serapan pada daerah bilangan gelombang 1432 cm
-1
menunjukkan vibrasi gugus metilena -CH
2
- dari penambahan asam sitrat. Penambahan asam sitrat menyebabkan reaksi esterifikasi berlangsung dimana O
-
pada atom C-6 selulosa yang bersifat nukleofil akan menyerang gugus karbonil dari asam sitrat anhidrat yang bersifat
elektrofil dan membentuk selulosa sitrat. Secara hipotesis reaksi selulosa dengan asam sitrat untuk membentuk selulosa sitrat dapat dilihat pada Gambar 4.6berikut :
H
2
C C
C HO
H
2
C -H
2
O H
2
C C
C HO
H
2
C O
O C
O O
O O
O O
OH OH
OH O
H O
H H
H H
H H
H H
H H
H O
n
O O
O O
O OH
OH O
H O
H H
H H
H H
H H
H H
H O
n
O OH
C O
OH C
O OH
H
2
C C
C HO
H
2
C O
OH C
O OH
C O
-H
2
O
O O
O O
OH O
OH OH
O H
O H
H H
H H
H H
H H
H H
O
n
H
2
C C
C HO
H
2
C O
O C
O C
O O
O O
O O
OH OH
OH O
H O
H H H
H H
H H
H H
H H
O
n Asam Sitrat
C O
OH OH
H
2
C C
C HO
H
2
C C
O OH
C O
O
O O
O O
O OH
OH OH
O H
O H
H H
H H
H H
H H
H H
O
n
O O
O O
HO OH
OH OH
O H
O H
H H
H H
H H
H H
H H
O
n Selulosa
Selulosa-Sitrat Selulosa
H
H
Gambar 4.6. Reaksi Pembentukan Selulosa Sitrat melalui Esterifikasi Selulosa Thanh, 2009
4.2.3. Analisis Morfologi dengan SEM Scanning Electron Microscopic
Analisis SEM dilakukan untuk melihat morfologi dari senyawa hasil modifikasi selulosa yang diperoleh. Informasi dari analisis ini akan menunjukkan gambaran
seberapa baik interaksi reagensia yang digunakan dalam modifikasi selulosa. Dalam
penelitian ini uji SEM dilakukan pada selulosa hasil isolasi dari daun nenas dan selulosa sitrat dengan perbesaran gambar mencakup 250 kali dan 500 kali.
Adapun hasil SEM dari selulosa hasil isolasi dari daun nenas dari Gambar 4.3, menunjukkan morfologi permukaan.Permukaan pada perbesaran 250 kali dan 500
kali tampak homogen, halus, dan memiliki permukaan yang kecil.
Adapun hasil SEM dari selulosa sitrat hasil isolasi dari daun nenas dari Gambar 4.4, menunjukkan telah terjadi perubahan morfologi permukaan.Permukaan
pada perbesaran 250 kali dan 500 kali tampak lebih kasar dan memiliki permukaan yang lebih besar daripada selulosa hasil isolasi.Ini menunjukkan perubahan morfologi
yang mendukung telah terjadi reaksi antara gugus hidroksil selulosa dan gugus karbonil dari asam sitrat.
4.2.4. Penentuan Derajat Substitusi DS
Derajat Substitusi DS adalah jumlah rata-rata gugus per anhidroglukosa unit yang disubstitusikan oleh gugus lain. Apabila gugus yang menggantikan berupa satu gugus
anhidroksil pada setiap unit anhidroglukosa diesterifikasi dengan satu buah gugus asetil, nilai DS sebesar 1.Jika terdapat tiga buah gugus hidroksil yang diesterifikasi,
maka nilai DS sebesar 3 Wurzburg, 1986. Penentuan DS dari senyawa selulosa sitrat yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan persamaan di bawah ini :
sitrat =
[volume blanko −volume sampel ] x 0,1 x molaritas asam
Berat Sampel gram
x 100 =
[4,4 −5,8] x 0,1 x 0,48
0,1
x 100 = 67,2
DS =
162 x sitrat 1000
− 99 × sitrat
=
162 x 67,2 1000
− 99 × 67,2
= 1,925
Derajat substitusi selulosa sitrat terhadap selulosa yakni sebesar 1,925 yang mengindikasikan bahwa rata-rata sebanyak 1,925 gugus OH dari setiap monomer
selulosa mengalami substitusi dengan asam sitrat membentuk selulosa sitrat.
