Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben Zat Warna Procion Red Mx 8b.
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib, Setyoningsih
Universitas Sebelas Maret Jl. Ir Sutami no 36 A Surakarta
Abstrak
Telah dilakukan penelitian tentang kemampuan serat daun nanas sebagai adsorben zat warna Procion Red MX 8B. Untuk mengetahui kondisi optimum adsorpsi dilakukan variasi waktu aktivasi pada 0, 12, 24, 48 jam; pH 1, 2, 3, 4; dan waktu kontak 30, 60,
120, 180 menit. Pengujian isotherm Langmuir dan isotherm Freundlich dilakukan untuk
melihat apakah adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B oleh serat daun nanas memiliki
kecenderungan untuk berikatan kimia atau secara isika.
Hasil penelitian menunjukkan serat daun nanas dapat mengadsorpsi Procion
Red MX 8B saat kondisi optimum : waktu aktivasi 24 jam, pH 1, dan waktu kontak 120
menit, dengan daya serap 3,748 mg/g. Analisis isotherm adsorpsi serat daun nanas terhadap Procion Red MX 8B mengikuti isotherm Langmuir dan Freundlich.
Kata kunci : serat daun nanas, selulosa, adsorpsi, Procion Red MX 8B.
PENDAHULUAN
Industri tekstil merupakan salah
satu industri yang sangat berkembang di
Indonesia dan merupakan komoditi ekspor
penghasil devisa negara (Manurung, 2004).
Perkembangan yang pesat dari industri
tekstil akan mengakibatkan meningkatnya
kebutuhan bahan zat warna yang digunakan untuk mewarnai bahan-bahan tekstil
(Budiyono, 2008). Hal ini akan berdampak
timbulnya limbah zat warna.
Limbah zat warna merupakan
salah satu sumber pencemaran air yang cukup tinggi. Beberapa metode pengolahan
limbah zat warna dapat dilakukan dengan
cara kimia maupun isika. Sebagai contoh
adalah penggunaan koagulan, sedimentasi, adsorpsi dan lain-lain (Aryunani, 2003).
Manurung, 2004 melakukan penelitian
tentang degradasi zat warna azo reaktif secara anaerob–aerob, penggunaan sinar uv
hastuti.uns@gmail.com
untuk fotodegradasi zat warna congo red
(Wijaya, 2006), adsorpsi zat warna reaktif dengan serbuk gergaji (Izadyar, 2007),
penurunan zat warna tekstil dalam larutan
dengan menggunakan karbon aktif bagasse
(Mawahib, 2002), adsorpsi yellow lanasol 4G dari limbah tekstil dengan selulosa
(Moura, 2004).
Pengolahan limbah zat warna
dengan metode adsorbsi menggunakan adsorben dari bahan tumbuhan telah banyak
dilakukan. Adsorben yang telah digunakan
diantaranya : bubur bambu, pohon palem,
jantung pisang (Izadyar, 2007), bead selulosa (Morales, 2004), alang-alang, eceng
gondok (Aryunani, 2003), tempurung
kelapa, sekam padi, kayu lunak, tongkol
jagung, bagasse (Moura, 2004), jerami
padi (Suwarsa 1998), dan batang jagung
(Rochanah, 2004).
Selulosa merupakan senyawa
yang mempunyai karakter hidroilik serta
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
41
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
mempunyai gugus alkohol primer dan
sekunder yang keduanya mampu mengadakan reaksi dengan zat warna reaktif
(Hidayat, 2008). Selulosa alam ataupun
turunannya dapat berinteraksi dengan permukaaan gugus fungsi secara isik atau
kimia (Ibbet, 2006).
Daun nanas merupakan salah satu
bagian tanaman yang memiliki kandungan
serat yang tinggi. Dalam Norman (1937),
disebutkan bahwa dalam serat daun nanas
mengandung 62-79% selulosa. Sedangkan
dalam Hidayat (2008), disebutkan terdapat 69,5-71,5% selulosa yang terkandung
dalam serat daun nanas. Adanya kandungan selulosa dalam serat daun nanas yang
tinggi ini diharapkan dapat dijadikan sumber selulosa sebagai alternatif baru untuk
adsorben dalam mengadsorb zat warna.
Pada penelitian kali ini melakukan adsorpsi zat warna Procion Red MX
8B dengan menggunakan serat daun nanas
yang diaktivasi dengan NaOH 2%. Adsorben dari serat daun nanas memiliki keunggulan yaitu proses preparasi yang mudah
dan biaya yang relatif murah.
METODOLOGI PENETIAN
Pada penelitian ini alat yang digunakan antara lain: Spektrofotometer UVVis Shimadzu UV-160 IPC, Spektrofotometer UV-Vis 21D, Neraca analitik(Sartorius,
Model BP 100, Max : 310g, d : 0,001g ),
Magnetik Stirer, Heidolph Stirer, Mufel
Furnace Thermolyn 48000, pH meter, Peralatan gelas (pyrex)
Bahan yang dibutuhkan dalam
penelitian ini antara lain : Daun Nanas,
Zat warna Procion Red MX 8B, NaOH p.a
(E.Merck), HCl p.a (E.Merck)
Aktivasi Daun Nanas
Daun nanas dicuci dengan air
bersih, dipotong-potong, dan dihaluskan
dengan blender. Serat daun nanas yang
diperoleh direndam dalam NaOH 2% dengan waktu aktivasi 0, 12, 24, 48 jam. Hasil
42
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
rendaman dicuci dengan aquadest sampai
netral (pH 6-7) kemudian dikeringkan dengan oven suhu 100ºC. Berat akhir hasil
pengeringan ditimbang.
