Sri Hastuti, Syarif H Mawahib, Setyoningsih
Universitas Sebelas Maret Jl. Ir Sutami no 36 A SurakartaZat Warna Procion Red Mx 8b
hastuti.uns@gmail.com
Abstrak
Telah dilakukan penelitian tentang kemampuan serat daun nanas sebagai adsor-ben zat warna Procion Red MX 8B. Untuk mengetahui kondisi optimum adsorpsi dilaku-kan variasi waktu aktivasi pada 0, 12, 24, 48 jam; pH 1, 2, 3, 4; dan waktu kontak 30, 60, 120, 180 menit. Pengujian isotherm Langmuir dan isotherm Freundlich dilakukan untuk melihat apakah adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B oleh serat daun nanas memiliki kecenderungan untuk berikatan kimia atau secara isika.
Hasil penelitian menunjukkan serat daun nanas dapat mengadsorpsi Procion Red MX 8B saat kondisi optimum : waktu aktivasi 24 jam, pH 1, dan waktu kontak 120 menit, dengan daya serap 3,748 mg/g. Analisis isotherm adsorpsi serat daun nanas terh-adap Procion Red MX 8B mengikuti isotherm Langmuir dan Freundlich.
Kata kunci : serat daun nanas, selulosa, adsorpsi, Procion Red MX 8B.
PENDAHULUAN
Industri tekstil merupakan salah satu industri yang sangat berkembang di Indonesia dan merupakan komoditi ekspor penghasil devisa negara (Manurung, 2004). Perkembangan yang pesat dari industri tekstil akan mengakibatkan meningkatnya kebutuhan bahan zat warna yang diguna-kan untuk mewarnai bahan-bahan tekstil (Budiyono, 2008). Hal ini akan berdampak timbulnya limbah zat warna.
Limbah zat warna merupakan salah satu sumber pencemaran air yang cu-kup tinggi. Beberapa metode pengolahan limbah zat warna dapat dilakukan dengan cara kimia maupun isika. Sebagai contoh adalah penggunaan koagulan, sedimenta-si, adsorpsi dan lain-lain (Aryunani, 2003). Manurung, 2004 melakukan penelitian tentang degradasi zat warna azo reaktif se-cara anaerob–aerob, penggunaan sinar uv
untuk fotodegradasi zat warna congo red (Wijaya, 2006), adsorpsi zat warna reak-tif dengan serbuk gergaji (Izadyar, 2007), penurunan zat warna tekstil dalam larutan dengan menggunakan karbon aktif bagasse (Mawahib, 2002), adsorpsi yellow lana-sol 4G dari limbah tekstil dengan selulosa (Moura, 2004).
Pengolahan limbah zat warna dengan metode adsorbsi menggunakan ad-sorben dari bahan tumbuhan telah banyak dilakukan. Adsorben yang telah digunakan diantaranya : bubur bambu, pohon palem, jantung pisang (Izadyar, 2007), bead selu-losa (Morales, 2004), alang-alang, eceng gondok (Aryunani, 2003), tempurung kelapa, sekam padi, kayu lunak, tongkol jagung, bagasse (Moura, 2004), jerami padi (Suwarsa 1998), dan batang jagung (Rochanah, 2004).
Selulosa merupakan senyawa yang mempunyai karakter hidroilik serta
mempunyai gugus alkohol primer dan sekunder yang keduanya mampu men-gadakan reaksi dengan zat warna reaktif (Hidayat, 2008). Selulosa alam ataupun turunannya dapat berinteraksi dengan per-mukaaan gugus fungsi secara isik atau kimia (Ibbet, 2006).
Daun nanas merupakan salah satu bagian tanaman yang memiliki kandungan serat yang tinggi. Dalam Norman (1937), disebutkan bahwa dalam serat daun nanas mengandung 62-79% selulosa. Sedangkan dalam Hidayat (2008), disebutkan terda-pat 69,5-71,5% selulosa yang terkandung dalam serat daun nanas. Adanya kandun-gan selulosa dalam serat daun nanas yang tinggi ini diharapkan dapat dijadikan sum-ber selulosa sebagai alternatif baru untuk adsorben dalam mengadsorb zat warna.
