Pengayaan Superabsorben Onggok-Poliakrilamida dengan Urea Melalui Metode Perendaman.

i

PENGAYAAN SUPERABSORBEN

ONGGOK-POLIAKRILAMIDA DENGAN UREA MELALUI METODE

PERENDAMAN

KARLINA MAULIDA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

i

ABSTRAK

KARLINA MAULIDA. Pengayaan Superabsorben Onggok-Poliakrilamida

dengan Urea melalui Metode Perendaman. Dibimbing oleh ZAINAL ALIM

MAS’UD dan

M ANWAR NUR.

Superabsorben dapat disintesis dari onggok dan poliakrilamida dengan

menggunakan amonium persulfat dan

N,N

’

-metilena bis-akrilamida melalui

metode pencangkokan-penautan-silang. Superabsorben dapat diperkaya dengan

pupuk urea dengan sifat pelepasan hara secara perlahan. Pengayaan superabsorben

ini dapat menanggulangi kerugian akibat penggunaan urea secara konvensional,

karena urea mengandung hara nitrogen yang sulit ditingkatkan efisiensi

pemanfaatannya. Pengayaan superabsorben dengan urea dilakukan dengan

merendam superabsorben dalam larutan urea. Pengayaan yang maksimum

diperoleh pada superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm

selama 17 dan 24 jam dengan persen pemuatan masing-masing sebesar 36.72 dan

32.48%. Pelepasan nitrogen diuji dalam media air secara statis. Superabsorben

yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 17 jam melepas nitrogen

paling lambat, yaitu 5 hari. Kecepatan pelepasan sebesar 0.0370 ppm/menit dan

pola pelepasan nitrogen sesuai dengan pola serap hara tanaman.

ABSTRACT

KARLINA MAULIDA. Enrichment of

Onggok

-Polyacrylamide Superabsorbent

with Urea through Immersion Method. Superv

ised by ZAINAL ALIM MAS’UD

and M ANWAR NUR.

Superabsorbent can be synthesized from

onggok

and polyacrylamide using

ammonium persulfate and

N,N'

-methylene bis-acrylamide through

grafting-crosslinking methods. Superabsorbent can be enriched with urea fertilizer with

slow nutrient-release properties. This superabsorbent enrichment can overcome

the losses caused by conventional urea use because urea contains nitrogen nutrient

which utilization efficiency is difficult to be increased. Enrichment of

superabsorbent with urea was carried out by soaking superabsorbent in urea

solution. Maximum enrichment was obtained in superabsorbent soaked in 1000

ppm urea solution for 17 and 24 hours with loading percentage of 36.72 and

32.48%. The release of nitrogen was tested in static aqueous media.

Superabsorbent immersed in 1000 ppm urea solution for 17 hours released

nitrogen most slowly, in 5 days. Release rate of nitrogen was 0.0370 ppm/min,

and the nitrogen release pattern was in accordance with the pattern of plant

nutrient uptake.

ii

PENGAYAAN SUPERABSORBEN

ONGGOK-POLIAKRILAMIDA DENGAN UREA MELALUI METODE

PERENDAMAN

KARLINA MAULIDA

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada

Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

iii

Judul Skripsi : Pengayaan Superabsorben Onggok-Poliakrilamida dengan Urea

Melalui Metode Perendaman.

Nama

: Karlina Maulida

NIM

: G44096008

Disetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr

Zainal Alim Mas’ud, DEA

Prof (em) Dr Ir HM Anwar Nur, MSc

NIP 19560622 1198601 1 001

Diketahui

Ketua Departemen Kimia

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS

NIP 19501227 197603 2 002

iv

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala

karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam

penelitian yang dilaksanakan dari bulan April hingga Desember 2011 ini adalah

superabsorben, dengan judul Pengayaan Superabsorben Onggok-Poliakrilamida

dengan Urea melalui Metode Perendaman.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak

Dr Zainal Alim Mas’ud

,

DEA dan Prof (em) Dr Ir HM Anwar Nur, MSc selaku pembimbing. Selain itu,

penulis mengucapkan terima kasih kepada Pak Khotib, seluruh bapak/ibu dosen,

laboran, staf Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam IPB dan laboran serta staf Laboratorium Terpadu IPB. Penulis juga

mengucapkan terima kasih kepada ayahku H K Fathurahman, ibuku Hj Nyimas

Nur Aini, dan kakakku M Nurrahman, atas segala doa dan kasih sayangnya.

Terima kasih penulis ucapkan untuk Athira Nahda Zahira yang lucu dan Musashi

atas bantuannya. Penulis mengucapkan terima kasih atas kerja sama dan bantuan

dari teman-teman penelitian, Siti N Mahendrasari, Dwi R Varina, Pertiwi U

Jannah, Riris S Pramesiwi, dan Ka Yono. Penulis juga mengucapkan terima kasih

kepada Siti N Mahmuda, Sariana D Atmawanjaya, Winda, Siti N Fauziah, Teti,

dan teman-teman sarjana kimia penyelenggaraan khusus.

Bogor, Februari 2012

v

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 2 November 1988 dari Bapak H.

Fathurrahman dan Ibu Nyimas Nur Aini. Penulis merupakan putri kedua dari dua

bersaudara.

Penulis lulus tahun 2006 dari SMA Negeri 3 Bekasi dan pada tahun yang

sama lulus seleksi masuk Akademi Kimia Analisis (AKA) melalui jalur seleksi

rapor. Pada tahun 2009 penulis melanjutkan ke Program S1 Penyelenggaraan

Khusus Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Institut Pertanian Bogor (IPB).

Selama menempuh perkuliahan di AKA, penulis mengikuti Pelatihan

Motivasi Pencapaian, Sistem Manajemen Kualitas (ISO 9000), dan Sistem

Manajemen Lingkungan (ISO 14000). Penulis juga pernah menjadi panitia

Seminar Lingkungan (

Creative Product from Waste Recycling

). Selain itu, penulis

pernah mengikuti Seminar International KWJ UI

–

NICHIBUNKEN yang

bertema

“Current Issues on Japan Society”

di Universitas Indonesia.

Organisasi merupakan wadah tempat penulis berkreasi dan berkarya.

