Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben Zat Warna Procion Red Mx 8b

Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben Zat Warna Procion Red Mx 8b Sri Hastuti, Syarif H Mawahib, Setyoningsih Universitas Sebelas Maret Jl. Ir Sutami no 36 A Surakarta

Abstrak Telah dilakukan penelitian tentang kemampuan serat daun nanas sebagai adsorben zat warna Procion Red MX 8B. Untuk mengetahui kondisi optimum adsorpsi dilakukan variasi waktu aktivasi pada 0, 12, 24, 48 jam; pH 1, 2, 3, 4; dan waktu kontak 30, 60, 120, 180 menit. Pengujian isotherm Langmuir dan isotherm Freundlich dilakukan untuk melihat apakah adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B oleh serat daun nanas memiliki kecenderungan untuk berikatan kimia atau secara isika. Hasil penelitian menunjukkan serat daun nanas dapat mengadsorpsi Procion Red MX 8B saat kondisi optimum : waktu aktivasi 24 jam, pH 1, dan waktu kontak 120 menit, dengan daya serap 3,748 mg/g. Analisis isotherm adsorpsi serat daun nanas terhadap Procion Red MX 8B mengikuti isotherm Langmuir dan Freundlich. Kata kunci : serat daun nanas, selulosa, adsorpsi, Procion Red MX 8B.

PENDAHULUAN Industri tekstil merupakan salah satu industri yang sangat berkembang di Indonesia dan merupakan komoditi ekspor penghasil devisa negara (Manurung, 2004). Perkembangan yang pesat dari industri tekstil akan mengakibatkan meningkatnya kebutuhan bahan zat warna yang digunakan untuk mewarnai bahan-bahan tekstil (Budiyono, 2008). Hal ini akan berdampak timbulnya limbah zat warna. Limbah zat warna merupakan salah satu sumber pencemaran air yang cukup tinggi. Beberapa metode pengolahan limbah zat warna dapat dilakukan dengan cara kimia maupun isika. Sebagai contoh adalah penggunaan koagulan, sedimentasi, adsorpsi dan lain-lain (Aryunani, 2003). Manurung, 2004 melakukan penelitian tentang degradasi zat warna azo reaktif secara anaerob–aerob, penggunaan sinar uv [email protected]

untuk fotodegradasi zat warna congo red (Wijaya, 2006), adsorpsi zat warna reaktif dengan serbuk gergaji (Izadyar, 2007), penurunan zat warna tekstil dalam larutan dengan menggunakan karbon aktif bagasse (Mawahib, 2002), adsorpsi yellow lanasol 4G dari limbah tekstil dengan selulosa (Moura, 2004). Pengolahan limbah zat warna dengan metode adsorbsi menggunakan adsorben dari bahan tumbuhan telah banyak dilakukan. Adsorben yang telah digunakan diantaranya : bubur bambu, pohon palem, jantung pisang (Izadyar, 2007), bead selulosa (Morales, 2004), alang-alang, eceng gondok (Aryunani, 2003), tempurung kelapa, sekam padi, kayu lunak, tongkol jagung, bagasse (Moura, 2004), jerami padi (Suwarsa 1998), dan batang jagung (Rochanah, 2004). Selulosa merupakan senyawa yang mempunyai karakter hidroilik serta

Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012

41

Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben Zat Warna Procion Red Mx 8b

