SERABUT AMPAS SAGU
ADE IRMA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sintesis dan Saponifikasi Selulosa-g-Poliakrilamida dari Selulosa Serabut Ampas Sagu adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2012
ii
ABSTRAK
ADE IRMA. Sintesis dan Saponifikasi Selulosa-g-Poliakrilamida dari Selulosa Serabut Ampas Sagu. Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI dan MUHAMMAD FARID.
Serabut ampas sagu merupakan salah satu limbah yang dihasilkan dari ekstraksi pati sagu dan mengandung 42% selulosa. Selulosa ini dapat dimodifikasi dengan metode pencangkokan dan penautan-silang menggunakan monomer akrilamida dan penaut-silang metilena-bis-akrilamida menghasilkan produk selulosa-g-poliakrilamida. Selulosa-g-poliakrilamida disintesis dengan nisbah selulosa dan monomer 50:50 dan 2 gram penaut-silang. Saponifikasi dapat meningkatkan kepolaran produk pencangkokan dan penautan-silang. Saponifikasi dilakukan dengan 3 ragam waktu, yaitu 1, 2, dan 3 jam. Analisis spektrum inframerah dan kadar nitrogen menunjukkan bahwa sebagian gugus –CONH2
hasil sintesis berubah menjadi gugus –COOH setelah disaponifikasi. Perubahan gugus fungsi ini meningkatkan kapasitas absorpsi air. Uji daya tahan pelarut antara etil asetat dan selulosa-g-poliakrilamida tersaponifikasi 2 jam menunjukkan hasil terbaik dengan perubahan indeks biasnya 0.00. Hasil ini menunjukkan bahwa selulosa-g-poliakrilamida tersaponifikasi 2 jam memiliki potensi untuk dijadikan fase diam kromatografi kolom.
Kata kunci: penautan-silang, pencangkokan, selulosa-g-poliakrilamida, saponifikasi.
ABSTRACT
ADE IRMA. Synthesis and Saponification of Cellulose-g-Polyacrylamide from Cellulose of Sago Waste Fibers. Supervised by TUN TEDJA IRAWADI and MUHAMMAD FARID.
Sago waste fibers is wasted from starch extraction of sago and contain 42% of cellulose. The cellulose can be modified by grafting and crosslinking method by using acrylamide monomer to produce cellulose-g-polyacrylamide. Cellulose-g-polyacrylamide was synthesized with 50:50 cellulose and monomer ratio and 2 gram of crosslinker. Saponification could increase the polarity of the grafting and crosslinking product. Saponification were carried out in 3 different times, namely 1, 2, and 3 hours. Analysis of infrared spectrum and nitrogen content showed that some of the -CONH2 groups of the synthesis products were transformed into –
COOH groups after saponification. This functional group conversion increased the water absorption capacity. Solvent resistance analysis between ethyl acetate solvent and cellulose-g-polyacrylamide was saponification 2 hours showed the best result with change in refractive index value of 0.00. These result showed that cellulose-g-polyacrylamide was saponification 2 hours has the potential to be used as the the stationary phase column chromatography.
SINTESIS DAN SAPONIFIKASI
SELULOSA-G-POLIAKRILAMIDA DARI SELULOSA
SERABUT AMPAS SAGU
ADE IRMA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
iv
Judul Skripsi : Sintesis dan Saponifikasi Selulosa-g-Poliakrilamida dari Selulosa Serabut Ampas Sagu
Nama : Ade Irma
NIM : G44080105
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS Pembimbing I
Drs Muhammad Farid, MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS Ketua Departemen Kimia
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis yang berjudul Sintesis dan Saponifikasi Selulosa-g-Poliakrilamida dari Selulosa Serabut Ampas Sagu. Karya tulis ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan Mei hingga Agustus 2012 di Laboratorium Terpadu, Departemen Kimia, Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS selaku pembimbing I dan Bapak Drs Muhammad Farid, MSi selaku pembimbing II. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ayah, Ibu, keluarga, serta Yayasan Doa Bangsa atas segala doa dan kasih sayangnya.
