Analisa Keefektifan Penggunaan Kitosan Untuk Menurunkan Kadar Logam Berat
Analisa Keefektifan Penggunaan Kitosan
(Harry Agusnar)
ANALISA KEEFEKTIFAN PENGGUNAAN KITOSAN
UNTUK MENURUNKAN KADAR LOGAM BERAT
Harry Agusnar
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Sumatera Utara
Jl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan
Abstrak
Dalam penelitian ini telah dilakukan penggunaan kitosan untuk menurunkan kadar logam berat.
Kitosan dilarutkan dalam asam asetat 1% yang disediakan dengan variasi volume, kosentrasi dan pH.
Logam berat yang disediakan berupa sampel standart seperti ZnSO4.5H2O, CrCl3.6H2O,
CuSO4.5H2O,CoCl26H2O, NiSO4, FeSO4. Sampel dicampur dengan larutan kitosan dan dilakukan
flokulasi dengan metoda Jar Test dengan variasi waktu dan kecepatan. Analisa kuantitaif diukur
menggunakan spektrofotometer serapan atom. Penurunan kadar logam berat didapati hampir 90.31 %,
ini menunjukkan kitosan mampu menurunkan kadar logam berat.
Kata kunci : Kitosan, logam berat
PENDAHULUAN
Perkembangan industri dinegara kita
semakin pesat saja dimana perkembangan ini
mampu untuk meningkatkan taraf hidup
rakyat.
Kebanyakan
industri
masih
menggunakan air sebagai kebutuhan primer,
namun efek sampingannya menghasilkan
limbah cair yang dibuang kedalam badan air.
Adanya pencemaran air dapat merusak
kelestarian
lingkungan,
keseimbangan
sumber daya alam, dan berkembang biaknya
bibit penyakit sehingga air tersebut tidak
layak dikonsumsi. Limbah tersebut mungkin
masih mengandung logam-logam berat yang
sangat berbahaya bila ditemukan dalam
konsentrasi tinggi dalam limbah seperti Ni,
Co, Cr, Zn, Fe, Cu yang dapat merusak
lingkungan terutama jika tanpa sengaja
dikonsumsi oleh manusia.
Pencemaran lingkungan oleh logamlogam berbahaya dapat terjadi jika orang atau
pabrik yang menggunakan logam tersebut
untuk
proses
produksinya
tidak
memperhatikan keselamatan lingkungan.
Mereka tidak memantau buangan limbah
pabriknya, bahkan tidak ambil pusing, dan
tidak pernah tahu bahwa buangan limbah
pabriknya melewati sungai yang airnya selalu
digunakan oleh manusia yang hidup
disekitarnya untuk keperluan sehari-hari.
Metode yang selalu digunakan didalam
penanggulangan limbah logam berat dapat
dilakukan antara lain dengan mengatur pH
sehingga logam berat itu mengendap, dengan
pengkompleks, dengan melakukan penukar
kationik, dan juga dengan koagulasi dan
flokulasi serta adsorbsi.
7
Jurnal Sains Kimia
Vol. 7, No.1, 2003: 7-10
Kitosan merupakan biopolimer alam
yang bersifat polielektrolit kationik yang
berpotensi tinggi untuk penyerapan logam
dan mudah terbiodegredasi serta tidak
beracun (Muzzarelli.1997). Berdasarkan
uraian diatas peneliti ingin melakukan
apakah kitosan sangat efektif untuk
menurunkan kadar logam berat tersebut.
BAHAN DAN METODA
Bahan
Kitin yang diperoleh dari kulit udang
dimurnikan dengan metode Hackmen (1954).
Kitosan yang dihasilkan tersebut sebaiknya
dijemur sampai kering dan dihaluskan.
Kitosan disediakan dengan proses deasetilas
kitin menggunakan NaOH 40 % selama 6
hari. Hasil yang diperoleh dicuci bersihbersih dengan air sampai pH air cucian
menjadi netral.
Penggunaan Jar-Test
Untuk melakukan pembentukan flok-flok
didalam tabung jar-test perlu diperhatikan
kecepatan putaran dan waktu. Pada tabung
jar-test dimasukkan 500 ml larutan logam
berat dan tambahkan 10 ml larutan kitosan
dengan konsentrasi 900 ppm. Larutan
campuran tersebut diaduk dengan kecepatan
putaran 40 rpm dalam waktu 3 menit
kemudian didiamkan selama 15 menit.
