DESALINASI AIR ASIN MENGGUNAKAN MEMBRAN SELULOSA BAKTERI AKRILAMIDA-ASETAT
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
DESALINASI AIR ASIN MENGGUNAKAN MEMBRAN SELULOSA
BAKTERI AKRILAMIDA-ASETAT
Raudhatul Fadhilah* dan Dedeh Kurniasih
Prodi Pendidikan Kimia FKIP Universitas Muhammadiyah Pontianak
Jalan Ahmad Yani No. 111 Pontianak Kalimantan Barat
*E-mail: raudhatul_fadhilah@yahoo.com
ABSTRAK
Krisis air bersih yang masih melanda beberapa belahan dunia memerlukan teknik pengolahan air
bersih. Salah satu sumber mata air berasal dari lautan yang memiliki kadar garam tinggi. Teknik
pengolahan air yang berkembang pesat dalam pengolahan air asin adalah desalinasi dengan
membran. Pada penelitian ini, membran selulosa bakteri akrilamida disintesis menggunakan bahan
dasar kulit pisang. Peningkatan performa membran dalam mengurangi kadar garam dan
meminimalisir penyumbatan (fouling) dilakukan dengan mendoping asam asetat ke dalam
membran selulosa bakteri akrilamida. Pengukuran dengan teknik spektrofotometri UV-Vis (λ=490
nm) pada deret standar konsentrasi NaCl 0 ppm, 250 ppm, 500 ppm, 2000 ppm diperoleh
persamaan
garis
y=
0.0002x
+
0.0986
R² = 0.8286. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien rejeksi (R) selulosa bakteri yang
didoping dengan asam asetat lebih tinggi (R=62.15%) daripada selulosa bakteri akrilamida tanpa
asam asetat (R=44.65%). Dengan demikian, membran selulosa bakteri akrilamida yang didoping
dengan asam asetat lebih selektif dibandingkan membran selulosa bakteri akrilamida tanpa asam
asetat. Penambahan asam asetat menyebabkan pori membran lebih rapat sehingga kemampuan
membran dalam menjerap garam juga meningkat.
Kata kunci: akrilamida, air asin, fouling, membran, selulosa bakteri asetat
ABSTRACT
Clean water crisis that still happening in some parts of the world led to the development of water
processing techniques continue to be made. One source of water comes from the oceans which
have a high salt density. Water processing techniques that developing rapidly in the processing of
salty water is membranes desalination. In this study, the cellulose membrane of acrylamide bacteria
was synthesized using the basic ingredients of a banana peel. Escalation of membrane selectivity in
absorbing salts and minimizing blockage (fouling) was performed by doping acetic acid into the
cellulose membrane of acrylamide bacteria. Measurement by using spectrophotometry UV-Vis
technique (λ = 490 nm) on a standard series of NaCl concentration of 0 ppm, 250 ppm, 500 ppm,
2000 ppm obtained line equation y = 0.0002x + 0.0986 R ² = 0.8286. The results showed that the
rejection coefficient (R) of bacterial cellulose which is doped with acetic acid was higher (R =
62.15%) than the cellulose acrylamide bacteria without acetic acid (R = 44.65%). Thus, the
cellulose membrane of acrylamide bacteria which is doped with acetic acid is more selective than
the cellulose membrane of acrylamide bacteria without doped with acetic acid. The addition of
acetic acid causes the membrane pore tighter, therefore the membrane's ability to absorb the salt
also increases.
Keywords: acrylamide, saltwater, fouling, membrane, acetate bacterial cellulose
104
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
transport massa pada selektif molekul
(Taylor, 2011). Polimer yang telah diteliti
memiliki performa yang luar biasa
sebagai membran, salah satunya adalah
selulosa asetat. Penelitian Hassanien, et
al., 2013 menunjukkan bahwa komposit
membran selulosa asetat sintetis memiliki
aktivitas antibakteri dengan koefisien
rejeksi pada air laut sebesar 59%.
Ebrahim, et al., 2015 dalam penelitiannya
melaporkan bahwa membran selulosa
asetat yang disintesis dari jerami padi
memiliki koefisien rejeksi pada larutan
NaCl sebesar 93.3 %.
Proses
desalinasi
dengan
menggunakan
membran
memiliki
kelemahan, yaitu terjadinya fouling dan
polarisasi konsentrasi serta umur
membran (Mulder, 1991). Fouling
didefinisikan sebagai deposisi irreversibel
dari partikel yang tertahan pada atau di
dalam pori membran dan akan merusak
daya hantar membran tersebut, sehingga
dapat menyebabkan hambatan transport
ion melewati permukaan membran
(Redjeki, 2011). Fouling pada membran
dapat dikurangi dengan menambahkan
flokulan. Salah satu bahan yang potensial
sebagai flokulan adalah akrilamida
(Chesters, et al., 2009; Sharma & Tiwari,
2016). Oleh karena itu, pada penelitian
ini pengusul akan mendoping akrilamida
ke dalam membran selulosa asetat.
Prekursor selulosa asetat dalam penelitian
ini akan disintesis dari limbah kulit
pisang. Selulosa yang disintesis dari kulit
pisang terbukti dapat menyerap NaCl
dengan derajat pengembangan sebesar
882.35 (Fadhilah & Kurniawan, 2016).
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara
kepulauan terbesar di dunia yang
memiliki luas wilayah 5.193.252 Km2
dengan dua per tiga luas wilayahnya
merupakan perairan (3.288.683 Km2).