Terima kasih juga disampaikan kepada Ibu Dr Henny Purwaningsih Suyuti, MSi, Bapak Mohammad Khotib, MSi, Bapak Budi Arifin, MSi, dan Bapak Novriyandi Hanif, DSc atas segala diskusi dan saran berkaitan dengan penelitian. Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Indah, Baim, dan staf analis Laboratorium Terpadu atas bantuan dan masukan selama penelitian. Apresiasi juga penulis ucapkan kepada Egi Mariah, Itoh Khitotul, Dwi Utami, Fitri Aprianti, Sri Wulan, Dumas, Toriq, Fadhli, Ika serta teman-teman Kimia 45 atas saran, semangat, dan pengalaman selama studi dan penelitian. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan.
Bogor, Desember 2012
vi
DAFTAR ISI
DAFTAR LAMPIRAN vii
METODE 2
Alat dan Bahan 2
Sintesis Selulosa-g-Poliakrilamida 2
Pencangkokan dan Penautan-Silang 2
Pencucian Gel 2
Saponifikasi Selulosa-g-Poliakrilamida 3
Pencirian Selulosa-g-Poliakrilamida 3
Analisis Kadar Nitrogen 3
Analisis Spektrum FTIR 3
Uji Kapasitas Absorpsi Air 4
Uji Daya Tahan dalam Berbagai Pelarut 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4
Selulosa-g-Poliakrilamida 4
Ciri-Ciri Selulosa-g-Poliakrilamida 5
SIMPULAN DAN SARAN 7
Simpulan 7
Saran 8
DAFTAR PUSTAKA 8
RIWAYAT HIDUP 17
DAFTAR LAMPIRAN
1 Bagan alir isolasi selulosa dari serabut ampas sagu 10
2 Bagan alir penelitian 11
3 Reaktor pencangkokan dan penautan-silang 11
4 Hipotesis tahapan reaksi kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang selulosa dengan akrilamida 12
5 Hasil analisis kadar nitrogen 14
6 Rekapitulasi analysis of variance 15
7 Hasil analisis kapasitas absorpsi air 15
8 Data indeks bias uji daya tahan dalam berbagai pelarut 15
PENDAHULUAN
Industri pati sagu merupakan salah satu industri yang sangat penting di Indonesia. Area perkebunan tanaman sagu di Indonesia mencapai 1.40 juta hektar dengan sekitar 1 juta hektarnya terdapat di Papua (Bustaman 2008). Industri pengolahan pati sagu menghasilkan 3 jenis limbah, yaitu ampas, kulit batang, dan air buangan. Jumlah ampas sagu 6 kali lebih banyak dibandingkan dengan jumlah tepung sagu yang dihasilkan. Ampas sagu telah dimanfaatkan untuk pakan ternak, arang briket, dan media tanaman (Matitaputty dan Alfons 2006). Namun, pemanfaatan ampas sagu belum optimum dan jika limbah ini tidak dikelola dengan baik akan berdampak negatif terhadap lingkungan karena menimbulkan bau yang kurang sedap. Ampas sagu terdiri atas 2 macam limbah, yaitu ela dan serabut. Serabut ampas sagu memiliki kandungan selulosa dan lignin yang lebih tinggi daripada ela sagu. Kadar selulosa dalam serabut ampas sebesar 41.47% (Setyorini 2011), sedangkan dalam ela sagu sebesar 12.02% (Segara 2011). Serabut ampas sagu tersusun atas 3 komponen utama, yaitu lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Lignin adalah polimer yang tersusun dari unit fenilpropana. Hemiselulosa adalah senyawa heteropolisakarida yang mengandung banyak komponen penyusun. Selulosa adalah polimer alami yang menyerupai serabut liat, tidak larut dalam air, dan merupakan senyawa penyusun utama pada sebagian besar jaringan tanaman.
