Modifikasi Sintesis dan Pencirian Fase Diam Kromatografi Kolom Selulosa Berbasis Serabut Ampas Sagu.

MODIFIKASI SINTESIS DAN PENCIRIAN FASE DIAM

KROMATOGRAFI KOLOM SELULOSA BERBASIS

SERABUT AMPAS SAGU

MIA MAESAROH

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 Modifikasi Sintesis dan Pencirian Fase Diam Kromatografi Kolom Selulosa Berbasis Serabut Ampas Sagu adalah benar 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.

ABSTRAK

MIA MAESAROH. Modifikasi Sintesis dan Pencirian Fase Diam Kromatografi Kolom Selulosa Berbasis Serabut Ampas Sagu. Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI dan NOVRIYANDI HANIF.

Kopolimerisasi pencangkokan akrilamida (AAm) dan penautan-silang pada selulosa serabut ampas sagu (α-selulosa 78.61%) telah dilakukan, dengan menggunakan N,N’-metilena-bis-akrilamida (MBA) sebagai penaut-silang dan inisiator amonium peroksidisulfat. Produk kopolimer selulosa-g-poliakrilamida dicirikan dengan kapasitas serap air, nisbah pencangkokan, dan efisiensi pencangkokannya sebagai pencirian awal. Produk juga dicirikan dengan spektroskopi inframerah, mikroskopi elektron pemayaran, dan difraksi sinar-X. Hasil pencirian menunjukkan bahwa kopolimer telah terbentuk. Modifikasi sintesis berupa penambahan secara bertahap AAm dan MBA, serta peningkatan konsentrasi MBA menyebabkan kapasitas serap air menurun, sedangkan nisbah dan efisiensi pencangkokan meningkat. Produk kopolimer dapat diaplikasikan sebagai fase diam kromatografi kolom fase normal, didukung oleh morfologi permukaan yang berbentuk pori dan ketahanan yang baik terhadap pelarut n-heksana, n-pentana, dan sikloheksana.

Kata kunci: akrilamida, kopolimerisasi, pencangkokan, selulosa, serabut ampas sagu

ABSTRACT

MIA MAESAROH. Synthesis Modification and Characterization of Cellulose Stationary Phase of Column Chromatograph Based on Sago Fibers. Supervised by TUN TEDJA IRAWADI and NOVRIYANDI HANIF.

Grafting copolymerization of acrylamide (AAm) on cellulose derived from

sago fibers (α-cellulose 78.61%) has been performed by using N,N'-methylene-bis-acrylamide (MBA) as cross-linker and ammonium

peroxydisulfate as initiator. The cellulose-g-polyacrylamide copolymer products were characterized by their water absorption capacity, grafting ratio, and grafting efficiency as the initial characterizations. Further characterizations was carried out by using infrared spectroscopy, electron microscopy imaging, and X-ray diffraction techniques. The characterization results showed that the copolymers has been formed. Synthesis modification by sequential addition of AAm and MBA, and increased concentration of MBA reduced the water absorption capacity, whereas the grafting ratio and efficiency were increased. Copolymer products could be applied as a stationary phase for normal-phase column chromatography, based on the porous surface morphology as well as good resistance against n-hexane, n-pentane, and cyclohexane solvents.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada

Departemen Kimia

MODIFIKASI SINTESIS DAN PENCIRIAN FASE DIAM

KROMATOGRAFI KOLOM SELULOSA BERBASIS

SERABUT AMPAS SAGU

MIA MAESAROH

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

PRAKATA

Assalamualaikum Wr. Wb.

Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya yang berlimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini yang dilaksanakan sejak bulan Februari sampai Agustus 2013. Tema yang dipilih adalah sintesis dan pencirian fase diam, dengan judul Modifikasi Sintesis dan Pencirian Fase Diam Kromatografi Kolom Selulosa Berbasis Serabut Ampas Sagu sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat Ibu Tun Tedja Irawadi dan Bapak Novriyandi Hanif selaku pembimbing. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ibu Henny Purwaningsih, Bapak Muhammad Farid, dan Bapak Mohammad Khotib yang senantiasa memberikan bimbingan, semangat, dan doa kepada penulis, serta kepada Kepala Laboratorium Kimia Terpadu (LT IPB) atas fasilitas yang diberikan selama penulis melakukan penelitian dan staf LT, yaitu Kak Indah, Kak Baim, Kak Ika, Kak Fudhail, dan Kak Yono atas bantuan serta masukan selama penelitian berlangsung. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman LT (Tati, Noni, Rahmawati, Lestari, Shinta, Agy, Pebri, Denar, Rahmi, Christiyan, Ilham, dan Fahmiy), Bapak Furqoni, Bapak Uud, Ibu Ani, Bibi, Kak Lilik, Garda, Kak Fadli, Tri, Yusni, Mela, Febrina, Sity, Putri, Ulfah, Irma, Irka, Wilda, dan Fitria. yang turut memberikan motivasi dalam pembuatan karya ilmiah ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Ayah, Ibu, serta seluruh keluarga, atas doa dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat. Terima kasih. Wassalamualaikum Wr. Wb.