Ironisnya, di tengah kepungan air itu
ternyata masih ada beberapa tempat yang
mengalami kekurangan air, terutama
mengenai ketersedian air bersih (Redjeki,
2011). Pontianak merupakan salah satu
kota tempat sungai terpanjang di
Indonesia berada. Meskipun terdapat
sumber air yang melimpah, namun
masyarakat Pontianak sering mengalami
krisis air bersih terutama pada musim
kemarau. Air sungai yang diolah oleh
PDAM berubah menjadi payau.
Air payau merupakan air yang
memiliki
salinitas
tinggi
atau
mengandung kadar klorida yang tinggi.
Air payau mengandung kadar klorida
sebesar 500-5000 mg/L dan memberikan
rasa asin pada air. Kadar klorida
maksimum sesuai baku mutu air bersih
adalah 600 mg/L (Kusumahati, 1998).
Selama ini belum ada pengolahan
air payau di Pontianak. Air payau akan
terus melanda masyarakat sampai hilang
dengan sendirinya ketika musim hujan
tiba. Oleh karena itu, diperlukan teknik
pengolahan air payau sehingga ketika
musim kemarau, krisis air bersih tidak
terjadi di Pontianak. Teknik pengolahan
air payau atau desalinasi garam yang
selama ini digunakan adalah dengan
teknologi membran (Biyantoro & Basuki,
2007).
Membran adalah lapisan tipis dari
material polimer yang berfungsi sebagai
penghalang
yang
memingkinkan
105
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
ditambahkan Acetobacter xylinum dan
diinkubasikan selama 8-15 hari pada suhu
32 ºC. Pada hari ke-8, selulosa bakteri
(BC) siap dipanen dengan ketebalan 0.5-1
cm.
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada
penelitian ini adalah Spektrofotometri
UV-Vis,
oven,
corong
Buchner,
termometer, pH meter, dan seperangkat
alat-alat gelas umum.
Bahan-bahan
yang
digunakan
dalam penelitian ini adalah limbah kulit
pisang yang diperoleh dari penjual
goreng pisang dan pasar Flamboyan di
Pontianak, Acetobacter xylinum, gula
pasir, kertas saring, NaOH, NaCl,
(NH4)2SO4 dari sigma, asam asetat 98%
dari sigma, akrilamida dari sigma.
Pemurnian Selulosa Bakteri
Proses
pemurnian
selulosa
mikrobial dilakukan dengan merendam
nata ke dalam larutan NaOH 4% selama
24 jam. Perendaman dengan NaOH
bertujuan
untuk
menghilangkan
komponen-komponen non selulosa dan
sisa
bakteri,
dimana
komponenkomponen non selulosa ini akan
menghalangi ikatan hidrogen yang terjadi
antar
rantai
molekul
selulosa.
Perendaman dilanjutkan menggunakan
CH3COOH 4% selama 24 jam. Tujuan
dari perendaman ini adalah untuk
menetralkan NaOH yang masih terdapat
pada
selulosa
mikrobial.
Setelah
direndam dengan asam asetat, selulosa
mikrobial direndam dalam air berulang
kali untuk menghilangkan bau asam serta
mengurangi
kandungan
asamnya,
selanjutnya dikeringkan di bawah sinar
matahari dan dilanjutkan dengan proses
pembuatan selulosa asetat.
Cara Kerja
Pembuatan Selulosa Bakteri dari
Limbah Kulit Pisang (Nata de banana)
Limbah kulit pisang dikerok
bagian dalamnya kemudian dihancurkan
sehingga didapatkan bubur limbah kulit
pisang, lalu bubur diperas menggunakan
kain kasa sehingga didapatkan sarinya.
Sari kulit pisang tersebut masih banyak
mengandung endapan atau pengotor
sehingga untuk mendapatkan sari kulit
pisang yang baik perlu disaring
menggunakan kertas saring dengan
bantuan pompa vakum menggunakan
corong-Buchner. Tahap selanjutnya sari
kulit pisang diencerkan menggunakan air
dengan nisbah sari kulit pisang:air adalah
1:4, lalu larutan tersebut dididihkan.
Setelah mendidih, ditambahkan gula pasir
sebagai sumber karbon sebanyak 7.5 g
dan ditambahkan (NH4)2SO4 0.5 g.
Larutan diaduk sampai homogen,
kemudian diatur pHnya menjadi 4.5
dengan penambahan asam asetat 98%.
Larutan yang telah disesuaikan pH-nya
dimasukkan ke dalam tiap wadah
kemudian ditutup. Keesokan harinya
Pembuatan Selulosa Asetat
Proses pembuatan selulosa asetat
terdiri atas tiga tahap, yaitu : tahap
swelling, tahap asetilasi, dan tahap
hidrolisis. Tahap swelling bertujuan
untuk aktivasi pulp, aktivator yang
digunakan adalah asam asetat glacial.
Pada tahap ini dilakukan pengadukan
selulosa mikrobial dengan asam asetat
glacial selama 24 jam. Reaksi swelling
akan memperluas permukaan selulosa
asetat dan akan membantu meningkatkan
reaktivitas selulosa asetat terhadap reaksi
106
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
terbuka selama 15 menit. Setelah itu,
pelat kaca dimasukkan ke dalam
koagulan 2-propanol selama 24 jam.
