue dan Methyl Orange Oleh Komposit TiO2-Kitosan ................................................................ 30 6.1. Variasi Waktu Kontak ........................................................... 30 6.1.1. Dekolorisasi Methylen Blue (Kholifatun, 2013) ......... 30 6.1.2. Dekolorisasi Methyl Orange (Muniroh, 2013) ........... 30 6.2. Variasi Konsentrasi Ion Logam Cu(II) .................................. 31 6.2.1. Dekolorisasi Methylen Blue ......................................... 31 6.2.2. Dekolorisasi Methyl Orange........................................ 32 6.3. Variasi pH Larutan................................................................. 32 6.3.1. Dekolorisasi Methylen Blue ......................................... 32 6.3.2. Dekolorisasi Methyl Orange........................................ 33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methylen Blue dan Methyl Orange .............................................................................. 34 2. Pembuatan Kurva Standar Methylen Blue dan Methyl Orange ... 37 3. Pengaruh Penambahan Ion Logam Cu(II) dalam Variasi Konsentrasi Ion Logam Cu(II) dan pH Larutan Terhadap Dekolorisasi Zat Warna Methylen Blue dan Methyl Orange Oleh Komposit TiO2-Kitosan ...................................................................................................... 39 3.1. Variasi Konsentrasi Ion Logam Cu(II) .................................. 39 3.1.1. Dekolorisasi Methylen Blue ......................................... 39
xiii
3.2.2. Dekolorisasi Methyl Orange........................................ 41 3.2. Variasi pH Larutan................................................................. 43 3.2.1. Dekolorisasi Methylen Blue ......................................... 43 3.2.2. Dekolorisasi Methyl Orange........................................ 45 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ........................................................................................ 48 1. Methylen Blue ............................................................................... 48 a. Konsentrasi Ion Logam Cu(II) ................................................. 48 b. pH Larutan ................................................................................ 48 2. Methyl Orange .............................................................................. 48 a. Konsentrasi Ion Logam Cu(II) ................................................. 48 b. pH Larutan ............................................................................... 48 B. Saran .................................................................................................. 48 DAFTAR PUSTAKA
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Perbandingan kristal rutile, anatase, dan brookite .............................. 12 Tabel 2. Kelimpahan TiO2 sebagai fungsi pH ................................................... 15 Tabel 3. Harga energi celah pita (Eg) ................................................................ 15
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struk tur Kristal Titanium Oksida (a) Rutile, (b) Anatase, dan (c) Brookite ................................................................................... ........ 11 Gambar 2. Reaksi Fotokatalis ............................................................................ 16 Gambar 3. Struktur Kitosan ............................................................................... 20 Gambar 4. Kurva distribusi spesies Cu(II) dalam larutan sebagai fungsi pH larutan ......................................................................................................... 22 Gambar 5. Struktur Methylen Blue..................................................................... 24 Gambar 6. Struktur Methyl Orange ................................................................... 24 Gambar 7. Kurva absorbansi Methylen Blue...................................................... 36 Gambar 8. Kurva absorbansi Methyl Orange .................................................... 37 Gambar 9. Kurva standar Methylen Blue .......................................................... 38 Gambar 10. Kurva standar Methyl Orange ....................................................... 39 Gambar 11. Kurva hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi konsentrasi Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan ....................... 40 Gambar 12. Kurva hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi konsentrasi Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan ...................... 42 Gambar 13. Kurva hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan .................................. 44
xvi
Gambar 14. Kurva hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan ................................. 46
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methylen Blue.. ........ 53 Lampiran 2. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methyl Orange ........ 54 Lampiran 3. Kurva Standar Methylen Blue ........................................................ 55 Lampiran 4. Kurva Standar Methyl Orange ....................................................... 56 Lampiran 5. Hasil Uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan variasi konsentrasi Cu(II) ............................................................................................ 57 Lampiran 6. Hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan variasi pH larutan ........................ 58 Lampiran 7. Hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan variasi konsentrasi Cu(II) ............................................................................................ 59 Lampiran 8. Hasil Uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan variasi pH larutan ........................ 60 Lampiran 9. Perhitungan .................................................................................... 61
