MEMBRAN SELULOSA ASETAT DARI MAHKOTA BUAH NANAS (Ananas Comocus) SEBAGAI FILTER DALAM TAHAPAN PENGOLAHAN AIR LIMBAH SARUNG TENUN SAMARINDA

Transkripsi

1 MEMBRAN SELULOSA ASETAT DARI MAHKOTA BUAH NANAS (Ananas Comocus) SEBAGAI FILTER DALAM TAHAPAN PENGOLAHAN AIR LIMBAH SARUNG TENUN SAMARINDA CELLULOSE ACETATE MEMBRANE FROM PINEAPPLE CROWN (Ananas Comocus) AS FILTERS TREATMENT OF WASTE-WATER SARUNG SAMARINDA INDUSTRY Manja a Khasanah*, Bohari Yusuf, Aman Sentosa Panggabean Jurusan Kimia FMIPA Universitas Mulawarman, Kampus Gunung Kelua, Samarinda Kalimantan Timur 75123, Indonesia * manjaakhasanah@gmail.com ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan Mahkota Buah Nanas (Ananas Comocus) sebagai membran selulosa asetat dalam menurunkan kadar COD, BOD, TDS, TSS, Turbiditas dan ph pada air limbah sarung tenun Samarinda. Membran selulosa asetat dibuat dengan memcampurkan seluosa asetat dengan Aseton sebagai pelarut, kemudian ditambahkan polietilen glikol (PEG) sebagai zat aditif. Hasil karakterisasi membran selulosa asetat dapat dilihat dari hasil analisis FT-IR yang menunjukkan adanya gugus ulang gugus fungsi (C=O) dan unit ulang CH 2 -CH 2 O- yaitu pada panjang gelombang 1739,79 cm 1 dan 1427,32 cm 1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa serat dari Mahkota Buah Nanas dapat dimanfaatkan menjadi membran selulosa asetat dengan komposisi optimum pada perbandingan selulosa asetat:aseton:peg yaitu 23%:72%:5%. Hasil penelitian menunjukkan adanya penurunan kadar limbah dari sarung tenun Samarinda dengan parameter COD, BOD, TDS, TSS, Turbiditas dan ph berturut-turut sebesar 2336,44 mg/l; 1,0458 mg/l; 136,3 mg/l; 23 mg/l; 11,0 NTU; 5,49 dengan hasil persen penyisihan berturut-turut yaitu sebesar 30,56 %; 47,32 %; 54,11 %; 47,73 %; 83,31 %; 8,01 % dengan nilai awal COD, BOD, TDS, TSS, Turbiditas dan ph masing-masing sebesar 3364,49 mg/l; 1,9853 mg/l; 297 mg/l; 44 mg/l; 65,9 NTU; 5,05. Kata Kunci : Mahkota Buah Nanas, Membran Selulosa Asetat, Filter Air Limbah PENDAHULUAN Membran selulosa asetat adalah membran organik yang tersusun dari bahan dasar polimer selulosa asetat, biasanya pelarut aseton dan bahan aditif [1]. Teknologi membran ini dapat digunakan untuk menanggulangi pencemaran limbah cair industri. Salah satunya yaitu limbah cair industri sarung Samarinda. Limbah cair tersebut berasal dari proses pencelupan warna benang sarung Samarinda. Karena letak industri ini berada di wilayah pinggiran sungai Mahakam, maka pembuangan limbah industri ini pun langsung dibuang begitu saja tanpa adanya pengolahan terlebih dahulu. Sehingga menyebabkan turunnya kualitas air sungai akibat tercemar oleh limbah pembuangan sarung Samarinda yang terindikasi oleh bahan-bahan kimia berbahaya dan juga logam-logam berat yang beracun yang dapat merusak ekosistem sekitarnya [2]. Dengan keunggulannya tersebut teknologi membran digunakan dalam aplikasi yang makin luas, misalnya desalinasi air laut dan air payau, pemisahan dan pemekatan air limbah industri (waste water treatment), penjernihan dan sterilisasi air minum, pemisahan gas, pemisahan darah untuk penderita ginjal, serta bioteknologi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik dari membran selulosa asetat dari bahan dasar limbah mahkota buah nanas serta mengetahui kemampuan membran selulosa asetat dari bahan dasar limbah mahkota buah nanas sebagai filter dalam tahapan pengolahan air dari limbah sarung tenun Samarinda. METODOLOGI PENELITIAN Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu seperangkat alat reflux atau ekstraksi, pelat kaca, casting knife, neraca analitik, peralatan gelas standar laboratorium, pompa vakum, pipet volume, shaker, ph Meter, fourier transform infrared (FTIR). Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian antara lain limbah mahkota buah nanas, 23

