OPTIMASI EFISIENSI NANOPARTIKEL PERAK HASIL SINTESIS MENGGUNAKAN NATRIUM SITRAT DALAM MENURUNKAN KONSENTRASI METHYLENE BLUE
Himmatul Fuadah1*, Ganis Fia Kartika2
1 Mahasiswa Program S1 Kimia
2 Dosen Bidang Kimia Analitik Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Kampus Binawidya Pekanbaru, 28293, Indonesia
*himmatul.fuadah0887@student.unri.ac.id ABSTRACT
Methylene blue is an organic dye that is widely used in various industries such as textile, paints, plastic and pharmaceuticals. Methylene blue is very stable so it is very difficult to degrade in nature and harmful to the environment. The aim of this research was to optimize pH of the solution and silver nanoparticles dosage in methylene blue removal. The synthesis of silver nanoparticles was carried out by adding sodium citrate as a reducing and stabilizing agent. The pH optimization was carried out with variations of pH 1, 2, 3 dan 4. The silver nanoparticles dosage optimization was carried out with variation of dosage 2, 4, 6 and 8 mg. The results showed that pH 2 and 6 mg silver nanoparticles were chosen as the optimum parameter. The silver nanoparticles synthesized by sodium sitrate was effectively remove the methylene blue 61,42%.
Keywords: catalyst, methylene blue, silver nanoparticles
ABSTRAK
Methylene blue merupakan salah satu zat warna kationik yang banyak digunakan dalam berbagai industri tekstil, cat, kertas, plastik dan farmasi. Methylene blue sangat stabil sehingga sangat sulit terdegradasi di alam dan berbahaya bagi lingkungan.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengoptimasi pH larutan dan berat nanopartikel perak dalam menurunkan konsentrasi methylene blue. Sintesis nanopartikel perak dilakukan dengan menambahkan natrium sitrat sebagai agen pereduksi dan penstabil. Optimasi pH campuran dilakukan dengan variasi pH 1, 2, 3
dan 4. Optimasi berat nanopartikel perak dilakukan dengan variasi berat nanopartikel perak 2, 4, 6 dan 8 mg. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa pada pH 2 dan 6 mg nanopartikel perak merupakan parameter optimum. Nanopartikel perak hasil sintesis menggunakan natrium sitrat efektif menurukan konsentrasi methylene blue sebanyak 61,42%.
Kata Kunci: katalis, methylene blue, nanopartikel perak
PENDAHULUAN
Zat warna merupakan salah satu permasalahan lingkungan yang dapat menyebabkan terjadinya pencemaran.
Terdapat banyak zat warna yang sering digunakan untuk keperluan pewarnaan tekstil dengan berbagai sifat kimia yang bervariasi. Methylene blue merupakan salah satu pewarna dasar dengan struktur senyawa kimia aromatik heterosiklik (Baunsele & Misa., 2020). Methylene blue sangat stabil sehingga sangat sulit terdegradasi di alam dan berbahaya bagi lingkungan. Apabila methylene blue terdapat dalam konsentrasi yang sangat besar, maka dapat meningkatkan nilai Chemical Oxygen Demand (COD) sehingga dapat merusak ekosistem lingkungan (Taba et al., 2019).
Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk mengatasi masalah tersebut, namun beberapa metode itu membutuhkan biaya operasional yang cukup mahal sehingga kurang efektif
diterapkan. Salah satu metode yang murah dan relatif mudah yaitu menggunakan fotokatalis (Taringan et al., 2017). Nanopartikel perak dilaporkan sebagai salah satu fotokatalis yang efektif dan efisien dalam mendegradasi struktur kompleks dari zat warna (Dewi et al., 2020). Penggunaan nanopartikel perak untuk menurunkan konsentrasi zat warna karena mempunyai luas permukaan yang besar, daya absorpsi yang tinggi, ketahanan yang rendah terhadap difusi dan lebih cepat mencapai kesetimbangan (Marimuthu et al., 2020).
