Bahan Kolokium
Transcript of Bahan Kolokium
PENGGUNAAN KITOSAN NANOPARTIKEL SEBAGAI
ADSORBEN PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI BENANG KARET
UNTUK MENURUNKAN KADAR ION LOGAM Zn DAN Na,
NILAI COD, BOD5, TSS, DAN TDS
TESIS
Oleh
CUT WIRA EMILIA
097006004/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
PENGGUNAAN KITOSAN NANOPARTIKEL SEBAGAI
ADSORBEN PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI BENANG KARET
UNTUK MENURUNKAN KADAR ION LOGAM Zn DAN Na,
NILAI COD, BOD5, TSS, DAN TDS
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
CUT WIRA EMILIA
097006004/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
Judul : PENGGUNAAN KITOSAN NANOPARTIKEL
SEBAGAI ADSORBEN PADA LIMBAH CAIR
INDUSTRI BENANG KARET UNTUK MENURUNKAN
KADAR ION LOGAM Zn DAN Na, NILAI COD, BOD5,
TSS, DAN TDS
Nama Mahasiswa : CUT WIRA EMILIA
Nomor Pokok : 097006004
Program Studi : Magister Ilmu Kimia
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil Prof. Dr, Zul Alfian, M.Sc
Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Dr. Sutarman, M.Sc
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 29 Juli 2011
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil
Anggota : 1. Prof. Dr, Zul Alfian, M.Sc
2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
3. Prof. Dr, Harlem Marpaung
4. Dr. Hamonangan, M.Sc
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGGUNAAN KITOSAN NANOPARTIKEL SEBAGAI ADSORBEN PADA
LIMBAH CAIR INDUSTRI BENANG KARET UNTUK MENURUNKAN
KADAR ION LOGAM Zn DAN Na, NILAI COD, BOD5, TSS, DAN TDS
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah
dijelaskan sumbernya dengan benar
Medan, 29 Juli 2011
Cut Wira Emilia
Universitas Sumatera Utara
i
PENGGUNAAN KITOSAN NANOPARTIKEL SEBAGAI ADSORBEN PADA
LIMBAH CAIR INDUSTRI BENANG KARET UNTUK MENURUNKAN
KADAR ION LOGAM Zn DAN Na, NILAI COD, BOD5, TSS, DAN TDS
ABSTRAK
Penelitian ini adalah tentang penggunaan kitosan nanopartikel sebagai
adsorben pada limbah cair industri benang karet untuk menurunkan kadar ion logam
Zn dan Na, nilai COD, BOD5, TSS, dan TDS dengan variasi berat kitosan
nanopartikel. Kitosan nanopartikel dibuat dengan dilarutkan dalam 100 ml asam
asetat 1% dengan menggunakan pengaduk jartes yang dilakukan selama 30 menit,
yang kemudian dicampurkan dengan 200 ml sampel limbah cair industri benang
karet. Sampel hasil preparasi dianalisis dengan SAA untuk ion Zn2+
dan Na+, juga
dianalisis kadar COD, BOD5, TSS, dan TDS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
komposisi paling optimum dihasilkan pada berat kitosan nanopartikel 0,8 g dengan
persentase penyerapan ion Zn2+
sebesar 95,37%, ion Na+ 95,27%, dan persentase
penurunan kadar COD sebesar 43,68%; BOD5 73,77%; TSS 78,98%; dan TDS
81,82%.
Kata kunci : Kitosan nanopartikel, adsorben, limbah cair industri benang karet, ion
logam Zn dan Na, COD, BOD5, TSS, TDS.
Universitas Sumatera Utara
ii
THE USE OF CHITOSAN NANOPARTICLES AS ADSORBEN IN LIQUID
WASTE OF INDUSTRIAL RUBBER THREAD TO REDUCE CONTENT ION
Zn AND Na, VALUE OF COD, BOD5, TSS, AND TDS
ABSTRACT
This study is about the use of chitosan nanoparticles as adsorben in liquid
waste of industrial rubber thread to reduce content ion Zn and Na, value of COD,
BOD5, TSS, and TDS, with the variation of weight chitosan nanopartikel. Chitosan
nanoparticles were prepared by dissolved in 100 ml of 1% acetic acid by using a
jartes stirrer for 30 minutes, which is then mixed with 200 ml samples in liquid waste
of industrial rubber thread. Sample resulted in preparation were analyzed AAS for
Zn2+
and Na+ ions, were also analyzed contents of COD, BOD5, TSS, and TDS. The
results showed that the optimum composition of weight chitosan nanoparticles
produced at 0.8 g with adsorption percentage of 95,37% Zn2+
ions, 95.27% Na+ ions,
and the percentage reduction in 43,68% COD; 73,77% BOD5; 78,98% TSS; and
81,82% TDS.