xviii
PENGARUH PENAMBAHAN ION LOGAM Cu(II) TERHADAP DEKOLORISASI ZAT WARNA METHYLEN BLUE DAN METHYL ORANGE OLEH KOMPOSIT TiO2-KITOSAN Oleh RISKA SEPTIANA NIM. 09630011
Pembimbing Imelda Fajriati, M.Si NIP. 19750725 200003 2 001
Abstrak Telah dipelajari pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2kitosan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh terhadap dekolorisasi antara lain konsentrasi ion logam Cu(II) dan pH larutan. Penelitian ini dilakukan dengan menambahkan komposit TiO2-kitosan ke dalam sejumlah zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange yang telah dicampurkan dengan ion logam Cu(II). Pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna diukur menggunakan spektrofotometri Visibel dengan panjang gelombang 664 nm untuk Methylen Blue dan 463 nm untuk Methyl Orange dalam reaktor UV black light (UV-BL). Hasil optimum yang diperoleh dari uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) sebesar 9 ppm terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue terjadi peningkatan dekolorisasi 61,02% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 64,55% dengan ion logam Cu(II), sedangkan terjadi peningkatan dekolorisasi Methyl Orange pada 10 ppm sebesar 76,98% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 94,63% dengan ion logam Cu(II). Adapun pengaruh pH larutan dengan penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi Methylen Blue dicapai pada pH 3 dengan perubahan prosentase dekolorisasi dari 51,93% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 78,18% dengan ion logam Cu(II) dan dekolorisasi Methyl Orange pada pH 4 dengan perubahan dari 93,08% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 97,19% dengan ion logam Cu(II).
Kata kunci: TiO2, Kitosan, Ion Logam Cu(II), Dekolorisasi, Methylen Blue, dan Methyl Orange.
xix
BAB I PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang Pesatnya perkembangan industri tekstil terutama batik di Daerah Istimewa
Yogyakarta menimbulkan dampak positif bagi pertumbuhan ekonomi dan kesejahteraan bagi masyarakaat yang ada di sekitarnya. Terbukti pada tahun 2012 tercatat industri batik tumbuh sebesar 78% di wilayah kota Yogyakarta, kabupaten Bantul, dan kabupaten Sleman. Selain itu, industri tekstil menimbulkan sisi negatif dibidang kesehatan dan lingkungan. Namun demikian limbah hasil dari industri tekstil yang dibuang ke alam dalam jumlah besar tanpa penanganan yang benar akan mencemari lingkungan. Salah satu limbah yang cukup dominan yang dihasilkan oleh industri tekstil adalah limbah cair. Limbah cair yang dilepaskan ke lingkungan perairan di sekitar industri dapat mengganggu kesehatan dan lingkungan karena akan merubah kadar BOD (Biochemical Oksigen Demand) dan COD (Chemical Oksigen Demand). Industri tekstil merupakan salah satu industri yang menghasilkan limbah cair dalam bentuk zat warna. Pada industri tekstil dilakukan proses basah yang memerlukan zat warna dan bahan kimia lainnya. Sebagian zat warna akan teradsorp oleh tekstil dan sisanya akan terbuang bersamaan dengan air bekas proses basah. Limbah zat warna yang terbuang inilah yang akan merusak lingkungan karena dapat bersifat non-degradable, beracun, dan stabil (Gupta dkk, 2004). Selain itu limbah zat warna akan menyebabkan dermatitis alergika, iritasi kulit, kanker, dan mutasi gen (Wijanarko dkk, 2006). Untuk itu diperlukan penanganan serius terhadap limbah zat warna. Tak hanya limbah zat warna, 1
2
limbah dapat berupa logam-logam berat yang berbahaya salah satunya adalah logam berat Cu(II). Secara luas logam Cu(II) dalam lingkungan perairan berasal dari air limbah kegiatan industri tekstil, zat warna atau pigmen serta elektroplating (pelapisan logam), pupuk nitrogen, cat dan baterai. Pada konsentrasi Cu berkisar 2,3 sampai 3,0 ppm yang dapat membunuh beberapa jenis ikan (Palar, 1994). Apabila, konsentrasi Cu mencapai 0,01 ppm, maka berakibat kematian bagi fitoplankton karena aktivitas enzim dalam pembelahan sel menjadi terhambat. Namun, pada konsentrasi tinggi logam Cu dapat membahayakan kesehatan manusia dan dampaknya akan terlihat setelah beberapa tahun. Keracunan Cu yang dapat memicu kesehatan manusia ini akan menimbulkan efek kerusakan otak, penurunan fungsi ginjal, dan pengendapan Cu pada kornea mata (Manahan, 2000). Ion logam Cu yang ditemukan dalam perairan yaitu Cu+ dan Cu2+ dapat berbahaya daripada dalam bentuk netral atau Cu0. Berdasarkan keputusan Menteri Negara Lingkungan Kependudukan dan Lingkungan Hidup No. 03/MENKLH/II/1991 tentang pedoman penetapan baku mutu lingkungan ditetapkan bahwa baku mutu untuk limbah logam Cu dalam perairan maksimal adalah 1 mg/L (Anonim, 1991). Mengingat bahaya yang disebabkan oleh ion logam Cu dan limbah zat warna berbagai usaha untuk mengurangi zat warna dan konsentrasi ion logam Cu pada limbah atau mendaur ulang (recycle) menjadi senyawa yang tidak berbahaya bagi manusia maupun lingkungannya dengan cara melakukan berbagai pengembangan metode secara fisik dan kimia seperti filtrasi, pertukaraan ion, reaksi fotokimia, dan adsorpsi.
