Penggunaan Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa Alang-Alang (Imperata cylindrica) Sebagai Adsorben Terhadap Ion Timbal (Pb2+)

Lampiran 1. Tahapan Pembuatan α-selulosa dari Alang-Alang

Serbuk alang-alang Isolasi dengan NaOH 2%

Isolasi dengan NaOH 17,5% Bleaching dengan H2O2

Lampiran 2. Tahapan Pembuatan Mikrokristal Selulosa (MCC)

α – selulosa kering Hidrolisis α – selulosa dengan HCl

Mikrokristal selulosa (MCC)

Lampiran 4. Hasil Analisis Ukuran Partikel Mikrokristal Selulosa Menggunakan PSA

Lampiran 5. Spektrum FT-IR Hasil Analisis Gugus Fungsi Mikrokristal Selulosa (MCC)

Lampiran 6. Spektrum FT-IR Hasil Analisis Gugus Fungsi Beads Kitosan

Lampiran 7. Spektrum FT-IR Hasil Analisis Gugus Fungsi Beads

Lampiran 8. Spektrum FT-IR Hasil Analisis Gugus Fungsi Beads Kitosan Terikat Silang

Lampiran 9. Spektrum FT-IR Hasil Analisis Gugus Fungsi Beads Kitosan-MCC Terikat Silang

Lampiran 11. Perhitungan Derajat Deasetilasi (%DD) Kitosan Berdasarkan Spektrum FT-IR

Penentuan derajat deasetilasi dari kitosan menggunakan persamaan Domszy dan Roberts. % 100 33 , 1 1 1 % 3450 1655 ×         × − = A A DD % 100 33 , 1 1 ) 3450 )( 29 , 3433 ( ) 1655 )( 07 , 1651 ( 1 % ×     _× − = DD % 100 33 , 1 1 ) 5 , 11844850 ( ) 85 , 2732520 ( 1 % ×     _× − = DD % 100 ) 173 , 0 1 (

%DD= − ×

% 7 , 82 %DD=

Lampiran 12. Perhitungan Daya Serap (%) Beads

% Daya Serap =

x 100%

a. Beads Kitosan

% Daya Serap = x 100%

= 83,636 % b. Beads Kitosan-MCC 0,1

% Daya Serap = x 100%

= 91, 272 % c. Beads Kitosan-MCC 0,2

% Daya Serap = x 100%

= 95, 908 % d. Beads Kitosan-MCC 0,3

% Daya Serap = x 100%

= 97, 366 % e. Beads Kitosan *

% Daya Serap = x 100%

= 73, 276 % f. Beads Kitosan-MCC 0,1 *

% Daya Serap = x 100%

= 87, 094 % g. Beads Kitosan-MCC 0,2 *

% Daya Serap = x 100%

= 92, 092 % h. Beads Kitosan-MCC 0,3 *

% Daya Serap = x 100%

Lampiran 13. Perhitungan Daya Swelling (%) Beads

Daya Swelling (%) =

1. Asam Asetat 5% a. Beads Kitosan *

% Daya Swelling = x 100% = 16,2 %

b. Beads Kitosan-MCC 0,1 *

% Daya Swelling = x 100% = 14,5 %

c. Beads Kitosan-MCC 0,2 *

% Daya Swelling = x 100% = 12,9 %

d. Beads Kitosan-MCC 0,3 *

% Daya Swelling = x 100% = 10,1 %

2. Asam Format 5% a. Beads Kitosan *

% Daya Swelling = x 100% = 11,7 %

b. Beads Kitosan-MCC 0,1 *

% Daya Swelling = x 100% = 10,6 %

c. Beads Kitosan-MCC 0,2 *

% Daya Swelling = x 100% = 9,8 %

d. Beads Kitosan-MCC 0,3 *

% Daya Swelling = x 100% = 8,7 %

3. Akuades

a. Beads Kitosan

% Daya Swelling = x 100% = 38,5 %

b. Beads Kitosan-MCC 0,1

% Daya Swelling = x 100% = 33,3 %

c. Beads Kitosan-MCC 0,2

% Daya Swelling = x 100% = 27,4 %

d. Beads Kitosan-MCC 0,3

% Daya Swelling = x 100% = 22,9 %

e. Beads Kitosan *

% Daya Swelling = x 100% = 13,5 %

f. Beads Kitosan-MCC 0,1 *

% Daya Swelling = x 100% = 9,3 %

g. Beads Kitosan-MCC 0,2 *

% Daya Swelling = x 100% = 8,9 %

h. Beads Kitosan-MCC 0,3 *

% Daya Swelling = x 100% = 7,8 %

4. NaOH 0,5 M a. Beads Kitosan

% Daya Swelling = x 100% = 33,1 %

b. Beads Kitosan-MCC 0,1

% Daya Swelling = x 100% = 28,9 %

c. Beads Kitosan-MCC 0,2

% Daya Swelling = x 100% = 23,8 %

d. Beads Kitosan-MCC 0,3

% Daya Swelling = x 100% = 18,4 %

e. Beads Kitosan *

% Daya Swelling = x 100% = 10,2 %

f. Beads Kitosan-MCC 0,1 *

% Daya Swelling = x 100% = 8,6 %

g. Beads Kitosan-MCC 0,2 *

% Daya Swelling = x 100% = 8,0 %

h. Beads Kitosan-MCC 0,3 *

% Daya Swelling = x 100% = 6,7 %

Lampiran 14. Perhitungan Persentase Terikat Silang (%) Beads

Persentase Ikat Silang (%) = x 100 % Dimana, f : molaritas NaOH (M)

w : berat sampel (g)

16,1 : berat molekul dari NH2 (g/mol)

y : Banyaknya NaOH yang terpakai untuk beads terikat silang x : Banyaknya NaOH yang terpakai untuk beads

a. Beads Kitosan *

% NH2 = x 100%

= x 100% = 44,543 %

Jadi, % Ikat Silang = %DD - %NH2 = 38,157%

b. Beads Kitosan-MCC 0,1 *

% NH2 = x 100%

= x 100% = 37,567 % Jadi, % Ikat Silang = %DD - %NH2 = 45,133 %

c. Beads Kitosan-MCC 0,2 *

% NH2 = x 100%

= x 100% = 35,796 % Jadi, % Ikat Silang = %DD - %NH2 = 46,904 %

d. Beads Kitosan-MCC 0,3 *

% NH2 = x 100%

= x 100% = 28,443 % Jadi, % Ikat Silang = %DD - %NH2 = 54,257 %

DAFTAR PUSTAKA

Abdel-Mohzen, A. M., Aly, A. S., Hardina, R., Montaser, A. S., Hebeish, A.2011. Eco-Synthesis of PVA/Chitosan Hydrogels for Biomedical Application. J Polym Environ, 19 : 1005-1012.

Adarsh, K.J. 2014. A Comparative Study on Metal Adsorption Properties of Different Forms of Chitosan. IJIRSET. ISSN: 2319-8753.

Adel, A.M., Z.H.A. El-Wahab, A.A.Ibrahim, and M.T. Al-Shemy.2011.Characterization of Microcrystalline Cellulose Prepared from Lignocellulosic Materials, Part II: Physicochemical properties, Carbohydrate Polymers, Vol 83, pp 676-687.

Aly, A. S.(1998). Self-dissolving Chitosan. I. Preparation and Characterisation and Evaluation for Drug Delivery System. Angew Macromolecular Chemistry, 259 : 33-38.

Astuti, B.C. 2008. Pengembangan Edible Film Kitosan dengan Penambahan Asam Lemak dan Essensial Oil: Upaya Perbaikan Sifat Barrier dan Aktivitas Antimikroba. Bogor. Institut Pertanian Bogor.

Bai, R., Li, N.2005. Novel Chitosan-Cellulose Hydrogel Adsorbents for Lead Adsorption. Environment Science Technology.

Balhal, D. K., and Gyanananth, G.2012. Removal Of Lead (II) From Aqueous

Solutions By Adsorption Onto Chitosan Beads. Cellulose Chemistry And Technology.Cellulose Chem. Technol., 46 (1-2), 121-124.

Berg, J. C., and Bhosale, P.2010. Acoustic Spectroscopy for Colloids Dispersed in A Polymer Gel System., Langmuir, 26, 14423-14426.

Bernaconi, G. 1995. Teknologi Kimia Bagian 2. PT. Prandnya Pramita. Jakarta. Bilal, A. 2001. Equilibrum studies on adsorpstion of Cu(II) from aqueous solution

onto cellulose. Journal of colloid and interface science. 243. 81-84.

Braun, B., and Dorgan, J.R. 2009. Single-Step Method For The Isolation and surface functionalization of Cellulosic Nanowhiskers. Biomacromolecules 10(2), 334-341.

Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Hidup. UI-Press. Jakarta.

Fardiaz, D.1989.Hidrokoloid. Bogor : Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, Institut Pertanian Bogor. 30-35.

Febrisari, A. 2008. Pendayagunaan Tumbuhan Liar, Alang-Alang (Imperata cylindrica) sebagai Softdrink Herbal dalam Rangka Optimalisasi Lingkungan. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Fessenden, R.J. dan Joan S. Fessenden. 1986. Kimia Organik. Edisi Ketiga. Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Gea, S., Reynolds, C.T., Roohpour, N., Wirjosentono, B., Soykeabkaew, N., Bilotti, E., dan Peijs, T.2011. Investigation into the Structural, Morphological, Mechanical and Thermal Behaviour of Bacterial Cellulose after a Two-Step Purification Process. Bioresource Technology. 102: 9105-9110.

Hendayana, S., A. Kadarohman, A., A., & Sumarna, A., S. 1994. Kimia Analitik Instrumen. Semarang : IKIP Semarang Press.

Hennik, W. E., Nostrum, C. F. Van.2002. Novel Crosslinking Methods to Design Hydrogels. Advanced Drug Delivery Reviews, 54, 13-36

Herwanto, B. dan Eko. S. 2006. Adsorpsi Ion Logam Pb (II) pada Membran Selulosa-Kitosan Terikat Silang.

Hutahahean, S.2001. Penggunaan Kitosan sebagai Penyerap Terhadap Logam Zinkum (Zn2+) dan Logam Kromium dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom. Skripsi Jurusan Kimia FMIPA USU. Medan.

Kaban, J. 2009. Modifikasi Kimia dari Kitosan dan Aplikasi Produk yang Dihasilkan. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Kalita, R.D.2013. Extraction and Characterization of Microcrystalline Cellulose from fodder grass (setaria glauca L P Beauv). India. ScienceDirect 108, 85-89.

Keshk, S.M.A.S and M.A. Haija.2011. A New Method for Producing Microcrystalline cellulose from Gluconacetobacter xylinus and Kenaf, Carbohydrate Polymers, Vol. 84, pp 1301-1305.

Koo, O. M. Y., dan P.W. S. Heng. 2001. The Influence of Microcrystalline Cellulose Grade on Shape Distributions of Pellets Produced by Extrusion-Spheronization. Department of Pharmacy, National University of Singapore. Chem. Pharm. Bull. 49 (11): 1383-1387.

Kousalya, G.N., M.R.G.C. Sairam Sundaram, S. Meenakshi. 2010. Synthesis of Nano-Hydroxyapatite Chitin/Chitosan Hybrid Biocomposite for the Removal of Fe (III). Carbohydrate Polymer, 82, 594-599.

Kumar, Ravi, N., V., Majeti. 2000. A review of chitin and chitosan applications. Reactive & Functional Polymers 46, 1-27.

Lee, D. W., Lim, H., Chong, H. N., dan Shim, W. S. 2009. Advances in Chitosan Material and its Hybrid Derivatives: A Review. The Open Biomaterials Journal. (1): 10-20.

