SINTESIS NANOPARTIKEL BESI SEBAGAI PEREDUKSI PEWARNA TEKSTIL CIBACRON YELLOW
LINA MARLINA
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
ABSTRAK LINA MARLINA. Sintesis Nanopartikel Besi sebagai Pereduksi Pewarna Tekstil Cibacron Yellow. Dibimbing oleh KOMAR SUTRIAH dan AHMAD SJAHRIZA. Nanopartikel besi merupakan metode remediasi yang efisien dan ramah lingkungan untuk mendegradasi pewarna tekstil. Penelitian ini bertujuan mensintesis nanopartikel besi yang memiliki daya reduksi dan degradasi yang baik. Pembuatan nanopartikel besi pada penelitian ini menggunakan FeSO4·6H2O (ferro amonium sulfat) dan reduktor Na2S2O3 (natrium tiosulfat). Pewarna tekstil cibacron yellow digunakan untuk menguji daya reduksi dan degradasi dari nanopartikel besi dengan mengukur serapan pewarna pada kondisi pH 4, 7, dan 10 sebelum dan setelah penambahan Feº. Persen degradasi terbesar diperoleh pada kondisi pH 4, yaitu masing-masing sebesar 82.58 dan 91.64% (selama 5 jam) pada panjang gelombang 267 dan 416 nm. Studi kinetika reaksi degradasi cibacron yellow dengan nanopartikel besi pada pH 4 menghasilkan kinetika orde pertama parsial untuk pewarna tekstil dengan tetapan laju reaksi (k) menggunakan metode 1 (metode grafik), pada panjang gelombang 267 dan 416 nm berturut-turut sebesar 3.04 × 10-2 dan 5.5 × 10-2 menit-1. Sementara, k menggunakan metode 2 (metode substitusi), pada panjang gelombang 267 dan 416 nm berturut-turut sebesar 6.71 × 10-2 dan 9.28 × 10-2 menit-1.
ABSTRACT LINA MARLINA. Iron Nanoparticle Synthesis as Reduction Agent for (Cibacron Yellow) Textile Dye. Supervised by KOMAR SUTRIAH and AHMAD SJAHRIZA. Iron nanoparticle is an efficient and environmentally friendly remediation method for textile dye degradation. This research aim was to synthezid iron nanoparticle which has a great degradation and reduction ability. Iron nanoparticle production in this research is using FeSO4·6H2O (ferro ammonium sulphate) and reduction agent Na2S2O3 (sodium tiosulphate). Cibacron yellow is the textile dye that was used to test degradation and reduction ability of iron nanoparticle by measuring dye absorption at pH 4, 7, and 10 before and after addition of Feº. The largest percentage of degradation was obtained at pH 4, i.e. 82.58 and 91.64% (for 5 hours), respectively at wave-length of 267 nm and 416 nm. Kinetic studies revealed that cibacron yellow degradation at pH 4 by iron nanoparticle appeared to be a partial first-order with respect for textile dye, with an observed rate constant (k) using method 1 (graficht method), at wave-length 267 nm and 416 nm were 3.04 × 10-2 and 5.5 × 10-2 min-1 respectively. Meanwhile, an observed k using method 2 (substitution method), at wave-length 267 nm and 416 nm were 6.71 × 10-2 and 9.28 × 10-2 min-1 respectively.
SINTESIS NANOPARTIKEL BESI SEBAGAI PEREDUKSI PEWARNA TEKSTIL CIBACRON YELLOW
LINA MARLINA
Skripsi sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
Judul Skripsi : Sintesis Nanopartikel Besi Valensi Nol sebagai Pereduksi Pewarna Tekstil Cibacron Yellow Nama : Lina Marlina NIM : G44203056
Disetujui: Pembimbing I,
Pembimbing II,
Drs Komar Sutriah, MS NIP 131950979
Drs Ahmad Sjahriza NIP 131842413
Diketahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. drh. Hasim, DEA NIP 131578806
Tanggal lulus:
PRAKATA Alhamdulillah, puji dan syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah Sintesis Nanopartikel Besi sebagai Pereduksi Pewarna Tekstil Cibacron Yellow. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Drs. Komar Sutriah, MS dan Drs Ahmad Sjahriza selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, serta semangat dalam penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Disamping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Dr. Zainal Alim Mas’ud, DEA dan seluruh staf Laboratorium Terpadu IPB, yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. Ungkapan terima kasih yang mendalam pada keluarga tercinta atas doa, semangat, dan kasih sayang yang tulus pada penulis. Terima kasih kepada teman-teman di Laboratorium Terpadu, Jamila S.Si, Siti Rahma, Nurhidayati S.Si, Ira Irawati S.Si, Dewi Kusuma Astuti, dan Mohammad Khotib, S.Si atas segala bantuan, semangat, perhatian, kebersamaannya, dan pengarahan yang diberikan. Terima kasih pada saudara seperjuanganku di Midori Hill, Cici, Farah, dan Hesti atas ketulusan hati, kebersamaan, dan dukungannya selama ini serta ide-idenya dalam penyelesaian karya ilmiah ini. Terima kasih kepada Tuti Wukirsari, S.Si atas bantuannya dalam penulisan karya ilmiah ini. Di samping itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada Obie Farobie, S.Si yang sudah memberikan bimbel gratis dan kesabarannya dalam mengajarkan. Terimakasih juga disampaikan kepada Mohammad Radhian Maulana, ST atas perhatian, semangat, dan bantuannya dalam pencarian literatur. Kepada saudara-saudaraku di light blue, MSC, dan TSQ terima kasih atas dukungan dan ukhuwahnya. Terima kasih pula pada sahabat dekatku Nana dan Nia atas perhatian, dukungan, dan semangatnya serta teman-teman kimia 40 khususnya Rahma atas bantuannya dan tempat untuk berdiskusi. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat Bogor, Juli 2008 Lina Marlina
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 13 Februari 1985 dari Bapak Mardiana dan Ibu Sartika Dewi. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Tahun 2003 penulis lulus dari SMU Negeri 44 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Penulis memilih Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai anggota DKM Al Ghifari periode 2004/2005 dan 2005/2006. Selain itu penulis juga pernah menjadi asisten agama Islam pada tahun ajaran 2005/2007, 2006/2007, dan 2007/2008. Pada tahun 2006 penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan di Laboratorium Aspal, Penelitian dan Laboratorium PT PERTAMINA (PERSERO).