Pada penelitian kali ini melaku-kan adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B dengan menggunakan serat daun nanas yang diaktivasi dengan NaOH 2%. Adsor-ben dari serat daun nanas memiliki keung-gulan yaitu proses preparasi yang mudah dan biaya yang relatif murah.
METODOLOGI PENETIAN
Pada penelitian ini alat yang digu-nakan antara lain: Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu UV-160 IPC, Spektrofotom-eter UV-Vis 21D, Neraca analitik(Sartorius, Model BP 100, Max : 310g, d : 0,001g ), Magnetik Stirer, Heidolph Stirer, Mufel Furnace Thermolyn 48000, pH meter, Per-alatan gelas (pyrex)
Bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini antara lain : Daun Nanas, Zat warna Procion Red MX 8B, NaOH p.a (E.Merck), HCl p.a (E.Merck)
Aktivasi Daun Nanas
Daun nanas dicuci dengan air bersih, dipotong-potong, dan dihaluskan dengan blender. Serat daun nanas yang diperoleh direndam dalam NaOH 2% den-gan waktu aktivasi 0, 12, 24, 48 jam. Hasil
rendaman dicuci dengan aquadest sampai netral (pH 6-7) kemudian dikeringkan den-gan oven suhu 100ºC. Berat akhir hasil pengeringan ditimbang.
Penentuan Panjang Gelombang Maksi-mum
Larutan zat warna Procion Red MX 8B dengan konsentrasi 5 ppm diukur adsorbansinya dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 400-600 nm sehingga akan didapatkan panjang gelombang maksimum.
Penentuan Kondisi Optimum
Serat hasil variasi waktu aktivasi sebanyak 0,1 gram ditambahkan ke dalam 20 mL zat warna Procion Red MX 8B 20 ppm yang telah diatur pH-nya, mulai dari pH 1, 2, 3, 4. Kemudian larutan di aduk dengan stirer. Hasilnya disaring dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimum.
Penentuan Isoterm Adsorpsi
Serat daun nanas aktif sebanyak 0,1 gram ditambahkan ke dalam 20 mL lar-utan zat warna Procion Red MX 8B dengan konsentrasi 10, 25, 40, 55, 70, 85, 100 ppm pada kondisi optimum. Hasilnya disaring dan diukur absorbansinya.
Aplikasi Limbah
Limbah sebanyak 50 mL diencer-kan ke dalam labu ukur 100mL. Serat daun nanas aktif sebanyak 0,1gram ditambahkan ke dalam 20 mL limbah hasil pengenceran, pada kondisi optimum. Hasilnya disaring dan diukur absorbansinya. Hal yang sama dilakukan pada 0,1 gram.
HASIL DAN PEMBAHASAN Aktivasi Serat Daun Nanas
Aktivasi merupakan suatu proses untuk menghilangkan zat-zat pengotor se-hingga akan mengaktifkan gugus-gugus aktif yang ada ( Onggo 2005). Keberadaan
lignin sebagai pengikat antar sel selulosa bersama-sama akan menghambat proses adsorpsi. Larutan NaOH digunakan se-bagai pelarut yang akan menghilangkan lignin tersebut. Han (1999) menyatakan bahwa selain lignin, senyawa yang larut dalam NaOH adalah hemiselulosa, pektin, lemak, lilin, dan protein.
Setelah melalui proses aktivasi larutan rendaman serat daun nanas yang awalnya berwarna kuning cerah akan menjadi berwarna hijau kehitaman, hal ini menunjukkan pigmen serat daun nanas te-lah terlarut selama proses aktivasi.
Penentuan Panjang Gelombang Maksi-mum Zat Warna Procion Red MX 8B
Penentuan panjang gelombang maksimum diperoleh dengan mengukur absorbansi zat warna Procion Red MX 8B pada panjang gelombang 400 − 600 nm. Panjang gelombang maksimum yang diperoleh adalah 540 nm.
