Studi Penggunaan Komposit Kitosan CuO Sebagai Adsorben Untuk Menyerap Logam Besi (Fe) Mangan (Mn) Dan Zink (Zn) Pada Air Sungai Belawan
STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe)
MANGAN (Mn) DAN ZINK (Zn) PADA AIR
SUNGAI BELAWAN
TESIS
Oleh:
MUTIA KHAIRUNI
147006010/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe)
MANGAN (Mn) DAN ZINK (Zn) PADA AIR
SUNGAI BELAWAN
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dari
Program Studi Magister Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
MUTIA KHAIRUNI
147006010/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
Judul Tesis
: STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO
SEBAGAI ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM
BESI (Fe), MANGAN (Mn) DAN ZINK (Zn) PADA AIR
SUNGAI BELAWAN
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program Studi
: MUTIA KHAIRUNI
: 147006010
: Ilmu Kimia
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc
Ketua
Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof.Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D
Dr. Kerista Sebayang, M.S
Tanggal Lulus : 23 Januari 2017
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 23 Januari 2017
Panitia Penguji Tesis
Ketua
: Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc
Anggota
: 1. Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc
2. Prof. Dr. Harlem Marpaung
3. Prof. Dr. Jamaran Kaban, Msc
4. Jamahir Gultom, Ph.D
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINILITAS
STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe)
MANGAN (Mn) DAN ZINK (Zn) PADA
AIR SUNGAI BELAWAN
TESIS
Dengan ini menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan
sumbernya benar.
Medan, 25 Januari 2017
Mutia Khairuni
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai Sivitas Akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di
bawah ini
Nama
Nomor Pokok
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Mutia Khairuni
: 147006010
: Magister Ilmu Kimia
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusif Royalty
Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI ADSORBEN
UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe) , MANGAN (Mn) DAN
ZINK (Zn) PADA AIR SUNGAI BELAWAN
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan) Dengan Hak Bebas Royalti NonEkslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media,
menformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis
saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 25 Januari 2017
Mutia Khairuni
NIM. 147006010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini yang
berjudul:
“STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe), MANGAN (Mn) DAN
SENG (Zn) PADA AIR SUNGAI BELAWAN “ .
Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimah kasih yang tak terhingga
kepada :
Dr. Kerista Sebayang, M.S, selaku dekan FMIPA, atas kesempatan yang diberikan
kepada penulis untuk mengikuti pendidikan di program Magister ilmu kimia
disekolah pasca Sarjana USU. Prof. Basuki Wirjosentono, M.S,Ph.D, selaku ketua
program S2 kimia, atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk
menyelesaikan pendidikan di sekolah Pasca Sarjana USU dan memberikan motivasi
dan semangat dalam penulisan tesis ini. Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc., selaku komisi
pembimbing I, yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan kesempatan,
pengarahan, bimbingan dan bantuan dalam menyelesaikan penulisan tesis ini. Prof.
Dr. Harry Agusnar, M.Sc, selaku komisi pembimbing II, yang dengan sabar telah
meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan, bimbingan, dan bantuan
dalam menyelesaikan penulisan tesis ini.
Terimah kasih kepada ayahanda Muzakirrullah dan ibunda Nurhaayati yang
sangat penulis cintai dan sayangi, yang selalu sabar dan penuh kasih sayang
mendoakan dan dengan kerja kerasnya telah ikhlas membesarkan, membiayai dan
mendidik penulis. kakak Safrina zuhra, kakak Siti Alya Humaira, adik Dian
Rahmatillah, yang memberikan semangat, motivasi, kasih sayang, pengertian dan
kesabaran, selama penulis menempuh studi program Magister ilmu kimia di sekolah
Pasca Sarjana, USU, hingga selesainya penulisan tesis ini. Untuk sahabat Wulandari
Mismana Putri, Karmilia Bidza, Anggi Novia yang selalu setia memberikan semangat
Universitas Sumatera Utara
serta memdoakan penulis sehingga dapat menyelesaikan tesis ini. Kepada Rachmad
yang memberikan dukungan serta semangat secara langsung. Seluruh staff pengajar
program Magister ilmu kimia FMIPA USU, penulis mengucapkan terimah kasih atas
ilmu pengetahuan, pengalaman dan bantuan yang diberikan kepada saya dan kepada
teman-teman seperjuangan khusunya kelas 2014B, kak Rahmawati, Kak Dewi
Yuniharni, Dwi Indria Cherlina, Nirmala Hasibuan, Leni Widiarti dan bang Adi, bang
Junaidi Caisaria yang memberikan motivasi dan semangat dan secara langsung atau
tidak langsung telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Teman-teman
Pasca Sarjana Kasrawati, kak Martina Nadapdap, Bang Junaidi, ka Rica, Ayus, bang
Deny, Iwan bang Agung serta teman-teman Pasca Sarjana yang lain yang namanya
tidak bisa disebut satu persatu. Untuk Sahabatku Indah, Asmi, Rina, kak Emi, Mira
yang selalu memberikan semangat dan doanya.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu memberikan Ridho dan Rahmatnya bagi kita
semua.
