LANDASAN TEORI
B. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Pusat Biologi Universitas Sebelas Maret Surakarta, pada bulan September 2005 – Juni 2006. Karakterisasi gugus fungsi jamur dengan FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Analisis SAA dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Penelitian dan Pengembangan Teknologi BATAN Yogyakarta.
C. Alat dan Bahan 1. Alat yang Digunakan a. Seperangkat peralatan gelas
b. Spektrofotometer UV-VIS Double Beam Shidamidzu 160 PC c. Digital pH meter Lutron
d. Neraca Analitis Mattler Toledo AG 204 (Max 210, d = 0,1 mg) e. Sentrifugasi Hettich EBA 30
f. FTIR Shimadzu model 8201 PC
g. Surface Area Analyzer (SAA) NOVA 1000 h. Incubator Hotcold-M Selecta
21
j. Shaker KS 250 basic IKA Labortecknik k. Magnetik stirrer
l. Oven Memmert m.Kawat ose n. Bunsen
o. Pengayak 20 mesh dan 40 mesh p. Penggerus dan lumpang porselen
2. Bahan yang Digunakan
a. Jamur Rhizopus oryzae dari PAU UGM (FNCC tidak tercatat) b. H2SO4 95 – 97 % p.a Merck
c. HCl 37 % p.a Merck d. NaOH p.a Merck
e. Zat warna Remazol Yellow f. BaCl2.2H2O p.a Merck g. Natrium silikat p.a Merck
h. Dextrose anhydrous BAR JT Baker i. Pepton water Oxoid
j. Yeast Ekstrak Oxoid k. Aquades
l. Kertas saring Whatman 42 m.Alumunium foil
n. Kapas steril
D. Prosedur Penelitian 1. Preparasi Adsorben
a. Sterilisasi Alat
Semua peralatan gelas yang akan digunakan harus dicuci sampai bersih. Peralatan untuk pertumbuhan jamur Rhizopus oryzae disterilkan dengan autoklaf pada suhu 121o C selama 15 menit.
b. Pembuatan Media Pertumbuhan 1. Larutan Yeast Ekstrak Pepton
Sebanyak 10 gram yeast ekstrak dan 20 gram pepton dilarutkan dalam aquades menjadi 1000 mL. Larutan yang terbentuk dibagi menjadi 4 masing-masing 225 mL dimasukkan ke dalam 4 erlenmeyer @ 500 mL. Sisanya dibagi menjadi 2 bagian dan dimasukkan ke dalam 2 erlenmeyer @ 250 mL. Masing-masing tabung erlenmeyer ditutup kapas dan dilapisi aluminium foil di bagian luar, selanjutnya diikat karet dan disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121o C selama 15 menit.
2. Larutan dekstrosa 40%
Sebanyak 40 gram dekstrosa dilarutkan dalam akuades sampai volume 100 mL. Larutan yang terbentuk dimasukkan ke dalam tabung erlenmeyer 250 mL, lalu disimpan dalam lemari pendingin. Masing-masing tabung erlenmeyer ditutup kapas dan dilapisi aluminium foil di bagian luar, selanjutnya diikat karet dan disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121o C selama 15 menit.
c. Penanaman Kultur Biomassa
Penanaman (inokulasi) kultur dilakukan dalam ruang inokulasi yang dijaga supaya tetap steril. Ruang inokulasi yang digunakan disterilisasi dengan disemprot etanol 96%. Kawat ose disterilisasi dengan mencelupkannya ke dalam etanol 96% kemudian dibakar dengan nyala lampu spirtus.
1. Penanaman biomassa untuk kultur awal (starter) a. Media Yeast Ekstrak Pepton Dekstrosa (YEPD)
Sebanyak 3 mL larutan dekstrosa 40% ditambahkan ke dalam masing-masing 50 mL larutan YEPD yang terdapat dalam tabung erlenmeyer 250 mL
b. Masing-masing media YEPD ditanami Rhizopus oryzae
c. Media YEPD yang ditanami Rhizopus oryzae dishaker dengan kecepatan 175 rpm selama 48 jam pada suhu ruang (± 27 oC)
d. Sel yang berkembang sebagai media awal (starter) siap untuk ditanami media YEPD dengan volume yang lebih besar
23
2. Penanaman biomassa
a. Media Yeast Ekstrak Pepton Dekstrosa (YEPD)
Sebanyak 10 mL larutan dekstrosa 40% ditambahkan ke dalam 225 media YEP dalam 4 tabung erlenmeyer 500 mL
b. Sebanyak 10 mL starter dimasukkan ke dalam 225 mL media YEPD pada tabung erlenmeyer yang berbeda.
c. Media YEPD yang ditanami starter diinkubasi dengan shaker dengan kecepatan 175 rpm selama 48 jam pada suhu kamar (± 27 oC).
d. Aktivasi biomassa
1. Sel biomassa yang masih dalam media dipanaskan dengan autoklaf pada 121o C selama 15 menit.
2. Biomassa dari media disaring dengan kertas saring Whatman no. 42 kemudian dicuci sebanyak 3 kali.
3. Sebanyak 5 gram biomassa dicampur dengan 100 mL 1 mol/L NaOH dipanaskan dengan autoklaf pada suhu 121o C selama 15 menit.