Nanopartikel perak hasil sintesis
menggunakan madu mampu
menurunkan konsentrasi methylene blue dengan nilai efisiensi 90% (Al-Zaban et al., 2021). Nanopartikel perak hasil sintesis menggunakan ekstrak daun siwak (Salvadora persica) mampu menurunkan konsentrasi methylene blue dengan nilai efisiensi 96% (Tahir et al.,
2015). Nanopartikel perak hasil sintesis menggunakan daun kemangi mampu menurunkan konsentrasi methylene blue dengan nilai efisiensi 95,77% (Bere et al., 2019). Nanopartikel perak hasil sintesis menggunakan ekstrak daun weru (Albizia procera) mampu menurunkan konsentrasi methylene blue dengan nilai efisiensi 51,54% (Rafique et al., 2019).
Nanopartikel perak hasil sintesis menggunakan ekstrak pelepah pisang kapok (Musa paradisiaca) mampu menurunkan konsentrasi methylene blue dengan nilai efisiensi 90,21% (Safitri., 2021). Berdasarkan hasil penelitian tersebut nanopartikel perak dapat digunakan sebagai katalis dalam menurunkan konsentrasi methylene blue.
Nanopartikel perak telah dibuat dengan berbagai metode salah satunya metode reduksi kimia. Sintesis nanopartikel perak menggunakan metode reduksi kimia sebelumnya telah dilakukan oleh Oktavia (2017) dengan menggunakan perkursor perak nitrat dan natrium sitrat sebagai reduktor sekaligus penstabil. Pada penelitian tersebut diperoleh nanopartikel perak berukuran 20 nm. Pada penelitian ini akan dilakukan optimasi parameter pH campuran (nanopartikel perak dan
methylene blue) dan berat nanopartikel perak. Optimasi parameter dilakukan untuk menghasilkan tingkat efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue yang baik.
METODE PENELITIAN a. Alat dan bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah hotplate (Thermo Scientific Cimarec), centrifuge (Fisher Scientific Centrific Model 228), magnetic stirrer, pH meter, spatula, batang pengaduk, botol semprot, neraca analitik (Kern ABJ-NM/ABS-N), Spektrofotometer UV-Vis (Agilent Cary UV-Vis) dan alat gelas yang digunakan dalam laboratorium.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah akua DM, perak nitrat (Merck, Cat. No. 1.01512.005), natrium sitrat dihidrat, zat warna metilen biru, natrium hidroksida, asam klorida.
b. Sintesis nanopartikel perak
Sintesis nanopartikel perak pada penelitian dilakukan dengan cara mengambil 34 mL perak nitrat 0,001 M lalu dipanaskan sampai mulai mendidih, kemudian larutan natrium sitrat dihidrat 1% sebanyak 0,5 mL ditambahkan tetes
demi tetes sampai habis. Selama pemanasan dilakukan pengadukan menggunakan magnetic stirrer sehingga larutan menjadi homogen. Pemanasan dilanjutkan sampai larutan berwarna kuning pucat, kemudian pemanasan dihentikan tetapi tetap dilakukan pengadukan hingga campuran menjadi suhu kamar. Nanopartikel perak hasil sintesis dianalisis menggunakan Spektrofotometer UV-Vis (300-600 nm).
c. Optimasi pH campuran
Optimasi pH dilakukan dengan menvariasikan pH campuran dari nanopartikel perak dan methylene blue yaitu sebanyak 4 mg nanopartikel perak ditambahkan dengan 10 mL methylene blue 50 ppm. Lalu diukur pH campuran menggunakan pH meter dengan variasi pH 1, 2, 3 dan 4 (Al-Zaban et al., 2021).
Setiap wadah diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit dengan kecepatan 250 rpm. Konsentrasi methylene blue dianalisis menggunakan Spektrofotometer UV-Vis. Lalu ditentukan %efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue dari setiap variasi pH.
d. Optimasi berat nanopartikel perak Optimasi berat nanopartikel perak
dilakukan dengan memvariasikan berat nanopartikel perak yaitu sebanyak masing-masing 2, 4, 6 dan 8 mg nanopartikel perak ditambahkan ke dalam 10 mL methylene blue 50 ppm.