Librawati, T.P, 2005. Analisis Cemaran Pb pada Bawang Daun (Allium fistulosum L)di Daerah Dieng Wonosobo, Skripsi, Fakultas Biologi Unsoed Purwokerto.

Lin, S. And Lihui Chen. 2012. Preparation And Characterization of Chitosan/Cellulose Blend Films Using ZnCl2.3H2O As A Solvent. China.

Bioresources 7(4), 5488-5499

McKay, G., Blair, H. S. and Findon, A.1989. Equilibrium studies for the sorption of metal ions onto chitosan, Indian Journal of Chemistry, 28A, No. 2, 356. Mc.Cabe, W., Julian, S., and Harriot P. 1999. Operasi Teknik Kimia. Jilid 2.

Erlangga. Jakarta.

Metcalf and Eddy. 1979. Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse. Mc-Graw Hill Ed.

Moenandir, J. 1988. Pengantar Ilmu dan Pengendalian Gulma. Rajawali Press: Jakarta.

Muzzarelli RA A. 1985. New derivatives of chitin and chitosan: properties and Applications. Di dalam Croscenz V, Dead ICM, Stivala SS (eds.). New developments in industrial polysaccharides. gordon and beach science Publ. New York.

Nazzal, S., A. A. Zaghloul., dan M.A. Khan. 2002. Effect of Extragranular Microcrystalline Cellulose on Compaction, Surface Roughness, and In Vitro Dissolution of a Self- Nanoemulsified Solid Dosage Form of Ubiquinone. Pharmaceutical Technology. 86-98.

Ningwulan, M.P.S. 2012. Pembuatan Biokomposit Edible Film dari Gelatin/Bacterial Cellulose Microcrystal (BCMC): Variasi Konsentrasi Matriks, Filler, dan Waktu Sonikasi. Skripsi. Jurusan Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Nurhasni, H. dan Nubzah Saniyyah. 2012. Penyerapan Ion Logam Cd dan Cr dalam Air Limbah Menggunakan Sekam Padi. Jurnal Penelitian. Jakarta: FST UIN Syarif Hidayatullah.

Ohwoavworhua, F. O., Adelakun, T. A.2005. Some Physical Characteristics of Microcrystalline Cellulose Obtained from Raw Cotton of Cochlospermum planchonii. Tropical Journal of Pharmaceutical Research. Nigeria.

Park, Kinam, et al.1993. Biodegradable Hydrogels for Drug Delivery. Pennsylvania: Technomic Publishing Company, Inc.

Patrulea, V., Negrulescu, A., Mincea, M. M., Pitulice, l. D., Spiridon, O. B., Ostafe, V.2013. Optimization of the Removal of Copper(II) Ions from Aqueous Solution on Chitosan and Cross-Linked Chitosan Beads. Bioresources Technology.

Quek, S. Y.1998. The Use of Sago Waste for the Sorption of Lead and Cooper, Water SA, vol. 24, no. 33, pp 251-256.

Robert, G. A. Y., 1992. Chitin Chemistry.London. The MacMillan Press. Rohman, Abdul. 2007. Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta : Pustaka Pelajar. Rojas, J. And Eduardo A.2011.Functionalization And Crosslinking of

Microcrystalline Cellulose in Aqueous Media: A safe And Economic Approach.Columbia. ISSN 0976-044X.

Rowe, R.C., Sheskey, P.J., and Quinn, M.E. (2009). Handbook of Pharmaceutical Excipients. Edisi keenam. London: Pharmaceutical Press. Hal. 129 – 133, 136 – 138.

Setyaningtyas, T. 2000. Karakteristik Adsorpsi Kation Kadmium (II), Tembaga (II), Seng (II) dan Besi (II) Pada 2,5-dimerkapto-1,3,4-tiadiazol yang diimpregnasikan Pada Tanah Diatomeae. Thesis. UGM Yogyakarta.

Singh, A., Narvi, S.S, Dutta, P.K., Pandey, N.D. 2005. External Stimuli Response on A Novel Chitosan Hydrogel Crosslinked With Formaldehyde. Bull Mater Sci, 29, 233-238.

Stevens, M.P. 2001. Kimia Polimer. Cetakan Pertama. Jakarta: PT Pradnya Paramita.177.597.

Stuart, B.H.2004. Infrared Spectroscopy: Fundamentals And Applications. John Wiley & Sons Ltd. England.

Wan Ngah, W.S.2002.Removal Copper(II) Ions from Aqueous Solution onto Chitosan and Cross-linked Chitosan Beads. Reactive and Functional Polymers. Vol. 50.

Wegener, D. 1985. Wood: Kimia Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Yogyakarta: Gadjah Mada University.

Weska, R. F. 2006, Optimization Of Deasetylation In The Production Of Chitosan From Shrimp Waste: Use Of Response Surface Methodology. Jurnal Of Food Engineering 80 (2007) 794-753.

Wibisono, I., Hugo, L., dkk. 2011. Pembuatan Pulp dari Alang-Alang, Vol. 10, No. 1, Hal 11-20. Surabaya: Fakultas teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya.

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Alat-Alat Penelitian

Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian adalah:

Nama Alat Merek

Spektrofotometer Serapan Atom GF Perkin Elmer

Seperangkat alat SEM JSM-35 C Shumandju

Seperangkat alat FT-IR Shimadzu

Neraca analitis Ohaus

Termometer Fisher

Hot plate Cimarec

Oven Carbolite

Magnetic stirer -

Krus Porselen -

3.2. Bahan-Bahan Penelitian

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

Nama Bahan Merek

Kitosan -

Rumput Alang-alang -

Glutaraldehid(p) Merck

Pb(NO3)2 Merck

HNO3(p) Merck

NaNO2 Merck

NaOH pellet Merck

Na2SO3 Merck

NaOCl(p) Merck

H2O2(p) Merck

HCl(p) Merck

CH3COOH glasial(p) Merck

HCOOH(p) Merck

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Pembuatan Pereaksi

3.3.1.1 Larutan HNO3 3,5%

Sebanyak 54,6 mL HNO3 65% ditambahkan 10 mg NaNO2 lalu diencerkan

3.3.1.2 Larutan NaOH 2%

Sebanyak 10 g NaOH dilarutkan dengan aquades dalam labu takar 500 mL hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.3 Larutan Na2SO3 2%

Sebanyak 10 g Na2SO3 dilarutkan dengan aquadest dalam labu takar 500 mL

hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.4 Larutan NaOH 17,5%

Sebanyak 87,5 g NaOH pellet dilarutkan dengan aquadest dalam labu takar 500 mL hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.5 Larutan NaOCl 1,75%

Sebanyak 73 mL NaOCl 12% diencerkan dengan aquadest dalam labu takar 500 mL hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.6 Larutan H2O2 10%

Sebanyak 167 mL H2O2 30% diencerkan dengan aquadest dalam labu takar 500

3.3.1.7 Larutan HCl 2,5 N

Dipipet 208,33 mL HCl(p) 37% diencerkan dengan aquadest dalam labu takar

1000 mL hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.8 Larutan Asam Asetat 2%

Dipipet 20 mL asam asetat glacial kemudian diencerkan dengan aquadest dalam labu takar 1000 mL hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.9 Larutan NaOH 0,5 M

Ditimbang 40 g NaOH pellet dilarutkan dengan 250 mL aquadest dalam beaker gelas, diaduk hingga larut, lalu dipindahkan ke dalam labu takar 2000 mL, ditambahkan dengan aquadest hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.10 Larutan Glutaraldehid 0.5%

Dipipet 2 mL glutaraldehid(p) 25% diencerkan dengan aquadest dalam labu takar

100 mL hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.11 Larutan Asam Format 5%

Dipipet 12,5 mL diencerkan dengan aquadest dalam labu takar 250 mL hingga garis batas, dihomogenkan.

3.3.1.12 Larutan Seri Standar Pb2+

3.3.1.12.1 Larutan Seri Standar Pb2+ 1000 mg/L

Sebanyak 1,598 g Pb(NO3)2 dimasukkan ke dalam gelas beaker 250 mL yang

berisi aquadest, diaduk hingga seluruh kristal larut, dimasukkan ke dalam labu takar 1000 mL, ditambahkan aquadest hingga garis batas dan dihomogenkan.

3.3.1.12.2 Larutan Seri Standar Pb2+ 100 mg/L

Dipipet sebanyak 5 mL larutan induk Pb2+ 1000 mg/L dan dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL, kemudian ditambahkan aquadest hingga garis batas dan dihomogenkan.

3.3.1.12.3 Larutan Seri Standar Pb2+ 5 mg/L

Dipipet sebanyak 25 mL larutan induk Pb2+ 100 mg/L dan dimasukkan ke dalam labu takar 500 mL, kemudian ditambahkan aquadest hingga garis batas dan dihomogenkan.

3.3.1.12.4 Pembuatan Seri Larutan Standar Pb2+ 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; dan 1,0 mg/L

Dipipet 2,5; 5,0; 7,5; 10 dan 12,5 mL larutan induk Pb2+ 10 mg/L dan dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL, kemudian ditambahkan akuades hingga garis tanda dan dihomogenkan.

3.3.1.12.5 Pembuatan Kurva Kalibrasi Pb2+

Larutan blanko diukur absorbansinya dengan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) pada λ = 283,31 nm dan dilakukan hal yang sama untuk larutan seri standar Pb2+ 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 dan 1,0 mg/L.

3.3.2 Preparasi Serbuk Rumput Alang-alang

Alang-alang dibersihkan dan dicuci dengan air bersih. Dikeringkan di bawah sinar matahari sampai kering. Alang-alang yang sudah kering dipotong-potong dan dihaluskan dengan blender hingga berbentuk serbuk.

3.3.3 Isolasi α-selulosa dari Serbuk Alang-Alang

Sebanyak 75 g serbuk alang-alang yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam beaker gelas, kemudian ditambahkan 1 L campuran yang berisi HNO3 3,5% dan

10 mg NaNO2, dipanaskan di atas hot plate pada suhu 90o C selama 2 jam. Setelah

itu disaring dan ampas dicuci hingga filtrat netral. Selanjutnya didigesti dengan 750 mL larutan yang mengandung NaOH 2% dan Na2SO3 2% pada suhu 50o C

selama 1 jam. Kemudian disaring dan ampas dicuci sampai netral. Selanjutnya dilakukan pemutihan dengan 250 mL larutan NaOCl 1,75% pada suhu 70oC selama 0,5 jam. Kemudian disaring dan ampas dicuci sampai pH filtrat netral. Setelah itu dilakukan pemurnian α-selulosa dari sampel dengan 500 mL larutan NaOH 17,5% pada suhu 80o C selama 0,5 jam. Kemudian disaring, dicuci hingga filtrat netral. Dilanjutkan pemutihan dengan H2O2 10% pada suhu 60o C dan

dikeringkan di dalam oven pada suhu 60o C kemudian disimpan dalam desikator (Ohwoavworhua, 2005). Selanjutnya α-selulosa dikarakterisasi dengan analisa FT-IR.

3.3.4 Pembuatan Mikrokristal Selulosa

Sebanyak 2 g α-selulosa serbuk alang-alang dihidrolisis dengan 40 mL HCl 2,5 N pada 105 ± 2 0C selama 15 menit. Kemudian dilakukan pencucian dengan aquadest sampai netral, dikeringkan dalam oven vakum pada 400C dan tekanan 30 cmHg, dihaluskan dan disimpan untuk penelitian selanjutnya (Ohwoavworhua, 2005). Selanjutnya mikrokristal selulosa yang diperoleh dikarakteristik sifat fisika-kimianya yaitu: pengujian FT-IR dan PSA.

