PENYERAPAN ZAT WARNA TEKSTIL MAXILON YELLOW MENGGUNAKAN POLISAKARIDA KULIT PISANG CO ASAM AKRILAT

i

PENYERAPAN ZAT WARNA TEKSTIL MAXILON YELLOW MENGGUNAKAN POLISAKARIDA

KULIT PISANG–CO–ASAM AKRILAT

RIKA MAYA

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

2012 M / 1434 H

ii PENYERAPAN ZAT WARNA TEKSTIL MAXILON

YELLOW MENGGUNAKAN POLISAKARIDA KULIT PISANG–CO–ASAM AKRILAT

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

RIKA MAYA 108096000042

PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

2012 M/1434 H

iii PENYERAPAN ZAT WARNA TEKSTIL MAXILON

YELLOW MENGGUNAKAN POLISAKARIDA KULIT PISANG–CO–ASAM AKRILAT

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

RIKA MAYA 108096000042

Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Meri Suhartini, M.Si Yusraini Dian Inayati Siregar, M.Si NIP. 19630501 198803 2 001 NIP. 19770512 200112 2 002

Mengetahui,

Ketua Program Studi Kimia

Drs. Dede Sukandar, M.Si NIP. 19650104 199103 1 004

iv

v PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, November 2012

Rika Maya 108096000042

vi

Persembahanku untuk kedua orang tuaku tercinta.

Pintu kebahagiaan terbesar adalah do’a orang tua.

Berusahalah mendapatkan do’a itu dengan berbakti kepada mereka berdua agar do’a mereka menjadi benteng yang kuat yang menjagamu dari semua hal yang tidak disukai

Sejauh mana keinginan, kesungguhan,

dan kesabaran maka sejarah akan menuliskannya.

Kemuliaan itu tidak diberikan secara cuma-cuma.

Kemuliaan itu didapat dengan kesungguhan dan diperoleh dengan pengorbanan.

“ Apabilah Allah memberikan kenikmatan kepada seseorang hendaknya dia pergunakan pertama kali untuk dirinya dan keluarganya”

(HR.Muslim)

vii ABSTRAK

RIKA MAYA. Penyerapan Zat Warna Tekstil Maxilon Yellow Menggunakan Polisakarida Kulit Pisang-Co-Asam Akrilat. Dibimbing oleh Yusraini Dian Inayati Siregar, M.Si dan Dr. Meri Suhartini, M.Si.

Penelitian mengenai penyerapan zat warna tekstil Maxilon Yellow menggunakan polisakarida kulit pisang-co-asam akrilat telah dilakukan. Penelitian bertujuan untuk mengetahui kemampuan kulit pisang sebagai penyerap zat warna Maxilon Yellow sebelum dan sesudah dilakukan proses kopolimerisasi grafting menggunakan monomer asam akrilat dengan parameter yaitu waktu aktivasi perendaman dengan KOH, konsentrasi asam akrilat, dosis radiasi. Selain parameter penyerapan zat warna Maxilon Yellow dilakukan pula analisis fraksi gel dan karakterisasi menggunakan FTIR. Hasil analisis UV-Vis menunjukkan penyerapan optimum diperoleh pada waktu aktivasi perendaman KOH selama 3 jam, dengan konsentrasi asam akrilat sebesar 8734,32 ppm dan dosis radiasi 30 kGy. Persentase penyerapan zat warna Maxilon Yellow sebelum proses grafting diperoleh sebesar 73,29% dan penyerapan optimum sesudah proses grafting diperoleh sebesar 91,77%. Fraksi gel yang dilakukan menunjukkan penurunan persentase degradasi setelah dilakukan proses grafting. Analisis FTIR menunjukkan adanya pergeseran bilangan gelombang yang berarti pada gugus fungsi –OH, -CH, -CO yang menandakan proses kopolimerisasi grafting telah berhasil dilakukan.

Kata Kunci: Kulit Pisang, Grafting, Asam Akrilat, Dosis Radiasi, Maxilon Yellow.

viii ABSTRACT

Rika Maya. Absorption Of Textile Color Maxilon Yellow Substance Use Banana Peels Polysaccharide-Co Acrylic Acid. Guided by Yusraini Dian Inayati Siregar and Meri Suhartini.

The research on the absorption of textile Maxilon Yellow dyestuff polysaccharides the banana peels-co-acrylic acid has been done. The research aimed to know the ability of banana peels as an absorbent of dyestuff Maxilon Yellow before and after the process of grafting monomers copolymerization use acrylic acid with the parameters of the day that the activation of soaking with KOH, the concentration of the acrylic acid, the dose of radiation done. Besides the parameters of the absorption of dyestuff Maxilon Yellow, it has been done the analysis of the gel fraction and characterization using FTIR. The result analysis showed steady Uv-Vis absorptions obtained in the activation of soaking koh for 3 hours by concentration of the acrylic acid of 8734,32 ppm and the dose of radiation 30 kGy. The percentage of dyestuff Maxilon Yellow absorption before grafting process obtained by 73,29 % and the absorption said after the process of grafting obtained by 91,77 %. The gel fraction showed the decreased of the percentage degradation after grafting. FTIR analyses showed the clear shifting of the wave numbers which means on functional -OH, -CH, -CO which denotes the process of copolymerization grafting has been successfully performed.

Key word: Banana Peels, Grafting, Acrylic Acid, Doses Of Radiation, Maxilon Yellow

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahi Robbil’alamin puji syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “PENYERAPAN ZAT WARNA TEKSTIL MAXILON YELLOW MENGGUNAKAN POLISAKARIDA KULIT PISANG–CO–ASAM AKRILAT”. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga, para sahabatnya dan para pengikutnya yang selalu istiqomah dalam menjalankan Sunnahnya sampai hari kiamat.

Adapun tujuan dari pembuatan skripsi ini disusun untuk memenuhi tugas akhir sebagai salah satu syarat kelulusan dalam menempuh pendidikan Strata 1 (S1). Dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini telah banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Meri Suhartini, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberi ilmu pengetahuan kepada penulis.

2. Yusraini Dian Inayati Siregar, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dengan penuh keikhlasan dan kesabaran.

3. Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi.

x 4. Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

5. Seluruh Dosen Program Studi Kimia UIN Syarif Hidayatullah Jakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan serta bimbingan kepada penulis selama mengikuti perkuliahan, semoga ilmu yang telah Bapak dan Ibu sampaikan memberikan manfaat dan mendapatkan keberkahan dari Allah SWT.

6. Dr. Hendig Winarno selaku Kepala PATIR BATAN dan Dr.

Darmawan,A.PT selaku Kepala Laboratorium Proses Radiasi.

7. Abdul Rasyid, S.Si dan Seluruh Staf Penelitian Badan Tenaga Nuklir Nasional yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Penelitian ini.

8. Kedua Orang tuaku bapak M. Nur dan ibu Sarwiti, serta adik-adikku Aap Apriyanti, Fitri Diyanti, Neneng Nurhayasih, dan Suhendra yang begitu kusayangi yang telah memberi kasih sayang yang tidak terhingga dan atas dukungan moril serta materil.

9. Teman-teman seperjuangan angkatan 2008, kakak-kakak dan adik-adik kelas atas segala masukan dan motivasi kepada penulis.

10. Citra Pertiwi, Tsani, Mardiah, Dini, Ratna, Hilmi yang selalu memberikan semangat dan motivasi.

11. Semua pihak yang telah membantu penulis secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

xi Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan, baik dalam penulisan maupun penyusunannya. Maka penulis memohon kritik dan saran yang membangun dari para pembaca untuk penyusunan skripsi yang lebih baik di masa yang akan datang.

Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis dan para pembaca, dan bagi kita semua. Penulis mengucapkan terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb

Jakarta, November 2012

Penulis

xii DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR GAMBAR ... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 4

1.3. Batasan Masalah ... 4

1.4. Hipotesis ... 5

1.5. Tujuan ... 5

1.6. Manfaat Penelitian ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1. Pisang ... 7

2.2. Polisakarida ... 8

2.2.1. Amilosa ... 9

2.2.2. Amilopektin ... 10

2.2.3. Selulosa ... 12

2.3. Asam Akrilat ... 13

2.4. Formulasi Grafting Monomer Asam Akrilat ... 13

2.5. Mekanisme Kopolimerisasi Grafting Polisakarida-Asam Akrilat ... 16

xiii

2.6.Radiasi ... 19

2.6.1. Pengertian Radiasi ... 19

2.6.2. Penggunaan Radiasi ... 20

2.7. Zat Warna ... 21

2.7.1. Zat Warna Tekstil ... 23

2.7.2. Zat Warna Maxilon Yellow ... 24

2.8. Spektrofotometri UV-Vis ... 25

2.8.1. Hukum Lamber-Beer ... 26

2.8.2. Instrumentasi Spektrofotometer UV-Vis ... 28

2.9. Spektrofotometri FTIR ... 30

2.9.1. Interaksi Sinar Infra Merah Dengan Molekul ... 32

2.9.2. Perubahan Energi Vibrasi ... 33

2.9.2.1. Vibrasi Regangan (Streching) ... 33

2.9.2.2. Vibrasi Bengkokan (Bending) ... 34

BAB III METODE PENELITIAN ... 36

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ... 36

3.2. Peralatan dan Bahan ... 36

3.2.1. Alat ... 36

3.2.2. Bahan ... 36

3.3. Prosedur Kerja ... 37

3.3.1. Preparasi Kulit Pisang ... 37

3.3.2. Aktivasi Kulit Pisang dengan KOH ... 37

3.3.3. Proses Grafting Polisakarida dari Kulit Pisang dengan Asam Akrilat dan Iradiator Co-60 ... 38

xiv

3.3.4. Penyerapan Zat Warna Maxilon Yellow ... 38

3.3.4.1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum ... 38

3.3.4.2. Pembuatan Larutan Standar Maxilon Yellow ... 38

3.3.4.3. Aplikasi BKP Terhadap Penyerapan Zat Warna Maxilon Yellow ... 39

3.3.5. Penentuan Fraksi Gel dari Kulit Pisang ... 39

3.3.6. Identifikasi Gugus Fungsi dari Kulit Pisang ... 40

3.4.Bagan Alir Prosedur Kerja ... 41

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 42

4.1. Penentuan Larutan Standar Maxilon Yellow ... 42

4.1.1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Maxilon Yellow ... 42

4.1.2. Kurva Kalibrasi Maxilon Yellow ... 43

4.2. Pengaruh Aktivasi Perendaman Menggunakan KOH Terhadap Penyerapan Maxilon Yellow ... 44

4.3. Pengaruh Kopolimerisasi Grafting Asam Akrilat pada Polisakarida Kulit Pisang Terhadap Penyerapan Maxilon Yellow ... 47

4.4. Perbandingan Kerusakan (Degradasi) Polisakarida Kulit Pisang Berdasarkan Fraksi Gel ... 54

4.5. Karakterisasi Polisakarida Kulit Pisang Menggunakan FTIR ... 56

BAB V KESIMPULAN ... 64

5.1. Kesimpulan ... 64

5.2. Saran ... 65

DAFTAR PUSTAKA ... 66

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Komposisi Kulit Pisang ... 8

Tabel 2. Probabilitas dan Energi Beberapa Jenis Isotop ... 20

Tabel 3. Daerah Panjang Gelombang Pada Sejumlah Sinar Radiasi ... 31

Tabel 4. Daftar Korelasi Gugus Fungsi pada Spektrum FTIR ... 32

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur Amilosa ... 10

Gambar 2. Struktur Amilopektin ... 11

Gambar 3. Struktur Selulosa ... 12

Gambar 4. Struktur Molekul Poli Asam Akrilat ... 13

Gambar 5. Mekanisme reaksi grafting polisakarida-asam akrilat dengan radiasi gamma Co-60 ... 14

Gambar 6. Inisaiasi kopolimerisasi dengan sinar gamma ... 17

Gambar 7. Pembentukan radikal monomer asam akrilat ... 18

Gambar 8. Kopolomerisasi polisakarida dengan monomer asam akrilat ... 18

Gambar 9. Struktur Molekul Maxilon Yellow ... 24

Gambar 10. Skema Instrumentasi UV-Vis ... 28

Gambar 11. Berkas Radiasi Elektromagnetik ... 30

Gambar 12. Regangan Simetri ... 34

Gambar 13. Perbedaan Tipe Pada Vibrasi Bending ... 35

Gambar 14. Kurva Scanning Panjang Gelombang Maksimum pada Maxilon Yellow ... 42

Gambar 15. Kurva Kalibrasi Maxilon Yellow ... 43

Gambar 16. Grafik Hubungan Antara Konsentrasi Asam Akrilat dengan Presentase Penyerapan Maxilon Yellow Terhadap Waktu Perendaman dengan KOH ... 45

Gambar 17. Kopolimerisasi Grafting Polisakarida dengan Monomer Asam Akrilat... 49

Gambar 18. Grafik Hubungan Antara Dosis Radiasi dengan Presentase Penyerapan Maxilon Yellow Terhadap Konsentrasi Asam Akrilat ... 50

xvii Gambar 19. Grafik Hubungan Antara Waktu Perendaman Dan % Degradasi

Terhadap BKP Murni Sebelum Grafting Dan BKP Sesudah

Grafting ... 55

Gambar 20. Struktur Molekul Penyusun pada Proses Grafting ... 56

Gambar 21. Spektrum FTIR Pati Murni ... 57

Gambar 22. Spektrum FTIR Selulosa Murni ... 57

Gambar 23. Spektrum FTIR pada Polisakarida Kulit Pisang Murni Sebelum Proses Grafting ... 59

Gambar 24. Spektrum FTIR pada Polisakarida Kulit Pisang Murni Sesudah Proses Grafting ... 60

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Perhitungan Bahan yang Digunakan ... 71

Lampiran 2. Data Kurva Kalibrasi Maxilon Yellow pada Panjang Gelombang 410 nm ... 74

Lampiran 3. Perhitungan Persamaan Regresi ... 75

Lampiran 4. Contoh Perhitungan Kadar Maxilon Yellow pada Sampel ... 76

Lampiran 5. Hasil Analisis Penyerapan Maxilon Yellow dalam Sampel ... 77

Lampiran 6. Hasil analisis Fraksi Gel pada Sampel ... 79

Lampiran 7. Hasil Absorbansi Analisis Menggunakan Uv-Vis ... 80

Lampiran 8. Gambar-gambar Hasil Penelitian ... 82

Lampiran 9. Gambar-gambar Alat yang Diguunakan ... 84

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan industri saat ini, di satu sisi banyak memberikan manfaat bagi kesejahteraan hidup manusia. Namun di sisi lain tidak sedikit pula memberikan dampak negatif dengan dihasilkannya limbah dari industri tersebut.

Limbah yang dihasilkan dari suatu industri biasanya berupa limbah bahan berbahaya dan beracun (B3) yang semakin hari semakin bertambah volume maupun jenisnya (Hidayatullah et al, 2002).

Industri tekstil merupakan salah satu industri yang menghasilkan limbah B3. Banyaknya limbah yang dihasilkan dari industri tekstil tidak seimbang dengan penanganan yang dilakukan untuk menanggulangi pencemaran lingkungan yang terjadi (Rahmawati et al, 2010). Limbah B3 yang dibuang langsung ke lingkungan tanpa dilakukan penyaringan terlebih dahulu dapat menimbulkan bahaya bagi lingkungan, keselamatan manusia dan makhluk hidup lainnya.

Maxilon Yellow adalah salah satu zat warna tekstil yang stabil dan sulit untuk diuraikan oleh proses biologis sehingga penimbunan secara alami akan menimbulkan bahaya bagi lingkungan karena memiliki sifat karsinogenik (Yuliasari et al, 2008). Zat warna hasil dari limbah tekstil hingga saat ini masih menjadi masalah yang belum terselesaikan sampai tuntas. Berbagai metode pengolahan konvensional yang diterapkan belum memberikan hasil yang diharapkan. Metode koagulasi kimia, flokulasi, biodegradasi hingga

2 elektokoagulasi yang telah digunakan. Metode tersebut pada umumnya berhasil namun menimbulkan efek lain seperti dihasilkannya slude sehingga perlu pengolahan lebih lanjut (Yuliasari et al, 2010). Oleh karena itu, diperlukan metode baru yang lebih efisien dan efektif dalam menanggulangi limbah zat warna tekstil yaitu dengan menggunakan adsorben. Adsorben yang digunakan adalah dengan menggunakan kulit pisang.

Pisang (Musa paradisiaca) adalah tanaman buah-buahan yang tumbuh dan tersebar di seluruh Indonesia. Indonesia merupakan salah satu negara penghasil pisang terbesar di Asia. Buah pisang banyak dikonsumsi baik secara langsung maupun diproduksi menjadi berbagai pangan olahan. Namun tidak dengan kulitnya. Kulit pisang setelah diambil buahnya maka kulitnya dibuang dan menjadi limbah. Oleh karena itu, diperlukan suatu cara untuk memanfaatkan limbah kulit pisang ini menjadi bahan yang lebih berguna.