DAFTAR ISI

 

DAFTAR GAMBAR vii 

DAFTAR LAMPIRAN vii 

PENDAHULUAN 1 

BAHAN DAN METODE 2 

Bahan dan Alat 2 

Preparasi Sampel dan Isolasi Selulosa Serabut Ampas Sagu 2 

Pencirian Isolat Selulosa 2 

Sintesis Fase Diam Selulosa-g-Poliakrilamida 2  Pencirian Fase Diam Selulosa-g-poliakrilamida 3 

HASIL DAN PEMBAHASAN 5 

Selulosa-g-Poliakrilamida 5 

Ciri-ciri Selulosa-g-Poliakrilamida 8 

SIMPULAN DAN SARAN 11 

Simpulan 11  Saran 12 

DAFTAR PUSTAKA 12

LAMPIRAN 14

DAFTAR GAMBAR

1 Selulosa serabut ampas sagu 5

2 Pembentukan radikal amonium sulfat dari inisiator APS 6

3 Pengaktifan molekul selulosa oleh APS 6

4 Pembentukan radikal selulosa-O-CH2-CH•-CONH2 (tahap inisiasi) dan pemanjangan rantai cabang yang tercangkok (tahap propagasi) 6

5 Kapasitas serap air isolat selulosa dan selulosa-g-poliakrilamida 7 6 Nisbah dan efisiensi pencangkokan selulosa-g-poliakrilamida 7 7 Spektrum FTIR isolat selulosa dan selulosa-g-poliakrilamida dengan

penaut-silang MBA 3.33%, 5.00%, dan 6.67% 8

8 Fotograf SEM isolat selulosa dan selulosa-g-poliakrilamida dengan penaut-silang MBA 3.33%, 5.00%, dan 6.67% pada perbesaran 750×

dan 1500× 9

9 Difraktogram isolat selulosa dan selulosa-g-poliakrilamida 3.33%,

5.00%, dan 6.67% 10

10 Selisih indeks bias (×10-4) pelarut murni terhadap pelarut yang telah

digunakan untuk maserasi sampel polimer 11

 

DAFTAR LAMPIRAN

1 Diagram alir penelitian 14

2 Radas pencangkokan dan penautan-silang 15 

3 Komponen kimia selulosa serabut ampas sagu 15  4 Pembentukan kopolimer selulosa-g-poliakrilamida 16  5 Hasil pembuatan kopolimer selulosa-g-poliakrilamida 17  6 Kapasitas serap air isolat selulosa dan selulosa-g-poliakrilamida 18  7 Hasil pengukuran kadar nitrogen, nisbah pencangkokan, dan efisiensi

PENDAHULUAN

Bahan baku terbarukan mendapatkan perhatian yang semakin besar dalam kebutuhan global untuk konservasi lingkungan saat ini. Hal itu disebabkan oleh semakin berkurangnya ketersediaan cadangan bahan baku dari sumber daya alam takterbarukan (Song et al. 2008). Menurut Ekebafe et al. (2011), selulosa berpotensi dikembangkan menjadi salah satu bahan baku kimia terbarukan. Potensi tersebut ditunjang dengan ketersediaan selulosa yang melimpah di alam, biokompatibilitas, dan sifat ramah lingkungannya. Selulosa telah lama digunakan dalam aplikasi industri tekstil, kertas, plastik, zat aditif, dan propelan (Hon 1994). Salah satu sumber selulosa yang potensial adalah serabut ampas sagu yang mengandung banyak gugus fungsi sehingga cocok untuk derivatisasi kimia.

Modifikasi selulosa melalui teknik pencangkokan dan penautan-silang merupakan salah satu metode yang penting dalam menggabungkan keunggulan makromolekul alami dan sintetis untuk berbagai aplikasi potensial (Nishio 2006). Penggabungan tersebut bertujuan memperbaiki sifat-sifat selulosa seperti kemampuan menyerap air, elastisitas, kemampuan menukar ion, ketahanan terhadap panas, dan ketahanan terhadap serangan mikrob. Hal tersebut bergantung pada struktur kimia monomer yang dicangkokan pada selulosa (Ekebafe et al. 2011). Kopolimerisasi pencangkokan selulosa menggunakan berbagai teknik konvensional telah cukup banyak diteliti. Sebagian besar teknik yang digunakan didasarkan pada metode polimerisasi radikal-bebas. Tapak radikal bebas ini dihasilkan di sepanjang tulang punggung selulosa (Okieimen 2003, Gupta dan Khandekar 2006, Lin et al. 2009, Ekebafe et al. 2011, Routray dan Tosh 2012).

Pencangkokan dilakukan untuk membuat percabangan polimer pada selulosa sebagai tulang punggung melalui gugus hidroksil di posisi C2, C3, dan C6 (Ekebafe et al. 2011), tanpa menghancurkan sifat baik dari serat selulosa, sedangkan modifikasi penautan-silang bertujuan memperbaiki sifat tertentu selulosa seperti ketahanan kusut atau pengerutan, melalui pembentukan jejaring berdimensi tiga (Achmadi 1990). Kopolimer cangkok dan taut-silang digunakan antara lain untuk superabsorben (Chen et al. 2008), dalam teknologi pengolahan air (Chauhan dan Lal 2003, Sharma dan Chauhan 2009), dan sebagai fase diam. Selulosa termodifikasi-akrilamida melalui pencangkokan dan penautan-silang telah disintesis oleh Setyorini (2011), Irma (2012), dan Khasanah (2013). Penambahan monomer akrilamida (AAm) dan penaut-silang N,N’ -metilena-bis-akrilamida (MBA) dilakukan secara bersamaan setelah penambahan inisiator amonium peroksidisulfat (APS) (Liang et al. 2009). Produk kopolimer yang diperoleh memiliki nisbah pencangkokan dan efisiensi pencangkokan yang masih kecil, dan kapasitas serap airnya masih besar. Selain itu, analisis gugus fungsi menunjukkan bahwa kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang belum berlangsung optimum.