2 Manja a Khasanah aquades, larutan NaOH(p.a), HCl (p.a), Asam Asetat Glacial(p.a), H 2 SO 4 (p)(p.a), Asam Asetat Anhidrida(p.a), ph Indikator, NaOCl 5 %(teknis), Ca(OH) 2 (p.a), natrium Azida 1 % (p.a), PEG(p.a), Aseton. Prosedur Penelitian Isolasi Selulosa dari Limbah Mahkota Buah Nanas Pulp serat daun nanas direndam dalam 250 ml larutan NaOH dengan konsentrasi 6 %. Campuran dipanaskan pada suhu 95 C selama 35 menit, kemudian disaring, dan dicuci dengan air panas sampai air cucian jernih. Endapan yang diperoleh disuspensikan kembali dalam air dan diatur phnya menggunakan HCl encer, hingga netral (ph 7). Suspensi yang dihasilkan disaring dan dicuci dengan air, kemudian dikeringkan dalam oven suhu 70 C selama 24 jam. Sintesis Selulosa Asetat dari Limbah Mahkota Buah Nanas Selulosa serat daun nanas ditambahkan asam asetat glasial 24 ml sambil diaduk pada suhu 40 o C selama 1 jam. Setelah 1 jam ditambahkan campuran asam sulfat pekat 0,1 ml dan asam asetat glasial 60 ml, dan diaduk lagi selama 45 menit pada suhu yang sama. Kemudian campuran didinginkan sampai mencapai suhu 18 o C dan ditambahkan asetat anhidrida sebanyak 27 ml yang sudah didinginkan sampai suhu 15 C. Selanjutnya ke dalam campuran ditambahkan asam sulfat pekat 1 ml dan asam asetat glasial 60 ml diaduk dengan waktu asetilasi 3 jam pada suhu 40 o C. Setelah selesai, ditambahkan asam asetat 67 % (v/v) sebanyak 30 ml tetes demi tetes pada suhu 40 o C dan diaduk lagi dengan melakukan waktu hidrolisis 15 jam pada suhu kamar [3]. Selulosa diasetat diendapkan dengan menambahkan akuades setetes demi setetes dan diaduk sehingga diperoleh endapan yang berbentuk serbuk. Endapan disaring dan dicuci sampai netral. Endapan dikeringkan dalam oven pada suhu o C. Pembuatan membran selulosa asetat dari serat daun nanas Polimer (Selulosa asetat) dimasukkan bersama dengan aseton sebagai pelarut ke dalam labu Erlenmeyer bertutup kemudian ditambahkan polietilen glikol (PEG) dan diaduk dengan pengaduk magnetik hingga semua polimer larut. Selanjutnya larutan didiamkan selama 1 hari untuk menghilangkan gelembung udara dan siap untuk dicetak dengan teknik inversi fasa. Tuang larutan dope ke atas pelat kaca. Setelah itu pelat kaca dimasukkan ke dalam bak koagulasi yang berisi air. Membran yang telah dicetak kemudian dibiarkan selama 1 hari dalam air dingin, selanjutnya membran dicuci dengan air yang mengalir untuk menghilangkan kelebihan pelarut [4]. Aplikasi Membran selulosa asetat dari mahkota buah nanas sebagai filter dalam tahapan pengolahan air limbah sarung tenun Samarinda Aplikasi selulosa asetat daun nanas dapat digunakan sebagai filter dalam tahapan pengolahan air limbah sarung Samarinda. Diukur analisa kekeruhan, TDS, TSS, ph, COD dan BOD air limbah sebelum dan sesudah melewati membran. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa FTIR (Fourier Transform Infrared) pada selulosa asetat dan membran selulosa asetat sebelum dan sesudah dilewati oleh air limbah berfungsi untuk mengetahui adanya perubahan gugus fungsi yang terdapat pada selulosa dan selulosa asetat dan membran selulosa asetat yang sebelum dan sesudah dilewati oleh air limbah dilihat dari perubahan peak-peak yang muncul pada panjang gelombang tertentu. Berikut ini adalah grafik hasil analisa gugus fungsi sampel selulosa dan selulosa asetat pulp serat daun nanas. Spektrum FTIR selulosa dan selulosa asetat dari pulp serat daun nanas pada gambar 1. Pada spektrum IR selulosa asetat serat daun nanas seperti pada gambar muncul puncak tajam pada bilangan gelombang 1739,79 cm 1 yang menunjukkan adanya ikatan karbonil (C=O) dan pada bilangan gelombang 1247,94 cm 1 yang menunjukkan adanya ikatan C-O-C ester. Antara spektrum IR selulosa asetat dengan selulosa terdapat perbedaan luas puncak area yaitu pada spektrum IR selulosa gugus fungsi karbonil (C=O) dan ikatan C-O-C ester. Hal ini membuktikan bahwa selulosa sudah terasetilasi membentuk selulosa asetat. Gambar 2 adalah grafik hasil analisa gugus fungsi sampel membran selulosa asetat pulp serat daun nanas sebelum dan sesudah dilewati oleh air limbah sarung tenun Samarinda. 24

3 Gambar 1. Spektrum FTIR Selulosa (biru) dan Selulosa Asetat (merah) dari Daun Nanas Tabel 1 Hasil analisis FTIR selulosa asetat dari Daun Nanas Gugus Fungsi Bilangan Gelombang Selulosa Selulosa Asetat O-H Ulur 3444,87 cm ,87 cm 1 C=O ,79 cm 1 C-H Tekuk 1373,32 cm ,32 cm 1 C-O-C Ester ,94 cm 1 C-O ulur 1062,78 cm , 92 cm 1 C-C 894,97 cm 1 894,97 cm 1 C-C-CHO 671,23 cm 1 669,30cm 1 Gambar 2. Spektrum FTIR Membran Selulosa Asetat Sebelum (merah) dan Setelah (hitam) dilewati Limbah 25

4 Manja a Khasanah Tabel 2 Hasil analisis FTIR Membran selulosa asetat sebelum dilewati air limbah sarung tenun Samarinda Bilangan Gelombang Gugus Fungsi Sebelum membran dilewati air limbah Setelah membran dilewati air limbah O-H Ulur 3442,94 cm ,87 cm 1 C=O 1733,86 cm ,79 cm 1 CH 2 -CH 2 O- 1427,32 cm 1 - C-H Tekuk 1373,32 cm ,32 cm 1 C-O-C Ester 1251,80 cm ,87 cm 1 C-O ulur 1060, 85 cm , 92 cm 1 C-C 894,97 cm 1 894,97 cm 1 C-C-CHO 669,30cm 1 667,37 cm 1 Pada spektrum IR membran selulosa asetat serat daun nanas seperti pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa antara analisa absorbansi membran selulosa asetat + PEG sebelum dan sesudah dilewati oleh limbah cair industri sarung tenun Samarinda terletak pada perbedaan luasan puncak serapan yaitu pada gugus O-H, C=O, C-O-C ester, C-O ulur dan C-C-CHO dengan panjang gelombang sebelum dilewati oleh limbah cair industri sarung tenun Samarinda yaitu 3442,94 cm 1, 1733,86 cm 1, 1251,80 cm 1, 1060, 85 cm 1 dan 669,30 cm 1, sedangkan pada panjang gelombang membran yang telah dilewati oleh limbah cair industri sarung tenun Samarinda yaitu 3444,87 cm 1, 1739,79 cm 1, 1249,87 cm 1, 1058, 92 cm 1 dan 667,37 cm 1. Terjadi perubahan panjang bilangan gelombang pada membran selulosa asetat sebelum dan sesudah dilewati oleh limbah cair industri sarung tenun Samarinda. Gugus ulang CH 2 -CH 2 -O yang dimiliki oleh PEG tidak terdapat pada membran selulosa asetat yang telah dilewati oleh air limbah. Berikut dibawah ini tabel 3 data presentasi pengukuran limbah sarung tenun Samarinda sebelum dan sesudah melewati membran selulosa asetat. Table 3. Presentasi Perubahan Kualitas Air Limbah Sarung Tenun Samarinda Sebelun dan Sesudah melewati Membran Selulosa Asetat No Parameter % Sebelum Sesudah Perubahan melewati melewati Kuallitas membran