Penulis pernah menjadi anggota Sanggar Seni dan Kelompok Ilmiah Remaja

SMA Negeri 3 Bekasi. Penulis juga pernah menjadi anggota dan bendahara umum

Mahasiswa Akademi Kimia Analisis Pecinta Alam (MAKAPALA). Bersama

Makapala, penulis pernah melakukan penelitian kualitas air di gunung Gede,

Bogor. Penulis melaksanakan praktik kerja lapangan di PT Cognis Indonesia

dengan judul laporan Verifikasi Instrumen Karl Fischer di PT Cognis Indonesia.

vi

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... vii

PENDAHULUAN ... 1

BAHAN DAN METODE

... 1

Alat dan Bahan ... 1

Metode Penelitian ... 2

HASIL DAN PEMBAHASAN

... 3

Pengayaan Superabsorben dengan Urea ... 3

Pencirian Superabsorben ... 4

Daya Serap Superabsorben Terhadap Larutan Urea ... 4

Pelepasan Nitrogen ... 5

SIMPULAN DAN SARAN

... 6

Simpulan ... 6

Saran... 6

DAFTAR PUSTAKA ... 6

vii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1

Superabsorben kering yang telah direndam dalam larutan urea 0 (1), 500

(2), 1000 (3), dan 2000 ppm (4) selama 6 jam; 0 (5), 500 (6), 1000 (7),

dan 2000 ppm (8) selama 17 jam; 0 (9), 500 (10), 1000 (11), dan 2000

ppm (12) selama 24 jam ... 3

2

Hubungan pemuatan urea terhadap variasi konsentrasi larutan urea dan

waktu perendaman 6 (

■

), 17 (

■

), dan 24 jam (

■

) ... 3

3

Spektrum FTIR superabsorben tanpa (

─

) dan dengan saponifikasi (

─

)... 4

4

Morfologi permukaan superabsorben tanpa (a) dan dengan saponifikasi

(b) dengan perbesaran 1000 kali ... 5

5

Morfologi permukaan superabsorben yang direndam dalam larutan urea

1000 ppm selama 24 jam dengan perbesaran 100 (a) dan 1000 kali (b) ... 5

6

Daya serap superabsorben terhadap larutan urea dengan waktu

perendaman 6 (

■

), 17 (

■

), dan 24 jam (

■

) ... 5

7

Pelepasan kadar nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam

larutan urea selama 6 (

─

), 17 (

─

), dan 24 jam (

─

) ... 6

8

Pelepasan urea terhadap waktu ... 6

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Pola pelepasan hara yang sesuai dengan kebutuhan tanaman ... 9

2 Diagram alir penelitian ... 10

3 Radas kopolimerisasi pencangkokan dan penautan silang onggok dengan

akrilamida ... 11

4 Radas pelepasan urea dalam media air secara statis ... 12

5 Penentuan pemuatan urea ... 12

6 Daya serap superabsorben terhadap larutan urea ... 15

7 Pelepasan nitrogen superabsorben dalam media air secara statis ... 16

1

PENDAHULUAN

Onggok merupakan salah satu limbah yang dihasilkan pada proses pembuatan tepung tapioka dari singkong. Kandungan karbohidrat pada onggok dapat dimodifikasi menjadi superabsorben sehingga meningkatkan nilai komersialnya. Salah satu polimer superabsorben (SAP) yang telah dibuat dari sumber karbohidrat adalah kopolimer antara pati dan akrilamida yang disintesis menggunakan amonium persulfat dan N,N,N’,N’-tetraetilmetilenadiamina sebagai inisiator, dengan N,N’-metilena bis-akrilamida sebagai penaut-silang (Lanthong et al. 2006).

Superabsorben dapat digunakan sebagai

soil conditioner, yaitu material yang

ditambahkan ke dalam tanah untuk memperbaiki sifat fisiknya (Hickmann & Whitney 2000). Superabsorben juga dapat dikombinasikan dengan pupuk untuk aplikasi di bidang pertanian (Liu et al. 2006). Pupuk dimasukkan ke dalam superabsorben dengan harapan dapat dilepaskan kembali secara perlahan ketika superabsorben tersebut dibenamkan ke dalam tanah. Pemanfaatan superabsorben tersebut dapat mengatasi kerugian yang ditimbulkan oleh metode aplikasi pupuk secara konvensional.

Pupuk yang digunakan dalam penelitian ini adalah urea dan penelitian ini merupakan kajian awal. Nitrogen merupakan hara utama yang paling sulit ditingkatkan efisiensi aplikasi pemupukannya (Trenkel 2010). Urea mengandung kadar nitrogen yang tinggi (45__ 46%), dan harganya relatif murah karena biaya produksi yang dibutuhkan relatif rendah (Liu et al. 2006). Namun, urea memiliki beberapa kelemahan, diantaranya dapat hilang akibat terbawa aliran air permukaan yang deras di musim hujan (run-off), karena pencucian, dan karena penguapan. Hal tersebut mengakibatkan efisiensi pemanfaatannya menurun. Dampak lain akibat pelepasan urea yang cepat dalam waktu singkat berkaitan dengan pertumbuhan gulma di sekitar tanaman utama. Hal ini juga dapat cepat menguras hara tanaman (Claassen & Carey 2007). Menurut Trenkel (2010), masalah utama dalam penggunaan urea adalah pengikatan ion amonium hasil hidrolisis urea, oleh partikel dalam tanah, yang berkompetisi dengan pengikatan ion amonium oleh tanaman. Hal tersebut dapat menyebabkan kerugian dari segi ekonomis dan polusi lingkungan.

Sejak beberapa tahun terakhir, pupuk dengan sifat pelepasan secara perlahan banyak mendapat perhatian karena keuntungan yang diperoleh dibandingkan dengan cara konvensional. Pelepasan pupuk secara perlahan dapat memperkecil kehilangan pupuk dari tanah karena hujan, memperpanjang periode ketersediaan hara, memaksimumkan serapan, mengefisienkan pemanfaatan hara, dan meminimumkan dampak negatif terhadap lingkungan (Liu et al. 2006). Pelepasan pupuk secara lambat idealnya memiliki pola pelepasan yang sesuai dengan pola serap hara tanaman yang berbentuk sigmoid (Lampiran 1). Pupuk dengan sifat pelepasan secara perlahan diklasifikasikan ke dalam 2 golongan, yaitu tak berbalut dan berbalut. Pupuk berbalut memiliki lapisan yang menghalangi hara untuk lepas hara ke sekelilingnya, sedangkan pupuk tak berbalut tidak memilikinya.

Perendaman merupakan cara sederhana untuk pemuatan urea ke dalam superabsorben. Menurut Liang et al. (2009), perendaman superabsorben dalam larutan urea konsentrasi tinggi menyebabkan molekul urea masuk ke dalam jejaring polimer. Namun, urea akan lepas kembali dari superabsorben dengan cepat. Superabsorben yang disintesis dari bahan dan parameter reaksi yang berbeda akan memiliki sifat pelepasan urea yang berbeda.

Penelitian bertujuan mengkaji metode perendaman untuk pengayaan superabsorben dengan urea dan mengkaji sifat pelepasan kembali ureanya. Superabsorben disintesis dari onggok dan akrilamida dengan metode Laboratorium Terpadu, Insitut Pertanian Bogor. Kegiatan penelitian dilaksanakan dari bulan April sampai bulan Desember 2011.

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Pencirian superabsorben dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer inframerah transformasi fourier (FTIR) Shimadzu IRPrestige-21 dan mikroskop elektron payaran (SEM) SMT Zeiss Evo 50-50-87. Peralatan lainnya yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spectronic 20D+ Thermo Scientific, mantel pemanas, oven, neraca analitik, labu leher tiga, tabung gas nitrogen, kondensor, hot plate, pengaduk putar, termometer, dan alat-alat kaca yang lazim digunakan di laboratorium.

