Indo. J. Chem. Sci. 3 (1) (2014)Indonesian Journal of Chemical Sciencehttp://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/ijcs

© 2014 Universitas Negeri SemarangISSN NO 2252-6951

Info Artikel Abstrak

Abstract

SINTESIS MEMBRAN KITOSAN-PVA TERIKAT SILANG UNTUK MENURUNKANKADAR ZAT WARNA REMAZOL REDDwi Nugroho*), Eko Budi Susatyo dan Agung Tri PrasetyaJurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri SemarangGedung D6 Kampus Sekaran Gunungpati Telp. (024)8508112 Semarang 50229

Sejarah Artikel:Diterima Pebruari 2014Disetujui Pebruari 2014Dipublikasikan Mei 2014

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan karakteristikmembran kitosan-PVA tanpa asam sulfat dengan membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat, serta mengetahui efektivitas dan membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat dalam proses menurunkan kadar zat warna Remazol Red. Ujikarakteristik membran dapat dilihat dari gugus fungsi membran menggunakanFT-IR (Fourier Transform Infra Red), sifat porositas menggunakan BET (BrunnaeurEmmet Teller), struktur Kristal menggunakan XRD (X­Ray Diffraction) sertapengukuran permselektivitas dan koefisien permeabilitasnya. Karakterisasi FT-IRmenunjukkan gugus fungsi yang terdapat pada membran antara lain –OH, -CH2,-CO-, -CH3, -NH2 dan SO42-. Pengukuran koefisien rejeksi yang menunjukkanselektivitas membran dilakukan pada proses penurunan kadar zat warna RemazolRed. Komposisi terbaik diperoleh pada membran kitosan-PVA terikat silang asamsulfat 0,5 M dengan koefisien rejeksi sebesar 79,84 % terhadap larutan RemazolRed pH 4 dan 66,04 % terhadap larutan Remazol Red pH 7.

Alamat korespondensi:E-mail: dwinugroho.goho@gmail.com

Kata kunci:membran kitosan-PVAterikat silangremazol Red

The purpose of this study was to determine differences of the characteristics ofchitosan-PVA membrane and chitosan-PVA membrane cross linked sulfuric acid,and to examine the effectiveness of chitosan-PVA membrane cross linked withsulfuric acid on the content reducing of dye Remazol Red. Characteristics test ofthe membrane was examined by functional group membrane use FT-IR (FourierTransform Infra Red), characteristics of porosity using BET (Brunnauer EmmetTeller), crystal structure using XRD (X Ray Diffraction), with measuringselectivity and coefficient permeability. FT-IR characterization shows thatfunctional groups present in the membrane are –OH, -CH2, -CO-, -CH3, -NH2and SO42-. Rejection coefficients measurement shows selective membrane atreduce content dye Remazol Red. The best composition is obtained on chitosan-PVA membrane cross linked with sulfuric acid 0.5 M with rejection coefficient79.84 % on liquid dye Remazol Red pH 4 and 66.04 % on liquid dye RemazolRed pH 7.

29

D Nugroho / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)Pendahuluan

Pencemaran lingkungan di zaman seka-rang ini sangat memprihatinkan, terutamapencemaran di dalam air. Salah satu penyebabpencemaran air adanya penambahan zat kimiayang tidak diinginkan menyebabkan kualitas airmenjadi semakin buruk dan tidak layakdigunakan. Zat kimia pencemar lingkunganyang banyak ditemukan saat ini adalah limbahzat warna industri, terutama industri tekstil(Ameta, dkk; 2006).

Industri tekstil mengandung limbah zatwarna, diantaranya Remazol Red, limbah zatwarna ini apabila dibuang ke sungai ataulingkungan akan sangat berbahaya bagikelangsungan kehidupan makhluk hidup(Dewa, dkk; 2008). Menurut Montano (2007)pada proses pewarnaan tekstil lebih banyakmenggunakan zat warna sintetik dibandingkandengan zat warna alam karena zat warnasintetik dapat memenuhi kebutuhan skala besar,warnanya lebih bervariasi dan pemakaiannyalebih praktis.

Kitosan merupakan turunan dari kitindengan struktur [-(14)-2-amina -2-deoksi-D-glukosa] merupakan hasil deasetilasi dari kitin.Kitosan adalah hasil deasetilasi kitin, merupa-kan suatu polimer yang bersifat polikationik.Keberadaan gugus hidroksil dan aminosepanjang rantai polimer mengakibatkan kito-san sangat efektif mengadsorpsi kation ionlogam berat maupun kation dari zat-zat organik(protein dan lemak). Interaksi kation logamdengan kitosan adalah melalui pembentukankelat koordinasi oleh atom N gugus amino danO gugus hidroksil (Tao Lee, dkk; 2001).

