3 Metodologi Penelitian

Transkripsi

1 3 Metodologi Penelitian Prosedur penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, tahap pertama sintesis kitosan yang terdiri dari isolasi kitin dari kulit udang, konversi kitin menjadi kitosan. Tahap ke dua adalah sintesis membran kitosan-teos melalui proses sol-gel serta karakterisasi. Tahap karakterisasinya meliputi karakterisasi kitosan, diantaranya karakterisasi FTIR, penentuan berat molekul rata-rata (Mv), persen kelarutan didalam larutan asam asetat, dan derajat deasetilasi. Karakterisasi membran kitosan-teos diantaranya analisis spektrofotometri FTIR, derajat penyerapan air, uji ketahanan suhu, kapasitas penukar ion, permeabilitas metanol, konduktivitas proton dan SEM. Skema diagram alir dari penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1. Untuk Prosedur Sintesis kitosan diadopsi dari penelitian yang dilakukan oleh Hong.K,et.al.

2 . kulit udang bersih deproteinasi demineralisasi dekolorisasi Kitin karakterisasi IR deasetilasi uji kelarutan Kitosan karakterisasi IR penentuan BM pengikat silangan dengan TEOS Berat Molekul Rata-rata Membran tipis kitosan-teos Spektroskopi IR Konduktivitas Proton Permeabilitas Metanol SEM Derajat Pertukaran proton Derajat penyerapan Air Gambar 3.1 Diagram Alir Sintesis Membran Kitosan-TEOS dan Karakterisasinya 3.1 Alat dan Bahan Alat Alat yang dipergunakan pada penelitian ini adalah : FTIR One Perkin Elmer 44

3 Viskometer Ostwald Autograph Shimadzu Hot Plate Stirrer Oven Neraca digital Alat-alat gelas Mortar dan alu Soxhlet Bahan Bahan yang dipergunakan terdiri dari : Limbah udang yang sudah dibersihkan dan dikeringkan meliputi bagian kepala, hingga bagian ekor., larutan NaOH 3,5 % b/v, 50 % b/v, NaOH (aq) 0,1 M ; dan NaOH (aq) 1 M, larutan HCl 1M ; 0,1 M, Larutan asam asetat 3 %, TEOS (tetraethylorthosilicate) 99,8 %, Aseton, Aqua dm, Bahan tambahan adalah KBr untuk karakterisasi IR. 3.2 Prosedur Penelitian Untuk memperoleh kitosan, dapat dilakukan melalui tahapan isolasi kitin serta konversi kitin menjadi kitosan seperti terlihat pada Gambar 3.2 dibawah ini : 45

4 Gambar 3.2 Diagram Alir Sintesis kitosan Isolasi Kitin Isolasi kitin dari limbah udang meliputi reaksi deproteinasi, demineralisasi, dekolorisasi. tahapan kerjanya sebagai berikut : limbah udang dibersihkan kemudian dihaluskan. Sebanyak 75,4496 gr sampel kulit udang dimasukkan kedalam gelas kimia 1 L berisi NaOH 3,5 % b/v. Campuran diaduk dengan pengaduk magnetic berpemanas selama satu jam pada suhu 65 0 C. Kemudian campuran didekantasi. Residu yang berupa padatan dicuci dengan aqua dm sampai ph netral (5-6), kemudian disaring dengan corong buchner. Padatan kulit udang dikeringkan di dalam oven pada suhu 65 0 C selama 24 jam. Padatan kulit udang bebas protein ini ditimbang. Padatan kulit udang kemudian direaksikan dengan HCl 1 M dalam gelas kimia 1 L. Campuran kembali diaduk dengan pengaduk magnetic pada suhu kamar. Kemudian didekantasi. Padatan yang diperoleh dicuci dengan menggunakan aqua dm sampai ph netral kemudian dibilas dengan aqua dm. Padatan disaring dengan corong buchner dan dikeringkan di dalam oven pada suhu 65 0 C selama 24 jam. Diperoleh 23,4086 gram padatan yang dinamakan kitin. Setelah itu, kitin di ekstraksi dalam pelarut aseton menggunakan soxhlet. Reaksi dihentikan ketika warna aseton telah berubah, kemudian disaring. Setelah bebas aseton, kitin dicuci dengan aqua 46