Isolasi selulosa dari serabut ampas sagu dilakukan melalui 3 tahapan (Lampiran 1), yaitu pemanasan dengan HCl, pulping dengan NaOH, dan delignifikasi menggunakan peroksida. Selulosa yang dihasilkan secara fisik sama dengan selulosa murni. Selulosa dapat dimodifikasi secara kimia menjadi bahan yang lebih bermanfaat. Salah satu metode modifikasi selulosa adalah pencangkokan dan penautan-silang. Pencangkokan membentuk cabang-cabang polimer pada selulosa sebagai tulang punggungnya, tanpa menghancurkan sifat baik dari serat selulosa. Modifikasi penautan-silang dapat memperbaiki sifat tertentu selulosa, misalnya tahan kusut atau mengerut, namun karena jaringan yang terbentuk berdimensi tiga, struktur selulosa menjadi lebih kaku (Achmadi 1990).
Setyorini (2011) telah memodifikasi selulosa menggunakan metode pencangkokan dan penautan-silang dengan monomer akrilamida. Nisbah selulosa serabut ampas sagu dengan monomer sebesar 50:50. Penaut-silang yang digunakan, ialah metilena-bis-akrilamida (MBA) dengan inisiator yang ditambahkan amonium persulfat (APS). Selulosa-g-poliakrilamida yang disintesis oleh Setyorini (2011) telah berhasil memisahkan komponen xantorizol dari ekstrak temu lawak.
2
METODE
Alat dan BahanPeralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah radas reaktor sintesis, blade stirrer, motor pengaduk, alat penghalus/penggiling, shaker, pelat pemanas, radas Kjeldahl, radas saponifikasi, spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR) IR Prestige-21 Shimadzu, refraktometer Bausch & Lomb, oven, dan alat-alat kaca yang lazim digunakan di laboratorium.
Bahan-bahan yang digunakan adalah isolat selulosa dari serabut ampas sagu, pelet NaOH teknis, indikator hijau bromkresol (BCG) dan merah metil, gas
N2, serta bahan-bahan p.a. yang meliputi metilena-bis-akrilamida (MBA),
amonium persulfat (APS), akrilamida, H2SO4, aseton, HCl, metanol, etanol, KBr
untuk spektroskopi IR, selen, asam borat (Merck®), etil asetat, dan n-heksana (J,T,
Baker®).
Lingkup Penelitian
Penelitian ini terbagi dalam 3 tahap (Lampiran 2), yaitu sintesis selulosa-g-poliakrilamida dari selulosa serabut ampas sagu, saponifikasi hasil
sintesis, serta pencirian dan analisis hasil sintesis dan saponifikasi. Pencirian dan analisis yang dilakukan meliputi analisis kadar nitrogen, analisis FTIR, uji kapasitas absorpsi air, dan uji daya tahan dalam berbagai pelarut.
Sintesis Selulosa-g-Poliakrilamida
Pencangkokan dan Penautan-Silang (Liang et al. 2009)
Selulosa-g-poliakrilamida disintesis dalam radas reaktor pencangkokan dan penautan-silang (Lampiran 3) dengan nisbah antara substrat selulosa dan monomer akrilamida 50:50. Nisbah ini dibuat dalam skala 30 g. Sampel selulosa sebanyak 15 g dimasukkan ke dalam labu leher tiga, kemudian ditambahkan 150 mL akuades, kemudian dipanaskan dan diaduk dengan kecepatan 200 rpm hingga mencapai suhu 90–95 °C. Setelah mencapai suhu 90 °C, dialirkan gas N2 dan
dibiarkan konstan selama 30 menit. Setelah 30 menit, suhu diturunkan ke 60–65 °C lalu ditambahkan 0.25 g inisiator APS yang dilarutkan dalam 12.5 mL akuades. Pemanasan dilanjutkan sampai 15 menit. Kemudian, 2 g MBA serta 15 g monomer akrilamida yang dilarutkan dalam 200 mL akuades ditambahkan dengan laju penambahan 2 tetes/detik. Suhu pemanasan dinaikkan menjadi 70 °C dan dijaga konstan selama 3 jam.
Pencucian Gel (Al Karawi et al. 2011, Teli dan Waghmare 2009)
dicuci dengan akuades hingga cairannya tidak keruh, dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C hingga mencapai bobot konstan. Produk yang merupakan selulosa-g-poliakrilamida, dihaluskan.