Penentuan Kondisi Optimum
Penentuan kondisi optimum meli-puti waktu aktivasi, waktu kontak, dan pH. Dari data uji Statistik Anova ketiga variasi, yaitu : waktu aktivasi, waktu kontak, dan pH memberikan pengaruh yang berbeda. Kondisi optimum dicapai pada waktu akti-vasi 24 jam, waktu kontak 120 menit, dan pH 1 dengan daya serap 3,748 mg/g.
1. Penentuan Waktu Aktivasi Optimum
Berdasarkan gambar 1, pada saat waktu aktivasi 0 jam (tanpa aktivasi) meng-hasilkan daya serap terkecil, karena pada saat ini lignin belum terpisah dari selulosa sehingga mengganggu proses adsorpsi zat warna. Daya serap semakin naik hingga waktu aktivasi 24 jam dan dicapai kondisi optimum. Hal ini disebabkan lignin sudah terpisah dari serat daun nanas. Akan tetapi pada waktu aktivasi 48 jam daya serapnya menurun, hal ini disebabkan hemiselulosa semakin banyak yang ikut terlarut
sehing-ga menurunkan banyaknya sisi aktif (Han, 1999).
Gambar 1. Pengaruh Waktu Aktivasi pada Daya Serap Serat Daun Nanas Aktif
2. Penentuan pH Optimum
Pada penentuan pH optimum di-lakukan dengan cara mengatur pH larutan zat warna Procion Red MX 8B
Gambar 2. Pengaruh pH Terhadap Daya Serap Serat Daun Nanas Aktif
Dari gambar 2 menunjukkan, kondisi pH 1 memiliki daya serap terbesar dibandingkan dengan kondisi pH yang lain-nya. Hal ini dimungkinkan karena interaksi ikatan hidrogen berperan pada proses ad-sorpsi. Seperti dalam gambar 3 menunjuk-kan adanya interaksi ikatan hidrogen antara gugus hidroksil maupun gugus amina dari zat warna dengan gugus hidroksil dari se-lulosa. Sehingga memungkinkan zat warna teradsorps dalam serat daun nanas aktif.
Pada gambar 4 dalam kondisi asam, ada dua kemungkinan interaksi. Atom natrium gugus sulfonat dari zat war-na tergantikan oleh (H+) dari larutan dan menambah gugusan OH dalam sulfonat, sehingga dimungkinkan gugus tersebut akan berinteraksi ikatan hidrogen dengan
0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 20 40 60
Waktu Aktivasi (jam)
D aya S era p (m g/ g) 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 pH D a y a Se ra p ( m g/ g)
gugus OH selulosa. Interaksi lain yang mungkin terjadi dalam kondisi asam ada-lah atom nitrogen dari kloridasianurat zat warna yang terprotonasi oleh hidrogen (H+) dari larutan sehingga kondisi ini akan membuat gugus hidroksil selulosa yang
mempunyai kecenderungan parsial negatif saling berinteraksi. Interaksi ini memung-kinkan zat warna teradsorp oleh serat daun nanas aktif. Sehingga dalam kondisi pH 1 menunjukkan daya serap paling tinggi dibandingkan kondisi pH 2,3, dan 4.
R N N NaO3S OH NH SO3Na HO: Selulosa N N NaO3S HO: NH SO3Na HO Selulosa R R R R N N NaO3S OH NH SO3Na HO: Selulosa N N NaO3S HO: NH SO3Na HO Selulosa R R S N O: :O O: N Na H+ S N :OH :O O: N HO: Selulosa R R S N OH :O O: N R HO: Selulosa N N: N Cl Cl HN Zat Warna H+ N NH+ N Cl Cl HN Zat Warna N NH+ N Cl Cl HN
Zat Warna -HO Selulosa
N NH+ N Cl Cl HN Zat Warna OH -Selulosa 1. Kemungkinan interaksi I 2. Kemungkinan interaksi II
Gambar 3. Kemungkinan interaksi yang terjadi antara gugus reaktif zat warna antara dengan selulosa dari serat daun nanas aktif
3. Kemungkinan interaksi III
4. Kemungkinan interaksi IV
Gambar 4. Kemungkinan interaksi yang terjadi antara gugus reaktif zat warna antara dengan selulosa dari serat daun nanas aktif pada kondisi asam
3. Penentuan Waktu Kontak Optimum
Waktu kontak merupakan waktu yang digunakan selulosa daun nanas un-tuk mengadsorb zat warna Procion Red MX 8B. Gambar 5 menunjukkan pengaruh waktu kontak terhadap daya serap.