Menurut Mahatmanti (2001) kitosan ter-ikat silang asam sulfat merupakan salah satumodifikasi dari kitosan yang dibuat dengan caramenempelkan anion sulfat (SO42-) pada gugusaktif kitosan (-NH2). Perubahan kitosan men-jadi kitosan sulfat pada dasarnya adalahpengikatan elektrostatik anion sulfat pada gugus–NH2 kitosan menjadi NH3+ SO42-. Hal inidapat menambah kereaktifan gugus aktif padakitosan sehingga dapat meningkatkan kapasitasadsorpsi dari kitosan.

PVA merupakan zat adiktif yang memilikidaya regang dan fleksibilitas yang tinggi,mempunyai sifat pembentuk lapisan tipis yangbaik dan sebagai perekat antara serbuk-serbukkitosan sehingga menjadi suatu membran padatyang kuat dan tidak mudah rapuh atau rusak.PVA memiliki struktur kimia yang sederhana

dengan gugus hidroksil yang tidak beraturan.Monomernya, yaitu vinil alkohol tidak beradadalam bentuk stabil, tetapi berada dalamkeadaan tautomer dengan asetalehid (Nisa;2005).

Penelitian ini, modifikasi membran dilaku-kan dengan mencampur Polivinil Alkohol(PVA) dengan kitosan. Pemakaian aditif dalampembuatan membran dibutuhkan untukmemperbaiki sifat dasarnya sehingga memberi-kan banyak keuntungan dalam pemanfaatan-nya. Sifat mekanik membran akan menjadilebih kuat dan tidak mudah sobek. PVAmerupakan zat aditif yang memiliki dayaregang dan fleksibilitas yang tinggi, sehinggasifat mekanik membran lebih baik dan tidakmudah sobek, mempunyai sifat pembentuklapisan tipis yang baik dan sebagai perekatantara serbuk-serbuk kitosan sehingga menjadisuatu membran padat yang kuat dan tidakmudah rapuh atau rusak (Nisa; 2005).

Penelitian ini dilakukan dengan tujuanyaitu: (a) mengetahui karakteristik membrankitosan-PVA dan membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat ditinjau dari gugus fungsi,ukuran pori, struktur kristal, permselektivitasdan permeabilitasnya. (b) menguji penurunanaktivitas membran kitosan-PVA terikat silangasam sulfat dalam proses penurunan kadar zatwarna Remazol Red ditinjau dari selektivitasnyasetelah dilakukan proses penurunan kadar zatwarna Remazol Red secara berulang-ulang.Metode Penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam penelitianini adalah: seperangkat alat gelas, neracaanalitik (Ohaus), magnetic stirrer, FT-IRShimadzu-8201 PC, spektrofotometer UV-Vis(Shimadzu 1240), surface area analyzer NOVA1200e, Difraksi sinar X, pompa vakum, corongBuchner, cetakan membran. Bahan-bahan yangdigunakan dalam penelitian ini adalah:CH3COOH, NaOH, HCl, H2SO4 semuanyamempunyai grade pro analysist buatan Merck),kitosan dari IPB, Polivinil Alkohol, zat warnaRemazol Red, aquademin.

Sintesis membran kitosan-PVA mengguna-kan metode Begum, dkk (2011) serta Fajarwatidan Nita (2012) yang dimodifikasi. Perban-dingan antara kitosan-PVA 3:1 yaitu dengancara 3 gram kitosan dan 1 gram PVA dilarutkandalam 100 mL CH3COOH 1 % (v/v), diadukmenggunakan magnetic stirrer selama 2 jamsampai terbentuk larutan kental jernih kekuningan. Kemudian dituangkan pada cetakan,

D Nugroho / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)

30

dengan volume cetakan 5 mL dibiarkanmengering pada suhu kamar selama 2 malam.Kemudian membran dicelupkan pada 100 mLNaOH 5 % (b/v) dibiarkan selama semalam,setelah itu dicuci dengan aquademin dandikeringkan pada suhu kamar.

Sintesis membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat menggunakan metodeBegum, dkk (2011) yang dimodifikasi. Mem-bran kitosan-PVA 3:1 yang telah dihasilkandirendam dalam 100 mL H2SO4 0,4; 0,5 dan0,6 M, didiamkan selama 2 jam dengan suhukamar. Setelah itu membran di cuci denganaquades sampai netral dan keringkan pada suhukamar. Kemudian dianalisis gugus fungsinyamenggunakan FT-IR, mengetahui strukturkristal menggunakan XRD, mengetahui poro-sitas dengan BET dan dilakukan uji swellinguntuk mengetahui kapasitas penyerapan air.

