Pengaruh Berat Kitosan, Ph Dan Waktu Kontak Terhadap Kadar Amoniak Dalam Larutan Amonium Klorida

(1)

PENGARUH BERAT KITOSAN, pH DAN WAKTU KONTAK

TERHADAP KADAR AMONIAK DALAM LARUTAN AMONIUM

KLORIDA

SKRIPSI

MELFA MULATIUR AMBARITA

040802044

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

(2)

PENGARUH BERAT KITOSAN, pH DAN WAKTU KONTAK

TERHADAP KADAR AMONIAK DALAM LARUTAN AMONIUM

KLORIDA

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

MELFA MULATIUR AMBARITA

040802044

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH BERAT KITOSAN, pH DAN WAKTU

KONTAK TERHADAP KADAR AMONIAK DALAM LARUTAN AMONIUM KLORIDA

Kategori : SKRIPSI

Nama : MELFA MULATIUR AMBARITA

Nim : 040802044

Program Studi : SARJANA (S-1) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, Januari 2010 Komisi Pembimbing :

Dosen Pembimbing 2 Dosen Pembimbing 1

Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc.M.Phill NIP. 195504051983031002 NIP. 195308171983031002

Diketahui / disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

DR. Rumondang Bulan Nst.MS NIP. 195408301985032001

(4)

PERNYATAAN

PENGARUH BERAT KITOSAN, pH DAN WAKTU KONTAK TERHADAP KADAR AMONIAK DALAM LARUTAN AMONIUM KLORIDA

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Januari 2010

MELFA MULATIUR AMBARITA 040802044

(5)

PENGHARGAAN

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa Yang Maha Pengasih, berkat kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini.

Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada Bapak Prof.Dr.Harry Agusnar, M.Sc.M.Phill selaku pembimbing 1 dan Bapak Prof.Dr.Zul Alfian, M.Sc selaku pembimbing 2 yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan saran kepada penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi ini, dan kepada Bapak Prof.Dr.Harlem Marpaung selaku Kepala Laboratorium bidang Kimia Analitik FMIPA USU yang telah memberikan saran – saran kepada penulis. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU Ibu Dr.Rumondang Bulan Nst, MS dan Bapak Drs. Firman Sebayang, MS, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, semua dosen pada Departemen Kimia FMIPA USU, khususnya kepada Ibu Dra.Yugia Muis, MS selaku dosen wali yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan selama penulis mengikuti kuliah di FMIPA USU Medan. Kepada seluruh asisten Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU serta kak Seri Mawarni dan kak Sri Pratiwi selaku analis Laboratorium Kimia Analitik. Rekan mahasiswa/i Departemen Kimia khususnya stambuk 2004 yang telah memberikan dukungan dan perhatian kepada penulis dan seluruh AKK UKM KMK UP FMIPA USU. Kepada sahabat – sahabat terkasih : Ferdinand Hutabarat, Hisar Sinaga, Mangisi Tobing, Desi Manik, Julia Manullang dan PKK(Rostiarma Sinaga dan Nurmala Simanjuntak) serta adik – adik : Cristi Ginting, Dewi Purba, Silo Tarigan, Stephanus Pasaribu, Tria Tampubolon, yang telah memberikan dukungan doa kepada penulis. Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak tersayang M. Ambarita dan Mama tersayang Alm.H.Br.Tambunan buat doa dan kasihnya serta abang dan kakak tercinta : Sondang Ambarita, Noperi Ambarita, Yenny Ambarita, Apriando Ambarita serta seluruh keluarga yang tidak disebutkan namanya satu – persatu atas dorongan dan bimbingan kepada penulis selama mengikuti perkuliahan sampai selesainya skripsi ini. Semoga Tuhan Yang Maha Pengasih selalu menyertai kita semua.

(6)

ABSTRAK

Telah dilakukan studi tentang pengaruh penambahan kitosan terhadap kadar amoniak dari larutan amonium klorida. Kadar amoniak ditentukan dengan variasi berat kitosan, pH campuran kitosan dan amoniak, dan waktu kontak kitosan dan amoniak dalam 50 mL larutan Amonium klorida. Penentuan kadar amoniak dilakukan dengan metode spektrofotometri. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini menunjukkan bahwa penyerapan amoniak yang optimum terjadi pada berat kitosan 0,075 g dan pH 8 serta waktu kontak 80 menit. Kadar amoniak sebelum penambahan kitosan adalah 1,5 mg/L dan setelah penambahan kitosan menjadi 0,6626 mg/L dengan persen penurunan sebesar 55,83 %.

(7)

THE EFFECT OF CHITOSAN WEIGHT, pH, AND CONTACT TIME ON THE AMMONIA CONTENT OF THE AMMONIUM CHLORIDE SOLUTION

ABSTRACT

The addition effect of chitosan on the ammonia content of the ammonium chloride solution has been studied. The ammonia content was determined by varying of chitosan weight, pH and the contact time of chitosan and ammonia mixture into 50 mL

Ammonium chloride solution. Ammonia content was determined using

spectrophotometricaly. The result obtained show that optimum ammonia adsorption occurred on chitosan weight of 0,075 g, with the pH 8 and the contact time was 80 minute. Ammonia content, before addition of chitosan was 1,50 mg/L and after addition of chitosan was to be 0,6626 mg/L with percentages of decreasing was 55,83%.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR LAMPIRAN x

DAFTAR GAMBAR xi

BAB I : PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Permasalahan 2

1.3. Pembatasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. Lokasi Penelitian 3

1.7. Metodologi Penelitian 3

BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1. Amoniak 4

2.2. Kitosan 5

2.2.1. Struktur Kitosan 6

2.2.2. Karakteristik Kitosan 6

2.2.2.1. Derajat Deasetilasi 6

2.2.2.2. Viskositas Kitosan 7

2.2.2.3. Berat Molekul Kitosan 8

2.2.2.4. Kelarutan Kitosan 8

2.3. Adsorpsi 9

2.3.1. Adsorpsi Gas Oleh Zat Padat 9

2.4. Metode Penentuan Amoniak 10

2.4.1. Peralatan Untuk Spektrofotometri 11 2.4.2. Gangguan Dalam Analisa Nessler 13 BAB 3 : BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN 15

3.1. Alat 15

3.2. Bahan 15

3.3. Prosedur Penelitian 16

3.3.1. Pembuatan Pereaksi 16

3.3.2. Penentuan Kadar Amoniak Secara Spektrofotometri 16 3.3.2.1. Pembuatan Larutan Induk 16 3.3.2.2. Pembuatan Larutan Amonium Klorida 100 mg/L 16 3.3.2.3. Pembuatan Larutan Amonium Klorida 10 mg/L 17

(9)

3.3.2.4. Pembuatan Larutan Seri Standar 17 3.3.2.5. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum 17 3.3.2.6. Penentuan Waktu Operasi 17 3.3.2.7. Pembuatan Kurva Kalibrasi 17 3.3.3. Penentuan Kadar Amoniak Dengan Penambahan Kitosan 18 3.3.3.1. Penentuan Kadar Amoniak Setelah Penambahan Kitosan Dengan Variasi Berat Kitosan dan pH campuran 18 3.3.3.2. Penentuan Kadar Amoniak Setelah Penambahan Kitosan Dengan Variasi Waktu Kontak 18

3.4. Bagan Penelitian 19

3.4.1. Penentuan Kadar Amoniak Dengan Variasi Berat Kitosan

dan pH 19

3.4.2. Penentuan Kadar Amoniak Dengan Variasi Waktu Kontak 20

BAB 4 : HASIL DAN PEMBAHASAN 21

4.1. Hasil dan Pengolahan Data 21

4.1.1. Hasil Penelitian 21

4.1.2. Data Persen Penurunan Kadar Amoniak 22 4.1.3. Penurunan Persamaan Garis Regresi 23 4.1.4. Perhitungan Koefisien Korelasi 24

4.1.5. Penentuan Batas Deteksi 25

4.2. Pembahasan 26

BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN 32

5.1. Kesimpulan 32

5.2. Saran 32

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 4.1. Data Hasil Pengukuran Transmitansi Amoniak dalam

Larutan Amonium klorida dengan Pengaruh Berat

Kitosan dan pH 21

Tabel 4.2. Data Hasil Pengukuran Transmitansi Amoniak dalam

Larutan Amonium klorida dengan Pengaruh Waktu Kontak 22 Tabel 4.3. Data Perhitungan Garis Regresi Untuk Larutan Standar

Amoniak 23

Tabel 4.4. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum dari Larutan

Standar 1,5 mg/L Amonium klorida 35 Tabel 4.5.Penentuan Waktu Operasi dari Larutan Standar 1,5 mg/L