Proses
tersebut
bertujuan
untuk
mendapatkan struktur membran yang
lebih rapat. Membran yang telah
terbentuk dicuci berkali-kali dengan air
yang mengalir untuk menghilangkan
seluruh pelarut dan aditif.
asetilasi.
Kemudian dilanjutkan pada tahap
asetilasi dengan menambahkan asam
sulfat pekat yang berfungsi sebagai katalis
dan diaduk kontinyu selama 24 jam.
Kemudian ke dalam selulosa hasil
asetilasi ditambahkan air dingin dan
dilakukan pengadukan selama 1 jam.
Tahap ini disebut sebagai tahap hidrolisis
yang bertujuan untuk menguraikan asam
asetat glacial menjadi asam asetat. Hasil
yang diperoleh dari pengendapan ini
adalah
berupa
gumpalan-gumpalan
selulosa asetat berwarna putih kekuningkuningan.
Penentuan Nilai Koefisien Rejeksi
Besarnya konsentrasi NaCl dalam
permeat dan retentat diukur dengan alat
spektrofotometri sinar tampak pada
panjang gelombang 490 nm setelah diberi
pereaksi fenol (5%) dan asam sulfat
dengan perbandingan sebagai berikut 1
ml sampel : 5 ml asam sulfat dan 1 ml
fenol. Rejeksi dihitung dengan rumus
sebagai berikut:
Rejeksi (R) = ( 1 – Cp/Cr ) × 100 %
Dengan: R = Rejeksi (%), Cp =
Konsentrasi permeat (ppm), Cr =
Konsentrasi retentat (ppm)
Preparasi dan Pencetakan Membran
Selulosa Asetat-Akrilamida
Pada tahap awal preparasi
membran selulosa asetat, dilakukan
dengan menyaring gumpalan-gumpalan
putih kekuningan hasil reaksi hidrolisis
dengan menggunakan kertas saring dan
dilakukan
pencucian
berkali-kali
menggunakan aquadest dan etanol yang
bertujuan untuk mengurangi bau asam
dan kandungan asam. Dilanjutkan dengan
proses vacum pump dan pencampuran
dengan diklorometan untuk mendapatkan
larutan dope. Pada proses pencetakan
membran, digunakan lapisan pendukung
berupa
poliester
dan
akrilamida.
Membran selulosa asetat dengan lapisan
pendukung poliester dan akrilamida
memiliki kekuatan tarik dan daya dukung
membran lebih baik daripada membran
selulosa asetat tidak berpendukung.
Pencetakan membran dilakukan di atas
pelat kaca. Poliester dihamparkan di atas
kaca, diselotip dengan ketebalan tertentu
kemudian dope selulosa asetat dicetak di
atasnya dan diratakan dengan batang
silinder lalu diangin-anginkan di udara
HASIL
PENELITIAN
DAN
PEMBAHASAN
Pembuatan Membran Selulosa Asetat
Membran Selulosa Asetat dalam
penelitian ini menggunakan prekursor
limbah kulit pisang sebagai starting
material
selulosa.
Selulosa
yang
digunakan adalah selulosa bakteri
akrilamida yang didoping dengan asam
asetat. Penambahan akrilamida ke dalam
selulosa bakteri bertujuan meningkatkan
performa selulosa bakteri dalam menjerap
garam. Sedangkan pendopingan asam
asetat ke dalam membran selulosa bakteri
akrilamida
bertujuan
meningkatkan
performa membran dalam mengurangi
garam
dan
mengatasi
fouling
(penyumbatan) membran yang sering
107
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
bahwa asam asetat telah masuk ke dalam
struktur selulosa bakteri akrilamida.
terjadi pada membran selulosa. Membran
selulosa yang dibuat dibedakan menjadi 2
tipe, yaitu: selulosa bakteri akrilamida
asetat dan selulosa bakteri akrilamida
tanpa asetat. Hasil sintesis membran
selulosa bakteri akrilamida tanpa asetat
dan selulosa bakteri akrilamida asetat
diperlihatkan pada Gambar 1 dan Gambar
2.
Performa Membran Selulosa Asetat
Performa
membran
selulosa
bakteri akrilamida dengan dan tanpa
asetat
diketahui
dengan
teknik
spektrofotometri UV-Vis pada λ=490 nm
dengan deret standar konsentrasi NaCl 0
ppm, 250 ppm, 500 ppm, 2000 ppm.
Hasil pengukuran deret standar, selulosa
bakteri akrilamida dengan dan tanpa
asam asetat diperlihatkan pada Tabel 1
dan persamaan garis linear standar NaCl
diperlihatkan pada Gambar 3.
Tabel 1. Hasil Pengukuran dengan
Spektrofotometri UV-Vis
C standar NaCl (ppm)
0
250
500
750
2000
BC-Aam
BC-Aam asetat
Gambar 1. Selulosa bakteri akrilamida
Rerata Absorbansi
0
0.2
0.2
0.37
0.5
0.32
0.25
0.6
0.5
0.4
Gambar 2. Selulosa bakteri akrilamida
asetat
0.3
Gambar 1 dan 2. memperlihatkan
bahwa terjadi perubahan warna selulosa
bakteri akrilamida ketika dicelupkan ke
dalam asam asetat. Selulosa bakteri
akrilamida yang semula berwarna kuning
jernih berubah warnanya menjadi kuning
kecoklatan. Hal ini mengindikasikan
0.1
y = 0.0002x + 0.0986
R² = 0.8286
0.2
0
0
500
1000
1500
2000
Gambar 3. Persamaan Garis Linear
Standar NaCl
108
2500
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
sebesar 62.15, sedangkan selulosa bakteri
akrilamida tanpa asam asetat sebesar
44.65%. Dengan demikian, membran
selulosa bakteri akrilamida yang didoping
dengan asam asetat lebih selektif
dibandingkan membran selulosa bakteri
akrilamida
tanpa
asam
asetat.