Penentuan pH optimum menggunakanmetode Rahmi (2007) dengan variasi pH (4, 5,6, 7 dan 8). pH Larutan zat warna Remazol Reddivariasi, kemudian dilakukan proses penurun-an kadar zat warna, sampai memperoleh pHyang paling optimum, dilewatkan denganmembran kitosan-PVA dan membran kitosan-PVA terikat silang H2SO4 dilakukan peng-ulangan membran dipakai proses penurunankadar zat warna sebanyak 3 kali.

Penurunan kadar zat warna Remazol Reddilakukan dengan cara larutan zat warnaRemazol Red yang dibuat sebanyak 50 mL 50ppm. Selektivitas membran diketahui daripengukuran koefisien rejeksi terhadap larutanzat warna Remazol Red. Sebanyak 50 mL zatwarna dilewatkan melalui membran mengguna-kan pompa vakum dan corong Buchner.Membran yang sudah dipakai untuk prosespemisahan zat warna, kemudian membrantersebut dipakai secara berulang-ulang sebanyaktiga kali pengulangan untuk mengetahuiaktivitas membran dalam menyaring zat warnaRemazol Red. Pengukuran koefisien rejeksi inisekaligus digunakan untuk mengetahui koefisienpermeabilitas membran, kemudian larutanpermeat atau hasil penurunan kadar zat warnadi analisis kadar zat warnanya menggunakanSpektrofotometer UV-Vis.Hasil dan Pembahasan

Kitosan terikat silang asam sulfatmerupakan salah satu modifikasi dari kitosanyang dibuat dengan cara menempelkan anionsulfat (SO42-) pada gugus aktif kitosan (-NH2).Perubahan kitosan menjadi kitosan sulfat pada

dasarnya adalah pengikatan elektrostatik anionsulfat pada gugus –NH2 kitosan menjadi NH3+SO42-. Hal ini dapat menambah kereaktifangugus aktif pada kitosan sehingga dapatmeningkatkan kapasitas adsorpsi dari kitosan.

Gambar 1. Struktur kitosan terprotonasi yangtermodifikasi (Begum dkk; 2011)

Gambar 2. Struktur kitosan terikat silang asamsulfat yang termodifikasi (Begum, dkk; 2011)Membran kitosan-PVA tanpa H2SO4 dan

membran kitosan-PVA terikat silang H2SO4yang paling baik untuk proses penurunan kadarzat warna Remazol Red dan membran yangsetelah dilakukan untuk proses penurunan kadarzat warna Remazol Red yang diperoleh kemudiandiidentifikasi gugus fungsinya menggunakanspektrofotometer inframerah (FT-IR). Analisaini bertujuan untuk mengetahui perubahangugus fungsi dari suatu bahan atau matriks yangdihasilkan.

Gambar 3. Spektra hasil pengujian membrankitosan-PVA dan membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat dengan FT-IRPada Gambar 3 spektrum infra merah dari

membran kitosan-PVA tanpa H2SO4 menunjuk-kan absorbsi yang lebar diatas 3500 cm-1,berpusat pada pita serapan 3441,01 cm-1 meng-indikasikan tidak adanya ikatan –OH bebas,adanya ikatan hidrogen –OH intra dan inter-molekular yang disebabkan oleh hubungangugus hidroksil –OH dan hidroksimetil–CH2OH di kitosan. Munculnya pita serapanpada 3749,62 cm-1 menunjukkan vibrasi ikatan–NH amina sekunder, pita serapan 2924,62 cm-1

31

D Nugroho / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)menunjukkan vibrasi ulur CH3 (Harahap; 2012).Serapan khas kitosan terlihat pada bilangangelombang 1635,64 cm-1 yang merupakangetaran tekuk N-H yang menunjukkan kebera-daan amina (-NH2). Pita serapan pada 1419,61cm-1 menunjukkan vibrasi C-N amina alifatik,pita serapan pada 1381,03 cm-1 menunjukkanadanya vibrasi tekuk –OH dan vibrasi ulur C-N,pita serapan 1072,42 cm-1 menunjukkan adanyavibrasi ulur C-O.

Pada spektrum infra merah dari membrankitosan-PVA H2SO4 0,5 M diperoleh pitapanjang gelombang dari vibrasi tekuk dari gugus–NH2 (1635,64 cm-1 pada membran kitosan-PVA tanpa H2SO4), mempunyai pita panjanggelombang yang sama pada membran kitosan-PVA terikat silang H2SO4 0,5 M sebelumdilakukan aplikasi dan sesudah dilakukanaplikasi yaitu 1635,64 cm-1. Pada pita panjanggelombang 1527,62 cm-1 yang dimungkinkanakibat terjadinya reaksi protonasi antara -NH2pada kitosan dengan H+ pada H2SO4. Serapanpada panjang gelombang 1095,57 cm-1 merupa-kan serapan dari vibrasi ulur gugus –C-O-.Munculnya serapan pada membran kitosan-PVA terikat silang H2SO4 0,5 M panjanggelombang antara 1000 cm-1 dan 500 cm-1merupakan identitas dari SO42- yang berfungsisebagai jembatan pengikat silang antar gugusNH3+ (Dinata; 2012).

