tk biopros fix

7/24/2019 Tk Biopros Fix

1/13

Tugas Khusus

Penghilangan warna pada chitosan (depigmentasi)

Industri pengolahan udang banyak menimbulkan hasil samping berupa

limbah kulit udang yang belum dimanfaatkan secara optimal. Hal ini

menyebabkan limbah kulit udang kurang memiliki nilai ekonomis dibanding

dengan mengolahnya menjadi kitin dan kitosan. Kitosan banyak digunakan di

berbagai industri antara lain sebagai bahan pengawet pengganti formalin. Kulit

limbah udang mengalami proses deproteinasi demineralisasi deasetilasi serta

proses depigmentasi atau penghilangan warna dari produk kitosan agar didapatkan

produk kitosan berbentuk Kristal putih .

Tahap depigmentasi yaitu tahap penghilangan warna terjadi setelah tahap

demineralisasi. Hasil dari proses depigmentasi disebut kitin. Tahap depigmentasi

ini dapat dilakukan dengan mengekstrak endapan hasil demineralisasi dengan

aceton dan di bleachingdengan !"#$ %a&'l selama $ menit pada suhu kamar.

Perbandingan solidsolen ##!. Tahap ini dapat dilewati karena sangat

dipengaruhi oleh jenis udang apabila produk yang dihasilkan pada tahap

demineralisasi sudah mengalami penghilangan warna akibat dari proses

pemisahan mineral oleh H'l.

Penghilangan warna ditunjukkan dengan adanya perubahan warna dari

merah oranye mendekati warna putih. Tahapan *epigmentasi residu juga dapat

dilakukan dengan ekstraksi menggunakan aseton dan dicuci kembali dengan air

sampai netral. +esidu yang berupa kitin dikeringkan dalam oen pada suhu ,$-

!o'. Kadar /at warna diperoleh setelah tahap depigmentasi karena /at warna

pada kulit udang windu larut dalam aseton. %amun proses depigmentasi ini tidak

memberikan hasil yang memuaskan karena warna residu yang dihasilkan masih

putih kecoklatan. Proses depigmentasi tidak hanya dilakukan pada proses

pembuatan kitosan. %amun juga diaplikasikan pada proses penanganan limbah

cair dimana depigmentasi ini berperan sebagai adsorben.

0at warna dan pigmen sangat luas digunakan pada beberapa industri

seperti tekstil kertas plastik kulit pangan dan kosmetik untuk mewarnai produkyang dihasilkan. 1ika tidak ditangani dengan tepat maka air limbah industri yang


2/13

masih mengandung /at warna atau pigmen akan mencemari lingkungan perairan.

Kebanyakan /at warna organik stabil secara kimia baik terhadap cahaya panas

dan /at oksidator serta sulit untuk disingkirkan dari air limbah secara biologis

karena tahan terhadap penguraian aerobik. 2erbagai metode dapat digunakan

untuk mengurangi atau mengambil /at warna sebagai bahan pencemar lingkungan

perairan seperti filtrasi membran adsorpsi koagulasi3flokulasi

pengendapan3flokulasi elektrolisis oksidasi kimiawi pertukaran ion dan

beberapa teknik biologis lainnya.

4dsorpsi merupakan alternatif terbaik untuk mengatasi pencemaran /at

warna. 5angkah awal untuk mendapatkan proses adsorpsi yang efektif adalah

dengan memilih adsorben yang memiliki selektiitas dan kapasitas tinggi serta

dapat digunakan berulang-ulang. 4rang aktif telah lama digunakan untuk

menyerap /at warna tetapi karena harganya yang cukup tinggi maka penelitian

beralih ke adsorben yang lebih murah dan dapat dihasilkan dari bahan hasil

buangan. 'rini (6!!,) telah mengulas berbagai adsorben murah yang non-

konensional yang telah digunakan untuk menyingkirkan /at warna. 7alah satu

hasil buangan yang berpotensi digunakan sebagai adsorben /at warna adalah

kitosan karena memiliki beberapa karakteristik intrinsik yang berguna sebagai

biosorbent yang efektif untuk menghilangkan /at warna

Kitin dan kitosan atau turunannya telah dimanfaatkan sebagai adsorben

fenol logam berat Kitosan memiliki gugus amino (8%H6) merupakan sisi aktif

yang dalam kondisi asam berair akan menangkap H9dari lingkungannya sehingga

gugus aminonya terprotonasi menjadi 8%H"9. :uatan positif 8%H"

9 ini dapat

dimanfaatkan untuk mengadsorpsi /at warna anionik. 7ementara adsorpsi /at

warna kationik dan kation logam memanfaatkan keberadaan pasangan elektron

bebas pada gugus &H dan %H" yang bertindak sebagai ligan dan dapat

berinteraksi dengan /at warna kationik atau kation logam melalui mekanisme

pembentukan ikatan koalen koordinasi (kompleks).

