HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
V.2.1 Penentuan ketebalan lapis tipis optimum
Penentuan ketebalan lapis tipis optimum untuk proses adsorpsi zat warna hasil ekstraksi kulit buah manggis dilakukan dengan melakukan proses adsorpsi menggunakan lapis tipis yang dibuat dengan frekuensi pelapisan bervariasi pada konsentrasi zat warna dan waktu adsorpsi tertentu. Dalam penelitian ini variasi pelapisan lapis tipis yang digunakan yaitu lapis tipis hasil pelapisan 1x, 5x, dan 8x, sementara konsentrasi zat warna yang digunakan sebesar 15 % (v/v) dengan waktu adsorpsi selama 21 jam. Hasil penelitian disajikan dalam gambar V.11.
0,6 1,7 1,9 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1 5 8
Pelapisan Lapis Tipis
C ad s ( % v/v )
Gambar V.11 Grafik hubungan konsentrasi ekstrak manggis teradsorp versus banyaknya pelapisan lapis tipis
Dari gambar V.11 terlihat bahwa konsentrasi zat warna yang teradsorp pada lapis tipis 5x pelapisan mengalami kenaikan yang signifikan bila dibandingkan dengan konsentrasi teradsorp pada lapis tipis 1x pelapisan, sementara konsentrasi zat warna teradsorp pada lapis tipis 8x pelapisan tidak menunjukkan kenaikan yang berarti bila dibandingkan dengan konsentrasi zat warna yang teradsorp pada lapis tipis 5x pelapisan. Hal ini sesuai dengan morfologi permukaan lapis tipis yang ditunjukkan oleh foto SEM, di mana lapis tipis dengan pelapisan 8x memiliki struktur pori yang lebih rapat. Struktur pori yang lebih rapat menyebabkan kenaikan luas permukaan tidak sebanding dengan bertambahnya pelapisan lapis tipis, sehingga adsorbat yang teradsorp tidak akan mengalami kenaikan yang berarti.
V.2.1 Penentuan waktu interaksi optimum
Penentuan waktu optimum ini dilakukan dengan cara melakukan variasi waktu interaksi ekstrak kulit manggis dengan lapis tipis TiO2 hasil pelapisan dengan jumlah pelapisan dan konsentrasi ekstrak zat warna tertentu. Dalam penelitian ini, variasi waktu yang digunakan adalah 1, 5, 15, 20, 30, 60, 120, 180 dan 360 menit, sedangkan ketebalan lapis tipis dan konsentrasi larutan zat warna hasil ekstrak yang digunakan tetap yaitu lapis tipis hasil pelapisan 5x dan konsentrasi ekstrak sebesar 15 % (v/v). Data yang diperoleh diolah menjadi grafik hubungan antara konsentrasi zat warna teradsorpsi versus waktu interaksi. Hasil penelitian disajikan pada Gambar V.12.
79
Gambar V.12 Grafik hubungan konsentrasi ekstrak manggis teradsorp versus waktu interaksi ekstrak manggis dengan lapis tipis TiO2
Trend line gambar V.12 menunjukkan bahwa pada selang waktu 0 - 120 menit proses adsorpsi berlangsung cepat di mana kenaikan adsorpsi sejalan dengan kenaikan waktu interaksi, sedangkan untuk waktu interaksi ≥ 120 menit jumlah ekstrak manggis yang teradsorpsi tidak mengalami peningkatan yang berarti. Hal ini berarti bahwa telah terjadi kesetimbangan antara adsorben lapis tipis TiO2
dengan ekstrak kulit manggis dalam larutan. V.2.1 Penentuan konsentrasi optimum
Penentuan konsentrasi optimum dilakukan dengan melakukan variasi konsentrasi awal zat warna hasil ekstraksi kulit buah manggis dengan ketebalan lapis tipis dan waktu interaksi tertentu. Dalam penelitian ini variasi konsentrasi yang dilakukan yaitu 2,5 %, 5 %, 10 %, 15 % dan 20 % (v/v) dengan lapis tipis hasil pelapisan 5x dan waktu interaksi optimum yang telah ditentukan sebelumnya yaitu selama 120 menit. Hasil penelitian disajikan pada gambar V.13.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0 5 10 15 20 25 C aw al (% v/v) Ca d s ( % v /v )
Gambar V.13 Grafik hubungan konsentrasi ekstrak manggis teradsorp versus konsentrasi awal
Dari grafik tersebut terlihat bahwa pada konsentrasi awal dibawah 15 % (v/v), dengan waktu interaksi selama 120 menit, besarnya konsentrasi zat warna yang teradsorp naik seiring dengan bertambahnya konsentrasi awal. Sedangkan pada konsentrasi awal lebih besar dari 15 % (v/v), zat warna yang teradsorp tidak mengalami kenaikan yang berarti. Hal ini berarti bahwa kapasitas adsorpsi lapis tipis TiO2 telah dapat terpenuhi dengan konsentrasi awal 15 % (v/v) dengan waktu interaksi selama 120 menit.
