Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 ADSORPSI ZAT WARNA PROCION MERAH PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI SONGKET MENGGUNAKAN KITIN DAN KITOSAN Widia Purwaningrum, Poedji Loekitowati Hariani, Khanizar Nandra Teja Jurusan Kimia FMIPA Universitas Sriwijaya Abstrak. Telah dilakukan penelitian tentang adsorpsi zat warna procion merah pada limbah cair industri songket menggunakan kitin dan kitosan. Pada penelitian ini parameter yang diamati untuk penentuan kondisi optimum yaitu berat adsorben, waktu kontak, dan ph. Hasil penelitian menunjukkan penyerapan optimum kitin terjadi pada berat 0,8 g, waktu kontak 90 menit, dan ph 8 dengan daya serap 2,766 mg/g. Pada kitosan penyerapan optimum terjadi pada berat 0,9 g, waktu kontak 150 menit dan ph 6 dengan daya serap 2,452 mg/g. Aplikasi pada limbah dengan kondisi optimum didapat daya serap kitin sebesar 20,139 mg/g dengan efektifitas daya serap 33,42 %, sedangkan pada kitosan daya serap sebesar 34,57 mg/g dengan efektifitas daya serap 43,39 %. Kata kunci : adsorpsi, kitin, kitosan, procion merah, limbah songket Latarbelakang PENDAHULUAN Kemajuan industri yang pesat dewasa ini banyak memberi manfaat bagi kesejahteraan masyarakat. Namun tidak bisa dipungkiri kemajuan ini juga dapat membawa dampak negatif terutama permasalahan lingkungan. Limbah limbah industri yang dibuang begitu saja tanpa adanya pengolahan terlebih dahulu akan membahayakan masyarakat sekitar, karena limbah-limbah tersebut umumnya mengandung bahan pencemar yang dikenal dengan limbah B3 atau Bahan Beracun dan Berbahaya. Palembang merupakan kota penghasil kain tenun tradisional, diantaranya kain songket. Dalam pembuatannya kain songket ini banyak menggunakan zat warna kimia. Salah satu zat warna yang biasa digunakan adalah zat warna procion merah yang mengandung cincin benzen yang bersifat racun bagi manusia dan makhluk hidup lainnya. Kitin dan kitosan banyak digunakan sebagai adsorben karena sumbernya mudah didapat dari limbah, mempunyai struktur tertentu yaitu memiliki pori-pori yang mengandung situs-situs aktif yang dapat mengikat zat warna pada limbah cair industri dan dapat diperoleh melalui prosedur yang sederhana, yaitu dengan cara demineralisasi dan deproteinasi. Beberapa studi menunjukkan bahwa kitin secara ekonomis dapat diisolasi dari limbah cangkang udang. Melihat permasalahan mengenai limbah cangkang udang dan limbah zat warna pada industri pencelupan songket maka dilakukan penelitian dengan memanfaatkan kitin dan kitosan yang digunakan sebagai adsorben zat warna procion merah dari limbah industri songket Palembang. Parameter yang ditentukan pada penelitian ini antara lain berat optimum, waktu kontak optimum, ph optimum adsorben, dan efektifitas penyerapan kitin dan kitosan terhadap zat warna procion merah dalam limbah industri songket. Semirata 2013 FMIPA Unila 423
Widia Purwaningrum dkk: ADSORPSI ZAT WARNA PROCION MERAH PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI SONGKET MENGGUNAKAN KITIN DAN KITOSAN Rumusan Masalah Limbah cangkang udang galah dari PT. LOLAMINA Palembang dapat diolah menjadi kitin dan kitosan yang dapat dimanfaatkan sebagai adsorben. Karena strukturnya, limbah sisa pencelupan industri songket dapat diadsorpsi menggunakan kitin dan kitosan. Oleh karena itu perlu ditentukan kondisi optimum dengan menentukan pengaruh berat adsorben, waktu kontak, dan ph yang digunakan sehingga akan didapat informasi mengenai kapasitas adsorpsi kitin dan kitosan terhadap zat warna procion merah. Dengan demikian permasalahan limbah cangkang udang galah dan limbah pencelupan industri songket dapat diatasi. Tujuan Penelitian 1. Menentukan kondisi optimum penyerapan kitin dan kitosan terhadap zat warna procion merah dalam limbah industri songket yaitu antara lain berat adsorben, waktu kontak, dan ph. 2. Menentukan daya serap kitin dan kitosan sebagai adsorben zat warna procion merah. 