Penentuan Panjang Gelombang Maksimum
Larutan zat warna Procion Red
MX 8B dengan konsentrasi 5 ppm diukur
adsorbansinya dengan Spektrofotometer
UV-Vis pada panjang gelombang 400-600
nm sehingga akan didapatkan panjang
gelombang maksimum.
Penentuan Kondisi Optimum
Serat hasil variasi waktu aktivasi
sebanyak 0,1 gram ditambahkan ke dalam
20 mL zat warna Procion Red MX 8B 20
ppm yang telah diatur pH-nya, mulai dari
pH 1, 2, 3, 4. Kemudian larutan di aduk
dengan stirer. Hasilnya disaring dan diukur
absorbansinya pada panjang gelombang
maksimum.
Penentuan Isoterm Adsorpsi
Serat daun nanas aktif sebanyak
0,1 gram ditambahkan ke dalam 20 mL larutan zat warna Procion Red MX 8B dengan
konsentrasi 10, 25, 40, 55, 70, 85, 100 ppm
pada kondisi optimum. Hasilnya disaring
dan diukur absorbansinya.
Aplikasi Limbah
Limbah sebanyak 50 mL diencerkan ke dalam labu ukur 100mL. Serat daun
nanas aktif sebanyak 0,1gram ditambahkan
ke dalam 20 mL limbah hasil pengenceran,
pada kondisi optimum. Hasilnya disaring
dan diukur absorbansinya. Hal yang sama
dilakukan pada 0,1 gram.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Aktivasi Serat Daun Nanas
Aktivasi merupakan suatu proses
untuk menghilangkan zat-zat pengotor sehingga akan mengaktifkan gugus-gugus
aktif yang ada ( Onggo 2005). Keberadaan
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Zat Warna Procion Red MX 8B
Penentuan panjang gelombang
maksimum diperoleh dengan mengukur
absorbansi zat warna Procion Red MX
8B pada panjang gelombang 400 − 600
nm. Panjang gelombang maksimum yang
diperoleh adalah 540 nm.
Penentuan Kondisi Optimum
Penentuan kondisi optimum meliputi waktu aktivasi, waktu kontak, dan pH.
Dari data uji Statistik Anova ketiga variasi,
yaitu : waktu aktivasi, waktu kontak, dan
pH memberikan pengaruh yang berbeda.
Kondisi optimum dicapai pada waktu aktivasi 24 jam, waktu kontak 120 menit, dan
pH 1 dengan daya serap 3,748 mg/g.
1. Penentuan Waktu Aktivasi Optimum
Berdasarkan gambar 1, pada saat
waktu aktivasi 0 jam (tanpa aktivasi) menghasilkan daya serap terkecil, karena pada
saat ini lignin belum terpisah dari selulosa
sehingga mengganggu proses adsorpsi zat
warna. Daya serap semakin naik hingga
waktu aktivasi 24 jam dan dicapai kondisi
optimum. Hal ini disebabkan lignin sudah
terpisah dari serat daun nanas. Akan tetapi
pada waktu aktivasi 48 jam daya serapnya
menurun, hal ini disebabkan hemiselulosa
semakin banyak yang ikut terlarut sehing-
Daya Serap (mg/g)
ga menurunkan banyaknya sisi aktif (Han,
1999).
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
20
40
60
Waktu Aktivasi (jam)
Gambar 1. Pengaruh Waktu Aktivasi pada
Daya Serap Serat Daun Nanas Aktif
2. Penentuan pH Optimum
Pada penentuan pH optimum dilakukan dengan cara mengatur pH larutan
zat warna Procion Red MX 8B
Daya Serap (mg/g)
lignin sebagai pengikat antar sel selulosa
bersama-sama akan menghambat proses
adsorpsi. Larutan NaOH digunakan sebagai pelarut yang akan menghilangkan
lignin tersebut. Han (1999) menyatakan
bahwa selain lignin, senyawa yang larut
dalam NaOH adalah hemiselulosa, pektin,
lemak, lilin, dan protein.
Setelah melalui proses aktivasi
larutan rendaman serat daun nanas yang
awalnya berwarna kuning cerah akan
menjadi berwarna hijau kehitaman, hal ini
menunjukkan pigmen serat daun nanas telah terlarut selama proses aktivasi.
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
pH
Gambar 2. Pengaruh pH Terhadap Daya
Serap Serat Daun Nanas Aktif
Dari gambar 2 menunjukkan,
kondisi pH 1 memiliki daya serap terbesar
dibandingkan dengan kondisi pH yang lainnya. Hal ini dimungkinkan karena interaksi
ikatan hidrogen berperan pada proses adsorpsi. Seperti dalam gambar 3 menunjukkan adanya interaksi ikatan hidrogen antara
gugus hidroksil maupun gugus amina dari
zat warna dengan gugus hidroksil dari selulosa. Sehingga memungkinkan zat warna
teradsorps dalam serat daun nanas aktif.