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ........................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................
ix
PENDAHULUAN ........................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Nanopartikel Besi................................................................................................ Limbah ............................................................................................................... Pewarna Tekstil .................................................................................................. Senyawa Azo ...................................................................................................... Spektrofotometri Serapan Sinar Tampak dan Ultraviolet ................................... Kinetika Reaksi ..................................................................................................
1 2 2 3 3 3
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan.................................................................................................... Metode Penelitian ...............................................................................................
4 4
HASIL DAN PEMBAHASAN Nanopartikel Besi ............................................................................................... Hasil Uji dengan Pewarna Tekstil Cibacron Yellow........................................... Kurva Standar Cibacron Yellow ........................................................................ Kinetika Reaksi Degradasi Cibacron Yellow dengan Nanopartikel Besi ............
5 5 8 9
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ............................................................................................................ Saran ..................................................................................................................
10 10
DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................
10
LAMPIRAN .................................................................................................................
12
DAFTAR TABEL Halaman 1 Data koefisien determinasi (R2) untuk penentuan orde reaksi (metode1)..................
9
2 Data kecepatan reaksi untuk penentuan orde reaksi (metode 2) ................................
9
3 Tetapan laju reaksi degradasi cibacron yellow (metode 1) .......................................
10
4 Tetapan laju reaksi degradasi cibacron yellow (metode 2) ........................................
10
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Struktur molekul cibacron yellow .............................................................................
2
2 Struktur molekul 4-hidroksifenilazobenzena ............................................................
3
3 Nanopartikel besi ......................................................................................................
5
4 Persen degradasi cibacron yellow pada pH 4 (a), pada pH 7 (b), dan pada pH 10 (c)
6
5 Mekanisme korosi besi .............................................................................................
6
6 Reaksi reduksi pewarna tekstil cibacron yellow .......................................................
7
7 Diagram kelarutan Fe2+ dan Fe3+ pada suhu 25 °C ....................................................
7
8 Spektrum serapan cibacron yellow sebelum (a) dan setelah (b) penambahan Feº .....
8
9 Cibacron yellow sebelum (kiri) dan setelah (kanan) penambahan Feº ......................
8
10 Kurva standar cibacron yellow pada pH4 pada panjang gelombang 267 nm (a) dan 416 nm (b)..........................................................................................................
8
11 Kurva regresi hubungan ln (C0/C) terhadap waktu pada panjang gelombang 267 nm (♦)dan 416 nm (■) untuk penentuan nilai tetapan laju reaksi (k)............................. 9
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Diagram alir penelitian .............................................................................................
13
2 Perhitungan E sel pada pembentukan Feº ................................................................
14
3 Spektrum serapan cibacron yellow pada pH 4 (a), pH 7 (b), dan pH 10 (c)............... 15 4 Data penurunan nilai absorbans cibacron yellow setelah penambahan Feº pada pH 10.........................................................................................................................
16
5 Data penurunan nilai absorbans cibacron yellow setelah penambahan Feº pada pH 7...........................................................................................................................
16
6 Data penurunan nilai absorbans cibacron yellow setelah penambahan Feº pada pH 10.........................................................................................................................
17
7 Data absorbans untuk pembuatan kurva standar........................................................
17
8 Data penurunan nilai absorbans cibacron yellow setelah penambahan Feº pada pH 4 untuk penentuan orde reaksi ............................................................................
18
9 Data untuk penentuan orde reaksi degradasi cibacron yellow dengan nanopartikel besi valensi nol metode pertama................................................................................
18
10 Kurva regresi penentuan orde reaksi degradasi cibacron yellow dengan nanopartikel besi valensi nol pada panjang gelombang (a) 267 nm ( ) dan (b) 416 nm ( )....... 19 11 Data untuk penentuan orde reaksi degradasi cibacron yellow dengan nanopartikel besi valensi nol metode kedua..................................................................................
20
12 Data penentuan laju reaksi (k) degradasi pewarna tekstil pada panjang gelombang 267 nm dan 416 nm (metode 1)................................................................................
21
13 Data penentuan laju reaksi (k) degradasi pewarna tekstil pada panjang gelombang 267 nm dan 416 nm (metode 1)................................................................................
21