2

permukaan dengan mikroskop elektron pemayaran (SEM), dan analisis kristalinitas menggunakan difraktometer sinar-X (XRD).

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan adalah serabut ampas sagu (Metroxylon sago), akrilamida, ammonium peroksidisulfat, dan N,N’-metilena-bis-akrilamida p.a (Merck), gas N2 (BOC), metanol, etanol, aseton, kloroform, dan n-heksana p.a (Smart), etil asetat p.a (Mallinckrodt Chemicals), 1,4-dioksana p.a (BDH Ltd.), sikloheksana, n-pentana, diklorometana, dan dietil eter p.a (Merck), serta bahan kimia untuk analisis kadar nitrogen dan analisis spektrum FTIR.

Alat-alat yang digunakan adalah spektrofotometer FTIR IRPrestige-21 Shimadzu, SEM JEOL T330A (LIPI, Bandung), XRD Shimadzu XRD-7000 (Puslitbang Hutan Bogor), refraktometer Abbè, radas sintesis, mantel pemanas, radas refluks, radas kjeldahl, shaker, neraca analitik, hot plate, mesin penggiling, motor pengaduk, dan peralatan kaca.

Preparasi Sampel dan Isolasi Selulosa Serabut Ampas Sagu

Ampas sagu yang digunakan berasal dari Tanah Baru, Bogor. Serabut ampas sagu diseleksi. Serabut yang masih dalam kondisi baik dikeringkan di bawah sinar matahari hingga kering, kemudian digiling hingga berukuran 40 mesh. Selulosa diisolasi dari serabut ampas sagu (modifikasi SNI 3729-2008; modifikasi Sun et al. 2005) dan diperoleh isolat selulosa.

Pencirian Isolat Selulosa

Pencirian isolat selulosa meliputi penetapan kadar α-selulosa (ASTM 1103-60), lignin (TAPPI T 13 m-45), holoselulosa (ASTM 1104-56), hemiselulosa, analisis gugus fungsi dari spektrum FTIR, analisis morfologi permukaan dari fotograf SEM, dan analisis kristalinitas dari difraktogram XRD. Diagram alir penelitian selengkapnya diberikan pada Lampiran 1.

Sintesis Fase Diam Selulosa-g-Poliakrilamida

Kopolimerisasi Pencangkokan dan Penautan-Silang (modifikasi Khasanah 2013)

3

(Lampiran 2) kemudian ditambah 150 mL akuades. Campuran dipanaskan sambil diaduk dengan kecepatan 200 rpm hingga mencapai suhu 90_–95 °C. Setelah mencapai suhu 90 °C, dialirkan gas N2 dan suhu dibiarkan konstan selama 30 menit. Setelah itu, suhu diturunkan menjadi 60_–65 °C dan ditambahkan 0.25 g inisiator APS yang dilarutkan dengan 12.5 mL akuades. Pemanasan diteruskan sampai 15 menit. Selanjutnya, ditambahkan penaut-silang MBA (1.0 g, 1.5 g, 2.0 g) dan 7.5 g monomer AAm yang dilarutkan dalam 200 mL akuades dengan penambahan 3 tetes/detik (Metode A). Tahap ini dimodifikasi dengan AAm ditambahkan terlebih dahulu sebelum penambahan MBA (Metode B). Suhu pemanasan dinaikkan menjadi 70 °C dan dijaga konstan selama 3 jam.

Pencucian Gel (Teli dan Waghmare 2009, Al Karawi et al. 2011, Khasanah 2013)

Produk kopolimerisasi (dalam bentuk gel) ditambahkan dengan 150 mL metanol, lalu diaduk selama 30 menit dengan kecepatan pengadukan 200 rpm. Setelah itu, ditambahkan 150 mL etanol dan diaduk kembali dengan kecepatan 400 rpm selama 5 menit. Campuran didiamkan selama 30 menit, lalu dipisahkan dari cairan alkohol pencuci dan direfluks dengan 200 mL aseton pada suhu 70 °C selama 1 jam. Gel dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C hingga mencapai bobot konstan kemudian dihaluskan. Produk yang dihasilkan dinamakan selulosa-g-poliakrilamida.

Pencirian Fase Diam Selulosa-g-poliakrilamida

Pencirian fase diam selulosa-g-poliakrilamida meliputi analisis kadar nitrogen, uji kapasitas serap air, analisis gugus fungsi dari spektrum FTIR, analisis morfologi permukaan dari fotograf SEM, dan analisis kristalinitas dari difraktogram XRD.

