METODE
Bahan Dan Peralatan
Bahan yang digunakan yaitu limbah padat tapioka (onggok tapioka) dari sekitar Kecamatan Bogor Utara, akuades, gas nitrogen [N2, berkemurnian tinggi (high purity), Brin's Oxygen Company Gases Indonesia (BOC Gases Indonesia)], akrilamida [AA, CH2=CHCONH2, CAS No. 79–06–1, Merck], amonium persulfat [APS, (NH4)2S2O8, CAS No. 7727–54–0, Merck), N,N–Metilenediakrilamid (MBA, (CH2=CHCONH)2CH2, CAS No. 110–26–9, Merck), metanol (MeOH, CH3OH, CAS No. 67–56–1, Merck), etanol 96% (EtOH, C2H5OH, CAS No. 64– 17–5, Merck), aseton (CH3COCH3, CAS No. 67–64–1, Merck), natrium hidroksida (NaOH, CAS NO. 1310–73–2, Merck), kalium bromida (KBr, CAS No. 7758–02–3, Shimadzu), asam klorida berasap (HCl 37%, d = 1,19, Merck), campuran selen (Selenium reagent mixture, Merck), asam sulfat pekat (H2SO4 98%; d = 1,84; CAS No. 7664–93–9, Merck), bromokresol hijau (C21H14Br4O5S, CAS No. 76–60–8, Merck), merah metil (C15H15N3O2, CAS No. 493–52–7, Merck),asam borat (H3BO3, CAS No. 10043–35–3, Merck), dinatrium tetraborat dekahidrat (boraks, Na2B4O7. 10 H2O; CAS No. 1303–96–4, Merck).
Alat-alat yang digunakan ialah neraca dengan ketelitian 0,1 mg, neraca dengan ketelitian 0,01 g, labu leher tunggal, labu leher dua, labu leher tiga, mantel pemanas, lempeng pemanas berpengaduk magnet (hotplate with magnetic stirer), overheadstirrer, kondensor, termometer, corong tambah cairan dengan ekualisasi tekanan, gelas ukur 100 mL, gelas piala 1000 mL, gelas piala 2000 mL, gelas piala PP 1000 mL, gelas piala PP 2000 mL, corong tambah padatan dengan ekulisasi tekanan, klem dan statif, sistem pendingin sirkular, kertas timbang, spatula, sendok PP, pipet Mohr 25 mL, labu Kjeldahl 100 mL dan 500 mL, pembakar Bunsen, labu ukur 100 mL & 1000 mL, botol semprot plastik 500 mL, peralatan destilasi Kjeldahl, Erlenmeyer 250 mL, buret 50 mL, corong kaca, batang pengaduk, oven (Memert), dan Spektrometer FTIR Shimadzu Prestige 21
Preparasi Onggok
Onggok tapioka kasar dicuci dengan air sampai air hasil pencucian jernih kemudian dikering-udarakan. Onggok tapioka bersih dan kering ini dihaluskan hingga lolos ayakan 100 mesh.
Pencangkokan dan Penautan Silang Akrilamida
Sintesis pencangkokan dan panautan silang akrilamida dilakukan dengan menvariasikan jumlah monomer akrilamida (15 – 30 g), onggok (0 – 15 g), penaut ulang (8 – 25 mg) dan inisiator (160 – 330 mg), dan diberi kode “CGA01” hingga “CGA34”. Kondisi sintesis lainnya dibuat sama.
Onggok tapioka bersih, kering dan halus ditimbang dan dimasukkan ke dalam di dalam labu leher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor, sistem embusan gas nitrogen, termometer, dan overhead stirrer. Ke dalam labu dimasukkan 150 mL air, kemudian diaduk dan dipanaskan hingga suhu 95°C. Aliran gas nitrogen dihidupkan selama 30 menit.
Selanjutnya suhu diturunkan menjadi 60°C−65°C, lalu ditambahkan sejumlah inisiator APS dalam 12,5 mL air sambil diaduk selama 15 menit. Kemudian ditambahkan 200 mL larutan campuran AA dan MBA secara perlahan dalam waktu 20 – 30 menit, dan selama penambahan suhu dijaga minimal 55°C sambil tetap diaduk. Setelah penambahan selesai, suhu reaksi dinaikkan menjadi 70°C dan direaksikan selama 3 jam.
Produk yang dihasilkan diendapkan dengan metanol dan etanol. Setelah itu produk direfluks dengan aseton selama 1 jam. Lalu dikeringkan dengan suhu 60°C hingga bobot produk konstan. Produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukuran 80-100 mesh. Produk ini dinamakan Graftized Crosslinked Onggok. Bagan alir tahapan preparasi dan pencangkokan dan penautan silang akrilamida disajikan pada Lampiran 2.
Saponifikasi hasil pencangkokan dan penautan silang
Tidak semua hasil pencangkokan dan penautan silang disaponifikasi. Sebanyak 13 produk pencangkokan dan penautan silang akrilamida selanjutnya di saponifikasi dan diberi kode “CGASxx” sesuai dengan kode asalnya “CGAxx”.
Sebanyak 40 gram Graftized Crosslinked Onggok, dimasukkan ke dalam labu 500 mL. Ke dalam labu ditambahkan 100 mL larutan NaOH 1M dan 100 mL air suling dan direfluks pada suhu 90°C pada beberapa kisaran waktu. Hasil refluks kemudian dinetralkan dengan larutan HCl 1 M, lalu dikoagulasi dan diendapkan dengan metanol. Hasil saponifikasi dikeringkan pada suhu 60°C, lalu digiling dan disaring hingga terbentuk partikel lolos ayakan 80 mesh. Produk ini dinamakan Saponified Graftized Crosslinked Onggok. Bagan alir tahapan saponifikasi hasil pencangkokan dan penautan silang disajikan pada Lampiran 3.