Amonium Klorida 35

Tabel 4.6.Penentuan Kurva Kalibrasi Amoniak 35 Tabel.4.7.Data Penurunan Kadar Amoniak dengan Pengaruh Berat

Kitosan dan pH 36

Tabel.4.8.Data Penurunan Kadar Amoniak dengan Pengaruh Waktu

Kontak. 37

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Hubungan NH3 dengan NH4+ oleh pengaruh pH 5

Gambar 2.2. Struktur kitosan 6

Gambar 4.2.Grafik Pengaruh Berat Kitosan dan pH terhadap

% Penurunan Kadar NH3 27 Gambar.4.3.Grafik Pengaruh Waktu Kontak terhadap Penurunan

Kadar Amoniak 29 Gambar 1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Untuk

Larutan Standar Amonium klorida 1,5 mg/L 38 Gambar 2. Penentuan Waktu Operasi dari Larutan Standar Amonium

Klorida 1,5 mg/L Pada Panjang Gelombang 410 nm 39 Gambar 3. Kurva Kalibrasi Amoniak dalam Larutan Standar Amonium

Klorida 40 Gambar 4. Spektra FTIR Kitosan Awal 41 Gambar 5. Spektra FTIR Kitosan Setelah mengadsorpsi NH3 42

(12)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Tabel 4.4. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum dari Larutan

Standar 1,5 mg/L Amonium klorida 35 Tabel 4.5. Penentuan Waktu Operasi dari Larutan Standar 1,5 mg/L

Amonium Klorida 35

Tabel 4.6. Penentuan Kurva Kalibrasi Amoniak 35 Tabel.4.7. Data Penurunan Kadar Amoniak dengan Pengaruh Berat

Kitosan dan pH 36

(13)

ABSTRAK

(14)

THE EFFECT OF CHITOSAN WEIGHT, pH, AND CONTACT TIME ON THE AMMONIA CONTENT OF THE AMMONIUM CHLORIDE SOLUTION

ABSTRACT

Ammonium chloride solution. Ammonia content was determined using

(15)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Kitosan adalah polisakarida hasil turunan dari kitin yang memiliki kelimpahan paling tinggi kedua di alam setelah selulosa. Kitosan diperoleh dari pemanfaatan produk samping hasil pengolahan industri perikanan, khususnya dari cangkang udang dan rajungan. Melalui pendekatan teknologi yang tepat, potensi limbah ini dapat diolah lebih lanjut menjadi senyawa polisakarida kitosan yang sangat bermanfaat sebagai adsorben.

Kitosan merupakan bahan polimer yang tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi dan bersifat polielektrolitik. Kitosan dapat dengan mudah berinteraksi dengan zat – zat organik seperti protein dan lemak. Oleh karena itu, kitosan banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan dan industri kesehatan. (Samuel, M. H, 2000)

Kitosan juga merupakan biopolimer alami yang memiliki gugus aktif yaitu amina dan hidroksil (Jae-Song et al, 1998), sehingga mampu dijadikan sebagai adsorben melalui pembentukan ikatan hidrogen dengan molekul amoniak.

Amoniak biasanya didapati berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amoniak). Amoniak juga merupakan senyawa kaustik yang dapat merusak kesehatan karena pada konsentrasi yang tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru – paru dan bahkan kematian bagi manusia. Sementara di perairan kadar amoniak total biasanya kurang dari 0,1 mg/L dan kadar amoniak bebas yang tidak terionisasi pada perairan tawar sebaiknya tidak lebih dari 0,02 mg/L. Jika lebih dari 0,2 mg/L perairan bersifat toksik bagi beberapa jenis ikan.(Hefni Effendi, 2003).

(16)

Menurut Ferdiyana (2007), kitosan dengan derajat deasetilasi yang tinggi dapat meningkatkan kemurnian dan kualitas kitosan dalam menurunkan kadar amoniak pada limbah cair tekstil PT.CAGM dan diperoleh penurunan sebesar 1,0554 mg/L. Selain derajat deasetilasi ada beberapa faktor yang mempengaruhi penyerapan amoniak pada adsorben kitosan antara lain ukuran partikel, luas permukaan, pH sistem, suhu, waktu kontak antara kitosan dan amoniak, dan kelarutan adsorbat.

pH sistem sangat mempengaruhi penyerapan amoniak karena keasaman dapat menyebabkan perubahan muatan pada kitosan sebagai adsorben dan amoniak sebagai adsorbat. Sedangkan berat kitosan sendiri berhubungan dengan ketersediaan gugus aktif kitosan dalam penyerapan amoniak.

Walaupun hukum termodinamika dapat menjelaskan keadaan setimbang, namun proses penurunan konsentrasi adsorbat yang terserap seringkali ditentukan laju adsorpsinya. Laju adsorpsi sendiri erat kaitannya dengan waktu kontak.

Oleh karena itu penulis tertarik meneliti pengaruh penambahan kitosan terhadap kadar amoniak pada larutan standar amonium klorida dengan memvariasikan berat kitosan, pH dan waktu kontak. Dan metoda yang digunakan penulis adalah metode spektrofotometri pada λ= 410 nm.

1.2 Permasalahan

Bagaimanakah pengaruh penambahan berat kitosan, pH campuran dan waktu kontak terhadap kadar amoniak pada larutan standar Amonium klorida.

1.3 Pembatasan Masalah

1. Penelitian ini dibatasi pada penentuan kadar amoniak pada larutan standar Amonium klorida sebelum dan sesudah penambahan kitosan.

2. Penelitian ini dibatasi pada penambahan kitosan dengan berat 0,025 g, 0,050 g, 0,075 g, 0,100 g, 0,125 g.

3. Penelitian ini dibatasi pada variasi pH larutan yaitu 4, 6, 8, 10 dan 12. 4. Penelitian ini dibatasi pada variasi waktu kontak kitosan dengan amoniak

(17)

5. Parameter yang dianalisis yaitu kadar amoniak dan diukur dengan spektrofotometer pada λ= 410 nm.

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh penambahan berat kitosan, pH campuran dan waktu kontak terhadap kadar amoniak pada larutan standar Amonium klorida.

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai sumber informasi yang berguna tentang penggunaan kitosan dalam menurunkan kadar amoniak.

1.6 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

1.7 Metodologi Penelitian

1. Penelitian ini merupakan eksperimen laboratorium.

2. Penentuan kadar amoniak dilakukan dengan metode Spekrofotometri. 3. Variasi berat kitosan yang ditambahkan terhadap larutan standar Amonium

klorida adalah 0,025 g, 0,050 g, 0,075 g, 0,100 g, 0,125 g. Variasi pH yang digunakan adalah 4, 6, 8, 10, 12 dan variasi waktu kontak yang digunakan adalah 40 menit, 60 menit, 80 menit, 100 menit, 120 menit.

(18)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Amonia

Amonia adalah gas tajam yang tidak berwarna dengan ttik didih -33,5 0C. Cairannya mempunyai panas penguapan yang bebas yaitu 1,37 kJ/g pada

titik didihnya dan dapat ditangani dengan peralatan laboratorium yang biasa. Cairan NH3 mirip air dalam perilaku fisikanya, bergabung dengan sangat kuat melalui ikatan hidrogen. Tetapan dielektriknya ~22 pada -34 0C kira-kira 81 untuk H2O pada 25 0 cukup tinggi untuk membuatnya sebagai pelarut pengion yang baik. (Cotton dan Wilkinson.1989)

Amonia dan garam-garamnya bersifat mudah larut dalam air. Ion amonium adalah bentuk transisi dari amonia. Amonia banyak digunakan dalam proses produksi urea, industri bahan kimia, serta industri bubur kertas dan kertas (pulp dan paper). Tinja dari biota akuatik yang merupakan limbah aktivitas metabolisme juga banyak mengeluarkan amonia. Sumber amonia yang lain adalah reduksi gas nitrogen yang berasal dari proses difusi udara atmosfer, limbah industri, dan domestik.

Diperairan alami, pada suhu dan tekanan normal amonia berada dalam bentuk gas dan membentuk kesetimbangan dengan ion amonium. Selain terdapat dalam bentuk gas, amonia membentuk kompleks dengan beberapa ion logam. Amonia juga dapat terserap kedalam bahan-bahan tersuspensi dan koloid sehingga mengendap di dasar perairan. Amonia di perairan dapat menghilang melalui proses volatilisasi

(19)

karena tekanan parsial amonia dalam larutan meningkat dengan semakin meningkatnya pH.