4. Biomassa dikumpulkan dengan disaring pada kertas saring
5. Biomassa dicuci beberapa kali dengan aquades untuk menghilangkan NaOH yang berlebihan.
6. Pengeringan biomassa dengan oven pada suhu 70o C selama 12 jam.
7. Karakterisasi gugus fungsional dengan FTIR dan analisis permukaan biomassa dengan SAA
e. Immobilisasi biomassa
1. Sebanyak 5 gram biomassa aktif basah dicuci beberapa kali dan disentrifugasi selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm.
2. 75 mL asam sulfat 5% dicampur dengan larutan natrium silikat. Setelah campuran asam sulfat 5% dan natrium silikat mencapai pH 2, maka sebanyak 5 gram biomassa aktif basah yang telah dicuci ditambahkan pada larutan silikat dan diaduk selama 15 menit.
4. Gel polimer dicuci berkali-kali dengan aquades sampai bila ditambah 2 tetes barium klorida (BaCl2) tidak diperoleh endapan yang menandakan bahwa sulfat pada biomassa telah hilang.
5. Gel polimer dengan biomassa terimobilisasi dikeringkan selama 12 jam pada suhu 60o C dan digiling dengan mortar sehingga dapat melewati saringan dengan ukuran 20 - 40 mesh.
6. Karakterisasi gugus fungsional dengan FTIR dan analisis permukaan biomassa dengan SAA
2. Proses Adsorpsi
a. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow
1. Perbandingan Kemampuan Daya Serap Biomassa Tanpa Perlakuan Awal, Aktif dan Terimmobilisasi Natrium Silikat
Sebanyak 25 mL larutan zat warna Remazol Yellow pada pH 7 masing-masing ditambah 50 mg biomassa Rhyzopus oryzae tanpa perlakuan, 50 mg biomassa aktif dan 50 mg biomassa terimmobilisasi natrium silikat. Masing-masing digojog dengan shaker dengan kecepatan 120 rpm selama 60 menit. Biomassa dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa. Konsentrasi zat warna yang diserap oleh biomassa adalah selisih antara konsentrasi awal larutan dengan konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa.
2. Penentuan pH Optimum
Masing-masing 50 mg biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat dimasukkan ke dalam 25 mL larutan zat warna Remazol Yellow
dengan variasi pH : 7, 8, 9, 10, 11, 12, dan 13. Tabung ditutup dengan alumunium foil, digojok dengan shaker dengan kecepatan 120 rpm selama 60 menit. Biomassa dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi
25
yang tidak diserap oleh biomassa. Konsentrasi zat warna yang diserap oleh biomassa adalah selisih antara konsentrasi awal larutan dengan konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa.
3. Penentuan Waktu Kontak Optimum
Masing-masing 50 mg biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat dimasukkan ke dalam 25 mL larutan zat warna Remazol Yellow
pada pH optimum masing-masing biomassa. Tabung ditutup dengan alumunium foil, digojog dengan shaker pada kecepatan 120 rpm dengan variasi waktu kontak 10, 20, 30, 40, 60, 80, dan 100 menit. Biomassa dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa. Konsentrasi zat warna yang diserap oleh biomassa adalah selisih antara konsentrasi awal larutan dengan konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa
4. Penentuan Isoterm Adsorpsi
Masing-masing 50 mg biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat dimasukkan ke dalam 25 mL larutan zat warna Remazol Yellow dengan beberapa variasi konsentrasi pada pH optimum. Tabung ditutup dengan alumunium foil, digojok dengan shaker pada kecepatan 120 rpm selama waktu kontak optimum. Biomassa dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa. Konsentrasi zat warna yang diserap oleh biomassa adalah selisih antara konsentrasi awal larutan dengan konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa.
b. Aplikasi Limbah 1. Adsorpsi Limbah Zat Warna
Limbah pabrik batik diambil dari bak penampungan setelah proses pencelupan sebelum limbah tersebut dialirkan ke sungai. Konsentrasi awal zat
warna diukur setelah zat warna diatur pHnya sampai pH optimum dengan penambahan NaOH dan HCl. Masing-masing 50 mg biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat dimasukkan ke dalam 25 mL limbah yang telah diatur pHnya sampai pH optimum kemudian digojog dengan shaker pada kecepatan 120 rpm selama waktu kontak optimum. Biomassa dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa. Konsentrasi limbah zat warna yang diserap oleh biomassa adalah selisih antara konsentrasi awal larutan dengan konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa.
2. Desorpsi
Endapan adsorben yang diperoleh setelah proses adsorpsi ditambah 25 mL aquades, kemudian diaduk dengan shaker pada kecepatan 120 rpm selama waktu kontak optimum. Setelah itu biomassa dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi limbah zat warna yang terdesorpsi.