Gambar 5. Pengaruh Waktu Kontak terhadap Daya Serat Serap Nanas (mg/g)
Waktu kontak optimum terjadi pada waktu 120 menit. Pada saat waktu kontak lebih dari 120 menit daya serapnya mengalami penurunan, hal ini dimungkink-an karena terlalu lamdimungkink-anya kontak isik dimungkink-antara zat warna dengan selulosa maka zat warna lama-kelamaan akan terlepas ke dalam lar-utan. Hal ini menyebabkan jumlah zat war-na yang terukur semakin besar, yang meng-indikasikan daya serapnya juga menurun.
Penentuan Isoterm Adsorpsi
Penentuan isoterm adsorbsi di-lakukan dengan menambahkan adsorben ke dalam larutan zat warna Procion Red MX 8B yang telah divariasi konsentrasin-ya. Untuk mengetahui jenis isoterm yang sesuai, maka data yang diperoleh diuji dengan menggunakan persamaan isoterm Langmuir dan Freundlich.
Isoterm adsorpsi Langmuir dibuat dengan menghitung harga 1/c dan 1/m dari persamaan:
dengan memplotkan antara 1/c dan 1/m menggunakan bantuan persamaan garis lu-rus diperoleh harga koeisien regresi linier r = 0,983 dengan persamaan . Adapun kurva
1.6 1.62 1.64 1.66 1.68 1.7 1.72 0 50 100 150 200
Waktu Kontak (menit)
D aya S era p (m g/ g) 1 m = b +bK + p 1 1 1
Isoterm Adsorbsi Langmuir dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6. Kurva Isoterm Adsorbsi Lang-muir.
Isoterm adsorbsi Freundlich dibuat dengan menghitung harga log c dan log m dari persamaan
log m = log m + log C dengan memplotkan antara log c dan log m dengan bantuan persamaan garis lurus diperoeh harga koeisien regresi linier r = 0,978 dengan persamaan . Adapun kurva Isoterm Adsorbsi Freundlich dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7. Kurva Isoterm Adsorbsi Freun-dlich.
Dari harga koeisien regresi (r) dari masing-masing persamaan, diketahui bahwa harga koeisien regresi dari persa-man Langmuir nilainya hampir sama den-gan harga koeisien regresi dari persaman Freundlich. Dengan demikian disimpulkan bahwa percobaan adsorpsi zat warna Pro-cion Red MX 8B dengan serat daun nanas mengikuti persamaan Langmuir dan Fre-undlich. Jadi interaksi yang terjadi ber-langsung secara kimia dan isika.
y = 10.036x - 0.051 R = 0.983 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 1/c 1/ m 1 n y = 1.0387x - 0.9534 R = 0.978 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.5 1 log c 1.5 2 2.5 log m
Aplikasi Limbah
Aplikasi limbah pabrik dilakukan untuk mengetahui daya serap serat daun nanas aktif yang dibandingkan dengan serat daun nanas alam dalam kondisi op-timum. Limbah diperoleh dari limbah cair industri tekstil hasil pencelupan zat warna Procion Red MX 8B yang belum dialirkan ke sungai.
Tabel 1. Data Hasil Adsorbsi Limbah Zat Warna Procion Red MX 8B dengan Adsor-ben Serat Daun Nanas.
Dari hasil percobaan terlihat se-rat daun nanas aktif dapat digunakan un-tuk menyerap zat warna Procion Red MX 8B dengan daya serap yang lebih besar dibanding serat daun nanas alam.