Amonia yang terukur di perairan berupa amonia total (NH3 dan NH4+). Amonia bebas tidak dapat terionisasi (amoniak), sedangkan amonium (NH4+) dapat terionisasi. Persentase amoniak meningkat dengan meningkatnya nilai pH dan suhu perairan. Pada pH 7 atau kurang , sebagian besar amonia akan mengalami ionisasi. Sebaliknya, pada pH lebih besar dari 7, amonia tak terionisasi yang bersifat toksik terdapat dalam jumlah yang lebih banyak. Amonia bebas yang tak terionisasi bersifat toksik terhadap organisme akuatik. Toksisitas amoniak terhadap organisme akuatik akan meningkat jika terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, pH dan suhu. (Hefni Effendi,.2003)

Hubungan antara amoniak (NH3) dan amonium (NH4+) yang dipengaruhi oleh nilai pH ditunjukkan oleh gambar berikut ini :

( Kemmer Frank, N, 1979 )

Gambar 2.1. Hubungan NH3 dan NH4+ oleh pengaruh pH 2.2. Kitosan

Kitosan merupakan kitin yang dihilangkan gugus asetilnya dengan menggunakan basa pekat sehingga bahan ini merupakan polimer dari D-glukosamin. Perbedaan antara kitin dan kitosan didasarkan pada kandungan nitrogennya. Bila nitrogen kurang dari 7%, maka polimer disebut kitin dan apabila kandungan total nitrogennya lebih dari 7% maka disebut kitosan.

(20)

Kitin deasetilase menghilangkan gugus asetil dari kitin menghasilkan kitosan. Kitosan akan dipotong-potong oleh kitosanase menghasilkan kitosan oligomer kitosan. Oligomer kitosan kemudian dipotong-potong lagi oleh β-D-glukosaminidase menghasikan monomer glukosamin. Oleh karena itu, kitin dan kitosan memiliki struktur yang serupa tetapi disusun oleh monomer gula yang berlainan. Kitin tersusun atas monomer N-asetil glukosamin, sementara kitosan disusun oleh monomer glukosamin. (Mirna Ilza,2008)

2.2.1. Struktur Kitosan :

Kitosan adalah jenis polimer rantai yang tidak linier yang mempunyai rumus umum (C6H11NO4)n atau disebut sebagai (1,4)-2-Amino-2-Deoksi-β-D-Glukosa, dimana strukturnya dapat dilihat sebagai berikut :

OH O

O OH

CH2OH NH2

NH2 _CH2OH

Gambar 2.2. Struktur Kitosan 2.2.2. Karakteristik Kitosan 2.2.2.1. Derajat Deasetilasi

Derajat deasetilasi merupakan tingkat penghilangan gugus asetil pada suatu senyawa organik. Derajat deasetilasi dapat dijadikan sebagai pembeda antara kitosan dengan kitin karena derajat deasetilasi menentukan kandungan dari gugus amina bebas dalam kitosan. Jika polimer tersebut memiliki derajat deasetilasi lebih besar dari 75% maka polimer tersebut dikatakan sebagai kitosan, sebaliknya jika derajat deasetilasi kurang dari 75%, maka polimer tersebut dikatakan sebagai kitin.

(21)

Proses deasetilasi melibatkan penghilangan gugus asetil dari rantai molekul kitin, sehingga yang tertinggal hanya gugus amina yang memiliki derajat reaktivitas kimia yang tinggi (kitosan). Hal ini yang menjadikan derajat deasetilasi sangat penting dalam produksi kitosan, karena berpengaruh terhadap sifat fisika dan kimianya.

Metode spektroskopi IR biasanya digunakan sebagai dasar untuk menghitung derajat deasetilasi. Berdasarkan hasil spektra IR maka derajat deasetilasi kitosan dapat ditentukan melalui persamaan Domszy dan Roberts

DD = 100 -

[

(A₁₆₅₅/A₃₄₅₀)x100/1,33

]

Dimana DD adalah derajat deasetilasi, A1655 adalah absorbansi dari gugus amida pada pita serapan 1655 cm-1 dalam spektra kitin dan atau kitosan, A3450 adalah absorbansi dari gugus hidroksil pada pita serapan 3450 cm-1 dalam spektra kitin dan atau kitosan, dan faktor 1,33 merupakan rasio dari A1655/A3450 untuk kitin yang terdeasetilasi sempurna.(Ferdiyana, 2007)

2.2.2.2. Viskositas Kitosan

Viskositas kitosan diukur menggunakan Ubbelohde dilution viscometer yang dicuci dengan akuades dan dikeringkan terlebih dahulu. Larutan kitosan dibuat dalam berbagai konsentrasi dalam pelarut asam asetat 0,1 M dan natrium asetat 0,25 M. Masing-masing sampel ditempatkan di dalam viskometer sebanyak 10 mL.Sampel ditarik hingga ke labu di bagian atas viskometer secara perlahan. Waktu yang dibutuhkan sampel untuk mengalir antara dua batas yang mengapit labu tersebut dicatat. Sebagai blanko, digunakan pelarut asam asetat 0,1 M dan natrium asetat 0,25 M dan ditentukan viskositasnya dengan cara yang sama. Viskositas spesifik dihitung dengan cara berikut :

0 0 t t t sp − = η = sp

η viskositas spesifik (detik)

t = waktu yang diperlukan untuk mengalirnya larutan sampel (detik)

t0 = waktu yang diperlukan untuk mengalirnya pelarut (detik)

Dengan cara ini akan diperoleh nilai viskositas spesifik, yang tidak mempunyai satuan. Viskositas kinematik dihubungkan dengan viskositas spesifik

(22)

melalui koefisien kinematik yang besarannya tergantung pada viskometer kapiler yang digunakan. Viskositas kinematik dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

kin

kin= t x k

kin

η = viskositas kinematik (centistokes = cSt)

t = waktu yang diperlukan untuk mengalirnya larutan sampel (detik) kkin = koefisien kinematik viskometer Ubbelohde tipe 1B M 132 = 0,009671 cSt per detik

Walaupun terminologi viskositas kinematik lebih umum digunakan, viskositas spesifik tetap digunakan sebab nilainya diperlukan untuk penentuan viskositas intrinsik dan berat molekul.

2.2.2.3. Berat Molekul kitosan

Berat molekul kitosan ditentukan berdasarkan viskositas intrinsik menurut persamaan Mark-Houwink berikut ini :

[ ]

η = K M a

[ ]

η = viskositas intrinsik (mL/g) K = konstanta untuk pelarut (mL/g) a = konstanta

M = berat molekul

Viskositas intrinsik kitosan dapat ditentukan apabila nilai K dan a untuk pelarut yang digunakan telah diketahui. (Emma. R, 2004)

2.2.2.4. Kelarutan Kitosan

Kitosan yang disebut juga dengan β-1,4-2 amino-2-dioksi-D-glukosa merupakan senyawa yang sedikit larut dalam HCl, HNO3, dan H3PO4 dan tidak larut dalam H2SO4. Kitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi dan bersifat polielektrolitik. Disamping itu kitosan dapat dengan mudah berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya seperti protein. Oleh karena itu, kitosan relatif lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan dan industri kesehatan.

(23)

Kitosan tidak larut dalam air, pelarut-pelarut organik, juga tidak larut dalam alkali dan asam-asam mineral pada pH di atas 6,5. Dengan adanya sejumlah asam, maka dapat larut dalam air-metanol, air-etanol, air-aseton, dan campuran lainnya. Kitosan larut dalam asam formiat dan asam asetat dan menurut Peniston dalam 20% asam sitrat juga dapat larut. Asam organik lainnya juga tidak dapat melarutkan kitosan, asam-asam anorganik lainnya pada pH tertentu setelah distirer dan dipanaskan dan asam sitrat juga dapat melarutkan kitosan pada sebagian kecil setelah beberapa waktu akan terbentuk endapan putih yang menyerupai jelly. ( Widodo. A, 2005 )

2.3. Adsorpsi

Adsorpsi adalah suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan adsorben padat dan diikat oleh gaya – gaya yang bekerja pada permukaan tersebut. Berkat selektivitasnya yang tinggi, proses adsorpsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang kecil dari campuran yang mengandung bahan lain yang berkonsentrasi tinggi. Bahan yang akan dipisahkan tentu saja harus dapat diadsorpsi.

Sesuai dengan jenis ikatan yang terdapat antara bahan yang diadsorpsi dengan adsorbennya, maka dibedakan antara adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia (sorpsi kimia). Kecepatan adsorpsi tidak hanya tergantung pada perbedaan konsentrasi dan pada luas permukaan adsorben, melainkan juga pada suhu, tekanan (untuk gas), ukuran partikel dan porositas adsorben. Juga tergantung pada ukuran molekul bahan yang akan disorpsi dan pada viskositas campuran yang akan dipisahkan (cairan, gas).

