III. METODE PENELITIAN
3.3. Prosedur
3.3.1. Isolasi α – Selulosa
Proses Isolasi selulosa dilakukan melalui 3 proses, yaitu:
a. Pretreatment Alkali
Pretreatment alkali merupakan proses pretreatment dengan menggunakan larutan alkali (NaOH) untuk meregangkan ikatan antar lignoselulosa, sehingga lignin dan hemiselulosa akan lebih mudah larut pada tahapan selanjutnya (Sun dan Cheng, 2002). Proses pretreatment alkali pada limbah nanas dilakukan dengan memasukan sedikit demi sedikit limbah nanas, yaitu:
1. 100g yang telah dibersihkan, dimasukkan ke dalam NaOH 10%, dengan perbandingan sampel dan NaOH 1:10 (w/v).
2. Dipanaskan pada suhu 80-100 ⁰C selama 60 menit.
3. Campuran dipisahkan dari pelarut, disaring, dan dicuci dengan akuades sampai pH netral, dikeringkan pada suhu 60⁰C (Susana, 2011).
b. Delignifikasi
Delignifikasi adalah suatu proses pendegradasian ikatan lignin dan
mempermudah pemisahan lignin dari kandungan lignoselulosa lainnya (Sun dan Cheng, 2002). Berikut proses delignifikasi pada selulosa :
1. Sampel dari hasil pretreatment (residu) ditambahkan Na2SO3 2%, dengan rasio berat bahan dan volume larutan 1:10.
2. Dipanaskan selama 2 jam pada suhu ±100°C, kemudian dipisahkan dari pelarut basa dan dicuci dengan akuades hingga bersih.
3. Selulosa basah dikeringkan pada suhu 60°C (Lismeri, 2019).
c. Bleaching (Pemutihan)
Proses bleaching atau pemutihan merupakan proses mendegradasi lignin yang tersisa dengan cara memutuskan rantai-rantai pendek lignin sehingga lignin mudah larut saat pencucian. Pemutihan dapat dilakukan dengan satu tahap menggunakan peroksida konsentrasi tinggi atau dengan dua tahap menggunakan
peroksida dan dilanjutkan dengan reduksi dithionit. Pemutihan dengan satu tahap umumnya sering digunakan karena lebih ekonomis dan lebih mudah diperoleh (Fengel and Wegener, 1989). Pada tahap ini, pemutihan menggunakan H2O2 3% dengan rasio berat bahan dan volume larutan 1:10. proses pemutihan dilakukan dengan tahap sebagai berikut:
1. Sampel hasil delignifikasi yang telah ditambahkan H2O2 dipanaskan selama 30 menit pada suhu 60ºC.
2. Dipisahkan dari pelarut peroksida dan dicuci dengan akuades hingga bersih, 3. Dikeringkan pada suhu 60°C.
4. Dilakukan uji FT – IR dan kadar selulosa (Irfanto dkk., 2013).
3.3.2. Analisis Kadar Lignin dan Selulosa
Analisis lignin dan selulosa dilakukan menggunakan metode Chesson – Datta (Lismeri dkk., 2016), yaitu sebagai berikut:
a. Memasukkan 1 gram selulosa (a), ke dalam gelas beaker lalu ditambah akuades 150 mL. Direfluks selama 2 jam pada hotplate dengan suhu ± 100°C.
b. Saring dan cuci dengan akuades hingga volume filtrat 300 mL.
c. Residu dikeringkan dengan oven, lalu ditimbang hingga beratnya konstan (b).
d. Residu (b) kemudian ditambah 150 ml H2SO4 1N e. Direfluks dengan suhu ± 100°C selama 2 jam.
f. Saring dan cuci residu dengan akuades hingga volume filtrat 300 mL.
g. Residu dikeringkan hingga beratnya konstan dan ditimbang (c).
h. Selanjutnya, residu (c) direndam dengan 10 mL H2SO4 72% selama 4 jam pada suhu kamar kemudian ditambahkan 150 ml H2SO4 1N (untuk
pengenceran),
i. Direfluks kembali dengan suhu ± 100°C selama 2 jam.
j. Saring dan cuci residu dengan aquadest hingga volume filtrat 400 ml.
k. Residu dikeringkan hingga beratnya konstan dan ditimbang (d).