3.3.5 Pembuatan Beads

3.3.5.1 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa (MCC)

Pembuatan beads dari campuran kitosan dan mikrokristal selulosa dengan pelarut asam asetat (2%) menurut prosedur dalam literatur (Patrulea, et al. 2013). Sebanyak 0,9 g kitosan dilarutkan dalam 30 mL asam asetat 2%. Kemudian ditambahkan 0,1 g mikrokristal selulosa kedalam larutan. Selama proses pelarutan, campuran diaduk hingga dihasilkan larutan homogen. Campuran kitosan kemudian diteteskan kedalam beaker gelas yang berisi 500 mL NaOH 0.5M dengan menggunakan jarum suntik sambil diaduk dengan pengaduk magnet. Kemudian beads kitosan didiamkan selama 24 jam didalam larutan NaOH 0.5M. Beads disaring dan dicuci dengan aquadest hingga pH netral kemudian dikeringkan dan disimpan.

Selanjutnya beads kitosan dikarakterisasi dengan uji permukaan SEM, analisa FT-IR, uji swelling, uji adsorpsi dengan larutan standar. Perlakuan yang sama dilakukan untuk kitosan dan mikrokristal selulosa dalam 1 g dengan perbandingan yang tercantum dalam tabel 3.1.

Tabel 3.1 Perbandingan kitosan/mikrokristal selulosa yang digunakan

No. Kitosan (g) Mikrokristal Selulosa (g)

1. 1 0

2. 0,9 0,1

3. 0,8 0,2

4. 0,7 0,3

3.3.5.2 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa (MCC) Terikat Silang

Pembuatan beads kitosan-MCC terikat silang dari beads kitosan-MCC dengan agen pengikat silang glutaraldehid 0.5% menurut prosedur dalam literatur (Patrulea, et al. 2013). Sebanyak 5 g beads kitosan direndam dalam 50 mL glutaraldehid 0.5% selama 24 jam. Selanjutnya beads kitosan disaring dan dicuci dengan aquadest kemudian dikeringkan dan disimpan.

Selanjutnya beads kitosan dikarakterisasi dengan uji permukaan SEM, analisa FT-IR, uji swelling, uji derajat ikat silang, uji adsorpsi dengan larutan standar. Perlakuan yang sama dilakukan untuk beads kitosan-MCC untuk variasi massa 0,9 g kitosan dan 0,1 g MCC ; 0,8 g kitosan dan 0,2 g MCC ; 0,7 g kitosan dan 0,3 g MCC.

3.3.6 Karakterisasi Beads

3.3.6.1 Analisis Morfologi dengan SEM

Analisis SEM dilakukan untuk mempelajari sifat morfologi dari beads yang dihasilkan. Hasil analisis SEM dapat kita lihat rongga-rongga hasil pencampuran mikrokristal selulosa (MCC) dan juga pencampuran beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) dan glutaraldehid . Informasi dari analisis ini akan mendapatkan gambaran seberapa baik bahan-bahan tersebut tercampur.

3.3.6.2 Analisis Gugus Fungsi FT-IR

Beads uji dijepit pada tempat sampel kemudian diletakkan pada alat FT-IR ke arah sinar infra merah. Hasilnya akan direkam berupa aliran kurva bilangan gelombang terhadap intensitas.

3.3.6.3. Uji Swelling

Sebanyak 1 g beads kitosan direndam di dalam beaker gelas yang berisi 30 mL aquadest selama 24 jam. Setelah direndam, beads kitosan ditimbang kembali untuk mengetahui perubahan massanya. Persentase swelling dari beads kitosan dihitung dengan perubahan massa menggunakan persamaan di bawah ini :

Dimana W akhir adalah berat beads setelah direndam dan W awal adalah berat beads sebelum direndam. Diulangi perlakuan di atas pada beads kitosan-MCC dan beads kitosan-MCC terikat silang pada variasi 0,9 g kitosan dan 0,1 g MCC; 0,8 g kitosan dan 0,2 g MCC; 0,7 g kitosan dan 0,3 g MCC. Dilakukan perlakuan yang sama dengan menggunakan pelarut CH3COOH 5%, HCOOH 5% dan NaOH

0,5 M.

3.3.6.4 Analisis Derajat Ikat Silang

Penentuan persentase reaksi ikat silang yang terjadi dapat ditentukan dengan menentukan jumlah gugus amina bebas menggunakan metode titrasi. Sebanyak 0,3 g beads kitosan dilarutkan dalam 100 mL HCl 0,1M. Kemudian dipipet sebanyak 25 mL dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer. Ditambahkan 3 tetes indikator fenolftalein dan dititrasi dengan NaOH 0,1M hingga terjadi perubahan warna menjadi merah lembayung. Diulangi perlakuan di atas sebanyak tiga kali. Dilakukan perlakuan yang sama pada beads MCC dan beads kitosan-MCC terikat silang pada variasi 0,9 g kitosan dan 0,1 g kitosan-MCC; 0,8 g kitosan dan 0,2 g MCC; 0,7 g kitosan dan 0,3 g MCC. Selanjutnya ditentukan persentase ikat silang dengan menentukan kandungan gugus amina bebas pada beads kitosan-MCC sebelum dan sesudah terikat silang menggunakan persamaan di bawah ;

%NH2 =

x 100 %

Dimana, f : molaritas NaOH (M) w : berat sampel (g)

16,1 : berat molekul dari NH2 (g/mol)

y : Banyaknya NaOH yang terpakai untuk beads terikat silang x : Banyaknya NaOH yang terpakai untuk beads

3.3.7 Perlakuan dan Analisa Penyerapan Logam Pb2+

3.3.7.1. Penentuan Waktu Kontak Optimum

Sebanyak 50 mL larutan standar Pb2+ 5 ppm dimasukkan kedalam beaker gelas 250 mL. Kemudian ditambahkan beads kitosan sebanyak 1 g. Diaduk dengan pengaduk magnet selama 180 menit. Kemudian campuran disaring dengan kertas saring Whatman no. 42. Diatur pH filtrat hingga pH = 3 dengan menggunakan HNO3(p). Diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer serapan

atom pada spesifik 283,31 nm. Dilakukan perlakuan di atas dengan variasi waktu

kontak 120 menit, 150 menit, 210 menit, dan 240 menit.

3.3.7.2. Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa (MCC) dalam larutan standar

Sebanyak 50 mL larutan standar Pb2+ 5 ppm dimasukkan kedalam beaker gelas 250 mL. Kemudian ditambahkan beads kitosan sebanyak 1 g. Diaduk dengan pengaduk magnet selama waktu kontak optimum. Kemudian campuran disaring dengan kertas saring Whatman no. 42. Diatur pH filtrat hingga pH = 3 dengan menggunakan HNO3(p). Diukur absorbansinya dengan menggunakan

spektrofotometer serapan atom pada spesifik 283,31 nm. Diulangi perlakuan di atas

pada beads kitosan-MCC dan beads kitosan-MCC terikat silang pada variasi 0,9 g kitosan dan 0,1 g MCC ; 0,8 g kitosan dan 0,2 g MCC ; 0,7 g kitosan dan 0,3 g MCC.

3.4 Bagan Penelitian

3.4.1 Penyiapan Serbuk Alang-Alang

Rumput Alang-Alang

Dibersihkan dan dicuci dengan air Dikeringkan di bawah terik matahari Dipotong kecil-kecil

Dihaluskan dengan blender Serbuk Alang-Alang

3.4.2 Isolasi α-Selulosa dari Serbuk Alang-Alang (Ohwoavworhua, 2005)

75 g serbuk alang-alang

Dimasukkan kedalam beaker gelas

Ditambahkan 1 L campuran HNO₃ 3,5% dan 10 mg NaNO₂ Dipanaskan diatas hot plate sambil diaduk pada suhu 90oC selama 2 jam

Disaring dan ampas dicuci hingga filtrat netral

Residu Filtrat

Direndam dengan 750 ml larutan yang mengandung NaOH 2% dan natrium sulfit pada suhu 50oC selama 1 jam sambil diaduk

Disaring dan dicuci hingga filtrat netral

Residu Filtrat

Diputihkan dengan 250 ml larutan NaOCl 1,75% pada suhu 70oC selama 0,5 jam sambil diaduk

Disaring dan dicuci hingga filtrat netral

Residu Filtrat

Ditambahkan 500 ml NaOH 17,5% dan dipanaskan pada suhu 80oC Disaring dan dicuci hingga filtrat netral

α-selulosa basah _Filtrat

Diputihkan dengan H₂O₂ 10% pada suhu 60oC selama 15 menit Disaring dan dicuci dengan aquadest

α-selulosa basah _Filtrat Dikeringkan pada suhu 60oC dalam oven Disimpan dalam desikator

α-selulosa kering Dikarakterisasi FT-IR

3.4.3 Pembuatan Mikrokristal Selulosa dari α-Selulosa Alang-Alang (Ohwoavworhua, 2005)

2 g α-selulosa kering

Dihidrolisis dengan 40 mL HCl 2,5 N pada suhu 105±2oC selama 15 menit

Dicuci dengan aquadest sampai netral lalu disaring

Residu Filtrat

Dikeringkan dalam oven pada suhu 40oC

Dibiarkan mengering lalu diayak dengan ayakan 100 mesh Ditimbang

Selulosa Mikrokristal

Dikarakterisasi

FT-IR _PSA

3.4.4 Pembuatan Beads

3.4.4.1 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa (MCC) (Patrulea, et al. 2013)

0,9 g Kitosan

Dimasukkan kedalam erlenmeyer 50 mL Dilarutkan dengan 30 mL asam asetat 2% Ditambahkan 0,1 g MCC

Campuran

Diaduk hingga homogen

Diteteskan kedalam beaker gelas berisi 500 mL NaOH 0,5M menggunakan jarum suntik sambil diaduk

Bentuk Beads

Disaring dan dicuci dengan aquadest hingga pH netral

Beads Kitosan-MCC Filtrat

Dikeringkan

Disimpan di dalam desikator

Beads Kitosan-MCC

Dikarakterisasi

SEM FT-IR _Uji

Swelling

Uji Adsorpsi

Catatan : Perlakuan yang sama dilakukan untuk kitosan dan MCC dalam 1 g dengan variasi massa dalam 1 g dengan perbandingan (1:0) ; (8:2) ; (7:3)

3.4.4.2 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa (MCC) Terikat Silang (Patrulea, et al. 2013)

5 g Beads Kitosan

Direndam di dalam beaker gelas yang berisi 50 mL glutaraldehid 0,5% selama 24 jam Disaring dan dicuci dengan aquadest

Beads Kitosan-MCC Terikat Silang Filtrat

Beads Kitosan-MCC Terikat Silang

Dikeringkan

Disimpan di dalam desikator

SEM _FT-IR Uji

Swelling

Uji Terikat

Silang Dikarakterisasi

Uji Adsorpsi

Catatan : Perlakuan yang sama dilakukan untuk beads kitosan-MCC pada variasi massa 1 g dengan perbandingan (9:1) ; (8:2) ; (7:3).

3.4.5 Perlakuan dan Analisis Penyerapan Logam Pb2+ dengan Beads

3.4.5.1. Penentuan Waktu Kontak Optimum

50 mL Larutan Standar Pb2+ 5 ppm

Dimasukkan kedalam beaker gelas 250 mL Ditambahkan 1 g beads kitosan

Diaduk dengan pengaduk magnet selama 180 menit *

Disaring dengan menggunakan kertas saring Whatman No. 42

Filtrat Residu

Diatur pH hingga 3 dengan menggunakan HNO3 (p)

Diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom pada λ_spesifik 283,31 nm

Hasil

Catatan : * Dilakukan perlakuan yang sama dengan variasi waktu kontak 120 menit, 150 menit, 210 menit, dan 240 menit.