2 Bahan-bahan yang digunakan adalah

onggok yang diperoleh dari industri tapioka rakyat sekitar Bogor, yaitu dari Tanah Baru, Ciluar, dan Sukaraja, akuades, urea, akuades, gas nitrogen (BOC), akrilamida, amonium persulfat (APS), N,N’-metilena bis-akrilamida (MBA), metanol, etanol, NaOH, aseton, asam sulfat, HCl, fenol, natrium nitroprusida, tri-natrium sitrat dihidrat, Titriplex III dan standar amonium 1000 ppm p.a (Merck).

Metode Penelitian

Metode penelitian ini dirangkum dalam diagram alir pada Lampiran 2.

Pencangkokan-Penautan-Silang Onggok-Poliakrilamida (modifikasi Liang et al. 2009)

Pencangkokan-penautan-silang pada superabsorben onggok-poliakrilamida dilakukan menggunakan radas pada Lampiran 3. Onggok yang telah disaring 100 mesh ditimbang sebanyak 7.5 g dan ditambahkan akuades 150 mL di dalam labu leher tiga yang telah dilengkapi kondensor, kemudian diaduk menggunakan pengaduk putar 200 rpm. Labu lalu ditempatkan di atas mantel pemanas dan campuran dipanaskan pada suhu 90__95 ºC selama 30 menit dengan aliran gas nitrogen. Setelah itu, suhu diturunkan hingga 60__65 ºC. Sebanyak 250 mg inisiator APS dalam 12.5 mL akuades dimasukkan ke dalam labu dan diaduk selama 5 menit. Kemudian campuran 22.5 g akrilamida dan 25 mg MBA dilarutkan dengan akuades hingga volume 200 mL dan ditambahkan ke dalam labu leher tiga sedikit demi sedikit. Setelah itu, suhu dinaikkan menjadi 70 ºC dan dijaga konstan selama 3 jam hingga terbentuk gel.

Presipitasi (modifikasi Liang et al. 2009)

Gel yang dihasilkan dicuci dengan 200 mL metanol sambil diaduk selama 30 menit. Gel kemudian ditambahkan 150 mL etanol hingga terendam, diaduk cepat selama 5 menit, lalu didiamkan selama 30 menit. Gel selanjutnya dipotong kecil-kecildan direfluks dengan 200 mL aseton selama 1 jam. Setelah itu, gel dikeringkan pada suhu 60 oC hingga bobot produk konstan, digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukuran 60__80 mesh, dan ditimbang kembali bobotnya. Saponifikasi (Nakason et al. 2010)

Sebanyak 40 g superabsorben onggok-poliakrilamida ditambahkan 100 mL NaOH 1 M dan 100 mL akuades lalu direfluks pada

suhu 90 oC selama 2 jam. Setelah dinetralkan dengan penambahan HCl 1 M, gel dikoagulasi dan dipresipitasi dengan metanol. Kopolimer hasil saponifikasi dikeringkan pada suhu 60 o

C dan dihaluskan.

Pengayaan Superabsorben dengan Urea (modifikasi Liang et al. 2009)

Pengayaan superabsorben dengan urea dilakukan dengan cara merendam 1 g superabsorben dalam 1000 mL larutan urea. Variasi konsentrasi larutan urea yang digunakan adalah 0, 500, 1000, dan 2000 ppm. Variasi waktu perendaman adalah 6, 17, dan 24 jam. Superabsorben yang telah diperkaya pupuk selanjutnya dikeringkan pada suhu 60 oC selama 3 hari. Kadar N larutan perendam dan superabsorben yang diperkaya urea ditetapkan dengan menggunakan metode spektrofotometri.

Pencirian Superabsorben

Superabsorben onggok-poliakrilamida dengan, tanpa saponifikasi, dan superabsorben yang diperkaya urea dicirikan dengan menganalisis gugus fungsi dan morfologi permukaannya. Analisis gugus fungsi dilakukan dengan spektrofotometer FTIR, sedangkan morfologi permukaan diamati menggunakan SEM.

Pengujian Daya Serap Superabsorben Terhadap Larutan Urea (modifikasi Lanthong et al. 2006)

Sebanyak 1 g superabsorben (m1) direndam dalam 1000 mL larutan urea 0, 500, 1000, dan 2000 ppm selama 6, 17, dan 24 jam. Superabsorben yang mengembang dipisahkan dari larutan perendam yang tidak terabsorpsi dan disaring dengan saringan 100 mesh. Daya serap superabsorben terhadap larutan urea (Q) ditentukan dengan menimbang superabsorben yang mengembang (m2). Q dihitung menggunakan persamaan:

Pengujian Pelepasan Nitrogen dalam Media Air Secara Statis (modifikasi Liang

et al. ₂₀₀₉₎

Superabsorben yang diperkaya urea ditimbang sebanyak 0.5 g dan ditempatkan ke dalam radas pengujian pelepasan nitrogen (Lampiran 4). Konsentrasi urea ditentukan pada selang waktu 0, 15, 30 menit, sampai menit ke-n ketika kadar nitrogen dalam larutan perendam tidak terdeteksi lagi.

3 Analisis kadar nitrogen dilakukan dengan

metode spektrofotometri.

Pengukuran Kadar Nitrogen Total (SNI 06-6989.30-2005)

Sampel didestruksi dengan menggunakan selen dan H2SO4 pekat yang dimasukkan ke dalam labu Kjeldahl 100 mL. Campuran dipanaskan di atas pembakar bunsen sampai larutan menjadi jernih kehijau-hijauan. Larutan hasil destruksi ditera dalam labu ukur 100 mL, lalu diencerkan dalam labu ukur 25 mL.

Larutan standar amonia 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, dan 1 ppm dibuat dalam labu ukur 25 mL dari larutan induk 1000 ppm. Larutan standar dan sampel sebanyak 25 mL masing-masing dimasukkan ke dalam botol cokelat 100 mL. Kemudian ditambahkan 1 mL larutan EDTA, 1 mL larutan Na-fenol, 1 mL larutan natrium nitroprusida, dan 2.5 mL larutan pengoksidasi, lalu dihomogenkan. Botol cokelat ditutup dan dibiarkan selama 1 jam. Absorbans diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 640 nm.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengayaan Superabsorben dengan Urea

Pengayaan superabsorben dengan urea dilakukan dengan modifikasi metode Liang et al. (2009). Superabsorben yang direndam dalam air selama 6, 17, dan 24 jam memiliki bentuk padat berwarna cokelat (Gambar 1). Demikian pula superabsorben yang direndam dalam larutan urea 500, 1000, dan 2000 ppm selama 6 jam, 500 dan 1000 ppm selama 17 jam, 500 dan 1000 ppm selama 24 jam. Superabsorben tersebut memuat urea dengan berbagai persen pemuatan (Gambar 2). Pemuatan ini terjadi melalui absorpsi urea pada saat perendaman yang tetap tertinggal di dalam jejaring 3 dimensi superabsorben pada

saat pengeringan. Superabsorben yang diperkaya urea tersebut memiliki warna cokelat karena absorpsi urea tidak melampaui kapasitas superabsorben sehingga urea tidak melapisi permukaan superabsorben. Superabsorben yang direndam dalam larutan urea 2000 ppm selama 17 dan 24 jam memiliki bentuk padat berwarna putih (Gambar 1). Warna putih ini menunjukkan bahwa urea melapisi superabsorben. Urea yang terlalu banyak terabsorpsi akan keluar dari superabsorben, mengkristal, dan melapisi permukaan superabsorben pada saat pengeringan.