1. Adsorbsi zat warna biru metilena

Pemanfaatan kitin dan kitosan sebagai adsorben /at warna masih sangat

kurang khususnya untuk /at warna basa. 0at warna biru metilena ('I $6!#$) atau

Basic Blue 9 merupakan suatu /at warna basa yang umumnya digunakan untuk


3/13

N

S+

N(CH3

)2

(CH3

)2

N

Cl

mewarnai kertas pewarna rambut /at warna kain katun wol dan lain-lain.

;alaupun biru metilena bukan termasuk /at warna berbahaya tetapi setelah

terhirup akan menimbulkan gejala sesak napas muntah-muntah diare dan mual.

7elama ini biru metilena telah digunakan sebagai model untuk mempelajari proses

adsorpsi bahan pencemar organik dari larutan berair dan telah diketahui kinetika

adsorpsinya pada kitin dan kitosan yang mengikuti reaksi orde dua. 7ecara

termodinamika proses adsorpsi akan mencapai kesetimbangan yang pada

umumnya digambarkan oleh persamaan isoterm adsorpsi 5angmuir dan


4/13

tentang keadaan kesetimbangan yang telah terjadi sehingga tidak ada perubahan

dalam konsentrasi adsorbat pada permukaan adsorbent dan yang ada pada larutan

ruah (bulk). Isoterm adsorpsi diperoleh dengan memetakan distribusi

kesetimbangan adsorbat dalam fase padat dan cair pada temperatur tetap. 4da dua

isoterm adsorpsi yang biasa digunakan untuk kasus adsorpsi spesies tunggal dalam

fase padat dan cair yaitu isoter5angmuir dan isoter


5/13


6/13

4danya gugus aktif 8%H6(merupakan gugus aktif yang mayoritas) pada

permukaan kitosan akan menimbulkan muatan positif pada medium air dan

medium yang asam . :uatan ini harus dimbangai muatan yang berlawanan

supaya netral. &leh karena itu kitosan dalam larutan yang bersifat asam (pH >C)

dapat menarik molekul-molekul lain yang bermuatan negatif. Pada pH >C

indikator :etil &ranye akan berbentuk sebagai gugus asamnya menurut

persamaan

reaksi HIn H9 9 In-

Hal ini yang menyebabkan mengapa /at warna indikator :etil &ranye dapat

diserap oleh adsorben kitosan. Ikatan yang terjadi adalah ikatan elektrostatik

(ionik) antara kitosan yang bermuatan positif dan /at warna yang bermuatan

negatif. 7tuktur :etil &ranye disajikan dalam gambar 6.

Gambar 2.Struktur Metil !ran"e

(#idhi, 2011)

7aat ini adsorben kitosan telah diproduksi secara industri di negara-

negara maju terutama 1epang dan 4merika 7erikat dan mengalami peningkatan

yang cukup tajam. 4dsorben kitosan ini merupakan bahan yang sumbernya

melimpah dan dapat diperbaharui maka dalam situasi pengurangan sumber-

sumber alam yang berkelanjutan serta perkembangan bioteknologi yang demikian

pesat menjadikan pemanfaatan sumber daya alam alternatif seperti kitosan

merupakan sesuatu yang sangat diperlukan.

2.1. Penyerapan zat warna indikator Metil Oranye (MO)

0at warna indikator :etil &ranye telah ditetapkan sebagai bahan pencemar

bagi perairan di lingkungan sekitar laboratorium kimia


7/13

tercemari dan semakin berkurang maka perlu dipikirkan juga kemungkinan

untuk memakai kembali sebagian air buangan yang mengalami pengolahan.