3. Menentukan daya serap kitin dan kitosan sebagai adsorben zat warna procion merah dalam limbah cair industri songket. 4. Menentukan efektifitas daya serap kitin/kitosan terhadap limbah zat warna industri songket. Manfaat Penelitian 1. Memberikan informasi mengenai cara prngolahan limbah yang baik dan murah pada industri tekstil, khususnya limbah cair industri songket. 2. Mengurangi pencemaran air akibat limbah cair industri songket sehingga menjadikan industri tekstil yang ramah lingkungan. 3. Memanfaatkan kitin dan kitosan dari cangkang udang galah sebagai adsorben yang bernilai ekonomis. 4. Memberikan informasi mengenai kapasitas adsorpsi kitin dan kitosan terhadap procion merah yang terdapat dalam limbah industri songket. METODOLOGI PENELITIAN Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah seperangkat alat gelas, oven, kertas saring Whatman No 40, neraca analitik, ph meter (merk mettler), pengaduk magnet (stirer), desikator, spektronik genesys 20, Spektrofotometer FTIR (merk perkin elmer), kurs porselin, oven. Bahan-Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah kitin (kadar air 15,5% kadar abu 9,52%) dan kitosan (kadar air 12,62% dan kadar abu 6,66%) hasil isolasi dari cangkang udang galah dari PT. LOLAMINA, padatan zat warna procion merah, limbah sisa pencelupan songket zat warna procion merah, NaOH (Merk, p.a), HCl (Merk, p,a), air demin. Persiapan Sampel Sampel zat warna sisa pencelupan yang siap untuk dibuang diambil di daerah kertapati Palembang. Sampel dalam keadaan panas didinginkan pada udara terbuka lalu dimasukkan ke dalam botol kemudian disimpan di dalam kulkas. Penentuan Berat Optimum Kitin / Kitosan Kitin / kitosan ditimbang dengan berat bervariasi yaitu 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, dan 1,00 gram dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan dengan 50 ml larutan zat warna procion merah 50 ppm. Sampel dikocok dengan stirer selama 60 menit, kemudian didiamkan selama 15 menit, lalu disaring. Filtrat yang dihasilkan diambil 5 ml dan diencerkan di dalam labu 424 Semirata 2013 FMIPA Unila
Banyaknya Procion yang Terserap Oleh Kitosan (mg) Banyaknya Procion yang Terserap oleh Kitin (mg) Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 ukur 10 ml lalu ditentukan konsentrasi zat warna procion merah dengan mengukur absorbansinnya pada panjang gelombang maksimum procion merah (545nm). Berat optimum kitin / kitosan diperoleh jika konsentrasi zat warna procion merah terserap paling besar. Penentuan Waktu Kontak Optimum Kitin / Kitosan Kitin / kitosan sebanyak berat optimum, dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan dengan 50 ml larutan zat warna procion merah 50 ppm. Sampel dikocok dengan stirer dengan kecepatan 150 rpm selama selang waktu bervariasi yaitu 30, 60, 90, 120, dan 150 menit kemudian didiamkan 15 menit, lalu disaring. Filtrat yang dihasilkan dipipet 5 ml lalu diencerkan dalam labu 10 ml, kemudian ditentukan konsentrasi zat warna procion merah dengan mengukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimum procion merah (545nm). Waktu penyerapan optimum diperoleh pada waktu kontak dimana konsentrasi zat warna procion merah terserap paling besar. Penentuan ph Optimum Kitin / Kitosan Larutan zat warna procion merah 50 ppm dimasukkan ke dalam labu ukur 50 ml dan dibuat variasi ph 5, 6, 7, 8, dan 9 dengan menggunakan larutan NaOH 1M untuk ph 