Gambar 2 Hubungan pemuatan urea terhadap variasi konsentrasi larutan urea dan waktu perendaman 6 (■), 17 (■), dan 24 jam (■).

Persen pemuatan urea menunjukkan kadar urea baik yang terdapat di dalam maupun yang melapisi permukaan superabsorben setelah direndam dalam larutan urea dan dikeringkan (Lampiran 5). Peningkatan konsentrasi larutan urea cenderung meningkatkan persen pemuatan urea pada superabsorben yang direndam selama 24 jam. Sebaliknya, peningkatan konsentrasi cenderung menurunkan persen pemuatan urea pada superabsorben yang direndam selama 6 jam. Sementara superabsorben yang direndam dalam larutan urea selama 17 jam menunjukkan kenaikan persen pemuatan urea

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

(7) (8) (9) (10) (11) (12) Gambar 1 Superabsorben kering yang telah direndam dalam larutan urea 0 (1), 500 (2),

1000 (3), dan 2000 ppm (4) selama 6 jam; 0 (5), 500 (6), 1000 (7), dan 2000 ppm (8) selama 17 jam; 0 (9), 500 (10), 1000 (11), dan 2000 ppm (12) selama 24 jam.

4 ketika konsentrasi larutan urea naik dari 500

ppm ke 1000 ppm, tetapi kemudian menurun pada saat konsentrasi larutan urea 2000 ppm. Hal ini mengindikasikan bahwa molekul urea terdapat di dalam jejaring superabsorben dan juga di permukaannya.

Pemuatan urea maksimum diperoleh pada superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 17 dan 24 jam, yaitu berturut-turut 36.72 dan 32.48% (Gambar 2). Superabsorben yang direndam dalam larutan urea selama 17 jam memiliki persen pemuatan lebih tinggi dibandingkan dengan yang direndam selama 24 jam. Hal ini menunjukkan bahwa waktu perendaman superabsorben dalam larutan urea juga memiliki pengaruh terhadap pemuatan superabsorben tersebut dengan urea.

Pencirian Superabsorben

Pencirian superabsorben dilakukan dengan menganalisis spektrum FTIR (Gambar 3) dan morfologi permukaan (Gambar 4 & 5). Spektrum FTIR digunakan untuk mengetahui telah terbentuknya superabsorben dan telah berlangsungnya saponifikasi pada superabsorben. Pita serapan pada bilangan gelombang 3348 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur –OH yang diduga berasal dari gugus fungsi hidroksil pada pati, sedangkan 3 pita serapan pada bilangan gelombang 1149, 1080, dan 1026 cm-1 menunjukkan vibrasi C-O-C yang berasal dari pati. Pita serapan pada bilangan gelombang 3201, 1662, dan 1616 cm-1 menunjukkan berturut-turut vibrasi ulur N-H, ulur C=O, dan tekuk N-H dari gugus amida. Keberadaan vibrasi gugus amida mengindikasikan bahwa superabsorben

onggok-poliakrilamida telah berhasil terbentuk. Sementara keberhasilan saponifikasi ditunjukkan oleh pita serapan pada bilangan gelombang 1406 cm-1 yang menunjukkan vibrasi ulur C=O simetrik. Vibrasi ini mengindikasikan adanya anion karboksilat pada superabsorben yang telah disaponifikasi. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Zhang et al. (2006) yang melaporkan pita serapan pada bilangan gelombang 1565 cm-1 untuk ulur C=O asimetrik dan 1407 cm-1 untuk ulur C=O simetrik pada superabsorben hasil saponifikasi.

Morfologi permukaan superabsorben dianalisis dengan menggunakan SEM. Permukaan superabsorben tanpa saponifikasi berongga, sedangkan permukaan superabsorben dengan saponifikasi tidak berongga (Amroni 2011). Superabsorben yang diperkaya urea berupa permukaan yang kasar (Gambar 5), yang mengindikasikan adanya urea. Pada perbesaran 100× terlihat bahwa urea melapisi beberapa bagian pada permukaan superabsorben. Perbesaran 1000× menunjukkan bagian superabsorben yang terlapisi oleh urea. Hal ini mengindikasikan sebagian urea keluar dan mengkristal kembali pada saat pengeringan.

Daya Serap Superabsorben Terhadap Larutan Urea

Superabsorben diuji daya serapnya terhadap larutan urea untuk mengetahui pengaruh perbedaan konsentrasi larutan urea dan waktu perendaman. Memperlama waktu perendaman cenderung meningkatkan daya serap superabsorben (Gambar 6). Larutan urea

5 membutuhkan waktu untuk masuk ke dalam

jaringan superabsorben sampai terjadi kesetimbangan. Sementara itu, variasi konsentrasi larutan urea tidak terlalu memengaruhi daya serap superabsorben (Lampiran 6). Hal ini diperkuat oleh hasil yang dilaporkan oleh Liang et al. (2009) dan Karadag et al. (2005). Menurut Liang et al. (2009), urea merupakan molekul netral yang tidak memengaruhi kekuatan tolak-menolak elektrostatik antara gugus –COO-- pada rantai polimer walaupun urea memiliki bagian hidrofilik –NH2. Karena itu, perbedaan konsentrasi larutan urea tidak mengubah proses pengembangan superabsorben.

Gambar 6 Daya serap superabsorben terhadap larutan urea dengan waktu perendaman 6 (■), 17 (■), dan 24 jam (■).

Pelepasan Nitrogen

Uji pelepasan nitrogen dilakukan terhadap superabsorben yang memiliki kandungan urea yang maksimum, yaitu superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 6, 17, dan 24 jam. Pelepasan nitrogen superabsorben dilakukan dalam media air secara statis. Nitrogen dapat lepas 100% dari superabsorben tersebut berturut-turut dalam 2880, 7200, dan 240 menit (Lampiran 7). Superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 24 jam melepaskan nitrogen lebih cepat daripada yang direndam selama 6 dan 17 jam (Lampiran 8). Pelepasan nitrogen paling lambat terjadi pada superabsorben yang direndam selama 17 jam, yakni 5 hari (Gambar 7). Nitrogen lepas secara cepat pada tahap awal kemudian secara lambat sampai semua nitrogen lepas dari superabsorben. Pola pelepasan nitrogen dari superabsorben membentuk kurva sigmoid sesuai dengan pola serap hara tanaman (Lampiran 1).