Penambahan asam asetat menyebabkan
pori membran lebih rapat sehingga
kemampuan membran dalam menjerap
garam juga meningkat.
Tabel 1. memperlihatkan bahwa
semakin tinggi konsentrasi NaCl, maka
absorbansi semakin besar. Hal ini sesuai
dengan hukum Lambert-Beer yang
menyatakan bahwa konsentrasi sebanding
dengan absorbansi. Berdasarkan Gambar
3, diperoleh persamaan garis y= 0.0002x
+
0.0986
dengan
koefisien determinasi (R²) = 0.8286.
Kemampuan selulosa bakteri akrilamida
dengan dan tanpa asetat dalam menjerap
NaCl diketahui dengan merendam
membran ke dalam larutan NaCl 2000
ppm selama 1 jam. Kemudian, diukur
absorbansi pada konsentrasi NaCl 2000
ppm setelah direndam selama 1 jam.
Hasil penelitian menunjukkan absorbansi
selulosa bakteri akrilamida tanpa asetat
sebesar 0.32 dan 0.25 untuk selulosa
bakteri akrilamida dengan asam asetat.
Dengan menggunakan persamaan garis
linear diketahui konsentrasi NaCl yang
masih tersisa ketika direndam dengan
membran, sehingga koefisien rejeksi (R)
masing-masing membran dapat dihitung.
Koefisien rejeksi adalah fraksi
konsentrasi zat terlarut yang tidak
menembus membran atau bisa disebut
sebagai % removal. Rejeksi dihitung
dengan rumus: Rejeksi (R) = ( 1 – Cp/Cr
) × 100 %, dengan Cp = Konsentrasi
permeat (ppm), Cr = Konsentrasi retentat
(ppm). Permeat dalam penelitian ini
adalah konsentrasi NaCl sebelum diserap,
sedangkan retentat adalah konsentrasi
NaCl setelah diserap. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa koefisien rejeksi (R)
selulosa bakteri yang didoping dengan
asam asetat lebih tinggi (R=62.15%)
daripada selulosa bakteri akrilamida
tanpa asam asetat (R=44.65%). Artinya,
membran selulosa bakteri akrilamida
asetat mampu menghilangkan NaCl
KESIMPULAN
Membran
selulosa
bakteri
akrilamida telah berhasil disintesis
dengan kemampuan merejeksi garam
sebesar 62.15%. Membran selulosa
bakteri akrilamida asetat menunjukkan
performa yang baik dalam mengurangi
kadar garam sehingga berpeluang discale
up. Perlu dilakukan penelitian lanjutan
untuk memvalidasi kinerja membran
dalam mengatasi fouling (penyumbatan).
UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian
ini
dilaksanakan
dengan
bantuan
dana
penelitian
Lembaga Penelitian dan Pengabdian
Kepada
Masyarakat
Universitas
Muhammadiyah Pontianak semester
genap Tahun Anggaran 2015/2016.
DAFTAR PUSTAKA
Biyantoro, D dan Basuki, K.T. (2007).
Analisis Unsur-Unsur pada Air
Laut Muria untuk Air Minum
Primer PWR. Prosiding PPIPDIPTN, pp. 68-73, Pustek
Akselerator dan Proses Bahan –
BATAN, Yogyakarta.
109
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
contaminated water. Desalination
and Water Treatment. 57(14).
Chesters, S.P, Darton, E.G, Gallego, S,
Vigo, V.D. (2009). The safe use of
cationic flocculants with reverse
osmosis membranes. Desalination
and Water Treatment. 6.
Taylor, F. (2011). Nanoporous Materials
Advanced
Techniques
for
Characterization, Modelling, and
Processing. CRC Press, United
States of America.
Ebrahim, Sh, Mosry, A, Kanawy, E,
Abdel-Fattah, T dan Kandil, S.
2015. Reverse osmosis membranes
for water desalination based on
cellulose acetate extracted from
Egyptian rice straw. Desalination
and Water Treatment. 55(11).
Fadhilah, R dan Kurniawan, R.A. (2016).
Synthesis and Characterization of
Bacterial
Cellulose-Acrylamide
Hydrogel Made from Banana Peels.
Asian Journal of Chemistry, 28(6).
Kusumahati, I. (1998). Studi Kemampuan
Resin Kation Na+ dan H+ sebagai
Media
Penukar
Ion
untuk
Menurunkan Kandungan Tembaga.
ITS, Surabaya.
Mulder, M. (1991). Basic Principles of
Membrane Technology. Kluwer
Academy Pub, London.
Redjeki, S. (2011). Proses Desalinasi
dengan
Membran.
Direktorat
Penelitian dan Pengabdian Kepada
Masyarakat (DP2M) Direktorat
Jenderal
Pendidikan
Tinggi
Departemen Pendidikan Nasional,
Indonesia.
