HALAMAN PENGESAHAN Skripsi MODIFIKASI SELULOSA TERSAMBUNG SILANG BADGE DENGAN ASAM KLOROASETAT SEBAGAI AGEN GRAFTING SERTA APLIKASINYA SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA METHYLENE BLUE

i

MODIFIKASI SELULOSA TERSAMBUNG SILANG BADGE DENGAN ASAM KLOROASETAT SEBAGAI AGEN GRAFTING SERTA APLIKASINYA

SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA METHYLENE BLUE

Disusun Oleh : ANNISA ROKHIM

M0313012

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Alam Bidang Ilmu Kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi

MODIFIKASI SELULOSA TERSAMBUNG SILANG BADGE _{DENGAN ASAM} KLOROASETAT SEBAGAI AGENGRAFTING _{SERTA APLIKASINYA}

SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA METHYLENE BLUE ANNISA ROKHIM

NIP.197104261997021001 NIP.195810291985032002

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :

Hari : Rabu

Tanggal : 20 Desember 2017

Anggota Tim Penguji :

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “MODIFIKASI SELULOSA TERSAMBUNG SILANG BADGE DENGAN ASAM KLOROASETAT SEBAGAI AGEN GRAFTING SERTA APLIKASINYA SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA METHYLENE BLUE “ belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, 20 Desember 2017

iv

MODIFIKASI SELULOSA TERSAMBUNG SILANG BADGE DENGAN ASAM KLOROASETAT SEBAGAI AGEN GRAFTING SERTA APLIKASINYA

SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA METHYLENE BLUE ANNISA ROKHIM

Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah melakukan modifikasi selulosa untuk memperoleh adsorben yang stabil dalam suasana asam dan memiliki kemampuan adsorpsi yang lebih baik terhadap zat warna methylene blue (MB). Modifikasi dilakukan dengan penautsilangan dan pencangkokan. Penautsilangan selulosa bertujuan untuk membuat adsorben lebih stabil dalam suasana asam dengan menggunakan senyawa BADGE. Pencangkokan pada selulosa tertaut silang menggunakan senyawa kloroasetat, bertujuan untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi zat warna MB. Selulosa, selulosa termodifikasi BADGE (S-B) dan selulosa termodifikasi BADGE kloroasetat (S-B-K) dikarakterisasi dengan menggunakan spektrofotometer FTIR, analisis termal TG/DTA dan SEM. Adsorpsi zat warna dipelajari pengaruhnya melalui optimasi pH, waktu kontak, dan variasi konsentrasi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa adsorpsi zat warna MB optimum pada pH 5 dan waktu kontak 80 menit. Adsorpsi zat warna MB pada semua adsorben mengikuti model kinetika adsorpsi pseudo orde dua. Adsorpsi zat warna MB pada selulosa dan S-B-K mengikuti isoterm adsorpsi Freundlich, sedangkan S-B mengikuti isoterm adsorpsi Langmuir. S-B-K mempunyai kapasitas adsorpsi yang lebih tinggi dibandingkan selulosa dan S-B dengan kapasitas adsorpsi zat warna MB sebesar 223,422 mg/g.

v

MODIFICATION OF CELLULOSE CROSSLINK- BISPHENOL A DIGLYCIDYL ETHER (BADGE) WITH CLHOROACETIC ACID AS GRAFT

AGENT AND THE APPLICATION AS ADSORBENT FOR METHYLENE BLUEDYE

ANNISA ROKHIM

Department of Chemistry Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sebelas Maret Universty

ABSTRCT

The aim of the study was to modify cellulose and obtain adsorbent with good stability towards acid solution and high ability to adsorp MB dye. Modification was done through crosslinking and grafting. Cellulose crosslinking was aimed to form an acid-insoluble adsorbent using BADGE. Chloroacetic acid was used for the grafting of the crosslinking cellulose. Adsorbents were characterized using FTIR, TG/DTA, and SEM. The adsorbent properties were studied by pH optimum, contact time, and concentration MB dye.