4.2.5.Analisis Absorpsi Selulosa dan Selulosa Sitrat Terhadap Ion Cd
2+
Kurva daya serap selulosa dapat dilihat pada Gambar 4.7 berikut.
Gambar 4.7. Kurva Daya Serap Selulosa
2 4
6 8
10 12
14 16
100 200
300 400
500 600
T e
rs e
ra p
Konsentrasi Ion Cd
Kurva daya serap selulosa sitrat dapat dilihat pada Gambar 4.8 berikut.
Gambar 4.8. Kurva Daya Serap Selulosa Sitrat
Berdasarkan kurva padaGambar 4.7 menyatakan bahwa selulosa memiliki kemampuan serapan.Hal ini disebabkan karena adanya gugus hidroksil yang dapat
berinteraksi dengan ion logam Cd
2+
. Adanya gugus OH yang merupakan Lewis Hard base memberikan interaksi dengan ion Cd
2+
yang merupakan kation besar. Hasil serapan oleh selulosa dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan serapan terhadap ion
Cd
2+
pada konsentrasi 100 ppm hingga 200 ppm sedangkan pada konsentrasi 300 ppm hingga 500 ppm mengalami penurunan. Ini menyatakan bahwa jumlah adsorben
yang digunakan sudah optimum pada konsentrasi 200 ppm dan interaksi antara adsorben dan adsorbat yang kuat sehingga ion logam tertahan pada permukaa
adsorben.Sementara pada konsentrasi 300 ppm hingga 500 ppm sudah melewati batas optimum sehingga menurunkan ikatan kovalen antara adsorben dan adsorbat yang
menyebabkan ion logam terlepas dari permukaan adsorben.
10 20
30 40
50 60
70 80
100 200
300 400
500 600
T e
rs e
ra p
Konsentrasi Ion Cd
Adapun reaksi pengikatan ion kadmium dengan selulosa dapat dilihat pada Gambar 4.9 berikut :
O O
O OH
OH OH
OH O
H O
H H
H H
H H
H H
H H
H O
n Cd
2+
O O
O O
OH HO
O H
O H
H H
H
H H
H H
H H
H O
n O
O O
OH
HO O
OH O
H O
H H
H H
H H
H H
H H
H O
n Cd
OH + 2 H
+
Gambar 4.9. Pengikatan ion kadmium dengan Selulosa House, 2008
Berdasarkan kurva yang ditunjukkan sebelumnya menyatakan bahwa adanya modifikasi terhadap selulosa jelas mempengaruhi kemampuan serapannya terhadap
ion logam Cd
2+
. Selulosa tersusun atas rantai-rantai panjang yang terikat satu sama lain sehingga membentuk struktur seperti anyawan yang disebut fibril dan
menjadikan selulosa mampu menyerap ion logam secara fisika. Adanya modifikasi pada selulosa menjadikannya lebih reaktif karena memiliki gugus fungsi yang lebih
banyak dari selulosa itu sendiri.
Kemampuan selulosa sitrat sebagai adsorben disebabkan karena adanya interaksi gugus karbonil C=O dan gugus hidroksil O-H terhadap ion logam Cd
2+
. Gugus-gugus ini akan mengikat ion logam Cd
2+
melalui ikatan ion atau ion polar. Bertambahnya gugus karbonil dan hidroksil dari penambahan asam sitrat
menyebabkan selulosa sitrat prinsiphard-soft interaction di mana gugus C=O yang
memiliki orbital kosong pada � sebagai akseptor yang dapat berinteraksi dalam
transfer muatan. Namun, tipe interaksi ini bukanlah interaksi yang paling disukai sehingga menyebabkan penyerapan ion logam yang kurang optimal.Adanya gugus O-
H yang merupakan Lewis hard base juga memberikan interaksi dengan ion Cd
2+
yang merupakan kation besar House. 2008.