Pada gambar 4 dalam kondisi
asam, ada dua kemungkinan interaksi.
Atom natrium gugus sulfonat dari zat warna tergantikan oleh (H+) dari larutan dan
menambah gugusan OH dalam sulfonat,
sehingga dimungkinkan gugus tersebut
akan berinteraksi ikatan hidrogen dengan
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
43
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
gugus OH selulosa. Interaksi lain yang
mungkin terjadi dalam kondisi asam adalah atom nitrogen dari kloridasianurat zat
warna yang terprotonasi oleh hidrogen
(H+) dari larutan sehingga kondisi ini akan
membuat gugus hidroksil selulosa yang
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
mempunyai kecenderungan parsial negatif
saling berinteraksi. Interaksi ini memungkinkan zat warna teradsorp oleh serat daun
nanas aktif. Sehingga dalam kondisi pH
1 menunjukkan daya serap paling tinggi
dibandingkan kondisi pH 2,3, dan 4.
1. Kemungkinan interaksi I
NaO3S
SO3Na
Selulosa
HO:
N
N
R
OH
NH
R
NaO3S
SO3Na
N
R
N
HO:
NH
R
HO
Selulosa
2. Kemungkinan interaksi II
NaO3S
SO3Na
Selulosa
HO:
N
N
R
OH
NH
NaO3S
SO3Na
N
R
N
HO:
NH
R
HO
Selulosa
Gambar 3. Kemungkinan interaksi yang terjadi antara gugus reaktif zat warna antara
dengan selulosa dari serat daun nanas aktif
3. Kemungkinan interaksi III
H+
:O
O:
S
O:
:O
Na
O:
N
S
:OH
R
HO:
N
Selulosa
R
N
N
:O
HO:
O:
S
Selulosa
OH
N
R
N
4. Kemungkinan interaksi IV
Cl
Cl
N
Zat Warna
HN
N
N:
H+
Zat Warna
NH+
HN
N
N
Cl
Cl
Cl
N
Zat Warna
NH+
HN
-
HO
Selulosa
N
Cl
Cl
N
Zat Warna
NH+
HN
OH-
Selulosa
N
Cl
Gambar 4. Kemungkinan interaksi yang terjadi antara gugus reaktif zat warna antara
dengan selulosa dari serat daun nanas aktif pada kondisi asam
44
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
Isoterm Adsorbsi Langmuir dapat dilihat
pada gambar 6.
1.2
1
0.8
1/m
3. Penentuan Waktu Kontak Optimum
Waktu kontak merupakan waktu
yang digunakan selulosa daun nanas untuk mengadsorb zat warna Procion Red
MX 8B. Gambar 5 menunjukkan pengaruh
waktu kontak terhadap daya serap.
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
0.6
0.2
1.7
0
y = 10.036x - 0.051
R = 0.983
0
1.68
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
1/c
1.66
1.64
1.62
1.6
0
50
100
150
200
Waktu Kontak (menit)
Gambar 5. Pengaruh Waktu Kontak
terhadap Daya Serat Serap Nanas (mg/g)
Waktu kontak optimum terjadi
pada waktu 120 menit. Pada saat waktu
kontak lebih dari 120 menit daya serapnya
mengalami penurunan, hal ini dimungkinkan karena terlalu lamanya kontak isik antara
zat warna dengan selulosa maka zat warna
lama-kelamaan akan terlepas ke dalam larutan. Hal ini menyebabkan jumlah zat warna yang terukur semakin besar, yang mengindikasikan daya serapnya juga menurun.
Gambar 6. Kurva Isoterm Adsorbsi Langmuir.
Isoterm adsorbsi Freundlich
dibuat dengan menghitung harga log c dan
log m dari persamaan
1
log m = log m +
log C
n
dengan memplotkan antara log c dan log
m dengan bantuan persamaan garis lurus
diperoeh harga koeisien regresi linier r =
0,978 dengan persamaan . Adapun kurva
Isoterm Adsorbsi Freundlich dapat dilihat
pada gambar 7.
1.2
1
y = 1.0387x - 0.9534
R = 0.978
0.8
log m
Daya Serap (mg/g)
0.4
1.72
0.6
0.4
Penentuan Isoterm Adsorpsi
Penentuan isoterm adsorbsi dilakukan dengan menambahkan adsorben
ke dalam larutan zat warna Procion Red
MX 8B yang telah divariasi konsentrasinya. Untuk mengetahui jenis isoterm yang
sesuai, maka data yang diperoleh diuji
dengan menggunakan persamaan isoterm
Langmuir dan Freundlich.
Isoterm adsorpsi Langmuir dibuat
dengan menghitung harga 1/c dan 1/m dari
persamaan:
1
1
1
1
m = b + bK + p
dengan memplotkan antara 1/c dan 1/m
menggunakan bantuan persamaan garis lurus diperoleh harga koeisien regresi linier r
= 0,983 dengan persamaan . Adapun kurva
0.2
0
0
0.5
1 log c 1.5
2
2.5
Gambar 7. Kurva Isoterm Adsorbsi Freundlich.