(Bernasconi.G, 1995)

2.3.1. Adsorpsi gas oleh zat padat

Adsorben padat yang baik ialah yang porositasnya tinggi, permukaan yang luas dapat menyebabkan adsorpsi terjadi pada banyak tempat. Adsorpsi gas oleh zat padat ditandai oleh kenyataan – kenyataan sebagai berikut :

(a). Adsorpsi bersifat selektif, artinya suatu adsorben dapat menyerap banyak sekali suatu gas, tetapi tidak menyerap gas – gas tertentu.

(24)

(b). Adsorpsi terjadi sangat cepat, hanya kecepatan adsorpsi makin berkurang dengan makin banyaknya gas yang diserap.

(c). Jumlah gas diserap tergantung temperatur, makin jauh karak antara temperatur penyerapan dari temperatur kritis, makin sedikit jumlah gas yang diserap. (d). Adsorpsi tergantung dari luas permukaan adsorben, makin porous adsorben

makin besar daya adsorpsinya.

(e). Adsorpsi tergantung jenis adsorben dan pembuatan adsorben. Misalnya, arang dari suatu bahan yang dibuat dengan berbagai cara, mempunyai daya serap berbeda pula.

(f). Jumlah gas yang diadsorpsi persatuan berat adsorben , tergantung tekanan parsial gas, makin besar tekanan makin banyak gas yang diserap. Namun demikian, bila penyerapan telah jenuh, tekanan tidak berpengaruh.

(g). Adsorpsi merupakan proses reversibel. Bila tidak terjadi reaksi kimia, penambahan tekanan menyebabkan penambahan adsorpsi dan pengurangan tekanan menyebabkan pelepasan gas yang diserap. (Sukardjo, 1990)

2.4. Metode Penentuan Amoniak

Nitrogen-amoniak dapat ditentukan dengan atau tanpa didahului oleh suatu pengolahan pendahuluan (destilasi). Bila destilasi tidak dilakukan, maka amoniak ditentukan langsung dengan analisa Nessler atau melalui proses titrasi. Destilasi tidak dilakukan bila sampel cukup jernih yaitu tidak melebihi batas kadar kekeruhan 10 NTU dan batas kadar warna 5 mg Pt-Co/L. Keadaan ini terdapat pada air PAM, air sungai jernih, air sumur jernih dan efluen sistem pengolahan air buangan yang jernih.

Namun analisa Nessler ini tidak terlepas dari gangguan warna dan kekeruhan yang hanya dapat dihilangkan dengan pengolahan pendahuluan yaitu destilasi; destilasi perlu dilakukan pada sampel air buangan penduduk, air buangan industri, air sungai yang keruh dan air yang mengandung warna.

Pemilihan metoda berdasarkan perkiraan kadar amoniak dalam sampel. Bila perkiraan kadar amoniak dalam sampel antara 1 sampai dengan 25 mg NH3-N/L maka digunakan titrasi dengan standar asam sulfat; bila kadar amoniak antara 0,05 sampai

(25)

5,0 mg NH3-N/L dapat ditentukan dengan menggunakan metode Nessler; kadar NH3 -N> 5 mg/L dapat juga ditentukan dengan metoda Nessler dengan pengenceran.

Metoda Nessler terdiri dari suatu analisa kimiawi dengan menggunakan pesawat spektrofotometer. Reagen Nessler K2HgI4 akan bereaksi dengan NH3 dalam larutan yang bersifat basa, sesuai dengan reaksi berikut ini:

O I

Hg Hg

+ + 3 KOH + 7 KI +

2 K2Hg I4 NH3

NH2

2H2O

(Alaerts.G, 1987)

Nesslerisasi adalah reaksi antara Kalium merkuri iodide dengan amoniak membentuk kompleks koloid yang berwarna cokelat-merah :

2( HgI2. 2KI ) + 2NH3 → NH2Hg2I3 + 4 KI + NH4I ( Minear.A.R.1984 )

Endapan cokelat atau pewarnaan cokelat atau kuning dihasilkan sesuai dengan jumlah amoniak atau ion amonium yang terdapat. Endapan adalah merkurium (II) amidoiodida basa :

NH4+ + 2[ HgI4 ]2- + OH- → HgO.Hg(NH2)I↓ + 7I- + 3H2O

Rumus endapan cokelat yang ditulis sebagai 3HgO.Hg(NH3)2I2 oleh Britton dan Wilson pada tahun 1933 dan sebagai NH2.Hg2I3 oleh Nichols dan Willits tahun 1934. (Bassett,j.et al.1994)

(26)

Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitansi atau absorbansi suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang; pengukuran terhadap suatu deretan contoh pada suatu panjang gelombang tunggal mungkin juga dapat dilakukan. Alat – alat demikian dapat dikelompokkan baik sebagai manual atau perekam, maupun sebagai sinar tunggal atau sinar rangkap. Dalam praktek, alat – alat sinar tunggal biasanya dijalankan dengan tangan dan alat – alat sinar rangkap biasanya menonjolkan pencatatan spektrum absorbsi, tetapi adalah mungkin untuk mencatat satu spektrum dengan satu alat sinar tunggal.

Unsur – unsur terpenting suatu spektrofotometer adalah sebagai berikut:

1. Sumber energi radiasi yang kontinu dan meliputi daerah spektrum, dimana alat ditujukan untuk dijalankan.

2. Monokromator, yang merupakan suatu alat untuk mengisolasi suatu berkas sempit dari panjang gelombang – panjang gelombang dari spektrum luas yang disiarkan oleh sumber.

3. Wadah untuk contoh.

4. Detektor yang merupakan suatu transducer yang mengubah energi radiasi menjadi isyarat listrik.

5. Penguat dan rangkaian yang bersangkutan yang membuat isyarat listrik cocok untuk diamati.

6. Sistem pembacaan yang dapat mempertunjukkan besarnya isyarat listrik. (Underwood. A. L, 1990)

Ad. 1. Sumber

Sumber yang biasa digunakan adalah lampu wolfram. Lampu hidrogen atau lampu deuterium digunakan untuk sumber pada daerah UV. Kebaikan lampu wolfram adalah energi radiasi yang dibebaskan tidak bervariasi pada berbagai panjang gelombang. Untuk memperoleh tegangan yang stabil dapat digunakan transformator. Jika potensial tidak stabil, kita akan mendapat energi yang bervariasi. Untuk mengkompensasi hal ini maka dilakukan pengukuran transmitansi larutan sampel selalu disertai larutan pembanding.

(27)

Digunakan untuk memperoleh sumber sinar yang monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma ataupun grating. Untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diinginkan dari hasil penguraian ini dapat digunakan celah. Jika celah posisinya tetap, maka prisma atau gratingnya yang dirotasikan untuk mendapatkanλ yang diinginkan. (Khopkar. S. M, 1984)

Ad. 3. Sel

Kebanyakan spektrofotometri melibatkan larutan, dan karenanya kebanyakan wadah sampel adalah sel untuk menaruh cairan ke dalam berkas cahaya spektrofotometer. Sel itu haruslah meneruskan energi radiasi dalam daerah spektral yang diminati; jadi sel kaca melayani daerah tampak, sel kuarsa atau kaca silika tinggi istimewa untuk daerah ultraviolet.

Dalam instrumen yang kurang mahal, tabung reaksi silindris kadang – kadang digunakan sebagai wadah sampel. Sel – sel lebih baik jika permukaan optisnya datar. Sel tampak dan ultraviolet yang khas mempunyai panjang lintasan 1 cm, namun tersedia sel dengan ketebalan yang sangat beraneka, mulai dari lintasan yang sangat pendek, kurang daripada 1 milimeter, sampai 10 cm atau bahkan lebih.

Ad. 4. Detektor

Dalam sebuah detektor untuk suatu spektrofotometer, kita menginginkan kepekaan yang tinggi dalam daerah spektral yang diminati, respons yang linier terhadap daya radiasi, waktu respons yang cepat, dapat digandakan, dan kestabilan tinggi atau tingkat noise yang rendah, meskipun dalam praktiknya perlu untuk mengkompromikan faktor – faktor ini. Detektor fotolistrik yang paling sederhana adalah tabung foto. Ini berupa tabung hampa udara dengan jendela yang tembus cahaya yang berisi sepasang elektroda; melintas dimana potensial dijaga. Tabung pengganda foto (photomultiplier) lebih peka daripada tabung foto biasa karena penggandaan yang tinggi dicapai dengan tabung itu sendiri.