Sharma, N, Tiwari, A. (2016). NanoZnO-loaded poly (acrylamide-coitaconic acid) hydrogel as adsorbent
for effective removal of iron from
110
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
DESALINASI AIR ASIN MENGGUNAKAN MEMBRAN SELULOSA
BAKTERI AKRILAMIDA-ASETAT
Raudhatul Fadhilah* dan Dedeh Kurniasih
Prodi Pendidikan Kimia FKIP Universitas Muhammadiyah Pontianak
Jalan Ahmad Yani No. 111 Pontianak Kalimantan Barat
*E-mail: raudhatul_fadhilah@yahoo.com
ABSTRAK
Krisis air bersih yang masih melanda beberapa belahan dunia memerlukan teknik pengolahan air
bersih. Salah satu sumber mata air berasal dari lautan yang memiliki kadar garam tinggi. Teknik
pengolahan air yang berkembang pesat dalam pengolahan air asin adalah desalinasi dengan
membran. Pada penelitian ini, membran selulosa bakteri akrilamida disintesis menggunakan bahan
dasar kulit pisang. Peningkatan performa membran dalam mengurangi kadar garam dan
meminimalisir penyumbatan (fouling) dilakukan dengan mendoping asam asetat ke dalam
membran selulosa bakteri akrilamida. Pengukuran dengan teknik spektrofotometri UV-Vis (λ=490
nm) pada deret standar konsentrasi NaCl 0 ppm, 250 ppm, 500 ppm, 2000 ppm diperoleh
persamaan
garis
y=
0.0002x
+
0.0986
R² = 0.8286. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien rejeksi (R) selulosa bakteri yang
didoping dengan asam asetat lebih tinggi (R=62.15%) daripada selulosa bakteri akrilamida tanpa
asam asetat (R=44.65%). Dengan demikian, membran selulosa bakteri akrilamida yang didoping
dengan asam asetat lebih selektif dibandingkan membran selulosa bakteri akrilamida tanpa asam
asetat. Penambahan asam asetat menyebabkan pori membran lebih rapat sehingga kemampuan
membran dalam menjerap garam juga meningkat.
Kata kunci: akrilamida, air asin, fouling, membran, selulosa bakteri asetat
ABSTRACT
Clean water crisis that still happening in some parts of the world led to the development of water
processing techniques continue to be made. One source of water comes from the oceans which
have a high salt density. Water processing techniques that developing rapidly in the processing of
salty water is membranes desalination. In this study, the cellulose membrane of acrylamide bacteria
was synthesized using the basic ingredients of a banana peel. Escalation of membrane selectivity in
absorbing salts and minimizing blockage (fouling) was performed by doping acetic acid into the
cellulose membrane of acrylamide bacteria. Measurement by using spectrophotometry UV-Vis
technique (λ = 490 nm) on a standard series of NaCl concentration of 0 ppm, 250 ppm, 500 ppm,
2000 ppm obtained line equation y = 0.0002x + 0.0986 R ² = 0.8286. The results showed that the
rejection coefficient (R) of bacterial cellulose which is doped with acetic acid was higher (R =
62.15%) than the cellulose acrylamide bacteria without acetic acid (R = 44.65%). Thus, the
cellulose membrane of acrylamide bacteria which is doped with acetic acid is more selective than
the cellulose membrane of acrylamide bacteria without doped with acetic acid. The addition of
acetic acid causes the membrane pore tighter, therefore the membrane's ability to absorb the salt
also increases.
Keywords: acrylamide, saltwater, fouling, membrane, acetate bacterial cellulose
104
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
transport massa pada selektif molekul
(Taylor, 2011). Polimer yang telah diteliti
memiliki performa yang luar biasa
sebagai membran, salah satunya adalah
selulosa asetat. Penelitian Hassanien, et
al., 2013 menunjukkan bahwa komposit
membran selulosa asetat sintetis memiliki
aktivitas antibakteri dengan koefisien
rejeksi pada air laut sebesar 59%.
Ebrahim, et al., 2015 dalam penelitiannya
melaporkan bahwa membran selulosa
asetat yang disintesis dari jerami padi
memiliki koefisien rejeksi pada larutan
NaCl sebesar 93.3 %.
Proses
desalinasi
dengan
menggunakan
membran
memiliki
kelemahan, yaitu terjadinya fouling dan
polarisasi konsentrasi serta umur
membran (Mulder, 1991). Fouling
didefinisikan sebagai deposisi irreversibel
dari partikel yang tertahan pada atau di
dalam pori membran dan akan merusak
daya hantar membran tersebut, sehingga
dapat menyebabkan hambatan transport
ion melewati permukaan membran
(Redjeki, 2011). Fouling pada membran
dapat dikurangi dengan menambahkan
flokulan. Salah satu bahan yang potensial
sebagai flokulan adalah akrilamida
(Chesters, et al., 2009; Sharma & Tiwari,
2016). Oleh karena itu, pada penelitian
ini pengusul akan mendoping akrilamida
ke dalam membran selulosa asetat.
Prekursor selulosa asetat dalam penelitian
ini akan disintesis dari limbah kulit
pisang. Selulosa yang disintesis dari kulit
pisang terbukti dapat menyerap NaCl
dengan derajat pengembangan sebesar
882.35 (Fadhilah & Kurniawan, 2016).
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara
kepulauan terbesar di dunia yang
memiliki luas wilayah 5.193.252 Km2
dengan dua per tiga luas wilayahnya
merupakan perairan (3.288.683 Km2).