Pada membran kitosan-PVA H2SO4konsentrasi 0,5 M intensitas serapan padapanjang gelombang 1527,62 cm-1 muncul,serapan ini merupakan identitas dari NH3+.Serapan ini muncul dimungkinkan akibat reaksiNH2 pada kitosan dengan H+ dari asam sulfat.Pada variasi konsentrasi 0,5 M ini juga munculserapan pada panjang gelombang 879,54 cm-1dan 586,36 cm-1 yang merupakan identitas darigugus SO42-, ini merupakan bukti terjadinya ikatsilang antara dua gugus NH3+ (Dinata; 2012).Sedangkan pada membran kitosan-PVA H2SO40,5 M sesudah aplikasi gugus SO42- tidakmuncul karena pada serapan panjang gelom-bang ini sudah terisi oleh anion zat warnaRemazol Red. Pada membran kitosan-PVA tanpaH2SO4 pada panjang gelombang 1527,62 cm-1yang merupakan identitas NH3+ tidak muncul,karena tidak adanya ikat silang dari H2SO4.Sedangkan masih muncul identitas NH3+ padaserapan pada panjang gelombang 1543,05 cm-1pada membran kitosan-PVA terikat silangH2SO4 sesudah dilakukan aplikasi penurunanzat warna Remazol Red. Hal ini dikarenakanNH3+ elektrostatik akan berikatan dengan anion

zat warna Remazol Red.Pada penelitian ini juga dilakukan analisa

menggunakan teknik difraksi sinar-X untukmelihat sifat kristal dan amorf dari polimerkitosan. Puncak yang muncul membantu untukmenafsirkan sifat dari polimer tersebut.Membran kitosan-PVA yang telah terbentukkemudian dianalisis menggunakan difraktometrisinar-X. kondisi operasi melibatkan radiasi Cupada 40,0 Kv dan arus 30 mA. Sampelmembran discan dari daerah pengamatan antara3,000-80,000º dengan panjang gelombang1,54060 Å. Hasil analisa XRD untuk membrankitosan-PVA dan membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat 0,5 M dapat dilihat padaGambar 4 di bawah ini.

Gambar 4. Hasil analisa difraksi sinar-Xmembran kitosan-PVA dan membran kitosan-PVA terikat silang asam sulfatPada difaktogram membran kitosan-PVA

tanpa asam sulfat muncul puncak tajam pada2=31,88º; 2=10,98º; dan 2=9,92º. Poladifraksi membran kitosan-PVA tanpa asamsulfat menunjukkan keadaan kristal dengan titikpuncak pada 2=31,88º sesuai penelitian yangdilakukan oleh Nugroho, dkk (2011) bahwadifaktogram membran kitosan tampak bahwapada membran kitosan 1 % dan membrankitosan 4 % puncak-puncak karakteristik kitosanyang menunjukkan kristalinitasnya akibatadanya ikatan hidrogen antar molekul danintramolekul semakin menghilang. Hal inimenunjukkan bahwa kitosan dalam bentukmembran telah mengalami perubahan dalamketeraturan ikatan antar rantai polimernya.Ikatan hidrogen antar dan dalam rantai polimerkitosan kemungkinan telah terkalahkan olehterjadinya ikatan baru yaitu ikatan antara rantaipolimer kitosan dengan Polivinil alkohol.

Kemudian puncak difraksi yang lebarmenunjukkan keadaan amorf atau polikristalindengan titik puncak pada sudut 2=10,98º; dan2=9,92º, hasil penelitian ini sesuai denganpenelitian yang dilakukan oleh Sudaryanto, dkk(2012) bahwa membran kitosan yang puncakdifraksi melebar menunjukkan keadaan amorfatau polikristalin.

D Nugroho / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)

32

Pada membran kitosan-PVA terikat silangasam sulfat 0,5 M muncul puncak-puncak barudengan titik puncak pada 2=10,82º; 2=9,88º;dan 2=11,28º. Pola difraksi membran kitosan-PVA terikat silang dengan asam sulfat 0,5 Mmenunjukkan pola difraksi yang melebarmenunjukkan keadaan amorf atau polikristalin(Sudaryanto, dkk; 2011). Membran kitosan-PVAyang diikat silangkan dengan asam sulfat 0,5 Mmenunjukkan hasil difaktogram yang melebar.Hal ini menunjukkan bahwa asam sulfat masukdalam matriks kitosan membentuk fase kristalbaru.