Key words: Chitosan nanoparticles, adsorben, liquid waste of industrial rubber
thread, Zn2+
and Na+ ions, COD, BOD5, TSS, TDS.
Universitas Sumatera Utara
iii
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas
segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis yang berjudul “ Penggunaan
Kitosan Nanopartikel Sebagai Adsorben Pada Limbah Cair Industri Benang Karet
Untuk Menurunkan Kadar Logam Zn dan Na, Nilai COD, BOD5, TSS, dan TDS” ini
dapat diselesaikan.
Dengan diselesaikannya tesis ini, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. dr. Syahril
Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada
penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. Dekan
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Dr.
Sutarman, M.Sc, Ketua Program Studi Magister Ilmu Kimia Prof. Basuki
Wirjosentono, MS, Ph.D, dan Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Kimia Dr.
Hamonangan, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada
Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya
ditujukan kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil selaku Pembimbing Utama dan
Bapak Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc selaku Anggota Komisi Pembimbing yang
telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh
kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.
2. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, Prof. Dr. Harlem Marpaung, Dr.
Hamongan, M.Sc selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan
saran untuk menyelesaikan tesis ini.
3. Kepala Laboratoium Analitik FMIPA USU dan Kepala Laboratorium Penelitian
FMIPA USU beserta staf atas fasilitas dan sarana yang diberikan selama
penelitian juga dalam bantuannya menganalisa sampel.
Universitas Sumatera Utara
iv
4. Ayahanda Drs. Abdurrahman Yusuf dan Ibunda Dra. Dewi Farida Hanum yang
telah memberikan do’a restu serta dorongan moril maupun materil sehingga
penulis dapat menyelesaikan pendidikan.
5. Suami Ir. Darmansyah Kayana dan anak-anak Abdurrahman Arfansya, Farah
Fatimah Wirda, Tari Uswatun Nisa, Rahmat Irfansyah yang tercinta yang telah
memberikan dorongan moril kepada penulis untuk menyelesaikan tesis ini.
6. Rekan-rekan seangkatan 2009 atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik
selama perkuliahan maupun selama penelitian.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu
penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis
ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu
pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Hormat Penulis,
Cut Wira Emilia
Universitas Sumatera Utara
v
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap berikut gelar : Cut Wira Emilia, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir : Langsa, 31 Maret 1971
Alamat Rumah : Jl. Villa 5C Tanjung Permai
Telepon/HP : 081271792614
Email : [email protected]
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri 11 Langsa Tamat : 1983
SMP : SMP Negeri 1 Langsa Tamat : 1986
SMU : SMA Negeri 1 Langsa Tamat : 1989
Strata-1 : Universitas Syah Kuala Tamat : 1995
Strata-2 : Universitas Sumatera Utara Tamat : 2011