Saponifikasi Selulosa-g-Poliakrilamida (modifikasi Nakason et al. 2010)
Saponifikasi dilakukan dengan 3 variasi waktu, yaitu 1, 2, dan 3 jam, untuk melihat pengaruh saponifikasi terhadap pengurangan kadar nitrogen. Selulosa-g -poliakrilamida ditimbang sebanyak 8 g dan dimasukkan ke dalam labu bulat lalu ditambahkan 20 mL NaOH 0.1 M dan 20 mL akuades. Campuran direfluks selama 1, 2, dan 3 jam pada suhu 90 °C. Hasil saponifikasi kemudian dinetralkan dengan HCl 1 M dan direndam dengan metanol selama 5 menit (proses koagulasi dan presipitasi) lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C hingga bobotnya tetap. Selulosa-g-poliakrilamida yang tersaponifikasi kemudian dihaluskan.
Pencirian Selulosa-g-Poliakrilamida
Analisis Kadar Nitrogen (Metode Kjeldahl)
Selulosa-g-poliakrilamida ditimbang sebanyak 0.1 g dan dimasukkan dalam labu kjeldahl 100 mL. Sebanyak 2 g selen dan 10 mL H2SO4 pekat ditambahkan.
Sampel didestruksi dan dipanaskan menggunakan pembakar bunsen sampai berwarna hijau jernih dan tidak ada lagi asap putih yang terbentuk lalu dibiarkan hingga dingin di udara terbuka. Radas distilasi kjeldahl dirangkai dan larutan asam borat 2% yang ditambahkan indikator BCG dan merah metil diletakkan di bagian penampung gas NH3 pada radas distilasi. Larutan hasil destruksi kemudian
dimasukkan ke dalam labu kjeldahl 500 mL. Setelah ditambahkan batu didih, 150 mL akuades, dan 50 mL larutan NaOH 40%, larutan didistilasi dengan pemanasan menggunakan pembakar bunsen hingga volume distilat dalam penampung sekitar 150 mL atau terjadi letupan dalam labu distilasi. Distilat kemudian dititrasi menggunakan HCl 0.1 N sampai berubah warna menjadi merah muda.
Nitrogen (%) = 1− 0 × � HCl ×BE N × 100% Keterangan:
W = bobot sampel (mg)
V1 = volume titrasi sampel (mL)
V0 = volume titrasi blangko (mL)
N HCl = normalitas HCl (N)
BE N = bobot ekuivalen nitrogen (14.007 g/Ek)
Analisis Spektrum FTIR
4
Uji Kapasitas Absorpsi Air (modifikasi Liu et al. 2007)
Sebanyak 0.1 g selulosa-g-poliakrilamida ditimbang dan dimasukkan dalam botol bertutup, lalu ditambahkan 200 mL akuades dan didiamkan pada suhu ruang selama 24 jam. Setelah 24 jam, setiap sampel yang telah maksimum mengabsorpsi air disaring dengan penyaring 100 mesh hingga tidak ada air yang menetes lagi. Kapasitas absorpsi dihitung dengan menggunakan persamaan
WA =
Uji Daya Tahan dalam Berbagai Pelarut
Pelarut yang digunakan meliputi n-heksana, metanol, etanol, aseton, dan etil asetat. Sebanyak 0.5 g sampel dalam tabung vial 15 mL masing-masing ditambahkan 10 mL pelarut kemudian didiamkan selama 3×24 jam sambil sesekali diaduk. Setelah 3 hari, diukur indeks biasnya menggunakan refraktometer Abbe dengan blangko masing-masing pelarut.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Selulosa-g-PoliakrilamidaSelulosa yang diisolasi dari serabut ampas sagu dimodifikasi menjadi selulosa-g-poliakrilamida menggunakan metode kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang. Akrilamida digunakan sebagai monomer dan MBA sebagai penaut-silang. Kopolimerisasi cangkok merupakan salah satu teknik modifikasi yang menggabungkan polimer dengan monomer melalui ikatan kovalen dan bersifat tidak dapat balik. Penautan-silang merupakan metode yang menghubungkan polimer melalui ikatan kimia intramolekul dan antarmolekul (Bhattacharya et al. 2009). Metode kopolimerisasi cangkok terdiri atas 2 jenis,
yakni “mencangkok ke (grafting to)” dan “mencangkok dari (grafting from)”. Mekanisme mencangkok ke ialah dengan memfungsionalisasi monomer, lalu direaksikan dengan polimer kerangka utama membentuk kopolimer cangkok.