3
Metode adsorpsi ini dianggap kurang efektif dan efisien meskipun banyak digunakan saat ini, karena zat warna yang diadsorpsi membutuhkan penanganan lanjutan untuk mendesorpsinya kembali. Salah satu metode alternatif
untuk
pengolahan limbah zat warna yang telah dikembangkan dalam berbagai penelitian antara lain adalah metode fotodegradasi. Fotodegradasi yaitu proses penguraian suatu senyawa organik dengan bantuan energi foton. Proses fotodegradasi menggunakan fotokatalitis yang umumnya berupa logam semikonduktor. Dalam proses fotokatalisis ini bahan semikonduktor yang digunakan adalah TiO2. Jika dibandingkan dengan bahan semikonduktor lain seperti ZnO, ZrO, CeO2, ZnS, dan CdS, semikonduktor TiO2 memiliki beberapa keunggulan diantaranya: memiliki aktifitas fotokatalitik yang tinggi, stabil, dan tidak beracun serta ketersediaan yang melimpah di alam (Afrozi, 2010). Dari beberapa keunggulan yang dimiliki metode fotokatalis TiO2 terdapat juga kelemahan dalam mendegradasi limbah, diantaranya: pertama, kurangnya kemampuan adsorpsi fotokatalis sehingga kontak antara TiO2 dengan limbah dalam proses fotodegradasi tidak maksimal. Kedua, pada keadaan keruh, sinar UV akan terhalang oleh partikel limbah sehingga tidak mampu mengaktifkan material fotokatalis TiO2. Dengan teknik konvensional tersebut, maka fotokatalis TiO2 relatif sulit untuk dipungut kembali (Doll dkk, 2004). Dibidang pengolahan air limbah, aplikasi fotokatalitik TiO2 banyak digunakan dalam dekomposisi bahan kimia organik karena relatif kuat terhadap fotokorosi dan dalam penggunaan temperatur serta energi yang sangat rendah. Dalam pengembangan fotodegradasi oleh TiO2 mulai dilakukan dengan
4
menambahkan material pengemban yang memiliki kemampuan adsorpsi yang baik. Kitosan dianggap sebagai material pengemban sangat baik karena efektif dapat menghilangkan ion logam berat dan pewarna organik. Selain itu, kitosan juga memiliki kelebihan seperti tidak beracun, anti bakteri, dan bersifat biodegradable. Dengan adanya kitosan pada fotokatalis TiO2 diharapkan menjadi semakin banyak limbah yang teradsorp oleh kitosan sekaligus dapat terdegradasi oleh TiO2. Proses penghilangan limbah khususnya zat warna melalui proses adsorpsi oleh kitosan dan fotodegradasi oleh TiO2 disebut sebagai proses dekolorisasi. Selain itu, keuntungan utama imobilisasi TiO2 ke dalam suatu pengemban yaitu dapat meningkatkan aktivitas fotokatalis karena bertambahnya peluang kontak fotokatalis dengan senyawa target dan mampu mempermudah proses regenerasi fotokatalis pasca penggunaan. Adanya TiO2 yang tersebar dalam material pengemban menyebabkan terjadi perubahan karakteristik terutama sifat dispersi dalam larutan, sehingga memudahkan proses recovery (Subechi, 2011). Subechi (2011) melakukan studi degradasi Methylen Blue oleh komposit kitosan-TiO2 bahwa dalam pembuatan komposit kitosan-TiO2 menggunakan metode pembentukaan beads dibandingkan dengan metode penguapan. Namun dalam penelitian tersebut hasilnya belum diketahui komposisi dan faktor optimum TiO2 yang diimobilisasikan ke dalam kitosan yang dapat mempengaruhi kemampuan degradasi campuran tersebut. Zainal dkk. (2009) melakukan penelitian membuat komposit kitosan-TiO2 ditempelkan pada gelas untuk mendegradasi zat warna Methyl Orange yang mampu mendegradasi limbah zat