membran Limbah 1 ph 5,49 5,05 8, 01 % 2 Turbiditas 65,9 11,0 83, 31 % 3 Kebutuhan Oksigen Biologi(BOD) 1,9853 1, , 32 % 4 Kebutuhan Okesigen Kimia (COD) 3364, ,44 30,56 % 5 Total Padatan Terlarut (TDS) ,3 54, 11 % 6 Total Padatan Tersuspensi (TSS) ,73 % Permukaan membran selulosa asetat memiliki pori sedangkan zat warna mempunyai ukuran molekul yang besar sehingga memungkinkan suatu molekul zat warna tersebut tertahan dipermukaan membran sehingga kadar COD, BOD, TDS, TSS, Turbiditas dan phnya menjadi berkurang setelah melewati membran. Hal ini yang menyebabkan membran mampu menurunkan jumlah polutan yang terdapat pada limbah cair industri sarung tenun Samarinda. Pada penelitian ini ph limbah semakin asam, ini terjadi karena membran yang digunakan bersifat asam sehingga saat limbah cair industri sarung Samarinda dilewatkan melalui membran, tingkat keasaman yang seharusnya meningkat menjadi turun dari ph 5,49 menjadi ph 5,05. Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa terjadi proses pencemaran air dengan tingginya 26

5 kadar COD, BOD, TDS, TSS dan turbiditas dari zat pewarna yang digunakan sebagai bahan pembuatan sarung Samarinda. Zat perwarna merupakan zat kimia organik yang mempunyai toksisitas yang tinggi. Kontaminasi antara zat kimia organik dan air dapat mengamcam kesehatan makhluk hidup di dalamnya. Kemudian kualitas air juga akan turun karena adanya perubahan temperatur. Limbah cair hasil perebusan benang sarung tenun Samarinda akan dibuang begitu saja ke sungai setelah dimasak pada suhu tinggi sehingga mengakibatkan turunnya kadar oksigen dalam air. Air yang panas pada permukaan air dapat menghambat masuknya oksigen kedalam air di level bawah. Terdapat hubungan penurunan warna limbah industri sarung tenun Samarinda mempengaruhi turunnya kadar COD, BOD, TDS, TSS dan turbiditas. Hal ini disebabkan karena zat warna memiliki dampak yang buruk pada lingkungan yaitu berkurangnya jumlah oksigen terlarut didalam air karena sebagian besar oksigen digunakan oleh bakteri untuk melakukan proses pengolahan limbah sehingga kadar COD dan BOD meningkat [5]. Pada penelitian ini limbah yang telah dilewati melalui membran mengalami perubahan kualitas menjadi semakin lebih baik.. DAFTAR PUSTAKA [1] Mulder, M Basic Principles of Membrane Technology. Netherland: Kluwer Academic. [2] Hari, B Pengolahan Limbah Cair Tekstil Menggunakan Proses Elektrokoagualasi dengan Sel Al-Al. Yogyakarta: Universitas Jenderal Achmad Yani. [3] Santoso Pembuatan Selulosa Diasetat Dari Serat Daun Nanas, Skripsi Jurusan Kimia, FMIPA. Surabaya: Universitas Airlangga. [4] Cahya, M, E Pembuatan dan Karakterisasi Membran Nanofiltrasi Untuk Pengolahan Air. Semarang: Universitas Diponegoro. [5] Linsley, R.K., Franzini, J.B., Teknik Sumber daya Air Jilid 1. Erlangga. Jakarta. KESIMPULAN Membran selulosa asetat dapat disintesis dari bahan dasar limbah mahkota buah nanas yang telah diidentifikasi gugus fungsi menggunakan FTIR terhadap membran selulosa asetat menunjukkan adanya serapan gugus fungsi (C=O) dan unit ulang CH 2 -CH 2 O- yaitu pada panjang gelombang 1739,79 cm 1 dan 1427,32cm 1 serta membran selulosa asetat dari bahan dasar limbah mahkota buah nanas mampu menjadi filter dalam tahapan pengolahan air limbah sarung tenun Samarinda yang dibuktikan dengan menurunkannya kadar COD, BOD, TDS, TSS dan Turbiditas pada limbah yang telah dilewati oleh membran selulosa asetat. 27