Membran kitosan-PVA terikat silang asamsulfat dengan komposisi yang paling baik danmembran kitosan-PVA tanpa asam sulfatkemudian dikarakterisasi menggunakan BETuntuk mengetahui ukuran pori rata-rata yangdimiliki membran dapat dilihat pada Gambar 5dan Gambar 6 di bawah ini.

Gambar 5. Isoterm linier adsorpsi N2 darimembran kitosan-PVA tanpa asam sulfat

Gambar 6. Isoterm linier adsorpsi N2 darimembran kitosan-PVA asam sulfat 0,5 MHasil karakterisasi BET menunjukkan

bahwa membran kitosan-PVA tanpa asam sulfatmemiliki jari-jari pori sebesar 18,610 Å (1,8610nm) dan luas permukaannya sebesar 6,508m2/g, sementara untuk sampel membrankitosan-PVA terikat silang asam sulfat memilikijari-jari pori sebesar 19,856 Å (1,9856 nm) danluas permukaannya sebesar 4,511 m2/g.

Jari-jari pori dan luas permukaan darikedua sampel berbanding terbalik, karena jari-jari pori membran kitosan-PVA tanpa asamsulfat lebih kecil dari membran kitosan-PVAterikat asam sulfat, hal ini terjadi disebabkanadanya agen pengikat silang asam sulfatmemberikan jari-jari pori yang lebih besar

dibandingkan tidak adanya agen pengikat silangasam sulfat. Sementara itu membran kitosan-PVA tanpa asam sulfat memiliki luas permuka-an yang lebih besar dari pada luas permukaanmembran kitosan-PVA terikat silang asamsulfat, hal ini disebabkan oleh adanya agenpengikat silang, maka luas permukaan membranakan menurun. Evaluasi distribusi ukuran poripada daerah mikropori dibutuhkan untukmembuktikan adanya mikropori dari suatuadsorben yang memiliki grafik isoterm tipe IV(adsorpsi bertahap). Salah satu metode yangdigunakan untuk analisa permukaan mikroporiadalah t­plot. Metode ini didasarkan padaperbandingan data adsorpsi isoterm dari sampelberpori dan sampel nonpori (isoterm acuan tipeII) (Storck, dkk; 1998).

Gambar 5 dan 6 merupakan grafik t­plotuntuk kedua sampel, terlihat bahwa membrankitosan-PVA tanpa asam sulfat dan membrankitosan-PVA terikat silang asam sulfat memilikipola yang hampir sama. Garis horizontal darigaris linier mengindikasikan adanya mikropori,sedangkan garis vertikal menunjukkan adanyamesopori (Storck, dkk; 1998). Berdasarkangrafik t­plot tersebut dapat disimpulkan bahwakedua sampel memiliki pori yang seragam,karena mengandung pori yang berukuran mikro< 2 nm (Hartanto, dkk; 2011).

Uji swelling membran dilakukan dengancara merendam membran kering pada mediayang berbeda-beda yaitu pH 4, pH 5, pH 6, pH 7dan pH 8, kemudian membran yang telahdirendam ditimbang. Uji swelling ini bertujuanuntuk mengetahui pengaruh penyerapan airoleh membran, seberapa besar membran akanmengalami penggembungan (swelling). Hasil ujiswelling masing-masing membran dapat dilihatdalam Tabel 1 di bawah ini.Tabel 1. Hasil uji swelling dalam media yangberbeda-beda

Berdasarkan Tabel 1, pada pH 4, 5,aquademin dan pH 8 terlihat persen swellingmembran kitosan-PVA yang berbanding terbalikdengan konsentrasi asam sulfat. Semakinbanyak konsentrasi asam sulfat yang digunakanmaka persen swelling membran kitosan-PVAcenderung menurun. Hal ini disebabkan karena

33

D Nugroho / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)reaksi asam sulfat dengan kitosan melalui ikatansilang menjadikan membran semakin rapatsehingga molekul air sulit untuk berdifusimasuk ke dalam struktur membran kitosan-PVA. Sedangkan dalam pH 6 terlihat bahwasemakin banyak konsentrasi PVA yangditambahkan maka persen swelling membrankitosan-PVA cenderung naik.

Menurut Pierog, dkk (2009) salah satufaktor yang mempengaruhi derajat swellingadalah hidrofilitas. Membran kitosan-PVAtanpa asam sulfat memiliki derajat swelling yangpaling besar yaitu 98,51 % dalam pH 5.Membran kitosan-PVA terikat silang asam sulfat0,5 M memiliki nilai derajat swelling palingrendah diantara membran kitosan-PVA yanglain. Hal ini mengindikasikan bahwa pengikat-an silang oleh asam sulfat dapat mengurangihidrofilitas membran karena gugus amino yangreaktif bereaksi dengan asam sulfat.