Kulit pisang memiliki kandungan seperti air, karbohidrat, lemak, protein, kalsium, besi, vitamin B dan vitamin C (Suprapti, 2005). Karbohidrat merupakan kandungan terbesar yang dimiliki kulit pisang disamping air, karbohidrat tersebut berupa polisakarida seperti amilosa, amilopektin, selulosa serta polisakarida lainnya. Polisakarida dari kulit pisang ini dapat dijadikan adsorben baik penyerap zat warna maupun untuk penyerap logam (Annadurai et al, 2002). Poliasakarida mempunyai potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai penyerap karena gugus -OH yang terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat.

Keberadaan gugus -OH pada polisakarida menyumbang polaritas pada polimer

3 tersebut. Dengan demikian polisakarida akan lebih menyerap senyawa yang bersifat polar dibandingkan yang kurang polar (Kurniadi, 2010).

Polisakarida yang terkandung dalam kulit pisang merupakan senyawa karbohidrat yang sangat mungkin dilakukan modifikasi terhadap senyawa tersebut dengan metode kopolimerisasi grafting dengan monomer asam akrilat menggunakan radiasi sinar gamma dengan Co-60 sebagai sumber radiasi. Proses ini terjadi dengan pembentukan radikal pada polisakarida yang terkena sinar radiasi gamma, radikal ini merupakan tempat melekatnya monomer asam akrilat yang dapat menyebabkan struktur molekulnya berubah sehingga mampu menyerap zat warna dengan tingkat penyerapan yang lebih tinggi (Sulasminingsih, 1997). Modifikasi ini dapat meningkatkan kemampuan penyerapan zat warna menjadi lebih tinggi.

Penelitian ini dilakukan untuk memodifikasi polisakarida dari kulit pisang dengan cara kopolimerisasi grafting menggunakan monomer asam akrilat yang diradiasi dengan sinar gamma Co-60. Keberhasilan proses grafting diukur dengan tingkat kerusakannya (degradasi) berdasarkan fraksi gel. Selain itu, dilakukan karakterisasi terhadap kandungan kulit pisang menggunakan Fourier Transformation Infra Red (FTIR) untuk mengetahui gugus fungsi sebelum dan sesudah digrafting, serta menentukan kemampuan penyerapan kulit pisang terhadap zat warna tekstil dengan mengukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada pewarna tekstil Maxilon Yellow hasil limbah industri.

4 1.2. Rumusan Masalah

1. Apakah polisakarida dari kulit pisang yang diaktivasi dengan KOH dan digrafting dengan asam akrilat menggunakan iradiasi sinar gamma dari Co-60 mampu menyerap zat warna tekstil Maxilon Yellow?

2. Apakah sifat fisik polisakarida kulit pisang menjadi lebih tahan terhadap kerusakan (degradasi) berdasarkan fraksi gel ?

3. Apakah gugus fungsi yang dihasilkan oleh polisakarida dari kulit pisang sebelum dan sesudah grafting yang dianalisis menggunakan FTIR dapat menunjukkan tingkat keberhasilan kopolimerisasi grafting ?

1.3. Batasan Masalah

1. Penyerap zat warna tekstil Maxilon Yellow yang digunakan adalah polisakarida dari kulit pisang yang diaktivasi dengan KOH dan digrafting dengan asam akrilat menggunakan iradiasi sinar gamma dari Co-60.

2. Fraksi gel dapat menunjukkan sifat fisik polisakarida kulit pisang yang lebih tahan terhadap kerusakan (degradasi).

3. Tingkat keberhasilan kopolimerisasi grafting dapat ditunjukkan oleh gugus fungsi dari polisakarida kulit pisang sebelum dan sesudah grafting yang dianalisis menggunakan FTIR.

5 1.4. Hipotesis

1. Polisakarida yang berasal dari kulit pisang setelah diaktivasi dengan KOH dan digrafting dengan asam akrilat menggunakan iradiasi sinar gamma dari Co-60 mampu menyerap zat warna tekstil Maxilon Yellow.

2. Sifat fisik polisakarida kulit pisang menjadi lebih tahan terhadap kerusakan (degradasi) berdasarkan fraksi gel.

3. Gugus fungsi yang dihasilkan dari polisakarida sebelum dan sesudah grafting yang dianalisis menggunakan FTIR dapat menunjukkan tingkat keberhasilan kopolimerisasi grafting.

1.5. Tujuan

1. Memodifikasi polisakarida dari kulit pisang sebagai penyerap zat warna tekstil Maxilon Yellow yang diaktivasi dengan KOH dan digrafting dengan asam akrilat menggunakan iradiasi sinar gamma dari Co-60.

2. Memperbaiki sifat fisik polisakarida kulit pisang agar lebih tahan terhadap kerusakan (degradasi) berdasarkan fraksi gel.

3. Mengidentifikasi gugus fungsi yang dihasilkan oleh polisakarida dari kulit pisang untuk menunjukkan tingkat keberhasilan kopolimerisasi grafting sebelum dan sesudah proses grafting yang dianalisis menggunakan FTIR.

6 1.6. Manfaat Penelitian

1. Pemanfaatan limbah kulit pisang yang selama ini hanya menjadi sampah yang tidak berguna hingga memiliki daya guna demi menjaga kelestarian lingkungan.

2. Mengatasi persoalan limbah pada industri tekstil dan industri lain yang menggunakan zat warna.

3. Melestarikan lingkungan dengan mengurangi limbah zat warna yang dihasilkan oleh suatu industri tekstil.

7 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pisang

Pisang (Musa paradisiaca L) merupakan tanaman penghasil buah yang banyak terdapat di Indonesia. Pisang adalah tanaman buah berupa herba yang berasal dari kawasan di Asia Tenggara (termasuk Indonesia). Tanaman ini kemudian menyebar ke Afrika (Madagaskar), Amerika Selatan dan Tengah. Di Jawa Barat, pisang disebut dengan Cau, di Jawa Tengah dan Jawa Timur dinamakan gedang (Rismunandar,1990).

Buah pisang sangat disukai baik dikonsumsi secara langsung sebagai buah maupun diolah menjadi produk konsumsi lain seperti sale pisang, kripik pisang, selai pisang, dan lain sebagainya (Munadjim, 1983). Namun hal ini tidak diimbangi dengan pengolahan limbah dari kulit pisang yang sangat banyak jumlahnya. Limbah ini banyak terdapat di daerah-daerah yang memproduksi keripik dan sale pisang. Limbah ini masih tidak bisa dimanfaatkan oleh penduduk sekitar, melainkan hanya sebagai limbah tak berguna (Nugroho, 2002).

Menurut Herbarium Medanense (2011), klasifikasi botani tanaman pisang kapok adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Divisi : Spermatophyta Kelas : Monocotyledoneae Ordo : Zingiberales

8 Keluarga : Musaceae

Genus : Musa

Spesies : Musa paradisiaca L.

Menurut hasil penelitian dari Balai Penelitian dan Pengembangan Industri, buah pisang mengandung berbagai macam senyawa seperti air, gula pereduksi, sukrosa, pati, protein kasar, pektin, protopektin, lemak kasar, serat kasar, dan abu.

Sedangkan di dalam kulit pisang terkandung senyawa pektin (karbohidrat) yang cukup besar (Anonim, 2000). Komposisi dari kandungan kulit pisang dapat dilihat pada tabel 1. Dari kandungan yang dimiliki oleh kulit pisang, terdapat beberapa gugus fungsional yang berperan dalam pengikatan/penyerapan seperti gugus hidroksi, asam karboksilat, dan gugus amina. Gugus asam karboksilat dalam kulit pisang berperan maksimal dalam proses penyerapan (Castro et al, 2011).

Tabel 1. Komposisi Kulit Pisang

Kandungan Konsentrasi

Air 65,90 %

Pati 18,50 %

Selulosa 14,04%

Lemak 2,11 %

Protein 0,32 %

Kalsium 715 mg/100g

Besi 117 mg/100g

Vitamin B 0,12 mg/100g

Vitamin C 17,50 mg/100g

Sumber: Suprapti, 2005

2.2. Polisakarida

Polisakarida dengan rumus umum (C₆H₁₀O₅)n merupakan polimer alami yang memiliki molekul-molekul berantai lurus atau bercabang yang dapat

9 dihidrolisis secara kimia, fisika maupun dengan enzim-enzim yang spesifik kerjanya. Hasil hidrolisis sebagian polisakrida akan menghasilkan oligosakarida dan dapat dipakai untuk menentukan struktur molekul polisakarida (Winarno, 2002). Polisakarida berbeda dalam kandungan unit monosakarida, panjang rantai, dan dalam tingkat percabangan. Terdapat dua jenis polisakarida yaitu homopolisakarida (mengandung hanya satu jenis monomer) dan heteropolisakarida (mengandung dua atau lebih jenis unit monosakarida yang berbeda). Contoh homopolisakarida adalah pati dan selulosa.

Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik.

Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, bergantung pada panjang rantai C-nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri atas 2 fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin. Amilosa memberikan sifat keras (pera) sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket (Winarno 2002).

2.2.1. Amilosa

Amilosa merupakan polimer rantai lurus yang dibangun oleh ikatan α- (1,4)- glikosidik dan pada setiap rantai terdapat 500-2000 unit D-glukosa. Rantai amilosa berbentuk heliks. Bagian dalam stuktur heliks mengandung atom H sehingga bersifat hidrofob yang memungkinkan amilosa membentuk komplek dengan asam lemak bebas, komponen asam lemak dari gliserida. Sejumlah alkohol dan iodin pembentuk komplek amilosa dengan lemak atau pengemulsi

10 dapat mengubah suhu gelatinisasi, tekstur dan profil viskositas dari pasta pati (Estiasih, 2006).

Menurut Tranggono (1991), pada fraksi linier glukosa dihubungkan satu dan lainnya dengan ikatan α-1,4 glikosidik. Amilosa umumnya dikatakan sebagai bagian linier dari pati, meskipun sebenarnya jika dihidrolisis dengan alfa-amilase pada beberapa jenis pati tidak diperoleh hasil hidrolisis yang sempurna. Alfa- amilase menghidrolisis amilosa menjadi unit-unit residu glukosa dengan memutuskan ikatan α-1,4 (Muchtadi,et al 1992).

Gambar 1. Struktur Amilosa

2.2.2. Amilopektin

Amilopektin adalah polimer berantai cabang dengan ikatan α-(1,4)- glikosidik dan ikatan α-(1,6)-glikosidik di tempat percabangannya. Setiap cabang terdiri atas 25 - 30 unit D-glukosa (Hui, 1992). Amilopektin merupakan molekul paling dominan dalam pati. Dalam granula pati rantai amilopektin mempunyai keteraturan susunan. Rantai cabang amilopektin mempunyai sifat seperti amilosa yaitu dapat membentuk struktur heliks diperkirakan 4-6 % ikatan dalam setiap molekul amilopektin adalah ikatan α-1,6. Nilai tersebut walaupun kecil tetapi mempunyai dampak sekitar lebih dari 20.000 percabangan untuk setiap molekul amilopektin. Sifat amilopektin berbeda dengan amilosa karena banyak

11 percabangan yang terbentuk tidak dapat membentuk gel tetapi bersifat lengket (kohesif) dan elastis (gummy texture) (Estiasih, 2006). Selain perbedaan struktur, panjang rantai polimer, dan jenis ikatannya, amilosa dan amilopektin mempunyai perbedaan dalam hal penerimaan terhadap iodin (Subekti, 2007).

Gambar 2. Struktur Amilopektin

Amilopektin dan amilosa mempunyai sifat fisik yang berbeda. Amilosa lebih mudah larut dalam air dibandingkan amilopektin. Berdasarkan reaksi warnanya dengan iodium, pati juga dapat dibedakan dengan amilosa dan amilopektin. Pati bila berikatan dengan iodium akan menghasilkan warna biru karena struktur molekul pati yang berbentuk spiral, sehingga akan mengikat molekul iodium dan membentuk warna biru. Berdasarkan penelitian Carraher (2008) diperoleh bahwa pati akan merefleksikan warna biru bila polimer glukosa nya lebih besar dari 20 (seperti amilosa). Bila polimer glukosanya kurang dari 20, seperti amilopektin, akan dihasilkan warna merah atau ungu-coklat. Sedangkan polimer yang lebih kecil dari lima, tidak memberi warna dengan iodium (Koswara, 2009). Dalam produk makanan amilopektin bersifat merangsang terjadinya proses mekar (puffing) dimana produk makan yang berasal dari pati

12 yang kandungan amilopektinnya tinggi akan bersifat ringan, garing dan renyah.

Kebalikannya pati dengan kandungan amilosa tinggi, cenderung menghasilkan produk yang keras, pejal, karena proses mekarnya terjadi secara terbatas (Koswara, 2009).

2.2.3. Selulosa

Selulosa merupakan senyawa organik yang terdapat pada dinding sel bersama lignin yang berperan dalam mengokohkan struktur jaringan tumbuhan.

Selulosa merupakan homopolisakarida yang tersusun atas unit-unit β-d- glukopiranosa yang terikat satu sama lain dengan ikatan-ikatan glikosida (1,4).

Molekul selulosa seluruhnya berbentuk linear dan memiliki kecenderungan kuat membentuk ikatan hidrogen baik inter- maupun intramolekuler.

Gambar 3. Struktur Selulosa

Selulosa mempunyai potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai penyerap karena gugus –OH yang terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat. Keberadaan gugus –OH. pada selulosa dan hemiselulosa menyumbang polaritas pada polimer tersebut. Dengan demikian selulosa dan hemiselulosa akan menyerap senyawa yang bersifat polar daripada yang kurang polar (Kurniadi, 2010).

13 2.3. Asam Akrilat

Asam akrilat atau asam 2-propenoat merupakan asam karboksilat tidak jenuh paling sederhana yang memiliki satu ikatan rangkap dan gugus karboksil pada C3 atau molekul dengan rumus CH2=CHCOOH (BM 72,06). Asam akrilat mempunyai gugus fungsi yang diperlukan untuk polimerisasi. Keadaan murni dari asam akrilat adalah larutan jernih, tidak berwarna dengan karakterisasi bau menyengat. Asam akrilat larut dalam air, alkohol, eter, dan kloroform. Asam akrilat mengalami reaksi pada gugus karboksilat dan ketika bereaksi dengan alkohol akan membentuk ester. Asam akrilat dan esternya mengalami reaksi pada ikatan rangkap yang dengan mudah bergabung dengan molekul lainnya atau monomer lain (seperti amida, metakrilat, asetonitril, vinil, stirena, dan butadiena) membentuk homopolimer atau kopolimer yang digunakan untuk pelapis, perekat, elastomer, polimer superabsorbent, flokulan dan plastik (Kurniadi, 2010).

Gambar 4. Struktur molekul poli asam akrilat (Hendri, et al. 2007)

2.4. Formulasi Grafting Monomer Asam Akrilat

Salah satu metoda modifikasi yang diketahui efektif untuk memasukkan sifat-sifat yang diinginkan ke dalam polimer (polisakarida) agar diperoleh propertis yang lebih baik adalah dengan teknik grafting (tempel/cangkok) (Choi et al, 2003). Kelebihan teknik grafting ini adalah polisakarida dapat

14 difungsionalisasi berdasarkan sifat yang dimiliki oleh monomer yang terikat secara kovalen tanpa mempengaruhi struktur dasar polisakarida.

Modifikasi suatu polimer dengan teknik grafting melibatkan pembentukan situs aktif berupa radikal bebas atau ion terlebih dahulu pada polimer induk.

Pembentukan situs aktif pada polimer induk dapat dilakukan dengan dua cara, yakni metode kimia dan metode fisika. Dengan metode kimia, radikal terbentuk pada amilopektin akibat abstraksi atom hidrogen oleh radikal inisiator seperti BPO (dibenzoyl peroxide), AIBN (azobisisobutyronitrile), atau bahan pengoksidasi seperti garam cerium (Moad et al, 2002). Pembentukan situs aktif dengan metode fisika dapat dilakukan dengan berbagai cara, meliputi radiasi laser, elektron beam, sinar UV, plasma dan radiasi sinar elektron terhadap polimer induk untuk menghasilkan radikal-radikal yang mampu untuk menginisiasi reaksi grafting (Hendri et al, 2007).

Gambar 5. Mekanisme reaksi grafting polisakarida-asam akrilat dengan radiasi gamma Co-60

15 Teknik grafting dengan inisiator radiasi sinar gamma diketahui merupakan suatu teknik yang efisien untuk memodifikasi polimer antara lain disebabkan pembentukan situs aktif yang cepat dan homogen, penetrasi yang dalam dan kontaminasi zat kimia yang minim pada polimer induk (Hegazy et al, 2001).

Modifikasi polimer dengan teknik ini dapat dilakukan pada polimer komersial berbentuk film/membran, karena teknik ini tidak terpengaruh oleh masalah reologi polimer yang mungkin timbul sebagai akibat gugus yang digraftingkan pada sampel. Reaksi grafting yang diinisiasi oleh sinar gamma telah digunakan untuk modifikasi/fungsionalisasi beberapa substrat polimer seperti polisakarida, sellulosa, Polipropilen (PP) dan Polietilentereftalat (PET) (Hendri et al, 2007).