Ad. 5. Penguatan dan Pembacaan

Keluaran pengganda foto itu masih digandakan lebih lanjut dengan suatu penguat (amplifier) elektronik luar. (Underwood. A. L, 1990)

(28)

2.4.2. Gangguan Dalam Analisa Nessler

Gangguan dalam analisa amoniak dengan metode Nessler adalah kekeruhan dan warna. Pada analisa Nessler tanpa destilasi yaitu untuk sampel jernih harus ditambahkan larutan basa dan ZnSO4 untuk mencegah gangguan ion Ca, Mg, Fe, dan Sn yang dapat menimbulkan kekeruhan. Dengan penambahan larutan basa dan ZnSO4, ion-ion tersebut akan mengendap. Larutan sampel bebas gangguan, setelah pengendapan 15 sampai 20 menit. Kemudian penambahan EDTA membantu agar sisa-sisa ion Ca, Mg, dan Fe dalam larutan akan ikut mengendap.

Dengan destilasi sampel, gangguan warna dan kekeruhan akan hilang, sedang kation yang akan menimbulkan kekeruhan diendapkan dengan pH tinggi.

Gangguan amoniak adalah NH3 yang dikandung udara (dalam ruangan laboratorium). NH3 ini akan diserap oleh air dengan mudah; sehingga air suling bebas amonia harus digunakan.(Alaerts.G, 1987)

(29)

BAB 3

BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Alat-alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

Nama Alat Spesifikasi Merek

Neraca elektrik Presisi ± 0,001 g Mettler

Alat-alat gelas - Pyrex

Spektrofotometer Spektronik 20 Milton Roy

Kuvet - -

Hot Plate Stirer - PMC

Magnetik Bar - -

Shaker - Stuart Scientific

pH meter Presisi ± 0,001 WTW 330i

Kertas saring No.42 Whatman

Botol akuades - -

Oven 30-200 0 C Fisher

3.2. Bahan-bahan

Nama Bahan Spesifikasi Merek

NH4Cl p.a.99,8% E.Merck

(30)

KI p.a.99,5% E.Merck

H2SO4 p.a.98% E.Merck

HCl p.a.37% E.Merck

NaOH Pellet p.a.99% E.Merck

Kitosan Standart Fluka -

Akuades - -

3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1. Pembuatan Pereaksi a. Akuades bebas amoniak

Sebanyak 0,1 mL H2SO4(p) dimasukkan kedalam 1L akuades, didiamkan selama 1 jam dan kemudian didestilasi kembali.

b. Reagen Nessler

Sebanyak 5,000 g KI dan 2,200 g HgCl2 masing-masing dilarutkan dengan 5 mL dan 35 mL akuades dalam gelas beaker kemudian diteteskan larutan HgCl2 ke dalam larutan KI dan ditambahkan 50 mL NaOH 5 N secara perlahan-lahan lalu dimasukkan larutan dalam labu takar 100 mL dan diencerkan dengan akuades hingga garis tanda.

c. Larutan NaOH 5 N

Sebanyak 20,000 g NaOH dilarutkan dengan akuades secukupnya dalam labu takar 100 mL sambil meletakkan labu takar tersebut dalam panci berisi air,ditambahkan akuades sedikit demi sedikit sampai garis tanda dan dihomogenkan. d.Larutan NaOH 1 N

Sebanyak 4,000 g NaOH dilarutkan dengan akuades secukupnya dalam labu takar 100 mL sambil meletakkan labu takar tersebut dalam panci berisi air, ditambahkan akuades sedikit demi sedikit sampai garis tanda dan dihomogenkan. e.Larutan HCl 1 N

Sebanyak 8,3 mL HCl(p) diencerkan dengan akuades dalam labu takar 100 mL sampai garis tanda dan dihomogenkan.

3.3.2. Penentuan Kadar Amonia Secara Spektrofotometri 3.3.2.1. Pembuatan Larutan Induk

(31)

Sebanyak 3,819 g kristal NH4Cl yang telah dikeringkan dalam desikator dilarutkan dengan akuades dalam labu takar 1000 mL lalu diencerkan sampai garis tanda dan dihomogenkan.

3.3.2.2. Pembuatan Larutan Amonium klorida 100 mg/L

Sebanyak 10 mL larutan induk Amonium klorida 1000 mg/L dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL lalu diencerkan dengan akuades sampai garis tanda dan dihomogenkan.

3.3.2.3. Pembuatan Larutan Amonium klorida 10 mg/L

Sebanyak 10 mL larutan Amonium klorida 100 mg/L dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL lalu diencerkan dengan akuades sampai garis tanda dan dihomogenkan.

3.3.2.4. Pembuatan Larutan Seri Standar

Sebanyak 2,5; 5; 7,5; 10; 12,5 mL larutan Amonium klorida 10 mg/L dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL lalu diencerkan dengan akuades sampai garis tanda dan dihomogenkan sehingga diperoleh larutan standar Amonium klorida 0,5; 1;1,5; 2; 2,5 mg/L.

3.3.2.5. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum ( λ maks )

Sebanyak 10 mL larutan Amonium klorida 1,5 mg/L dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditambahkan 0,5 mL reagen Nessler kemudian diaduk hingga homogen lalu didiamkan selama 10 menit sehingga diperoleh warna kuning kecokelatan. Transmitansi diukur dengan spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang 390, 400, 410, 420 dan 430 nm.

3.3.2.6. Penentuan Waktu Operasi

Sebanyak 10 mL larutan Amonium klorida 1,5 mg/L dimasukkan kedalam tabung reaksi dan ditambahkan 0,5 mL reagen Nessler kemudian diaduk hingga homogen lalu didiamkan selama 5 menit sehingga diperoleh larutan warna kuning kecokelatan. Transmitansi larutan diukur dengan spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang 410 nm dengan variasi waktu 5, 10, 15, 20, dan 25 menit.

(32)

3.3.2.7. Pembuatan Kurva Kalibrasi

Sebanyak 10 mL larutan Amonium klorida 0,5 mg/L, 1 mg/L, 1,5 mg/L, 2 mg/L, 2,5mg/L dimasukkan secara terpisah dalam 5 buah tabung reaksi dan setiap larutan ditambahkan 0,5 mL reagen Nessler kemudian diaduk hingga homogen lalu didiamkan selama 10 menit sehingga diperoleh larutan warna kuning kecokelatan. Transmitansi larutan diukur dengan spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang 410 nm.

3.3.3. Penentuan Kadar Amoniak Dengan Penambahan Kitosan

3.3.3.1. Penentuan Kadar Amoniak Setelah Penambahan Kitosan Dengan Variasi Berat Kitosan dan pH campuran.

Sebanyak 50 mL larutan standar Amonium klorida 1,5 mg/L dimasukkan ke dalam gelas erlenmeyer 250 mL dan ditambahkan 0,025 g kitosan lalu diatur pH larutan 4 dengan penambahan HCl 1N, campuran kitosan dan larutan standar Amonium klorida diaduk selama 60 menit dan didiamkan selama 10 menit. Kemudian disaring dan filtratnya dipipet sebanyak 10 mL dan ditambahkan 0,5 mL reagen Nessler, diaduk hingga homogen lalu didiamkan selama 10 menit hingga diperoleh larutan berwarna kuning kecokelatan. Transmitansi diukur pada panjang gelombang 410 nm. (dilakukan perlakuan yang sama untuk setiap berat kitosan 0,050 g, 0,075 g, 0,100 g, 0,125 mg dengan variasi pH 4, 6, 8, 10 dan 12)

3.3.3.2. Penentuan Kadar Amoniak Setelah Penambahan Kitosan Dengan Variasi Waktu Kontak

Sebanyak 50 mL larutan standar Amonium klorida 1,5 mg/L dimasukkan ke dalam gelas erlenmeyer 250 mL dan ditambahkan 0,075 g kitosan lalu diatur pH larutan 8 dengan penambahan NaOH 1N, campuran kitosan dan larutan standar Amonium klorida diaduk selama 40 menit dan didiamkan selama 10 menit. Kemudian disaring dan filtratnya dipipet sebanyak 10 mL dan ditambahkan 0,5 mL reagen Nessler, diaduk hingga homogen lalu didiamkan selama 10 menit hingga diperoleh larutan berwarna kuning kecokelatan. Transmitansi diukur pada panjang gelombang 410 nm. (dilakukan perlakuan yang sama untuk setiap variasi waktu kontak 60 menit, 80 menit, 100 menit dan 120 menit)

(33)

3.4. Bagan Penelitian

(34)

dimasukkan kedalam gelas erlenmeyer 250 mL

Filtrat Residu

dipipet sebanyak 10 mL dan dimasukkan kedalam tabung reaksi ditambahkan 0,5 mL reagen Nessler

diaduk hingga homogen larutan kuning cokelat

didiamkan selama 10 menit

diukur dengan spektrofotometer pada λ = 410 nm Hasil

diaduk

Campuran larutan standar amonia dan kitosan

diaduk campuran selama 60 menit disaring

50 mL larutan standar Amonium klorida 1,5 mg/L

ditambahkan 0,025 g kitosan

ditambahkan HCl 1N hingga pH campuran = 4

Catatan : dilakukan hal yang sama untuk berat kitosan 0,050 g, 0,075 g, 0,100 g, dan 0,125 g dengan variasi pH = 4, 6, 8, 10 dan 12.