3.4.5.2. Penyerapan Logam Pb2+ dengan Beads dalam larutan standar

50 mL Larutan Standar Pb2+ 5 ppm

Dimasukkan kedalam beaker gelas 250 mL

Ditambahkan 1 g beads kitosan

Diaduk dengan pengaduk magnet selama waktu kontak optimum (menit)

Disaring dengan menggunakan kertas saring Whatman No. 42

Filtrat Residu

Diatur pH hingga 3 dengan menggunakan HNO_{3 (p)} Diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom pada λ_spesifik 283,31 nm

Hasil

Catatan : Dilakukan perlakuan yang sama pada beads kitosan-MCC dan beads kitosan-MCC terikat silang pada variasi massa dalam 1 g, yaitu (9:1) ; (8:2) ; (7:3).

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

4.1.1. Isolasi α-selulosa Alang-Alang

Melalui serangkaian proses delignifikasi, swelling, dan proses pemutihan maka

diperoleh α-selulosa yang berwarna putih. Pada tahap isolasi α-selulosa digunakan 75 gram serbuk alang-alang dan pada akhir proses dihasilkan α-selulosa murni sekitar 29 gram (sebanyak 38,67% dari berat awal serbuk alang-alang). Hasil α -selulosa yang diperoleh dari penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.1

4.1.2. Pembuatan Mikrokristal Selulosa (MCC) dari Alang-Alang

Pada pembuatan mikrokristal selulosa alang 2 gram sampel serbuk alang-alang dihasilkan mikrokristal selulosa (MCC) sebanyak 0,8 gram (% hasil = 40%). Serangkaian proses pembuatan mikrokristal selulosa (MCC) dapat dilihat pada lampiran 2. Mikrokristal selulosa dari alang-alang hasil penelitian ini berwarna putih seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 di bawah ini.

4.1.3. Pembuatan Beads

4.1.3.1 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa

Hasil pembuatan Beads kitosan tanpa MCC ditunjukkan pada Gambar 4.3 berikut :

Gambar 4.3 Beads Kitosan tanpa MCC

Berdasarkan Gambar 4.3 bahwa beads yang dihasilkan dari 1 gram kitosan yang dilarutkan dalam 30 mL asam asetat 2% dan diteteskan pada NaOH 0,5M tanpa penambahan MCC berwarna putih. Kemudian beads kitosan-MCC (variasi massa MCC 0,1 g; 0,2 g; 0,3 g) yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.5 Beads Kitosan dengan penambahan 0,2 g MCC

Gambar 4.6 Beads Kitosan dengan penambahan 0,3 g MCC

Pada Gambar 4.4 tampak beads kitosan-MCC dengan perbandingan 9:1 yang dihasilkan berwarna putih. Pada Gambar 4.5 penampilan beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) dengan perbandingan 8:2 yang dihasilkan berwarna putih. Hal yang sama juga terlihat pada Gambar 4.6 penampilan beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) dengan perbandingan 7:3 yang dihasilkan berwarna putih pucat. Ketiga gambar beads tersebut tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.

4.1.3.2 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa (MCC) Terikat Silang

Hasil pembuatan beads kitosan terikat silang tanpa MCC ditunjukkan pada Gambar 4.7 berikut :

Gambar 4.7 Beads Kitosan terikat silang tanpa MCC

Berdasarkan Gambar 4.7 bahwa beads terikat silang yang dihasilkan dari 5 gram beads kitosan yang direndam dalam dalam 50 mL glutaraldehid 0,5% tanpa penambahan MCC berwarna kuning kecoklatan. Kemudian beads kitosan-MCC terikat silang (variasi massa MCC 0,1 g; 0,2 g; 0,3 g) yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.9 Beads Kitosan terikat silang dengan penambahan 0,2 g MCC

Gambar 4.10 Beads Kitosan terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC

Pada Gambar 4.8 tampak beads kitosan-MCC terikat silang dengan perbandingan 9:1 yang dihasilkan berwarna kuning kecoklatan. Pada Gambar 4.9 penampilan beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) terikat silang dengan perbandingan 8:2 yang dihasilkan berwarna kuning kecoklatan. Hal yang sama juga terlihat pada Gambar 4.10 penampilan beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) terikat silang dengan perbandingan 7:3 yang dihasilkan berwarna kuning kecoklatan pucat. Ketiga gambar beads terikat silang tersebut tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan dan hampir tidak dapat dibedakan.

4.2 Pembahasan

4.2.1 Isolasi α-Selulosa dari Alang-alang

Sebelum proses isolasi maka alang-alang terlebih dahulu dipotong kecil-kecil dan direndam dengan air agar kotoran turun. Setelah itu dikeringkan dan dihaluskan dengan menggunakan blender untuk mempermudah proses isolasi.

Tahapan pertama dalam proses isolasi α-selulosa adalah proses delignifikasi dengan menggunakan HNO3 3,5% dan NaNO2 yang bertujuan untuk

menghilangkan lignin dari serbuk alang-alang. Selanjutnya dilakukan proses swelling dengan menggunakan NaOH 2% dan Na2SO3 2%. Tujuan dari proses ini

adalah untuk membuka pori-pori selulosa sehingga zat pengotor yang tidak diinginkan keluar. Pulp yang dihasilkan dari proses swelling ini berwarna kuning kecoklatan. Oleh karna itu dilakukan proses pemutihan dengan menggunakan NaOCl 1,75%. α-selulosa yang dihasilkan pada tahap ini belum murni, dimana

masih mengandung β-selulosa dan ϒ -selulosa. Oleh karena itu dilakukan

pemurnian dengan menggunakan NaOH 17,5% dimana α-selulosa akan

mengendap sedangkan β-selulosa dan ϒ -selulosa akan larut. α -selulosa yang dihasilkan pada tahap ini berwarna kuning kecoklatan. Untuk menghilangkan warna tersebut maka dilakukan pemutihan dengan menggunakan H2O2 10%. α

-selulosa yang dihasilkan berbentuk pulp berwarna putih yang kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 600C.

4.2.1.1 Analisis Gugus Fungsi dengan FT-IR

Analisis gugus fungsi dengan FT-IR telah dilakukan dengan menggunakan alat Shimadzu IR Prestige-21. Sampel yang dianalisis yaitu α-selulosa yang diperoleh dari alang-alang. FT-IR membantu karakterisasi struktur kimia dengan cara mengidentifikasi gugus fungsi yang mucul pada setiap sampel.

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1054,

99

2916,

61

3335,

66

%T

Bilangan Gelombang (cm-1)

Gambar 4.11 Spektrum FT-IR α-Selulosa

Tabel 4.1 Data Analisis FT-IR α-selulosa

Sampel Bilangan

Gelombang

Gugus Fungsi Pustaka

α-selulosa 3335,66 cm-1 2916,61 cm-1 1054,99 cm-1

O-H C-H C-O

3363 cm-1 2904 cm-1 1062 cm-1 (Kalita, 2013) Hasil analisis gugus fungsi dengan FT-IR menunjukkan bahwa α-selulosa mengandung gugus fungsi OH pada bilangan gelombang 3335,66 cm-1 dan terdapat juga vibrasi regangan C-H pada bilangan gelombang 2916,61 cm-1. Kemudian pada bilangan gelombang 1054,99 cm-1 menunjukkan vibrasi regangan C-O dari α-selulosa yang diuji.

4.2.2 Pembuatan Mikrokristal Selulosa dari α-Selulosa

Pada proses pembuatan mikrokristal selulosa dari α-selulosa dilakukan melalui

tahap hidrolisis α-selulosa dengan menggunakan HCl 2,5N. Tujuan dari proses ini

adalah untuk memecah daerah amorf pada α-selulosa. Selanjutnya dilakukan proses penetralan dari suspensi yang terbentuk dengan aquadest untuk menghilangkan sisa-sisa asam dan bagian amorf yang masih berikatan dengan bagian kristal pada proses hidrolisis yang terbentuk selama proses hidrolisis sehingga diperoleh bagian kristal saja. Kemudian dilakukan penguapan aquadest sehingga akan diperoleh mikrokristal selulosa yang berbentuk kristal jarum

bening. Reaksi hidrolisis α-selulosa dengan menggunakan HCl2,5 N dapat dilihat pada gambar 4.12 berikut :

HCl H+ + Cl

-O

HOH2C

OH HO O O O R2 OH

HOH2C

HO R1

H

O

HOH2C

OH HO O O O R2 OH

HOH2C

HO R1

Slow

O

HOH2C

OH HO

OH

R1 HO

O O

R2

OH

HOH2C

HO

H H2O

H

4.2.2.1 Analisis Gugus Fungsi dengan FT-IR

Spektroskopi FT-IR merupakan suatu teknik analisis yang dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi dari suatu molekul dalam suatu sampel. Pada penelitian ini telah dilakukan analisis gugus fungsi menggunakan spektroskopi FT-IR untuk sampel serbuk mikrokristal selulosa. Spektrum hasil analisis FT-IR dari serbuk mikrokristal selulosa memperlihatkan puncak-puncak spektrum serapan dengan bilangan gelombang yang dapat dilihat pada tabel 4.2 di bawah ini:

Tabel 4.2. Data Analisis FT-IR Mikrokristal Selulosa

Sampel Bilangan

Gelombang

Gugus Fungsi Pustaka Mikrokristal

Selulosa

3444,87 cm-1 2893,22 cm-1 1060,85 cm-1

O-H C-H C-O

3363 cm-1 2901 cm-1 1062 cm-1 (Kalita, 2013)

Hasil analisis gugus fungsi dengan FT-IR menunjukkan bahwa mikrokristal selulosa alang-alang mengandung gugus fungsi OH pada bilangan gelombang 3444,87 cm-1 dan terdapat juga vibrasi regangan C-H pada bilangan gelombang 2893,22 cm-1. Kemudian pada bilangan gelombang 1060,85 cm -menunjukkan adanya vibrasi regangan C-O dari mikrokristal selulosa yang diuji. Adapun spektrum hasil analisis gugus fungsi dengan FT-IR dapat dilihat pada lampiran 3. Hasil spektrum analisis FT-IR dari mikrokristal selulosa dapat dilihat pada gambar 4.13 berikut :

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 10

20 30 40 50 60 70 80

28

93

.22

34

44

.87 10

60

.85

%T

Panjang Gelombang (cm-1)

Mikrokristal Selulosa

Gambar 4.13 Analisis FT-IR mikrokristal selulosa alang-alang

4.2.2.2 Analisis Ukuran Partikel dengan PSA

Analisis ukuran partikel mikrokristal selulosa (MCC) alang-alang dengan particle size analyzer (PSA) menggunakan Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer HORIBA LA-951. Alat ini mampu mengukur diameter partikel dengan ukuran 0,011 µ m – 3000 µ m. Serbuk mikrokristal selulosa (MCC) yang akan dianalisis terlebih dahulu digerus dan diayak menggunakan ayakan 100 mesh. Hasil analisis menunjukkan distribusi rata-rata partikel 82,278 µ m. Nazzal (2002) menyatakan ukuran partikel mikrokristal selulosa (MCC) komersil dari 20 µ m – 180 µ m. Begitu juga dengan hasil penelitian Koo (2001) menyatakan bahwa ukuran partikel mikrokristal selulosa jenis Avicel PH 101 (76,53 µm), Avicel PH 102 (132,81 µm) Avicel PH 301 (73,55 µm), dan Avicel PH 302 (139,41 µ m). Adapun hasil analisis ukuran partikel mikrokristal selulosa (MCC) alang-alang dengan PSA dapat dilihat pada lampiran 4.

4.2.3 Karakteristik Beads

Beads yang telah terbentuk dianalisis dengan FT-IR, kemudian dilakukan pengujian mengembang (swelling), pengujian derajat ikat silang, kemudian dilakukan uji absorpsi dengan larutan standar, filtrat hasil adsorpsi dianalisis dengan spektrometer serapan atom (SSA). Beads yang mempunyai daya serap (adsorpsi) paling tinggi dilakukan analisis morfologi dengan SEM.