Ironisnya, di tengah kepungan air itu
ternyata masih ada beberapa tempat yang
mengalami kekurangan air, terutama
mengenai ketersedian air bersih (Redjeki,
2011). Pontianak merupakan salah satu
kota tempat sungai terpanjang di
Indonesia berada. Meskipun terdapat
sumber air yang melimpah, namun
masyarakat Pontianak sering mengalami
krisis air bersih terutama pada musim
kemarau. Air sungai yang diolah oleh
PDAM berubah menjadi payau.
Air payau merupakan air yang
memiliki
salinitas
tinggi
atau
mengandung kadar klorida yang tinggi.
Air payau mengandung kadar klorida
sebesar 500-5000 mg/L dan memberikan
rasa asin pada air. Kadar klorida
maksimum sesuai baku mutu air bersih
adalah 600 mg/L (Kusumahati, 1998).
Selama ini belum ada pengolahan
air payau di Pontianak. Air payau akan
terus melanda masyarakat sampai hilang
dengan sendirinya ketika musim hujan
tiba. Oleh karena itu, diperlukan teknik
pengolahan air payau sehingga ketika
musim kemarau, krisis air bersih tidak
terjadi di Pontianak. Teknik pengolahan
air payau atau desalinasi garam yang
selama ini digunakan adalah dengan
teknologi membran (Biyantoro & Basuki,
2007).
Membran adalah lapisan tipis dari
material polimer yang berfungsi sebagai
penghalang
yang
memingkinkan
105
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
ditambahkan Acetobacter xylinum dan
diinkubasikan selama 8-15 hari pada suhu
32 ºC. Pada hari ke-8, selulosa bakteri
(BC) siap dipanen dengan ketebalan 0.5-1
cm.
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada
penelitian ini adalah Spektrofotometri
UV-Vis,
oven,
corong
Buchner,
termometer, pH meter, dan seperangkat
alat-alat gelas umum.
Bahan-bahan
yang
digunakan
dalam penelitian ini adalah limbah kulit
pisang yang diperoleh dari penjual
goreng pisang dan pasar Flamboyan di
Pontianak, Acetobacter xylinum, gula
pasir, kertas saring, NaOH, NaCl,
(NH4)2SO4 dari sigma, asam asetat 98%
dari sigma, akrilamida dari sigma.
Pemurnian Selulosa Bakteri
Proses
pemurnian
selulosa
mikrobial dilakukan dengan merendam
nata ke dalam larutan NaOH 4% selama
24 jam. Perendaman dengan NaOH
bertujuan
untuk
menghilangkan
komponen-komponen non selulosa dan
sisa
bakteri,
dimana
komponenkomponen non selulosa ini akan
menghalangi ikatan hidrogen yang terjadi
antar
rantai
molekul
selulosa.
Perendaman dilanjutkan menggunakan
CH3COOH 4% selama 24 jam. Tujuan
dari perendaman ini adalah untuk
menetralkan NaOH yang masih terdapat
pada
selulosa
mikrobial.
Setelah
direndam dengan asam asetat, selulosa
mikrobial direndam dalam air berulang
kali untuk menghilangkan bau asam serta
mengurangi
kandungan
asamnya,
selanjutnya dikeringkan di bawah sinar
matahari dan dilanjutkan dengan proses
pembuatan selulosa asetat.
Cara Kerja
Pembuatan Selulosa Bakteri dari
Limbah Kulit Pisang (Nata de banana)
Limbah kulit pisang dikerok
bagian dalamnya kemudian dihancurkan
sehingga didapatkan bubur limbah kulit
pisang, lalu bubur diperas menggunakan
kain kasa sehingga didapatkan sarinya.
Sari kulit pisang tersebut masih banyak
mengandung endapan atau pengotor
sehingga untuk mendapatkan sari kulit
pisang yang baik perlu disaring
menggunakan kertas saring dengan
bantuan pompa vakum menggunakan
corong-Buchner. Tahap selanjutnya sari
kulit pisang diencerkan menggunakan air
dengan nisbah sari kulit pisang:air adalah
1:4, lalu larutan tersebut dididihkan.
Setelah mendidih, ditambahkan gula pasir
sebagai sumber karbon sebanyak 7.5 g
dan ditambahkan (NH4)2SO4 0.5 g.
Larutan diaduk sampai homogen,
kemudian diatur pHnya menjadi 4.5
dengan penambahan asam asetat 98%.
Larutan yang telah disesuaikan pH-nya
dimasukkan ke dalam tiap wadah
kemudian ditutup. Keesokan harinya
Pembuatan Selulosa Asetat
Proses pembuatan selulosa asetat
terdiri atas tiga tahap, yaitu : tahap
swelling, tahap asetilasi, dan tahap
hidrolisis. Tahap swelling bertujuan
untuk aktivasi pulp, aktivator yang
digunakan adalah asam asetat glacial.
Pada tahap ini dilakukan pengadukan
selulosa mikrobial dengan asam asetat
glacial selama 24 jam. Reaksi swelling
akan memperluas permukaan selulosa
asetat dan akan membantu meningkatkan
reaktivitas selulosa asetat terhadap reaksi
106
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
terbuka selama 15 menit. Setelah itu,
pelat kaca dimasukkan ke dalam
koagulan 2-propanol selama 24 jam.
Proses
tersebut
bertujuan
untuk
mendapatkan struktur membran yang
lebih rapat. Membran yang telah
terbentuk dicuci berkali-kali dengan air
yang mengalir untuk menghilangkan
seluruh pelarut dan aditif.
asetilasi.
