35
besar, sehingga diharapkan daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat juga bisa meningkat.
Proses adsorpsi biomassa selain dipengaruhi oleh karakter biomassa sebagai adsorben, dimungkinkan juga dipengaruhi oleh kondisi pH larutan zat warna dan
lamanya waktu kontak terjadinya proses adsorpsi. Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan optimasi pH larutan zat warna Remazol Yellow dan optimasi waktu
kontak proses adsorpsi.
B. Proses Adsorpsi
1. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow a. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow oleh Biomassa Tanpa Perlakuan Awal,
Aktif dan Terimmobilisasi Natrium Silikat Perbedaan daya serap biomassa tanpa perlakuan, biomassa aktif dan
biomassa terimmobilisasi natrium silikat terhadap zat warna Remazol Yellow disajikan pada Gambar 6. Data selengkapnya ada pada Lampiran 7.
1,264 1,489
1,790
0,2 0,4
0,6 0,8
1 1,2
1,4 1,6
1,8
Daya Serap mgg
Tanpa perlakuan
Aktif Imobilisasi
Jenis Perlakuan Biomassa
Gambar 6. Daya Serap Biomassa Rhyzopus oryzae Tanpa Perlakuan Awal, Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif dan Biomassa Rhyzopus oryzae Terimmobilisasi
Natrium Silikat
36
Gambar 6 menunjukkan bahwa perlakuan awal biomassa dengan cara aktivasi menggunakan NaOH dan modifikasi biomassa dengan cara immobilisasi
dapat meningkatkan daya serap biomassa jika dibandingkan dengan daya serap biomassa tanpa perlakuan awal. Daya serap biomassa aktif bila dibandingkan
dengan biomassa tanpa perlakuan awal mengalami peningkatan sebesar 17,800 , bila dibandingkan dengan biomassa terimmobilisasi natrium silikat mengalami
peningkatan sebesar 29,385 , sedangkan bila daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat dibandingkan biomassa aktif meningkatan sebesar
20,215 . Aktivasi dapat meningkatkan daya serap biomassa dimungkinkan karena proses aktivasi menggunakan basa NaOH dapat membersihkan permukaan
pori dinding sel jamur dari pengotor yang berupa protein, lipid, dan ion pengganggu sehingga gugus aktif yang berfungsi menyerap zat warna Remazol
Yellow meningkat. Daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih
besar dibandingkan biomassa aktif, hal ini kemungkinan karena luas permukaan dan volume pori kumulatif biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih besar
dibandingkan biomassa aktif. Peningkatan daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat selain dipengaruhi oleh luas permukaan adsorben, kemungkinan
juga dipengaruhi oleh gugus aktif dalam biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih banyak dibandingkan biomassa aktif akibat pengaruh adanya gugus aktif
pada natrium silikat..
b. Penentuan pH Optimum pH awal larutan dapat mempengaruhi besarnya adsorpsi zat warna Remazol
Yellow oleh biomassa Rhyzopus oryzae. Pada penelitian ini 25 mL larutan zat
warna Remazol Yellow ditambah 50 mg biomassa dengan waktu kontak yang seragam yaitu selama 60 menit. Variasi pH pada penelitian ini dilakukan pada pH
7, 8, 9, 10, 11, 12, dan 13. Proses adsorpsi zat warna Remazol Yellow dilakukan pada kondisi basa karena larutan zat warna Remazol Yellow dalam kondisi basa
dapat membentuk gugus radikal vinil yang ditunjukkan oleh reaksi berikut : Z-SO
2
-CH
2
-CH
2
-OSO
3
-Na + NaOH → Z.W.-SO
2
-CH=CH
2
+ Na
2
SO
4
+ H
2
O
37
Gugusan –SO
2
-CH=CH
2
merupakan senyawa vinil sulfon dimana gugus SO
2
dapat menyebabkan terjadinya kepolaran yang kuat pada gugus radikal vinil yang strukturnya :
δ
-
δ
+
Z-SO
2
-CH=CH
2
Pengaruh pH terhadap daya serap biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat disajikan pada Gambar 7. Data selengkapnya ada
pada Lampiran 8 dan 9.