Universitas Sumatera Utara
vi
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii
RIWAYAT HIDUP 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 2
1.3 Pembatasan Masalah 3
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Metodologi Penelitian 4
1.7 Lokasi Penelitian 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 Kitosan 5
2.1.1 Sifat - Sifat Kitosan 5
2.1.2 Penggunaan Kitosan 6
2.1.3 Interaksi Kitosan Dengan Ion Logam 7
2.1.4 Proses Pengikatan Ion Logam Oleh Kitosan 8
2.2 Nanopartikel 10
2.2.1 Kitosan Nanopartikel 11
2.3 Adsorpsi 11
Universitas Sumatera Utara
vii
2.4 Limbah Industri 12
2.4.1 Limbah Cair Industri 13
2.4.2 Kandungan Logam Berat (Zinkum dan Natrium)
Dalam Limbah Cair Industri 14
2.5 Parameter Untuk Menentukan Kualitas Air 16
2.5.1 Paramater Fisika 16
2.5.2 Parameter Kimia 19
2.6 Spektrofotometri Serapan Atom 21
BAB 3 METODE PENELITIAN 23
3.1 Bahan-Bahan 23
3.2 Alat-Alat 23
3.3 Prosedur Penelitian 24
3.3.1 Pembuatan Pereaksi 24
3.3.1.1 Pembuatan Larutan CH3COOH 1% 24
3.3.1.2 Pembuatan Larutan Baku K2Cr2O7 0,025 N 24
3.3.1.3 Pembuatan Larutan Baku Na2S2O3 0,025 N 24
3.3.1.4 Pembuatan Larutan Baku MnSO4 24
3.3.1.5 Pembuatan Larutan Amilum 25
3.3.1.6 Pembuatan Larutan KOH-KI 25
3.3.1.7 Pembuatan Larutan Baku Zn 10 ppm 25
3.3.1.8 Pembuatan Larutan Standar Na 10 ppm 25
3.3.2 Penentuan Kurva Kalibrasi 26
3.3.2.1 Penentuan Kurva Kalibrasi Larutan Seri
Standar Zn 26
3.3.2.2 Penentuan Kurva Kalibrasi Larutan Seri
Standar Na 26
3.3.3 Pembuatan Kitosan Nanopartikel 26
3.3.4 Preparasi Sampel Limbah Cair Industri Benang
Karet dengan Kitosan Nanopartikel 27
Universitas Sumatera Utara
viii
3.3.5 Penyerapan Ion Zn2+
dan Na+ Dalam Limbah Cair
Industri Benang Karet Dengan Adanya Penambahan
Larutan Kitosan Nanopartikel 27
3.3.6 Penentuan Nilai COD Dalam Sampel Hasil Preparasi 28
3.3.7 Penentuan Nilai BOD5 Dalam Sampel Hasil Preparasi 28
3.3.8 Penentuan Nilai TSS Dalam Sampel Hasil Preparasi 29
3.3.9 Penentuan Nilai TDS Dalam Sampel Hasil Preparasi 29
3.4. Bagan Penelitian 30
3.4.1 Pembuatan Kitosan Nanopartikel 30
3.4.2 Preparasi Sampel Limbah Cair Industri Benang
Karet Dengan Kitosan Nanopartikel 30
3.4.3 Penyerapan Ion Zn2+
dan Na+ Dalam Limbah Cair
Industri Karet Dengan Adanya Penambahan Larutan
Kitosan Nanopartikel 31
3.4.4 Penentuan Nilai COD Dalam Sampel Hasil Preparasi 31
3.4.5 Penentuan Nilai BOD5 Dalam Sampel Hasil Preparasi 32
3.4.6 Penentuan Nilai TSS Dalam Sampel Hasil Preparasi 32
3.4.7 Penentuan Nilai TDS Dalam Sampel Hasil Preparasi 33
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 34
4.1 Hasil 34
4.1.1 Perhitungan Persamaan Garis Regresi Dengan
Metode Kurva Kalibrasi Untuk Standar Zn 34
4.1.2 Perhitungan Persamaan Garis Regresi Dengan
Metode Kurva Kalibrasi Untuk Standar Na 35
4.1.3 Perhitungan Penyerapan Ion Zn2+
Dalam Limbah
Cair Industri Benang Karet Dengan Adanya
Penambahan Larutan Kitosan Nanopartikel 36
4.1.4 Perhitungan Penyerapan Ion Na+ Dalam Limbah
Cair Industri Benang Karet Dengan Adanya
Penambahan Larutan Kitosan Nanopartikel 37
4.1.5 Perhitungan Penurunan Nilai COD dan BOD5
Dalam Limbah Cair Industri Benang Karet Dengan