KESIMPULAN
Berdasarkan data hasil penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: a. Serat daun nanas dapat digunakan se-bagai adsorben dalam mengadsorbsi zat warna Procion red MX 8B.
b. Kondisi optimum untuk mengadsorbsi zat warna Procion Red MX 8B menggu-nakan serat daun nanas yang diaktivasi NaOH 2% adalah pada kondisi waktu ak-tivasi 24 jam, pH 1 dengan waktu kontak 120 menit.
c. Berdasarkan koeisien Regresi Linier Sederhana maka jenis isotherm yang sesuai untuk adsorbsi serat daun nanas aktif terh-adap Procion Red MX 8B adalah isotherm Langmuir dan Freundlich.
d. Pada aplikasi limbah diperoleh daya serap serat daun nanas aktif terhadap Pro-cion Red MX 8B sebesar 6,380 mg/g.
DAFTAR PUSTAKA
Aryunani, Nizar. 2003. Adsorpsi Remazol Yellow FG oleh Enceng Gondok Aktif, Skripsi. Jurusan Kimia, FMI-PA, UNS, Surakarta.
Budiyono. 2008. Kriya Tekstil.. Departe-men Pendidikan Nasional, Jakarta. Hal : 61-72.
Han, J.S. 1999. Stormwater iltration of Toxic Heavy Metal ions using li-gnocellullosic Materials Selection Process, Fiberization, Chemical Modiication, and Mat Formation. 2nd Inter-Regional Conference on Environment-Water.
Hidayat, Pratikno. 2008. Teknologi Pe-manfataan Serat Daun Nanas seba-gai Alternatif Bahan Baku Tekstil. Teknoin, Vol 13, 31-35.
Ibbet, R.N., et.all. 2006. Charaterisation Porosity of Regenerated Cellulosil Fibres Using Classical Dye Adsorb-tian Techniques. Lenzinger Berich-te, Vol 88. Hal : 77-86.
Izadyar, S and Rahimi, M. 2007. Use of Beech Wood Sawdust for Adsorp-tion of Textile Dyes. Pakistan Jour-nal of Biological Sciences, Vol. 10, No, 2. Hal : 287-293.
Manurung, Renita. 2004. Perombakan Zat Warna Azo Reaktif Secara Anaerob – Aerob. e-USU Repository : Uni-versitas Sumatera Utara.
Mawahib, Syarif H. 2002. Penurunan Ka-dar Timbal dan Zat Warna Tekstil Dalam Larutan Dengan Mengguna-kan Karbon Aktif Bagasse. Skripsi. Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Sura-karta.
Morales, A, et.all. 2004. Adsorption and Releasing Properties of Bead Cel-lulose. Chinese Journal of Polymer Science, Vol. 22, No. 5. Hal 417-423.
Moura, I. M. A, et.all. 2004. Adsorption of Yellow Lanasol 4G Reactive Dye
in a Simulated Textile Efluent on Gallinaceous Feathers. Oficial Publication of The European Water Association : European Water Man-agement Online.
Norman, A. G., 1937. The Composition of Same Less Common Vegetable Pro-cess. Biochemistry Section, 1575-1578.
Onggo, H., Astuti, J.T. 2005. Pengaruh Sodium Hidroksida dan Hidrogen Peroksida terhadap Rendemen dan Warna Pulp dari Serat Daun Nenas. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis, Vol. 3, No. 1, hal 37-43.
Rochanah, Titik. 2004. Adsorpsi Zat Warna Procion Red MX 8B Pada Limbah Tekstil Oleh Batang Jagung. Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta. Suwarsa, Saepudin. 1998. Penyerapan Zat
Warna Tekstil BR Red HE 7B Oleh Jerami Padi. Jurnal JMS, Vol. 3 No. 1. Hal 32-40.
Wijaya, K. 2006. Utilization of TiO2-Ze-olite and UV-Light for Photodegra-dation of Congo Red Dye. Berkala MIPA. Vol. 16, No. 3. Hal : 27-36.