0,5 1
1,5 2
2,5 3
3,5 4
7 8
9 10
11 12
13
pH D
a y
a S
e ra
p m
g g
a b
Gambar 7. Pengaruh pH terhadap Daya Serap Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif a dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat b
Gambar 7 menunjukkan bahwa daya serap biomassa aktif dari pH 7 sampai pH 10 terus mengalami peningkatan, tetapi terjadi penurunan daya serap terjadi
setelah pH 11. Uji statistik Duncan dan Anova menunjukkan bahwa daya serap biomassa aktif pada pH 10 dan 11 perbedaannya tidak signifikan maka dapat
disimpulkan bahwa pH optimum penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif terjadi pada pH 10 – 11. Uji statistik penyerapan zat warna
Remazol Yellow oleh biomassa aktif selengkapnya ada pada Lampiran 21.
Daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat dari pH 7 sampai pH 12 terus mengalami peningkatan, setelah pH 12 daya serapnya menurun. Uji
statistik Duncan dan Anova penyerapan biomassa terimmobilisasi natrium silikat
38
menunjukkan bahwa daya serap antara pH 12 dan 11 serta antara pH 12 dan 13 berbeda secara signifikan, sehingga dapat disimpullkan bahwa pH optimum
penyerapan oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat terjadi pada pH 12. Uji statistik Duncan dan Anova optimasi pH penyerapan zat warna Remazol Yellow
oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat selengkapnya ada pada Lampiran 22.
Rahmawati, dkk 2003 dalam penelitiannya menunjukkan bahwa pH optimum penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh enceng gondok aktif terjadi
pada kondisi pH 11. Penelitian Supriyanto, 2005 menunjukkan bahwa pH optimum penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh alang-alang aktif terjadi
pada pH 10. pH optimum biosorpsi oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih
tinggi daripada biomassa aktif. Hal ini kemungkinan karena biomassa yang telah diimobilisasi oleh pendukung berpori natrium silikat mempunyai kekuatan
partikel dan ketahanan kimia yang tinggi sehingga bisa lebih tahan pada pH tinggi.
Pada pH dibawah pH optimum penyerapannya lebih kecil, hal ini mungkin karena gugus radikal vinil sulfon yang terbentuk masih sedikit. Pada pH diatas pH
optimum penyerapannya juga lebih kecil, hal ini kemungkinkan karena ikatan kimia antara zat warna dengan kitin telah rusak akibat suasana alkali kuat yang
pekat dan panas.
c. Penentuan Waktu Kontak Optimum Pada percobaan penentuan waktu kontak optimum ini masing-masing
biomassa dilakukan pada pH optimum. Penentuan waktu kontak optimum untuk biomassa aktif dilakukan pada pH 11, sedangkan penentuan waktu kontak
optimum biomassa terimmobilisasi natrium silikat dilakukan pada pH 12. Larutan zat warna Remazol Yellow yang digunakan pada proses biosorpsi sebanyak 25 mL
kemudian ditambah 50 mg biomassa. Variasi waktu kontak pada penelitian ini dilakukan pada 10, 20, 30, 40 60, 80, dan 100 menit.
39
Pengaruh waktu kontak terhadap daya serap biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat disajikan pada Gambar 8. Data selengkapnya ada
pada Lampiran 10 dan 11.