Adanya Penambahan Larutan Kitosan Nanopartikel 38
Universitas Sumatera Utara
ix
4.1.6 Perhitungan Penurunan Nilai TSS dan TDS Dalam
Limbah Cair Industri Benang Karet Dengan Adanya
Penambahan Larutan Kitosan Nanopartikel 40
4.2 Pembahasan 41
4.2.1 Penyerapan Ion Zn2+
dan Na+ Dalam Limbah Cair
Industri Benang Karet Dengan Adanya Penambahan
Larutan Kitosan Nanopartikel 41
4.2.2 Penurunan Nilai COD, BOD5, Dalam Limbah Cair
Industri Benang Karet Dengan Adanya Penambahan
Larutan Kitosan Nanopartikel 43
4.2.3 Penurunan Nilai TSS dan TDS Dalam Limbah Cair
Industri Benang Karet Dengan Adanya Penambahan
Larutan Kitosan Nanopartikel 44
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 46
5.1. Kesimpulan 46
5.2. Saran 46
DAFTAR PUSTAKA 47
LAMPIRAN 50
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1 Pemanfaatan Kitosan Pada Beberapa Industri 7
4.1 Perhitungan Persamaan Garis Regresi Dengan Metode Kurva
Kalibrasi Untuk Standar Zn 34
4.2 Perhitungan Persamaan Garis Regresi Dengan Metode Kurva
Kalibrasi Untuk Standar Na 35
4.3 Data Perhitungan Daya Serap Ion Zn2+
Dengan Kitosan
Nanopartikel 37
4.4 Data Perhitungan Daya Serap Ion Na2+
Dengan Kitosan
Nanopartikel 38
4.5 Data Perhitungan Penurunan Nilai COD Dan BOD5 Dengan
Kitosan Nanopartikel 39
4.6 Data Perhitungan Penurunan Nilai TSS dan TDS Dengan
Kitosan Nanopartikel 41
Universitas Sumatera Utara
xi
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1 Struktur Kitosan 5
2.2 Mekanisme pengikatan Logam Berat Oleh Kitosan 8
2.3 Tahap-Tahap Koagulasi Polielektrolit Kitosan 9
2.4 Mekanisme Koagulasi Perbedaan Muatan 9
2.5 Skematis Instrumentasi SSA 21
3.1 Bagan Penelitian Pembuatan Kitosan Nanopartikel 30
3.2 Bagan Penelitian Preparasi Sampel Limbah Cair Industri
Benang Karet dengan Kitosan Nanopartikel 30
3.3 Bagan Penelitian Penyerapan Ion Zn2+
dan Na+ Dalam Limbah
Cair Industri Karet Dengan Adanya Penambahan Larutan
Kitosan Nanopartikel 31
3.4 Bagan Penelitian Penentuan Nilai COD Dalam Sampel Hasil
Preparasi 31
3.5 Bagan Penelitian Penentuan Nilai BOD5 Dalam Sampel Hasil
Preparasi 32
3.6 Penentuan Nilai TSS Dalam Sampel Hasil Preparasi 32
3.7 Penentuan Nilai TDS Dalam Sampel Hasil Preparasi 33
Universitas Sumatera Utara
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Halaman
1 Gambar 1. Kurva Kalibrasi Larutan Standar Zn 50
Tabel 1. Hasil Pengukuran Konsentrasi dan Absorbansi Dari
Larutan Standar Zn Dengan Menggunakan
Spektrofotometer Serapan Atom 50
2 Gambar 2. Kurva Kalibrasi Larutan Standar Na 51
Tabel 2. Hasil Pengukuran Konsentrasi dan Absorbansi Dari
Larutan Standar Na Dengan Menggunakan
Spektrofotometer Serapan Atom 51
3 Gambar 3. Grafik Hubungan Persentase Penyerapan Ion Zn2+
Dengan Berat Kitosan Nanopartikel 52
4 Gambar 4. Grafik Hubungan Persentase Penyerapan Ion Na+
Dengan Berat Kitosan Nanopartikel 53
5 Gambar 5. Grafik Hubungan Persentase Penurunan Nilai COD
dan BOD5 Dengan Berat Kitosan Nanopartikel 54
6 Gambar 6. Grafik Hubungan Persentase Penurunan Nilai TSS
dan TDS Dengan Berat Kitosan Nanopartikel 55
7 Gambar 7. Hasil FESEM Kitosan Nanopartikel 56
Universitas Sumatera Utara