(Greenberg, A. dkk. 1985)

(35)

dimasukkan kedalam gelas erlenmeyer 250 mL

Filtrat Residu

dipipet sebanyak 10 mL dan dimasukkan kedalam tabung reaksi ditambahkan 0,5 mL reagen Nessler

diaduk hingga homogen larutan kuning cokelat

didiamkan selama 10 menit

diukur dengan spektrofotometer pada λ = 410 nm Hasil

diaduk

Campuran larutan standar amonia dan kitosan

disaring

50 mL larutan standar Amonium klorida 1,5 mg/L

ditambahkan 0,075 g kitosan

ditambahkan NaOH 1N hingga pH campuran = 8 diaduk selama 40 menit

Catatan : dilakukan hal yang sama untuk variasi waktu kontak 60 menit, 80 menit, 100 menit dan 120 menit.

(36)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil dan Pengolahan Data 4.1.1. Hasil Penelitian

Data hasil penentuan panjang gelombang, waktu operasi, dan kurva kalibrasi untuk pengukuran amoniak tercantum pada tabel 4.4-4.6.

Data hasil pengukuran transmitansi amoniak dalam larutan amonium klorida dengan pengaruh berat kitosan, pH dan waktu kontak dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Data Hasil Pengukuran Transmitansi Amoniak dalam Larutan Amonium klorida dengan Pengaruh Berat Kitosan dan pH.

Berat Kitosan

(gram)

% T1 %T2 %T3 %T

Absorbansi

0,025 26 26 26 26 0,5850

0,050 32 32 32 32 0,4948

0,075 34 33 35 34 0,4559

0,100 22 22 22 22 0,6576

0,125 21 21 21 21 0,6778

0,025 32 32 32 32 0,4948

0,050 30 31 31 30,67 0,5133

0,075 30 30 31 30,33 0,5181

0,100 32 31 33 32 0,4948

0,125 34 34 34 34 0,4685

0,025 63 63 63 63 0,2007

0,050 64 64 64 64 0,1938

0,075 65 65 65 65 0,1871

0,100 63 64 63 63,33 0,1984

(37)

0,025 60 60 61 60,33 0,2195

0,050 60 61 61 60,67 0,2170

0,075 57 58 58 57,67 0,2391

0,100 57 57 57 57 0,2441

0,125 51 52 51 51,33 0,2896

0,025 60 61 60 60,33 0,2195

0,050 57 57 57 57 0,2441

0,075 56 56 56 56 0,2518

0,100 55 55 55 55 0,2596

0,125 52 53 52 52,33 0,2812

Tabel 4.2. Data Hasil Pengukuran Transmitansi Amoniak dalam Larutan Amonium klorida dengan Pengaruh Waktu Kontak.

pH Berat Kitosan (gram) Waktu Kontak (menit)

% T1 %T2 %T3 %T Absorbansi

8 0,075

20 56 57 56 56,33 0,2493

40 57 57 57 57 0,2441

60 65 65 65 65 0,1871

80 66 67 67 66,67 0,1761

100 63 63 63 63 0,2006

4.1.2. Data Persen Penurunan Kadar Amoniak

Persen penurunan kadar amoniak diperoleh dari hasil perhitungan dengan rumus sebagai berikut :

Persen penurunan =

[ ] [

]

[ ]

     − awal akhir awal x 100%

(38)

Hasil pengukuran transmitansi dari suatu larutan seri standar Amonium klorida yang digunakan terlebih dahulu dikonversikan menjadi absorbansi dengan menggunakan rumus :

A = 2 – log %T

Selanjutnya Absorbansi dialurkan terhadap konsentrasi larutan seri standar sehingga diperoleh suatu kurva kalibrasi berupa garis linier. Persamaan garis regresi untuk kurva kalibrasi diturunkan dengan menggunakan metode Least square sebagai berikut: Tabel 4.3. Data Perhitungan Garis Regresi Untuk Larutan Standar Amonium klorida

No Xi Yi (Xi-X) (Xi-X)2 (Yi-Y) (Yi-Y)2 (Xi-X)(Yi-Y) 1 0,5 0,1612 -1,0 1,00 -0,1184 0,0140 0,1184 2 1,0 0,2147 -0,5 0,25 -0,0649 0,0042 0,0325 3 1,5 0,2757 0,0 0,00 -0,0039 0,0000 0,0000 4 2,0 0,3373 0,5 0,25 0,0577 0,0033 0,0289 5 2,5 0,4089 1,0 1,00 0,1293 0,0167 0,1293

∑

7,5 1,3978 0,0 2,50 -0,0002 0,0382 0,3091 Dimana harga X rata - rata :

n Xi

∑

= 5 5 , 7 = 1,5 Dan harga Y rata-rata :

n Yi

∑

₌ 5 3978 , 1

= 0,2796

Persamaan garis regresi untuk kurva kalibrasi dapat diturunkan dari persamaan garis :

y = ax + b

Dimana : a = slope b = intersept

a =

∑

− − − 2 ) ( ) ( ) ( X Xi Y Yi X Xi

Sehingga diperoleh harga a : a = 5 , 2 3091 , 0 a = 0,1236

(39)

Y = ax + b b = Y- ax

= 0,2796 - (0,1236 x 1,5) = 0,2796 - 0,1854

= 0,0942

Maka persamaan garis regreasi yang diperoleh adalah : Y = 0,1236X + 0,0942

4.1.4. Perhitungan Koefisien Korelasi

Koefisien korelasi (r) dapat ditentukan sebagai berikut : r =

∑

−

∑

− − − 2 2 ) ( ) ( ) ( ) ( Y Yi X Xi Y Yi X Xi

Maka untuk standar amonium klorida diperoleh harga r :

r = 0382 , 0 5 , 2 3089 , 0 x

= 0,9996

Dengan mensubstitusikan harga konsentrasi larutan standar (Xi) ke persamaan garis regresi maka diperoleh harga Y yang baru (Y) seperti yang tercantum pada tabel :

No Xi Yi (Xi)2 ₍_{Y )} _{(Yi -}_{Y )} _{(Yi -}_{Y )}2

1 0,5 0,1612 0,25 0,1560 0,0052 27,04 x 10-6 2 1,0 0,2147 1,00 0,2178 0,0031 9,61 x 10-6 3 1,5 0,2757 2,25 0,2796 0,0039 15,21 x 10-6 4 2,0 0,3373 4,00 0,3414 0,0041 16,81 x 10-6 5 2,5 0,4089 6,25 0,4032 0,0057 32,49 x 10-6

(40)

Dari perhitungan pada tabel diatas maka dapat ditentukan deviasi standar untuk intersept (Sb) yaitu dengan persamaan :

Sb =

[

]

12 ) (

∑

Xi−X

x Sy Dimana, 2 1 2 2 ) (         − − =

∑

n Y Yi x

Sy ₌

(

)

1 6 2 5 10 16 , 101       − − x = 33,72x10−6

= 5,8069 x 10-3 Sehingga diperoleh,

Sb =

( )

12 3 5 , 2 10 8069 ,

5 x −

= 3,6727 x 10-3

Harga Sb dihitung untuk menentukan batas kepercayaan nilai intersept yaitu )

(Sb

b± , dimana t diperoleh dari tabel t-distribusi dengan derajat kepercayaan 95% dan derajat kebebasan (n-2) = 5-2 = 3 diperoleh p = 0,05 dan t = 3,18 sehingga batas kepercayaan untuk nilai intersept adalah :

0,0942 ± (3,18) (3,6727 x 10-3) 0,0942 ± 11,6792 x 10-3

0,0942 ± 0,0117

Deviasi slope dari standar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : Sa =

( )

2 1 2 2         −

∑

Xi X

Xi x

= 5,8069 x 10-3

2 1 5 , 2 5 75 , 13       x

(41)

Maka batas kepercayaan nilai slope adalah a± t (Sa),

0,1236 ± (3,18) (6,0903 x 10-3) 0,1236 ± 19,3671 x 10-3

0,1236± 0,0194 4.1.5. Penentuan Batas Deteksi

Batas deteksi dapat dihitung dengan persamaan : 3 Sb = Y- Yb Y = 3Sb + Yb Dimana : Y = signal pada batas kadar deteksi Sb = standar deviasi

Yb = intersept kurva kalibrasi

Persamaan kurva kalibrasi, Y = 0,1236x + 0,0942 Dimana: Yb = 0,0942

Sb = Sy/x = 5,8069 x 10-3

Maka diperoleh harga untuk batas deteksi : Y = 3 Sb + Yb

= 3 (5,8069 x 10-3) + 0,0942 = 17,4207 x 10-3+ 0,0942 = 0,1116

Dengan mensubstitusikan nilai Y terhadap persamaan : Y = 0,1236x + 0,0942

Diperoleh, 0,1116 = 0,1236x + 0,0942 0,0174 = 0,1236x

X = 0,1407 mg/L

Jadi batas deteksi pengukuran amoniak untuk penelitian ini adalah 0,1407 mg/L.