Dari harga koeisien regresi (r)
dari masing-masing persamaan, diketahui
bahwa harga koeisien regresi dari persaman Langmuir nilainya hampir sama dengan harga koeisien regresi dari persaman
Freundlich. Dengan demikian disimpulkan
bahwa percobaan adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B dengan serat daun nanas
mengikuti persamaan Langmuir dan Freundlich. Jadi interaksi yang terjadi berlangsung secara kimia dan isika.
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
45
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
Aplikasi Limbah
Aplikasi limbah pabrik dilakukan
untuk mengetahui daya serap serat daun
nanas aktif yang dibandingkan dengan
serat daun nanas alam dalam kondisi optimum. Limbah diperoleh dari limbah cair
industri tekstil hasil pencelupan zat warna
Procion Red MX 8B yang belum dialirkan
ke sungai.
Tabel 1. Data Hasil Adsorbsi Limbah Zat
Warna Procion Red MX 8B dengan Adsorben Serat Daun Nanas.
Dari hasil percobaan terlihat serat daun nanas aktif dapat digunakan untuk menyerap zat warna Procion Red MX
8B dengan daya serap yang lebih besar
dibanding serat daun nanas alam.
KESIMPULAN
Berdasarkan data hasil penelitian
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
a. Serat daun nanas dapat digunakan sebagai adsorben dalam mengadsorbsi zat
warna Procion red MX 8B.
b. Kondisi optimum untuk mengadsorbsi
zat warna Procion Red MX 8B menggunakan serat daun nanas yang diaktivasi
NaOH 2% adalah pada kondisi waktu aktivasi 24 jam, pH 1 dengan waktu kontak
120 menit.
c. Berdasarkan koeisien Regresi Linier
Sederhana maka jenis isotherm yang sesuai
untuk adsorbsi serat daun nanas aktif terhadap Procion Red MX 8B adalah isotherm
Langmuir dan Freundlich.
d. Pada aplikasi limbah diperoleh daya
serap serat daun nanas aktif terhadap Procion Red MX 8B sebesar 6,380 mg/g.
46
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
DAFTAR PUSTAKA
Aryunani, Nizar. 2003. Adsorpsi Remazol
Yellow FG oleh Enceng Gondok
Aktif, Skripsi. Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta.
Budiyono. 2008. Kriya Tekstil.. Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.
Hal : 61-72.
Han, J.S. 1999. Stormwater iltration of
Toxic Heavy Metal ions using lignocellullosic Materials Selection
Process, Fiberization, Chemical
Modiication, and Mat Formation.
2nd Inter-Regional Conference on
Environment-Water.
Hidayat, Pratikno. 2008. Teknologi Pemanfataan Serat Daun Nanas sebagai Alternatif Bahan Baku Tekstil.
Teknoin, Vol 13, 31-35.
Ibbet, R.N., et.all. 2006. Charaterisation
Porosity of Regenerated Cellulosil
Fibres Using Classical Dye Adsorbtian Techniques. Lenzinger Berichte, Vol 88. Hal : 77-86.
Izadyar, S and Rahimi, M. 2007. Use of
Beech Wood Sawdust for Adsorption of Textile Dyes. Pakistan Journal of Biological Sciences, Vol. 10,
No, 2. Hal : 287-293.
Manurung, Renita. 2004. Perombakan Zat
Warna Azo Reaktif Secara Anaerob
– Aerob. e-USU Repository : Universitas Sumatera Utara.
Mawahib, Syarif H. 2002. Penurunan Kadar Timbal dan Zat Warna Tekstil
Dalam Larutan Dengan Menggunakan Karbon Aktif Bagasse. Skripsi.
Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta.
Morales, A, et.all. 2004. Adsorption and
Releasing Properties of Bead Cellulose. Chinese Journal of Polymer
Science, Vol. 22, No. 5. Hal 417423.
Moura, I. M. A, et.all. 2004. Adsorption of
Yellow Lanasol 4G Reactive Dye
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
in a Simulated Textile Efluent on
Gallinaceous Feathers. Oficial
Publication of The European Water
Association : European Water Management Online.
Norman, A. G., 1937. The Composition of
Same Less Common Vegetable Process. Biochemistry Section, 15751578.
Onggo, H., Astuti, J.T. 2005. Pengaruh
Sodium Hidroksida dan Hidrogen
Peroksida terhadap Rendemen dan
Warna Pulp dari Serat Daun Nenas.
Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu
Tropis, Vol. 3, No. 1, hal 37-43.
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
Rochanah, Titik. 2004. Adsorpsi Zat Warna
Procion Red MX 8B Pada Limbah
Tekstil Oleh Batang Jagung. Jurusan
Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta.
Suwarsa, Saepudin. 1998. Penyerapan Zat
Warna Tekstil BR Red HE 7B Oleh
Jerami Padi. Jurnal JMS, Vol. 3 No.
1. Hal 32-40.
Wijaya, K. 2006. Utilization of TiO2-Zeolite and UV-Light for Photodegradation of Congo Red Dye. Berkala
MIPA. Vol. 16, No. 3. Hal : 27-36.