Perhitungan:
Kadar Air (%) = x 100%
Hemiselulosa (%) = x 100%
3.3.3. Sintesis Selulosa Asetat
Sinetesis selulosa asetat dilakukan sebagai berikut:
a. Sebanyak 5 g selulosa ditambahkan 125 mL asam asetat glasial,
b. diaduk menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan skala 3 selama 30 menit pada suhu 50°C.
c. Larutan ditambahkan 8 tetes H2SO4 dan 25 mL asam asetat glasial lalu diaduk dengan kecepatan skala 3 selama 25 menit.
d. Asam asetat anhidrida ditambahkan pada campuran dengan perbandingan selulosa terhadap asetat anhidrida sebesar 1:10 (b/v).
e. Diaduk dengan magnetic stirrer dengan skala, waktu dan suhu yang sama.
f. Campuran didiamkan selama 14 jam pada suhu ruang, lalu dicuci dengan akuades hingga pH netral dan dikeringkan (suhu 40⁰C).
g. Selulosa asetat yang diperoleh kemudian dilakukan uji FTIR dan analisis kadar asetil untuk mengetahui jenis selulosa asetat yang dihasilkan (Lismeri dkk., 2016).
3.3.4. Analisis Kadar Selulosa Asetat
Analisis kadar selulosa asetat dilakukan dengan reaksi saponifikasi yang dilanjutkan dengan titrasi asam basa sesuai prosedur ASTM D-678 – 91 (Lismeri dkk., 2016):
a. Ditambahkan 4 mL etanol 75% (v/v) ke dalam labu yang berisikan untuk ± 0,1 gram selulosa asetat, lalu dipanaskan di penangas air bersuhu 55°C, ±30 menit.
b. Selanjutnya, labu dikeluarkan dari penangas, kemudian dimasukkan 4 mL Selulosa (%) = 𝑐 𝑑
𝑎 x 100%
Lignin (%) = 𝑑 𝑒
𝑎 x 100%
NaOH 0.5 N ke dalamnya, dengan buret dan dipanaskan kembali selama 15 menit pada suhu yang sama. Selanjutnya, labu ditutup rapat dengan lembaran aluminium dan dibiarkan selama 72 jam pada suhu ruang.
c. Sisa NaOH dititrasi dengan HC1 0.5 N standar menggunakan indikator fenolftalein (pp) sampai lenyapnya warna merah muda.
d. Sebanyak 1 mL titran dilebihkan dari titik akhir itu, lalu labu ditutup rapat kembali, dan dibiarkan selama 24 jam pada suhu kamar untuk menarik NaOH yang berdifusi ke dalam selulosa teregenerasi.
e. Sisa HC1 dititrasi dengan NaOH 0.5 N standar sampai muncul warna merah muda permanen pertama kali (titik akhir).
f. Blangko, diperlakukan serupa dengan penetapan kadar asetil contoh, tetapi tanpa menggunakan contoh.
Perhitungan asetil selulosa asetat dan derajat subtitusi :
Keterangan :
A = Volume NaOH untuk titrasi sampel B = Volume NaOH untuk titrasi blanko C = Volume HCl untuk titrasi sampel D = Volume HCl untuk titrasi blanko Na = Konsentrasi HCl
Nb = Konsentrasi NaOH
W = Bobot selulosa asetat(Lismeri dkk., 2016).
Derajat Subtitusi (
)
( )
Keterangan :
o 162 adalah berat molekul unit anhidroglukosa, o 43 adalah mr asetil,
o 42 adalah Mr asetil – massa atom hidrogen (43-1) (Lismeri dkk., 2016).
