BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
B. Penentuan Konsentrasi Optimum Adsorpsi Logam Ag oleh Kitosan
persentase (%) optimum penyerapan logam Ag oleh kitosan pada variasi waktu shaker Ag/kitosan (20 ml Ag 1000 ppm : 0,2 g) selama 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 dan 7 jam. Besarnya persentase adsorpsi logam Ag oleh kitosan dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom (AAS) dengan metode kurva standar. Kurva standar dan persentase adsorpsi logam Ag oleh kitosan dapat dilihat pada Gambar 9 dan 10 serta data dapat dilihat pada Lampiran 2 dan 3.
Gambar 9. Kurva standar logam Ag menggunakan AAS
y = 0,0815x + 0,0008 R = 0,9994
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000
Absorbansi
Konsentrasi (ppm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Gambar 10. Adsorpsi logam Ag oleh kitosan
Berdasarkan Gambar 10 menunjukkan bahwa terjadi peningkatan jumlah logam Ag yang teradsorp pada jam ke-1 (1 jam) sampai jam ke-5 (5 jam) secara signifikan. Akan tetapi pada jam ke-5 (5 jam) sampai jam ke-7 (7 jam) jumlah logam Ag yang teradsorp semakin tidak signifikan. Penurunan ini terjadi mulai dari waktu shaker pada jam ke-5 (5 jam). Hal ini disebabkan karena adanya ketidak seimbangan jumlah logam Ag dan situs aktif (-NH2 dan -OH) pada kitosan, semakin lama waktu shaker logam Ag dengan jumlah situs aktif yang sama, maka situs aktif kitosan mengalami kejenuhan. Berdasarkan Gambar 10, kondisi optimum proses penyerapan logam Ag oleh kitosan terjadi pada jam ke-5 (5 jam). Penentuan kondisi optimum ini didukung dengan penghitungan secara statistika menggunakan anova satu arah dan uji Duncan yang dapat dilihat pada Lampiran 4 dan 5.
1. Karakterisasi FTIR kitosan setelah adsorpsi logam Ag
Adanya interaksi antara kitosan dengan logam Ag menyebabkan terjadinya perubahan karakter spektra IR kitosan. Perubahan spektra IR kitosan setelah mengadsorp logam Ag dapat dilihat pada Gambar 11.
955 960 965 970 975 980 985
0 2 4 6 8
Konsentrasi logam Ag teradsorb (ppm)
Waktu (jam) 0
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
Gambar 11. Perubahan spektra IR kitosan sebelum dan setelah proses adsorpsi Secara kualitatif, Gambar 11 menunjukkan adanya perubahan baik intensitas, maupun lebar puncak dari kitosan. Serapan vibrasi sekitar 3448,72 cm-1 dan 1597,06 cm-1 yang menunjukkan serapan overlapping vibarasi gugus –NH2
dan -OH mengalami penyempitan karena adanya logam Ag. Hal ini dimungkinkan karena berkurangnya kekuatan ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler kitosan setelah adanya logam Ag, serta terbentuknya ikatan hidrogen dengan molekul air semakin besar pada kitosan. Interaksi antara logam Ag dengan gugus –NH2 dan -OH juga menyebabkan terjadinya penurunan intensitas pada daerah 1419,61 cm-1 yang merupakan serapan dari C-H dan daerah 1319,31 cm-1 serapan dari gugus C-N serta 1381,03 cm-1 yang merupakan daerah serapan dari gugus C-C semakin tidak kelihatan. Hal ini dimungkinkan karena interaksi Ag dengan gugus NH2 dan –OH menyebabkan kekakuan vibrasi gugus C-H, C-C dan C-N, sehingga intensitas vibrasi gugus - gugus tersebut menjadi lebih kecil.
-OH & -NH2str -NH2 str
-C-H
-C-C
-C-N Kitosan/Ag
Kitosan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
2. Karakterisasi XRD kitosan setelah adsorpsi logam Ag
Kitosan memiliki kisi kristal yang ditunjukkan oleh munculnya pola difraksi utama yaitu 2θ sekitar 10o dan 20o, dengan intensitas yang rendah (Trecenichenco et al., 2006). Adanya proses adsorbsi logam Ag oleh kitosan mempengaruhi kristalinitas kitosan. Adanya logam Ag menyebabkan puncak utama difraktogram kitosan semakin lebar dan intensitas kitosan semakin rendah.
Hal ini ditunjukkan pada Gambar 12.
Gambar 12. Perubahan difraktogram kitosan
Berdasarkan Gambar l2 menunjukkan bahwa terjadinya penurunan intensitas puncak pada difraktogram kitosan disebabkan karena kristalinitas kitosan setelah adanya logam Ag dalam kitosan. Modrzejewska et al. (2009) menyebutkan bahwa dengan meningkatnya jumlah ion logam yang teradsop oleh kitosan, maka indek kristalinitas dari kitosan semakin menurun. Kristalinitas kitosan dipengaruhi oleh ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler.