Permselektivitas membran dapat dinyata-kan dengan satuan koefisien rejeksi (R) yaitusatuan ukuran untuk menyatakan kemampuanmembran untuk menahan spesi tertentuberdasarkan ukuran partikel. Uji permselektivi-tas membran kitosan-PVA terikat silang asamsulfat 0,5 M dilakukan terhadap larutan sampelzat warna Remazol Red menggunakan sel difusiyang terbuat dari gelas. Pada sel terdapat duabagian yaitu bagian umpan dan bagian permeatyang dipisahkan oleh membran. Proses dilaku-kan selama 6 jam dengan selang waktupengukuran setiap 2 jam. Larutan umpan danpermeat diukur absorbansinya dengan spektro-fotometer UV-Vis pada panjang gelombang 516nm pada pH 4 dan 519 nm pada pH 7,selanjutnya dihitung koefisien rejeksinya danhasilnya ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7. Hubungan koefisien rejeksi terhadapwaktuPermselektivitas dinyatakan sebagai koe-

fisien rejeksi (R), semakin besar R berartisemakin selektif membran dalam melewatkanpartikel-partikel zat terlarut dalam larutanumpan. Berdasarkan Gambar 7 dapat dilihatbahwa koefisien rejeksi membran denganlarutan umpan pH 7 cenderung menurundibandingkan dengan larutan umpan pH 4seiring dengan bertambahnya waktu. Hal ini

disebabkan karena pada saat 2 jam pertamamembran masih dapat bekerja dengan baik.Semakin lama partikel-partikel yang melewatimembran dari bagian umpan ke bagian permeatsemakin menurun karena terdapat solute yangtertahan dalam pori-pori membran. Partikel-partikel yang tertahan ini akan menghalangipartikel solute lainnya untuk menuju ke bagianpermeat. Meskipun demikian, sampai dengan 2jam, lebih dari 50% solut masih dapat ditahansecara selektif oleh membran. Pada pemakaianselama 4 jam, membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat 0,5 M pada larutan umpanpH 7 menunjukkan penurunan nilai R yanglebih tajam dibanding membran kitosan-PVAterikat silang asam sulfat pada larutan umpanpH 4. Hal ini dimungkinkan adanya interaksiantara larutan umpan zat warna Remazol Reddengan membran kitosan-PVA terikat silangasam sulfat. Dengan demikian, dilihat dari nilaiR-nya membran kitosan-PVA terikat silangasam sulfat pada larutan umpan pH 4 memilikikinerja yang lebih baik dibanding membrankitosan-PVA terikat silang asam sulfat padalarutan umpan pH 7. Zhang dan Bay (2003)melaporkan bahwa adsorpsi pada permukaankitosan meningkat pada pH yang rendah. PadapH asam, gugus amino (NH2) kitosanmengalami protonasi karena berinteraksidengan H+ dari pH larutan menjadi NH3+.

Kinerja membran dapat ditunjukkanantara lain dari nilai koefisien permeabilitas (P)dan persen rejeksi (R). Kinerja membran akansemakin baik jika P dan R semakin besar.Tabel 2. Hasil koefisien permeabilitas

Berdasarkan Tabel 2 membran kitosan-PVA terikat silang asam sulfat 0,5 M pH 7memiliki nilai P yang paling besar dari padamembran kitosan-PVA terikat silang asam sulfatpH 4 yaitu 4,741. Karena pada larutan zatwarna Remazol Red pH 4 partikel zat warnaRemazol Red akan tertahan di membran. PadapH asam, gugus amino (NH2) kitosan meng-alami protonasi karena berinteraksi dengan H+dari pH larutan menjadi NH3+ (Zhang and Bay;2003).

Tujuan dari dilakukan optimasi pH larutanzat warna adalah karena pH dapat mempeng-aruhi gugus fungsi adsorben yang berperan aktifdalam proses penurunan kadar zat warna(Wirahadikusumah; 2001). Pengamatan pHoptimum bertujuan untuk mengetahui pH

D Nugroho / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)

34

optimum antara membran kitosan-PVA danmembran kitosan-PVA terikat silang asam sulfatuntuk menurunkan kadar zat warna RemazolRed. pH optimum pada membran kitosan-PVAdan membran kitosan-PVA terikat silang asamsulfat dapat diketahui, namun sebelumnyaditentukan terlebih dahulu berapa panjanggelombang maksimum dari zat warna RemazolRed menggunakan spektrofotometer UV-Vis.Panjang gelombang maksimum ditentukandengan rentang 400-600 nm. Zat warna RemazolRed dengan pH 4, 5, 6, 7 dan 8 mempunyaipanjang gelombang maksimum yang berbeda-beda. Zat warna Remazol Red dengan pH 4, 5, 6,7 dan 8 mempunyai panjang gelombang mak-simum secara berurutan 516, 517, 518, 519 dan518 nm. Variasi pH untuk menentukan pHoptimum divariasi mulai dari pH 4, 5, 6, 7 dan 8dengan volume larutan zat warna Remazol Red50 mL (Rahmi; 2007).