5
warna Methyl Orange sebesar 87%. Tao dkk. (2009) melakukan teknik sol-gel dari TiO2-kitosan ter-hybrid untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi pada logam berat Pb(II) bahwa TiO2 ter-hybrid tidak dimanfaatkan aktivitas fotokatalitiknya,
sehingga
mekanisme
menghilangkan
logam
Pb
hanya
mengandalkan kemampuan adsorpsi kitosan. Sue dkk. (2006, 2010) melakukan teknik sol-gel untuk pembentukan kitosan manik (beads chitosan) yang disempurnakan dengan teknik ion imprinted selanjutnya dicampurkan dengan material TiO2 untuk mendapatkan gel TiO2-kitosan dikeringkan dan diuji sifat fotodegradasi dan adsorpsi dengan beberapa zat warna secara simultan. Fajriati (2013) melakukan penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan penelitian
sebelumnya
dalam
preparasi
campuran
TiO2-kitosan
melalui
pembentukan suatu komposit TiO2-kitosan. Preparasi tersebut didasarkan pada sintesis kristal TiO2 melalui penambahan senyawa prekursor Ti(IV) Isopropoksida dalam matrik kitosan. Karakterisasi dari komposit telah menunjukkan bahwa TiO2 kristal dapat terbentuk dalam matrik kitosan dan berinteraksi secara kimia. Dalam penelitian tersebut juga diketahui bahan komposit TiO2-kitosan bersifat fotokatalisis dan dapat memfotodegradasi zat warna. Selain itu, fotodegradasi zat warna dan senyawa organik juga dapat dipengaruhi oleh adanya zat-zat organik dan ion logam. Beberapa penelitian yang telah dipelajari, antara lain: pengaruh penambahan ion logam Fe(III), Cd(II), Ni(II), dan Pb(II) dalam fotodegradasi orange II (Azizah, 2009; Darsih, 2008), penambahan ion logam Cr(IV) dalam fotodegradasi klorofenol (Tamtama, 2004; Wastini, 2005; Ernawati, 2006), dan penambahan ion logam Cu(II) dalam fotodegradasi Metilen Biru (Bere,
6
2013). Dari hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa adanya penambahan ion logam dapat berpengaruh terhadap efektivitas fotodegradasi pada senyawa organik seperti, orange II, klorofenol, dan Metilen Biru. Berdasarkan penelitian di atas perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pengaruh adanya ion logam Cu(II) dalam proses dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange menggunakan komposit TiO2-kitosan. Penelitian ini mempelajari pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan. Pengaruh ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange juga memperhatikan kemampuan adsorpsi kitosan terhadap ion logam Cu(II). Oleh karena itu, penelitian ini sekaligus mempelajari kondisi optimum dari komposit TiO2-kitosan dalam proses dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange dengan adanya ion logam Cu(II). Beberapa parameter yang dipelajari dalam proses dekolorisasi zat warna ini adalah variasi konsentrasi ion logam Cu(II) dan pH larutan. B.
Identifikasi masalah Berdasarkan latar belakang permasalahan di atas dapat diidentifikasi
beberapa permasalahan : 1. Permasalahan limbah ion logam Cu(II) dan zat warna cukup serius sehingga memerlukan metode penanganan yang efektif dan efisien. 2. Untuk mendapatkan hasil yang optimum dalam proses dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange dengan adanya ion logam Cu(II)
7
oleh komposit TiO2-kitosan perlu dipelajari parameter yang dapat berpengaruh seperti konsentrasi ion logam Cu(II) dan pH larutan zat warna. C.