Kemudian dilanjutkan pada tahap
asetilasi dengan menambahkan asam
sulfat pekat yang berfungsi sebagai katalis
dan diaduk kontinyu selama 24 jam.
Kemudian ke dalam selulosa hasil
asetilasi ditambahkan air dingin dan
dilakukan pengadukan selama 1 jam.
Tahap ini disebut sebagai tahap hidrolisis
yang bertujuan untuk menguraikan asam
asetat glacial menjadi asam asetat. Hasil
yang diperoleh dari pengendapan ini
adalah
berupa
gumpalan-gumpalan
selulosa asetat berwarna putih kekuningkuningan.
Penentuan Nilai Koefisien Rejeksi
Besarnya konsentrasi NaCl dalam
permeat dan retentat diukur dengan alat
spektrofotometri sinar tampak pada
panjang gelombang 490 nm setelah diberi
pereaksi fenol (5%) dan asam sulfat
dengan perbandingan sebagai berikut 1
ml sampel : 5 ml asam sulfat dan 1 ml
fenol. Rejeksi dihitung dengan rumus
sebagai berikut:
Rejeksi (R) = ( 1 – Cp/Cr ) × 100 %
Dengan: R = Rejeksi (%), Cp =
Konsentrasi permeat (ppm), Cr =
Konsentrasi retentat (ppm)
Preparasi dan Pencetakan Membran
Selulosa Asetat-Akrilamida
Pada tahap awal preparasi
membran selulosa asetat, dilakukan
dengan menyaring gumpalan-gumpalan
putih kekuningan hasil reaksi hidrolisis
dengan menggunakan kertas saring dan
dilakukan
pencucian
berkali-kali
menggunakan aquadest dan etanol yang
bertujuan untuk mengurangi bau asam
dan kandungan asam. Dilanjutkan dengan
proses vacum pump dan pencampuran
dengan diklorometan untuk mendapatkan
larutan dope. Pada proses pencetakan
membran, digunakan lapisan pendukung
berupa
poliester
dan
akrilamida.
Membran selulosa asetat dengan lapisan
pendukung poliester dan akrilamida
memiliki kekuatan tarik dan daya dukung
membran lebih baik daripada membran
selulosa asetat tidak berpendukung.
Pencetakan membran dilakukan di atas
pelat kaca. Poliester dihamparkan di atas
kaca, diselotip dengan ketebalan tertentu
kemudian dope selulosa asetat dicetak di
atasnya dan diratakan dengan batang
silinder lalu diangin-anginkan di udara
HASIL
PENELITIAN
DAN
PEMBAHASAN
Pembuatan Membran Selulosa Asetat
Membran Selulosa Asetat dalam
penelitian ini menggunakan prekursor
limbah kulit pisang sebagai starting
material
selulosa.
Selulosa
yang
digunakan adalah selulosa bakteri
akrilamida yang didoping dengan asam
asetat. Penambahan akrilamida ke dalam
selulosa bakteri bertujuan meningkatkan
performa selulosa bakteri dalam menjerap
garam. Sedangkan pendopingan asam
asetat ke dalam membran selulosa bakteri
akrilamida
bertujuan
meningkatkan
performa membran dalam mengurangi
garam
dan
mengatasi
fouling
(penyumbatan) membran yang sering
107
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
bahwa asam asetat telah masuk ke dalam
struktur selulosa bakteri akrilamida.
terjadi pada membran selulosa. Membran
selulosa yang dibuat dibedakan menjadi 2
tipe, yaitu: selulosa bakteri akrilamida
asetat dan selulosa bakteri akrilamida
tanpa asetat. Hasil sintesis membran
selulosa bakteri akrilamida tanpa asetat
dan selulosa bakteri akrilamida asetat
diperlihatkan pada Gambar 1 dan Gambar
2.
Performa Membran Selulosa Asetat
Performa
membran
selulosa
bakteri akrilamida dengan dan tanpa
asetat
diketahui
dengan
teknik
spektrofotometri UV-Vis pada λ=490 nm
dengan deret standar konsentrasi NaCl 0
ppm, 250 ppm, 500 ppm, 2000 ppm.
Hasil pengukuran deret standar, selulosa
bakteri akrilamida dengan dan tanpa
asam asetat diperlihatkan pada Tabel 1
dan persamaan garis linear standar NaCl
diperlihatkan pada Gambar 3.
Tabel 1. Hasil Pengukuran dengan
Spektrofotometri UV-Vis
C standar NaCl (ppm)
0
250
500
750
2000
BC-Aam
BC-Aam asetat
Gambar 1. Selulosa bakteri akrilamida
Rerata Absorbansi
0
0.2
0.2
0.37
0.5
0.32
0.25
0.6
0.5
0.4
Gambar 2. Selulosa bakteri akrilamida
asetat
0.3
Gambar 1 dan 2. memperlihatkan
bahwa terjadi perubahan warna selulosa
bakteri akrilamida ketika dicelupkan ke
dalam asam asetat. Selulosa bakteri
akrilamida yang semula berwarna kuning
jernih berubah warnanya menjadi kuning
kecoklatan. Hal ini mengindikasikan
0.1
y = 0.0002x + 0.0986
R² = 0.8286
0.2
0
0
500
1000
1500
2000
Gambar 3. Persamaan Garis Linear
Standar NaCl
108
2500
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
sebesar 62.15, sedangkan selulosa bakteri
akrilamida tanpa asam asetat sebesar
44.65%. Dengan demikian, membran
selulosa bakteri akrilamida yang didoping
dengan asam asetat lebih selektif
dibandingkan membran selulosa bakteri
akrilamida
tanpa
asam
asetat.