Medan, 23 Januari 2017
Mutia Khairuni
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama
: Mutia Khairuni
Tempat dan Tanggal Lahir
: Lhokseumawe, 30 Januari 1991
Alamat
: Jln.Darussalam Gg.veteran No.29 Lhokseumawe
Telepon/ Hp
: 085262634790
Email
: [email protected]
Nama Ayah
: H.Muzakirrullah
Nama Ibu
: Hj.Nurhayati
DATA PENDIDIKAN
SD
: SDN Tempok Teungoh
Tamat : 2003
SMP
: SMP N 1 Lhokseumawe
Tamat : 2006
SMA
: SMA N 1 Lhokseumawe
Tamat : 2009
Stara-1
: Pendidikan Kimia S-1 UNIMED
Tamat : 2014
Universitas Sumatera Utara
STUDI PENGGUNAAN KITOSAN KOMPOSIT CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe)
MANGAN (Mn) DAN SENG (Zn) PADA AIR
SUNGAI BELAWAN
ABSTRAK
Dalam penelitian ini telah dilakukan penurunan kadar logam dengan
menggunakan Kitosan komposit CuO sebagai adsorben. Bahan penyerap ini
dikarakterisasikan dengan menggunakan FT-IR. Berdasarkan hasil uji pendahuluan
pada logam Fe 0,3032mg/l, Mn 0,3251 mg/l, dan Zn 0,06402 mg/l berdasarkan PP
no.82 tahun 2014 logam- logam tersebut berada di atas ambang batas. Pembuatan
kitosan komposit CuO dengan penambahan Cu(NO3)2 pada larutan kitosan dan
larutan NaOH 2M. Analisa pada kadar logam menggunakan teknik ICP-OES.. Untuk
perlakuan perendaman terbaik, yaitu 45 menit dengan daya serap Fe 69,71%, Mn
90,35% dan Zn 92,05%. lama perendaman kitosan CuO sangat mempengaruhi
penurunan kadar logam berat Fe, Zn dan Mn pada air sungai Belawan daya serap
Kata kunci : Adsorben, kitosan, kitosan CuO, logam Fe, logam Mn, logam Zn.
Universitas Sumatera Utara
THE STUDY OF CHITOSAN-CuO COMPOSITE’S APPLICATION AS
ADSORBENT IN THE REMOVAL OF Fe, Mn, AND Zn
IN BELAWAN RIVER WATER
ABSTRACT
The synthesis of chitosan-CuO composite and its application as adsorbent in
the removal of Fe, Mn, and Zn in Belawan river water has been conducted. ChitosanCuO composite is synthesized by addition the Cu(NO3)2 into the solution of chitosan
and NaOH 2M. This adsorbent is characterized with FT-IR and its capability to
adsorb heavy metals is measured with ICP-OES. The preliminary result of Fe, Mn,
and Zn level in Belawan river water are 0,3032; 0,3251; and 0,06402 mg/L,
respectively, those value levels are above the PP No. 82 Tahun 2004 safety limit. The
optimum contact time of adsorbent to interact is found at 30 minutes, with Fe, Mn,
and Zn adsorption are 69,71; 90,53; and 92,05%, respectively. The decrease of heavy
metal levels in Belawan river water are influenced by the contact time of adsorbent to
the sources of heavy metal.