Dari kurva pada Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan serapan terhadap ion logam Cd
2+
pada konsentrasi 100 ppm hingga 200 ppm sedangkan pada konsentrasi 300 ppm hingga 500 ppm mengalami penurunan. Ini disebabkan jumlah
adsorben yang digunakan sudah optimum pada konsentrasi 200 ppm dan interaksi antara adsorben dan adsorbat yang kuat sehingga menyebabkan ion logam tertahan
pada permukaan adsorben.Sementara pada konsentrasi 300 ppm hingga 500 ppm sudah melewati batas optimum sehingga menurunkan interaksi antara adsorben dan
adsorbat yang menyebabkan ion logam terlepas dari permukaan adsorben. Pada konsentrasi 500 ppm terlihat persentase serapan yang sangat rendah, ini disebabkan
selain selulosa sitrat yang telah jenuh dalam menyerap logam juga dipengaruhi oleh sifat selulosa sitrat yang sedikit higroskopis sehingga sebagian selulosa sitrat menjadi
larut dalam larutan yang turut serta menjadikan jumlah ion yang terserap tidak maksimal.
Adapun reaksi pengikatan ion kadmium dengan selulosa sitrat dapat dilihat pada Gambar 4.10.
O O
O O
O OH
OH OH
O H
O H
H H
H H
H H
H H
H H
O n
H
2
C C
C HO
H
2
C C
O OH
C O
O O
O O
O OH
OH OH
O H
O H
H H
H H
H H
H H
H H
O
O
n
O O
O O
O OH
O OH
O H
O H
H H
H H
H H
H H
H H
O
n H
2
C C
C HO
H
2
C C
O O
C O
O O
O O
O OH
O OH
O H
O H
H H
H H
H H
H H
H H
O
O
n Cd
Cd
2+
2 H
+
Gambar 4.10. Pengikatan ion Kadmium dengan Selulosa Sitrat House, 2008
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Esterifikasi sebanyak 0,5 gram selulosa hasil isolasi dari daun nenas
menggunakan asam sitrat dengan perbandingan bb 1:3 menghasilkan 0,5546 gram selulosa sitrat berbentuk serbuk dan berwarna kuning pucat, yang dalam
penelitian ini memberikan karakteristik : a.
Pada analisis gugus fungsi menggunakan FT-IR memunculkan pita serapan vibrasi stretching O-H pada daerah bilangan gelombang 3337 cm
-1
, dan didukung oleh vibrasi gugus karbonil C=O pada daerah bilangan
gelombang 1729 cm
-1
. b.
Pada analisis morfologi permukaan menggunakan SEM menunjukkan bahwa permukaan selulosa sitrattampak lebih kasar dan memiliki
permukaan yang lebih besar menandakan selulosa dan asam sitrat telah bereaksi.
2. Hasil analisis adsorpsi terhadap ion logam Cd
2+
menggunakan SSA menunjukkan bahwa serapan optimum dengan waktu kontak 60 menit terdapat
pada konsentrasi 200 ppm, di mana selulosa memiliki serapan sebesar 14,7143 , sedangkan selulosa sitrat serapan optimum pada konsentrasi 100 ppm
dengan serapan sebesar 74,7872 .
5.2. Saran
1. Disarankan untuk penelitian selanjutnya melakukan sintesis selulosa sitrat
dengan melakukan sejumlah variasi perbandingan massa selulosa dengan asam sitrat .
Disarankan untuk penelitian selanjutnya meneliti kekuatan serapan selulosa
termodifikasi yang dihasilkan dengan variasi ion logam yang berbeda.