Supernatan bagian atas diambil untuk diukur
di spektrofotometer serapan atom.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penggunaan
kitosan
sebagai
penyerapan terhadap logam-logam berat
telah dilakukan. Dalam penelitian ini untuk
menurunkan kadar logam dilakukan dengan
menambahkan suatu zat yang bersifat
8
koagulan dan flokulan yang mampu untuk
mendestabilkan partikel-partikel logam dan
membentuk flok-flok yang lebih besar
sehingga
dapat
mengendap.
Kitosan
merupakan polielektrilit kationik serta
merupakan koagulan dan flokulan yang
baik.(Yan.G.2000). Dengan penambahan
kitosan akan mampu menurunkan kadar
logam dari larutan sampel standard.
Konsentrasi,
volume
dan
pH
mempengaruhi keefektifan kitosan sebagai
koagulan dan flokulan. Menurut Schmuhl,et
all (2001) mekanisme koagulasi dengan
polimer atau polielektrolit adalah dengan
adsorbsi dan jembatan antar partikel. Bila
molekul polimer bersentuhan dengan partikel
koloid, maka beberapa gugusnya akan
teradsorbsi pada permukaan partikel dan
sisanya tetap berada pada larutan.
Selanjutnya partikel tersebut akan terikat
pada bagian lain dari rantai polimernya yang
berfungsi sebagai jembatan yang dapat
mengurung partikel-partikel dan membentuk
flok-flok yang lebih besar sehingga dapat
membawa partikel tersebut bersama-sama
polimer
kebawah dan diendapkan.
Pengaturan pH dibutuhkan dikarenakan pH
yang rendah akan mengurangi adsorbsi
partikel-partikel kedalam kitosan, karena
akan bersaing dengan ion H+ dari sampel
untuk menempati grup amina bebas. Oleh
karena itu perlu penentuan pH, volume, dan
konsentrasi dari larutan kitosan yang
optimum seperti pada Tabel 1.
Analisa Keefektifan Penggunaan Kitosan
(Harry Agusnar)
Tabel 1.
Data pengukuran kemapuan kitosan menurunkan kadar logam Zn dan berbagai pH.
No
Konsentarsi sampel
(ppm)
Konsentrasi kitosan
(ppm)
pH
Volume (ml)
Penyerapan (%)
1
2
3
4
5
6
10
10
10
10
10
10
900
900
900
900
900
900
4
6
7
8
9
10
10
10
10
10
10
10
67,91
69,17
76,95
86,13
90,25
88,20
Untuk mengetahui besarnya penyerapan
kadar logam-logam berat dilakukan dengan
pengukuran
adsorbsi
larutan
dengan
menggunakan Spektrofotometer serapan
atom (SSA). Hasil serapan yang diperoleh
kemudian diolah dengan menggunakan
metode least square seperti pada tabel 2.
Dari hasil pengukuran tersebut dapat
dilihat bahwa kemampuan optimum kitosan
dalam menyerap 10 ppm larutan standard
logam-logam berat yaitu pada konsentrasi
900 ppm dimana volume yang paling baik
ditambahkan sebanyak 10 ml dengan pH 9,
begitu pula dengan logam-logam berat
lainnya. Pada konsentrasi 900 ppm kitosan
telah optimum bekerja sebagai koagulan dan
flokulan. Artinya pada konsentrasi tersebut
destabilisasi partikel dan pembentukan
flokulan benar-benar terbentuk secara
sempurna. Pada konsentrasi 300 dan 600
ppm dengan volume dan pH yang sama
konsentrasi dan % penyerapan masih rendah,
ini disebabkan pada konsentrasi polimer yang
rendah prosese adsorbsi terjadi, tetapi
pembentukan jembatan antara partikel tidak
sempurna. Karena bagian polimer yang
berada dalam larutan tidak cukup untuk
mengikat partikel lain. Pada konsentrasi yang
lebih tinggi yaitu 1200 dan 1500 ppm
diperoleh konsentrasi dan % penyerapan
makin rendah, ini disebabkan pada
konsentarsi
tersebut kitosan sebagai
polielektrolit kationik menjadi jenuh.
Akibatnya akan merusak jembatan antar
partikel sekaligus menyebabkan tidak semua
partikel terendapkan.
Tabel 2. Data pengukuran kemampuan kitosan menurunkan kadar logam berat
No
Sampel
Logam berat
Konsentrasi awal (ppm)
Konsentrasi akhir (ppm)
Penyerapan
(%)
1
2
3
4
5
6
Zn
Cr
Cu
Co
Ni
Fe
10
10
10
10
10
10
0,9750
0,0470
0,3920
2,3333
0,0614
2,0043
90,25
99,53
96,08
76,67
99,38
79,96
9
Jurnal Sains Kimia
Vol. 7, No.1, 2003: 7-10
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan
dapat diperoleh kondisi-kondisi optimum,
bahwa perubahan pH akan mengakibatkan
perubahan daya serap terhadap logam.