5 dm kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 65 0 C. Setelah kering, kemudian ditimbang. Padatan ini merupakan kitin yang bebas protein, bebas mineral dan bebas pigmen Konversi Kitin menjadi Kitosan Padatan kitin direaksikan dengan larutan NaOH 50 % b/v sambil diaduk dengan pengaduk magnetic berpemanas pada suhu konstan C, selama 4 jam. Hasil reaksi kemudian disaring dengan menggunakan corong buchner, dan dicuci dengan aqua dm sampai mencapai ph netral (5-6). Padatan yang diperoleh dikeringkan dalam oven bersuhu 65 0 C, didalam oven. Padatan ditimbang. Hasil yang diperoleh dinamakan kitosan sebanyak 18,3308 gram Sintesis Membran Kitosan Kitosan sebanyak 1 gram dilarutkan dalam 100 ml larutan asam asetat 3%. Larutan kemudian disaring dan dituangkan ke dalam cawan Petri masing-masing 20 ml Larutan dibiarkan menguap selama 2 hari pada suhu ruang atau dapat juga di oven 50 ) C selama 12 jam hingga didapatkan padatan membran. Kemudian membran direndam di dalam larutan NaOH 2 M selama 15 menit kemudian dicuci dengan aqua dm hingga larutan NaOH hilang Sintesis Membran Kitosan-TEOS Larutan kitosan 1% dituangkan sebanyak 20 ml ke dalam cawan petri, kemudian ditambahkan TEOS dengan komposisi 0,5 cc ; 1 cc ; 1,5 cc ; dan 2 cc. Larutan membrane kemudian di biarkan di dalam oven bersuhu 50 ) C, selama 12 jam. Untuk pelepasan membrane dari cawan Petri dapat digunakan larutan NaOH 2 M, dengan cara direndam kemudian di cuci dengan aqua dm, dan dikeringkan pada suhu ruang. 47

6 3.3 Karakterisasi Kitosan Karakterisasi yang dilakukan antara lain penentuan gugus fungsi dengan analisa spektrofotometri FTIR, penentuan derajat deasetilasi, penentuan massa molekul rata-rata kitosan (Mv),Asetilasi Kitosan,dan persen kelarutan kitosan didalam larutan asam asetat 1%, dan 3 % Karakterisasi FTIR Sampel kitin, kitosan yang akan diukur dengan spektroskopi IR disiapkan sebanyak 0,5-1 gram. Tiap sample disiapkan KBr sebanyak 0,5-1 gram. Kedua padatan dicampurkan dan digerus hingga halus.. Serbuk campuran dibuat menjadi pellet dengan menggunakan penekan hidrolik. Kemudian dilakukan pengukuran dengan bilangan gelombang cm Penentuan Derajat Deasetilasi Spektrogram hasil scanning pada daerah bilangan gelombang cm -1 dapat digunakan untuk menentukan derajat deasetilasi kitosan. Metode yang digunakan dikenal dengan metode baseline (Skoog,DA.1999). Pada metode ini puncak tertinggi dicatat dan diukur dari garis dasar yang telah dipilih. Perbandingan antara absorbans pada bilangan gelombang 1655 cm -1 (serapan gugus amida) dengan absorbans pada bilangan gelombang 3450 cm -1 (serapan gugus hidroksil) dihitung. Untuk N-deasetilasi kitin yang sempurna diperoleh nilai A = 1, Penentuan Masa molekul rata-rata (M V ) Metode yang digunakan untuk menentukan massa molekul rata-rata kitosan adalah metode viskometri. Alat yang digunakan adalah viskometer Ostwald. Waktu alir fluida sebanding dengan viskositas fluida. 48

