SYNTHESES CHITOSAN CROSSLINK AND GRAFTING AS ADSORBENT TOXIC METALS WASTE.
MIPA
ABSTRAK
PENELITIAN HIBAH BERSAING
TAHUN ANGGARAN 2010
Judul
SINTESIS TURUNAN KITOSAN DENGAN CROSSLINK DAN
GRAFTING SERTA APLIKASINYA PADA ADSORPSI LIMBAH
LOGAM BERACUN
Peneliti:
ABU MASYKUR, M.Si
Dr. DWI SISWANTA, M.Eng.
Dibiayai oleh:
DIPA Universitas Sebelas Maret No. 2881/H27/KU/2010
Tanggal 14 April 2010
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
OKTOBER 2010
SINTESIS TURUNAN KITOSAN DENGAN CROSSLINK DAN GRAFTING SERTA
APLIKASINYA PADA ADSORPSI LIMBAH LOGAM BERACUN
Abu Masykur1) dan Dwi Siswanta2)
1)
JurusanKimia FMIPA UNS, Surakarta.
Jl. Ir Sutami 36A Surakarta
2)
Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta
Sekip Utara, Yogyakarta
ABSTRAK
Pada penelitian ini dilakukan sintesis turunan kitosan krosling menggunakan Etilen
Glikol Diglisidil Eter (EDGE) dan Bispenol A Diglisidil Eter (BDE) pada gugus hidroksil
dari kitosan. Proses kroslink dilakukan melalui tiga tahap reaksi yaitu proteksi gugus amina
dengan Benzaldehide, krosling kitosan dengan EDGE atau BDE dan deproteksi gugus
benzaldehid dengan HCl 0,5 M. Hasil yang diperoleh adalah serbuk berwarna kuning dan
tidak larut dalam asam-asam kuat. Kitosan yang telah dikrosling diubah gugus aminanya
menjadi gugus karboksilat dengan mereaksikannya dengan asam kloroasetat.
Analisis setiap tahap reaksi dilakukan menggunakan spektrometer infra merah. Hasil
spektra inframerah menunjukkan proses proteksi gugus amina berhasil dilakukan dengan baik
ditunjukkan dengan munculnya puncak baru pada bilangan gelombang 763,8 cm -1 dan 702,3
cm-1 yang mengindikasikan gugus benzen dari benzaldehide. Proses kroslink kitosan dengan
EGDE (CE) berhasil dilakukan yang ditunjukkan dari spektra infra merah yaitu dengan
meningkatkan intensitas puncak 1.110 cm-1 dari gugus COC, sedangkan krosling kitosan
dengan BDE (CB) menunjukkan puncak baru pada 895,0 cm -1 dan 1519,9 cm-1 yang
menunjukkan vibrasi dari gugus benzen tersubstitusi para. Meningkatnya puncak pada 1400
an cm-1, dan 2900 cm-1 menunjukkan penambahan gugus CH2 dan CH3. Deproteksi
benzaldehide ditunjukkan dengan hilangnya puncak pada 763,8 cm -1 dan 702,3 cm-1.
Penempelan asam kloroasetat pada kitosan krosling berhasil dilakukan, ditunjukkan dengan
adanya puncak baru pada 1600 cm-1 dari vibrasi ulur gugus asam karboksilat, dan
meningkatnya intesitas puncak 1427,3 cm-1 yang merupakan vibrasi gugus etil. Hasil
difraktogram sinar X yang diukur dengan XRD menunjukkan terjadinya penurunan
kristalinitas kitosan setelah dilakukan kroslink yang ditandai dengan turunya puncak pada
2Ѳ=20 deg dan 2Ѳ=10 deg. Hasil analisis luas permukaan menunjukkan penurunan luas
permukaan kitosan setelah dikrosling. Hasil perhitungan luas permukaan menggunakan
metode BET untuk kitosan, CE, dan CB berturut turut adalah: 94,076 m2/g, 0,671 m2/g, dan
2,013 m2/g dan dengan metode BJH 69,614 m2/g, 0,491 m2/g dan 1,301 m2/g
Kitosan yang telah dikroslink dan ditempelkan kloroasetat digunakan sebagai
adsorben logam Cu2+, Cd2+, dan Pb2+. Kondisi optimum adsorpsi diperoleh pada pH lebih
besar dari 5. Kemampuan adsorpsi kitosan krosling yang digrafting dengan kloroasetat
menurunkan kemampuan adsorpsi terhadap Cu2+, tetapi meningkatkan kemampuan adsorpsi
terhadap Cd2+ dan Pb2+. Kapasitas adsorpsi kitosan untuk logam Cu 2+, Cd2+, dan Pb2+ berturutturut adalah 56,7, 37,4 dan 84,6 mg/g; CE-kloro adalah 49,5, 43,3 dan 132,9 mg/g, sedangkan
CB-kloro adalah 23,4, 29,4 dan 93,5 mg/g. Kitosan yang dikrosling dengan EGDE dan
digrafting dengan kloroasetat meningkatkan kemampuan mengadsorp logam Pb2+ dua kali
lebih banyak daripada kitosan awal.