Keywords: Adsorbent, chitosan, chitosan-CuO, Fe, Mn, and Zn
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
KATA PENGANTAR
RIWAYAT HIDUP
iii
ABSTRAK
iv
ABSTRACT
v
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR LAMPIRAN
xii
BAB 1. PENDAHULUAN
1
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Perumusan Masalah
3
1.3. Pembatasan Masalah
3
1.4. Tujuan Penelitian
3
1.5. Manfaat Penelitian
4
1.6. Lokasi Penelitian
4
1.7.Metodelogi penelitian
4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1. Kitosan
5
2.2. Sifat-Sifat Kitosan
6
2.3. Kegunaan Kitosan
7
2.3.1. Kemampuan Kitosan Untuk Menyerap Logam
9
2.4. Mekanisme Serapan Kitosan
9
2.5. Kitosan Blangkas
9
2.6.Tembaga (Cu)
10
Universitas Sumatera Utara
2.7.Air
11
2.8. Pencemaran Air
11
2.9. Sumber Air
12
2.9.1. Air Permukaan
12
2.9.2. Air Tanah
13
2.10. Standar Baku Air
13
2.11. Logam
14
2.11.1. Besi (Fe)
15
2.11.2. Mangan (Mn)
16
2.11.3. Zink (Zn)
17
2.12. ICP-OES ( Inductively Coupled Plasma-Optical Emission
Spectroscopy )
2.12.1 Prinsip Kerja dan Komponen ICP-OES
18
19
BAB 3 METODE PENELITIAN
23
3.1. Bahan
23
3.2. Alat
23
3.3. Cara Pengambilan Sampel
24
3.4. Prosedur Penelitian
24
3.4.1. preparasi sampel
24
3.4.2. Pembuatan Pereaksi
24
3.4.2.1. Pembuatan Larutan Asetat 1%(v/v)
24
3.4.2.2. Pembuatan Larutan NaOH 2 M (b/v)
24
3.4.2.3.Pembuatan Larutan Cu(NO3)2.5H2O 0,5 M
25
3.4.3. Pembuatan Larutan Kitosan
25
3.4.4. Pembuatan Kitosan CuO
25
3.4.5. Proses Adsorpsi Logam pada Air Sungai Sunggal dengan
Kitosan CuO
25
Universitas Sumatera Utara
3.5. Bagan Penelitian
26
3.5.1. Preparasi Sampel
26
3.5.2. Pembuatan Larutan Asetat 1% (v/v)
27
3.5.3. Pembuatan Larutan NaOH 2M
28
3.5.4. Pembuatan Larutan Cu(NO3)2.5H2O 0,5 M
29
3.5.5. Pembuatan Larutan Kitosan
29
3.5.6. Pembuatan Kitosan CuO
30
3.5.7. Preparasi Air Sungai Belawan dengan Metode Destruksi
Basah
31
3.5.8 Proses Adsorpsi Logam pada Air Sungai Belawan dengan
Kitosan CuO
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
32
33
4.1. Hasil Penelitian
33
4.1.1. Preparasi Sampel
33
4.1.2. Pembuatan kitosan CuO
33
4.1.3. Data FT-IR
34
4.1.4. Data Konsentrasi Logam Pada Air Sungai Belawan dengan
Menggunakan ICP-OES
36
4.1.5. Data Konsentrasi Logam Pada Air Sungai Belawan Setelah
Penambahan Kitosan CuO Dengan Menggunakan ICP-OES
36
4.1.6. Data Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada Air
Sungai Sebelum Dan Setelah Penambahan Kitosan CuO
dengan Menggunakan ICP-OES ( Penentuan Persen (%)
Adsorpsi)
37
4.2. Pembahasan
41
4.2.1. Analisa FT-IR
41
4.2.2 Penyerapan Logam Dengan Kitosan CuO
42
Universitas Sumatera Utara
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
46
5.1. Kesimpulan
46
5.2. Saran
46
DAFTAR PUSTAKA
47
LAMPIRAN
50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel 4.1.
Data FT-IR Kitosan Komersil
34
Tabel 4.2.
Data Spektrum FT-IR Kitosan CuO
35
Tabel 4.3.
Data konsentrasi logam pada air sungai Belawan
36
Tabel 4.4.
Data konsentrasi logam pada air sungai Belawan Setelah
penamabahan kitosan
36
Tabel 4.5.
Data Penurunan Persentase Konsentrasi Logam Pada Air Sungai
Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi Pada Waktu 15 Menit
37
Tabel 4.6.
Data Penurunan Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada
Air Sungai Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi
Pada Waktu 30 Menit
38
Tabel 4.7.
Data Penurunan Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada
Air Sungai Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi Pada Waktu
45 Menit
38
Tabel 4.8.