Teknik grafting telah dimanfaatkan antara lain untuk mengubah sifat-sifat polimer induk dengan tujuan meningkatkan adhesi logam dan oksida logam (Kang et al, 1999), memperbaiki propertis, amobilisasi enzim pada polimer, memberikan sifat kepekaan polimer terhadap perubahan suhu, memberikan sifat kepekaan polimer terhadap perubahan pH, sifat katalis, sifat penukar ion, memberikan sifat anti oksidan dan antibakteri (Hendri et al, 2007).

Gugus karboksil dari hidrogel poli asam akrilat (poli AA) telah banyak dimanfaatkan sebagai situs aktif untuk memasukkan berbagai fungsi ke dalam polimer misalnya sebagai adsorben ion logam dan katalis, zat warna (Chansook and Kiatkamjornwong, 2003), amobilisasi enzim, dan pengikat kitosan. Dengan menggrafting asam akrilat ke suatu polisakarida menggunakan sinar gamma, komponen poli AA dalam rantai grafting diharapkan dapat dimanfaatkan untuk

16 memasukkan berbagai fungsi ke dalam polisakarida melalui gugus karboksil yang dimilikinya dengan memanfaatkan radiasi sinar gamma sebagai penginisiasi.

2.5. Mekanisme Kopolimerisasi Grafting Polisakarida-Asam akrilat

Secara umum, mekanisme pembentukan kopolimerisasi grafting melibatkan tiga tahap, yaitu : inisiasi, propagasi dan terminasi (Nicholson, 1991).

1. Inisiasi yaitu adanya pembentukan fragmen yang bersifat radikal dengan bantuan inisiator (I). raksi dapat digambarkan sebagai berikut:

R-R(I) 2R^.

R^. + CH₂=CHx RCH₂C^. H

X

2. Propagasi yaitu rantai radikal yang terbentuk pada tahap inisiasi, mampu menambah monomer untuk propagasi rantai. Reaksinya dapat digambarkan berikut:

R-CH₂CHx+ (CH₂=CHx)n R-(CH₂=CHx)n-CH₂C^. H

X

3. Terminasi, meliputi dua proses yaitu:

a. Kombinasi atau coupling

-CH₂-C^.

H

X

+ ^.C-CH₂

H

X

-CH₂-C-C-CH₂-

H H

X X

17 b. Disproporsionasi

-CH₂-C^.

H

X

+ ^.C-CH₂

H

X

-CH₂-C-C-CH₂-

H H

X X

Pada mekanisme reaksi kopolimerisasi ini, yang berperan sebagai inisiator adalah radiasi sinar gamma Co-60 yang dapat membentuk radikal pada polisakarida. Reaksi yang terjadi seperti pada gambar 6.

Gambar 6. Inisaiasi kopolimerisasi dengan sinar gamma

Selanjutnya polisakarida radikal akan menginisiasi monomer asam akrilat sehingga terbentuk monomer radikal asam akrilat, seperti reaksi yang ditunjukkan pada gambar 7.

18 Gambar 7. Pembentukan radikal monomer asam akrilat

Reaksi kopolimerisasi dapat terjadi antara polisakarida radikal dengan asam akrilat baik yang belum maupun yang telah membentuk radikal kopolimer, seperti reaksi berikut (gambar 8).

Gambar 8. Kopolomerisasi grafting polisakarida dengan monomer asam akrilat

19 2.6. Radiasi

2.6.1. Pengertian Radiasi

Secara definisi, radiasi merupakan salah satu cara perambatan energi dari suatu sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium atau bahan penghantar tertentu. Salah satu bentuk energi yang dipancarkan secara radiasi adalah energi nuklir (Kenneth, 1988). Sedangkan menurut Badan Teknologi Nuklir Nasional (BATAN, 2008), radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber energi. Radiasi energi tinggi adalah bentuk-bentuk energi yang melepaskan tenaga dalam jumlah yang besar dan kadang-kadang disebut juga radiasi ionisasi (BATAN, 2008) karena ion-ion dihasilkan dalam bahan yang dapat ditembus oleh energi tersebut.

Radiasi ini memiliki dua sifat yang khas, yaitu tidak dapat dirasakan secara langsung oleh panca indra manusia dan beberapa jenis radiasi dapat menembus berbagai jenis bahan. Sebagaimana sifatnya yang tidak dapat dirasakan sama sekali oleh panca indera manusia, maka untuk menentukan ada atau tidak adanya radiasi nuklir diperlukan suatu alat, yaitu pengukur radiasi yang merupakan suatu susunan peralatan untuk mendeteksi dan mengukur radiasi baik kuantitas, energi, atau dosisnya (Thrall, 1998).

a. Energi Radiasi

Energi radiasi merupakan kekuatan dari setiap radiasi yang dipancarkan oleh sumber radiasi. Bila sumber radiasinya berupa radionuklida maka tingkat atau nilai energi radiasi yang dipancarkan tergantung pada jenis radionuklidanya.

20 Kalau sumber radiasinya berupa pesawat sinar-X, maka menunjukkan contoh energi radiasi yang dipancarkan oleh beberapa radionuklida (Debertin et al, 1988).

Tabel 2. Probabilitas dan energi beberapa jenis isotop

Jenis Radionuklida Energi Probabilitas

Cd-109 88 keV 3,7%

Cs-137 662 keV 85%

Co-60 1173 keV dan 1332 keV 99% dan 100%

b. Dosis Radiasi

Dosis radiasi menggambarkan tingkat perubahan atau kerusakan yang dapat ditimbulkan oleh radiasi. Nilai dosis ini sangat ditentukan oleh kuantitas radiasi, jenis radiasi dan jenis bahan penyerap. Dalam proteksi radiasi pengertian dosis adalah jumlah radiasi yang terdapat dalam medan radiasi atau jumlah energi radiasi yang diserap atau diterima oleh materi.

2.6.2. Penggunaan Radiasi

Penggunaan sistem pengukur radiasi dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu untuk kegiatan proteksi radiasi dan untuk kegiatan aplikasi/penelitian radiasi nuklir (Ticer, 1975). Alat ukur radiasi yang digunakan untuk kegiatan proteksi radiasi harus dapat menunjukkan nilai dosis radiasi yang mengenai alat tersebut. Sedangkan alat ukur yang digunakan di bidang aplikasi radiasi dan penelitian biasanya ditekankan untuk dapat menampilkan nilai kuantitas radiasi atau spektrum energi radiasi yang memasukinya.

21 Setiap alat ukur radiasi terdiri atas dua bagian utama yaitu detektor dan peralatan penunjang. Detektor merupakan suatu bahan yang peka terhadap radiasi, yang jadi bila dikenai radiasi akan menghasilkan suatu tanggapan (response) tertentu yang lebih mudah diamati sedangkan peralatan penunjang, biasanya merupakan peralatan elektronik, berfungsi untuk mengubah tanggapan detektor tersebut menjadi suatu informasi yang dapat diamati oleh panca indera manusia/

dapat diolah lebih lanjut menjadi informasi yang berarti (Widmer et al, 1994).

2.7. Zat Warna

Zat warna adalah senyawa organik berwarna yang digunakan untuk memberi warna ke suatu objek atau suatu kain (Fessenden dan Fessenden, 1986).

Suatu zat berwarna bila zat tersebut melakukan absorbsi selektif dari sinar yang masuk, dan meneruskan (memantulkan) sebagian dari sinar yang tidak di absorbsi, seperti yang nampak dalam indera penglihatan. Sinar yang terlihat oleh mata adalah yang panjang gelombangnya = 400-800Ǻ, Apabila zat tidak melakukan adsorbsi selektif, maka zat itu tak berwarna. (Muhtiadi dan lasse, 2003).

Pada tahun 1876 Witt menyatakan bahwa molekul zat warna merupakan gabungan dari zat organik tak jenuh, kromofor sebagai pembawa warna dan auksokrom sebagai pengikat antara zat warna dengan serat (Sardjimah, 1996). Zat organik tak jenuh yang biasa dijumpai dalam pembentukan molekul zat warna adalah senyawa aromatik. Golongan dari senyawa hidrokarbon aromatik yang bisa digunakan sebagai zat warna adalah senyawa organik yang diperoleh dari reaksi suatu amino aromatik primer yang disuspensi dari suatu larutan asam mineral

22 dalam air, kemudian direaksikan dengan natriun nitrit, untuk menghasilkan suatu zat warna pada hidrokarbon aromatik dimana senyawa tersebut harus mengandung senyawa azo yang dapat digunakan untuk zat warna adalah gugus kromofor (Kirana, 2009).