500 1.000
1.500 2.000
2.500 3.000
3.500 4.000
10 20 30 40
50 60 70 80
90 100 110
Waktu Kontak menit D
a y
a S
e ra
p m
g g
a b
Gambar 8. Pengaruh Waktu Kontak terhadap Daya Serap Biomassa Rhyzopus oryzae
Aktif a dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat b Gambar 8 menunjukkan bahwa daya serap biomassa aktif selama waktu
kontak 10 sampai 30 menit terus mengalami peningkatan, setelah 30 menit daya serap biomassa aktif cenderung konstan. Berdasarkan uji statistik Duncan dan
Anova penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif mencapai optimum pada waktu kontak 30 menit. Uji statistik Duncan dan Anova optimasi
waktu kontak penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif selengkapnya disajikankan pada Lampiran 23.
Daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat pada waktu kontak 10 sampai 20 menit daya serapnya mengalami peningkatan. Setelah waktu kontak
selama 20 menit daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat cenderung konstan. Uji satistik Duncan dan Anova menunjukkan bahwa penyerapan zat
warna Remazol Yellow mencapai optimum pada waktu kontak selama 20 menit. Data uji statistik Duncan dan Anova optimasi waktu kontak penyerapan zat warna
Remazol Yellow oleh biomassa terimmobilisasi selengkapnya disajikan pada
Lampiran 24. Waktu kontak optimum penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh
biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih singkat dibandingkan biomassa
40
aktif. Hal ini disebabkan karena luas permukaan biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih besar daripada biomassa aktif.
d. Penentuan Isoterm Adsorpsi Biomassa Aktif Penentuan jenis isoterm adsorpsi bertujuan untuk mengetahui proses
penyerapan yang terjadi antara biomassa sebagai adsorben dan zat warna Remazol Yellow
sebagai zat yang diserap oleh adsorben adsorbat. Penentuan isoterm adsorpsi jamur aktif ini dilakukan pada kondisi pH dan waktu kontak optimum,
yaitu pada pH 11 dan waktu kontak 30 menit. Menurut Stum dan Morgan 1995 adsorpsi biasanya ditulis dengan isoterm
yang menunjukkan hubungan antara konsentrasi zat yang diserap adsorbat dan jumlah yang diserap pada temperatur konstan. Dua jenis adsorpsi yang sering
digunakan untuk menentukan jenis adsorpsi pada proses biosorpsi ini adalah isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich.
1. Isoterm Langmuir Penentuan isoterm Langmuir dilakukan dengan cara membuat kurva
hubungan antara 1Cakhir dan 1daya serap 1Q, sehingga dapat diperoleh kurva 1Q versus 1Cakhir diperoleh kurva isoterm Langmuir untuk proses biosorpsi.
Kurva isoterm adsorpsi Langmuir biomassa aktif ditunjukkan oleh Gambar 9. Data selengkapnya ada pada Lampiran 13.
y = 6,9742x + 0,0003 R
2
= 0,9952
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7
0,02 0,04
0,06 0,08
0,1
1Cakhir 1
Q
Gambar 9. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif Dari kurva isoterm adsorpsi Langmuir pada Gambar 9 diperoleh persamaan
garis lurus y = 6,9742 x + 0,0003 dengan harga R
2
= 0,9952.
41
2. Isoterm Freundlich Isoterm Freundlich ditentukan dengan cara membuat kurva hubungan log
Cakhir dan log Q. Kurva isoterm adsorpsi Freundlich log Q versus log Cakhir disajikan oleh Gambar 10. Data selengkapnya ada pada Lampiran 14.
y = 0,9235x - 0,7372 R
2
= 0,9851
0,2 0,4
0,6 0,8
1
0,2 0,4
0,6 0,8
1 1,2
1,4 1,6
1,8 2
Log Cakhir L
o g
Q
Gambar 10. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif Dari kurva isoterm adsorpsi Freundlich diperoleh persamaan garis lurus
y = 0,9235 x – 0,7372 dengan harga R
2
= 0,9851. Harga koefisien regresi linier R
2
isoterm Langmuir 0,9952 lebih besar bila dibandingkan dengan isoterm Freundlich 0,9851 sehingga isoterm adsorpsi
yang sesuai untuk penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif adalah isoterm Langmuir. Isoterm Langmuir ini mengasumsikan bahwa proses
adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif cenderung bersifat kimia yang menyebabkan terbentuknya lapisan tunggal monolayer adsorption yang
menyeluruh.
e. Penentuan Isoterm Adsorpsi Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat Proses adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh biomassa terimmobilisasi
natrium silikat juga dilakukan pada kondisi pH dan waktu kontak optimum yaitu pada pH 12 dan waktu kontak 20 menit.