Batasan Masalah Berdasarkan identifikasi masalah di atas, penulis membatasi penelitian ini
dengan berbagai hal sebagai berikut : 1. Komposit TiO2-kitosan yang digunakan adalah hasil sintesis dengan metode sol-gel berdasarkan penelitian sebelumnya (Fajriati, 2013). 2. Ion logam Cu(II) berasal dari Cu(NO3)2H2O. 3. Pengaruh ion logam Cu(II) dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange dapat dipelajari melalui proses sinergi antara fotodegradasi oleh TiO2 dan adsorpsi oleh kitosan. D.
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah, maka rumusan masalah dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi konsentrasinya terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan? 2. Bagaimana pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan?
8
E.
Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan dari penelitian ini
adalah: 1. Mengetahui pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi konsentrasinya terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan. 2. Mengetahui pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan. F.
Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai salah satu alternatif
metode penanganan limbah cair yang mengandung zat warna maupun ion logam berat sekaligus. Selain itu, hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2kitosan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan, maka
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1.
Methylen Blue a. Konsentrasi ion logam Cu(II) optimum dalam proses dekolorisasi dicapai pada 9 ppm dengan prosentase dekolorisasi dari semula 61,02% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 64,55% adanya ion logam Cu(II). b. pH larutan optimum dicapai pada pH 3, dengan kenaikan prosentase dekolorisasi dari 51,93% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 78,18% dengan ion logam Cu(II).
2.
Methyl Orange a. Konsentrasi ion logam Cu(II) optimum dalam proses dekolorisasi dicapai pada 10 ppm dengan prosentase dekolorisasi dari semula 76,98% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 94,63% dengan ion logam Cu(II). b. pH larutan optimum dicapai pada pH 4 dengan kenaikan prosentase dekolorisasi dari 93,08% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 97,19% dengan ion logam Cu(II).
B.
Saran 1. Dapat dilakukan uji komposit TiO2-kitosan dengan pengaruh penambahan ion logam yang lain terhadap dekolorisasi senyawa zat warna lainnya.
48
DAFTAR PUSTAKA
Agus Salim Afrozi, 2010. Sintesis Dan Karakterisasi Katalis Nanokomposit Berbasis Titania Untuk Produksi Hidrogen Dari Gliserol Dan Air. Teknik Kimia, UI Jakarta. Ahmad, A., Gul Hameed Awan, Salman Aziz. 2007. Synthesis And Applications Of TiO2 Nanoparticles. Pakistan Engineering Congress. No. 676. Awaluddin R, Darah S., Ibrahim CD., Uyub AM., 2001, Decolorization of Commercially Available Synthetic Dyes by The White Rot Fungus Phanerochaete chrysosporium, J. Fungi and Bactery, 62:55-63. Anonim, 1991, Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 42/MENLH/10/1996 tentang Pedoman Baku Mutu Lingkungan, Sekretariat Kementerian Negara KLH, Jakarta. Azizah, A, I., 2009, Kajian Pengaruh Ion Logam Fe(III) dan Cd (II) Terhadap Efektivitas Fotodegradasi Zat Warna Orange II Yang Terkatalisis Oleh TiO2, Skripsi S1, Jurusan Kimia, FMIPA UGM, Yogyakarta. Bere, Fitriyadi., 2013, Pengaruh Ion Logam Cu(II) Terhadap Efektivitas Fotodegradasi Zat Warna Metilen Biru Terkatalisis TiO2, Skripsi S1, Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta. Carp O., Huisman C. L., Reller A., 2004. Induced Reactivity of Titanium dioxide, Progress in Solids State Chemistry, 32: 33-177. Cotton, F.A. dan Wilkinson, G., 1978, Basic Inorganic Chemistry, diterjemahkan oleh : Suharto, S., 1989, Kimia Anorganik Dasar, Cetakan Pertama, UI Press, Jakarta. Dann, S.E., 2000, Reaction and Characterizationof Solids, Royal Society of Chemistry, UK. Darsih, C., 2008, Kajian Pengaruh Ion Logam Ni(II) dan Pb (II) Terhadap Efektivitas Fotodegradasi Orange II Terkatalis Oleh TiO2, Skripsi S1, Jurusan Kimia, FMIPA UGM, Yogyakarta. Day, R. A., dan Underwood, A. L., 2002, Quantitave Analysis, diterjemahkan oleh : Sofyan, I. Dan Simamarta, K., Analisa Kimia Kuantitatif, Edisi Keenam, Erlangga, Jakarta.