Data Penurunan Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada
Air Sungai Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi Pada Waktu
60 Menit
39
Tabel 4.9.
Data Penurunan Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada
Air Sungai Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi Pada Waktu
75 Menit
39
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Kitosan
5
Gambar 2.2. Struktur Kristal CuO
10
Gambar 2.3. Komponen Utama Dan Susunan Instrumen ICP-OES
20
Gambar 3.1
Preparasi Sampel
26
Gambar 3.2
Pembuatan Larutan Asetat 1%
27
Gambar 3.3
Pembuatan Larutan NaOH 2M
28
Gambar 3.4
Pembuatan Larutan Cu(NO3)2.5H2O 0,5 M
29
Gambar 3.5
Pembuatan Larutan Kitosan
29
Gambar 3.6
Pembuatan Kitosan CuO
30
Gambar 3.7
Preparasi Air Sungai Sunggal Dengan Metode Destruksi Basah
31
Gambar 3.8
Proses Adsorpsi Logam Pada Air Sungai Sunggal Dengan
Kitosan CuO
32
Gambar 4.1
Spektrum FT-IR Kitosan Komersil
34
Gambar 4.2
Spektrum FT-IR Kitosan CuO
35
Gambar 4.3
Kurva Hubungan Antara Waktu Dengan Daya Serap
40
Gambar 4.4
(a) Bentuk Ikatan Kitosan Komposit CuO (b) Bentuk
Ikatan Antara Kitosan Komposit CuO Dengan Air
44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
Lampiran 1. Dokumentasi Pengambilan Sampel Di Sungai Belawan Kecamatan
Medan Sunggal
50
Lampiran 2. Kitosan CuO
51
Lampiran 3. Pembuatan Larutan Asam Aseta 1% dan NaOH 2M
51
Lampiran 4. Kitosan CuO + sampel (Air Sungai Belawan)
52
Lampiran 5. Penyaringan Setelah Perendaman Kitosan CuO
52
Lampiran 6. Jenis Kegiatan Didaerah Pengaliran Sungai Belawan
53
Lampiran 7. Karakteristik Gugus Fungsi Kitin Dan Kitosan
54
Lampiran 8. Perhitungan Derajat Deasetilasi
55
Universitas Sumatera Utara
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe)
MANGAN (Mn) DAN ZINK (Zn) PADA AIR
SUNGAI BELAWAN
TESIS
Oleh:
MUTIA KHAIRUNI
147006010/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe)
MANGAN (Mn) DAN ZINK (Zn) PADA AIR
SUNGAI BELAWAN
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dari
Program Studi Magister Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
MUTIA KHAIRUNI
147006010/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
Judul Tesis
: STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO
SEBAGAI ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM
BESI (Fe), MANGAN (Mn) DAN ZINK (Zn) PADA AIR
SUNGAI BELAWAN
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program Studi
: MUTIA KHAIRUNI
: 147006010
: Ilmu Kimia
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc
Ketua
Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof.Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D
Dr. Kerista Sebayang, M.S
Tanggal Lulus : 23 Januari 2017
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 23 Januari 2017
Panitia Penguji Tesis
Ketua
: Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc
Anggota
: 1. Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc
2. Prof. Dr. Harlem Marpaung
3. Prof. Dr. Jamaran Kaban, Msc
4. Jamahir Gultom, Ph.D
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINILITAS
STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe)
MANGAN (Mn) DAN ZINK (Zn) PADA
AIR SUNGAI BELAWAN
TESIS
Dengan ini menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan
sumbernya benar.
Medan, 25 Januari 2017
Mutia Khairuni
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai Sivitas Akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di
bawah ini
Nama
Nomor Pokok
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Mutia Khairuni
: 147006010
: Magister Ilmu Kimia
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusif Royalty
Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI ADSORBEN
UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe) , MANGAN (Mn) DAN
ZINK (Zn) PADA AIR SUNGAI BELAWAN
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan) Dengan Hak Bebas Royalti NonEkslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media,
menformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis
saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 25 Januari 2017
Mutia Khairuni
NIM. 147006010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini yang
berjudul:
“STUDI PENGGUNAAN KOMPOSIT KITOSAN CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe), MANGAN (Mn) DAN
SENG (Zn) PADA AIR SUNGAI BELAWAN “ .
Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimah kasih yang tak terhingga
kepada :
Dr. Kerista Sebayang, M.S, selaku dekan FMIPA, atas kesempatan yang diberikan
kepada penulis untuk mengikuti pendidikan di program Magister ilmu kimia
disekolah pasca Sarjana USU. Prof. Basuki Wirjosentono, M.S,Ph.D, selaku ketua
program S2 kimia, atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk
menyelesaikan pendidikan di sekolah Pasca Sarjana USU dan memberikan motivasi
dan semangat dalam penulisan tesis ini. Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc., selaku komisi
pembimbing I, yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan kesempatan,
pengarahan, bimbingan dan bantuan dalam menyelesaikan penulisan tesis ini. Prof.
Dr. Harry Agusnar, M.Sc, selaku komisi pembimbing II, yang dengan sabar telah
meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan, bimbingan, dan bantuan
dalam menyelesaikan penulisan tesis ini.
Terimah kasih kepada ayahanda Muzakirrullah dan ibunda Nurhaayati yang
sangat penulis cintai dan sayangi, yang selalu sabar dan penuh kasih sayang
mendoakan dan dengan kerja kerasnya telah ikhlas membesarkan, membiayai dan
mendidik penulis. kakak Safrina zuhra, kakak Siti Alya Humaira, adik Dian
Rahmatillah, yang memberikan semangat, motivasi, kasih sayang, pengertian dan
kesabaran, selama penulis menempuh studi program Magister ilmu kimia di sekolah
Pasca Sarjana, USU, hingga selesainya penulisan tesis ini. Untuk sahabat Wulandari
Mismana Putri, Karmilia Bidza, Anggi Novia yang selalu setia memberikan semangat
Universitas Sumatera Utara
serta memdoakan penulis sehingga dapat menyelesaikan tesis ini. Kepada Rachmad
yang memberikan dukungan serta semangat secara langsung. Seluruh staff pengajar
program Magister ilmu kimia FMIPA USU, penulis mengucapkan terimah kasih atas
ilmu pengetahuan, pengalaman dan bantuan yang diberikan kepada saya dan kepada
teman-teman seperjuangan khusunya kelas 2014B, kak Rahmawati, Kak Dewi
Yuniharni, Dwi Indria Cherlina, Nirmala Hasibuan, Leni Widiarti dan bang Adi, bang
Junaidi Caisaria yang memberikan motivasi dan semangat dan secara langsung atau
tidak langsung telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Teman-teman
Pasca Sarjana Kasrawati, kak Martina Nadapdap, Bang Junaidi, ka Rica, Ayus, bang
Deny, Iwan bang Agung serta teman-teman Pasca Sarjana yang lain yang namanya
tidak bisa disebut satu persatu. Untuk Sahabatku Indah, Asmi, Rina, kak Emi, Mira
yang selalu memberikan semangat dan doanya.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu memberikan Ridho dan Rahmatnya bagi kita
semua.
Medan, 23 Januari 2017
Mutia Khairuni
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama
: Mutia Khairuni
Tempat dan Tanggal Lahir
: Lhokseumawe, 30 Januari 1991
Alamat
: Jln.Darussalam Gg.veteran No.29 Lhokseumawe
Telepon/ Hp
: 085262634790
: [email protected]
Nama Ayah
: H.Muzakirrullah
Nama Ibu
: Hj.Nurhayati
DATA PENDIDIKAN
SD
: SDN Tempok Teungoh
Tamat : 2003
SMP
: SMP N 1 Lhokseumawe
Tamat : 2006
SMA
: SMA N 1 Lhokseumawe
Tamat : 2009
Stara-1
: Pendidikan Kimia S-1 UNIMED
Tamat : 2014
Universitas Sumatera Utara
STUDI PENGGUNAAN KITOSAN KOMPOSIT CuO SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENYERAP LOGAM BESI (Fe)
MANGAN (Mn) DAN SENG (Zn) PADA AIR
SUNGAI BELAWAN
ABSTRAK
Dalam penelitian ini telah dilakukan penurunan kadar logam dengan
menggunakan Kitosan komposit CuO sebagai adsorben. Bahan penyerap ini
dikarakterisasikan dengan menggunakan FT-IR. Berdasarkan hasil uji pendahuluan
pada logam Fe 0,3032mg/l, Mn 0,3251 mg/l, dan Zn 0,06402 mg/l berdasarkan PP
no.82 tahun 2014 logam- logam tersebut berada di atas ambang batas. Pembuatan
kitosan komposit CuO dengan penambahan Cu(NO3)2 pada larutan kitosan dan
larutan NaOH 2M. Analisa pada kadar logam menggunakan teknik ICP-OES.. Untuk
perlakuan perendaman terbaik, yaitu 45 menit dengan daya serap Fe 69,71%, Mn
90,35% dan Zn 92,05%. lama perendaman kitosan CuO sangat mempengaruhi
penurunan kadar logam berat Fe, Zn dan Mn pada air sungai Belawan daya serap
Kata kunci : Adsorben, kitosan, kitosan CuO, logam Fe, logam Mn, logam Zn.