4.2.3.1 Analisis Gugus Fungsi dengan FT-IR

Hasil analisis spektroskopi FT-IR dari beads kitosan dan beads kitosan-MCC dan kitosan-MCC terikat silang memberikan spektrum dengan puncak-puncak serapan pada daerah bilangan gelombang dapat dilihat pada Tabel 4.3 berikut:

Tabel 4.3. Data Analisis FT-IR Beads

A. Kitosan-MCC

No Sampel Bilangan Gelombang

Gugus Fungsi Pustaka 1 Beads

Kitosan

3433,29 cm-1 2924,09 cm-1 1635,64 cm-1 1566,20 cm-1 1411,89 cm-1 1080,14 cm-1

O-H dan N-H C-H

C=O dan C=N N-H

-CH dan C-N C-O

3432,7 cm-1 2876,0 cm-1 1659,3 cm-1 1597,6 cm-1 1420,6 cm-1 1087,9 cm-1

2 Beads Kitosan + MCC

3433,29 cm-1 2924,09 cm-1 1635,64 cm-1 1566,20 cm-1 1419,61 cm-1 1064,71 cm-1

O-H dan N-H C-H

C=O dan C=N N-H

-CH dan C-N C-O

3419,3 cm-1 2895,4 cm-1 1646,6cm-1 1597,6 cm-1 1420,9 cm-1 1070,6 cm-1 (Lin, 2012)

B. Kitosan-MCC *

No Sampel Bilangan Gelombang

Gugus Fungsi Pustaka 1 Beads

Kitosan Terikat Silang

3448,72 cm-1 2931,8 cm-1 2877,79 cm-1 1635,64 cm-1 1566,20 cm-1 1072,42 cm-1 1381,03 cm-1

O-H dan N-H C-H

COH

C=O dan C=N N-H

C-O

-CHdan C-N

3438 cm-1 2927 cm-1 2899-2817 cm-1 1660 cm-1 1675-1500 cm-1 1000-1150 cm-1 1408 cm-1 2 Beads

Kitosan + MCC Terikat Silang

3425,58 cm-1 2924,09 cm-1 2877,79 cm-1 1635,64 cm-1 1566,20 cm-1 1064,71 cm-1 1381,03 cm-1

O-H dan N-H C-H

COH

C=O dan C=N N-H

C-O

-CH dan C-N

3438 cm-1 2927 cm-1 2899-2817 cm-1 1660 cm-1 1675-1500 cm-1 1150-1000 cm-1 1408 cm-1 (Lin, 2012 dan Adarsh, 2014) Keterangan : (*) = terikat silang

Spektra hasil analisis gugus fungsi dengan FT-IR dapat dilihat pada lampiran 6 dan lampiran 7. Berdasarkan hasil analisis spektrum FT-IR dari beads kitosan (tanpa penambahan MCC) menunjukkan adanya vibrasi regangan N-H amina primer pada daerah serapan antara 3433,89 cm-1. Puncak vibrasi juga terlihat pada daerah serapan 2924,09 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi regangan C-H dari rantai alkana dan pada daerah serapan sekitar 1635,64 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi regangan C=O amida primer. Selain itu, puncak vibrasi terlihat pada daerah 1566,2 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi tekukan N-H amida sekunder, pada daerah serapan 1080,14 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi regangan C-O dan pada daerah serapan 1411,89 yang menunjukkan vibrasi tekukan –CH dan C-N. (Lin, et al. 2012).

Hasil analisis spektrum FT-IR dari beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) terdapat puncak-puncak daerah serapan antara lain (1) pada daerah serapan 3433,89 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi regangan O-H, (2) pada daerah serapan 2924,09 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi C-H dari rantai alkana, (3) pada daerah serapan 1635,64 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi regangan C=O amida primer, (4) pada daerah serapan 1566,2 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi tekukan -NH, (5) pada daerah serapan 1064,71 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi regangan C-O dan (6) pada daerah serapan 1419,61 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi tekukan –CH dan C-N (Lin, et al. 2012).

Berdasarkan data panjang gelombang beads kitosan dan beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) tidak mengalami perubahan yang signifikan. Hal ini dikarenakan beads yang dihasilkan merupakan proses blending secara fisika karena tidak ditemukan gugus fungsi baru.

Spektra hasil analisis gugus fungsi dengan FT-IR dapat dilihat pada lampiran 8 dan lampiran 9. Berdasarkan hasil analisis spektrum FT-IR dari beads kitosan terikat silang (tanpa penambahan MCC) menunjukkan adanya vibrasi regangan N-H amina primer pada daerah serapan antara 3448,72 cm-1. Puncak vibrasi juga terlihat pada daerah serapan 2931,8 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi regangan C-H dari rantai alkana, pada daerah serapan 2877,79 cm-1 menunjukkan vibrasi regangan COH dan pada daerah serapan sekitar 1635,64 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi regangan C=N (imina) (Adarsh, et al. 2014). Selain itu, puncak vibrasi terlihat pada daerah 1566,2 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi tekukan N-H, pada daerah serapan 1072,42 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi regangan C-O dan pada daerah serapan 1381,03 cm-1 yang menunjukkan vibrasi tekukan –CH dan C-N (Lin, et al. 2012).

Hasil analisis spektrum FT-IR dari beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) terikat silang terdapat puncak-puncak daerah serapan antara lain (1) pada daerah serapan 3438 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi regangan O-H, (2) pada daerah serapan 2924,09 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi C-H dari rantai alkana, (3) pada daerah serapan 2877,79 cm-1 menunjukkan vibrasi regangan COH (4) pada daerah serapan 1635,64 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi regangan C=N(imina) (Adarsh, et al. 2014). (5) pada daerah serapan 1566,2 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi tekukan N-H, (6) pada daerah serapan 1064,71 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi regangan C-O, (7) pada daerah serapan 1381,03 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi deformasi –CH dan C-N. (Lin, et al. 2012).

Berdasarkan data panjang gelombang beads kitosan terikat silang dan beads kitosan-MCC terikat silang mengalami perubahan yaitu ditemukannya gugus fungsi baru yaitu COH pada beads kitosan-MCC terikat silang .

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

28 77 .79 10 64 .71 13 81 .03 15 66 .20 16 35 .64 29 24 .09 34 25 .58 10 72 .42 13 81 .03 15 66 .20 16 35 ,64 28 77 .79 29 31 .80 34 48 .72 10 64 .71 14 19 .61 1566 .20 1635 .64 2924 .09 34 33 .29 10 80 .14 1411 .89 15 66 .20 16 35 .64 29 24 .09 34 33 .29 %T

Bilangan Gelombang (cm-1) Beads Kitosan Beads Kitosan-MCC Beads Kitosan Terikat Silang Beads Kitosan-MCC Terikat Silang

4.2.3.2 Pengukuran Diameter Beads

Berikut merupakan hasil pengukuran diameter sampel beads kitosan dan beads kitosan-MCC dengan variasi massa MCC 0,1 g hingga 0,3 g. Diameter beads kitosan dan beads kitosan-MCC diukur menggunakan jangka sorong dapat dilihat pada Tabel 4.4 seperti berikut:

Tabel 4.4. Data Diameter Beads

No. Sampel Diameter Beads (mm) Rata-Rata

(mm)

P1 P2 P3

1. Beads Kitosan 2,08 2,07 2,05 2,07

2. Beads Kitosan + 0,1 g MCC

2,20 2,20 2,22 2,21 3. Beads Kitosan + 0,2 g

MCC

2,23 2,23 2,24 2,23 4. Beads Kitosan + 0,3 g

MCC

2,24 2,23 2,24 2,24

5 Beads Kitosan * 1,6 1,59 1,58 1,59

6 Beads Kitosan + 0,1 g MCC *

1,71 1,72 1,70 1,71 7 Beads Kitosan + 0,2 g

MCC *

1,74 1,73 1,54 1,73 8 Beads Kitosan + 0,3 g

MCC *

1,75 1,75 1,75 1,75

Keterangan : (*) = Terikat Silang

Berdasarkan Tabel 4.4 terlihat bahwa masing-masing permukaan untuk setiap beads mempunyai diameter yang berbeda-beda, sehingga diameter diperoleh melalui rata-rata diameter beads. Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa pada beads kitosan dan beads kitosan terikat silang tanpa penambahan MCC mempunyai diameter yang rendah yaitu masing-masing 2,07 mm dan 1,59 mm dibandingkan dengan penambahan 0,3 g MCC memberikan nilai diameter yang paling besar yaitu masing-masing 2,24 mm dan 1,75 mm.

Penambahan filler mikrokristal selulosa (MCC) pada beads kitosan meningkatkan kuantitas mekanik pada beads kitosan. Material yang ukuran partikelnya mikro memiliki sifat yaitu memperluas area permukaan pada beads kitosan yang berisikan mikrofiller (Ningwulan, 2012).

4.2.3.3 Uji Swelling

Persentase mengembang (swelling) dari beads MCC dan beads kitosan-MCC terikat silang dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut :

Tabel 4.5. Persentase Swelling Beads

Adsorben

Persentase Swelling (%) Asam Asetat

5%

Asam Format

5% Akuades

NaOH 0,5M

Kitosan Larut Larut 38,5 33,1

Kitosan-MCC 0,1 Larut Larut 33,3 28,9

Kitosan-MCC 0,2 Larut Larut 27,4 23,8

Kitosan-MCC 0,3 Larut Larut 22,9 18,4

Kitosan * 16,2 11,7 13,5 10,2

Kitosan-MCC 0,1 * 14,5 10,6 9,3 8,6

Kitosan-MCC 0,2 * 12.9 9,8 8,9 8,0

Kitosan-MCC 0,3 * 10,1 8,7 7,8 6,7

Keterangan : (*) = Terikat Silang

Berdasarkan tabel 4.5 terlihat daya swelling paling rendah adalah beads kitosan-MCC terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC yaitu sebesar 12,1% dalam asam asetat 5%, sebesar 9,2% dalam asam format 5%, sebesar 8,5% dalam akuades dan sebesar 7,8% dalam NaOH 0,5M. Sedangkan daya swelling paling tinggi adalah beads kitosan tanpa penambahan MCC yaitu larut dalam asam asetat 5% dan asam format 5%, sebesar 38,5% dalam akuades dan sebesar 33,1% dalam NaOH 0,5M. Dari data menunjukkan bahwa pengikatan-silang dengan glutaraldehid dapat meningkatkan ketahanan asam dari beads kitosan-MCC.

4.2.3.4 Uji Derajat Terikat Silang

Persentase terikat silang dari beads kitosan-MCC terikat silang diuraikan pada tabel 4.6 berikut :

Tabel 4.6. Persentase Derajat Ikat Silang Beads

_Beads %NH2 _{Persen Terikat Silang (%)}

_{Kitosan *} 44,543 _38,157

_{Kitosan-MCC 0,1 *} 37,567 _{45,133 Kitosan-MCC 0,2 *} 35,796 _{46,904 Kitosan-MCC 0,3 *} 28,443 _54,257

Keterangan : (*) = Terikat Silang

Berdasarkan tabel 4.6 terlihat derajat ikat silang paling tinggi adalah beads kitosan terikat silang tanpa penambahan MCC yaitu sebesar 44,543%. Sedangkan derajat ikat silang paling tinggi adalah beads kitosan terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC yaitu 54,257%. Dari data diatas menunjukkan beads kitosan mengalami peningkatan derajat ikat silang dengan penambahan MCC.