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
47
Zat Warna Procion Red Mx 8b
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib, Setyoningsih
Universitas Sebelas Maret Jl. Ir Sutami no 36 A Surakarta
Abstrak
Telah dilakukan penelitian tentang kemampuan serat daun nanas sebagai adsorben zat warna Procion Red MX 8B. Untuk mengetahui kondisi optimum adsorpsi dilakukan variasi waktu aktivasi pada 0, 12, 24, 48 jam; pH 1, 2, 3, 4; dan waktu kontak 30, 60,
120, 180 menit. Pengujian isotherm Langmuir dan isotherm Freundlich dilakukan untuk
melihat apakah adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B oleh serat daun nanas memiliki
kecenderungan untuk berikatan kimia atau secara isika.
Hasil penelitian menunjukkan serat daun nanas dapat mengadsorpsi Procion
Red MX 8B saat kondisi optimum : waktu aktivasi 24 jam, pH 1, dan waktu kontak 120
menit, dengan daya serap 3,748 mg/g. Analisis isotherm adsorpsi serat daun nanas terhadap Procion Red MX 8B mengikuti isotherm Langmuir dan Freundlich.
Kata kunci : serat daun nanas, selulosa, adsorpsi, Procion Red MX 8B.
PENDAHULUAN
Industri tekstil merupakan salah
satu industri yang sangat berkembang di
Indonesia dan merupakan komoditi ekspor
penghasil devisa negara (Manurung, 2004).
Perkembangan yang pesat dari industri
tekstil akan mengakibatkan meningkatnya
kebutuhan bahan zat warna yang digunakan untuk mewarnai bahan-bahan tekstil
(Budiyono, 2008). Hal ini akan berdampak
timbulnya limbah zat warna.
Limbah zat warna merupakan
salah satu sumber pencemaran air yang cukup tinggi. Beberapa metode pengolahan
limbah zat warna dapat dilakukan dengan
cara kimia maupun isika. Sebagai contoh
adalah penggunaan koagulan, sedimentasi, adsorpsi dan lain-lain (Aryunani, 2003).
Manurung, 2004 melakukan penelitian
tentang degradasi zat warna azo reaktif secara anaerob–aerob, penggunaan sinar uv
hastuti.uns@gmail.com
untuk fotodegradasi zat warna congo red
(Wijaya, 2006), adsorpsi zat warna reaktif dengan serbuk gergaji (Izadyar, 2007),
penurunan zat warna tekstil dalam larutan
dengan menggunakan karbon aktif bagasse
(Mawahib, 2002), adsorpsi yellow lanasol 4G dari limbah tekstil dengan selulosa
(Moura, 2004).
Pengolahan limbah zat warna
dengan metode adsorbsi menggunakan adsorben dari bahan tumbuhan telah banyak
dilakukan. Adsorben yang telah digunakan
diantaranya : bubur bambu, pohon palem,
jantung pisang (Izadyar, 2007), bead selulosa (Morales, 2004), alang-alang, eceng
gondok (Aryunani, 2003), tempurung
kelapa, sekam padi, kayu lunak, tongkol
jagung, bagasse (Moura, 2004), jerami
padi (Suwarsa 1998), dan batang jagung
(Rochanah, 2004).
Selulosa merupakan senyawa
yang mempunyai karakter hidroilik serta
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
41
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
mempunyai gugus alkohol primer dan
sekunder yang keduanya mampu mengadakan reaksi dengan zat warna reaktif
(Hidayat, 2008). Selulosa alam ataupun
turunannya dapat berinteraksi dengan permukaaan gugus fungsi secara isik atau
kimia (Ibbet, 2006).
Daun nanas merupakan salah satu
bagian tanaman yang memiliki kandungan
serat yang tinggi. Dalam Norman (1937),
disebutkan bahwa dalam serat daun nanas
mengandung 62-79% selulosa. Sedangkan
dalam Hidayat (2008), disebutkan terdapat 69,5-71,5% selulosa yang terkandung
dalam serat daun nanas. Adanya kandungan selulosa dalam serat daun nanas yang
tinggi ini diharapkan dapat dijadikan sumber selulosa sebagai alternatif baru untuk
adsorben dalam mengadsorb zat warna.
Pada penelitian kali ini melakukan adsorpsi zat warna Procion Red MX
8B dengan menggunakan serat daun nanas
yang diaktivasi dengan NaOH 2%. Adsorben dari serat daun nanas memiliki keunggulan yaitu proses preparasi yang mudah
dan biaya yang relatif murah.
METODOLOGI PENETIAN
Pada penelitian ini alat yang digunakan antara lain: Spektrofotometer UVVis Shimadzu UV-160 IPC, Spektrofotometer UV-Vis 21D, Neraca analitik(Sartorius,
Model BP 100, Max : 310g, d : 0,001g ),
Magnetik Stirer, Heidolph Stirer, Mufel
Furnace Thermolyn 48000, pH meter, Peralatan gelas (pyrex)
Bahan yang dibutuhkan dalam
penelitian ini antara lain : Daun Nanas,
Zat warna Procion Red MX 8B, NaOH p.a
(E.Merck), HCl p.a (E.Merck)
Aktivasi Daun Nanas
Daun nanas dicuci dengan air
bersih, dipotong-potong, dan dihaluskan
dengan blender. Serat daun nanas yang
diperoleh direndam dalam NaOH 2% dengan waktu aktivasi 0, 12, 24, 48 jam. Hasil
42
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
rendaman dicuci dengan aquadest sampai
netral (pH 6-7) kemudian dikeringkan dengan oven suhu 100ºC. Berat akhir hasil
pengeringan ditimbang.
