Muzakky, dkk ISSN 0216-3128 173

OPTIMASI EKSTRAKSI ASAM HUMAT DARI Na-HUMATDAN KARAKTERISASINYA DENGAN FTIR.

Muzakky, Agus Taftazani danSukirnoPuslitballg TekllologiMaju BATAN, Yogyakarta

ABSTRAK

OPTIMASI EKSTRAKSI ASAM HUMAT DARI Na-HUMAT DAN KARAKTERISASINYA DENGANFTIR. TelahdilakukalloptimasiekstraksiasamI/Umatdari Na-humatdall karakterisasinyadenganFTIR.Tujuall pelleltiall illi ulltuk isolasi asam I/Umatdari tallah gambutdengall metodaekstraksicair-cair.SebagaiumpallNa-humat,dibuatdellgallmereaksikantanahgambutukuran400mashdenganNaOH 0,1Nselama24 jam. Ekstraktalldipilih "melil iso buti/ keton" (MIBK) karena cukupselektifterhadapasamImmat,sedangkankarakterisasillyamellggullakan"fourier transforminfra red" (FITR). Hasi/ ekstrasioptimumpada waklll kontak15mellit,kOllselltrasifasa orgallik MIBK 80%dall pH 3. Hasi/ karakterisasiFTIR temyatamellghasilkallmunculllyaspektraIR pada daerah 3442,7 cn,-I, 2922.0dall 2852.5 cm,l,1716,5cm-' serta1624.0cm,l.Hal illi berartiballlvakarakteristikasamlmmathasilekstraksitidakberbeda

jauh dengallasamI/Umatstalldar. Tetapidellgallmuncuillyaspektrapadapita 1120.7cm,ldall banyaknyaspektrapita-pitadiatas3500CI/I,Iasamlmmathasilekstraksibelumbebasdari SiO! danpengotorlogam.

Kata kllllci : Asamlwmat,Na-Humat,FTlR, MIBK.

ABSTRACT

OPTIMIZATION EXTRACTION OF HUMIC ACID FROM NA-HUMATE AND

CHARACTlRIZATlON BY FTlR. The Optimizatioll extractionof humic acid from Na-Humateandcharactizatio/lbyFTiR hasbeendOlle. For thatpurpose,thestudyis to isolateof Iwmicacidfrom peatsoilby liquid-liquid extraction.As afeedtheNa-Iwmatewasmadebyreactionof 400-meshsizeofpeatsoil with0,1 N NaOH duri/lg24 hour. Theextractedwasusingby methyliso butylketolle(MBIK) becauseit's veryselectedwith humicacid, while Fourier TrallsformInfra Red (FITR) for characterization. The resultofextractionwereoptimizeatl5 minute,80%MIBK concentrationalldpH 3. Theresultof characterizationbyFTlR, appearedof spectraon 3442,7 cm,l,2922.0and 2852.5 cm,l, 1716,5ClII-' also on 1624.0cm,l. It'smeanthatcharacterizedof extractionresultwassignificantbyhumicacid standard. But appearedspectraall 1120.7cm,landupper3500cm,lhumicacidextractionresultnotfreefrom SiO! andmetalsimpurities.

Keyword: humicacid,Na-Humate,FTIR, MIBK.

PENDAHULUANIsolasisenyawaanhumikdaritanahorganiktelahdimulaipadatahun1930-an,parapenelitimulaimenggunakanlarutangaramnetraldari asam-asammineraldanjuga garam-garamoksalatsertaasam-asamorganiklain denganberatmolekularrendah.Pada perkembanganselanjutnya,berbagaipelarutorganik dan anorganik digunakan untukmengisolasisenyawaanhumikdaritanahorganik(l).

Perhatian besar diberikan untuk garam-garamnetraldari asam-asammineral,khususnyanatriumpirofosfat. Padaawalnyagaramnetralinibanyakdigunakanuntukmengisolasiasamhumatdari tanahorganik. Namun dcmikian sejumlahpenulisdalampcnelitian-pcnclitianyangsamatelahmelaporkanbahwa larutantersebuthanyasedikitmengekstraksubstansi-substansisenyawahumikdari tanahorganik, dibandingkandenganlarutanalkali. Larutan NaOH 0,I M diketahuisangatefektif mengekstraksenyawaanhumik, dimanasenyawaanhumik larut dalamNaOI-l sedangkanhumin dan senyawabllkan hllmik lainnya tidak

larut(2). Untuk mendapatkanasam humat darilarutanNaOH ini perlu ditambahkanHCI danpengaturanpH hingga2 sehinggaasamhumatakanmenggumpaldantidaklarut,sedangkanasamfulfattetaplarut. Asam humatselanjutnyadipisahkandari larutan basa asam fulfat dengan jalanpemusinganberulang-ulangdanmemerlukanwaktulama. Asam humat yang telah dipisahkaniniselanjutnyamasih harus dikeringbekukanagardiperolehasamhumatkering(3).Cara isolasi inimerupakan cara klasik, sehingga untukmemperoleh asam humat tersebut akanmemerlukanwaktulamadanhasil perolehanyangrendah.

Dengan demikian rumit.dan lama dalammengisolasiasamhumattersebutdiatas,makapadapenelitian ini dicoba cara lain denganmetodaekstraksicair-cair menggunakanpelarut organikmetil isobutil keton(MIBK)(4), AlasandipilihnyaMIBK menurut Stevenson(6)dapat dilihat padatabeldibawahini.