Universitas Sumatera Utara
THE STUDY OF CHITOSAN-CuO COMPOSITE’S APPLICATION AS
ADSORBENT IN THE REMOVAL OF Fe, Mn, AND Zn
IN BELAWAN RIVER WATER
ABSTRACT
The synthesis of chitosan-CuO composite and its application as adsorbent in
the removal of Fe, Mn, and Zn in Belawan river water has been conducted. ChitosanCuO composite is synthesized by addition the Cu(NO3)2 into the solution of chitosan
and NaOH 2M. This adsorbent is characterized with FT-IR and its capability to
adsorb heavy metals is measured with ICP-OES. The preliminary result of Fe, Mn,
and Zn level in Belawan river water are 0,3032; 0,3251; and 0,06402 mg/L,
respectively, those value levels are above the PP No. 82 Tahun 2004 safety limit. The
optimum contact time of adsorbent to interact is found at 30 minutes, with Fe, Mn,
and Zn adsorption are 69,71; 90,53; and 92,05%, respectively. The decrease of heavy
metal levels in Belawan river water are influenced by the contact time of adsorbent to
the sources of heavy metal.
Keywords: Adsorbent, chitosan, chitosan-CuO, Fe, Mn, and Zn
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
KATA PENGANTAR
RIWAYAT HIDUP
iii
ABSTRAK
iv
ABSTRACT
v
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR LAMPIRAN
xii
BAB 1. PENDAHULUAN
1
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Perumusan Masalah
3
1.3. Pembatasan Masalah
3
1.4. Tujuan Penelitian
3
1.5. Manfaat Penelitian
4
1.6. Lokasi Penelitian
4
1.7.Metodelogi penelitian
4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1. Kitosan
5
2.2. Sifat-Sifat Kitosan
6
2.3. Kegunaan Kitosan
7
2.3.1. Kemampuan Kitosan Untuk Menyerap Logam
9
2.4. Mekanisme Serapan Kitosan
9
2.5. Kitosan Blangkas
9
2.6.Tembaga (Cu)
10
Universitas Sumatera Utara
2.7.Air
11
2.8. Pencemaran Air
11
2.9. Sumber Air
12
2.9.1. Air Permukaan
12
2.9.2. Air Tanah
13
2.10. Standar Baku Air
13
2.11. Logam
14
2.11.1. Besi (Fe)
15
2.11.2. Mangan (Mn)
16
2.11.3. Zink (Zn)
17
2.12. ICP-OES ( Inductively Coupled Plasma-Optical Emission
Spectroscopy )
2.12.1 Prinsip Kerja dan Komponen ICP-OES
18
19
BAB 3 METODE PENELITIAN
23
3.1. Bahan
23
3.2. Alat
23
3.3. Cara Pengambilan Sampel
24
3.4. Prosedur Penelitian
24
3.4.1. preparasi sampel
24
3.4.2. Pembuatan Pereaksi
24
3.4.2.1. Pembuatan Larutan Asetat 1%(v/v)
24
3.4.2.2. Pembuatan Larutan NaOH 2 M (b/v)
24
3.4.2.3.Pembuatan Larutan Cu(NO3)2.5H2O 0,5 M
25
3.4.3. Pembuatan Larutan Kitosan
25
3.4.4. Pembuatan Kitosan CuO
25
3.4.5. Proses Adsorpsi Logam pada Air Sungai Sunggal dengan
Kitosan CuO
25
Universitas Sumatera Utara
3.5. Bagan Penelitian
26
3.5.1. Preparasi Sampel
26
3.5.2. Pembuatan Larutan Asetat 1% (v/v)
27
3.5.3. Pembuatan Larutan NaOH 2M
28
3.5.4. Pembuatan Larutan Cu(NO3)2.5H2O 0,5 M
29
3.5.5. Pembuatan Larutan Kitosan
29
3.5.6. Pembuatan Kitosan CuO
30
3.5.7. Preparasi Air Sungai Belawan dengan Metode Destruksi
Basah
31
3.5.8 Proses Adsorpsi Logam pada Air Sungai Belawan dengan
Kitosan CuO
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
32
33
4.1. Hasil Penelitian
33
4.1.1. Preparasi Sampel
33
4.1.2. Pembuatan kitosan CuO
33