Penentuan Panjang Gelombang Maksimum
Larutan zat warna Procion Red
MX 8B dengan konsentrasi 5 ppm diukur
adsorbansinya dengan Spektrofotometer
UV-Vis pada panjang gelombang 400-600
nm sehingga akan didapatkan panjang
gelombang maksimum.
Penentuan Kondisi Optimum
Serat hasil variasi waktu aktivasi
sebanyak 0,1 gram ditambahkan ke dalam
20 mL zat warna Procion Red MX 8B 20
ppm yang telah diatur pH-nya, mulai dari
pH 1, 2, 3, 4. Kemudian larutan di aduk
dengan stirer. Hasilnya disaring dan diukur
absorbansinya pada panjang gelombang
maksimum.
Penentuan Isoterm Adsorpsi
Serat daun nanas aktif sebanyak
0,1 gram ditambahkan ke dalam 20 mL larutan zat warna Procion Red MX 8B dengan
konsentrasi 10, 25, 40, 55, 70, 85, 100 ppm
pada kondisi optimum. Hasilnya disaring
dan diukur absorbansinya.
Aplikasi Limbah
Limbah sebanyak 50 mL diencerkan ke dalam labu ukur 100mL. Serat daun
nanas aktif sebanyak 0,1gram ditambahkan
ke dalam 20 mL limbah hasil pengenceran,
pada kondisi optimum. Hasilnya disaring
dan diukur absorbansinya. Hal yang sama
dilakukan pada 0,1 gram.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Aktivasi Serat Daun Nanas
Aktivasi merupakan suatu proses
untuk menghilangkan zat-zat pengotor sehingga akan mengaktifkan gugus-gugus
aktif yang ada ( Onggo 2005). Keberadaan
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Zat Warna Procion Red MX 8B
Penentuan panjang gelombang
maksimum diperoleh dengan mengukur
absorbansi zat warna Procion Red MX
8B pada panjang gelombang 400 − 600
nm. Panjang gelombang maksimum yang
diperoleh adalah 540 nm.
Penentuan Kondisi Optimum
Penentuan kondisi optimum meliputi waktu aktivasi, waktu kontak, dan pH.
Dari data uji Statistik Anova ketiga variasi,
yaitu : waktu aktivasi, waktu kontak, dan
pH memberikan pengaruh yang berbeda.
Kondisi optimum dicapai pada waktu aktivasi 24 jam, waktu kontak 120 menit, dan
pH 1 dengan daya serap 3,748 mg/g.
1. Penentuan Waktu Aktivasi Optimum
Berdasarkan gambar 1, pada saat
waktu aktivasi 0 jam (tanpa aktivasi) menghasilkan daya serap terkecil, karena pada
saat ini lignin belum terpisah dari selulosa
sehingga mengganggu proses adsorpsi zat
warna. Daya serap semakin naik hingga
waktu aktivasi 24 jam dan dicapai kondisi
optimum. Hal ini disebabkan lignin sudah
terpisah dari serat daun nanas. Akan tetapi
pada waktu aktivasi 48 jam daya serapnya
menurun, hal ini disebabkan hemiselulosa
semakin banyak yang ikut terlarut sehing-
Daya Serap (mg/g)
ga menurunkan banyaknya sisi aktif (Han,
1999).
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
20
40
60
Waktu Aktivasi (jam)
Gambar 1. Pengaruh Waktu Aktivasi pada
Daya Serap Serat Daun Nanas Aktif
2. Penentuan pH Optimum
Pada penentuan pH optimum dilakukan dengan cara mengatur pH larutan
zat warna Procion Red MX 8B
Daya Serap (mg/g)
lignin sebagai pengikat antar sel selulosa
bersama-sama akan menghambat proses
adsorpsi. Larutan NaOH digunakan sebagai pelarut yang akan menghilangkan
lignin tersebut. Han (1999) menyatakan
bahwa selain lignin, senyawa yang larut
dalam NaOH adalah hemiselulosa, pektin,
lemak, lilin, dan protein.
Setelah melalui proses aktivasi
larutan rendaman serat daun nanas yang
awalnya berwarna kuning cerah akan
menjadi berwarna hijau kehitaman, hal ini
menunjukkan pigmen serat daun nanas telah terlarut selama proses aktivasi.
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
pH
Gambar 2. Pengaruh pH Terhadap Daya
Serap Serat Daun Nanas Aktif
Dari gambar 2 menunjukkan,
kondisi pH 1 memiliki daya serap terbesar
dibandingkan dengan kondisi pH yang lainnya. Hal ini dimungkinkan karena interaksi
ikatan hidrogen berperan pada proses adsorpsi. Seperti dalam gambar 3 menunjukkan adanya interaksi ikatan hidrogen antara
gugus hidroksil maupun gugus amina dari
zat warna dengan gugus hidroksil dari selulosa. Sehingga memungkinkan zat warna
teradsorps dalam serat daun nanas aktif.
Pada gambar 4 dalam kondisi
asam, ada dua kemungkinan interaksi.