Pelepasan nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 17 jam lebih lambat dibandingkan dengan hasil pelepasan nitrogen oleh Liang et al. (2009). Dalam penelitian tersebut, superabsorben jerami-poliakrilat diperkaya

(a) (b)

Gambar 4 Morfologi permukaan superabsorben tanpa (a) dan dengan saponifikasi (b) dengan perbesaran 1000 kali (Amroni 2011).

(a) (b)

Gambar 5 Morfologi permukaan superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 24 jam dengan perbesaran 100 (a) dan 1000 kali (b).

6 urea melalui metode perendaman. Pelepasan

urea dari superabsorben tersebut dalam media air secara statis hanya membutuhkan waktu 120 menit. Kurva pelepasan urea memiliki bentuk yang tidak sigmoid dan tidak sesuai dengan pola serap hara tanaman (Gambar 8).

Gambar 8 Pelepasan urea terhadap waktu (Liang et al. 2009).

Kecepatan lepas nitrogen dari superabsorben ke media air dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

C(t): konsentrasi nitrogen pada waktu t C_∞ : konsentrasi nitrogen saat kesetimbangan r : kecepatan pelepasan nitrogen

Persamaan di atas merupakan persamaan yang digunakan oleh Zheng et al. (2009). Persamaan tersebut dapat didekati dengan menggunakan model pertumbuhan hubungan eksponensial 2 dengan perangkat lunak Curve Expert 1.4. Kecepatan lepas nitrogen yang diperoleh superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 17 jam sebesar 0.0370 ppm/menit (Lampiran 8).

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Superabsorben dapat diperkaya dengan larutan urea. Pengayaan maksimum terjadi pada perendaman superabsorben dalam larutan urea 1000 ppm selama 17 dan 24 jam. Pelepasan nitrogen paling lambat ditunjukkan oleh superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 17 jam. Pelepasan berlangsung selama 5 hari dengan kecepatan 0.0370 ppm/menit. Pola pelepasannya berbentuk sigmoid sesuai dengan pola serap hara oleh tanaman.

Saran

Superabsorben yang diperkaya urea dapat diaplikasikan sebagai pupuk dengan sifat pelepasan hara secara perlahan. Manfaat superabsorben ini dapat dijadikan pupuk alternatif selain pupuk urea. Superabsorben yang diperkaya urea dapat meminimumkan kerugian segi ekonomis dan lingkungan dari penggunaan urea secara konvensional.

DAFTAR PUSTAKA

Amroni M. 2011. Sintesis superabsorben

melalui kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang onggok dengan akrilamida [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Claassen VP, Carey JL. 2007. Comparison of slow-release nitrogen yield from organic soil amendments and chemical fertilizers and implications for generation of disturbed sites. Land Degrad Dev 18:119-132.

Gambar 7 Pelepasan kadar nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam larutan urea selama 6 (─), 17 (─), dan 24 jam (─).

7 Hickman JS, Whitney DA. 2000. Soil

Conditioners. Kansas: North Central

Regional Extension.

Karadag E, Uzum O, Saraydin D, Guven O. 2005. Dynnamic swelling behavior of γ -radiation induced polyelectrolyte poly(AAm-co-CA) hydrogels in urea solutions. Int J Pharm 301:102-111. Lanthong P, Nuisin R, Kiatkamjornwong S.

2006. Graft copolymerization, characterization, and degradation of cassava starch-g-acrylamide/itaonic acid superabsorbents. Carbohydr Polym 66:229-245.

Liang R, Yuan H, Xi G, Zhou Q. 2009. Synthesis of wheat straw-g-poly(acrylic acid) superabsorbent composites and release of urea from it. Carbohydr Polym 77:181-187.

Liu M, Liang R, Zhan F, Liu Z, Niu A. 2006. Synthesis of slow-release and superabsorbent nitrogen fertilizer and its properties. Polym for Advanced Techno 17:430-438.

Nakason C, Wohmang T, Kaesaman A, Kiatkamjornwong S. 2010. Preparation of cassava strach-graft-polracrylamide superabsorbents and associated composites by reactive blending. Carbohydr Polym 81:348-357.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2005. Air

dan Air Limbah ─ Bagian 30 : Cara Uji

Kadar Amonia dengan Spektrofotometer Secara Fenat. SNI 06-6989.30-2005. Jakarta: Dewan Standardisasi Nasional. Swantomo D, Megasari K, Saptaaji R. 2008.

Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron. JFN 2:143-156.

Zheng T, Liang Y, Ye S, He Z. 2009. Superabsorbent hydrogel as carriers for the controlled-release of urea: Experiments and a mathematical model describing the release rate. Biosyst Eng 102:44-50. Trenkel M E. 2010. Slow and

Controlled-Release and Stabilized Fertilizers: An Option for Enhancing Nutrient Efficiency

in Agriculture. Paris: IFA.

Zhang J, Li A, Wang A. 2006 .Study on superabsorbent composite. VI. preparation, characterization and swelling behaviors of starch phosphate-graft-acrylamide / attapulgite superabsorbent composite.

8

LAMPIRAN

9

Lampiran 1 Pola pelepasan hara yang sesuai dengan kebutuhan

tanaman (Trenkel 2010)

Waktu

Aplikasi

pupuk

Pelepasan

hara dari

pupuk

Penyerapan hara

10

Lampiran 2 Diagram alir penelitian

Pencangkokan

-

Penautan-silang

Presipitasi

Penggilingan

Saponifikasi

Analisis

Analisis

SEM

FTIR

Perendaman

Uji

Analisis

Analisis

dalam larutan

absorpsi SEM

FTIR

urea

Pengeringan

T

= 60 °C,

t

= 3 hari

Analisis

Uji pelepasan

SEM

urea dalam

media air

statis

Onggok

Superabsorben (SAP)

SAP yang telah

disaponifikasi (SAP 1)

SAP yang

diperkaya urea

(SAP 2)

Pola pelepasan

urea SAP (2)

Morfologi

SAP

Gugus fungsi

SAP

Daya serap

SAP (1)

Morfologi

SAP (1)

Spektrum

FTIR SAP (1)

Morfologi SAP (2)

11

Lampiran 3 Radas kopolimerisasi pencangkokan dan penautan silang onggok

dengan poliakrilamida

Nitrogen

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 11

12

Lampiran 4 Radas pelepasan urea dalam media air secara statis

Keterangan:

1.

Saringan ukuran 100 mesh

2.

Pengganjal saringan

3.

Wadah berisi air

4.

Superabsorben yang diperkaya urea

5.