4.1.3. Data FT-IR
34
4.1.4. Data Konsentrasi Logam Pada Air Sungai Belawan dengan
Menggunakan ICP-OES
36
4.1.5. Data Konsentrasi Logam Pada Air Sungai Belawan Setelah
Penambahan Kitosan CuO Dengan Menggunakan ICP-OES
36
4.1.6. Data Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada Air
Sungai Sebelum Dan Setelah Penambahan Kitosan CuO
dengan Menggunakan ICP-OES ( Penentuan Persen (%)
Adsorpsi)
37
4.2. Pembahasan
41
4.2.1. Analisa FT-IR
41
4.2.2 Penyerapan Logam Dengan Kitosan CuO
42
Universitas Sumatera Utara
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
46
5.1. Kesimpulan
46
5.2. Saran
46
DAFTAR PUSTAKA
47
LAMPIRAN
50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel 4.1.
Data FT-IR Kitosan Komersil
34
Tabel 4.2.
Data Spektrum FT-IR Kitosan CuO
35
Tabel 4.3.
Data konsentrasi logam pada air sungai Belawan
36
Tabel 4.4.
Data konsentrasi logam pada air sungai Belawan Setelah
penamabahan kitosan
36
Tabel 4.5.
Data Penurunan Persentase Konsentrasi Logam Pada Air Sungai
Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi Pada Waktu 15 Menit
37
Tabel 4.6.
Data Penurunan Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada
Air Sungai Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi
Pada Waktu 30 Menit
38
Tabel 4.7.
Data Penurunan Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada
Air Sungai Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi Pada Waktu
45 Menit
38
Tabel 4.8.
Data Penurunan Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada
Air Sungai Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi Pada Waktu
60 Menit
39
Tabel 4.9.
Data Penurunan Persentase Penurunan Konsentrasi Logam Pada
Air Sungai Sebelum Dan Setelah Di Adsorpsi Pada Waktu
75 Menit
39
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Kitosan
5
Gambar 2.2. Struktur Kristal CuO
10
Gambar 2.3. Komponen Utama Dan Susunan Instrumen ICP-OES
20
Gambar 3.1
Preparasi Sampel
26
Gambar 3.2
Pembuatan Larutan Asetat 1%
27
Gambar 3.3
Pembuatan Larutan NaOH 2M
28
Gambar 3.4
Pembuatan Larutan Cu(NO3)2.5H2O 0,5 M
29
Gambar 3.5
Pembuatan Larutan Kitosan
29
Gambar 3.6
Pembuatan Kitosan CuO
30
Gambar 3.7
Preparasi Air Sungai Sunggal Dengan Metode Destruksi Basah
31
Gambar 3.8
Proses Adsorpsi Logam Pada Air Sungai Sunggal Dengan
Kitosan CuO
32
Gambar 4.1
Spektrum FT-IR Kitosan Komersil
34
Gambar 4.2
Spektrum FT-IR Kitosan CuO
35
Gambar 4.3
Kurva Hubungan Antara Waktu Dengan Daya Serap
40
Gambar 4.4
(a) Bentuk Ikatan Kitosan Komposit CuO (b) Bentuk
Ikatan Antara Kitosan Komposit CuO Dengan Air
44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
Lampiran 1. Dokumentasi Pengambilan Sampel Di Sungai Belawan Kecamatan
Medan Sunggal
50
Lampiran 2. Kitosan CuO
51
Lampiran 3. Pembuatan Larutan Asam Aseta 1% dan NaOH 2M
51
Lampiran 4. Kitosan CuO + sampel (Air Sungai Belawan)
52
Lampiran 5. Penyaringan Setelah Perendaman Kitosan CuO
52
Lampiran 6. Jenis Kegiatan Didaerah Pengaliran Sungai Belawan
53
Lampiran 7. Karakteristik Gugus Fungsi Kitin Dan Kitosan
54
Lampiran 8. Perhitungan Derajat Deasetilasi
55
Universitas Sumatera Utara