“Mencangkok dari” dilakukan dengan mereaksikan monomer dengan polimer kerangka utama yang telah terinisiasi membentuk kopolimer cangkok (Bhattacharya et al. 2009). Metode kopolimerisasi cangkok yang digunakan dalam penelitian ini adalah “mencangkok dari”.
dan Liu et al. (2007). Hasil sintesis dicuci dengan metanol dan etanol untuk mengikat air dalam produk serta direfluks dengan aseton untuk menghilangkan homopolimer (Behari et al. 2001).
Mekanisme kopolimerisasi cangkok terdiri atas 3 tahap, yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi (Lampiran 4). Tahap inisiasi dimulai dengan terbentuknya radikal –O3SO.. Radikal sulfat ini dihasilkan dari inisiator APS yang
terdekomposisi saat pemanasan pada suhu 60 °C (da Silva et al. 2007). Radikal sulfat akan mengambil atom H pada gugus –OH atom C6 selulosa. Gugus –OH ini memiliki reaktivitas yang lebih tinggi terhadap substituen yang meruah dibandingkan dengan gugus OH lainnya karena memiliki halangan sterik yang lebih kecil. Tahap inisiasi tersebut menghasilkan makroradikal selulosa.
Makroradikal selulosa akan menyerang gugus alkena (C=C) pada monomer akrilamida sehingga ikatan rangkap terputus dan menghasilkan radikal karbon; tahap ini merupakan awal tahap propagasi. Selanjutnya, gugus C radikal akan menyerang monomer akrilamida lain dan membentuk radikal C baru. Reaksi tersebut berkelanjutan hingga membentuk rantai panjang poliakrilamida. Pada tahap penautan-silang, radikal C menyerang C=C dari MBA sehingga taut-silang terjadi dan terbentuk selulosa tercangkok-poliakrilamida. Selulosa-g -poliakrilamida yang dihasilkan dikeringkan dalam oven dengan suhu 60 °C. Produk kering yang dihasilkan dihaluskan dengan mesin penggiling berukuran 100 mesh.
Selulosa-g-poliakrilamida selanjutnya disaponifikasi, untuk meningkatkan kepolaran hasil sintesis. Peningkatan kepolaran ini erat hubungannya dengan
pembentukan muatan dalam sistem polimer akibat konversi gugus amida (-CONH2) menjadi gugus karboksil (-COOH) dan karboksilat (-COOˉ) (Teli dan
Waghmare 2009). Larutan basa yang digunakan untuk proses saponifikasi ini adalah natrium hidroksida (NaOH). Proses saponifikasi dilakukan dengan 3 variasi waktu, yaitu 1, 2, dan 3 jam (modifikasi Nakason et al. 2010) pada suhu 90 °C. Hasil saponifikasi dinetralkan dengan HCl 1 M dan dicuci dengan metanol. Setelah itu, dikeringkan dengan oven pada suhu 60 °C dan produk kering yang dihasilkan dihaluskan dengan mesin penggiling berukuran 100 mesh.
Ciri-Ciri Selulosa-g-Poliakrilamida
Selulosa-g-poliakrilamida sebelum dan sesudah disaponifikasi dicirikan spektrum FTIR serta dianalisis kadar nitrogen, kapasitas absorpsi air, dan daya tahannya terhadap pelarut. Kadar nitrogen pada selulosa-g-poliakrilamida yang belum disaponifikasi menunjukkan banyaknya gugus amida (O=C-NH2) yang
tercangkok pada kerangka utama selulosa, dan akan menurun setelah saponifikasi. Kadar nitrogen selulosa-g-poliakrilamida hasil sintesis 9.85% sementara kadar nitrogen setelah disaponifikasi 1, 2, dan 3 jam berturut-turut 7.04, 6.49, dan 6.98%. Penurunan kadar nitrogen untuk saponifikasi 1, 2, 3 jam berturut-turut adalah 28.53, 34.12, dan 29.14% dari kadar nitrogen hasil sintesis. Persen perubahan tertinggi didapatkan ketika saponifikasi berlangsung selama 2 jam (Lampiran 5). Namun, persen penurunan kadar nitrogen relatif tidak jauh berbeda dan lamanya saponifikasi didapati tidak berpengaruh signifikan terhadap persen penurunan kadar nitrogen (Pr > F = 0.079tidak nyata, dengan α = 5%) (Lampiran 6).