4.2.3.5 Analisis Adsorpsi Sampel

Di dalam penelitian ini sebelum dilakukan analisis sampel dilakukan pemeriksaan terhadap alat spektrofotometer serapan atom (SSA) dengan kondisi operasi peralatan seperti tabel 4.7 di bawah ini:

Tabel 4.7 Cek Alat AAS

Element Timbal (Pb)

Lampu / Current Hallow cathode lamp / 12 mA Panjang gelombang Pb = 283,3

Slit 0,7 nm (low)

Atomisation site Pyro / platform Tipe pengukuran Area grafik

Tipe signal Atomic absorption – Background absorption Waktu integrasi 4 menit

Waktu koreksi grafik 2 menit Temperatur inject 20 0C

Tekanan gas Asetilen 3.6 bar atau 52 psig atau 360 kPa Kecepatan alir gas Asetilen 300 ml/min

( AAS- Grafite Furnace Perkin Elmer)

Tabel 4.8 Data Absorbansi Larutan Seri Standar Ion Timbal (Pb2+)

Konsentrasi (mg/L) Absorbansi Rata-Rata (A)

0,0000 0,0000

0,2000 0,0031

0,4000 0,0074

0,6000 0,0123

0,8000 0,0157

0,0000 0,0209

Dari kurva yang dihasilkan diperoleh harga koefisien korelasi (R2) kurva kalibrasi diatas adalah sebesar 0,9986 yang menunjukkan bahwa alat yang digunakan mempunyai respon yang sangat baik. Setelah didapat kurva kalibrasi, selanjutnya dilakukan analisis terhadap sampel (larutan standar 5 mg/l) hasil analisis adsorpsi dengan AAS sehingga diperoleh hasil seperti tabel dibawah ini :

Tabel 4.9 Hasil Pengukuran dengan AAS

No Adsorben Absorbansi Kons (mg/L)

1 Kitosan 0,0026 ±0,8182

2 Kitosan-MCC 0,1 0,0039 ±0,4364

3 Kitosan-MCC 0,2 0,0035 ±0,2046

4 Kitosan-MCC 0,3 0,0032 ±0,1317

5 Kitosan * 0,0017 ±1,3362

6 Kitosan-MCC 0,1 * 0,0030 ±0,6453

7 Kitosan-MCC 0,2 * 0,0020 ±0,3954

8 Kitosan-MCC 0,3 * 0,0016 ±0,2362

Keterangan: (*) = Terikat Silang

Tabel 4.10 Hasil Penurunan Ion Pb2+ setelah diserap dengan Beads Kitosan-MCC Dan Kitosan-MCC terikat silang (b/b)

No Kitosan (g) MCC (g) GLA (ml) Kons (mg/l) % Terserap

1 1 0 - ±0,8182 ±83,636

2 0,9 0,1 - ±0,4364 ±91,272

3 0,8 0,2 - ±0,2046 ±95,908

4 0,7 0,3 - ±0,1317 ±97,366

5 1 0 50 ±1,3362 ±73,276

6 0,9 0,1 50 ±0,6453 ±87,094

7 0,8 0,2 50 ±0,3954 ±92,092

Berdasarkan data tabel 4.9 menunjukkan bahwa penurunan kadar logam timbal (Pb) yang paling tinggi adalah dengan beads kitosan-MCC dengan penambahan 0,3 g MCC yaitu 97,366%, sedangkan penurunan kadar logam timbal (Pb) yang paling rendah adalah beads kitosan tanpa penambahan MCC yaitu 83,636%. Dan dengan beads terikat silang yang paling tinggi adalah dengan beads kitosan-MCC terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC yaitu 95,276%, sedangkan penurunan kadar logam timbal (Pb) yang paling rendah adalah beads kitosan terikat silang tanpa penambahan MCC yaitu 73,276%. Kurva daya serap beads dapat dilihat pada gambar 4.16 berikut :

(a)

(b)

Gambar 4.16. Kurva Daya Serap Terhadap Ion Logam Pb2+ dengan (a)Beads Kitosan-MCC Dan (b) Beads

Dari kurva (a) diatas dapat dilihat bahwa daya serap beads terhadap ion Pb2+ dengan adanya penambahan MCC. Mikrokristal selulosa (MCC) alang-alang memiliki komponen penyusun utamanya adalah selulosa. Selulosa merupakan jaringan berserat dalam tumbuhan. Selulosa tersusun atas rantai-rantai panjang yang terikat satu sama lain oleh ikatan hidrogen sehingga membentuk struktur seperti anyaman yang disebut fibril. Dengan struktur seperti ini yang menyebabkan selulosa mampu menyerap ion logam secara fisika. Proses adsorpsi ion timbal secara kimia melalui interaksi gugus aktif karbonil (CO) dan hidroksida (OH) dari selulosa. Gugus-gugus ini dapat membantu kitosan dalam mengikat ion Pb2+ melalui ikatan ion atau ion-polar. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang menyatakan bahwa selulosa memegang peranan yang sangat penting dalam proses adsorpsi ion logam berat karena terjadinya ikatan kovalen dengan gugus karbonil (Bilal, 2011).

Kemampuan beads kitosan sebagai adsorben timbal (Pb2+) disebabkan karena adanya sifat-sifat kitosan yang dihubungkan dengan gugus amina dan hidroksil yang terikat sehingga menyebabkan kitosan mempunyai reaktifitas kimia yang tinggi dan menyebabkan sifat polielektrolit kation. Akibatnya kitosan dapat berperan sebagai penukar ion (ion exchanger) dan dapat berperan sebagai adsorben terhadap logam berat dalam air limbah (Adarsh, et al. 2014). Akan tetapi, dalam kondisi asam dengan adanya H+ maka gugus amina akan mengalami protonasi membentuk NH3+ sehingga menyebabkan beads kitosan larut. Oleh

karena itu diperlukan pengikatan-silang untuk mengatasi terjadi reaksi protonasi gugus amina yang dapat mengganggu proses adsorpsi. Pada penelitian ini beads kitosan diikat-silang dengan glutaraldehid hingga membentuk gugus imina (C=N). Adanya gugus imina akan menyebabkan gugus amina dari tidak mengalami protonasi dalam kondisi asam (Bai, et al.2005)

Pada gambar 4.16 terlihat bahwa daya serap beads kitosan menurun setelah diikat silang. Hal ini disebabkan karena dengan terikat silangnya gugus amina maka sifat polielektrolit kation dari gugus amina juga akan berkurang sehingga daya serap beads kitosan terikat silang lebih rendah dibandingkan dengan beads kitosan. Oleh karena itu, diperlukan MCC sebagai bahan pendukung yang juga dapat menyerap ion Pb2+. Dengan adanya gugus aktif karbonil (CO) dan hidroksil (-OH) dari MCC, maka daya serap dari beads kitosan terikat silang meningkat. Hal ini dapat dilihat pada kurva b gambar 4.16 bahwa daya serap beads kitosan terikat silang meningkat dengan adanya penambahan MCC. Adapun usulan reaksi pembentukan khelat timbal dengan beads dapat dilihat pada gambar 4.17 berikut :

O

CH₂OH

O H₂N

O

O NH

CH₂OH

HO H H

O H₂N

CH₂OH

O

CH2OH

O NH O O O O Pb O O O

CH2OH

O H₂N

O

O H₂N

CH₂OH

HO H H O HO Pb2+ 4H+ (a)

O OH O O O OH O H O HO O OH O OH HO O OH O OH HO O O OH O OH2N

O O NH2 O OH O OH H2N

O O N O O O H H H O O O H O O HO O O HO HO O HO O HO H H OH HO O N H O O O O H O H2N

HO O NH2 O HO O O

H2N

HO HO

H

HC

HCCH2 H2C

CH2 O H HO O O OH O O O OH O H O HO O OH O O HO O OH O OH HO OH O OH O O

H2N

O O NH O OH O OH H2N

O O H2N

O OH O H H H H H O HC HC CH2

H2C

CH2

HC

HC CH2 H2C

CH2

HC

HC CH2 H2C CH2

O O O Pb2+ O O O O O OH O H O HO O OH O O HO O OH O OH HO O O OH O OH2N

O O NH2 O OH O OH H2N

O O N O O O H H H H O O O H O O HO O O OH HO O HO O HO H H OH HO O N H O O O O H O

H2N HO O NH2 O HO O O

H2N HO HO H

HC

HCCH2 H2C

CH2 HO H HO O HC

HCCH2 H2C CH2

HC

HCCH2 H2C CH2

O O O O _O OH O H O HO HO _O OH O O OH O HO HO O O O OHN O _O NH O O OH NH O _O N O O O H O O O H O O HO O O HO HO O HO O HO H OH O N H O O O O H O NH HO O NH O O O HN O HC

HCCH2 H2C

CH2

O O

O

HC

HCCH2 H2C CH2

HC

HCCH2 H2C CH2

O Pb

Pb

Pb

(b)

Gambar 4.17 Pembentukan khelat timbal dengan (a) beads kitosan dan (b) beads kitosan/MCC terikat silang (Patrulea, et al. 2013)

Penambahan mikrokristal selulosa dan pengikatan silang dengan glutaraldehid berpotensi untuk meningkatkan kinerja menyerap dan kestabilan dalam asam yang telah terbukti berdasarkan hasil uji adsorpsi dan uji swelling sebelumnya. Penambahan mikrokristal selulosa juga berpotensi untuk memperluas area permukaan pada beads kitosan yang dapat meningkatkan daya serap logam timbal (Pb) sesuai hasil adsorpsi yang diperoleh. Hal ini juga didukung oleh hasil SEM yang ditunjukkan pada penjelasan berikutnya.

4.2.3.6 Analisis Morfologi dengan SEM

Dalam penelitian ini uji SEM hanya dilakukan pada beads kitosan dan beads kitosan-MCC terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC untuk melihat bentuk permukaan beads kitosan dan beads kitosan-MCC terikat silang dengan perbesaran gambar mencakup 500x, 1000x dan 2000x. Adapun hasil SEM beads kitosan dapat dilihat pada Gambar 4.18 berikut

Gambar 4.18 SEM Beads Kitosan (a) perbesaran 500x (b) perbesaran 1000x (c) perbesaran 2000x

(a) (b)

Berdasarkan hasil analisis morfologi menggunakan SEM terlihat permukaan beads kitosan tersebut rata dan homogen, ini berarti kitosan larut sempurna. Pengujian SEM juga dilakukan pada beads kitosan-MCC terikat silang dengan perbandingan 7:3. Adapun hasil SEM beads kitosan-MCC terikat silang dengan penambahan 0,3 g mikrokristal selulosa dapat dilihat pada Gambar 4.19 seperti berikut:

Gambar 4.19 SEM Beads Kitosan-MCC terikat silang (a) perbesaran 500x (b) perbesaran 1000x (c) perbesaran 2000x

Permukaan berbeda terlihat pada Gambar 4.19, beads kitosan dengan terikat silang penambahan mikrokristal selulosa terlihat jelas bercampur merata dan homogen. Pada permukaan beads kitosan-MCC terikat silang terlihat adanya serat berbentuk anyaman yang berasal dari MCC yang mengisi permukaan beads kitosan-MCC terikat silang dan terlihat adanya sejumlah pori-pori (Adarsh, et al. 2014). Pori-pori ini dapat berpotensi untuk membantu menyerap logam timbal (Pb). Mikrokristal selulosa (MCC) tersebar secara merata pada permukaan beads.

(b) (a)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

1. Mikrokristal selulosa (MCC) dari serbuk alang-alang dapat digunakan sebagai bahan pengisi dan penguat yang berfungsi untuk meningkatkan kinerja menyerap dari beads kitosan dan kitosan terikat silang.