Uji Kapasitas Serap Air (modifikasi Liu et al. 2007)

Sejumlah 0.1 g sampel selulosa-g-poliakrilamida dan isolat selulosa masing-masing ditimbang dan dimasukkan dalam botol bertutup, kemudian ditambahkan 200 mL akuades dan didiamkan pada suhu ruang selama 24 jam. Setelah 24 jam, sampel yang telah menyerap air disaring dengan penyaring 400 mesh hingga tidak ada air yang menetes lagi. Kapasitas serap dihitung dengan menggunakan persamaan

% Keterangan:

WA = kapasitas serap air (%)

W0 = bobot awal polimer (g)

W1 = bobot polimer yang mengembang (g)

Analisis Kadar Nitrogen (Metode Kjeldahl)

4

didestruksi dengan cara dipanaskan di atas api pembakar bunsen sampai mendidih dan larutan menjadi jernih kehijau-hijauan, lalu dibiarkan hingga dingin di udara terbuka. Alat distilasi untuk penetapan nitrogen disiapkan. Pada bagian penampung disiapkan 20 mL larutan asam borat 2% yang telah ditambahkan campuran indikator merah metil dan hijau bromokresol (ujung pipa kondensor harus selalu tercelup dalam larutan asam borat selama proses penyulingan). Larutan hasil destruksi dipindahkan ke labu kjeldahl 500 mL, lalu dibilas dengan 150 mL air suling dan 50 mL NaOH 40%. Selanjutnya, labu dengan cepat dihubungkan dengan alat distilasi kjeldahl. Proses distilasi dijalankan hingga volume larutan dalam penampung sekitar 150 mL atau terjadi letupan dalam labu distilasi. Proses distilasi dihentikan, lalu bagian dalam kondensor dan ujung pipa dibilas dengan air suling. Distilat dititrasi dengan larutan HCl 0.1 N hingga titik akhir tercapai (warna larutan berubah dari hijau menjadi merah muda).

% N = (V1 – V2) × NHCl × BE N

W × 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 g/ek)

Nisbah dan efisiensi pencangkokan (NP dan EP) ditentukan dengan persamaan berikut (modifikasi Lanthong et al. 2006):

NP % = 100% [% N × (BM AAm/BA N)] 100% – [% N × (BM AAm/BA N)] EP % = % N percobaan

% N teoretis × 100% Analisis FTIR

Sejumlah 0.005 g sampel selulosa-g-poliakrilamida dan isolat selulosa masing-masing dicampur dengan 0.1 g KBr. Campuran digerus sampai halus dan homogen kemudian dipanaskan dalam oven 40 °C selama 24 jam. Campuran lalu dianalisis dengan spektrofotometer FTIR IRPrestige-21 Shimadzu.

Uji Kapasitas Tahan terhadap Pelarut

5

HASIL DAN PEMBAHASAN

Selulosa-g-Poliakrilamida

Modifikasi selulosa serabut ampas sagu dilakukan melalui reaksi kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang. Isolat selulosa yang diperoleh dari serabut ampas sagu berperan sebagai kerangka utama (backbone) yang akan dicangkokkan monomer AAm dan selanjutnya ditaut-silangkan oleh MBA. Isolat selulosa tersebut mengandung beberapa komponen kimia, antara lain lignin dan α -selulosa (Lampiran 3).

Gambar 1 Selulosa serabut ampas sagu

Selulosa serabut ampas sagu mengandung α-selulosa sebesar 78.61%. Komponen kimia α-selulosa dipakai sebagai penduga tingkat kemurnian selulosa. Semakin tinggi kadar α-selulosa, semakin baik mutu bahannya (Sumada et al. 2011). Komponen kimia tersebut berperan penting dalam proses pencangkokan dan penautan-silang, yang berlangsung dalam 3 tahap, yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi.

6

Gambar 2 Pembentukan radikal ammonium sulfat dari inisiator APS

Gambar 3 Pengaktifan molekul selulosa oleh APS

Gambar 4 Pembentukan radikal selulosa-O-CH2-CH•-CONH2 (tahap inisiasi) dan pemanjangan rantai cabang yang tercangkok (tahap propagasi)

Selulosa serabut ampas sagu yang telah dimodifikasi dinamakan selulosa-g -poliakrilamida. Identifikasi awal selulosa-g-poliakrilamida meliputi nilai kapasitas serap air, nisbah dan efisiensi pencangkokan (Lanthong et al. 2006). Kapasitas serap air selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 6.

Konsentrasi MBA tidak berpengaruh signifikan pada nilai kapasitas serap (Gambar 5). Produk dengan konsentrasi MBA 6.67% memiliki kapasitas serap yang kecil, baik menggunakan metode A maupun B. Hal ini menunjukkan bahwa struktur rongga yang dihasilkan rapat sehingga tidak dapat menyerap banyak air. Menurut Liu et al. (2007), pembentukan taut-silang akan membentuk rongga 3 dimensi yang dapat memerangkap air, tetapi dalam jumlah terbatas. Selulosa termodifikasi dengan nilai kapasitas serap air yang kecil berpotensi untuk diaplikasikan sebagai fase diam kromatografi fase normal seperti silika gel. Pada kromatografi fase normal tersebut, air digunakan sebagai bahan aditif fase gerak dalam mendukung proses pemisahan. Oleh karena itu, fase diam yang digunakan tidak boleh berinteraksi dengan air.

7 mum jika ka g digunakan up tinggi. M

ghasilkan s asitas serap m lalu MBA ebut sesuai d

30

P terbesar d %), yaitu b .40% untuk dap jumlah er yang ter al. 2006).