Pengolahan air limbah pada umumnya dapat dilakukan dengan berbagai cara

salah satunya adalah dengan cara penyerapan (adsorpsi). 4dsorpsi /at warna

asam Solo$hen"l %urquise Blue dengan menggunakan kitosan telah dilakukan

oleh Probondari pada tahun #BBB. Tetapi adsorpsi oleh kitosan terhadap /at

warna indikator :etil &ranya belum pernah dikerjakan. :enurut &scik

adsorpsi adalah proses akumulasi adsorbat pada permukaan adsorben yang

disebabkan oleh gaya tarik menarik antar molekul atau interaksi kimia atau

akibat dari medan gaya pada permukaan padatan (adsorben) yang menarik

molekul-molekul gas3uap atau cairan. *alam proses adsorpsi terdapat berbagai

macam gaya intermolekul yang sangat menentukan jenis adsorpsi yang

berlangsung yakni gaya Aan de ;aals gaya hidrofob ikatan hodrogen gaya

elektrostatik dan ikatan koalen.

=aya Aan de ;aals yang juga dikenal sebagai gaya 5ondon atau dispersi

merupakan gaya tarik menarik yang timbul akibat adanya interaksi dwikutub

sesaat dan dwikutub terimbas. Gnergi yang dihasilkan dari gaya ini sekitar 6 8

6! k13mol. =aya Hidrofob adalah gaya yang memnyebabkan kecenderungan

molekul untuk menetap pada pelarut melebihi gaya tarik ke permukaan

adsorben. 1ika pelarut mempunyai tarikan yang lebih besar terhadap /at terlarut

maka adsorpsi sukar untuk terjadi sebaliknya jika permukaan adsorben

mempunyai tarikan yang lebih besar terhadap /at terlarut maka adsorpsi dapat

berlangsung dengan mudah.

Ikatan Hidrogen merupakan ikatan yang terjadi antara molekul-molekul

yang atom hidrogennya dapat tertarik oleh atom yang sangat elektronegatif


8/13

Ikatan koalen ikatan yang terbentuk melalui penggunaan pasangan

electron secara bersama-sama. 2erdasarkan besarnya interaksi antara adsorben

dengan adsorbat maka adsorpsi dapat dibedakan menjadi adsorpsi fisika dan

adsorpsi kimia. *alam adsorpsi kimia molekul adsorbat dan adsorben

membentuk sistem homogen sedangkan dalam adsorpsi fisika dapat dianggap

sebagai dua sistem indiidu. 4dsorpsi fisika dan adsorpsi kimia dibedakan oleh

energi adsorpsi re&ersibilit" dan ketebalan lapis adsorben. 4dsorpsi fisika

energinya rendah (6! k13mol) sedangkan adsorpsi kimia energi adsorpsinya

lebih tinggi (6!k13mol). 4dsorpsi fisika melibatkan gaya antar molekul (gaya

Aan der ;alls ikatan hidrogen dan sebagainya). Panas adsorpsinya rendah /at

yang diadsorpsi relatif mudah dilepaskan sangat reersible memungkinkan

terjadi desorpsi pada temperatur yang sama. Ketebalan lapisan yang diasorpsi

lebih besar dari diameter adsorbat .

4dsorpsi kimia melibatkan ikatan koordinasi yang merupakan hasil

penggunaan elektron bersama antara adsorben dan adsorbat. Proses adsorpsi

biasanya diikuti dengan pengamatan isoterm adsorpsi yaitu banyaknya /at yang

teradsorpsi per gram /at padat yang dialurkan terhadap tekanan akhir fasa ruah

pada temperatur tetap. 4pabila system yang diteliti adalah system padat-cair

maka grafik yang harus dibuat adalah banyaknya /at yang teradsorpsi per gram /at

padat terhadap konsentrasi akhir dari fasa ruah pada temperatur tetap. =iles dan

:cGwan mengklasifikasikan isoteradsorpsi larutan encer menjadi empat jenis

dasar. *ari keempat jenis isoterm adsorpsi tersebut jenis isoterm adsorpsi 5 atau

jenis 5angmuir yang umum dijumpai dalam adsorpsi larutan encer. 5angmuir

mengembangkan suatu model kuantitatif yang telah diterapkan untuk menjelaskan

fenomena adsorpsi. 5angmuir mengasumsikan bahwa pada permukaan adsorben

terdapat situs-situs aktif yang proporsional dengan luas permukaan. :asing-

masing situs aktif hanya dapat mengadsorpsi satu molekul saja dengan demikian

adsorpsi hanya terbatas pada pembentukan lapis tunggal (onola"er).