(Tahir et al., 2015). Lalu diukur pH sesuai pH optimum pada tahap c. Setiap wadah diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit dengan kecepatan 250 rpm. Konsentrasi methylene blue dianalisis menggunakan Spektrofotometer UV-Vis. Lalu ditentukan %efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue dari setiap variasi berat nanopartikel perak.
e. Perhitungan nilai efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue
Efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue dapat dihitung menggunakan persamaan:
% Efiensi =
x 100%
Keterangan:
Co: konsentrasi awal (ppm)
Ce: konsentrasi setelah terjadi reaksi (ppm)
HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Sintesis dan karakterisasi nanopartikel perak
Nanopartikel perak pada penelitian ini disintesis dengan cara memanaskan larutan prekursor perak nitrat kemudian ditambahkan natrium sitrat sebagai agen pereduksi untuk mereduksi ion Ag+ menjadi Ag0 dan sekaligus penstabil koloid nanopartikel perak. Terbentuknya nanopartikel perak dapat diamati secara visual dengan terjadinya perubahan warna (Sileikaite et al.,2006).
Penambahan natrium sitrat dalam perak nitrat menghasilkan warna campuran tidak berwarna, namun seiring berjalannya reaksi warna larutan berubah menjadi kuning pucat lalu berubah menjadi kuning atau kuning kecoklatan.
Warna tersebut merupakan karakteristik dari nanopartikel perak (Ariyanta., 2014). Terjadinya perubahan warna menunjukan terjadinya reduksi ion Ag+ menjadi Ag0. Adapun reaksi kimia yang terjadi dapat dilihat pada persamaan berikut:
AgNO3 ↔ Ag+ + NO3 Ag+ + e- →Ag0
4Ag+ + C6H5O7Na3 + 2H2O → 4Ag0
+ C6H5O7O3 + 3Na+ + H+ + O2 (Haryono et al.,2008).
Nanopartikel perak yang telah disintesis dikarakterisasi menggunakan Spektrofotometer UV-Vis. Karakterisasi ini bertujuan untuk mengetahui bahwa nanopartikel perak telah terbentuk. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran serapan koloid nanopartikel perak pada panjang gelombang 300-600 nm. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa koloid nanopartikel perak mempunyai puncak SPR pada panjang gelombang maksimal 425 nm dengan absorbansi 1,008. Ini menegaskan bahwa nanopartikel perak berhasil terbentuk sesuai dengan penelitian Oktavia (2017). Hasil karakterisasi dari koloid nanopartikel perak menggunakan Spektrofotometer UV-Vis dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Spektrum UV-Vis dari koloid nanopartikel perak
b. Optimasi pH campuran
Optimasi pH campuran dilakukan dengan memvariasikan pH campuran dari methylene blue yang telah
0 0.5 1 1.5
300 400 500 600
Absorbansi
Panjang Gelombang (nm)
ditambahkan nanopartikel perak, yaitu 1, 2, 3 dan 4. Nilai efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue pada variasi pH campuran
Variasi pH Efisiensi (%)
1 16,88
2 36,83
3 28,18
4 19,92
Tabel 1. menunjukkan bahwa pada pH 2 merupakan kondisi optimum dalam menurunkan konsentrasi methylene blue 50 ppm, dengan nilai efisiensi 36,83%.
Nilai efisiensi pada pH 1 adalah 16,88%.
Pada pH 3 dan 4 terjadi penurunan nilai efisiensi setelah mencapai kondisi optimum yaitu 28,18 dan 19,92%.
c. Optimasi berat nanopartikel perak Optimasi dosis nanopartikel perak hasil sintesis menggunakan natrium sitrat dilakukan dengan memvariasikan dosis nanopartikel perak yaitu 2, 4, 6 dan 8 mg. Masing-masing dosis nanopartikel perak ditambahkan dengan larutan methylene blue lalu diukur pH campuran pada pH 2 dengan melakukan penambahan asam klorida dan natrium
hidroksida. Nilai efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Efisiensi penurunan konsentrasi methylene blue pada variasi berat nanopartikel perak
Variasi dosis (mg) Efisiensi (%)
2 23,42
4 36,83
6 61,42
8 43,59
Tabel 2. menunjukkan bahwa pada penambahan nanopartikel perak sebanyak 6 mg merupakan berat optimum nanopartikel perak dalam menurukan konsentrasi methylene blue dengan nilai efisiensi 61,42%. Nilai efisiensi pada berat 2 dan 4 mg adalah 23,42 dan 36,83%. Pada penambahan nanopartikel perak sebanyak 8 mg terjadi penurunan nilai efisiensi yaitu 43,59%.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pH dan berat optimum nanopartikel perak pada penurunan konsentrasi methylene blue yaitu pada pH 2 dan 6 mg nanopartikel perak dengan nilai efisiensi 61,42%.