Nisbah dan ( metode A garuhi oleh

embentukan andungan li n mengandu Modifikasi selulosa-g-p p airnya jug A merupaka

Kapasitas serap

air

(

%)

33 5.00 MBA (%)

ap air selu ) h selulosa a rcangkok te ung lignin s metode si poliakrilami ga lebih ke n metode y apan reaksi y 0

losa-g-polia

(NP) dan entrasi pena ng semakin ada produk s ut 41.09% d

n lignin dal dikal. Men m selulosa < sebesar 0.0 intesis Kha ida dengan ecil sehingg yang lebih b

yang terjadi n banyak ter

sintesis den baik untuk s

i.

ulosa-g-poli

sa karena li ely (2005), ntrasi MBA tode B dan ncangkokan persentase awal reaksi

ilihat pada

iakrilamida

gnin dapat EP akan ni, selulosa g diperoleh metode B bih tinggi. a bertahap e diam. Hal

67

8

Ciri-ciri Selulosa-g-Poliakrilamida

Spektrum FTIR

Spektrum FTIR selulosa dan ketiga hasil modifikasi dianalisis pada daerah 4000 sampai 500 cm-1 (Gambar 7). Analisis pita-pita serapan yang dihasilkan disajikan pada Tabel 1.

Gambar 7 Spektrum FTIR isolat selulosa ( ) dan selulosa-g-poliakrilamida dengan penaut-silang MBA 3.33% ( ), 5.00% ( ), dan 6.67% ( ) Tabel 1 Pita-pita serapan FTIR selulosa dan hasil modifikasi

Gugus fungsi yang relatif sama antara selulosa dan selulosa-g -poliakrilamida menyebabkan spektrum keduanya tidak banyak berbeda. Perbedaan ditunjukkan dengan munculnya serapan khas gugus amida (–CONH2) dari AAm, yaitu ulur C=O pada 1678 cm-1 dan tekuk N–H pada 1531 cm-1 untuk metode A, serta ulur C=O pada 1667 cm-1 dan tekuk N–H pada 1531 cm-1 untuk metode B (Reusch 2013). Kedua serapan ini cukup kuat intensitasnya.Serapan ulur N–H pada 3453 cm-1 (metode A) dan 3449 cm-1 (metode B), serta ulur C–N pada 1099 cm-1 juga muncul, yang merupakan pita serapan dari MBA (Lanthong et al. 2006).

MBA dengan konsentrasi 6.67% merupakan kondisi optimum dalam reaksi kopolimerisasi ini, baik menggunakan metode A maupun B. Berdasarkan data spektrum FTIR, reaksi pencangkokan AAm dan penautan-silang MBA pada selulosa telah terjadi. Pencangkokan dan penautan-silang melalui metode B

Selulosa Selulosa-g-poliakrilamida (Metode A)

Selulosa-g-poliakrilamida (Metode B)

Bilangan gelombang

(cm-1)

Gugus fungsi

Bilangan gelombang

(cm-1)

Gugus fungsi

Bilangan gelombang

(cm-1)

Gugus fungsi

895 Ikatan-β 895 Ikatan-β 895 Ikatan-β

1420 Ulur C-O-C 1099 Ulur C-N 1096 Ulur C-N

2893 Ulur C-H 1416 Ulur C-O-C 1420 Ulur C-O-C

9

memberikan spektrum yang lebih baik dibuktikan dengan serapan gugus amida dari AAm yang intensitasnya kuat.

SEM

Gambar 8a–d merupakan fotograf SEM selulosa dan selulosa-g -poliakrilamida pada perbesaran 750× dan 1500×. Gambar 8a menunjukkan morfologi permukaan berbentuk fibril dari selulosa. Bentuk fibril selulosa tersebut termodifikasi oleh adanya AAm dan MBA sehingga berbentuk seperti mesopori (Gambar 8b_–d). Penambahan MBA sebagai penaut-silang memengaruhi ukuran pori: semakin banyak MBA yang digunakan, semakin banyak dan terlihat jelas ukuran porinya. Ukuran pori ini sangat penting dalam pemisahan menggunakan kromatografi kolom. Semakin banyak dan kecil pori yang terbentuk, semakin baik untuk proses pemisahan senyawa-senyawa yang berbobot molekul rendah. Saat ini, bentuk mesopori dikembangkan pada kromatografi. Diameter pori antara 2 dan 50 nm dikategorikan mesopori (Bell dan Dietz 2009). Analisis ukuran pori produk kopolimer diperlukan agar dapat diaplikasikan secara luas sebagai fase diam dalam kromatografi fase normal.

Gambar 8 Fotograf SEM isolat selulosa (a) dan selulosa-g-poliakrilamida dengan penaut-silang MBA 3.33% (b), 5.00% (c), dan 6.67% (d) pada perbesaran 750× (kiri) dan 1500× (kanan)

a)

b)

c)

10

XRD

Difraktogram selulosa dan selulosa-g-poliakrilamida ditunjukkan pada Gambar 9. Pola difraksi selulosa (Gambar 9a) pada sudut 2θ adalah 19.9º, 21.8º, dan 23.4º. Persen kristalinitas (Xc) selulosa diperoleh sebesar 47.98%. Pola XRD produk pencangkokan dan penautan-silang selulosa (Gambar 9b_–d) menunjukkan struktur amorf dengan persen kristalinitas yang lebih rendah, yaitu 36.6% (MBA 3.33%), 35.3% (MBA 5.00%), dan 30.9% (MBA 6.67%).