2. Karakteristik beads kitosan-MCC yang diperoleh dari penelitian ini adalah:

a. Diameter beads yang paling besar adalah beads kitosan dan kitosan terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC dengan diameter 2,24 mm dan 1,75 mm.

b. FT-IR beads kitosan-MCC menunjukkan bahwa di dalam beads hanya terdapat interaksi fisik yang dipengaruhi oleh adanya ikatan hidrogen (O-H) dari komponen kitosan dan MCC karena tidak terbentuk gugus baru dalam beads tersebut. Dan FT-IR beads kitosan-MCC terikat silang menunjukkan terbentuk gugus baru dalam beads yaitu COH. c. Swelling beads kitosan-MCC yang paling baik adalah beads kitosan

terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC dengan % swelling yaitu sebesar 10,1% dalam asam asetat 5%, sebesar 8,7% dalam asam format 5%, sebesar 7,8% dalam akuades dan sebesar 6,7% dalam NaOH 0,5 M.

d. Derajat ikat silang paling rendah adalah beads kitosan terikat silang tanpa penambahan MCC yaitu sebesar 38,157%. Sedangkan derajat ikat silang paling tinggi adalah beads kitosan terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC yaitu 54,257%.

e. Hasil analisis SEM beads kitosan-MCC terikat silang menunjukkan bahwa pada permukaan beads kitosan-MCC terikat silang terlihat adanya serat berbentuk anyaman yang berasal dari mikrokristal selulosa yang mengisi permukaan beads kitosan-MCC terikat silang dan terlihat adanya sejumlah pori-pori. Pori-pori pada permukaan beads kitosan-MCC terikat silang ini dapat berpotensi untuk membantu menyerap logam timbal (Pb). Mikrokristal selulosa (MCC) tersebar secara merata pada permukaan beads kitosan-MCC terikat silang.

f. Hasil analisis adsorpsi menggunakan AAS menunjukkan bahwa beads kitosan-MCC dan kitosan-MCC terikat silang dengan penambahan 0,3 g MCC mengalami penurunan kadar ion timbal (Pb2+) yang paling tinggi yaitu 97,366% dan 95,276%.

5.2 SARAN

1. Disarankan untuk penelitian selanjutnya untuk menyempurnakan beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) dengan memanfaatkan MCC yang berasal dari tandan kosong kelapa sawit dan sekam padi.

2. Disarankan untuk penelitian selanjutnya untuk menggunakan beads kitosan-mikrokristal selulosa (MCC) sebagai penyerap logam-logam berat lain seperti kadmium (Cd) dan merkuri (Hg).

3. Disarankan untuk penelitian selanjutnya untuk menambahkan variasi pH larutan standar Pb2+ untuk mengetahui pengaruh kondisi asam terhadap daya serap beads

4. Disarankan untuk penelitian selanjutnya untuk menambahkan variasi konsentrasi larutan standar Pb2+ yang digunakan

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tanaman Rumput Alang-Alang

Alang-alang atau ilalang yang memiliki nama ilmiah yaitu Imperata cylindrica yang merupakan rumput asli Indonesia yang sangat mudah sekali tumbuh dan berkembang. Alang-alang ialah sejenis rumput berdaun tajam, yang kerap menjadi gulma di lahan pertanian. Alang-alang menyebar secara alami mulai dari India hingga ke Asia Timur, Asia Tenggara, Mikronesia, dan Australia (Wibisono, 2011). Menurut Moenandir (1988), alang-alang (Imperata Cylindrica) dalam sistematika (taksonomi) tumbuhan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Moncotyledonae Bangsa : Poales

Suku : Gramineae Marga : Imperata

Jenis : Imperata cylindrica. Nama umum : Alang-alang

Alang-alang biasa digunakan sebagai pakan ternak. Secara tradisional, alang-alang juga dimanfaatkan penduduk pedesaan untuk membuat atap rumah dikarenakan keberadaannya yang mudah didapatkan serta tahan lama. Alang-alang juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan kertas. Alang-Alang-alang bermanfaat dalam mengontrol erosi tanah atau sebagai pupuk hijau. Alang-alang juga memiliki manfaat lain seperti sebagai hiasan dan dapat juga digunakan sebagai alternatif pengobatan yaitu rimpangnya (Febrisari, 2008).

* O

H

O

CH2OH

H OH H H O H O OH H H OH H

CH2OH

H O * H OH n 4 1

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan adapun kandungan kimia alang-alang dapat ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Kandungan Kimia Alang-Alang

No. Kandungan Kimia Persentase (%)

1. Kadar Abu 5,42

2. Ekstraktif 3,6

3. Lignin 18,12

4. Alfa Selulosa 44,28

5. Pentosan/Hemiselulosa 28,58

(Wibisono, 2011)

2.2. Selulosa

2.2.1 Struktur Selulosa

Selulosa merupakan senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Diperkirakan sekitar 1011 ton selulosa dibiosintesis tiap tahun dan selulosa mencakup sekitar 50% dari karbon tak bebas di bumi. Selulosa membentuk komponen serat dari dinding sel tumbuhan .Selulosa mempunyai rumus empirik (C6H10O5)n dengan n~1500 dan berat molekul ~ 243.000 (Fessenden, 1986).

Struktur selulosa terdiri dari rantai polimer β-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan glikosida 1,4 yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.

2.2.2 Sifat - Sifat Selulosa

Selulosa merupakan komponen utama dalam pembuatan kertas. Selulosa adalah senyawa organik penyusun utama dinding sel dari tumbuhan. Adapun sifat dari selulosa adalah berbentuk senyawa berserat, mempunyai tegangan tarik yang tinggi, tidak larut dalam air dan pelarut organic Wibisono (2011). Bahan berbasis selulosa sering digunakan karena memiliki sifat mekanik yang baik seperti kekuatan dan modulus regang yang tinggi, kemurnian tinggi, kapasitas mengikat air tinggi, dan struktur jaringan yang sangat baik (Gea, et al. 2011).

2.2.3 Sumber Selulosa

Selulosa merupakan struktur dasar sel-sel tanaman, oleh karena itu merupakan bahan alam yang paling penting yang dibuat oleh organisme hidup. Selulosa terdapat pada semua tanaman dari pohon bertingkat tinggi hingga organisme primitif seperti rumput laut, flagelata dan bakteria. Kadar selulosa yang tinggi terdapat dalam rambut biji (kapas, kapok) dan serabut kulit (rami, flax, henep), lumut, ekor kuda dan bacteria yang mengandung selulosa (Wegener, 1985).

2.3. Mikrokristal Selulosa

Selulosa mikrokristal adalah selulosa yang berbentuk kristalin yang telah mengalami depolimerisasi parsial dan fraksinasi, berwarna putih, tidak berbau, tidak berasa, berbentuk serbuk dan merupakan partikel berpori (Adel, 2011). Secara komersil, selulosa mikrokristal dibuat dari kayu keras. Beberapa penelitian selulosa mikrokristal telah dilakukan dengan sumber selulosa yang berbeda-beda seperti katun, ampas tebu dan tandan kosong kelapa sawit. Ada juga mikrokristal dibuat dari bakteri seperti bakteri penghasil Gluconacetobacter xylinus (Keshk, 2011).

Umumnya, selulosa mikrokristal dibuat dengan proses hidrolisis menggunakan asam. Rowe, et al. (2009) menyatakan bahwa selulosa mikrokristal dibuat dengan cara hidrolisis terkontrol alfa selulosa, suatu pulp dari tumbuhan yang berserat dengan larutan asam mineral encer. Proses pembuatan selulosa mikrokristal adalah proses menghilangkan bagian amorf dan meninggalkan bagian kristalin dari selulosa.

2.4. Kitosan

Kitosan adalah suatu polisakarida yang diperoleh melalui deasetilasi kitin. Perbedaan di antara kitin dan kitosan terdapat dalam derajat deasetilasinya. Kitosan mempunyai derajat deasetilasi 80–90%, akan tetapi kebanyakan publikasi menggunakan istilah kitosan apabila derajat deasetilasi lebih besar 70%(Kaban, 2009). Kitosan merupakan polimer rantai panjang yang disusun oleh monomer-monomer gluko samin (2-amino-2-deoksi-D-glikosa). Biopolimer ini disusun oleh 2 jenis amino yaitu glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa, 70-80%) dan N-asetilglukosamin (2- asetamino-2-deoksi-D-glukosa, 20-30%). Berat molekul kitosan adalah 1,036 x 106 Dalton (Astuti, 2008). Rumus umum kitosan adalah (C6H11NO4)n atau disebut sebagai (1,4)-2-Amino-2-Deoksi-beta-D-Glukosa.

Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 2.2.

O H

H H

NH₂ H

OH CH2OH

H

O

O

H

CH2OH

H

NH₂ H

HO H

O

2.4.1. Sifat - Sifat Kitosan

Sifat dari kitosan adalah tidak larut dalam air, memiliki ketahanan kimia cukup baik, larut dalam larutan asam tetapi tidak larut dalam basa dan ikatan silang kitosan memiliki sifat tidak larut dalam media campuran asam dan basa, memiliki reaktivitas kimia yang tinggi karena mengandung gugus -OH dan gugus -NH2 (Muzzarelli, 1985). Tetapi menurut (Kumar et al., 2000) kitosan

mempunyai sifat yang lebih spesifik yaitu dengan adanya sifat bioaktif, biokomposit, pengkelat, antibakteria dan dapat terdegradasi.

Keberadaan gugus amina bebas dan hidroksil menjadikan kitosan sebagai polisakarida yang reaktif untuk adsorpsi dan dapat berinteraksi dengan molekul yang bermuatan negatif. Kitosan sering digunakan sebagai adsorben pada ion logam dan spesies organik. Hal ini disebabkan oleh adanya gugus amina dan gugus hidroksil dari rantai kitosan yang dapat dijadikan sebagai tempat untuk berkoordinasi dan bereaksi (Lee, et al. 2009).

2.4.2. Kegunaan Kitosan

Menurut Robert (1992), kitosan mudah mengalami degradasi secara biologis, tidak beracun dan baik sebagai flokulan dan koagulan serta mudah membentuk membran atau film. Kitosan merupakan suatu biopolymer alam yang reaktif yang dapat melakukan perubahan-perubahan kimia. Kitosan digunakan dalam berbagai bidang, misalnya (1) dalam industri kertas, kaca, kain, pewarna (2) dalam industri kosmetik (3) dalam bidang pertanian dan makanan (4) dalam industri semen (5) dalam bidang kesehatan (6) untuk penyerapan ion logam. Kitosan juga memiliki kegunaan yang beragam seperti: bahan perekat, adiktif untuk kertas dan tekstil, penjernihan air minum, serta untuk mempercepat penyembuhan luka, memperbaiki sifat pengikatan warna.

2.4.3. Kemampuan Kitosan Untuk Menyerap Logam

Kemampuan kitosan untuk mengikat logam dengan cara pengkhelat adalah dihubungan dengan kadar nitrogen yang tinggi pada rantai polimernya. Kitosan mempunyai satu kumpulan amino linier bagi setiap unit glukosa. Kumpulan amino ini mempunyai sepasang electron yang dapat berkoordinat atau membentuk ikatan-ikatan aktif dengan kation-kation logam. Unsur nitrogen pada setiap monomer kitosan dikatakan sebagai gugus yang aktif berkoordinat dengan kation logam (Hutahaean, 2001).

Interaksi kitosan dengan ion logam terjadi karena proses pengkompleksan dimana penukaran ion, penyerapan dan pengkhelatan terjadi selama proses berlangsung. Ketiga proses tersebut tergantung dari ion logam masing-masing seperti penukaran ion logam Ca. Kitosan menunjukkan afinitas yang tinggi pada logam transisi golongan 3, begitu pula pada logam yang bukan golongan alkali dengan konsentrasi rendah (Muzzarelli, 1985).