8 dan 9 serta HCl 1M untuk ph 5 dan 6. Lalu larutan tersebut dimasukkan ke dalam erlenmyer yang telah berisi kitin / kitosan sebanyak berat optimum. Campuran distirer selama waktu kontak optimum, lalu disaring. Selanjutnya filtrat diambil 5 ml dan diencerkan dalam labu ukur 10 ml, kemudian ditentukan konsentrasi zat warna procion merah dengan mengukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimum procion merah (545nm). ph optimum diperoleh jika konsentrasi zat warna procion merah terserap paling besar. HASIL DAN PEMBAHASAN Berat Optimum Kitin / Kitosan 2.36 2.34 2.32 2.3 2.28 2.26 2.24 2.22 2.306 2.311 2.348 2.301 2.301 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 2.275 Gambar 1. Pengaruh Berat Kitin terhadap Penyerapan Larutan Procion Merah 1.78 1.76 1.74 1.72 1.7 1.68 1.66 1.64 1.62 1.68 Berat Kitin (gram) 1.682 1.765 1.742 0.8 0.85 0.9 0.95 1 Berat Kitosan (gram) Gambar 2. Pengaruh Berat Kitosan terhadap Penyerapan Larutan Procion Merah 1.74 Untuk melihat pengaruh kitin / kitosan terhadap proses adsorpsi zat warna procion merah, maka dilakukan penambahan variasi berat dari adsorben, seperti terlihat pada gambar 1 dan 2 di bawah ini : Pada gambar 1 dan 2 di atas ditunjukkan daya serap kitin dan kitosan. Efektifitas daya serap kitin tertinggi yaitu 93,92% dengan berat kitin 0,80 gram dan besarnya procion yang terserap sebesar 2,348 mg. Pada kitosan efektifitas daya serap tertinggi yaitu 70,60 % dengan berat kitosan 0,90 gram dan besarnya procion yang terserap sebesar 1,765 mg. Waktu Kontak optimum kitin/kitosan Salah satu variabel yang dapat menentukan banyaknya adsorbat yang dapat diadsorpsi oleh adsorben adalah waktu kontak antara adsorben dan adsorbat. Pengaruh waktu kontak kitin dan kitosan terhadap penyerapan procion merah terlihat Semirata 2013 FMIPA Unila 425
Banyaknya Procion yang Terserap oleh Kitosan (mg) Banyaknya Procion yang Terserap Kitosan (mg) Banyaknya Procion yang Terserap Oleh Kitin (mg) Banyaknya Procion yang Terserap Oleh Kitin (mg) Widia Purwaningrum dkk: ADSORPSI ZAT WARNA PROCION MERAH PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI SONGKET MENGGUNAKAN KITIN DAN KITOSAN 2.35 2.3 2.25 2.2 2.15 2.1 2.05 2 1.95 1.9 2.186 2.306 2.311 2.317 Gambar 3. Pengaruh Waktu Kontak Kitin terhadap Penyerapan Larutan Procion Merah 2.27 0 30 60 90 120 150 Waktu Kontak (Menit) 2.041 2.2 2.19 2.18 2.17 2.16 2.15 2.14 2.13 2.12 2.11 2.1 2.09 2.188 2.178 2.175 2.139 2.129 5 6 7 8 9 ph 2.5 2 1.5 1 0.5 1.872 1.697 1.815 1.585 1.612 1.986 1.827 1.64 Gambar 5. Pengaruh ph Larutan Procion Merah terhadap Daya Serap Kitin 2.5 2 1.5 1.922 2.2 1.771 1.974 1.973 0 0 30 60 90 120 150 180 210 Waktu Kontak (Menit) 1 0.5 Gambar 4. Pengaruh Waktu Kontak Kitosan terhadap Penyerapan Larutan Procion Merah pada gambar 3 dan 4. Berdasarkan gambar 3, daya serap kitin terhadap zat warna procion merah terus mengalami peningkatan dari waktu kontak 0 menit sampai dengan waktu kontak 90 menit kemudian menurun. Pada waktu kontak 90 menit dan besarnya procion yang terserap oleh kitin paling besar yaitu 2,317 mg dengan efektifitas daya serap sebesar 92,66 %. Pada gambar 4 terlihat bahwa pada kitosan waktu kontak optimumnya yaitu 150 menit dengan banyaknya procion yang terserap sebesar 1,986 mg. ph Optimum Kitin / Kitosan Pengaruh ph larutan zat warna procion merah dapat dilihat dari gambar 5. Gambar 5 menunjukkan bahwa daya serap kitin terbesar yaitu 2,188 mg pada ph 8 dengan efektifitas daya serap sebesar 87,52 %. Kitin menyerap zat warna procion merah pada ph basa. Hal ini diesebabkan Gambar 6. 