(42)

4.2. Pembahasan

Dari penelitian yang dilakukan diperoleh panjang gelombang maksimum (λmaks) dari warna kompleks kuning kecokelatan untuk larutan standar 1,5 mg/L amonium klorida sebesar 410 nm. Kemudian dilakukan pengukuran untuk menentukan waktu operasi yaitu saat suatu larutan berwarna mencapai absorbansi maksimum, waktu operasi kompleks warna dari larutan standar 1,5 mg/L amonium klorida diperoleh dengan waktu 10 menit. Waktu operasi ini merupakan selang waktu antara saat penambahan pereaksi Nessler dengan waktu saat intensitas warna mencapai maksimum.

Kurva kalibrasi larutan standar amonium klorida dibuat dengan memvariasikan konsentrasi larutan standar amonium klorida dengan menggunakan metode Least square diperoleh persamaan garis linier Y = 0,1236x + 0,0942.

Selanjutnya, diperoleh harga koefisien korelasi sebesar 0,9996. Hal ini menunjukkan adanya korelasi positif antara konsentrasi dengan absorbansi dimana pada penelitian analitik kurva kalibrasi yang baik ditunjukkan dengan harga r > 0,99. Penentuan batas deteksi pengukuran amoniak dalam penelitian ini adalah 0,1407 mg/L yang menunjukkan bahwa batas pengukuran alat spektrofotometer untuk kadar amoniak hanya dapat dilakukan jika konsentrasi amoniak diatas 0,1407 mg/L.

(43)

Pengaruh Berat Kitosan dan pH

Gambar 4.2.Grafik Pengaruh Berat Kitosan dan pH terhadap % Penurunan Kadar NH3 Dari hasil penelitian yang dilakukan kadar amoniak sebelum penambahan kitosan sebesar 1,5 mg/L dan setelah penambahan kitosan dengan variasi berat kitosan 0,025g, 0,050 g, 0,075 g, 0,100 g, 0,125 g dan variasi pH campuran kitosan dengan larutan standar amonium klorida 4, 6, 8, 10, dan 12 diperoleh penyerapan amoniak yang optimum pada berat 0,075 g kitosan dan pada pH campuran = 8 dimana konsentrasi amoniak menjadi 0,7516 mg/L dengan persen penurunan 49,89 %.

(tabel 4.6)

Pada variasi penambahan berat kitosan diperoleh berat optimum kitosan dalam mengadsorpsi amoniak adalah pada 0,075 gram kitosan. Pada penambahan kitosan 0,025 g dan 0,050 g belum diperoleh penyerapan yang optimum, diduga hal ini disebabkan ketersediaan gugus aktif kitosan dalam mengadsopsi amoniak belum maksimal sehingga masih banyak amoniak yang belum dapat terserap. Selanjutnya

-240 -200 -160 -120 -80 -40 0 40 80

4 6 8 10 12

pH % P e n u ru n a n N H 3

0.025 gram 0.05 gram 0.075 gram 0.1 gram 0.125 gram

(44)

pada berat 0,100 gram dan 0,125 gram penyerapan amoniak juga semakin rendah diduga hal ini disebabkan molekul amoniak sudah maksimal bereaksi dengan gugus aktif kitosan pada berat 0,075 gram kitosan sehingga kelebihan kitosan justru menyebabkan penambahan kadar amoniak pada larutan.

Pada pH campuran kitosan dengan larutan standar amonium klorida 4 dan 6 (suasana asam) kadar amoniak justru bertambah atau persen penurunan negatif, ini dipengaruhi oleh faktor keasaman karena keasaman dapat mempengaruhi muatan dari material kitosan sebagai adsorben dan muatan dari amoniak dalam larutan sebagai adsorbat.

Pengaruh faktor keasaman terhadap adsorben kitosan dapat dilihat pada reaksi berikut ini :

O CH OH₂ OH

NH2 O

(s) + H₂_O(l) + OH

-H

O CH OH₂ OH

NH O

(aq) +OH (aq)

3(aq) + H2O

+ OH

-H

NH4+(aq) + OH-(aq) (l)

Pada pH asam dengan keberadaan H+, adsorben kitosan dapat terprotonasi (P.H. Tewari,1981) sehingga kitosan tidak dapat mengadsorpsi amoniak dan justru menyebabkan penambahan kadar amoniak pada larutan.

Pada pH ≥ 8 adsorben kitosan tidak mengalami protonasi sehingga gugus amina dan hidroksil kitosan dapat berinteraksi dengan NH3. Pada pH 8 diduga terbentuk ikatan hidrogen antara atom H pada molekul amoniak dengan atom N dan O pada adsorben kitosan dan sebaliknya. Selanjutnya pada pH 10 dan 12 (pH yang sangat tinggi) dapat menyebabkan kecenderungan kitosan dan amoniak memiliki muatan parsial yang sangat negatif akibat penambahan basa. Hal ini memungkinkan terjadinya gaya tolak menolak antara keduanya sehingga kadar amoniak yang terserap menjadi berkurang.

(45)

Pengaruh Waktu kontak

Gambar.5. Grafik Pengaruh Waktu Kontak terhadap Penurunan Kadar Amoniak

Selanjutnya untuk pengaruh waktu kontak dapat kita lihat bahwa pada waktu kontak 20 dan 40 menit % penurunan kadar amoniak oleh adsorben kitosan masih kecil yaitu 16,35 % dan 19,15 %, hal ini diduga karena interaksi antara amoniak dengan gugus aktif kitosan belum mencapai kondisi yang optimal, dan pada waktu kontak 60 menit terjadi peningkatan yang relatif tinggi mencapai 49,89% ini dikarenakan gugus aktif pada adsorben masih banyak yang belum terisi sehingga memudahkan amoniak untuk berinteraksi dengan adsorben kitosan. Dan pada waktu kontak 80 menit terjadi peningkatan yang relatif kecil yaitu 55,83% yang disebabkan gugus aktif kitosan sudah jenuh atau sudah terisi penuh oleh molekul adsorbat. Namun pada pengadukan lebih dari 80 menit terjadi penurunan menjadi 42,56%, hal ini disebabkan semakin lama waktu kontak memungkinkan terlepasnya kembali NH3 yang terikat pada permukaan adsorben kedalam larutan. Dengan ini dapat dinyatakan bahwa penyerapan amoniak yang optimum oleh adsorben kitosan terjadi pada waktu kontak 80 menit.

0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60 80 100 120

Waktu Kontak (menit)

(

(46)

Karakterisasi dengan FTIR

Pada gambar 6, terdapat pita serapan panjang gelombang pada sekitar daerah 3200-3500 cm-1 yaitu pada bilangan gelombang 3451,18 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi ulur –OH dan vibrasi ulur N-H. Selain itu, pada daerah bilangan gelombang 2925,21 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur C-H dari CH2 dan diperkuat dengan munculnya pita serapan pada daerah bilangan gelombang 1420,10 cm-1 menunjukkan vibrasi tekuk C-H dari CH2. Pada bilangan gelombang 1615,30 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi tekuk N-H dari NH2, pada bilangan gelombang 1154,27 cm-1 menunjukkan adanya keberadaan –C-O polisakarida. Pada bilangan gelombang 1088.00 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur –C-O. Dari uraian di atas dapat diketahui bahwa spektra pada gambar 6 adalah spektra dari senyawa kitosan.