1. Isoterm Langmuir Kurva isoterm Langmuir biomassa terimmobilisasi natrium silikat
ditunjukkan oleh Gambar 11. Data selengkapnya ada pada Lampiran 16.
42
y = 4,7112x - 0,0008 R
2
= 0,9882
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,02 0,04
0,06 0,08
0,1 0,12
1Cakhir 1
Q
Gambar 11. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Rhyzopus oryzae Terimmobilisasi Natrium Silikat
Dari kurva isoterm adsorpsi Langmuir diperoleh persamaan garis lurus y = 4,7112 x – 0,0008 dengan harga R
2
= 0,9882.
2. Isoterm Freundlich Kurva isoterm Freundlich log Q versus log Cakhir ditunjukkan pada
Gambar 12. Data selengkapnya ada pada Lampiran 17.
y = 0,8807x - 0,5104 R
2
= 0,9701
0,2 0,4
0,6 0,8
1 1,2
0,5 1
1,5 2
Log Cakhir L
o g
Q
Gambar 12. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Rhyzopus oryzae Terimmobilisasi Natrium Silikat
Dari kurva isoterm Freundlich biomassa terimmobilisasi natrium silikat diperoleh persamaan garis lurus y = 0,8807 x – 0,5104 dengan harga R
2
= 0,9701. Harga koefisien regresi R
2
isoterm Langmuir 0,9882 lebih besar bila dibandingkan dengan isoterm Freundlich 0,9701 sehingga isoterm adsorpsi zat
43
warna Remazol Yellow oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat yang sesuai adalah isoterm Langmuir. Isoterm adsorpsi biomassa terimmobilisasi natrium
silikat sama dengan isoterm adsorpsi biomassa aktif yaitu isoterm adsorpsi Langmuir, sehingga diasumsikan bahwa proses adsorpsi zat warna Remazol
Yellow oleh biomassa terimmobilisasi cenderung bersifat kimia yang
menyebabkan terbentuknya lapisan tunggal monolayer yang menyeluruh. Menurut Gitopadmojo, 1978 senyawa radikal vinil sulfon pada zat warna
Remazol Yellow dapat bereaksi dengan gugus hidroksil pada selulosa membentuk
ikatan kovalen dengan reaksi sebagai berikut : Z-SO
2
-CH=CH
2
+ R-O-H → Z.W.-SO
2
-CH
2
-CH
2
-OR
Berdasarkan spektra FTIR baik biomassa Rhyzopus oryzae aktif maupun biomassa Rhyzopus oryzae terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan adanya
gugus hidroksil O-H, sehingga senyawa radikal vinil sulfon pada zat warna Remazol Yellow
kemungkinan juga bisa bereaksi dengan gugus hidroksil pada biomassa aktif dan terimmobilisasi natrium silikat membentuk ikatan kovalen.
Selain mengandung hidroksil, pada biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi juga mengandung gugus C=O amida yang lebih reaktif dibanding gugus hidroksil,
sehingga kemungkinan gugus C=O amida pada biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat dapat bereaksi dengan senyawa vinil sulfon pada
zat warna Remazol Yellow membentuk ikatan kovalen. Pada spektra FTIR biomassa terimmobilisasi natrium silikat juga mengandung gugus Si-O-Si yang
cukup reaktif, sehingga kemungkinan juga mampu bereaksi dengan senyawa vinil sulfon membentuk ikatan kovalen.
C. Aplikasi Limbah