Gambar 8. Adsorpsi membran kitosan-PVAdan membran kitosan-PVA terikat silang asamsulfat pada pH maksimumPada Gambar 8 terlihat bahwa adsorpsi

membran kitosan-PVA dan membran kitosan-PVA terikat silang asam sulfat tertinggi padakondisi pH 4 dan kemudian adsorpsi cenderungmenurun pada pH 5-8. Menurut Chatterjee, dkk(2009) selama proses adsorpsi protonasi gugus–NH2 diperlukan untuk terjadinya interaksidengan molekul zat warna yang bermuatannegatif. pH maksimum yang terjadi padalarutan zat warna Remazol Red untuk membrankitosan-PVA pada suasana pH 5 dengan zatyang teradsorpsi sebesar 5,3948 mg/g. pHmaksimum membran kitosan-PVA terikat silangasam sulfat 0,4 M; 0,5 M dan 0,6 M. masing-masing pada pH 4; 5; dan 4 dengan zat yangteradsorpsi sebesar 4,5081 mg/g; 5,4432 mg/g;4,6922 mg/g.

Mekanisme adsorpsi yang terjadi antarakitosan dan zat warna melibatkan gugus -NH2yang dimiliki oleh kitosan akan berubahmenjadi NH3+ dalam suasana asam. Gugus inibersifat polikation, sedangkan zat warna yangbersifat asam jika dilarutkan dalam air akanterion menjadi Na+ dan anion zat warna. Anionini akan berinteraksi dengan gugus NH3+

melalui gaya elektrostatik (Chiou, dkk; 2003).Setelah zat warna Remazol Red

diaplikasikan dengan membran kitosan-PVAterikat silang asam sulfat 0,5 M diperolehabsorbansi akhir pada pengulangan pertama0,546; pengulangan kedua 0,674; danpengulangan ketiga 0,829. Sehingga, denganmenggunakan persamaan regresi yangdidapatkan diketahui bahwa konsentrasi awalzat warna Remazol Red 50 mg/mL dan setelahdiaplikasikan dengan membran kitosan-PVAterikat silang asam sulfat 0,5 M menggunakanpH maksimum diketahui besar zat yangteradsorbsi (mg/g) oleh membran kitosan-PVAterikat silang asam sulfat 0,5 M padapengulangan pertama sebesar 3,7367 mg/g,pengulangan kedua sebesar 2,2380 mg/g, danpengulangan ketiga sebesar 0,6623 mg/g. Hasildari jumlah zat warna yang teradsorbsi di atasmenunjukkan bahwa efektivitas membrankitosan-PVA terikat silang asam sulfat 0,5 Mmenunjukkan penurunan drastis kapasitas yangteradsorpsi oleh membran jika dilakukanaplikasi secara berulang-ulang dapat dilihatpada Tabel 3 berikut.Tabel 3. Aplikasi membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat 0,5 M untuk menurunkankadar zat warna Remazol Red secara berulang-ulang

SimpulanHasil karakterisasi menggunakan FT-IR

menunjukkan bahwa pada membran kitosan-PVA tanpa asam sulfat terdapat gugus –OH;-CH2-; -C-O-; –CH3 dan –NH2. Pada kitosan-PVA terikat silang asam sulfat terdapat gugus–OH; -CH2; –CH3; -C-O-; –NH2; SO42-,membran kitosan-PVA tanpa asam sulfat danmembran kitosan-PVA terikat silang asam sulfatmemiliki jari-jari pori berturut-turut sebesar18,610 dan 19,856 Å, struktur kristal membrankitosan-PVA dan membran kitosan-PVA terikatsilang asam sulfat menunjukkan amorf danpolikristalin, koefisien permeabilitas membrankitosan-PVA terikat silang asam sulfat masing-masing pada pH 4 dan 7 adalah 0,675 dan4,741, permselektivitas pada pH 4 dan pH 7yang terbesar masing-masing yaitu 79,84 dan66,04 % dan zat warna Remazol Red yangteradsorpsi oleh membran kitosan-PVA denganpH maksimum sebesar 5,2 mg/g; dan olehmembran kitosan-PVA terikat silang asam sulfat