The result showed that optimum condition for adsorption of MB on the adsorbent was found at pH 5 and contact time 80 minutes. The adsorption kinetics followed the pseudo second order model. Adsorption of MB in cellulose and S-B-K followed adsorption isotherm of Freundlich, but S-B was followed adsorption isotherm of Langmuir. S-B-K has higher adsorption capacity than cellulose and S-B with adsorption capacity 223,422 mg/g.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah Subhanahu Wata‟ala atas segala limpahan nikmat dan karunia Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat serta salam senantiasa penulis haturkan kepada Rasulullah Shallallahu „alaihi wassalam sebagai suri tauladan kita semua.

Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena itu penulis menyampaikan terimakasih kepada :

1. Prof. Ir. Ari Handono Ramlan, M.Sc, (Hons), Ph.D selaku Dekan Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret

2. Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si selaku Kepala Program Studi Kimia Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret

3. Dr. Abu Masykur, M.Si. selaku pembimbing I dan Kepala Laboratorium Sub-Lab Kimia.

4. Dra. Tri Martini, M.Si. selaku pembimbing II dan Pembimbing Akademik 5. Segenap Dosen dan Staff Program Studi Kimia Fakultas MIPA

Universitas Sebelas Maret

6. Segenap Pimpinan dan Staff UPT Lab pusat MIPA UNS dan Lab MIPA TERPADU UNS

7. Kedua orang tua (Bapak Widodo dan Ibu Lasmi) serta adekku Arizal Rizky Akbar yang telah mencurahkan kerja kerasnya dan dukungannya untuk menempuh gelas Sarjana.

8. Tim Research Modifikasi Biopolimer : Sofa, Khofifah, dan Zuliana 9. Sahabat-sahabat terbaikku di Sublab : Nurul, Nikmatuz, Santika, Yusica,

Mudhita, Yasinta, Etika, Mbak Sotya, dan Mba Imroatu

Semoga Allah Subhanahu Wata‟ala membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik.

Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya. Namun demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat bagi pembaca.

Surakarta, 20 Desember 2017

vii MOTTO

“Sungguh, manusia berada dalam kerugian, kecuali orang-orang yang beriman dan mengerjakan kebajikan serta saling menasihati untuk kebenaran dan saling menasihati

untuk kesabaran” (Q.S Al-„Asr : 2-3)

“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan, maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain)”

(Q.S Asy-Syarh : 6-7)

“Sesungguhnya jika kamu bersyukur, niscaya Allah akan menambah nikmat kepadamu, tetapi jika kamu mengingkari, maka pasti azab Allah sangat berat”

viii

PERSEMBAHAN

x

1. Sambung Silang Selulosa-BADGE ... 21

2. Penempelan Gugus Aktif kloroasetat (Grafting) ... 22

3. Pembuatan Larutan Induk ... 22

4. Pembuatan Larutan Buffer Asetat ... 22

5.Pembuatan Kurva Kalibrasi ... 23

6.Adsorpsi zat warna Methylene Blue ... 23

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data ... 24

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26

A. Pembuatan Selulosa Termodifikasi BADGE dan Kloroasetat ... 26

1. Pembuatan Selulosa Termodifikasi BADGE (S-B) ... 26

2. Pembuatan Selulosa-BADGE-Kloroasetat (S-B-K) ... 27

B. Karakterisasi Selulosa BADGE (S-B) dan Selulosa-BADGE-Kloroasetat (S-B-K) ... 28

1. FTIR ... 28

2. TG/DTA ... 31

3. SEM ... 34

C. Uji Adsorpsi Selulosa Termodifikasi BADGE-Kloroasetat Terhadap Zat Warna Methylene Blue ... 35

1. Optimasi pH ... 35

2. Optimasi Waktu Kontak ... 37

3. Pengaruh Konsentrasi ... 39

xi

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 45

A. Kesimpulan ... 45

B. Saran ... 45

DAFTAR PUSTAKA ... 46

xii

DAFTAR TABEL

... Halaman

Tabel 1. Nama dan Struktur Kimia Kromofor ... 10

Tabel 2. Serapan Spektra FTIR Gugus Fungsi dari Selulosa, S-B dan S-B-K ... 31

Tabel 3. Model Kinetika Adsorpsi MB pada Selulosa ... 38

Tabel 4. Model Kinetika Adsorpsi MB pada S-B ... 38

Tabel 5. Model Kinetika Adsorpsi MB pada S-B-K ... 38

Tabel 6. Parameter Isoterm Langmuir Adsorpsi Zat Warna MB Oleh Beberapa Adsorben ... 40