Gugus kromofor ini yang dapat menyebabkan molekul menjadi berwarna.

Pada gugus kromofor yang biasanya digunakan dalam pewarnaan adalah jenis- jenis gugus fungsi yang didalamnya mengandung zat warna diantaranya ialah azo, nitroso, nitro, karbonil, tio, etenil, karbonitrogen., azometin, dan lain sebagainya (Astri et al, 2010).

Gugus auksokrom adalah gugus yang mengaktifkan kerja kromofor dan memberikan daya ikat terhadap serat atau kain yang diwarnainya. Pada gugus auksokrom yang digunakan sebagai daya ikat terhadap serat atau kain digolongkan menjadi dua yaitu : Golongan kation yaitu suatu gugus fungsi yang didalamnya bisa mengandung gugus amino primer dan asam amino. Misalnya adalah :-NH2, -NHCH3, -NCH3, -NCH3Cl. Sedangkan untuk golongan anion yaitu suatu gugus fungsi yang didalamnya mengandung gugus alkana dan fenol, tetapi ada juga yang mengandung asam, misalnya : -SO3H, -OH, -COOH (Moerdoko, 1973).

Gugus auksokrom pada zat warna alam, kecuali indigo, pada umumnya golongan anion, yang memiliki sifat mudah larut dalam air, sehinga dapat di duga ketahanan luntur zat warnanya rendah sebab ikatan yang terjadi ialah ikatan hidrogen (Nerdna, 1999). Untuk memperkuat ikatan tersebut perlu dilakukan proses iring (after treatment atau fiksasi).

23 2.7.1. Zat Warna Tekstil

Zat warna tekstil umumnya dibuat dari senyawa azo dan turunannya yang merupakan gugus benzena. Diketahui bahwa gugus benzena sangat sulit didegradasi, kalaupun dimungkinkan dibutuhkan waktu yang lama. Senyawa azo bila terlalu lama berada di lingkungan, akan menjadi sumber penyakit karena sifatnya karsinogen dan mutagenik. Karena itu perlu dicari alternatif efektif untuk menguraikan limbah tersebut. Pengolahan limbah zat warna menjadi sulit karena struktur aromatik pada zat warna yang sulit dibiodegradasi, khususnya zat warna reaktif karena terbentuknya ikatan kovalen yang kuat antara atom C dari zat warna dengan atom O, N atau S dari gugus hidroksi, amina atau thiol dari polimer (Kartika et al, 2009).

Zat warna azo adalah senyawa yang paling banyak terdapat dalam limbah tekstil, yaitu sekitar 60%-70%. Senyawa azo memiliki struktur umum R─N═N─R’. Senyawa ini memiliki gugus ─N═N─ yang dinamakan struktur azo.

Senyawa azo dapat berupa senyawa aromatik atau alifatik. Senyawa azo aromatik bersifat stabil dan mempunyai warna menyala. Senyawa azo alifatik seperti dimetildiazin lebih tidak stabil. Senyawa azo digunakan sebagai bahan celup, yang dinamakan azo dyes (Maria et al, 2007). Molekul zat warna merupakan gabungan dari zat organik tidak jenuh dengan kromofor sebagai pembawa warna dan auksokrom sebagai pengikat warna dengan serat.

Zat warna azo merupakan jenis zat warna sistetis yang cukup penting. Zat warna yang berkromofor azo ini yang paling banyak adalah zat warna reaktif. Zat warna reaktif terikat pada serat dengan ikatan kovalen yang sifatnya lebih kuat

24 daripada ikatan lainnya sehingga sukar dilunturkan. Lingkungan zat warna azo sangat luas, dari warna kuning, merah, jingga, biru AL (Navy Blue), violet dan hitam. Jenis yang paling banyak digunakan saat ini adalah zat warna reaktif dan zat warna dispersi. Hal ini disebabkan produksi bahan tekstil dewasa ini adalah serat sintetik seperti serat poliamida, poliester dan poliakrilat. Bahan tekstil sintetik ini, terutama serat poliester, kebanyakan hanya dapat dicelup dengan zat warna dispersi. (Renita, 2004)

2.7.2. Zat Warna Maxilon Yellow

Maxilon Yellow adalah salah satu zat warna tekstil yang stabil dan sulit untuk diuraikan oleh proses biologis sehingga penimbunan secara alami akan menimbulkan bahaya bagi lingkungan karena memiliki sifat karsinogenik (Yuliasari et al, 2008). Maxilon Yellow merupakan zat warna azo yang banyak terdapat dalam limbah tekstil. Maxilon Yellow memiliki senyawa azo karena pada molekul tersebut terdapat gugus –N=N–. Senyawa azo ini bersifat reaktif karena terikat kuat pada serat dengan ikatan kovalen yang sifatnya lebih kuat daripada ikatan lainnya sehingga sebih sulit untuk diuraikan.

Gambar 9. Struktur Molekul Maxilon Yellow (Karaoglu et al, 2009)

25 Pemanfaatan kulit pisang merupakan salah satu metode yang digunakan untuk menyerap zat warna Maxilon Yellow. Kemampuan polisakarida kulit pisang menyerap Maxilon Yellow dikarenakan Maxilon Yellow memiliki gugus sulfat (-SO4−

) dan unsur nitrogen. Interaksi ikatan hidogen dapat ditimbulkan antara elektron sunyi pada nitrogen dari senyawa Maxilon Yellow dengan gugus –OH pada polisakarida kulit pisang (Yuliasari et al, 2008). Jenis interaksi antara Maxilon Yellow juga merupakan reaksi substitusi. Reaksi ini dikarenakan gugus –OH yang bermuatan negatif digantikan oleh gugus sulfat (-SO4−

) yang bermuatan negatif pula (Kirk, 1985). Reaksi substitusi ini memungkinkan senyawa Maxilon Yellow yang mengandung gugus sulfat tersebut terikat pada polisakarida kulit pisang.

2.8. Spektrofotometri UV-Vis

Spektroskopi UV-Vis telah menjadi salah satu teknik spektroskopi absorpsi yang banyak dimanfaatkan karena relatif sederhana dan praktis digunakan dalam berbagai jenis analisis, misalnya senyawa organik, anorganik maupun dalam bidang mikrobiologi (Day et al, 2002). Spektrokopi ini hanya terjadi bila terjadi perpindahan elektron dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Perpindahan elektron tidak diikuti oleh perubahan arah spin, hal ini dikenal dengan sebutan tereksitasi singlet (Khopkar, 2003). Sehingga dapat didefinisikan bahwa spektroskopi UV-Vis adalah interaksi radiasi elektromagnet dengan molekul akan menyebabkan terjadinya interaksi elektron.

26 Spektroskopi menunjukkan pengukuran jauhnya penyerapan energi cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai suatu fungsi dari panjang gelombang radiasi, demikian pula pengukuran penyerapan yang menyendiri pada suatu panjang gelombang tertentu (Day et al, 2002). Khusus untuk spektroskopi ultra violet (UV-Vis), penyerapan energi cahaya terjadi pada panjang gelombang 200 nm – 400 nm untuk sinar Ultra Violet dan 400 nm – 800 nm untuk sinar tampak (Rohman, 2007).

Prinsip dasar pada spektrofotometer Uv-Vis yaitu didasarkan pada pengukuran jumlah cahaya yang diabsorbsi atau ditransmisikan oleh molekul- molekul dalam larutan. Ketika panjang gelombang cahaya ditransmisikan melalui larutan, sebagian energi cahaya tersebut akan diserap (diabsorbsi). Besarnya energi tersebut dapat mendorong elektron dari orbital ikatan ke orbital non ikatan.

Energi yang masuk akan diabsorbsi pada lamda yang spesifik (Mulja, 1995).

2.8.1. Hukum Lambert-Beer

Bagian sinar yang diserap akan tergantung pada berapa banyak molekul yang berinteraksi dengan sinar. Dengan kata lain nilai absorbansi sangat bergantung pada konsentrasi suatu senyawa. Hubungan antara banyaknya cahaya yang diserap dengan konsentrasi suatu senyawa dinyatakan secara kuantitatif melalui persamaan Hukum Lamber-Beer (Day, 2002).