Kata kunci: karboksimetilkitosan, kroslink, EGDE, BDE, adsorpsi, logam-logam berat
SYNTHESES CHITOSAN CROSSLINK AND GRAFTING AS
ADSORBENT TOXIC METALS WASTE
Abu Masykur1) dan Dwi Siswanta2)
1)
Chemistry Dept, Sebelas Maret University, Surakarta.
Jl. Ir Sutami 36A Surakarta
2)
Chemistry Dept. Gadjah Mada University, Yogyakarta
Sekip Utara, Yogyakarta
Two kinds of chitosan crosslink with Ethylene Glycol Diglicydil Ether (EDGE) and
Bisphenol A Diglicydil Ether (BDE) as crosslinker via a hydroxil group at C6 of chitosan was
syntheses. These syntheses conducted by three stage i.e, (1) Protection amine groups of
chitosan by reaction chitosan with benzaldehide (CBen), (2) Crosslinked CBen with EDGE
or BDE, and (3) Deprotection Benzil groups from cross-link chitosan by reacted with HCl.
Croslink chitosan produce yellow powder that can’t soluble in strong acids e.g. HCl, HNO 3,
and acetic acid. Carboxymethylation of chitosan crosslink done by reaction with chloroacetic
acid.
FTIR spectra have been used as a tool to identification every stages of reaction.
Spectrum infrared of CBen shows some major change due to reaction. The new peak at
wavenumber 763,8 cm-1 dan 702,3 cm-1 from bending vibration of benzil group indicated that
protection successfully. Crosslink processes used EGDE as croslinker make change infrared
spectra. The peak at wave number 1.100 cm - increasing indicate that COC group increase.
Crosslink processes used BDE as crosslinker give new peaks at 895,0 cm -1 and 1519,9 cm-1
from vibration benzene with para substitute. Appear peak at 1400 cm -1 and 2900 cm-1 show
that increasing ethylen and methylene groups. Deprotection benzaldehyde groups from
chitosan crosslink to be successful showed disappeared peak at 763,8 cm -1 dan 702,3 cm-1.
Grafting chloroacetic acid on chitosan crosslink succesfuly made based on new peaks at 1600
cm-1 from carboxylic acid, and increasing peak intensity at 1427,3 cm -1 from ethylene groups.
Comparison of XRD powder diffractograms of chitosan and crosslink chitosan observe that
crosslink chitosan show that peak at 2=20 deg and 2=10 deg decrease. This phenomena
indicating that cross-link chitosan become more amorf. Crosslink chitosan make decrease
surface area. Surface area of chitosan, CE and CB used BET method are 94,076 m2/g, 0,671
m2/g, dan 2,013 m2/g respectively and BJH method are 69,614 m2/g, 0,491 m2/g dan 1,301
m2/g
Application crosslink chitosan as adsorbent heavy metals i.e (Cu2+, Cd2+, and Pb2+)
give optimum pH at more than 5. Adsorbtion capacity of chitosan for ions Cu 2+, Cd2+, and
Pb2+ are 56,7, 37,4 and 84,6 mg/g; CE are 56,7, 37,4 and 84,6 mg/g; and CB are 56,7, 37,4
and 84,6 mg/g; respectively. Crosslink chitosan with EGDE and graft by chloroacetic acid
increasing capacity adsorption of Pb2+ almost twice more than chitosan.