DAFTAR PUSTAKA
Al-Zaban, M. I., Mahmoud, M. A., dan Al-Harbi, M. A. 2021. Catalytic degradation of methylene blue using silver nanoparticles synthesized by honey. Saudi Journal of Biological Sciences. 28(3): 2008-2009.
Ariyanta, H. A. 2014. Preparasi nanopartikel perak dengan metode reduksi dan aplikasinya sebagai antibakteri penyebab infeksi. IJCS - Indonesia Journal of Chemical Science. 3(1):36–42.
Bere, M. L., Sibarani, J. dan Manurung, M. 2019. Sintesis nanopartikel perak (AgNPs) menggunakan ekstrak air daun kemangi (Ocimum Sanctum Linn.) dan aplikasinya dalam fotodegradasi zat warna metilen biru. Cakra Kimia (Indonesian E- Journal of Applied Chemistry). 7(2):
155–164.
Baunsele, A. B. dan Missa, H. 2020.
Kajian Kinetika Adsorpsi Metilen Biru Menggunakan Adsorben Sabut Kelapa. Akta Kimia Indonesia, 5(2):
76.
Dewi, G. A. L., Iryanti, E dan James, S.
2020. Efektivitas nanopartikel perak (npag) untuk fotodegradasi zat warna indigosol blue. CAKRA
KIMIA (Indonesian E-Journal of Applied Chemistry). 8(1): 34–40.
Haryono, A., Dewi,S., Sri, B. H dan Muhammad, R. 2008. Sintesa nanopartikel perak dan potensi aplikasinya. Jurnal Riset Industri.
2(3): 159.
Marimuthu, S., Arul, J. A., Sankar, M., Karthikeyen,R., Peichien,T., dan Vinoth. 2020. Silver nanoparticles in dye effluent treatment: A review on synthesis, treatment methods, mechanisms, photocatalytic degradation, toxic effects and mitigation of toxicity. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 20(1): 11-12.
Oktavia, R. 2017. Sintesis, Karakterisasi dan Uji Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Perak Dengan Metode Reduksi Kimia Menggunakan Natrium Sitrat. Skripsi. Universitas Riau, Pekanbaru.
Rafique, M., Iqra, S., M. Bilal, R., M., Sahid, R dan Ghulam,N. 2019.
Novel and facile synthesis of silver nanoparticles using Albizia procera leaf extract for dye degradation and antibacterial applications. Materials Science and Engineering C. 99:
1313–1324.
Safitri, A. 2021. Uji efisiensi nanopartikel perak hasil sintesis menggunakan ekstrak pelepah pisang kepok (Musa paradisiaca) dalam menurunkan konsentrasi metilen biru. Skripsi. Universitas Riau, Pekanbaru.
Sileikaite, A. 2006. Analysis of silver nanoparticles produced by chemical reduction of silver salt solution.
Materrials Science. 12(4): 12.
Taba, P., Parmitha, N. Y dan Kasim, S.
2019. Sintesis nanopartikel perak menggunakan ekstrak daun salam (Syzygium polyanthum) sebagai bioreduktor dan uji aktivitasnya sebagai antioksidan. Indo. J. Chem.
Res., 7(1): 51–60.
Tahir, K. Sadia, N., Baoshan. L., Arif, U.K., Zia, U.H. K., Afrab. A dan Feheeem. U.K. 2015. An efficient photo catalytic activity of green synthesized silver nanoparticles using Salvadora persica stem extract. Separation and Purification Technology. 150: 316–324.
Taringan, A. K., Wuntu, A. D. dan Aritonang, H. F. 2017. Kinetika fotodegradasi remazol yellow menggunakan fotokatalis ZnO dan ZnO-Ag. Jurnal MIPA, 6(2): 68.