Atom natrium gugus sulfonat dari zat warna tergantikan oleh (H+) dari larutan dan
menambah gugusan OH dalam sulfonat,
sehingga dimungkinkan gugus tersebut
akan berinteraksi ikatan hidrogen dengan
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
43
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
gugus OH selulosa. Interaksi lain yang
mungkin terjadi dalam kondisi asam adalah atom nitrogen dari kloridasianurat zat
warna yang terprotonasi oleh hidrogen
(H+) dari larutan sehingga kondisi ini akan
membuat gugus hidroksil selulosa yang
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
mempunyai kecenderungan parsial negatif
saling berinteraksi. Interaksi ini memungkinkan zat warna teradsorp oleh serat daun
nanas aktif. Sehingga dalam kondisi pH
1 menunjukkan daya serap paling tinggi
dibandingkan kondisi pH 2,3, dan 4.
1. Kemungkinan interaksi I
NaO3S
SO3Na
Selulosa
HO:
N
N
R
OH
NH
R
NaO3S
SO3Na
N
R
N
HO:
NH
R
HO
Selulosa
2. Kemungkinan interaksi II
NaO3S
SO3Na
Selulosa
HO:
N
N
R
OH
NH
NaO3S
SO3Na
N
R
N
HO:
NH
R
HO
Selulosa
Gambar 3. Kemungkinan interaksi yang terjadi antara gugus reaktif zat warna antara
dengan selulosa dari serat daun nanas aktif
3. Kemungkinan interaksi III
H+
:O
O:
S
O:
:O
Na
O:
N
S
:OH
R
HO:
N
Selulosa
R
N
N
:O
HO:
O:
S
Selulosa
OH
N
R
N
4. Kemungkinan interaksi IV
Cl
Cl
N
Zat Warna
HN
N
N:
H+
Zat Warna
NH+
HN
N
N
Cl
Cl
Cl
N
Zat Warna
NH+
HN
-
HO
Selulosa
N
Cl
Cl
N
Zat Warna
NH+
HN
OH-
Selulosa
N
Cl
Gambar 4. Kemungkinan interaksi yang terjadi antara gugus reaktif zat warna antara
dengan selulosa dari serat daun nanas aktif pada kondisi asam
44
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
Isoterm Adsorbsi Langmuir dapat dilihat
pada gambar 6.
1.2
1
0.8
1/m
3. Penentuan Waktu Kontak Optimum
Waktu kontak merupakan waktu
yang digunakan selulosa daun nanas untuk mengadsorb zat warna Procion Red
MX 8B. Gambar 5 menunjukkan pengaruh
waktu kontak terhadap daya serap.
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
0.6
0.2
1.7
0
y = 10.036x - 0.051
R = 0.983
0
1.68
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
1/c
1.66
1.64
1.62
1.6
0
50
100
150
200
Waktu Kontak (menit)
Gambar 5. Pengaruh Waktu Kontak
terhadap Daya Serat Serap Nanas (mg/g)
Waktu kontak optimum terjadi
pada waktu 120 menit. Pada saat waktu
kontak lebih dari 120 menit daya serapnya
mengalami penurunan, hal ini dimungkinkan karena terlalu lamanya kontak isik antara
zat warna dengan selulosa maka zat warna
lama-kelamaan akan terlepas ke dalam larutan. Hal ini menyebabkan jumlah zat warna yang terukur semakin besar, yang mengindikasikan daya serapnya juga menurun.
Gambar 6. Kurva Isoterm Adsorbsi Langmuir.
Isoterm adsorbsi Freundlich
dibuat dengan menghitung harga log c dan
log m dari persamaan
1
log m = log m +
log C
n
dengan memplotkan antara log c dan log
m dengan bantuan persamaan garis lurus
diperoeh harga koeisien regresi linier r =
0,978 dengan persamaan . Adapun kurva
Isoterm Adsorbsi Freundlich dapat dilihat
pada gambar 7.
1.2
1
y = 1.0387x - 0.9534
R = 0.978
0.8
log m
Daya Serap (mg/g)
0.4
1.72
0.6
0.4
Penentuan Isoterm Adsorpsi
Penentuan isoterm adsorbsi dilakukan dengan menambahkan adsorben
ke dalam larutan zat warna Procion Red
MX 8B yang telah divariasi konsentrasinya. Untuk mengetahui jenis isoterm yang
sesuai, maka data yang diperoleh diuji
dengan menggunakan persamaan isoterm
Langmuir dan Freundlich.
Isoterm adsorpsi Langmuir dibuat
dengan menghitung harga 1/c dan 1/m dari
persamaan:
1
1
1
1
m = b + bK + p
dengan memplotkan antara 1/c dan 1/m
menggunakan bantuan persamaan garis lurus diperoleh harga koeisien regresi linier r
= 0,983 dengan persamaan . Adapun kurva
0.2
0
0
0.5
1 log c 1.5
2
2.5
Gambar 7. Kurva Isoterm Adsorbsi Freundlich.