Dimana konsentrasi logam terserap makin
tinggi dengan naiknya pH. Daya serap juga
semakin tinggi dengan pada larutan kitosan
10 ml sedangkan volume dinaikkan daya
serap menurun dimana pH yang digunakan
untuk tiap-tiap penambahan adalah sama
yaitu pH 9, hal ini disebabkan bahwa kitosan
optimum menyerap pada penambahan 10 ml,
dimana pada kondisi ini kitosan mampu
menetralkan menjadi flok yang terbentuk
secara sempurna dan pada akhirnya bersamasama mengendap.
Oleh sebab itu konsentrasi, volume
dan pH sangat mempengaruhi dan
menentukan dalam keefektifan kerja dari
kitosan. Hal ini dibuktikan bahwa
konsentrasi yang besar, volume yang besar
dan pH dapat merusak flok-flok yang terjadi
dan juga menyebabkan peristiwa koagulasi
dan flokulasi tidak sempurna. Oleh karena itu
kami melakukan penentuan kondisi optimum,
data selengkapnya ada pada Tabel 2.
10
KESIMPULAN
Keefektifan kitosan dalam menurunkan
kadar logam berat diperoleh dari kondisi
optimum yang didapat pada pH=9, Volume = 10
ml dan konsentrasi 900 ppm yang dapat
menurunkan kadar logam berat hampir 90,31 %.
DAFTAR PUSTAKA
Mat. B.Zakaria, 1995, Chitin and Chitosan,
Universiti Kebangsaan Malaysia.
Muzzarelli, R.A.A., 1997, Chitin, Pergamon
Press, New York.
Robert, G.A.F., 1998, Chitin Chemistry, The
Macmillan Press, London.
Schmuhl, R., H.M.Krieg., and K.Keizer., 2001,
Adsorption of Cu(II) and Cr(IV) ion by
Chitosan : Kinetic and Equilibrium
studies, Water.S.A., Vol. 27:1.
Yan.G and T.Viraraghavan, 2000, Effect of
Pretreatment on the bioadsorption of
heavy metal on Mucor rouxii,
Water.S.A.,Vol. 26:1.
(Harry Agusnar)
ANALISA KEEFEKTIFAN PENGGUNAAN KITOSAN
UNTUK MENURUNKAN KADAR LOGAM BERAT
Harry Agusnar
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Sumatera Utara
Jl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan
Abstrak
Dalam penelitian ini telah dilakukan penggunaan kitosan untuk menurunkan kadar logam berat.
Kitosan dilarutkan dalam asam asetat 1% yang disediakan dengan variasi volume, kosentrasi dan pH.
Logam berat yang disediakan berupa sampel standart seperti ZnSO4.5H2O, CrCl3.6H2O,
CuSO4.5H2O,CoCl26H2O, NiSO4, FeSO4. Sampel dicampur dengan larutan kitosan dan dilakukan
flokulasi dengan metoda Jar Test dengan variasi waktu dan kecepatan. Analisa kuantitaif diukur
menggunakan spektrofotometer serapan atom. Penurunan kadar logam berat didapati hampir 90.31 %,
ini menunjukkan kitosan mampu menurunkan kadar logam berat.
Kata kunci : Kitosan, logam berat
PENDAHULUAN
Perkembangan industri dinegara kita
semakin pesat saja dimana perkembangan ini
mampu untuk meningkatkan taraf hidup
rakyat.
Kebanyakan
industri
masih
menggunakan air sebagai kebutuhan primer,
namun efek sampingannya menghasilkan
limbah cair yang dibuang kedalam badan air.
Adanya pencemaran air dapat merusak
kelestarian
lingkungan,
keseimbangan
sumber daya alam, dan berkembang biaknya
bibit penyakit sehingga air tersebut tidak
layak dikonsumsi. Limbah tersebut mungkin
masih mengandung logam-logam berat yang
sangat berbahaya bila ditemukan dalam
konsentrasi tinggi dalam limbah seperti Ni,
Co, Cr, Zn, Fe, Cu yang dapat merusak
lingkungan terutama jika tanpa sengaja
dikonsumsi oleh manusia.
Pencemaran lingkungan oleh logamlogam berbahaya dapat terjadi jika orang atau
pabrik yang menggunakan logam tersebut
untuk
proses
produksinya
tidak
memperhatikan keselamatan lingkungan.