6
absorpsi yang jauh lebih kecil, yaitu 2.71 kali (Lampiran 7 dan Gambar). Peningkatan kapasitas absorpsi air pada selulosa-g-poliakrilamida tersaponifikasi dipengaruhi oleh gugus hidrofilik dalam polimer yang menyebabkan proses difusi (Swantomo 2008) serta pembentukan muatan dalam sistem polimer akibat konversi gugus amida menjadi karboksil dan karboksilat, ditunjukkan dengan berkurangnya nitrogen setelah saponifikasi. Selain hidrofilik, pembentukan gugus ionik juga menyebabkan perbedaan tekanan osmotik dan peningkatan tolakan elektrostatik di antara muatan-muatan negatif dari gugus karboksilat. Hal ini akan mengembangkan jejaring polimer yang berdampak pada peningkatan daya serapnya (Zhang et al. 2006).
Gambar Hasil analisis kapasitas absorpsi air
Kapasitas absorpsi air tertinggi dimiliki oleh selulosa-g-poliakrilamida yang disaponifikasi 2 jam (Gambar). Tingginya absorpsi air ini diduga terjadi karena jumlah gugus amida yang diubah menjadi gugus karboksil paling banyak ketika proses saponifikasi berlangsung selama 2 jam. Sementara itu, kecilnya kapasitas absorpsi selulosa-g-poliakrilamida hasil sintesis dipengaruhi oleh tautan-silang yang terbentuk. Hal ini mengacu pada hasil penelitian Setyorini (2011). Tiga variasi penaut-silang, yaitu 0.1, 0.5, dan 1 g, menghasilkan daya absorpsi berturut-turut 16, 13, dan 10 kali. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin banyak penaut-silang yang digunakan, semakin rendah kapasitas absorpsinya. Pada penelitian ini, penaut-silang digunakan sebanyak 2 g. Penaut-silang ini menghubungkan polimer selulosa satu dengan yang lain dan membentuk ruang 3 dimensi yang rapat sehingga molekul air sulit untuk masuk.
Spektrum FTIR isolat selulosa, hasil sintesis, dan hasil saponifikasi ditunjukkan di Lampiran 9. Spektrum dianalisis untuk mengetahui keberhasilan sintesis selulosa-g-poliakrilamida dan saponifikasi dengan mengidentifikasi gugus fungsi yang terbentuk. Spektrum FTIR selulosa menunjukkan peregangan O-H di daerah bilangan gelombang 3550.00–3200.00 cm-1 dan regangan C-H pada 2930.00 cm-1. Terdapat puncak serapan kuat di 1608.63 cm-1 yang mengindikasikan vibrasi ulur O=C-H pada monomer selulosa. Serapan kuat pada 1041.56 cm-1 mengindikasikan ikatan C-O-C yang merupakan ciri khas selulosa (Lanthong et al. 2006).
berturut-turut mengindikasikan ulur N-H, ulur C=O, dan ikatan N-H dari gugus amida. Gugus fungsi CONH2 dari selulosa-g-poliakrilamida ditunjukkan oleh serapan
pada daerah 1407.00 cm-1 yang menunjukkan ulur –C-N dan pada daerah 766.00–710.00 cm-1 menunjukkan yang ikatan lemah N-H. Hasil tersebut membuktikan terjadinya pencangkokan akrilamida pada selulosa.