0 5 6 7 8 9 Pengaruh ph Larutan Procion Merah terhadap Daya Serap Kitosan oleh atom N pada gugus asetamida pada kitin terdelokalisasi ke atom O atau membagi muatan negatifnya ke atom O yang menyebabkan kitin lebih bersifat basa dibandingkan dengan kitosan. Pada gambar 6 terlihat kitosan cenderung menyerap pada ph asam. Pada ph 6 kitosan memiliki daya serap 2,20 mg dengan efektifitas daya serap 88,02 %. Hal ini disebabkan pada kitosan atom N pada gugus aminanya tidak tedelokalisasi yang menyebabkan atom tersebut lebih bersifat elektronegatif dibandingkan dengan atom N pada kitin. Aplikasi Kondisi Optimum Kitin / Kitosan Kondisi optimum kitin dalam menyerap zat warna procion dalam larutan standar procion merah (50 ppm) didapat pada berat 0,8 gram, waktu kontak 90 menit, dan ph 8. Daya serap kitin 2,776 mg/g dan efektifitas daya serap kitin 88,52 %. Kondisi optimum ph 426 Semirata 2013 FMIPA Unila
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 kitosan dalam menyerap zat warna procion dalam larutan standar procion merah (50 ppm) didapat pada berat 0,9 gram, waktu kontak 150 menit, dan ph 6. Daya serap kitosan 2,452 mg/g dan efektifitas daya serap kitosan 88,28 % Hasil dari pengaplikasian kondisi optimum kitin dan kitosan terhadap limbah cair procion merah industri songket, diperoleh daya serap kitin dan kitosan yang lebih besar terhadap limbah dibanding dengan daya serap kitin dan kitosan terhadap larutan standar procion merah. Daya serap kitin terhadap limbah yaitu 20,139 mg/g dengan efektifitas daya serap 33,42 %. Pada kitosan daya serapnya 34,57 mg/g dengan efektifitas 46,39 %. KESIMPULAN 1. Kondisi optimum penyerapan kitin terhadap zat warna procion merah yaitu pada berat adsorben 0,8 gram, waktu kontak 90 menit, dan ph 8. Pada kitosan kondisi optimumnya yaitu pada berat adsorben 0,9 gram, waktu kontak 150 menit, dan pada ph 6. 2. Pada kondisi optimum, daya serap kitin yaitu sebesar 2,766 mg/g dan efektifitas daya serap kitin 88,52 % sedangkan pada kitosan daya serap sebesar 2,452 mg/g dan efektifitas daya serap kitosan 88,28 %. 3. Pada kondisi optimum, daya serap kitin terhadap limbah zat warna procion merah sebesar 20,139 mg/g sedangkan pada kitosan daya serap dalam kondisi optimum terhadap limbah zat warna procion merah sebesar 34,57 mg/g. 4. Efektifitas daya serap kitin terhadap limbah zat warna procion merah sebesar 33,42 % sedangkan pada kitosan efektifitas daya serapnya sebesar 43,39 %. DAFTAR PUSTAKA Mekawati, Fachriyah, E., dan Sumardjo., 2000, Aplikasi Kitosan Hasil Transformasi Kitin Limbah Udang (Penaeus merguiensis) untuk Adsorpsi Ion Logam Timbal, Jurnal Sains and Matematika, FMIPA UNDIP, Semarang, Vol. 8 (2), hal. 51-54 Noerati dan Sanir, I., 2000, Transformasi Kitin Hasil Isolasi Dari Limbah Udang Menjadi Kitosan untuk Berbagai Keperluan Industri, Warta AKAB, 11: 98-107. Pratiwi, S., 2010, Adsorpsi Ion Fe 2+ Menggunakan Kitin dan Kitosan dengan Metode Spektrometri Serapan Atom (SSA), Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Sriwijaya, Palembang. Purnavita, R., 2007, Optimasi Pembuatan Kitosan dan Kitin Limbah Cangkang Rajungan (Portunus Pelagicus) Untuk Adsorben Ion Logam Merkuri, Akademi Kimia Industri St. Paulus, Semarang. Riswiyanto, 2001, Isolation and Characterrization of Chitosan from Shell of White Shrimp (Penaeus Merquensis), Crab (Portunus Pelagisus) and Chricket (Gryllus Conspersus), International Seminar on Natural Products Chemistry and Utilization of Natural Resource, Universitas Indonesia, Jakarta. Setiowaty, E., 2004, Penurunan Nilai KOK dan Kadar Eryinil Limbah Cair Jumputan Dengan Menggunakan Lumut Pohon (Pogonatum Cirrhatum), Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Sriwijaya, Palembang. Semirata 2013 FMIPA Unila 427