Berdasarkan spektra FTIR (Gambar 7), tampak bahwa adsorpsi NH3 pada adsorben kitosan memiliki spektra yang hampir sama dengan kitosan mula – mula dan tidak ditandai pemunculan pita serapan yang baru yang signifikan. Hal ini diduga karena interaksi yang terjadi antara NH3 dengan adsorben kitosan berlangsung melalui ikatan hidrogen intermolekul yang cukup lemah. Pada ikatan hidrogen tidak terjadi pertukaran elektron atau pemakaian elektron bersama antara molekul ikatannya dengan kata lain ikatan yang terjadi hanya berupa suatu interaksi antara atom H pada molekul polar dengan atom berkeelektronegatifan tinggi pada molekul polar sehingga tidak ditandai pemunculan pita serapan baru yang signifikan. Ikatan hidrogen hanya akan mengubah pergeseran pita serapan, intensitas pita serapan dan pelebaran pita serapan pada suatu gugus yang mengalami ikatan hidrogen tersebut.

Interaksi ini ditunjukkan dengan adanya pergeseran bilangan gelombang 3451,18 cm-1 menjadi 3445,06 cm-1 pada kitosan yang dikontakkan dengan NH3 yang menunjukkan terjadinya pergeseran pita serapan pada gugus –OH dan N-H dan diduga terjadi penambahan konsentrasi NH3 dari larutan amonium klorida dan terjadi interaksi kimia melalui pembentukan ikatan hidrogen intermolekul antara atom H pada molekul NH3 dengan atom O dan N pada adsorben kitosan. Dan menurut Silverstein (1981) bahwa bilangan gelombang vibrasi ulur –OH dan N-H akan mengalami penurunan oleh adanya ikatan hidrogen dan diperjelas dengan turunnya

(47)

% transmitansi spektra FTIR dari sekitar 33% menjadi sekitar 29%. Secara umum interaksi yang terjadi antara NH3 dengan adsorben kitosan dapat diperkirakan berlangsung melalui pembentukan ikatan hidrogen antara molekul NH3 dengan atom O dan N pada gugus – gugus yang terdapat pada adsorben kitosan.

(48)

DAFTAR PUSTAKA

Alaerts, G. 1984 .Metoda Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional.

Basset, J. et al. 1994. Buku Ajar Vogel: Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Terjemahan A. Hadyana Pudjaatmaka dan L.Setiono. Jakarta: EGC. Cotton dan Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: UI Press. Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air. Yogyakarta: Kanisius.

Ferdiyana, I. S. 2007. Unjuk Kinerja Adsorben Kitosan Pada Degradasi Amoniak. Skripsi Sarjana Kimia. Bandung: FMIPA UPI.

Greenberg, A. dkk. 1985. Standard Methods for The Examination of Water and

Wastewater. Sixtenth Edition. Washington DC: American Public Health

Association.

Hudson, S. M. 2000. Encyclopedia of Polymer Science and Technology. USA: John Wiley & Sons, Inc.

Ilza, M. 2008. Enzim. Jakarta: UI Press.

Jae-Song, et al. 1998. Evaluation of Chitin and Chitosan as a Sorbent for the

(49)

ber 2009.

Kemmer, F. N. 1979. The NALCO Water Handbook. New York: Mc Graw-Hill Book Company.

Khopkar, S. M. 1984. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press

Krissetiana, H. 2004. Kitin dan Kitosan dari Limbah Udang. Suara Merdeka. http://www.suaramerdeka.com/harian/0405/31/ragam4.htm. Diakses tanggal

18 Desember 2008.

Miller, J.C., Miller, J.N. 1986. Statistics for Analytical Chemisttry. Second Edition. USA: John Wiley and Sons.

Minear, A. R. 1984. Water Analysis. London: Academic Press,Inc.

Rochima, E. 2004. Karakterisasi Kitosan Hasil Deasetilasi Enzimatis Oleh Kitin

Deasetilase Isolat Bacillus papandayan K29-14. Makalah. Bandung:

Universitas Padjadjaran.

Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Jakarta: Rineka Cipta.

Tewari, P. H. 1981. Adsorption From Aqueous Solution. New York : Plenum Press. Underwood, A. L. 1990. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta : Erlangga.

Widodo, A. 2005. Potensi Kitosan dari Sisa Udang Sebagai Koagulan Logam Berat

(50)

(51)

Tabel 4.4. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum dari Larutan Standar 1,5 mg/L Amonium klorida

Panjang Gelombang (nm)

%T A (2-log%T)

390 61 0,2147

400 57 0,2441

410 55 0,2596

420 57 0,2441

430 59 0,2291

Tabel 4.5. Penentuan Waktu Operasi dari Larutan Standar 1,5 mg/L Amonium klorida Waktu (menit) %T A (2-log%T)

5 54 0,2676

10 53 0,2757

15 54 0,2676

20 55 0,2596

25 55 0,2596

Tabel 4.6. Penentuan Kurva Kalibrasi Amoniak

Konsentrasi(mg/L) %T A (2-log%T)

0,5 69 0,1612

1,0 61 0,2147

1,5 53 0,2757

2,0 46 0,3373

(52)

Tabel. 4.7.Data Penurunan Kadar Amoniak dengan Pengaruh Berat Kitosan dan pH.

Berat Kitosan

(gram) Absorbansi

Konsentrasi (mg/L)

% Penurunan (%)

0,025 0,5850 3,9709 -164,7

0,050 0,4948 3,2411 -116

0,075 0,4559 2,9263 -95,1

0,100 0,6576 4,5582 -203,8

0,125 0,6778 4,7217 -214,7

0,025 0,4948 3,2411 -116

0,050 0,5133 3,3915 -126,1

0,075 0,5181 3,4296 -128,6

0,100 0,4948 3,2411 -116

0,125 0,4685 3,0283 -101,8

0,025 0,2007 0,8616 42,56

0,050 0,1938 0,8058 46,28

0,075 0,1871 0,7516 49,89

0,100 0,1984 0,8430 43,8

0,125 0,2007 0,8616 42,56

0,025 0,2195 1,0137 32,42

0,050 0,2170 0,9935 33,77

0,075 0,2391 1,1723 21,85

0,100 0,2441 1,2128 19,15

0,125 0,2896 1,5809 -5,39

0,025 0,2195 1,0137 32,42

0,050 0,2441 1,2128 19,15

0,075 0,2518 1,2751 14,99

0,100 0,2596 1,3382 10,79

(53)

Tabel.4.8. Data Penurunan Kadar Amoniak dengan Pengaruh Waktu Kontak. pH

Berat Kitosan (gram)

Waktu Kontak

(menit) Absorbansi

Konsentrasi (mg/L)

%Penurun an (%)

8 0,075

20 0,2493 1,2548 16,35

40 0,2441 1,2128 19,15

60 0,1871 0,7516 49,89

80 0,1761 0,6626 55,83

(54)

Gambar 1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Untuk Larutan Standar Amonium klorida 1,5 mg/L.

0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 0.24 0.28

390 400 410 420 430 440

Panjang Gelombang (nm)

(55)

Gambar 2. Penentuan Waktu Operasi dari Larutan Standar Amonium klorida 1,5 mg/L pada Panjang Gelombang 410 nm

0.244

0.248

0.252

0.256

0.26

0.264

0.268

0.272

0.276

0.28

0

5

10

15

20

25

30

Waktu (menit)

(56)

Gambar 3. Kurva Kalibrasi Amoniak

y = 0.1236x + 0.0942 R2 = 0.9996

0 0.05

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Konsentrasi (mg/L)

(57)

(58)

Gambar 7. Spektra FTIR Kitosan setelah mengadsorpsi NH3

(1)

Tabel.4.8. Data Penurunan Kadar Amoniak dengan Pengaruh Waktu Kontak.

Berat Kitosan (gram)

Waktu Kontak

(menit) Absorbansi

Konsentrasi (mg/L)

%Penurun an (%)

8 0,075

20 0,2493 1,2548 16,35

40 0,2441 1,2128 19,15

60 0,1871 0,7516 49,89

80 0,1761 0,6626 55,83

(2)

Gambar 1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Untuk Larutan Standar Amonium klorida 1,5 mg/L.

0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 0.24 0.28

390 400 410 420 430 440 Panjang Gelombang (nm)

(3)

Gambar 2. Penentuan Waktu Operasi dari Larutan Standar Amonium klorida 1,5 mg/L pada Panjang Gelombang 410 nm

0.244

0.248

0.252

0.256

0.26

0.264

0.268

0.272

0.276

0.28

0

5

10

15

20

25

30

Waktu (menit) A b s o rb a n s i

(4)

Gambar 3. Kurva Kalibrasi Amoniak

y = 0.1236x + 0.0942 R2 = 0.9996

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Konsentrasi (mg/L) A b s o rb a n s i

(5)

(6)