Hukum Lambert menyatakan bahwa fraksi penyerapan sinar tidak tergantung pada intensitas sumber sinar, sehingga persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut:

27 A = log₁₀^𝐼𝑜

𝐼 ……… (1)

Keterangan:

I₀ = intensitas cahaya sebelum melewati sampel I = intensitas cahaya setelah melewati sampel

Sedangkan Hukum Beer menyatakan bahwa penyerapan sebanding dengan jumlah molekul yang menyerap. sehingga persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut:

A = ɛ l c ……….. (2) Keterangan : ε = koefisien ekstingsi

l = panjang atau jarak cahaya yang melewati sampel c = konsentrasi dari larutan yang dianalisa

Jika persamaan pertama dan kedua tersebut digabungkan, maka secara umum persamaan Hukum Lamber-Beer ini dapat dituliskan sebagai berikut:

A = log10 𝐼_𝑜

𝐼 = ɛ l c ………... (3)

Sehingga untuk menentukan nilai koefisien absortivitas molar, dapat digunakan persamaan:

ɛ = _{𝑙 𝑐}^𝐴 ………. (4)

Nilai absorptivitas molar ini dapat bervariasi. Contohnya, etanol memiliki dua puncak serapan dalam spektrum UV-tampak, keduanya dalam spektrum ultra violet (Vogel, 1994). Dua puncak serapan ini disebabkan oleh promosi elektron dari pasangan bebas oksigen ke orbital pi anti-ikatan; atau dari orbital pi ikatan ke orbital pi anti-ikatan.

28 2.8.2. Instrumentasi Spektrofotometer UV-Vis (Khopkar, 2003)

Alat spektrofotometer UV-Vis ini terdiri dari beberapa bagian, diantaranya adalah sumber sinar (sinar UV dan sinar tampak), pemilih panjang gelombang (monokromator), sampel yang berupa larutan atau pelarut, prosesor, detektor, dan rekorder (Khopkar, 2003).

Gambar 10. Skema instrumentasi UV-Vis a. Sumber Sinar

Sumber sinar pada spektrofotometer UV-Vis terdiri dari 2 (dua), yaitu lampu deuterium (UV) dan lampu tungsten/wolfram (visible). Hasil kombinasi kedua lampu tersebut difokuskan pada kisi difraksi.

b. Pemilih Panjang Gelombang (Monokromator)

Monokromator dapat berupa lensa/cermin, celah, dan kisi difraksi. Suatu kisi difraksi mempunyai fungsi yang sama, tetapi lebih efisien. Monokromator berfungsi untuk mengubah cahaya polikromatis menjadi cahay yang monokromatis.

c. Sel Sampel dan Referens

Sel yang digunakan untuk daerah tampak terbuat dari kaca sedang sedangkan untuk daerah ultraviolet digunakan sel kuarsa atau kaca silika. Baik sel sampel maupun referens umumnya berupa wadah gelas atau kuarsa kecil, sering juga

29 disebut kuvet yang dibuat sedemikian rupa sehingga jarak yang dilalui berkas sinar adalah 1 cm. Sel sampel berisi larutan materi yang akan diuji, biasanya sangat encer. Pelarut dipilih yang tidak menyerap sinar secara signifikan pada daerah panjang gelombang yang digunakan (200 – 800 nm). Namun, pada sel referens hanya berisi pelarut murni.

d. Detektor

Detektor mengubah sinar yang masuk menjadi arus sehingga lebih mudah terproses. Arus lebih tinggi jika intensitas sinarnya lebih tinggi. Detektor yang biasa digunakan adalah tabung vakum (vacum tube).

Untuk tiap panjang gelombang sinar melewati spektrofotometer, intensitas sinar yang melewati sel referens dihitung. Biasanya disimbolkan sebagai I0

dengan I adalah intensitas. Intensitas sinar yang melewati sel sampel juga dihitung untuk panjang gelombang tersebut dan disimbolkan I.

e. Prosesor

Sinyal listrik diproses secara elektronik menghasilkan absorban. Jika I lebih kecil dari I₀ berarti sampel menyerap sejumlah sinar. Kemudian suatu matematik sederhana dikerjakan oleh komputer untuk mengubahnya menjadi apa yang dinamakan absobsi sampel, disimbolkan dengan A.

f. Rekorder

Rekorder atau perekam grafik biasanya merupakan plot antara absorbansi dengan panjang gelombang yang dihasilkan dari pengukuran.

30 2.9. Spektrofotometri FTIR

Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75–1.000 µm atau pada Bilangan Gelombang 13.000–10 cm^-1 (Khopkar, 2003). Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James Clark Maxwell, yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan gelombang elektromagnetik, artinya mempunyai vektor listrik dan vektor magnetik yang keduanya saling tegak lurus dengan arah rambatan (Day, 2002).

Prinsip dasar pada spektrofotometer FTIR adalah frekuensi sinar infra merah yang diserap saat melewati suatu senyawa maka akan menghasilkan energi.

Energi tersebut ditransfer ke dalam senyawa dan energi pada infra merah sebanding dengan energi yang timbul pada getaran-getaran ikatan (vibrasi, translasi dan rotasi). Gambaran berkas radiasi elektromagnetik diperlihatkan pada Gambar 11 berikut :

Gambar 11. Berkas radiasi elektromagnetik

31 Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan spektrum dari berbagai panjang gelombang. Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang pada Tabel 3, sinar infra merah dibagi atas tiga daerah, yaitu :

a. Daerah Infra Merah dekat.

b. Daerah Infra Merah pertengahan.

c. Daerah infra merah jauh.

Tabel 3. Daerah panjang gelombang pada sejumlah sinar radiasi

Penandaan Panjang Gelombang Frekwensi, Hz Bilangan Gelombang,

cm-1 Satuan

Umum

Meter

Sinar- X 10 - 10 Å 10^-12 - 10^-8 10²⁰ - 10¹⁶ Ultra Ungu Jauh 10 - 200

nm

10^-12 - 2 x 10^-7 10¹⁶ - 10¹⁵ Ultra Ungu

Dekat

200 - 400 nm

2x10^-7 - 4,0x1 0^-7

10¹⁵ - 7,5 x 10¹⁴

Sinar Tampak 400 – 750 nm

4,0x10^-7- 7,5x10^-7

7,5x10¹⁴ – 4x10¹⁴

25.000 – 13.000 Infra Merah

Dekat

0,75 – 2,5 µm

7,5x10^-7– 2,5x10^-6

4x10¹⁴ – 1,2x10¹⁴

13.000 – 4.000 Infra Merah

Pertengahan

2,5 – 50 µm

2,5x10^-6 – 5,0x10^-5

1,2x10¹⁴ – 6x10¹²

4.000 -200 Infra Merah jauh 50 –1,000

µm

5,0x10^-5 – 1x10^-3

6x10¹² – 6x10¹¹

200 – 10 Gelombang

Mikro

0,1 – 100 cm

1x10^-3 – 1 10¹¹ - 10⁸ 10 – 10^-2 gelombang

Radio

1 – 1.000 1-10³ 10⁸ - 10⁵ Sumber: Clark, 2007.

Secara umum digunakan diagram korelasi dalam mengidentifikasi gugus fungsi seperti pada tabel tabel 4 berikut (Socrates, 1994).

32 Tabel 4. Daftar Korelasi Gugus Fungsi pada Spektrum FTIR

Bilangan Gelombang (cm^-1)

Intensitas Jenis Vibrasi

3500-3000* Lebar Uluran O-H

3500-3300 Lemah Uluran N-H amina sekunder

3000-2800 Kuat Uluran C-H alifatik

2500-2000 Lemah Uluran C=N alifatik nitril

1750-1680 Kuat Uluran C=O asimetri dari asam

karboksilat

1600-1475* Sedang-lemah Uluran C=C dari aromatic

1465-1440 Sedang CH asimetri dari CH3

1450-1375* Sedang Tekukan C-H dari CH3

1390-1370 Sedang CH asimetri dari CH3

1320-1210* Kuat Uluran C-O dari asam karboksilat

1280-1180 Sedang Uluran C-N amina

1490-1150 Sedang Tekukan H-C-H

1310-1020 Lemah Uluran C-O-C dari eter

1290-1000 Sedang-lemah Tekukan C-H aromatic

1100-900 Sedang Uluran C-C

770-650 Lemah Tekukan O-H

750-600 Sedang Tekukan N-H

850-500 Sedang Uluran C-C

455-450 Sedang-lemah Tekukan C-N-C amina sekunder

700-400 - Ikatan M-C

500-300 - Ikatan M-N

Sumber: Socrates (1994) dan *Sastrohamidjojo (1992)

2.9.1. Interaksi Sinar Infra Merah Dengan Molekul (Khopkar, 2003)

Dasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola yang saling terikat oleh pegas (Khopkar, 2003). Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi potensial dari sistem tersebut akan naik.

33 Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak, yaitu :

1. Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain.

2. Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya, dan 3. Gerak Vibrasi, yaitu bergetar pada tempatnya.