Kadar Asetil (%) = [ D C Na+ A B Nb]
W 4,305
3.3.5. Pembuatan Membran Selulosa Asetat
Sintesis membran SA/NPE dan membran SA/NPE/Si sebagai berikut:
a. Pembuatan Membran SA/NPE
Campuran yang terdiri atas SA dan NPE dalam pelarut aseton sebanyak 3,8 mL, dengan komposisi SA sebesar 15% (b/v) atau sebanyak 0,6 gram, dan NPE 5% (v/v) atau sebanyak 0,2 mL.
Larutan yang homogen (larutan dope) dicetak di atas pelat kaca yang sudah diberi selotip pada bagian tepinya dengan ketebalan yang sama.
Didiamkan selama 15 menit untuk menguapkan pelarut.
Pelat kaca beserta membran yang menempel dimasukkan ke dalam air dengan suhu 60˚C selama 45 menit kemudian membran dilepaskan dari pelat kaca. Membran direndam dalam air suling sebelum digunakan (Octaviani, 2011).
b. Sintesis membran SA/NPE/Si
Mencampurkan larutan silika ( Si 5% atau Si 10% atau Si 15%) sebanyak 0,2 mL ke dalam campuran yang terdiri atas SA dan NPE dalam pelarut aseton, dengan komposisi SA dan NPE yang sama dengan membran SA/NPE.
Larutan telah dihomogenkan (larutan dope), dicetak di atas pelat kaca yang sudah diberi selotip pada bagian tepinya dengan ketebalan yang sama.
Didiamkan selama ±15 menit untuk menguapkan pelarut.
Pelat kaca beserta membran yang menempel dimasukkan ke dalam akuades dengan suhu 60˚C selama ±45 menit, kemudian membran dilepaskan dari pelat kaca (Membran direndam dalam akuades ketika belum digunakan). (Merta dkk., 2015 dan Octaviani, 2011).
3.3.6. Karakterisasi Selulosa, Selulosa Asetat dan Membran a. Analisa gugus fungsi
Analisa gugus fungsi selulosa dan selulosa asetat menggunakan FT – IR Cary 630 dengan range bilangan gelombang 4000 – 600 cm-1 sedangkan pada membran, analisa gugus fungsi menggunakan Spektrometer FT – IR Shimadzu dengan range bilangan gelombang 4000 – 400 cm-1. Pada FT – IR Cary 630
menggunakan aksesoris berupa ATR (Attenuated Total Reflectance) sehingga Analisa dilakukan dengan menempatkan sampel langsung pada pelat sampling dengan kristal ZnSe (tanpa dicampur dengan KBr) dari atas jendela optik, kemudian ditahan oleh penjepit kompresi micrometer controlled untuk memastikan sampel dan kristal terpasang dengan baik (Sulistyani dan Huda, 2018).
Pada analisa membran, menggunakan Spektrometer FT – IR Shimadzu, dengan aksesoris yang digunakan berupa transmisi sehingga diperlukan preparasi sampel dengan baik. Preparasi pada spektrometer FT – IR Shimadzu dilakukan dengan mengehilangkan air pada sampel (membran) menggunakan oven pada suhu 80⁰C selama ±15 menit, kemudian menghaluskan sampel dan mencampurkan sampel dengan KBr pada pelat KBr sampai homogen, selanjutnya campuran ditekan dengan alat penekan hidrolik atau sejenisnya hingga pelatt transparan lalu sampel dianalisis (Khopkar, S.M., 1990).
b. Analisa struktur morfologi
Analisa struktur morfologi membran dilakukan dengan analisis SEM. Analisis SEM merupakan analisis kualitatif mengenai bentuk geometri pori membran, ukuran pori membran, dan distribusi pori membran. Sebelum dilakukan analisis SEM, membran dicelupkan ke dalam nitrogen cair supaya mudah dipatahkan (Aprilia dan Amin, 2011). Setelah membran dipatahkan dilakukan analisis SEM menggunakan alat SEM-EDX EVO MA10.