:enurut 4damson (#BB!) batas minimal adsorpsi kimia adalah 6!B6

K13mol. 2erdasarkan liteatur tersebut maka energi adsorpsi :& pada adsorben

kitosan dapat dikatagorikan sebagai energi adsorpsi kimia. :enurut 7tum dan

:organ (#BC#) dalam proses adsorpsi terdapat berbagai macam gaya


9/13

intermolekuler yang sangat menentukan jenis adsorpsi yang berlangsung yang

diantaranya adalah gaya elektrostatik. =aya elektrostatik merupakan gaya yang

timbul akibat terjadinya tarik menarik antara ion-ion yang bermuatan berlawanan

dan merupakan gaya yang berperanan terhadap kecenderungan ion-ion terikat

pada permukaan adsorben yang bermuatan berlawanan gaya elektrostatik akan

menghasilkan ikatan ion. =ugus 8%H6 pada kitosan akan berinteraksi dengan

anion /at warna :etil &ranye secara elektrolitik berikut reaksinya

+-%H6 9 H9 +%H"

9

+%H"9

9 4:&

-

+%H"9

4:&

-

4:& J 4nion /at warna :&

:enurut &scik (#BC6) jika interaksinya melibatkan gaya elektrostatik

seperti pada adsorpsi :& oleh adsorben kitosan dikenal sebagai adsorpsi kimiawi

oleh karena itu mempunyai sifat lebih spesifik. 4dsorpsi berlangsung hanya dalam

satu lapisan monomolekuler dan mempunyai ikatan sedemikian kuat sehingga

spesies aslinya tidak diketemukan lagi.

3. Adsorpsi at Warna Direct Black 38

4dsorpsi menggunakan karbon aktif dari berbagai sumber bahan baku

telah umum dilakukan. 7alah satu adsorben yang dapat digunakan dalam proses

dekolorisasi limbah cair industri tekstil adalah kitosan . Kitosan dapat diperoleh

dari limbah krustasea seperti udang dan kepiting. Kitosan memiliki afinitas yang

sangat tinggi terhadap /at warna terutama jenis pewarna anionik seperti acid

reacti&e dan direct. Hal ini karena kitosan memiliki struktur yang unik yaitu

polikationik.

Penggunaan kitosan untuk dekolorisasi beberapa /at warna telah

dilakukan seperti Cr"stal Violet (5ing et al 6!##) Congo 'ed irect Blue#

('hatterjee et al 6!!BE Perju dan *ragan 6!#!)irect BlueC *cid Black6,

(7alehi et al 6!##) 'ea+ol Brilliant Blue ' Basic Blue ", (Ky/as et al

6!#!) 'eacti&e 'ed666 ('hiou et al 6!!") *cid -reen6 (Hu et al 6!!,)

Meth"l !range (7aha et al 6!#!) dan *cid .ello# " (Ibal et al 6!#!).

Penelitian ini menggunakan kitosan hasil transformasi kitin dari limbah udang*elta :ahakam (campuran jenis /enaeus onodon dan Meta$enaeus


10/13

onoceros). 4rifin et al (6!#!) melaporkan bahwa limbah udang *elta

:ahakam mempunyai rendemen kitin dan kitosan berturut-turut adalah sebesar

6"."!? dan #C.>"?.

Hasil pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa kitosan tersebut

memenuhi standar kualitas kitosan niaga. Kitosan tersebut digunakan untuk

menjerap /at warna *2 "C yang sering digunakan dalam proses pewarnaan

benang sarung samarinda. 4mbas (6!#!) telah melakukan penelitian dekolorisasi

*2 "C menggunakan karbon aktif dari cangkang biji ketapang. Kondisi optimum

diperoleh dengan persen penurunan warna sebesar >.$>?. 2erdasarkan

keberhasilan penelitian di atas dilakukan dekolorisasi *2 "C menggunakan

kitosan dari limbah udang *elta :ahakam.

!. Adsorpsi "#odamin $

+hodamin 2 adalah /at warna sintesis yang sering digunakan dalam

industri batik. +hodamin 2 berbentuk serbuk kristal tidak berbau berwarna

kehijauan berwarna merah keunguan pada konsentrasi tinggi dan berwarna merah

terang pada konsentrasi rendah. 0at warna sintetis dalam limbah industri sangat

beracun bagi kehidupan di air. &leh karena itu penghilangan /at warna dari

limbah menjadi penting. 2erbagai metode telah dilakukan untuk menghilangkan

/at warna antara lain oksidasi kimia dengan o/on DA ditambah H6&6

bioremediasi anaerobik adsorpsi dan lain-lain. *i antara metode-metode

tersebut proses adsorpsi adalah salah satu metode yang efektif untuk

menghilangkan /at warna dari limbah cair. :enurut 'hatterjee et al adsorben

berbasis kitosan memiliki kapasitas adsorpsi yang tinggi terhadap banyak /at

warna.Beadskitosan mempunyai kapasitas yang tinggi untuk mengadsorpsi /at

warna Black *% dan Black 2 Penurunan konsentrasi *irect 2lack "C dengan

kitosan mencapai ,"#!? dengan kapasitas adsorpsi sebesar >6# mg3g.