Dari harga koeisien regresi (r)
dari masing-masing persamaan, diketahui
bahwa harga koeisien regresi dari persaman Langmuir nilainya hampir sama dengan harga koeisien regresi dari persaman
Freundlich. Dengan demikian disimpulkan
bahwa percobaan adsorpsi zat warna Procion Red MX 8B dengan serat daun nanas
mengikuti persamaan Langmuir dan Freundlich. Jadi interaksi yang terjadi berlangsung secara kimia dan isika.
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
45
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
Aplikasi Limbah
Aplikasi limbah pabrik dilakukan
untuk mengetahui daya serap serat daun
nanas aktif yang dibandingkan dengan
serat daun nanas alam dalam kondisi optimum. Limbah diperoleh dari limbah cair
industri tekstil hasil pencelupan zat warna
Procion Red MX 8B yang belum dialirkan
ke sungai.
Tabel 1. Data Hasil Adsorbsi Limbah Zat
Warna Procion Red MX 8B dengan Adsorben Serat Daun Nanas.
Dari hasil percobaan terlihat serat daun nanas aktif dapat digunakan untuk menyerap zat warna Procion Red MX
8B dengan daya serap yang lebih besar
dibanding serat daun nanas alam.
KESIMPULAN
Berdasarkan data hasil penelitian
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
a. Serat daun nanas dapat digunakan sebagai adsorben dalam mengadsorbsi zat
warna Procion red MX 8B.
b. Kondisi optimum untuk mengadsorbsi
zat warna Procion Red MX 8B menggunakan serat daun nanas yang diaktivasi
NaOH 2% adalah pada kondisi waktu aktivasi 24 jam, pH 1 dengan waktu kontak
120 menit.
c. Berdasarkan koeisien Regresi Linier
Sederhana maka jenis isotherm yang sesuai
untuk adsorbsi serat daun nanas aktif terhadap Procion Red MX 8B adalah isotherm
Langmuir dan Freundlich.
d. Pada aplikasi limbah diperoleh daya
serap serat daun nanas aktif terhadap Procion Red MX 8B sebesar 6,380 mg/g.
46
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
DAFTAR PUSTAKA
Aryunani, Nizar. 2003. Adsorpsi Remazol
Yellow FG oleh Enceng Gondok
Aktif, Skripsi. Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta.
Budiyono. 2008. Kriya Tekstil.. Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.
Hal : 61-72.
Han, J.S. 1999. Stormwater iltration of
Toxic Heavy Metal ions using lignocellullosic Materials Selection
Process, Fiberization, Chemical
Modiication, and Mat Formation.
2nd Inter-Regional Conference on
Environment-Water.
Hidayat, Pratikno. 2008. Teknologi Pemanfataan Serat Daun Nanas sebagai Alternatif Bahan Baku Tekstil.
Teknoin, Vol 13, 31-35.
Ibbet, R.N., et.all. 2006. Charaterisation
Porosity of Regenerated Cellulosil
Fibres Using Classical Dye Adsorbtian Techniques. Lenzinger Berichte, Vol 88. Hal : 77-86.
Izadyar, S and Rahimi, M. 2007. Use of
Beech Wood Sawdust for Adsorption of Textile Dyes. Pakistan Journal of Biological Sciences, Vol. 10,
No, 2. Hal : 287-293.
Manurung, Renita. 2004. Perombakan Zat
Warna Azo Reaktif Secara Anaerob
– Aerob. e-USU Repository : Universitas Sumatera Utara.
Mawahib, Syarif H. 2002. Penurunan Kadar Timbal dan Zat Warna Tekstil
Dalam Larutan Dengan Menggunakan Karbon Aktif Bagasse. Skripsi.
Jurusan Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta.
Morales, A, et.all. 2004. Adsorption and
Releasing Properties of Bead Cellulose. Chinese Journal of Polymer
Science, Vol. 22, No. 5. Hal 417423.
Moura, I. M. A, et.all. 2004. Adsorption of
Yellow Lanasol 4G Reactive Dye
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
Penggunaan Serat Daun Nanas Sebagai Adsorben
Zat Warna Procion Red Mx 8b
in a Simulated Textile Efluent on
Gallinaceous Feathers. Oficial
Publication of The European Water
Association : European Water Management Online.
Norman, A. G., 1937. The Composition of
Same Less Common Vegetable Process. Biochemistry Section, 15751578.
Onggo, H., Astuti, J.T. 2005. Pengaruh
Sodium Hidroksida dan Hidrogen
Peroksida terhadap Rendemen dan
Warna Pulp dari Serat Daun Nenas.
Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu
Tropis, Vol. 3, No. 1, hal 37-43.
Sri Hastuti, Syarif H Mawahib,
Setyoningsih
Rochanah, Titik. 2004. Adsorpsi Zat Warna
Procion Red MX 8B Pada Limbah
Tekstil Oleh Batang Jagung. Jurusan
Kimia, FMIPA, UNS, Surakarta.
Suwarsa, Saepudin. 1998. Penyerapan Zat
Warna Tekstil BR Red HE 7B Oleh
Jerami Padi. Jurnal JMS, Vol. 3 No.
1. Hal 32-40.
Wijaya, K. 2006. Utilization of TiO2-Zeolite and UV-Light for Photodegradation of Congo Red Dye. Berkala
MIPA. Vol. 16, No. 3. Hal : 27-36.
Jurnal EKOSAINS | Vol. IV | No. 1 | Maret 2012
47