Air

1

2

3

4 5

13

Lampiran 5 Penentuan pemuatan urea

C (ppm) t (jam) Persamaan garis m (g) fp % T A ppm

ppm sebenarnya

Kadar amonium

(%)

Kadar N1 (%)

Kadar N2 (%)

Kadar urea (%)

Pemuatan urea (%) Blangko a

y = 0.8449x – 0.0012

100 90 0.0458 0.0556 5.5578

Blangko b

y = 0.9222x – 0.0248

100 93.4 0.0297 0.059 5.9047

Blangko c

y = 0.7143x + 0.0154

100 89.6 0.0477 0.0452 4.5208

Blangko d y = 0.8449x – 0.0012 0.1126 1000 69.6 0.1574 0.1877 187.7036 16.18 12.58 0

0 6 y = 0.8449x – 0.0012 1106 1000 66.6 0.1765 0.2104 210.3512 18.52 14.4 0 500 6 y = 0.8449x – 0.0012 0.1165 1000 47.4 0.3242 0.3852 385.16 32.58 25.34 12.76 27.34 27.74 1000 6 y = 0.9222x – 0.0248 0.1071 1000 47.4 0.3242 0.3785 378.4663 34.79 27.06 12.66 27.13 27.52 2000 6 y = 0.7143x + 0.0154 0.1146 1000 55.6 0.2549 0.3353 335.3286 28.87 22.45 8.05 17.25 17.50 0 17 y = 0.8449x – 0.0012 0.1143 1000 67.6 0.1701 0.2027 202.6906 17.25 13.41 0 500 17 y = 0.8449x – 0.0012 0.1126 1000 55.8 0.2534 0.3013 301.297 26.26 20.43 7.85 16.82 17.07 1000 17 y = 0.9222x – 0.0248 0.1019 1000 45 0.3468 0.4029 402.9359 38.96 30.3 16.89 36.19 36.72 2000 17 y = 0.8449x – 0.0012 0.1041 1000 46.8 0.3298 0.3917 391.7081 37.09 28.85 15.44 33.09 33.57 0 24 y = 0.9222x – 0.0248 0.1151 1000 60 0.2218 0.2675 267.4569 22.72 17.67 0 Blangko e 24 y = 0.7143x + 0.0154 0.106 1000 59 0.2291 0.2292 299.2412 27.8 21.63 0 500 24 y = 0.8449x – 0.0012 0.1135 1000 66.6 0.1765 0.2104 210.3512 18.04 14.03 1.45 3.11 3.15 1000 24 y = 0.7143x + 0.0154 0.1149 1000 39.4 0.4045 0.5447 544.7344 47.02 36.57 14.94 32.01 32.48 2000 24 y = 0.8449x – 0.0012 0.1047 1000 34.6 0.4609 0.547 546.9569 51.71 40.22 22.55 48.32 49.01 Keterangan: C : Konsentrasi larutan urea

t : Waktu perendaman

Kadar N1 : Kadar N sebelum dikurangi blangko Kadar N2 : Kadar N setelah dikurangi blangko Blangko a : Blangko destruksi 1

Blangko b : Blangko destruksi 2 Blangko c : Blangko destruksi 3

Blangko d : Blangko superabsorben yang direndam dalam larutan urea 500 ppm

14

lanjutan Lampiran 5

Contoh perhitungan:

15

Lampiran 6 Daya serap superabsorben terhadap larutan urea

Superabsorben

t

(jam)

C

urea

(ppm)

m

1

(g)

m

urea

(g)

m

2

(g)

Q

(g/g)

1

6

0

1.0023

0

384.2411 382.3594

2

6

500

1.0098

0.5087 353.2769 348.8484

3

6

1000

1.0037

1.0007 317.5518 315.3812

4

6

2000

1.0024

2.0015 198.3944 196.9194

5

17

0

1.0028

0

540.5945 538.0851

6

17

500

1.0115

0.5078 558.4032 551.0546

7

17

1000

1.0019

1.0056 506.4934 504.5329

8

17

2000

1.0031

2.004

616.0648 613.1609

9

24

0

1.0032

0

486.0889 483.5384

10

24

500

1.0097

0.5029 593.4314 586.7304

11

24

1000

0.9989

1.0063 531.4613 531.0466

12

24

2000

1.0012

2.001

522.6360 521.0096

Keterangan:

t

: waktu perendaman superabsorben dalam larutan urea (jam)

C

urea

: konsentrasi larutan urea (ppm)

m

1

: bobot superabsorben kering (g)

m

urea

: bobot urea (g)

m

2

: bobot superabsorben yang telah mengembang (g)

Q

: daya serap superabsorben (g/g)

Contoh Perhitungan:

Daya serap superabsorben terhadap larutan urea (

Q

)

16

Lampiran 7 Pelepasan nitrogen superabsorben dalam media air secara statis

Superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 6 jam

t (menit) Volume

(mL) fp % T A Persamaan garis ppm

ppm sebenarnya

ppm terkoreksi

Kadar amonium

(ppm)

Kadar N (ppm)

Urea (ppm)

ppm kadar N dalam 0.5 g

% Pelepasan N

Blangko

destruksi - 100 88.4 0.0535

y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.0539 5.3899

15 10 100 84.4 0.0737 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.0759 7.5908 2.2009 22.0092 17.1183 37.2136 63.5916 26.92

30 10 100 83 0.0809 y = 0.9137_R2 _{= 0.9998}x + 0.0043, 0.0839 8.3859 2.996 29.9597 23.302 50.6565 63.5916 36.64

45 10 100 84.2 0.0747 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.077 7.7036 2.3137 23.1369 17.9954 39.1203 63.5916 28.3

60 10 100 81.2 0.0904 y = 0.9137 _R2 _{= 0.9998}x + 0.0043, 0.0943 9.428 4.0381 40.3811 31.4075 68.2773 63.5916 49.39

120 10 100 80.4 0.0947 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.099 9.8986 4.5087 45.0872 35.0679 76.2345 63.5916 55.15

1440 10 100 76.6 0.1158 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 = 0.9998 0.122 12.2 6.8101 68.1006 52.9671 115.1459 63.5916 83.29

2880 10 100 75.6 0.1215 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.1282 12.8246 7.4347 74.3466 57.8251 125.7068 63.5916 90.93

Keterangan:

t : waktu pelepasan nitrogen fp : faktor pengenceran T : transmitans A : absorbans

17

lanjutan Lampiran 7

Superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 17 jam

t (menit) Volume

(mL) fp % T A Persamaan garis ppm

ppm sebenarnya

ppm terkoreksi

Kadar amonium

(ppm)

Kadar N (ppm)

Urea (ppm)

ppm N dalam 0.5

g

% Pelepasan N

Blangko

destruksi - 100 92.4 0.0343

y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0441 4.4116

Blangko

destruksi - 100 88.4 0.0535

y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.0539 5.3899

45 10 100 91.2 0.04 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _=0.9989 0.0519 5.1863 0.7747 7.7472 6.0256 13.0991 85.1256 7.08