Penurunan persen kristalinitas dengan peningkatan konsentrasi MBA dapat dijelaskan oleh fakta bahwa keacakan fase amorf dalam reaksi meningkat oleh pencangkokan dengan AAm. Pencangkokkan ini menganggu keteraturan jarak di antara rantai (Wan et al. 2011).

Ketahanan terhadap Pelarut

Agar produk selulosa-g-poliakrilamida dapat diaplikasikan sebagai fase diam kromatografi kolom, produk tersebut tidak boleh berinteraksi dengan pelarut (fase gerak/eluen). Terjadinya interaksi tersebut dapat diamati dari perubahan indeks bias pelarut. Fase diam yang tidak berinteraksi dengan pelarut tidak akan mengubah indeks bias pelarut tersebut sehingga dapat digunakan sebagai eluen.

Pengujian dilakukan menggunakan pelarut dengan berbagai kepolaran yang lazim digunakan sebagai eluen. Hasil uji ditunjukkan pada Lampiran 8. Pelarut n-heksana, n-pentana, dan sikloheksana tidak mengalami interaksi dengan produk modifikasi selulosa (Gambar 10). Hal ini mengindikasikan bahwa pelarut-pelarut organik nonpolar tersebut baik digunakan sebagai eluen pada proses pemisahan dengan fase diam selulosa-g-poliakrilamida. Indeks bias pelarut berubah karena interaksi dengan produk sintesis, antara lain melalui ikatan hidrogen. Sebagian besar pelarut yang diujikan memiliki atom oksigen. Atom tersebut mampu berikatan hidrogen dengan produk sintesis sehingga indeks biasnya mengalami perubahan yang signifikan. Hasil ini membuktikan bahwa fase diam yang dihasilkan cenderung polar.

11 but ampas s gan menggu

m sintesis rutan sehing

Selisih indeks r

efraktif an sebagai ana, n-penta umbangan p

tidak bern

tahuan dan s bias (×10 -rsen hasil re runkan kapa derajat krist

a-g-poliakril kromatogr ap pelarut r ( MBA 3 at sebagai n pereaksi eaksi, nisba asitas serap alinitas me lamida. Kop rafi kolom na sebagai

engetahuan k turunan

kan suatu m murni (1: m

inisiator. M secara ber ah pencangk

p air. Anal engindikasik

polimer ini fase norm eluen. Pen n berupa pe yang berg material berd metanol, 2: e 6: klorofo 10: n-pent h digunaka MBA 5.00%

9 10 11

n selulosa h dilakukan

Modifikasi rtahap dan kokan, dan lisis gugus kan bahwa berpotensi mal dengan

12

Saran

Hemiselulosa dan α-selulosa yang terkandung dalam selulosa serabut ampas sagu perlu dipisahkan karena hemiselulosa dapat menurunkan nisbah pencangkokan pada kopolimerisasi cangkok dan taut-silang. Selulosa-g -poliakrilamida sebelum diaplikasikan sebagai fase diam kromatografi kolom dapat dianalisis distribusi ukuran porinya karena parameter tersebut berperan penting saat proses pemisahan. Selain itu, produk kopolimer berpotensi untuk dikembangkan dalam proses pemisahan senyawa nonpolar hingga semipolar.

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.

[ASTM] American Society for Testing and Materials. 1981. Annual Book of ASTM Standards. Wood: Adhesives 22. Philadelphia (US):ASTM.

[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2008. Tepung Sagu. SNI 3729:2008. Jakarta (ID): BSN.

Bell W, Dietz S, penemu; TDA Research’ Inc. 2001 Okt 2. Mesoporous carbons and polymers. US Patent US 6,297,293 B1.

Borbély E. 2005. The kinetics of cellulose grafting with vinyl acetate monomer. Acta Polytech Hungar. 2(2):67-76.

Chauhan GS, Lal L. 2003. Novel grafted cellulose-based hydrogels for water technologies. Desalination. 159:131-138.

Chen Y, Liu Y, Tan H. 2008. Preparation of macroporous cellulose-based superabsorbent polymer through the precipitation method. Bioresources. 3(1):247-254.

Ekebafe LO, Ekebafe MO, Akpa FAO, Erhuanga G, Etiobhio BW. 2011. Graft copolymerization of acrylonitrile onto delignified native bamboo (Bambusa vulgaris) cellulosic and its utilization potential for heavy metal uptake from aqueous medium. CI & CEQ. 17(2):133-140. doi:10.2298/CICEQ10102106 3E.

Gupta KC, Khandekar K. 2006. Graft copolymerization of acrylamide onto sellulose in presence of comonomer using ceric ammonium nitrate as initiator. J Appl Polym Sci. 101:2546-2558. doi: 10.1002/app.23919.

Hon DNS. 1994. Cellulose: a random walk along its historical path. Cellulose. 1(1):1-25.