xiii

Gambar 5. Ilustrasi Adsorpsi dengan persamaan Langmuir ... 12

Gambar 6. Kurva Isoterm Langmuir ... 13

Gambar 7. Kurva Isoterm Freundlich ... 14

Gambar 8. Reaksi Pembentukan selulosa-BADGE ... 15

Gambar 9. Mekanisme Reaksi Pembentukan S-B melalui SN2 ... 16

Gambar 10. Mekanisme fungsionalisasi selulosa-BADGE dengan kloroasetat ... 17

Gambar 11. Mekanisme reaksi yang terjadi ketika adsorpsi zat warna methylene blue oleh S-BADGE-K ... 18

Gambar 12. Usulan Mekanisme Reaksi antara Selulosa dengan BADGE .... 27

Gambar 13. Mekanisme Reaksi Pembentukan S-B melalui Substitusi Nukleofilik (SN2) pada Cincin Epoksida ... 27

Gambar 14. Reaksi Pencangkokan Kloroasetat ... 27

Gambar 15. Usulan Mekanisme Reaksi Pencangkokan Kloroasetat pada S-B Membentuk S-B-K ... 28

Gambar 16. Spektra FTIR (a) Selulosa, (b) S-B dan (c) S-B-K ... 29

Gambar 17. Termogram TGA Selulosa, S-B dan S-B-K ... 32

Gambar 18. Termogram DTA Selulosa, S-B, dan S-B-K ... 33

Gambar 19. Analisis SEM (a) Selulosa, (b)S-B dan (c) S-B-K ... 34

Gambar 20. Grafik Pengaruh pH terhadap Kapasitas Adsorpsi masing-masing Adsorben ... 36

Gambar 21. Grafik Pengaruh Waktu Kontak terhadap Kapasitas Adsorpsi Adsorben Selulosa, S-B, dan S-B-K pada pH 5 ... 37

xiv

Gambar 23. Spektra FTIR Selulosa Sebelum Adsorpsi (a)

dan Setelah Adsorpsi (b) ... 42 Gambar 24. Spektra FTIR S-B Sebelum Adsorpsi (a)

dan Setelah Adsorpsi (b) ... 42 Gambar 25. Spektra FTIR S-B-K Sebelum Adsorpsi (a)

xv

DAFTAR LAMPIRAN

... Halaman

Lampiran 1. Foto Hasil Setiap Tahap Sintesis ... 51

Lampiran 2. Spektra Inframerah Selulosa, S-B, dan S-B-K ... 52

Lampiran 3. SEM Selulosa, S-B, dan S-B-K ... 55

Lampiran 4. Profil Panjang Gelombang Maksimum pH 5 ... 56

Lampiran 5. Pengaruh pH terhadap Adsorpsi MB ... 57

Lampiran 6. Pengaruh Waktu Kontak terhadap Adsorpsi MB ... 59

Lampiran 7. Penentuan Kinetika Adsorpsi untuk masing-masing Adsorben ... 61

Lampiran 8. Pengaruh Konsentrasi Zat Warna terhadap Adsorpsi MB ... 74

Lampiran 9. Penentuan Isoterm Adsorpsi untuk Adsorben Selulosa ... 76

Lampiran 10. Penentuan Isoterm Adsorpsi untuk Adsorben S-B ... 79

Lampiran 11. Penentuan Isoterm Adsorpsi untuk Adsorben S-B-K ... 81

Lampiran 12. Termogram TG/DTA Selulosa, S-B, dan S-B-K ... 83