Mereka tidak memantau buangan limbah
pabriknya, bahkan tidak ambil pusing, dan
tidak pernah tahu bahwa buangan limbah
pabriknya melewati sungai yang airnya selalu
digunakan oleh manusia yang hidup
disekitarnya untuk keperluan sehari-hari.
Metode yang selalu digunakan didalam
penanggulangan limbah logam berat dapat
dilakukan antara lain dengan mengatur pH
sehingga logam berat itu mengendap, dengan
pengkompleks, dengan melakukan penukar
kationik, dan juga dengan koagulasi dan
flokulasi serta adsorbsi.
7
Jurnal Sains Kimia
Vol. 7, No.1, 2003: 7-10
Kitosan merupakan biopolimer alam
yang bersifat polielektrolit kationik yang
berpotensi tinggi untuk penyerapan logam
dan mudah terbiodegredasi serta tidak
beracun (Muzzarelli.1997). Berdasarkan
uraian diatas peneliti ingin melakukan
apakah kitosan sangat efektif untuk
menurunkan kadar logam berat tersebut.
BAHAN DAN METODA
Bahan
Kitin yang diperoleh dari kulit udang
dimurnikan dengan metode Hackmen (1954).
Kitosan yang dihasilkan tersebut sebaiknya
dijemur sampai kering dan dihaluskan.
Kitosan disediakan dengan proses deasetilas
kitin menggunakan NaOH 40 % selama 6
hari. Hasil yang diperoleh dicuci bersihbersih dengan air sampai pH air cucian
menjadi netral.
Penggunaan Jar-Test
Untuk melakukan pembentukan flok-flok
didalam tabung jar-test perlu diperhatikan
kecepatan putaran dan waktu. Pada tabung
jar-test dimasukkan 500 ml larutan logam
berat dan tambahkan 10 ml larutan kitosan
dengan konsentrasi 900 ppm. Larutan
campuran tersebut diaduk dengan kecepatan
putaran 40 rpm dalam waktu 3 menit
kemudian didiamkan selama 15 menit.
Supernatan bagian atas diambil untuk diukur
di spektrofotometer serapan atom.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penggunaan
kitosan
sebagai
penyerapan terhadap logam-logam berat
telah dilakukan. Dalam penelitian ini untuk
menurunkan kadar logam dilakukan dengan
menambahkan suatu zat yang bersifat
8
koagulan dan flokulan yang mampu untuk
mendestabilkan partikel-partikel logam dan
membentuk flok-flok yang lebih besar
sehingga
dapat
mengendap.
Kitosan
merupakan polielektrilit kationik serta
merupakan koagulan dan flokulan yang
baik.(Yan.G.2000). Dengan penambahan
kitosan akan mampu menurunkan kadar
logam dari larutan sampel standard.
Konsentrasi,
volume
dan
pH
mempengaruhi keefektifan kitosan sebagai
koagulan dan flokulan. Menurut Schmuhl,et
all (2001) mekanisme koagulasi dengan
polimer atau polielektrolit adalah dengan
adsorbsi dan jembatan antar partikel. Bila
molekul polimer bersentuhan dengan partikel
koloid, maka beberapa gugusnya akan
teradsorbsi pada permukaan partikel dan
sisanya tetap berada pada larutan.
Selanjutnya partikel tersebut akan terikat
pada bagian lain dari rantai polimernya yang
berfungsi sebagai jembatan yang dapat
mengurung partikel-partikel dan membentuk
flok-flok yang lebih besar sehingga dapat
membawa partikel tersebut bersama-sama
polimer
kebawah dan diendapkan.
Pengaturan pH dibutuhkan dikarenakan pH
yang rendah akan mengurangi adsorbsi
partikel-partikel kedalam kitosan, karena
akan bersaing dengan ion H+ dari sampel
untuk menempati grup amina bebas. Oleh
karena itu perlu penentuan pH, volume, dan
konsentrasi dari larutan kitosan yang
optimum seperti pada Tabel 1.
Analisa Keefektifan Penggunaan Kitosan
(Harry Agusnar)
Tabel 1.
Data pengukuran kemapuan kitosan menurunkan kadar logam Zn dan berbagai pH.
No
Konsentarsi sampel
(ppm)
Konsentrasi kitosan
(ppm)
pH
Volume (ml)
Penyerapan (%)
1
2
3
4
5
6
10
10
10
10
10
10
900
900
900
900
900
900
4
6
7
8
9
10
10
10
10
10
10
10
67,91
69,17
76,95
86,13
90,25
88,20
Untuk mengetahui besarnya penyerapan
kadar logam-logam berat dilakukan dengan
pengukuran
adsorbsi
larutan
dengan
menggunakan Spektrofotometer serapan
atom (SSA). Hasil serapan yang diperoleh
kemudian diolah dengan menggunakan
metode least square seperti pada tabel 2.