Penambahan asam asetat menyebabkan
pori membran lebih rapat sehingga
kemampuan membran dalam menjerap
garam juga meningkat.
Tabel 1. memperlihatkan bahwa
semakin tinggi konsentrasi NaCl, maka
absorbansi semakin besar. Hal ini sesuai
dengan hukum Lambert-Beer yang
menyatakan bahwa konsentrasi sebanding
dengan absorbansi. Berdasarkan Gambar
3, diperoleh persamaan garis y= 0.0002x
+
0.0986
dengan
koefisien determinasi (R²) = 0.8286.
Kemampuan selulosa bakteri akrilamida
dengan dan tanpa asetat dalam menjerap
NaCl diketahui dengan merendam
membran ke dalam larutan NaCl 2000
ppm selama 1 jam. Kemudian, diukur
absorbansi pada konsentrasi NaCl 2000
ppm setelah direndam selama 1 jam.
Hasil penelitian menunjukkan absorbansi
selulosa bakteri akrilamida tanpa asetat
sebesar 0.32 dan 0.25 untuk selulosa
bakteri akrilamida dengan asam asetat.
Dengan menggunakan persamaan garis
linear diketahui konsentrasi NaCl yang
masih tersisa ketika direndam dengan
membran, sehingga koefisien rejeksi (R)
masing-masing membran dapat dihitung.
Koefisien rejeksi adalah fraksi
konsentrasi zat terlarut yang tidak
menembus membran atau bisa disebut
sebagai % removal. Rejeksi dihitung
dengan rumus: Rejeksi (R) = ( 1 – Cp/Cr
) × 100 %, dengan Cp = Konsentrasi
permeat (ppm), Cr = Konsentrasi retentat
(ppm). Permeat dalam penelitian ini
adalah konsentrasi NaCl sebelum diserap,
sedangkan retentat adalah konsentrasi
NaCl setelah diserap. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa koefisien rejeksi (R)
selulosa bakteri yang didoping dengan
asam asetat lebih tinggi (R=62.15%)
daripada selulosa bakteri akrilamida
tanpa asam asetat (R=44.65%). Artinya,
membran selulosa bakteri akrilamida
asetat mampu menghilangkan NaCl
KESIMPULAN
Membran
selulosa
bakteri
akrilamida telah berhasil disintesis
dengan kemampuan merejeksi garam
sebesar 62.15%. Membran selulosa
bakteri akrilamida asetat menunjukkan
performa yang baik dalam mengurangi
kadar garam sehingga berpeluang discale
up. Perlu dilakukan penelitian lanjutan
untuk memvalidasi kinerja membran
dalam mengatasi fouling (penyumbatan).
UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian
ini
dilaksanakan
dengan
bantuan
dana
penelitian
Lembaga Penelitian dan Pengabdian
Kepada
Masyarakat
Universitas
Muhammadiyah Pontianak semester
genap Tahun Anggaran 2015/2016.
DAFTAR PUSTAKA
Biyantoro, D dan Basuki, K.T. (2007).
Analisis Unsur-Unsur pada Air
Laut Muria untuk Air Minum
Primer PWR. Prosiding PPIPDIPTN, pp. 68-73, Pustek
Akselerator dan Proses Bahan –
BATAN, Yogyakarta.
109
Vol. 5 No. 1, Februari 2017
Ar-Razi Jurnal Ilmiah
ISSN. 2503-4448
contaminated water. Desalination
and Water Treatment. 57(14).
Chesters, S.P, Darton, E.G, Gallego, S,
Vigo, V.D. (2009). The safe use of
cationic flocculants with reverse
osmosis membranes. Desalination
and Water Treatment. 6.
Taylor, F. (2011). Nanoporous Materials
Advanced
Techniques
for
Characterization, Modelling, and
Processing. CRC Press, United
States of America.
Ebrahim, Sh, Mosry, A, Kanawy, E,
Abdel-Fattah, T dan Kandil, S.
2015. Reverse osmosis membranes
for water desalination based on
cellulose acetate extracted from
Egyptian rice straw. Desalination
and Water Treatment. 55(11).
Fadhilah, R dan Kurniawan, R.A. (2016).
Synthesis and Characterization of
Bacterial
Cellulose-Acrylamide
Hydrogel Made from Banana Peels.
Asian Journal of Chemistry, 28(6).
Kusumahati, I. (1998). Studi Kemampuan
Resin Kation Na+ dan H+ sebagai
Media
Penukar
Ion
untuk
Menurunkan Kandungan Tembaga.
ITS, Surabaya.
Mulder, M. (1991). Basic Principles of
Membrane Technology. Kluwer
Academy Pub, London.
Redjeki, S. (2011). Proses Desalinasi
dengan
Membran.
Direktorat
Penelitian dan Pengabdian Kepada
Masyarakat (DP2M) Direktorat
Jenderal
Pendidikan
Tinggi
Departemen Pendidikan Nasional,
Indonesia.
Sharma, N, Tiwari, A. (2016). NanoZnO-loaded poly (acrylamide-coitaconic acid) hydrogel as adsorbent
for effective removal of iron from
110