Dengan adanya logam Ag menyebabkan rusaknya ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler kitosan dengan membentuk khelat antara logam Ag dengan kitosan seperti yang diiliustrasikan Gambar 13. Hal ini menyebabkan kristalinitas kitosan menurun.
62
579
66 769
Kitosan/Ag
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user Gambar 13. Berkurangnya ikatan
intermolekuler k
3. Karakterisasi DTA/TGA kitosan setelah adsor Dalam analisis TGA (
Thermal Analysis), sampel mulai mengalami perubahan atau reaksi ditunjukkan oleh penyimpangan terhadap garis horizontal dan reaksi telah sempurna apabila tercapai kurva horizontal dan tidak mengalami perubahan kembali (
reaksi yang tidak diikuti oleh adanya perubahan massa, tidak dapat dianalisis dengan TGA. Perubahan termogram DTA disebabkan oleh
reaksi yang tidak hanya dipengaruhi oleh perubahan massa sampel tapi juga oleh terjadinya proses reaksi, perubahan stru
Perubahan termogram adsor dan 15.
Gambar 14 I
Berkurangnya ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler kitosan
i DTA/TGA kitosan setelah adsorpsi logam Ag
Dalam analisis TGA (Thermogravimetric Analysis) dan DTA (Differential ), sampel mulai mengalami perubahan atau reaksi ditunjukkan oleh penyimpangan terhadap garis horizontal dan reaksi telah sempurna apabila tercapai kurva horizontal dan tidak mengalami perubahan kembali (plateu
ng tidak diikuti oleh adanya perubahan massa, tidak dapat dianalisis dengan TGA. Perubahan termogram DTA disebabkan oleh perubahan panas k hanya dipengaruhi oleh perubahan massa sampel tapi juga oleh terjadinya proses reaksi, perubahan struktur dan perubahan fasa sampel.
adsorpsi logam Ag oleh kitosan disajikan pada Gambar
4. Perubahan Termogram TGA Kitosan II ), sampel mulai mengalami perubahan atau reaksi ditunjukkan oleh penyimpangan terhadap garis horizontal dan reaksi telah sempurna apabila plateu). Suatu ng tidak diikuti oleh adanya perubahan massa, tidak dapat dianalisis perubahan panas k hanya dipengaruhi oleh perubahan massa sampel tapi juga oleh ktur dan perubahan fasa sampel.
ambar 14
Kitosan/Ag
Kitosan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Gambar 15. Perubahan Termogram DTA Kitosan
Dari termogram TGA dan DTA, secara umum diperoleh 4 perubahan kurva yang menunjukkan adanya perubahan massa dan panas reaksi yaitu : Suhu antara di bawah 120 oC (kurva miring I), suhu antara 250 – 360 oC (kurva miring II), suhu antara sekitar 360 – 610 oC (kurva miring III) dan suhu diatas 610 oC.
Suhu antara dibawah 120 oC (kurva miring I) menunjukkan proses lepasnya molekul air. Hilangnya molekul air dari kitosan merupakan reaksi eksotermis yang ditunjukkan puncak ke atas pada termogram DTA kitosan.
Suhu antara 250 – 360 oC (kurva miring II) kemungkinan menunjukkan hilangnya sisa gugus asetil dari kitosan karena gugus asetil memiliki ikatan π yang lebih lemah dan reaktif sehingga mudah putus terlebih dahulu. Termogram TGA pada komposit kitosan/Ag pada suhu sekitar 300 oC menunjukkan proses hilangnya gugus asetil telah selesai. Sedangkan pada Termogram TGA kitosan proses hilangnya gugus asetil masih terus berlangsung. Lepasnya gugus asetil pada komposit kitosan/Ag lebih cepat daripada pada kitosan. Hal ini dimungkinkan karena hilangnya ikatan hidrogen pada komposit kitosan/Ag, sehingga keteraturannya menjadi lebih acak dan gugus asetil lebih cepat lepas.
Hilangnya gugus asetil dari kitosan merupakan reaksi endotermis, ditunjukkan munculnya puncak ke bawah termogram DTA.
I
II
III
Kitosan/Ag
Kitosan
IV
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
Suhu antara sekitar 360 – 610 oC (kurva miring III) kemungkinan menunjukkan proses degradasi dan dekomposisi rantai kitosan, maupun komposit kitosan/Ag berdasarkan termogram DTA proses degradasi dan dekomposisi rantai kitosan merupakan reaksi eksotermis.
Suhu di atas 610 oC (kurva miring IV) terbentuk garis horizontal pada termogram TGA kitosan yang menunjukkan habis terdekomposisi menjadi komponen penyusunnya. Adanya sisa logam Ag dalam kitosan menyebabkan