Kitosan dalam penelitian ini disintesis dari kitin kulit udang jerbung.

2erdasarkan hasil penelitian yang dilakukan diperoleh serbuk kitosan sebanyak

#C##? dari serbuk kulit udang yang digunakan sedangkan beadskitosan yang

diperoleh sebesar BC? dari serbuk kitosan yang digunakan. Pembuatan beads

kitosan diawali dengan melarutkan serbuk kitosan ke dalam asam asetat. 5arutan

kitosan yang diperoleh kemudian diteteskan ke dalam batch pengendapan yang


11/13

mengandung %a&H. Penetesan akan menetralkan asam asetat yang terkandung

dalam gel kitosan sehingga mengkoagulasi gel kitosan menjadi gel beadskitosan

yang seragam =el beads kitosan basah dibilas dengan akuades untuk

menghilangkan sisa %a&H yang masih terdapat pada beads kitosan.

'ahyaningrum dkk. (6!!C) menyebutkan bahwa pada proses pembuatan beads

kitosan kitosan mengalami re-polimerisasi kitosan sehingga diharapkan polimer

dalam kitosan dapat lebih tertata sehingga strukturnya lebih teratur. 4nalisis

menggunakan !! nm. Panjang gelombang maksimum

yang diperoleh untuk rhodamin 2 adalah $$>6 nm. 7pektrum DA-Visdan grafik

penentuan panjang gelombang maksimum dapat dilihat pada =ambar ".

Gambar 3./anang gelobang aksiu rhodain B(Mardi"ah, 201)

7etelah diperoleh panjang gelombang maksimum dari rhodamin 2

kemudian dilanjutkan dengan pembuatan kura kalibrasi. Pembuatan kura

kalibrasi dilakukan dengan dibuat larutan rhodamin 2 dengan ariasi konsentrasi

!$E #!E 6!E "!E dan >! ppm. Tiap-tiap larutan diukur absorbansinya pada Lmaks

dengan spektrofotometer DA-Vis. *erajat keasaman (pH) suatu larutan merupakan

salah satu faktor penting yang menentukan keberhasilan kinerja adsorben dalam

proses adsorpsi. antara rhodamin 2 dengan +-%H"9 pada kitosan sehingga


12/13

menurunkan kemampuan adsorpsinya. *i lain pihak pada pH di atas > semakin

banyak gugus amina (+-%H6) yang terdapat pada kitosan berubah menjadi +-

%H6&H sehingga menyebabkan berkurangnya kemampuan kitosan dalam

mengadsorpsi rhodamin 2. Penurunan rhodamin 2 pada pH > sebesar "!$?.

Penurunan rhodamin 2 mengalami kenaikan mulai dari pH 6 hingga mencapai

optimum pada pH " dan mengalami penurunan setelah pH ". pH optimum dari

beads kitosan lebih kecil daripada kitosan serbuk hal ini disebabkan ikatan

intramolekul dalam beadskitosan lebih kuat dibanding kitosan serbuk. Penurunan

rhodamin 2 pada pH " sebesar >,$?.

;aktu kontak optimum merupakan waktu saat penyerapan adsorbat ke

permukaan adsorben terjadi secara maksimum. Peristiwa ini ditunjukkan dengan

konstannya nilai konsentrasi /at warna (adsorbat) dalam sampel yang telah

mengalami pengadukan selama waktu tertentu.Prinsipnya semakin lama waktu

kontak yang dilakukan terhadap adsorbat (/at warna) oleh adsorben maka akan

semakin banyak adsorbat yang dapat diadsorpsi oleh adsorben. ;aktu kontak

merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses adsorpsi.


13/13

%A&'A" P'A*A

Probondari. #BBB. 7tudi Pengambilan 0at ;arna 4sam 3Solo$hen"l %urquise

Blue4 7ecara Koagulasi dan

tk biopros fix

Documents