Irma A. 2012. Sintesis dan saponifikasi selulosa-g-poliakrilamida dari selulosa serabut ampas sagu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

13

Lanthong P, Nuisin R, Kiatkamjornwong S. 2006. Graft copolymerization, characterization, and degradation of cassava starch-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.

Lin C, Zhan H, Liu M, Fu S, Zhang J. 2009. Preparation of cellulose graftpoly(methyl methacrylate) copolymers by atom transfer radical polymerization in an ionic liquid. Carbohydr Polym. 78:432-438. doi:10.1016/j.carbpol.2009.04.032.

Liu J, Wang Q, Wang A. 2007. Synthesis and characterization of chitosan-g-poly (acrylic acid)/ sodium humate superabsorbent. Carbohydr Polym. 70:166-173.

Nishio Y. 2006. Material functionalization of cellulose and related polysaccharides via diverse microcompositions. Adv Polym Sci. 205:97-151. doi: 10.1007/12_095.

Okieimen FE. 2003. Preparation, characterization, and properties of cellulose-polyacrylamide graft copolymers. J Appl Polym Sci. 89:913-923.

Reusch W. 2013. Infrared spectroscopy. Chemical education [Internet]. [diunduh

2013 Jul 1]; Tersedia pada: http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/Spectrpy/InfraRe

d/infrared.htm#ir1.

Routray C, Tosh B. 2012. Controlled grafting of MMA onto cellulose and cellulose acetate. Cellulose. 19:2115-2139. doi: 10.1007/s10570-012-9762-9. Setyorini A. 2011. Sintesis dan aplikasi selulosa-g-poliakrilamida sebagai fase diam kromatografi kolom dari serabut ampas sagu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Sharma RK, Chauhan GS. 2009. Synthesis and characterization of graft copolymers of 2-hydroxyethyl methacrylate and some comonomers onto extracted cellulose for use in separation technologies. Bioresources. 4(3):986-1005.

Song Y, Zhou J, Zhang L, Wu X. 2008. Homogenous modification of cellulose with acrylamide in NaOH/urea aqueous solutions. Carbohydr Polym. 73:18-25.

Sun JX, Xu F, Sun XF, Xiao B, Sun RC. 2005. Physico-chemical and thermal characterization of cellulose from barley straw. Polym Degrad & Stability. 88:521-531.

Sumada K, Tamara PE, Alqani F. 2011. Kajian proses isolasi α-selulosa dari limbah batang tanaman Manihot esculenta Crantz yang efisien. Teknik Kimia. 5(2):433-438.

[TAPPI] Technical Association of The Pulp and Paper Industry. 1961. TAPPI Standards and Suggested Methods. New York (US): TAPPI.

Teli MD, Waghmare NG. 2009. Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste. Carbohydr Polym. 78:492-496.

Wan Z, Xiong Z, Ren H, Huang Y, Liu H, Xiong H, Wu Y, Han J. 2011. Graft copolymerization of methyl methacrylate onto bamboo cellulose under microwave irradiation. Carbohydr Polym. 83:264-269.

14

Lampiran 1 Diagram alir penelitian

Selulosa Serabut Ampas Sagu

Pencangkokan dan Penautan-Silang

Analisis Holoselulosa, Hemiselulosa, α -Selulosa, Lignin, FTIR,

SEM, dan XRD

Selulosa-g -Poliakrilamida

Analisis Kapasitas Serap Air, Kadar

Nitrogen, FTIR, SEM, dan XRD

Uji Daya Tahan Pelarut

Pelarut Terbaik

Fase Diam

15

gkokan dan

mia selulosa rangan:

otor pengad orong penam ilah pengadu abu leher tig

antel peman ermometer

pa penyalur

penautan-s

a serabut am duk

mbah cairan uk

ga nas

16

Lampiran 4 Pembentukan kopolimer selulosa-g-poliakrilamida

n n

H2C

C H

C N H

H₂ C

N H

C C H

CH2

17

Lampiran 5 Hasil pembuatan kopolimer selulosa-g-poliakrilamida

Keterangan:

*

AAm: akrilamida, MBA: N,N’-metilena-bis-akrilamida, APS: amonium peroksidisulfat

Sampel

Konsentrasi penaut-silang (%)

Ulangan Selulosa

(g)

Aam*

(g)

MBA*

(g)

APS*

(g)

Polimer (g)

Metode A

3.33 1 22.5003 7.5000 1.0003 0.2501 29.2040

2 22.5003 7.5000 1.0001 0.2500 29.3230

5.00 1 22.5012 7.5007 1.5001 0.2502 29.4373

2 22.5012 7.5005 1.5001 0.2504 30.3046

6.67 1 22.5000 7.5002 2.0006 0.2500 31.0951

2 22.5000 7.5003 2.0009 0.2501 30.5642

Metode B

3.33 1 22.5003 7.5000 1.0003 0.2501 29.7640

2 22.5003 7.5000 1.0001 0.2500 27.7499

5.00 1 22.5000 7.5006 1.5003 0.2500 29.3922

2 22.5000 7.5004 1.5004 0.2501 30.5107

6.67 1 22.5007 7.5000 2.0002 0.2500 30.0046

18

Lampiran 6 Kapasitas serap air isolat selulosa dan selulosa-g-poliakrilamida

Keterangan:

*Bobot polimer awal: W0, bobot polimer mengembang: W1,kapasitas serap air: WA

Contoh perhitungan:

%

= (0.7677 – 0.1000) g

0.1000 g × 100%

= 6.6770%

Sampel

Konsentrasi penaut-silang (%)

Ulangan

Bobot polimer awal

(g)*

Bobot polimer mengembang

(g)*

Kapasitas serap air

(%)*

Rerata (%)

Isolat selulosa

1 0.1011 0.6921 5.8457 5.8245

2 0.1011 0.6878 5.8032

Metode A

3.33 1 0.1002 0.9197 8.1786 8.2026

2 0.1002 0.9245 8.2265

5.00 1 0.1001 0.8410 7.4016 7.6593

2 0.1001 0.8926 7.9171

6.67 1 0.1000 0.8551 7.5510 7.3570

2 0.1000 0.8163 7.1630

Metode B

3.33 1 0.1000 0.7677 6.6770 6.8310

2 0.1000 0.7985 6.9850

5.00 1 0.1002 0.7035 6.0210 6.1538

2 0.1005 0.7323 6.2866

6.67 1 0.1001 0.6594 5.5874 5.5662

19

Lampiran 7 Hasil pengukuran kadar nitrogen, nisbah pencangkokan, dan efisiensi pencangkokan

Keterangan:

*

N: atom nitrogen, NP: nisbah pencangkokan, EP: efisiensi pencangkokan

Contoh perhitungan: • Kadar nitrogen teoretis

% N = % N AAm + % N MBA

1 _{100.1 3.55 5.54 4.94 33.46 89.31}

2 _{101.2 3.60 5.54 4.96 33.61 89.60}

Rerata 4.95 33.54 89.46

5.00 1 100.0 3.75 5.84 5.23 36.11 89.60

2 _{100.2 3.80 5.84 5.29 36.68 90.63}

Rerata 5.26 36.40 90.11

6.67 1 100.3 4.00 6.14 5.57 39.35 90.67

2 100.9 4.00 6.14 5.54 39.03 90.13

Rerata 5.55 39.19 90.40

Metode B

3.33

1 _{101.3 3.72 5.54 5.12 35.10 92.54}

2 _{100.0 3.70 5.54 5.16 35.45 93.23}

Rerata 5.14 35.28 92.89

5.00 1 100.7 3.90 5.84 5.41 37.77 92.58

2 _{100.1 3.95 5.84 5.51 38.77 94.35}

Rerata 5.46 38.27 93.47

6.67 1 100.0 4.15 6.14 5.77 41.41 94.02

2 _{101.6 4.17 6.14 5.71 40.77 92.99}

20

lanjutan Lampiran 7

• Kadar nitrogen percobaan

% N = (V1 – V2) × NHCl × BE N

W × 100%

= (V1 – V2) × NHCl × BEN

W × 100%

= (3.72 – 0.05) mL ×0.1010 mek/mL ×14 mg/mek

101.3 mg × 100% =5.12%

• Nisbah pencangkokan (NP)

NP = 100% [% N × (BM AAm/BA N)]

100% – [% N × (BM AAm/BA N)]

= 100% [5.12% × (71 g/mol/14 g/mol)] 100% – [5.12% × (71 g/mol/14 g/mol)]

= 35.10%

• Efisiensi pencangkokan (EP)

EP = % N percobaan

% N teoretis × 100%

= 5.12%

5.54% × 100%

21

Lampiran 8 Indeks bias sampel kopolimer pada uji daya tahan terhadap pelarut

Keterangan: *

1: metanol, 2: etanol, 3: aseton, 4: 1,4-dioksana, 5: etil asetat, 6: kloroform, 7: diklorometana, 8: dietil eter, 9: sikloheksana, 10: n-pentana, 11: n-heksana. Indeks bias awal adalah indeks bias pelarut murni, sedangkan indeks bias akhir adalah indeks bias pelarut yang telah digunakan untuk maserasi sampel kopolimer selama 3 hari.

Pelarut*

Indeks bias

MBA 3.33% MBA 5.00% MBA 6.67% Isolat selulosa

Awal Akhir Awal Akhir Awal Akhir Awal Akhir

1 1.32280 1.32660 1.32280 1.32660 1.32280 1.32670 1.32620 1.32660

2 1.35850 1.35900 1.35850 1.35890 1.35850 1.35900 1.35880 1.35940

3 1.35440 1.35520 1.35440 1.35490 1.35440 1.35480 1.35504 1.35506

4 1.41990 1.41940 1.41990 1.41950 1.41990 1.41950 1.41870 1.41870

5 1.36880 1.36890 1.36880 1.36890 1.36880 1.36890 1.36910 1.36925

6 1.44170 1.44210 1.44170 1.44210 1.44170 1.44190 1.44140 1.44160

7 1.42000 1.42080 1.42000 1.42050 1.42000 1.42040 1.42080 1.42120

8 1.34890 1.34970 1.34890 1.34940 1.34890 1.34930 1.34860 1.34900

9 1.42300 1.42300 1.42300 1.42300 1.42300 1.42300 1.42200 1.42200

10 1.35500 1.35500 1.35500 1.35500 1.35500 1.35500 1.35420 1.35420

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Ciamis pada tanggal 11 November 1990 dari ayah Didih Effendi dan ibu Yayah Suriah. Penulis merupakan putri pertama dari tiga bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Kawali dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.