mempunyai gugus alkohol primer dan sekunder yang keduanya mampu mengadakan reaksi dengan zat warna reaktif (Hidayat, 2008). Selulosa alam ataupun turunannya dapat berinteraksi dengan permukaaan gugus fungsi secara isik atau kimia (Ibbet, 2006). Daun nanas merupakan salah satu bagian tanaman yang memiliki kandungan serat yang tinggi. Dalam Norman (1937), disebutkan bahwa dalam serat daun nanas mengandung 62-79% selulosa. Sedangkan dalam Hidayat (2008), disebutkan terdapat 69,5-71,5% selulosa yang terkandung dalam serat daun nanas. Adanya kandungan selulosa dalam serat daun nanas yang tinggi ini diharapkan dapat dijadikan sumber selulosa sebagai alternatif baru untuk adsorben dalam mengadsorb zat warna. Pada penelitian kali ini melakukan adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B dengan menggunakan serat daun nanas yang diaktivasi dengan NaOH 2%. Adsorben dari serat daun nanas memiliki keunggulan yaitu proses preparasi yang mudah dan biaya yang relatif murah. METODOLOGI PENETIAN Pada penelitian ini alat yang digunakan antara lain: Spektrofotometer UVVis Shimadzu UV-160 IPC, Spektrofotometer UV-Vis 21D, Neraca analitik(Sartorius, Model BP 100, Max : 310g, d : 0,001g ), Magnetik Stirer, Heidolph Stirer, Mufel Furnace Thermolyn 48000, pH meter, Peralatan gelas (pyrex) Bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini antara lain : Daun Nanas, Zat warna Procion Red MX 8B, NaOH p.a (E.Merck), HCl p.a (E.Merck) Aktivasi Daun Nanas Daun nanas dicuci dengan air bersih, dipotong-potong, dan dihaluskan dengan blender. Serat daun nanas yang diperoleh direndam dalam NaOH 2% dengan waktu aktivasi 0, 12, 24, 48 jam. Hasil 42

Sri Hastuti, Syarif H Mawahib, Setyoningsih

rendaman dicuci dengan aquadest sampai netral (pH 6-7) kemudian dikeringkan dengan oven suhu 100ºC. Berat akhir hasil pengeringan ditimbang. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Larutan zat warna Procion Red MX 8B dengan konsentrasi 5 ppm diukur adsorbansinya dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 400-600 nm sehingga akan didapatkan panjang gelombang maksimum. Penentuan Kondisi Optimum Serat hasil variasi waktu aktivasi sebanyak 0,1 gram ditambahkan ke dalam 20 mL zat warna Procion Red MX 8B 20 ppm yang telah diatur pH-nya, mulai dari pH 1, 2, 3, 4. Kemudian larutan di aduk dengan stirer. Hasilnya disaring dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimum. Penentuan Isoterm Adsorpsi Serat daun nanas aktif sebanyak 0,1 gram ditambahkan ke dalam 20 mL larutan zat warna Procion Red MX 8B dengan konsentrasi 10, 25, 40, 55, 70, 85, 100 ppm pada kondisi optimum. Hasilnya disaring dan diukur absorbansinya. Aplikasi Limbah Limbah sebanyak 50 mL diencerkan ke dalam labu ukur 100mL. Serat daun nanas aktif sebanyak 0,1gram ditambahkan ke dalam 20 mL limbah hasil pengenceran, pada kondisi optimum. Hasilnya disaring dan diukur absorbansinya. Hal yang sama dilakukan pada 0,1 gram. HASIL DAN PEMBAHASAN Aktivasi Serat Daun Nanas Aktivasi merupakan suatu proses untuk menghilangkan zat-zat pengotor sehingga akan mengaktifkan gugus-gugus aktif yang ada ( Onggo 2005). Keberadaan



Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Zat Warna Procion Red MX 8B Penentuan panjang gelombang maksimum diperoleh dengan mengukur absorbansi zat warna Procion Red MX 8B pada panjang gelombang 400 − 600 nm. Panjang gelombang maksimum yang diperoleh adalah 540 nm. Penentuan Kondisi Optimum Penentuan kondisi optimum meliputi waktu aktivasi, waktu kontak, dan pH. Dari data uji Statistik Anova ketiga variasi, yaitu : waktu aktivasi, waktu kontak, dan pH memberikan pengaruh yang berbeda. Kondisi optimum dicapai pada waktu aktivasi 24 jam, waktu kontak 120 menit, dan pH 1 dengan daya serap 3,748 mg/g. 1. Penentuan Waktu Aktivasi Optimum Berdasarkan gambar 1, pada saat waktu aktivasi 0 jam (tanpa aktivasi) menghasilkan daya serap terkecil, karena pada saat ini lignin belum terpisah dari selulosa sehingga mengganggu proses adsorpsi zat warna. Daya serap semakin naik hingga waktu aktivasi 24 jam dan dicapai kondisi optimum. Hal ini disebabkan lignin sudah terpisah dari serat daun nanas. Akan tetapi pada waktu aktivasi 48 jam daya serapnya menurun, hal ini disebabkan hemiselulosa semakin banyak yang ikut terlarut sehing-