Spektrum FTIR hasil saponifikasi 1, 2, dan 3 jam memperlihatkan intensitas pita pada bilangan gelombang 1710.00 cm-1 untuk vibrasi ulur C=O dalam anion karboksil yang diperjelas lagi dengan puncak-puncak pada bilangan gelombang 1500.00 cm-1. Kombinasi serapan –COOH dan –OH dapat dilihat dari intensitas pita yang lebar di daerah 3400.00–2500.00 cm-1. Berdasarkan hasil tersebut, proses saponifikasi berhasil mengubah gugus amida menjadi gugus karboksil dan karboksilat. Spektrum FTIR selulosa-g-poliakrilamida dan selulosa-g -poliakrilamida tersaponifikasi pada penelitian ini menunjukkan puncak serapan menyerupai hasil penelitian Nakason et al. (2010) yang melakukan saponifikasi pada pati-g-poliakrilamida.
Daya tahan dalam pelarut ditentukan berdasarkan parameter indeks bias. Indeks bias merupakan salah satu parameter kemurnian pelarut. Pelarut yang digunakan dalam penelitian ini adalah metanol, aseton, etil asetat, dan heksana. Urutan kepolaran dari yang tertinggi ke terendah adalah metanol > aseton > etil asetat > heksana. Indeks bias pelarut diukur sebelum dan sesudah maserasi sampel selama 3 hari. Indeks bias pelarut setelah maserasi memperlihatkan pergeseran dari pelarut murninya (Lampiran 8). Pelarut metanol dan aseton memperlihatkan interaksi yang relatif besar dengan perubahan indeks bias sebelum dan sesudah dimaserasi lebih besar dari 5.0 × 10-4. Sementara itu, interaksi dengan heksana relatif lebih rendah, tetapi interaksi terendah diperoleh dengan pelarut etil asetat. Etil asetat sama sekali tidak berinteraksi dengan hasil saponifikasi 2 jam, ditunjukkan dengan tidak berubahnya nilai indeks bias sebelum dan sesudah maserasi. Besar kecilnya interaksi pelarut dengan sampel dipengaruhi oleh faktor kepolaran. Prinsip interaksi ialah “like dissolve like”.
Tabel Perubahan indeks bias pelarut akibat maserasi selulosa-g-poliakrilamid dan selulosa-g-poliakrilamida tersaponifikasi
8
Keberhasilan saponifikasi ditunjukkan dengan teridentifikasinya gugus karboksil dan karboksilat pada panjang gelombang 1710 cm-1 dan 3400–2500 cm-1. Hasil ini dan hasil uji daya tahan pelarut menunjukkan bahwa selulosa-g-poliakrilamida yang disaponifikasi 2 jam memungkinkan untuk dijadikan fase diam kromatografi kolom berbasis selulosa ampas sagu dengan pelarut etil asetat.
Saran
Aplikasi selulosa-g-poliakrilamida tersaponifikasi sebagai fase diam kromatografi kolom berbasis selulosa serabut ampas sagu masih terkendala oleh kapasitas absorpsi air yang relatif tinggi. Oleh karena itu, proses pengemasan fase diam ke dalam kolom harus dilakukan dengan hati-hati dan interaksi sampel dengan uap air diperkecil.
DAFTAR PUSTAKA
Achmadi SS.1990. Kimia Kayu. Bogor (ID): IPB Pr.Al-Karawi AJM, Al-Qaisi ZHJ, Abdullah HI, Al-Mokaram AMA, Al-Heetimi DTA. 2011. Synthesis, characterization of acrylamide grafted chitosan and its use in removal of copper (II) ions from water. Carbohydr Polym. 83:495-500.
Behari K, Pandey PK, Kumar R, Taunk K. 2001. Graft copolymerization of acrylamide onto xanthan gum. Carbohydr Polym. 46:185-189.
Bhattacharya A, Rawlins JW, Ray P. 2009. Polymer Grafting and Crosslinking. New Jersey (US): J Wiley.
Bustaman S. 2008. Potensi ulat sagu dan prospek pemanfaatannya. J. Litbang Pertanian. 27(2):50-54.
da Silva DA, de Paula RCM, Feitosa JPA. 2007. Graft copolymerization of acrylamide onto cashew gum. Eur Polym J. 34:2620-2629.