Penentuan Kadar Nitrogen Kjeldahl (Kenkel, 2003; Carter & Gregorich, 2005;
Pansu & Gautheyrou, 2005; Sulaeman et al. 2005).
Ditimbang menggunakan neraca analitik (ketelitian 0,1 mg) 0,1 g contoh, dan kemudian dimasukkan ke dalam labu Kjeldahl 100 mL. Ditambahkan 2 g campuran selen dan 10 mL H2SO4 pekat. Dipanaskan di atas api atau pembakar Bunsen sampai mendidih dan larutan menjadi jernih kehijau-hijauan. Dibiarkan hingga mendingin di udara terbuka. Disiapkan alat destilasi untuk penetapan nitrogen. Pada bagian penampung, disiapkan 20 mL larutan asam borat 2% (selama proses penyulingan, ujung pipa kondensor harus selalu tercelup dalam larutan borat). Dipindahkan larutan hasil destruksi ke labu Kjeldahl 500 mL, dan dibilas dengan 150 mL air suling dan 50 mL NaOH 40%, segera dihubungkan dengan alat destilasi Kjeldahl. Dijalankan proses destilasi hingga volume larutan dalam penampung detilasi sekitar 100 mL. Dientikan proses destilasi. Diilas bagian dalam kondensor dan ujung pipa dengan air suling. Dititar hasil destilasi dengan larutan HCl 0,1 N hingga titik akhir tercapai (warna larutan berubah dari hijau menjadi merah muda). Dikerjakan penetapan blanko.
Kadar Nitrogen (%) = VC- VB × NHCl × BEN×100%
W x
100 100-kadar air Keterangan:
Wcontoh = Bobot cuplikan (mg)
VC = Volume HCl 0,1 N yang digunakan pada penitaran contoh (mL ) VB = Volume HCl 0,1 N yang dipergunakan pada penitaran blanko (mL ) NHCl = Normalitas HCl
Standarisasi Larutan HCl 0,1N (Jeffery et al. 1989)
Ditimbang menggunakan neraca analitik (ketelitian 0,1 mg) 0,2 g boraks (dinatrium tetraborat dekahidrat, Na2B4O7. 10 H2O; CAS No. 1303–96–4, Mr = 381,37). Dilarutkan ke dalam erlenmeyer 100 mL . Ditambahkan 2 tetes indikator merah metil 0,1%, dihomogenkan. Dititar larutan ini dengan larutan HCl 0,1 N sampai titik akhir tercapai yang ditandai dengan perubahan warna dari kuning ke merah. Dicatat volume HCl yang terpakai. Dihitung normalitas HCl hingga 4 angka di belakang koma.
NHCl = S P P V BE W • Dengan pengertian : WP = Bobot boraks (mg)
BEP = Bobot ekuivalen boraks (BEBoraks = ½ BMBoraks = 190,685)
VS = Volume larutan HCl yang digunakan untuk standarisasi
Titrasi diualangi 2 x, dan hasilnya dirata-ratakan.
Perhitungan rendemen grafting dan efisiensi grafting
Rendemen dan efisiensi grafting dihitung menurut Nakason et al (2010),
yaitu:
Rendemen grafting =
100× %N100 × CH2=CHCONH2N
100- %N100 × CH2=CHCONH2N ×100
Efisiensi grafting = Rendemen graftingberat monomer
berat onggok
Pengambilan Spektrum Inframerah Transformasi Fourier
Serbuk halus onggok tapioka yang bersih, kering, dan halus, Graftized
Crosslinked Onggok, dan Saponified Graftized Crosslinked Onggok diukur serapan inframerahnya menggunakan Spektrometer Shimadzu IR Prestige 21.
Pengolahan data
Data mentah hubungan antara bilangan gelombang (ν, cm–1) vs transmitas (%T) dengan piranti lunak IRsolution diolah terlebih dahulu dengan manipulasi Kubelka-Munk (KM), kombinasi Kubelka-Munk dengan garis dasar nol (KM+BL), kombinasi Kubelka-Munk dengan Normalisasi (KM+Norm), kombinasi garis dasar nol dengan Kubelka-Munk (BL+KM), kombinasi garis dasar nol (dengan koreksi Lambert Beer) dengan Kubelka-Munk (BL+LB+KM), dan kombinasi Normalisasi dengan Kubelka-Munk (Norm+KM). Data mentah tidak dimanipulasi dengan koreksi atmosferik. Data hasil manipulasi selanjutnya diekspor kedalam bentuk format notepad (*.txt). Data bentuk *.txt (notepad), untuk selanjutnya dipindahkan ke format *.xls (Microsoft excel 2010).
Data FTIR (bilangan gelombang (ν, cm–1) vs absorbans hasil manipulasi) bersama data kadar nitrogen dilakukan analisis PLS menggunakan perangkat lunak Minitab 14 sistem operasi Windows 7. Analisis PLS dilakukan untuk pembentukan model prediksi kadar nitrogen dilakukan oleh PLS dengan melibatkan variabel “x” (absorbans hasil pengukuran FTIR) dan variabel “y” (kadar nitrogen Kjeldahl).