Keywords: Carboxymethil chitosan, Crosslink, EDGE, BDE, adsorption, heavy metals.
ABSTRAK
PENELITIAN HIBAH BERSAING
TAHUN ANGGARAN 2010
Judul
SINTESIS TURUNAN KITOSAN DENGAN CROSSLINK DAN
GRAFTING SERTA APLIKASINYA PADA ADSORPSI LIMBAH
LOGAM BERACUN
Peneliti:
ABU MASYKUR, M.Si
Dr. DWI SISWANTA, M.Eng.
Dibiayai oleh:
DIPA Universitas Sebelas Maret No. 2881/H27/KU/2010
Tanggal 14 April 2010
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
OKTOBER 2010
SINTESIS TURUNAN KITOSAN DENGAN CROSSLINK DAN GRAFTING SERTA
APLIKASINYA PADA ADSORPSI LIMBAH LOGAM BERACUN
Abu Masykur1) dan Dwi Siswanta2)
1)
JurusanKimia FMIPA UNS, Surakarta.
Jl. Ir Sutami 36A Surakarta
2)
Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta
Sekip Utara, Yogyakarta
ABSTRAK
Pada penelitian ini dilakukan sintesis turunan kitosan krosling menggunakan Etilen
Glikol Diglisidil Eter (EDGE) dan Bispenol A Diglisidil Eter (BDE) pada gugus hidroksil
dari kitosan. Proses kroslink dilakukan melalui tiga tahap reaksi yaitu proteksi gugus amina
dengan Benzaldehide, krosling kitosan dengan EDGE atau BDE dan deproteksi gugus
benzaldehid dengan HCl 0,5 M. Hasil yang diperoleh adalah serbuk berwarna kuning dan
tidak larut dalam asam-asam kuat. Kitosan yang telah dikrosling diubah gugus aminanya
menjadi gugus karboksilat dengan mereaksikannya dengan asam kloroasetat.
Analisis setiap tahap reaksi dilakukan menggunakan spektrometer infra merah. Hasil
spektra inframerah menunjukkan proses proteksi gugus amina berhasil dilakukan dengan baik
ditunjukkan dengan munculnya puncak baru pada bilangan gelombang 763,8 cm -1 dan 702,3
cm-1 yang mengindikasikan gugus benzen dari benzaldehide. Proses kroslink kitosan dengan
EGDE (CE) berhasil dilakukan yang ditunjukkan dari spektra infra merah yaitu dengan
meningkatkan intensitas puncak 1.110 cm-1 dari gugus COC, sedangkan krosling kitosan
dengan BDE (CB) menunjukkan puncak baru pada 895,0 cm -1 dan 1519,9 cm-1 yang
menunjukkan vibrasi dari gugus benzen tersubstitusi para. Meningkatnya puncak pada 1400
an cm-1, dan 2900 cm-1 menunjukkan penambahan gugus CH2 dan CH3. Deproteksi
benzaldehide ditunjukkan dengan hilangnya puncak pada 763,8 cm -1 dan 702,3 cm-1.
Penempelan asam kloroasetat pada kitosan krosling berhasil dilakukan, ditunjukkan dengan
adanya puncak baru pada 1600 cm-1 dari vibrasi ulur gugus asam karboksilat, dan
meningkatnya intesitas puncak 1427,3 cm-1 yang merupakan vibrasi gugus etil. Hasil
difraktogram sinar X yang diukur dengan XRD menunjukkan terjadinya penurunan
kristalinitas kitosan setelah dilakukan kroslink yang ditandai dengan turunya puncak pada
2Ѳ=20 deg dan 2Ѳ=10 deg. Hasil analisis luas permukaan menunjukkan penurunan luas
permukaan kitosan setelah dikrosling. Hasil perhitungan luas permukaan menggunakan
metode BET untuk kitosan, CE, dan CB berturut turut adalah: 94,076 m2/g, 0,671 m2/g, dan
2,013 m2/g dan dengan metode BJH 69,614 m2/g, 0,491 m2/g dan 1,301 m2/g
Kitosan yang telah dikroslink dan ditempelkan kloroasetat digunakan sebagai
adsorben logam Cu2+, Cd2+, dan Pb2+. Kondisi optimum adsorpsi diperoleh pada pH lebih
besar dari 5. Kemampuan adsorpsi kitosan krosling yang digrafting dengan kloroasetat
menurunkan kemampuan adsorpsi terhadap Cu2+, tetapi meningkatkan kemampuan adsorpsi
terhadap Cd2+ dan Pb2+. Kapasitas adsorpsi kitosan untuk logam Cu 2+, Cd2+, dan Pb2+ berturutturut adalah 56,7, 37,4 dan 84,6 mg/g; CE-kloro adalah 49,5, 43,3 dan 132,9 mg/g, sedangkan
CB-kloro adalah 23,4, 29,4 dan 93,5 mg/g. Kitosan yang dikrosling dengan EGDE dan
digrafting dengan kloroasetat meningkatkan kemampuan mengadsorp logam Pb2+ dua kali
lebih banyak daripada kitosan awal.