Kurniadi T. 2010. Kopolimerisasi grafting monomer asam akrilat pada onggok singkong dan karakterisasinya [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Lanthong P, Nuisin R, Kiatkamjornwong S. 2006. Graft copolimerization,
characterization, and degradation of cassava strach-g-acrylamide/itaconic acid superabsorbents. Carbohydr Polym. 66:229-245.
Liang R, Yuan H, Xi G, Zhou Q. 2009. Synthesis of wheat straw-g-poly(acrylic acid) superabsorbent composites and release of urea from it. Carbohydr Polym. 77:181–187.
Liu J, Wang Q, Wang A. 2007. Synthesis and characterization of chitosan-g-polyacrylic acid/ sodium humate superabsorbent. Carbohydr Polym. 70:166-173.
Matitaputty PR, Alfons JB. 2006. Inovasi teknologi pakan berbahan dasar “ela sagu” untuk ternak. Di dalam: Prosiding Lokakarya Sagu dalam Revitalisasi Pertanian Maluku; Ambon, 29-31 Mei 2006. Ambon: Fakultas Pertanian Universitas Pattimura. Hlm 100-106.
Segara B. 2011. Modifikasi kopolimerisasi cangkok taut silang selulosa ampas sagu sebagai media pemisahan xantorizol [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Setyorini A. 2011. Sintesis dan aplikasi selulosa-g-akrilamida sebagai fase diam kromatografi kolom dari serabut ampas sagu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Swantomo D, Megasari K, Saptaaji R. 2008. Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron. JFN. 2:143-156
Teli MD, Waghmare NG. 2009. Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste. Carbohydr Polym.78:492-496.
10
Lampiran 1 Bagan alir isolasi selulosa dari serabut ampas sagu
Serabut ampas sagu
Preparasi
50 g serabut dipanaskan dengan 1 L HCl 3% (80 °C, 1 jam)
50 g hasil pemanasan dipulping dengan 1 L NaOH 20%
(80 °C, 2 jam)
20 g hasil pulping didelignifikasi dengan 500 ml H2O2 5% pada pH
12 dan suhu 70 °C. Delignifikasi dilakukan secara bertahap selama 2,
3, 3 jam
Lampiran 2 Bagan alir penelitian
Lampiran 3 Reaktor pencangkokan dan penautan-silang
Keterangan:
a. Pengaduk magnetik
b. Pipa penyaluran gas nitrogen
c. Tempat pemasukan campuran monomer dan penaut-silang Selulosa serabut ampas sagu
Pencangkokan dan penautan-silang 50:50, penaut-silang:2 g
Saponifikasi 1, 2 , dan 3 jam
Analisis kadar N, uji absorpsi air, uji daya tahan dalam pelarut,
analisis FTIR
a
b
12
Lampiran 4 Hipotesis tahapan reaksi kopolimerisasi cangkok dan penautan-silang selulosa dengan akrilamida
Tahap inisiasi
Tahap propagasi
.
.
.
.
.
. .
Lanjutan lampiran 4
Tahap pencangkokan dan penautan-silang
. .
14
Lampiran 5 Hasil analisis kadar nitrogen
(a) Kadar nitrogen selulosa-g-poliakrilamida Selulosa-g
-(b) Kadar nitrogen selulosa-g-poliakrilamida tersaponifikasi Saponifikasi Massa
Contoh perhitungan persen perubahan kadar N:
% ΔN = perubahan kadar N
kadar N awal × 100% % ΔN = 9.85−7.04
Lampiran 6 Rekapitulasi analysis of variance
Lampiran 7 Hasil analisis kapasitas absorpsi air
Produk Perlakuan Bobot
Lampiran 8 Data indeks bias uji daya tahan dalam berbagai pelarut
Pelarut Blangko Saponifikasi Sintesis
1 jam 2 jam 3 jam
16
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukabumi pada tanggal 30 Oktober 1990 dari Ayah Ipang dan Ibu Apipah. Penulis merupakan anak kedua dari empat bersaudara. Penulis menyelesaikan studi di SMA Proklamasi pada tahun 2008. Pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) pada Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA).