49
50
Doll E., Tuesnelda, Fritz H. Frimmel. 2004. Development of Eazy and Reproducible immobilization Techniques Using TiO2 for Photocatalytic Degradation of aquatic Pollutans, Acta hydrochim, Hidrobiol. 32: 201-213. Doyle, F.M and Liu, Z., 2002, The Effect of Triethylenetetramine (Trien) on The Ion Flotation of Cu2+ and Ni2+, J. Coll. Interface Sci., 258, 396-403. Ernawati, T., 2006, Kajian Pengaruh Ion Cr(II) Terhadap Efektivitas Fotodegradasi 3,4-Dinitrofenol Terkatalis Oleh TiO2, Tesis S2, Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta. Fajriati. I, Mudasir, E.T. Wahyuni, 2013, Room Temperature Synthesis of TiO2Chitosan Nanocomposites Photocatalyst, Journal of International Conference on Basic Science 3rd, UB, Malang. Fatimah, Is, Sugiharto, E., Wijaya, K., Tahir, I., dan Kamalia, 2006, Titania Dioksida Terdispersi Pada Zeolit Alam (TiO2/Zeolit) dan Aplikasinya untuk Fotodegradasi Congo Red, Indo. J. Chem., 6 (1) : 38-42. Gunlazuardi, Jarnuzi., 2001, Fotokatalitik Pada Permukaan TiO2: Aspek Fundamental dan Aplikasinya, Seminar Nasional Kimia Fisika II, Jurusan Kimia FMIPA, UGM, Yogyakarta. Gupta, V.K., Mittal, A., Krishnan, I., Gejbe, V., 2004. Adsorbtion Kineties and Column Operations for the removal and Recovery of malachite green from wastewater using bottom ash, separation and purification Technology, Inpress. Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., dan Bahnemann, D. W., 1995, Environmental Application of Semiconductor Photochatalysis, J. Chem. Rev., 95, 1, 69-96. Kabra, K., R. Chaudhary, dan R. L. Sawhney, 2004. Treatment of Hazardous Organic and Inorganic Compounds through Aqueous-Phase Photocatalysis: A Review, Ind. Eng. Chem. Res., 43, 7683-7696. Kholifatun, Eva., 2013, Studi Fotodegradasi-Adsorpsi Metilen Biru Menggunakan Komposit TiO2-Kitosan, Skripsi S1, Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta. Khopkar, S.M., 2007. Konsep dasar kimia analitik. Jakarta: UI Press. Kurita, K. 1998. Chemistry and Application of Chitin and Chitosan. Polym. Degrad. Stabil. 59: 117-120
51
Lachheb, H.,Puzenat, E., Houas, A.,Khisbi, M., Elaloui, E., Guillard, C., and Hermann, J.M., (2002) Photocatalytic Degradation of Various Types of Dyes (Congo Red, Crocein Orange G, Methyl Red, Congo Red, Methylene Blue) in Water by UV - Irradiated Titania, Appl.Catal.B.Environ., 39, 7590. Lestari, Fransicka Pamuji., 2008, Pengaruh Temperatur Sinter dan Fraksi Volume Penguat Al2O3 Terhadap Karakteristik Komposit Laminat Hibrid Al/SiCAl/Al2SO3 Produk Metalurgi Serbuk, Skripsi-S1, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia. Li, Q., Su, H., dan Tianwei, T., 2008, Synthesis of Ion-imprinted Chitosan-TiO2 Adsorbent and Its Multi-functional Performances, Biochemical Engineering Journal, 38, 212-218. Licciulli A., Lisi D. 2002. Self-Cleaning Glass. Universita Degli Studio Di Lecce. Linsebigler, A. L., Guangquan Lu, and John T. Yates, Jr., 1995. Photocatalysis on TiOn Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results, Chem. Rev. 1995, 95, 735-758. Mills A., Le Hunte S., 1997, An Overview of Semiconductor Photocatalysis, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 108, 1-35. Manahan, S.E., 2000, Environmental Chemistry, Seventh Edition, Lewis Publishers, London. Muniroh, Wiqoyatul., 2013, Studi Fotodegradasi-Adsorpsi Methyl Orange Menggunakan Komposit TiO2-Kitosan, Skripsi S1, Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta. Nursiah, Chalid, 1999, H2SO4 Pada Proses Pembuatan Rutile (TiO2) Sintetis, Tesis-S2, FMIPA, UGM, Yogyakarta. Nogueira, R. F. P. dan Jardim, W. F., 1993, Photodegradation of Methylene Blue Using Solar Light and Semiconductor (TiO2), J. Chem. Ed.. 70, 10, 861862. Palar, H, 1994, Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, Cetakan Pertama, Rineka Cipta, Jakarta. Palupi, Endang, 2006, Degradasi Methylene Blue dengan Metoda Fotokatalisis dan Fotoeletrokatalisis Menggunakan Film TiO2. Skripsi Institut Pertanian Bogor, Bogor.