Dari hasil pengukuran tersebut dapat
dilihat bahwa kemampuan optimum kitosan
dalam menyerap 10 ppm larutan standard
logam-logam berat yaitu pada konsentrasi
900 ppm dimana volume yang paling baik
ditambahkan sebanyak 10 ml dengan pH 9,
begitu pula dengan logam-logam berat
lainnya. Pada konsentrasi 900 ppm kitosan
telah optimum bekerja sebagai koagulan dan
flokulan. Artinya pada konsentrasi tersebut
destabilisasi partikel dan pembentukan
flokulan benar-benar terbentuk secara
sempurna. Pada konsentrasi 300 dan 600
ppm dengan volume dan pH yang sama
konsentrasi dan % penyerapan masih rendah,
ini disebabkan pada konsentrasi polimer yang
rendah prosese adsorbsi terjadi, tetapi
pembentukan jembatan antara partikel tidak
sempurna. Karena bagian polimer yang
berada dalam larutan tidak cukup untuk
mengikat partikel lain. Pada konsentrasi yang
lebih tinggi yaitu 1200 dan 1500 ppm
diperoleh konsentrasi dan % penyerapan
makin rendah, ini disebabkan pada
konsentarsi
tersebut kitosan sebagai
polielektrolit kationik menjadi jenuh.
Akibatnya akan merusak jembatan antar
partikel sekaligus menyebabkan tidak semua
partikel terendapkan.
Tabel 2. Data pengukuran kemampuan kitosan menurunkan kadar logam berat
No
Sampel
Logam berat
Konsentrasi awal (ppm)
Konsentrasi akhir (ppm)
Penyerapan
(%)
1
2
3
4
5
6
Zn
Cr
Cu
Co
Ni
Fe
10
10
10
10
10
10
0,9750
0,0470
0,3920
2,3333
0,0614
2,0043
90,25
99,53
96,08
76,67
99,38
79,96
9
Jurnal Sains Kimia
Vol. 7, No.1, 2003: 7-10
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan
dapat diperoleh kondisi-kondisi optimum,
bahwa perubahan pH akan mengakibatkan
perubahan daya serap terhadap logam.
Dimana konsentrasi logam terserap makin
tinggi dengan naiknya pH. Daya serap juga
semakin tinggi dengan pada larutan kitosan
10 ml sedangkan volume dinaikkan daya
serap menurun dimana pH yang digunakan
untuk tiap-tiap penambahan adalah sama
yaitu pH 9, hal ini disebabkan bahwa kitosan
optimum menyerap pada penambahan 10 ml,
dimana pada kondisi ini kitosan mampu
menetralkan menjadi flok yang terbentuk
secara sempurna dan pada akhirnya bersamasama mengendap.
Oleh sebab itu konsentrasi, volume
dan pH sangat mempengaruhi dan
menentukan dalam keefektifan kerja dari
kitosan. Hal ini dibuktikan bahwa
konsentrasi yang besar, volume yang besar
dan pH dapat merusak flok-flok yang terjadi
dan juga menyebabkan peristiwa koagulasi
dan flokulasi tidak sempurna. Oleh karena itu
kami melakukan penentuan kondisi optimum,
data selengkapnya ada pada Tabel 2.
10
KESIMPULAN
Keefektifan kitosan dalam menurunkan
kadar logam berat diperoleh dari kondisi
optimum yang didapat pada pH=9, Volume = 10
ml dan konsentrasi 900 ppm yang dapat
menurunkan kadar logam berat hampir 90,31 %.
DAFTAR PUSTAKA
Mat. B.Zakaria, 1995, Chitin and Chitosan,
Universiti Kebangsaan Malaysia.
Muzzarelli, R.A.A., 1997, Chitin, Pergamon
Press, New York.
Robert, G.A.F., 1998, Chitin Chemistry, The
Macmillan Press, London.
Schmuhl, R., H.M.Krieg., and K.Keizer., 2001,
Adsorption of Cu(II) and Cr(IV) ion by
Chitosan : Kinetic and Equilibrium
studies, Water.S.A., Vol. 27:1.
Yan.G and T.Viraraghavan, 2000, Effect of
Pretreatment on the bioadsorption of
heavy metal on Mucor rouxii,
Water.S.A.,Vol. 26:1.