Daya Serap (mg/g)

ga menurunkan banyaknya sisi aktif (Han, 1999). 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

20

40

60

Waktu Aktivasi (jam)

Gambar 1. Pengaruh Waktu Aktivasi pada Daya Serap Serat Daun Nanas Aktif 2. Penentuan pH Optimum Pada penentuan pH optimum dilakukan dengan cara mengatur pH larutan zat warna Procion Red MX 8B Daya Serap (mg/g)

lignin sebagai pengikat antar sel selulosa bersama-sama akan menghambat proses adsorpsi. Larutan NaOH digunakan sebagai pelarut yang akan menghilangkan lignin tersebut. Han (1999) menyatakan bahwa selain lignin, senyawa yang larut dalam NaOH adalah hemiselulosa, pektin, lemak, lilin, dan protein. Setelah melalui proses aktivasi larutan rendaman serat daun nanas yang awalnya berwarna kuning cerah akan menjadi berwarna hijau kehitaman, hal ini menunjukkan pigmen serat daun nanas telah terlarut selama proses aktivasi.


4 3 2 1 0 0

1

2

3

4

5

pH

Gambar 2. Pengaruh pH Terhadap Daya Serap Serat Daun Nanas Aktif Dari gambar 2 menunjukkan, kondisi pH 1 memiliki daya serap terbesar dibandingkan dengan kondisi pH yang lainnya. Hal ini dimungkinkan karena interaksi ikatan hidrogen berperan pada proses adsorpsi. Seperti dalam gambar 3 menunjukkan adanya interaksi ikatan hidrogen antara gugus hidroksil maupun gugus amina dari zat warna dengan gugus hidroksil dari selulosa. Sehingga memungkinkan zat warna teradsorps dalam serat daun nanas aktif. Pada gambar 4 dalam kondisi asam, ada dua kemungkinan interaksi. Atom natrium gugus sulfonat dari zat warna tergantikan oleh (H+) dari larutan dan menambah gugusan OH dalam sulfonat, sehingga dimungkinkan gugus tersebut akan berinteraksi ikatan hidrogen dengan


43


gugus OH selulosa. Interaksi lain yang mungkin terjadi dalam kondisi asam adalah atom nitrogen dari kloridasianurat zat warna yang terprotonasi oleh hidrogen (H+) dari larutan sehingga kondisi ini akan membuat gugus hidroksil selulosa yang


mempunyai kecenderungan parsial negatif saling berinteraksi. Interaksi ini memungkinkan zat warna teradsorp oleh serat daun nanas aktif. Sehingga dalam kondisi pH 1 menunjukkan daya serap paling tinggi dibandingkan kondisi pH 2,3, dan 4.

1. Kemungkinan interaksi I NaO3S

SO3Na

Selulosa

HO: N N

R

OH

NH

R

NaO3S

SO3Na

N R

N HO:

NH

R

HO

Selulosa

2. Kemungkinan interaksi II NaO3S

SO3Na

Selulosa

HO: N N

R

OH

NH

NaO3S

SO3Na

N R

N HO:

NH

R

HO

Selulosa

Gambar 3. Kemungkinan interaksi yang terjadi antara gugus reaktif zat warna antara dengan selulosa dari serat daun nanas aktif 3. Kemungkinan interaksi III H+

:O O:

S

O:

:O

Na

O:

N

S

:OH

R

HO: N

Selulosa

R

N

N

:O HO: O:

S

Selulosa

OH N

R N

4. Kemungkinan interaksi IV Cl

Cl

N Zat Warna

HN

N N:

H+

Zat Warna

NH+

HN

N

N Cl

Cl

Cl N Zat Warna

NH+

HN

-

HO

Selulosa

N Cl

Cl N Zat Warna

NH+

HN

OH-

Selulosa

N Cl

Gambar 4. Kemungkinan interaksi yang terjadi antara gugus reaktif zat warna antara dengan selulosa dari serat daun nanas aktif pada kondisi asam 44 Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012


Isoterm Adsorbsi Langmuir dapat dilihat pada gambar 6. 1.2 1 0.8

1/m

3. Penentuan Waktu Kontak Optimum Waktu kontak merupakan waktu yang digunakan selulosa daun nanas untuk mengadsorb zat warna Procion Red MX 8B. Gambar 5 menunjukkan pengaruh waktu kontak terhadap daya serap.


0.6

0.2

1.7

0

y = 10.036x - 0.051 R = 0.983

0

1.68

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

1/c 1.66 1.64 1.62 1.6 0

50

100

150

200

Waktu Kontak (menit)

Gambar 5. Pengaruh Waktu Kontak terhadap Daya Serat Serap Nanas (mg/g) Waktu kontak optimum terjadi pada waktu 120 menit. Pada saat waktu kontak lebih dari 120 menit daya serapnya mengalami penurunan, hal ini dimungkinkan karena terlalu lamanya kontak isik antara zat warna dengan selulosa maka zat warna lama-kelamaan akan terlepas ke dalam larutan. Hal ini menyebabkan jumlah zat warna yang terukur semakin besar, yang mengindikasikan daya serapnya juga menurun.

Gambar 6. Kurva Isoterm Adsorbsi Langmuir. Isoterm adsorbsi Freundlich dibuat dengan menghitung harga log c dan log m dari persamaan 1 log m = log m + log C n dengan memplotkan antara log c dan log m dengan bantuan persamaan garis lurus diperoeh harga koeisien regresi linier r = 0,978 dengan persamaan . Adapun kurva Isoterm Adsorbsi Freundlich dapat dilihat pada gambar 7. 1.2 1 y = 1.0387x - 0.9534 R = 0.978

0.8

log m

Daya Serap (mg/g)

0.4

1.72

0.6 0.4

Penentuan Isoterm Adsorpsi Penentuan isoterm adsorbsi dilakukan dengan menambahkan adsorben ke dalam larutan zat warna Procion Red MX 8B yang telah divariasi konsentrasinya. Untuk mengetahui jenis isoterm yang sesuai, maka data yang diperoleh diuji dengan menggunakan persamaan isoterm Langmuir dan Freundlich. Isoterm adsorpsi Langmuir dibuat dengan menghitung harga 1/c dan 1/m dari persamaan: 1 1 1 1 m = b + bK + p dengan memplotkan antara 1/c dan 1/m menggunakan bantuan persamaan garis lurus diperoleh harga koeisien regresi linier r = 0,983 dengan persamaan . Adapun kurva

0.2 0

0

0.5

1 log c 1.5

2

2.5

Gambar 7. Kurva Isoterm Adsorbsi Freundlich. Dari harga koeisien regresi (r) dari masing-masing persamaan, diketahui bahwa harga koeisien regresi dari persaman Langmuir nilainya hampir sama dengan harga koeisien regresi dari persaman Freundlich. Dengan demikian disimpulkan bahwa percobaan adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B dengan serat daun nanas mengikuti persamaan Langmuir dan Freundlich. Jadi interaksi yang terjadi berlangsung secara kimia dan isika.


45


Aplikasi Limbah Aplikasi limbah pabrik dilakukan untuk mengetahui daya serap serat daun nanas aktif yang dibandingkan dengan serat daun nanas alam dalam kondisi optimum. Limbah diperoleh dari limbah cair industri tekstil hasil pencelupan zat warna Procion Red MX 8B yang belum dialirkan ke sungai. Tabel 1. Data Hasil Adsorbsi Limbah Zat Warna Procion Red MX 8B dengan Adsorben Serat Daun Nanas.