52
Polleros, D.R., 1999, Experimental Organic Chemistry, John Willey and Sono, Inc., New York. Subechi, A. A., 2011, Studi Degradasi Metilen Biru oleh Komposit Kitosan-TiO2 Skripsi S1, UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta. Stephen A. M., Marcel, 1995, Food Polysaccharides and Their Applications, Marcel Dekker, New York. Tamtama, R. B. H., 2004, Pengaruh Ion Cr (VI) Pada Fotodegradasi pKlorofenol, Skripsi S1, FMIPA UGM, Yogyakarta. Tan, K.H. 1991. Dasar-Dasar Kimia Tanah. Yogyakarta: UGM Press. Tao, Y., Lianbin Ye, Jun Pan, Yaoming Wang dan Bin Tang. 2009. Removal of Pb(II) from aqueous solution on Chitosan/TiO2 Hybrid Film. Journal of Hazardous Materials, 161, 718-722. Timuda, Gerald Ensang., 2009, Sintesis Nanopartikel TiO2 Dengan Metode Sonokimia Untuk Aplikasi Sel Surya Tersensitasi Dye (Dye Sensitized Solar Cell – Dssc) Menggunakan Ekstrak Kulit Buah Manggis Dan Plum Sebagai Photosensitizer, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Wastini, 2005, Kajian Pengaruh Ion Cr(II) Pada Fotodegradasi p-Klorofenol Terkatalis TiO2, Skripsi S1, FMIPA UGM, Yogyakarta. Wijanarko, P.I., Widiantoro, Lydia F.E., Soetardjo, dan Suryadi I., 2006, Kinetika Adsorbsi Zat Warna Congo Red dan Rhodamin B dengan Menggunakan Serabut Kelapa dan Ampas Tebu, Teknik Kimia, UKDM, Surabaya. Wulandari, Afifah Maya, 2010, Pengaruh Ion Pb(II) dan Zn(II) Terhadap Efektivitas Fotoreduksi Ion Cu(II) Terkatalisis TiO2, Tesis, FMIPA UGM, Yogyakarta. Zainal, Z., Hui, L. K., Hussein, M. Z. and Abdullah, A. H.(2009), Characterization of TiO2-Chitosan/Glass photocatalyst for the removal of a monoazo dye via photodegradation-adsorption process, J. Hazard. Mater. Vol 164, pp 138–145. Zubieta, C.E, Messina, P.V., Luengo, C., Dennehy, M., Pieroni, O., dan Schulz, P.C., 2008. Reactive Dyes Remiton by porous TiO2-Chitosan Materials, Journal of Hazardous materials, 152, 765-777.
LAMPIRAN
1.
Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methylen Blue a. Data hasil penentuan panjang gelombang maksimum PANJANG GELOMBANG ABSORBANSI (nm) 430 0,001 460 0,011 490 0,025 520 0,033 550 0,081 580 0,195 610 0,434 620 0,449 630 0,468 640 0,551 650 0,677 660 0,783 662 0,794 664 0,798 666 0,793 668 0,776 670 0,747 680 0,448 690 0,180 700 0,064 b. Kurva hubungan antara panjang gelombang dengan absorbansi
53
54
2.
Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methyl Orange a. Data hasil penentuan panjang gelombang maksimum PANJANG GELOMBANG (nm) 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600
ABSORBANSI 0,128 0,091 0,07 0,115 0,204 0,307 0,395 0,466 0,513 0,474 0,335 0,17 0,061 0,018 0,007 0,006
b. Kurva hubungan antara panjang gelombang dengan absorbansi
55
3.
Kurva Standar Methylen Blue a. Data hasil pembuatan kurva standar
b.
Panjang gelombang (nm) 664
Konsentrasi Methylen Blue (ppm) 0
Absorbansi
664
1
0,172
664
2
0,310
664
3
0,516
664
4
0,684
664
5
0,868
Kurva hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi
0
56
4. Kurva Standar Methyl Orange a. Data hasil pembuatan kurva standar Panjang gelombang (nm) 463
Konsentrasi Methyl Orange (ppm) 0
Absorbansi
463
4
0,291
463
6
0,44
463
8
0,579
463
10
0,725
463
12
0,859
b. Kurva hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi
0
57
5.
Hasil uji konsentrasi Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan penambahan ion logam Cu(II). a.
Hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan variasi konsentrasinya. Co (ppm) 0
t (jam)
Absorbansi
6
0,324
C (ppm) 1,95
3
6
0,309
1,86
62,73
5
6
0,307
1,85
62,95
7
6
0,300
1,81
63,75
9
6
0,293
1,77
64,55
11
6
0,382
2,28
54,43
% Dekolorisasi 61,02
b. Kurva hubungan antara konsentrasi Cu(II) dan %Dekolorisasi Methylen Blue.
58
6.
Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya dan tanpa penambahan ion logam Cu(II). a. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya ion logam Cu(II). Co C Ph t (jam) Absorbansi % Dekolorisasi (ppm) (ppm) 3 6 5 0,173 1,09 78,18 5
6
5
0,317
1,91
61,82
7
6
5
0,374
2,23
55,34
9
6
5
0,464
2,74
45,11
11
6
5
0,450
2,66
46,70
b. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan tanpa adanya ion logam Cu(II). Co C pH t (jam) Absorbansi % Dekolorisasi (ppm) (ppm) 3 6 5 0,404 2,40 51,93 5
6
5
0,331
1,99
60,23
7
6
5
0,302
1,82
63,52
9
6
5
0,278
1,69
66,25
11
6
5
0,184
1,15
76,93
c. Kurva hubungan antara pH larutan dan %Dekolorisasi Methylen Blue.
59
7.
Hasil uji konsentrasi Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan penambahan ion logam Cu(II). a. Hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan variasi konsentrasinya. Co (ppm) 0
t (jam)
Absorbansi
5
0,169
C (ppm) 2,30
10
5
0,192
1,07
94,63
15
5
0,203
1,14
94,32
20
5
0,219
1,23
93,86
25
5
0,271
1,63
92,39
30
5
0,290
1,52
91,85
35
5
0,392
2,21
88,95
% Dekolorisasi 76,98
b. Kurva hubungan antara konsentrasi Cu(II) dan %Dekolorisasi Methyl Orange.
60
8.
Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya dan tanpa penambahan ion logam Cu(II). a. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya ion logam Cu(II). Co C pH t (jam) Absorbansi % Dekolorisasi (ppm) (ppm) 2 5 20 0,079 1,05 94,76 4
5
20
0,044
0,56
97,19
6
5
20
0,288
3,96
80,20
8
5
20
0,477
6,59
67,04
10
5
20
0,830
11,51
42,46
b. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya ion logam Cu(II). Co C pH t (jam) Absorbansi % Dekolorisassi (ppm) (ppm) 2 5 20 1,017 14,11 29,44 4
5
20
0,103
1,38
93,08
6
5
20
0,524
7,25
63,77
8
5
20
0,572
7,92
60,42
10
5
20
1,068
14,82
25,88
c. Kurva hubungan antara pH larutan dan %Dekolorisasi Methyl Orange.
61
9.
Perhitungan Konversi absorbansi ke konsentrasi dengan metode kurva standar Persamaan garis kurva standar: y = 0,0718x + 0,0037 [Konsentrasi (c)] = Contoh perhitungan: [C] =
= = 2,71 ppm
1. Perhitungan % Dekolorisasi x 100%
% Dekolorisasi = =
= = 86,47%
x 100%
x 100%