120 10 100 85.4 0.0685 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0908 9.0805 4.669 46.6895 36.3141 78.9437 85.1256 42.66

240 10 100 84.8 0.0716 y = 0.7328_R2 _{= 0.9989}x + 0.0020; 0.0949 9.4984 5.0868 50.8681 39.5641 86.0088 85.1256 46.48

1440 10 100 85.6 0.0675 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0894 8.9419 4.5303 45.3032 35.2358 76.5997 85.1256 41.39

2880 10 100 83.4 0.0788 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.1048 10.485 6.0734 60.7341 47.2376 102.6904 85.1256 55.49

4320 10 100 72.4 0.1403 y = 0.9137x + 0.0043;

R2 = 0.9998 0.1488 14.8803 9.4904 94.9039 73.8141 160.4655 85.1256 86.71

7200 10 100 70.2 0.1537 y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.1635 16.347 10.9571 109.5711 85.222 185.2652 85.1256 100.11

8640 10 100 71 0.1487 y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.1581 15.8084 10.4185 104.1851 81.0328 176.1584 85.1256 95.19

Keterangan:

t : waktu pelepasan nitrogen fp : faktor pengenceran T : transmitans A : absorbans

18

lanjutan Lampiran 7

Superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 24 jam

t (menit) Volume

(mL) fp % T A Persamaan garis ppm

ppm sebenarnya

ppm terkoreksi

Kadar amonium

(ppm)

Kadar N (ppm)

Urea (ppm)

ppm N dalam 0.5 g

% Pelepasan

N

Blangko

destruksi - 100 92.4 0.0343

y = 0.7328x + 0.0020;

R2

= 0.9989 0.0441 4.4116 Blangko

destruksi - 100 88.4 0.0535

y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.0539 5.3899

15 10 100 88.8 0.0516 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0677 6.7668 2.3552 23.5521 18.3183 39.8225 75.447 24.28

30 10 100 86 0.0655 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0867 8.6656 4.254 42.5403 33.0869 71.928 75.447 43.85

120 10 100 82.4 0.0841 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.112 11.1999 6.7883 67.8831 52.798 114.7782 75.447 69.98

240 10 100 78.6 0.1046 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.14 13.998 9.5864 95.8644 74.5612 162.0895 75.447 98.83

7200 10 100 73.6 0.1331 y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.141 14.099 8.709 87.0903 67.7369 147.2542 75.447 89.78

8640 10 100 74.4 0.1284 y = 0.9137_R2 _{= 0.9998}x + 0.0043; 0.1359 13.5851 8.1952 81.9518 63.7403 138.5658 75.447 84.48

Keterangan:

t : waktu pelepasan nitrogen fp : faktor pengenceran T : transmitans A : absorbans

19

lanjutan Lampiran 7

Contoh Perhitungan:

y

= 0.9137

x

+ 0.0043

x

= 0.0759 ppm

ppm sebenarnya = ppm sampel × fp

ppm sebenarnya = 0.0759 ppm × 100

ppm sebenarnya = 7.5908 ppm

ppm terkoreksi = ppm sebenarnya

–

ppm blangko destruksi

ppm terkoreksi = 7.5908 ppm

–

5.3899 ppm

ppm terkoreksi = 2.2009 ppm

Kadar amonium = 22.0092 ppm

Kadar N = 17.1183 ppm

20

Lampiran 8 Kecepatan pelepasan nitrogen dari superabsorben ke media air

Peubah

Model pertumbuhan: Hubungan eksponensial (2)

y = a(1- exp (-bx))

SAP 3

SAP 7

SAP 11

a

5.4109E+001

8.3546E+001

6.7136E+001

b

1.2411E-002

4.42971E-004

1.9419E-002

koefisien korelasi

0.9342

0.7568

0.9677

r (ppm/menit)

0.6715

0.0370

1.3037

Keterangan:

SAP 3, 7, dan 11 berturut-turut adalah superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 6, 17, dan 24 jam.

Contoh perhitungan:

Persamaan untuk menghitung kecepatan pelepasan nitrogen berdasarkan

pemodelan matematis Zheng

et al.

(2009) ialah

Keterangan:

C(t) = peningkatan konsentrasi nitrogen terhadap waktu C∞ = konsentrasi nitrogen saat kesetimbangan

r = kecepatan pelepasan nitrogen

Persamaan di atas didekati dengan menggunakan

Curve Expert

1.4

Hubungan

eksponensial

(2) sebagai berikut:

y

=

a

(1- exp (-

bx

)), maka

S = 6 .3608 8294 r = 0.93 4221 63

X Axis (units)

Y

A

x

is

(

u

n

it

s

)

1.5 529.0 1056.5 1584.0 2111.5 2639.0 3166.5

13.05 21.19 29.33 37.47 45.61 53.75 61.90

Kurva pelepasan nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam larutan

urea 1000 ppm selama 6 jam

21

lanjutan Lampiran 8

S = 1 9.284 1275 3 r = 0.75 6880 73

X Axis (units)

Y

A

x

is

(

u

n

it

s

)

4.5 1587.0 3169.5 4752.0 6334.5 7917.0 9499.5

0.60 16.03 31.45 46.87 62.30 77.72 93.14

Kurva pelepasan nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam larutan

urea 1000 ppm selama 17 jam

S = 6 .1545 4600 r = 0.96 7739 38

X Axis (units)

Y

A

x

is

(

u

n

it

s

)

1.5 1585.0 3168.5 4752.0 6335.5 7919.0 9502.5

12.69 23.94 35.19 46.44 57.69 68.94 80.19

Kurva pelepasan nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam larutan

urea 1000 ppm selama 24 jam

16

Lampiran 7 Pelepasan nitrogen superabsorben dalam media air secara statis

Superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 6 jam

t (menit) Volume

(mL) fp % T A Persamaan garis ppm

ppm sebenarnya

ppm terkoreksi

Kadar amonium

(ppm)

Kadar N (ppm)

Urea (ppm)

ppm kadar N dalam 0.5 g

% Pelepasan N

Blangko

destruksi - 100 88.4 0.0535

y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.0539 5.3899

15 10 100 84.4 0.0737 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.0759 7.5908 2.2009 22.0092 17.1183 37.2136 63.5916 26.92

30 10 100 83 0.0809 y = 0.9137_R2 _{= 0.9998}x + 0.0043, 0.0839 8.3859 2.996 29.9597 23.302 50.6565 63.5916 36.64

45 10 100 84.2 0.0747 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.077 7.7036 2.3137 23.1369 17.9954 39.1203 63.5916 28.3

60 10 100 81.2 0.0904 y = 0.9137 _R2 _{= 0.9998}x + 0.0043, 0.0943 9.428 4.0381 40.3811 31.4075 68.2773 63.5916 49.39

120 10 100 80.4 0.0947 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.099 9.8986 4.5087 45.0872 35.0679 76.2345 63.5916 55.15