35

D Nugroho / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)(0,4; 0,5 dan 0,6 M) dengan pH maksimummasing-masing sebesar 4,5081; 5,3140 dan4,6922 mg/g.Daftar PustakaAmeta, R., J. Vardia, P.B. Punjabi, dan S.C.Ameta. 2006. Use of Semiconducting Iron(III) Oxide in Photocatalytic Bleaching ofSome Dyes. Indian Journal of chemicaltechnology. 13: 114-118Begum, A.A, Rugmini R, K.P. Nazeer. 2011.Structure-Property Relationship on Sulfu-ric Acid Crosslinked Chitosan Membran-es. Polymer Journal. vol 6(1):27-38.Chatterjee, S. Lee, Min W. Woo, Seung H. 2009.Adsorption of Cango Red by ChitosanHydrogel Beeds Impregnated with CarbonNanotubes. Bioresource Technology. Vol 101:1800-1806Chiou, M.S., Wen S.K., and Hsing Y.L. 2003.Removal of Reactive Dye from Waste-water by Adsorption Using ECH Cross-Linked Chitosan Beads as Medium.Journal of Environmental Science and Health.Vol. A38 No. 11.pp. 2621-2631Dinata, M. 2012. Sintesis Kitosan Bead TerikatSilang Asam Sulfat untuk Menurunkan KadarZat Warna Yellow IRK. Skripsi. Semarang:Universitas Negeri SemarangFajarwati, I dan Nita K. 2012. PembuatanMembran Komposit Kitosan-PVA danPemanfaatannya Pada Pemisahan LimbahPewarna Rodhamin B. UNESA Journal ofChemistry. Vol. 1 No. 2, Hal 31-38Harahap, Y. 2012. Preparasi dan KarakterisasiNanopartikel Kitosan dengan Variasi Asam.Skripsi. Depok: Universitas Indonesia.Hartanto, D., Tri E.P., Hasim F., Didik P. 2011.Karakterisasi Struktur Pori dan MorfologiZSM-2 Mesopori yang Disintesis denganVariasi Waktu Aging. Jurnal Ilmu Dasar.Vol. 12 No. 1. Januari 2011: 80-90I Dewa K.S., Bibiana W.L., Anas M.F., DwiA.S. 2008. Pengolahan Limbah TekstilSistem Kombinasi Anaerobik-AerobikMenggunakan Biofilm Bakteri Konsor-sium dari Lumpur Limbah Tekstil. JurnalEcontropic. Vol. 3. No. 2 Hal. 74-80Mahatmanti, W. 2001. Studi adsorpsi Ion LogamSeng (II) dan Timbal (II) pada Kitosan danKitosan­sulfat dari Cangkang Udang Windu(Penaus monodon). Tesis. Yogyakarta:Universitas Gadjah Mada

Montano, J.G., 2007. Combination of AdvancedOxidation Processes and Biological Treatmentsfor Commercial Reactive Azo Dyes Removal.Thesis. Universitas Autonoma deBarcelona, BellaterraNisa, K. 2005. Karakteristik fluks MembranKitosan Termodifikasi PVA dengan VariasiPEG Sebagai Porogen. Departemen Kimia.Fakultas Matematika dan IlmuPengetahuan Umum. IPBNugroho CS, A., Nanik D.H., & Budi U. 2011.Sintesis dan Karakterisasi MembranKitosan untuk Aplikasi Sensor DeteksiLogam Berat. Jurnal Molekul. Vol. 6. No. 2.November 2011. Universitas Sebelas MaretPierog, M, M. Gierszewska-Druzynska, J.Ostrowska-Czubenko. 2009. “Effect ofIonic Crosslinking Agents on SwellingBehavior of Chitosan Hydrogel Mem-branes”. Progress on Chemistry andApplication of Chitin and Its Derivates.Volume XIV, Page 75-82. Poland: NicolausCopernicus UniversityRahmi. 2007. Adsorpsi Fenol Pada MembranKomposit Kitosan Berikatan Silang. JurnalRekayasa Kimia dan Lingkungan. Vol. 6, No.1, hal. 28-34. 2007. ISSN 1412-5064(Diakses tanggal 19 November 2012)Storck S, Bretinger H & Maier W.F. 1998.Characterization of Micro- and Meso-porous solids by Physisorption Methodsand Pore-size Analyzis. Applied Catalis A:Genera. 174: 137-146Sudaryanto., Evi Y., Arbi D & Heri J. 2012.Pengembangan Elektrolit Padat BerbasisKitosan untuk Baterai Kendaraan Listrik.Prossiding insiNas 2012. Pusat TeknologiBahan Industri Nuklir. BATANTao Lee, S., Long Mi, F., Ju Shen., Shing Shyu,S. 2001. Equilibrium and Kinetic Studiesof Copper (II) Ion Uptake by Chitosan-Tripolyphosghate Chelating Resin.Polymer. 42: 1879-1892.Wirahadikusumah, M. 2001. Biokimia: Protein,Enzim dan Asam Nukleat. Bandung: FMIPAITBZhang, X dan Bay, R. 2003. Mechanism andkinetics of humic acid adsorption ontochitosan coated granules. Journal ofColloid and Interfase Science. 264. 30-38.