Dari hasil percobaan terlihat serat daun nanas aktif dapat digunakan untuk menyerap zat warna Procion Red MX 8B dengan daya serap yang lebih besar dibanding serat daun nanas alam. KESIMPULAN Berdasarkan data hasil penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: a. Serat daun nanas dapat digunakan sebagai adsorben dalam mengadsorbsi zat warna Procion red MX 8B. b. Kondisi optimum untuk mengadsorbsi zat warna Procion Red MX 8B menggunakan serat daun nanas yang diaktivasi NaOH 2% adalah pada kondisi waktu aktivasi 24 jam, pH 1 dengan waktu kontak 120 menit. c. Berdasarkan koeisien Regresi Linier Sederhana maka jenis isotherm yang sesuai untuk adsorbsi serat daun nanas aktif terhadap Procion Red MX 8B adalah isotherm Langmuir dan Freundlich. d. Pada aplikasi limbah diperoleh daya serap serat daun nanas aktif terhadap Procion Red MX 8B sebesar 6,380 mg/g.

46


DAFTAR PUSTAKA Aryunani, Nizar. 2003. Adsorpsi Remazol Yellow FG oleh Enceng Gondok Aktif, Skripsi. Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta. Budiyono. 2008. Kriya Tekstil.. Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. Hal : 61-72. Han, J.S. 1999. Stormwater iltration of Toxic Heavy Metal ions using lignocellullosic Materials Selection Process, Fiberization, Chemical Modiication, and Mat Formation. 2nd Inter-Regional Conference on Environment-Water. Hidayat, Pratikno. 2008. Teknologi Pemanfataan Serat Daun Nanas sebagai Alternatif Bahan Baku Tekstil. Teknoin, Vol 13, 31-35. Ibbet, R.N., et.all. 2006. Charaterisation Porosity of Regenerated Cellulosil Fibres Using Classical Dye Adsorbtian Techniques. Lenzinger Berichte, Vol 88. Hal : 77-86. Izadyar, S and Rahimi, M. 2007. Use of Beech Wood Sawdust for Adsorption of Textile Dyes. Pakistan Journal of Biological Sciences, Vol. 10, No, 2. Hal : 287-293. Manurung, Renita. 2004. Perombakan Zat Warna Azo Reaktif Secara Anaerob – Aerob. e-USU Repository : Universitas Sumatera Utara. Mawahib, Syarif H. 2002. Penurunan Kadar Timbal dan Zat Warna Tekstil Dalam Larutan Dengan Menggunakan Karbon Aktif Bagasse. Skripsi. Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta. Morales, A, et.all. 2004. Adsorption and Releasing Properties of Bead Cellulose. Chinese Journal of Polymer Science, Vol. 22, No. 5. Hal 417423. Moura, I. M. A, et.all. 2004. Adsorption of Yellow Lanasol 4G Reactive Dye



in a Simulated Textile Efluent on Gallinaceous Feathers. Oficial Publication of The European Water Association : European Water Management Online. Norman, A. G., 1937. The Composition of Same Less Common Vegetable Process. Biochemistry Section, 15751578. Onggo, H., Astuti, J.T. 2005. Pengaruh Sodium Hidroksida dan Hidrogen Peroksida terhadap Rendemen dan Warna Pulp dari Serat Daun Nenas. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis, Vol. 3, No. 1, hal 37-43.


Rochanah, Titik. 2004. Adsorpsi Zat Warna Procion Red MX 8B Pada Limbah Tekstil Oleh Batang Jagung. Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta. Suwarsa, Saepudin. 1998. Penyerapan Zat Warna Tekstil BR Red HE 7B Oleh Jerami Padi. Jurnal JMS, Vol. 3 No. 1. Hal 32-40. Wijaya, K. 2006. Utilization of TiO2-Zeolite and UV-Light for Photodegradation of Congo Red Dye. Berkala MIPA. Vol. 16, No. 3. Hal : 27-36.


47

Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben Zat Warna Procion Red Mx 8b

Recommend Documents