Dalam spektroskopi infra merah panjang gelombang dan bilangan gelombang adalah nilai yang digunakan untuk menunjukkan posisi dalam spektrum serapan. Panjang gelombang biasanya diukur dalam mikron atau mikro meter (µm). Sedangkan bilangan gelombang ( ) adalah frekwensi dibagi dengan kecepatan cahaya, yaitu kebalikan dari panjang gelombang dalam satuan cm^-1.

2.9.2. Perubahan Energi Vibrasi (Clark, 2007)

Atom-atom di dalam molekul tidak dalam keadaan diam, tetapi biasanya terjadi peristiwa vibrasi. Hal ini bergantung pada atom-atom dan kekuatan ikatan yang menghubungkannya. Vibrasi molekul sangat khas untuk suatu molekul tertentu dan biasanya disebut vibrasi finger print. Vibrasi molekul dapat digolongkan atas dua golongan besar, yaitu : vibrasi regangan (stretching) dan vibrasi bengkokkan (bending).

2.9.2.1. Vibrasi Regangan (Streching) (Clark, 2007)

Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu:

34 1. Regangan Simetri, unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu

bidang datar.

Gambar 12. Regangan simetri

2. Regangan Asimetri, unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar.

2.9.2.2. Vibrasi Bengkokan (Bending) (Clark, 2007)

Jika sistem tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih besar, maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi deformasi yang mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu :

1. Vibrasi Goyangan (Rocking), unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar.

2. Vibrasi Guntingan (Scissoring), unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar.

35 3. Vibrasi Kibasan (Wagging), unit struktur bergerak mengibas keluar dari

bidang datar.

4. Vibrasi Pelintiran (Twisting), unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar.

Gambar 13. Perbedaan tipe pada vibrasi bending

36 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional (P3TIR-BATAN, Pasar Jumat-Jakarta). Penelitian ini akan dilaksanakan selama 5 bulan dimulai pada bulan Maret hingga Agustus 2012.

3.2. Peralatan dan Bahan 3.2.1. Alat

Peralatan yang digunakan adalah Spektrofotometer UV-Vissible (UVmini- 1240 Shimadzu), Spektrofotometer FT-IR (IRPrestige-21 Shimadzu), Stirrer (WiseStir MS-MP8), Neraca Analytic (GR-200 AND), Oven (Geer Oven Toyaseiki), blender, desikator, saringan 30 mesh, kertas saring, kasa stainless 120 mesh, termometer, gelas ukur, labu ukur, gelas piala, pipet ukur, Erlenmeyer, corong, batang pengaduk, magnetic bar, spatula, gelas aqua, dan sumber radiasi gamma Irradiator Co-60 (Panorama Serbaguna, IRPASENA).

3.2.2. Bahan

Bahan yang digunakan adalah kulit pisang kepok, akuades (H₂O), kalium hidroksida (KOH), asam akrilat (AA), asam asetat, kalium bromida (KBr), dan Maxilon Yellow.

37 3.3. Prosedur Kerja

Secara garis besar penelitian ini dilakukan dengan melalui beberapa tahap yaitu tahap preparasi, tahap grafting, dan tahap analisis. Tahap preparasi dilakukan dengan pencucian, pengeringan dengan oven, penggilingan dengan blender dan penyaringan. Tahap grafting dilakukan dengan aktivasi perendaman KOH, penambahan asam akrilat dan radiasi. Selanjutnya tahap analisis dilakukan melalui analisis Uv-Vis, fraksi gel dan FTIR.

3.3.1. Preparasi Kulit Pisang

Kulit pisang dicuci bersih dan dipotong kecil-kecil kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 70^o C selama 3 hari. Kulit pisang kemudian diblender sampai halus dan disaring menggunakan saringan berukuran 30 mesh sehingga diperoleh bubuk kulit pisang (BKP) yang siap digunakan untuk analisis berikutnya.

3.3.2. Aktivasi Kulit Pisang dengan KOH (Salamah, 2008)

Aktivasi dilakukan dengan cara perendaman menggunakan KOH. Masing- masing sampel BKP ditimbang sebanyak 80 gram. Kemudian ditambahkan larutan KOH 0,5 N ke dalam sampel tersebut sebanyak 140 mL dan diaduk hingga homogen. Selanjutnya didiamkan dengan variasi waktu perendaman selama 3 dan 24 jam.

38 3.3.3. Proses Grafting Polisakarida dari Kulit Pisang dengan Asam Akrilat

dan Iradiator Co-60

BKP yang telah diaktivasi dengan KOH kemudian ditambahkan dengan asam akrilat dengan variasi konsentrasi 2911,44 ppm; 5822,88 ppm dan 8756,76 ppm, masing-masing sampel diaduk homogen. Setelah homogen sampel dimasukkan ke dalam plastik tertutup. Kemudian diiradiasi menggunakan irradiator Co-60 IRPASENA dengan variasi dosis radiasi 0 kGy, 5 kGy, 10 kGy, 30 kGy, dan 35 kGy. Hasil iradiasi kemudian dikeringkan kembali menggunakan oven pada suhu 70 ^oC selama 2 hari sehingga diperoleh BKP yang siap digunakan untuk analisis berikutnya.

3.3.4. Penyerapan Zat Warna Maxilon Yellow 3.3.4.1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum

Penentuan panjang gelombang Maksimum Maxilon Yellow dilakukan menggunakan larutan Maxilon Yellow konsentrasi 12 ppm yang absorbansinya diukur pada panjang gelombang 200-700 nm menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Panjang gelombang dimana absorbansinya paling besar digunakan untuk membuat kurva kalibrasi dan penentuan konsentrasi zat warna Maxilon Yellow selanjutnya.

3.3.4.2. Pembuatan Larutan Standar Maxilon Yellow

Larutan standar Maxilon Yellow dibuat dengan melarutkan 0,1 g zat warna maxilon Yellow dalam labu takar 1 L menggunakan aquades sampai tanda batas,

39 sehingga diperoleh larutan induk dengan konsentrasi 100 ppm. Secara bertahap larutan induk diencerkan hingga diperoleh larutan standar dengan konsentrasi 4, 8, 12, 16 dan 20 ppm.

3.3.4.3. Aplikasi BKP Terhadap Penyerapan Zat Warna Maxilon Yellow Penyerapan zat warna Maxilon Yellow dilakukan dengan menggunakan BKP tanpa penambahan senyawa kimia (murni) dan BKP yang sudah diberikan perlakuan tertentu. BKP ditimbang untuk masing-masing sampel sebanyak 1 gram dimasukkan ke dalam Erlenmeyer dan ditambahkan larutan zat warna Maxilon Yellow dengan konsentrasi 100 ppm sebanyak 80 mL. Kemudian dilakukan pengadukan menggunakan stirrer selama 10 menit. Hasil stirrer disaring dan diambil filtratnya. Fitrat yang diperoleh diencerkan dengan aquades sebanyak 10 kali pengenceran. Selanjutnya sampel diukur absorbansinya menggunakan Spektrofotometer UV-Vis dengan panjang gelombang yang telah diperoleh sebelumnya yaitu 410 nm sehingga dapat diketahui % penyerapan dari konsentrasi yang telah didapat. % penyerapan dapat dihitung dengan rumus dibawah ini:

% Penyerapan = ^{𝑐0−𝑐1}

𝑐₀ x 100%

Dimana:

𝑐

₀ = Konsentrasi sebelum diserap (ppm)

𝑐

₁ = Konsentrasi setelah diserap (ppm)

3.3.5. Penentuan Fraksi Gel dari Bubuk Kulit Pisang

BKP ditimbang sebanyak 0,5 gram dan dimasukkan ke dalam kasa stainless berukuran 120 mesh yang sebelumnya sudah ditimbang lalu dibungkus.

40 Kemudian direndam menggunakan asam asetat 1 % dengan variasi waktu perendaman selama 5, 10 dan 15 hari.

% Fraksi Gel =

(

^𝑤2_𝑤^{− 𝑤0}

1

)

^{x 100%}

% Degradasi = 100 % − % Fraksi gel Dimana: W₀ = Berat Kawat (gram)

W1 = Berat Awal (gram) W₂ = Berat Akhir (gram)

3.3.6. Identifikasi Gugus Fungsi dari Kulit Pisang

BKP sebelum dan sesudah proses grafting dianalisis dengan FTIR. BKP dimasukkan ke dalam lumpang sebanyak 1 mg yang telah berisi serbuk KBR sebanyak 10 mg. Kemudian digerus sampaikan halus. Selanjutnya dimasukkan ke dalam folder disk dan dianalisis menggunakan FTIR.