Menurut Mc Kay (1987), kitosan mempunyai kemampuan untuk mengikat logam dan membentuk kompleks kitosan dengan logam. Contoh mekanismenya dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut:

2R-NH2+ + Cu2+ + 2 Cl- 2(RNH2)CuCl2

2.5. Penggunaan Kitosan – Selulosa sebagai Adsorben

Menurut Bilal (2001) bahwa selulosa mempunyai kemampuan untuk mengadsorpsi logam berat dengan biaya yang rendah. Selain itu berdasarkan percobaan sebelumnya telah diketahui bahwa kayu dan komponennya, seperti selulosa, lignin, hemiselulosa, dan sebagainya, telah digunakan dalam industri perawatan air untuk menghilangkan logam berat seperti Cu(II), Pb(II), Cd(II), Cr(III) dan sebagainya. Disisi lain, penghilangan ion logam berat dari air buangan dan limbah cair industi telah memberikan banyak perhatian selama beberapa tahun terakhir ini. Hal tersebut disebabkan karena ion logam tersebut telah menyebabkan masalah kesehatan dalam kehidupan manusia dan hewan.

Kitosan murni pada umumnya digunakan sebagai biosorben logam berat dalam bentuk serpihan dan serbuk, sedangkan bentuk kitosan termodifikasi meliputi kitosan ikat silang dan dipadukan dengan material pendukung selulosa menjadi hidrogel kitosan-selulosa (Bai et al.(2005). Selulosa dipilih sebagai bahan pendukung karena termasuk bahan biopolimer dengan struktur kimiawi yang mirip dengan kitosan, dimana kemiripan struktur kimiawi kitosan dan selulosa akan menjadikan kedua biopolimer bersifat kompatibel dan mempunyai gaya adhesi yang baik.

Kemampuan adsorpsi kitosan terhadap logam berat sangat dipengaruhi oleh sifat fisika-kimiawi kitosan. Kitosan tak berikat silang mempunyai kapasitas adsorpsi lebih besar dari pada kitosan berikat silang, tetapi kitosan berikat silang mempunyai ketahanan fisik terhadap asam yang lebih baik dari pada kitosan tak berikat silang (Wan, et al. 1998).

THE USE OF CHITOSAN-MICROCRYSTALLINE CELLULOSE REEDS (Imperata cylindrica) BEADS AS AN ADSORBENT ON LEAD IONS (Pb2+)

ABSTRACT

Research on the use of chitosan-microcrystalline cellulose reeds (Imperata

cylindrica) beads as an ion lead (Pb2+) adsorbent has been studied. Chitosan microcrystalline cellulose (MCC) beads was prepared by dissolving chitosan and microcrystalline cellulose with acetic acid 2% until homogeneous and then the mixture is dropped into a 0.5M NaOH solution to form beads. Furthermore Chitosan-MCC beads are washed until neutral and then dried. Chitosan-MCC crosslinked beads is made by soaking the chitosan-MCC beads in 0.5% glutaraldehyde for 24 hours. Furthermore, the chitosan-MCC crosslinked beads washed until neutral and then dried. Comparison of chitosan and MCC used is 10:0 ; 9:1 ; 8: 2 and 7: 3 in 1 g. Chitosan-MCC and chitosan-MCC crosslinked beads produced were characterized by SEM, FT-IR, swelling test, crosslinked degrees test and adsorption capacity test. FT-IR analysis indicates imine bond (C = N) and COH groups in the chitosan-MCC beads crosslinked with glutaraldehyde. Swelling test results with 5% acetic acid, formic acid 5%, distilled water, and NaOH 0.5M shows chitosan-MCC crosslinked beads was insoluble in acidic, neutral and alkaline conditions. The crosslinked degrees results of chitosan-MCC crosslinked beads highest with the addition of 0.3 g MCC is 54.257%. Morphological analysis results using scanning electron microscopy (SEM) showed that the chitosan-MCC crosslinked beads has a flat surface and homogeneous. Chitosan-MCC and chitosan-MCC crosslinked beads with a ratio of 7: 3 shows the highest adsorption capacity of Pb2+ ions in a standard solution is ±97.366% and ±95.276%.

DAFTAR ISI

Halaman

Pernyataan ii

Persetujuan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi

Bab 1 Pendahuluan 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 3

1.3 Pembatasan Masalah 4

1.4 Tujuan Penelitian 4

1.5 Manfaat Penelitian 4

1.6 Lokasi Penelitian 5

1.7 Metodologi Penelitian 5

Bab 2 Tinjauan Pustaka 7

2.1 Tanaman Rumput Alang-Alang 7

2.2 Selulosa 8

2.2.1 Struktur Selulosa 8

2.2.2 Sifat-Sifat Selulosa 9

2.2.3 Sumber Selulosa 9

2.3 Mikrokristal Selulosa 9

2.4 Kitosan 10

2.4.1 Sifat-Sifat Kitosan 11

2.4.2 Kegunaan Kitosan 11

2.4.3 Kemampuan Kitosan Untuk Menyerap Logam 12 2.5 Penggunaan Kitosan-Selulosa Sebagai Adsorben 13

2.6 Gel 14

2.7 Adsorpsi 14

2.8 Ikat Silang (crosslink) 15

2.9 Logam Timbal 16

2.10 Beberapa Metode Analisis dan Karakterisasi Beads 17

Bab 3 Metodologi Penelitian 23

3.1 Alat-Alat Penelitian 23

3.2 Bahan-Bahan Penelitian 24

3.3.3 Isolasi α-selulosa dari Serbuk Alang-Alang 28 3.3.4 Pembuatan Mikrokristal Selulosa 29

3.3.5 Pembuatan Beads 29

3.3.6 Karakterisasi Beads 31

3.3.7 Perlakuan dan Analisa Penyerapan Ion Pb2+ 33

3.4 Bagan penelitian 34

3.4.1 Penyiapan Serbuk Alang-alang 34

3.4.2 Isolasi α-selulosa dari Serbuk Alang-Alang 35 3.3.3 Pembuatan Mikrokristal Selulosa dari α-selulosa 36

3.4.4 Pembuatan Beads 37 3.4.4.1 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa (MCC) 37 3.4.4.2 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa (MCC)

Terikat Silang 38 3.4.5 Perlakuan dan Analisis Penyerapan Logam Pb2+ dengan

Beads 39

3.4.5.1 Penentuan Waktu Kontak Optimum 39 3.4.5.2 Penyerapan Logam Pb2+ dengan Beads

dalam Larutan Standar 40

Bab 4 Hasil Dan Pembahasan 41

4.1 Hasil Penelitian 41

4.1.1 Isolasi α-selulosa Alang-alang 41

4.1.2 Pembuatan Mikrokristal Selulosa (MCC) dari Alang-alang 42

4.1.3 Pembuatan Beads 43

4.1.3.1 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa 43 4.1.3.2 Beads Kitosan-Mikrokristal Selulosa

Terikat Silang 45

4.2 Pembahasan 47

4.2.1 Isolasi α-selulosa dari Alang-alang 47

4.2.1.1 Analisis Gugus Fungsi dengan FT-IR 47 4.2.2 Pembuatan Mikrokristal Selulosa dari α-selulosa 49 4.2.2.1 Analisis Gugus Fungsi dengan FT-IR 50 4.2.2.2 Analisis Ukuran Partikel dengan PSA 51

4.2.3 Karakteristik Beads 52

4.2.3.1 Analisis Gugus Fungsi dengan FT-IR 52

4.2.3.2 Pengukuran Diameter 56

4.2.3.3 Uji Swelling 57

4.2.3.4 Uji Derajat Terikat Silang 58

4.2.3.5 Analisis Adsorpsi Sampel 58

4.2.3.6 Analisis Morfologi dengan SEM 65

Bab 5 Kesimpulan Dan Saran 67

5.1 Kesimpulan 67

5.2 Saran 68

Daftar Pustaka 69

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman Tabel

2.1 Kandungan Kimia Alang-alang 8

3.1 Perbandingan kitosan/MCC yang digunakan 30

4.1 Data Analisis FT-IR pada α-Selulosa 48

4.2 Data Analisis FT-IR mikrokristal selulosa 50

4.3 Data Analisis FT-IR beads 52

4.4 Data diameter beads 56

4.5 Persentase swelling beads 57

4.6 Persentase derajat ikat silang beads 58

4.7 Cek alat AAS 59

4.8 Data Absorbansi Larutan Seri Standar Ion Timbal (Pb2+) 59

4.9 Hasil Pengukuran dengan AAS 60

4.10 Hasil Penurunan Ion Pb2+ setelah diserap dengan beads Kitosan-MCC Dan Kitosan-MCC terikat silang 60

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman Gambar

2.1. Struktur molekul selulosa 8

2.2 Struktur molekul kitosan 10

2.3 Mekanisme membentuk kompleks kitosan dengan logam 12

2.4 Skema komponen dasar FT-IR 17

2.5 Komponen-komponen SSA 19

4.1 α-selulosa alang-alang 41

4.2 Mikrokristal selulosa alang-alang 42

4.3 Beads kitosan tanpa MCC 43

4.4 Beads kitosan dengan 0,1 g MCC 43

4.5 Beads kitosan dengan 0,2 g MCC 44

4.6 Beads kitosan dengan 0,3 g MCC 44

4.7 Beads kitosan terikat silang tanpa MCC 45

4.8 Beads kitosan terikat silang dengan 0,1 MCC 45

4.9 Beads kitosan terikat silang dengan 0,2 MCC 46

4.10 Beads kitosan terikat silang dengan 0,3 MCC 46

4.11 Spektrum FT-IR α-selulosa 48

4.12 Reaksi hidrolisis α-selulosa 49

4.13 Spektrum FT-IR mikrokristal selulosa alang-alang 51

4.14 Spektrum FT-IR dari beads 55

4.15 Kurva kalibrasi Larutan Seri Standar Pb2+ 59

4.16 Kurva Daya Serap Terhadap Ion Logam Pb2+ menggunakan (a) Beads Kitosan-MCC Dan (b) Beads Kitosan-MCC Terikat Silang 61

4.17 Pembentukan khelat Timbal dengan (a) Beads kitosan dan (b) Beads kitosan/MCC terikat silang 64

4.18 SEM Beads Kitosan (a) perbesaran 500x (b) perbesaran 1000x (c) perbesaran 2000x 65

4.19 SEM Beads Kitosan-MCC terikat silang (a) perbesaran 500x (b) perbesaran 1000x (c) perbesaran 2000x 66

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran

1. Tahapan Pembuatan α-selulosa dari Alang-alang 73

2. Tahapan Pembuatan Mikrokristal Selulosa (MCC) 74

3. Pembuatan Beads Kitosan-MCC 75

4. Hasil Analisis Ukuran Partikel Mikrokristal Selulosa 76

Menggunakan PSA 5. Spektrum Hasil Analisis Gugus Fungsi Mikrokristal 77

Selulosa (MCC) 6. Spektrum FT-IR Hasil Analisa Gugus Fungsi Beads Kitosan 78

7. Spektrum FT-IR Hasil Analisa Gugus Fungsi Beads Kitosan-MCC 79

8. Spektrum FT-IR Hasil Analisa Gugus Fungsi Beads Kitosan Terikat Silang 80

9. Spektrum FT-IR Hasil Analisa Gugus Fungsi Beads Kitosan-MCC Terikat Silang 81

10. Spektrum FT-IR Hasil Analisis Gugus Fungsi Kitosan dengan FT-IR 82

11. Perhitungan Derajat Deasetilasi (DD) Kitosan Berdasarkan Spektrum FT-IR 82

12. Perhitungan Daya Serap (%) Beads 83

13. Perhitungan Daya Swelling (%) Beads 84

14. Perhitungan Persentase Terikat Silang (%) Beads 88