Dari proses optimasi adsorpsi terlihat bahwa saat kesetimbangan, lapis tipis TiO2 dengan pelapisan 5x memiliki kapasitas adsorpsi zat warna ekstrak manggis berkisar antara 1,5-1,7 % (v/v). Jika kapasitas adsorpsi maksimum lapis tipis TiO2 berkisar antara 1,5-1,7 % (v/v) , maka semestinya dengan memberikan konsentrasi awal zat warna 2,5-10 % (v/v) sudah dapat memenuhi kapasitas lapis tipis TiO2, akan tetapi dari Gambar V.13 terlihat bahwa dengan menggunakan konsentrasi
awal zat warna sebesar 2,5 %, 5 % dan 10 % (v/v) dengan waktu interaksi selama 120 menit zat warna yang teradsorp masih kurang dari 1 % (v/v) padahal masih
81
terdapat sisa zat warna di dalam larutan. Hal ini dimungkinkan karena konsentrasi awal yang berbeda memiliki waktu kesetimbangan yang berbeda, di mana konsentrasi awal yang lebih rendah akan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk mencapai keadaan setimbang. Hal ini sesuai dengan persamaan umum laju reaksi yang menyatakan bahwa laju reaksi sebanding dengan konsentrasi pangkat order reaksi ( r ~ Cn ). Dengan demikian semakin tingggi konsentrasi maka laju reaksinya akan semakin besar sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan akan semakin kecil. Konsentrasi zat warna teradsorp belum dapat memenuhi kapasitas maksimum dari lapis tipis TiO2 meskipun konsentrasi awal yang diberikan sudah lebih besar dari kapasitas adsorpsi maksimum, hal ini kemungkinan disebabkan pada konsentrasi awal tersebut diperlukan waktu yang lebih lama untuk mencapai kesetimbangan. Dalam penelitian ini, variasi konsentrasi dilakukan pada waktu interaksi 120 menit yang merupakan hasil dari proses optimasi waktu interaksi yang dilakukan dengan menggunakan konsentrasi awal 15 % (v/v), sehingga ada kemungkinan jika konsentrasi awal yang digunakan dalam proses optimasi waktu interaksi dibawah 15 % (v/v) akan didapatkan waktu kesetimbangan yang lebih lama. Jika dalam proses variasi
konsentrasi awal dilakukan dengan menggunakan waktu interaksi yang lebih lama (lebih dari 120 menit), ada kemungkinan zat warna yang teradsorp untuk
konsentrasi awal 2,5 %, 5 %, dan 10 % (v/v) akan mengalami kenaikan hingga kapasitas maksimum lapis tipis TiO2 terpenuhi. Akan tetapi ada kemungkinan hal tersebut bukan diakibatkan oleh adanya perbedaan waktu kesetimbangan pada setiap konsentrasi awal yang berbeda, hal tersebut dapat juga diakibatkan karena
adanya kompetisi antara pelarut dengan zat warna, di mana pada konsentrasi rendah pelarut lebih banyak sehingga lebih unggul dalam kompetisi untuk teradsorp pada lapis tipis TiO2 sehingga zat warna yang teradsorp menjadi lebih rendah. Apabila fenomena tersebut diakibatkan karena perbedaan waktu kesetimbangan untuk setiap konsentrasi awal yang berbeda, maka kemungkinan besar kapasitas maksimum lapis tipis TiO2 dapat terpenuhi dengan menggunakan konsentrasi awal lebih rendah dari 15 % (v/v) akan tetapi dibutuhkan waktu interaksi yang lebih lama.
V.3 Kajian serapan elektronik sistem lapis tipis TiO2-ekstrak kulit manggis