1440 10 100 76.6 0.1158 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 = 0.9998 0.122 12.2 6.8101 68.1006 52.9671 115.1459 63.5916 83.29

2880 10 100 75.6 0.1215 y = 0.9137x + 0.0043,

R2 _{= 0.9998} 0.1282 12.8246 7.4347 74.3466 57.8251 125.7068 63.5916 90.93

Keterangan:

t

: waktu pelepasan nitrogen

fp

: faktor pengenceran

T

: transmitans

17

lanjutan Lampiran 7

Superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 17 jam

t (menit) Volume

(mL) fp % T A Persamaan garis ppm

ppm sebenarnya

ppm terkoreksi

Kadar amonium

(ppm)

Kadar N (ppm)

Urea (ppm)

ppm N dalam 0.5

g

% Pelepasan N

Blangko

destruksi - 100 92.4 0.0343

y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0441 4.4116

Blangko

destruksi - 100 88.4 0.0535

y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.0539 5.3899

45 10 100 91.2 0.04 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _=0.9989 0.0519 5.1863 0.7747 7.7472 6.0256 13.0991 85.1256 7.08

120 10 100 85.4 0.0685 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0908 9.0805 4.669 46.6895 36.3141 78.9437 85.1256 42.66

240 10 100 84.8 0.0716 y = 0.7328_R2 _{= 0.9989}x + 0.0020; 0.0949 9.4984 5.0868 50.8681 39.5641 86.0088 85.1256 46.48

1440 10 100 85.6 0.0675 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0894 8.9419 4.5303 45.3032 35.2358 76.5997 85.1256 41.39

2880 10 100 83.4 0.0788 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.1048 10.485 6.0734 60.7341 47.2376 102.6904 85.1256 55.49

4320 10 100 72.4 0.1403 y = 0.9137x + 0.0043;

R2 = 0.9998 0.1488 14.8803 9.4904 94.9039 73.8141 160.4655 85.1256 86.71

7200 10 100 70.2 0.1537 y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.1635 16.347 10.9571 109.5711 85.222 185.2652 85.1256 100.11

8640 10 100 71 0.1487 y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.1581 15.8084 10.4185 104.1851 81.0328 176.1584 85.1256 95.19

Keterangan:

t

: waktu pelepasan nitrogen

fp

: faktor pengenceran

T

: transmitans

18

lanjutan Lampiran 7

Superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm selama 24 jam

t (menit) Volume

(mL) fp % T A Persamaan garis ppm

ppm sebenarnya

ppm terkoreksi

Kadar amonium

(ppm)

Kadar N (ppm)

Urea (ppm)

ppm N dalam 0.5 g

% Pelepasan

N

Blangko

destruksi - 100 92.4 0.0343

y = 0.7328x + 0.0020;

R2

= 0.9989 0.0441 4.4116

Blangko

destruksi - 100 88.4 0.0535

y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.0539 5.3899

15 10 100 88.8 0.0516 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0677 6.7668 2.3552 23.5521 18.3183 39.8225 75.447 24.28

30 10 100 86 0.0655 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.0867 8.6656 4.254 42.5403 33.0869 71.928 75.447 43.85

120 10 100 82.4 0.0841 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.112 11.1999 6.7883 67.8831 52.798 114.7782 75.447 69.98

240 10 100 78.6 0.1046 y = 0.7328x + 0.0020;

R2 _{= 0.9989} 0.14 13.998 9.5864 95.8644 74.5612 162.0895 75.447 98.83

7200 10 100 73.6 0.1331 y = 0.9137x + 0.0043;

R2 _{= 0.9998} 0.141 14.099 8.709 87.0903 67.7369 147.2542 75.447 89.78

8640 10 100 74.4 0.1284 y = 0.9137_R2 _{= 0.9998}x + 0.0043; 0.1359 13.5851 8.1952 81.9518 63.7403 138.5658 75.447 84.48

Keterangan:

t

: waktu pelepasan nitrogen

fp

: faktor pengenceran

T

: transmitans

19

lanjutan Lampiran 7

Contoh Perhitungan:

y

= 0.9137

x

+ 0.0043

x

= 0.0759 ppm

ppm sebenarnya = ppm sampel × fp

ppm sebenarnya = 0.0759 ppm × 100

ppm sebenarnya = 7.5908 ppm

ppm terkoreksi = ppm sebenarnya

–

ppm blangko destruksi

ppm terkoreksi = 7.5908 ppm

–

5.3899 ppm

ppm terkoreksi = 2.2009 ppm

Kadar amonium = 22.0092 ppm

Kadar N = 17.1183 ppm

20

Peubah

Model pertumbuhan: Hubungan eksponensial (2)

y = a(1- exp (-bx))

SAP 3

SAP 7

SAP 11

a

5.4109E+001

8.3546E+001

6.7136E+001

b

1.2411E-002

4.42971E-004

1.9419E-002

koefisien korelasi

0.9342

0.7568

0.9677

r (ppm/menit)

0.6715

0.0370

1.3037

Keterangan:

SAP 3, 7, dan 11 berturut-turut adalah superabsorben yang direndam dalam larutan urea 1000 ppm

selama 6, 17, dan 24 jam.

Contoh perhitungan:

Persamaan untuk menghitung kecepatan pelepasan nitrogen berdasarkan

pemodelan matematis Zheng

et al.

(2009) ialah

Keterangan:

C

(

t

) = peningkatan konsentrasi nitrogen terhadap waktu

C

∞ = konsentrasi nitrogen saat kesetimbangan

r

= kecepatan pelepasan nitrogen

Persamaan di atas didekati dengan menggunakan

Curve Expert

1.4

Hubungan

eksponensial

(2) sebagai berikut:

y

=

a

(1- exp (-

bx

)), maka

S = 6 .3608 8294 r = 0.93 4221 63

X Axis (units)

Y

A

x

is

(

u

n

it

s

)

1.5 529.0 1056.5 1584.0 2111.5 2639.0 3166.5

13.05 21.19 29.33 37.47 45.61 53.75 61.90

Kurva pelepasan nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam larutan

urea 1000 ppm selama 6 jam

21

lanjutan Lampiran 8

S = 1 9.284 1275 3 r = 0.75 6880 73

X Axis (units)

Y

A

x

is

(

u

n

it

s

)

4.5 1587.0 3169.5 4752.0 6334.5 7917.0 9499.5

0.60 16.03 31.45 46.87 62.30 77.72 93.14

Kurva pelepasan nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam larutan

urea 1000 ppm selama 17 jam

S = 6 .1545 4600 r = 0.96 7739 38

X Axis (units)

Y

A

x

is

(

u

n

it

s

)

1.5 1585.0 3168.5 4752.0 6335.5 7919.0 9502.5

12.69 23.94 35.19 46.44 57.69 68.94 80.19

Kurva pelepasan nitrogen dari superabsorben yang direndam dalam larutan

urea 1000 ppm selama 24 jam