7 Pada konsentrasi larutan encer, berlaku hubungan seperti pada persamaan [II.7] Dengan mengalurkan nilai C terhadap η /C dan menariknya pada sumbu C = 0 maka akan sp diperoleh nilai [η]. Dengan persamaan Mark-Houwink atau persamaan [II.9] Dapat diperoleh nilai massa molekul rata-rata kitosan (vm). Dalam hal ini nilai K dan a berturut-turut untuk kitosan adalah 4,74 x 10-3 dan 0,72. Adapun variasi konsentrasi larutan kitosan pada penelitian ini adalah 0,0025 gram per 50 ml; 0,0054 gram per 50mL; 0,0104 gram per 50 ml,0,0200 gram per 50 ml dan 0,0404 gram per 50 ml. Larutan kitosan dibuat dengan pelarut asam asetat 3% b/v Uji Kelarutan Kitosan dalam Larutan Asam Asetat Kelarutan kitosan diuji di dalam pelarut asam asetat 1 %,2 % dengan melarutkan 1 gram kitosan kedalam larutan asam asetat 1 %, dan 2% sebanyak 100 ml, kemudian dihitung berapa residu yang dihasilkan dan dihitung persen kelarutannya. 3.4 Karakterisasi Membran Kitosan TEOS Analisis spektrofotometri FTIR Membran yang akan dianalisa dikeringkan kemudian dimasukan ke tempat cuplikan dan direkam spektra infra merahnya pada bilangan gelombang cm Derajat penyerapan air Sampel membran yang telah diketahui massanya direndam selama 48 jam dalam air.(campo,2004). Kemudian permukaan membran dikeringkan dengan tisu dan ditimbang. Derajat penyerapan air dihitungkan menggunakan persamaan. 49

8 4.1.3 Kapasitas penukar ion ( Ion H + ) Membran yang sudah ditimbang, kemudian direndam didalam larutan HCl 1 M sebanyak 30 ml selama satu jam. Membran di tiriskan kemudian di bilas dengan hati-hati oleh aqua dm hingga ph netral (5-6). Setelah itu direndam kembali dengan NaOH 0,1 N selama 30 menit. Kemudian dititrasi dengan HCl 0,1 N. Banyaknya ion H + yang terserap oleh membrane dihitung Parameter suhu terhadap membran Sampel membran semua type (CTSN; CTSN -0,5 ; CTSN-1 ; CTSN-1,5 ; CTSN-2 ) yang sudah diketahui beratnya di oven pada variasi temperature 60 0 C ; 80 0 C; C; C; dan C. Dengan variasi waktu pemanasan di dalam oven : 2 jam ; 5 jam; 10 jam ; 15 jam ; dan 24 jam Penentuan permeabilitas metanol Membran dengan diameter 2,75 cm berbentuk lingkaran ditempatkan pada alat difusi yang dirancang mandiri. Pada kompartemen A berisi methanol pa, sedangkan pada kompartemen B berisi aqua dm, dilakukan pengocokan dengan kecepatan konstan, kemudian setiap 7 menit, pada sisi tabung/ sel yang berisi aqua dm, diambil sampling untuk dilakukan pengujian dengan GC (kromatografi gas).besarnya konsentrasi yang melewati membrane dihitung dengan membandingkan besarnya luas area untuk setiap pengadukan, dengan sebelumnya dilakukan GC terhadap methanol pa Konduktivitas proton Perhitungan konduktivitas ion merdasarkan metode yang dikemukakan oleh mokrini,. A Hewlett-Packard Impedance/Gain-phase Analyzer (model 4194A), digunakan sebagai analisis spektroskopi impedansi dari membrane. Dengan frekuensi pada rentang khz,dan 1 V amplitude of the applied AC signal. Membrane basah dijepit diantara 2 elektroda di dalam sel yang di desain sendiri. Untuk analisis hantaran sebelumnya membrane direndam di dalam larutan H 2 SO 4 1M selama 24 jam pada suhu ruang.sebelum pengukuran, permukaan air dipindahkan lalu membrane yang telah di rendam 50

9 (swollen membrane), cepat2 di tempatkan di antara elektroda di dalam sel uji. Air yang diserap oleh membrane dianggap constant selama jangka waktu yang relative pendek SEM Sample membrane yang memiliki nilai difusi yang baik, dilakukan SEM, untuk melihat besarnya pori-pori membrane. Pengukuran SEM dilakukan di PPGL. 51