Kata kunci: karboksimetilkitosan, kroslink, EGDE, BDE, adsorpsi, logam-logam berat
SYNTHESES CHITOSAN CROSSLINK AND GRAFTING AS
ADSORBENT TOXIC METALS WASTE
Abu Masykur1) dan Dwi Siswanta2)
1)
Chemistry Dept, Sebelas Maret University, Surakarta.
Jl. Ir Sutami 36A Surakarta
2)
Chemistry Dept. Gadjah Mada University, Yogyakarta
Sekip Utara, Yogyakarta
Two kinds of chitosan crosslink with Ethylene Glycol Diglicydil Ether (EDGE) and
Bisphenol A Diglicydil Ether (BDE) as crosslinker via a hydroxil group at C6 of chitosan was
syntheses. These syntheses conducted by three stage i.e, (1) Protection amine groups of
chitosan by reaction chitosan with benzaldehide (CBen), (2) Crosslinked CBen with EDGE
or BDE, and (3) Deprotection Benzil groups from cross-link chitosan by reacted with HCl.
Croslink chitosan produce yellow powder that can’t soluble in strong acids e.g. HCl, HNO 3,
and acetic acid. Carboxymethylation of chitosan crosslink done by reaction with chloroacetic
acid.
FTIR spectra have been used as a tool to identification every stages of reaction.
Spectrum infrared of CBen shows some major change due to reaction. The new peak at
wavenumber 763,8 cm-1 dan 702,3 cm-1 from bending vibration of benzil group indicated that
protection successfully. Crosslink processes used EGDE as croslinker make change infrared
spectra. The peak at wave number 1.100 cm - increasing indicate that COC group increase.
Crosslink processes used BDE as crosslinker give new peaks at 895,0 cm -1 and 1519,9 cm-1
from vibration benzene with para substitute. Appear peak at 1400 cm -1 and 2900 cm-1 show
that increasing ethylen and methylene groups. Deprotection benzaldehyde groups from
chitosan crosslink to be successful showed disappeared peak at 763,8 cm -1 dan 702,3 cm-1.
Grafting chloroacetic acid on chitosan crosslink succesfuly made based on new peaks at 1600
cm-1 from carboxylic acid, and increasing peak intensity at 1427,3 cm -1 from ethylene groups.
Comparison of XRD powder diffractograms of chitosan and crosslink chitosan observe that
crosslink chitosan show that peak at 2=20 deg and 2=10 deg decrease. This phenomena
indicating that cross-link chitosan become more amorf. Crosslink chitosan make decrease
surface area. Surface area of chitosan, CE and CB used BET method are 94,076 m2/g, 0,671
m2/g, dan 2,013 m2/g respectively and BJH method are 69,614 m2/g, 0,491 m2/g dan 1,301
m2/g
Application crosslink chitosan as adsorbent heavy metals i.e (Cu2+, Cd2+, and Pb2+)
give optimum pH at more than 5. Adsorbtion capacity of chitosan for ions Cu 2+, Cd2+, and
Pb2+ are 56,7, 37,4 and 84,6 mg/g; CE are 56,7, 37,4 and 84,6 mg/g; and CB are 56,7, 37,4
and 84,6 mg/g; respectively. Crosslink chitosan with EGDE and graft by chloroacetic acid
increasing capacity adsorption of Pb2+ almost twice more than chitosan.
Keywords: Carboxymethil chitosan, Crosslink, EDGE, BDE, adsorption, heavy metals.