Prosiding Pertemuandan PresentasiIImiahPenelitianDasarIImu PengetahuandanTeknologiNuklirP3TM-BATANYogyakarta,8 Jull 2003

/74 ISSN 0216- 3128 /lfllzakky, dkk

Tabel 1. Perolehan asam humat dari tanahgambut(6)

Keda- SenyawaMetodaMetodalaman

terisolasiklasikekstraksi(m)

(NaOH)MIBKg/100g

G/1OOggambut

gambut

0,I-I

Asamhumat6,06,2

Asamfulvat0,7610,0

Humin

-4,2

1-2,0

Asamhumat6,014,0

Asamfulvat

0,543,8

Humin

-7,0

Teo";

Secara sederhanaekstraksiasamhumat

(A) denganMIBK (Ox) dapatdinytakansbb,

Denganasumsibahwahanya[AOxnJ yangadadalamfaseorganikdanAn+ terdapatdalamfaseair,makakoefisendistribusi(KD) adalah,

(5)

MenurutHirano,T.S(7)substitusiperasamaan(1), (2), (3) dan (4) kedalampersamaan(5), akankitadapatkan,

Kita sederhanakanpersamaan(6) denganmengambilsebagianhargapersamaantersebut,

Sehingga penyederhanaanpersamaan(6)diatasmenjadi,

A/1+ +11Ox - ~ AOxn,

[AOxn]KAOxn =-----

[An +][Ox-]

DisosiasidariekstraktanMIBK adalah,

(1)

KAOx KdK:n

(K~)"(7)

Distribusiekstraktandiantarafaseair(fa)ke faseorganik(fo),

HOx~H+ +Ox-,

Ka =[H+][Ox-][HOxJ

[HOx]a H [HOx]o,[HOx]o

Kd =---[HOx]a

(2)

(3)

logKD = logK +1l1og[HOx] +1l.pH, 8).ex 0

Tata kerja

1. Baha"-baha,,.

Tanah gambut yang diambil dariKalimantan,NaOH, KOH, Na2C03, KCl danHCI,dan ekstraktanMetil Isobutil Keton (MIBK),Kerosin,N-N-dimethylacetamidasemuanyabllatanE. Merck.

2.Alat-alat.

Notasi subskrip(a) merupakanfaseair dan(0) adalahfaseorganik,dengandemikiandistribusikompleks senyawa humat dalam ke dua faseadalah,

Seperangkat Spektrometer UV-Visible,HEWLETT 8452 A PACKARD Diode ArraySpectrophotometer,seperangkatalatFTIR, corongpisah500ml,pengadukmagnetdan alatpemllsing.

IAOxn]a H lAOxn]o,

K I __[A_O_x_n_J_od - [AOxnJa

(4)

Cara lielja.

1. Pcmbuatanlarutan umpanNa-humatlH).

DiambiltanahgambutkeringdenganlIkuranblltiran400mesh,denganberat0,1gramke dalamerlenmeycr50 ml dan ditambahkan15ml larlltanNaOl1 0,1 N, sclanjlltnyaadllk sclama24 jam

Prosiding PertemuandanPresentasiIImiahPenelitianDasar IImuPengetahuandan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta,8 Juli 2003

Muzakky,dkk ISSN 0216- 3128 175

4 7 10 13 15Waktu kontak (menit)

Gambar 1. PengarohwaktukontakterhadapKDasamhumat

Pada menit ke-15 ke atas hasil yangdiperoleh relatif konstan, yang berarti bahwapenambahan waktu pengocokan tidak akanmemberikanpenambahanhasil yangberarti. Halini menunjukkanbahwawaktupengocokankuranglebih IS menitmerupakanwaktu optimumuntukmengekstrakasamhurnatdenganMIBK, dan Halini berartikesetimbanganpada persamaan(2), (3)dan(4) telahoptimal.

Pada variable konsentrasi fasa organik([HOx]o)terhadapKD asam hurnat,yang sesuaidenganpersarnaan(8) diatasbahwalog KD akanmerupakanfungsi konsentrasifo ([HOx]o). Darihasil percobaanyang diperolehpada Gambar2,menunjukkanbahwa sernakintinggi konsentrasiMIBK dalamkerosin,rnakaakan semakinbesarKD a!iamhumat.

Dari GambaI'2, tersebuttampakbahwapadakonsentrasiMIBK yang rendahKD asam humatakancenderungkecil, danpadakondisikonsentrasiMIBK yang tinggi KD asam hurnatakan naik.Kenaikan tertinggi dicapai pada keadaankonsentrasi80 %, kemudianrelatif konstanpadakonstrasi90%. Dengandemikianpecobaanpada

Pengaroh konsentrasi[Ho.J 0 ter-hadapKD a.samhl/mat.

menggunakanpengaduk rnagnet. Dipisahkanantarafraksipadatdenganfraksicairmenggunakanalat pemusingdengankecepatan2000-3000rpm,selanjutnyafraksi larutan ditampungke dalamwadahplastikyangselanjutnyadigunakansebagaiumpanekstraksi.

2.EkstraksiasamIlUmatdellganMIBK.

Diambil 10 ml umpan Na-Humat dandirnasukkan ke dalam corong pisah dengankapasitas30 ml yangdidalamnyatelahadalarutan10 ml MIBK-Kerosin 10% (atau divariasi).Kemudiandilakukanpengocokandilakukanselama15 menit (atau divariasi). Setelah kedua fasaterpisah kemudian diambil fasa air yangmengandungasam fulvat, dan fasa organiknyayang tinggal didalam corong pisah ditambahkanNaOH 0,1N dan0,01gramkristalkalsiumkloridaanhidrous(4).Kemudiandikocok kembaliselama15 menit. Setelahkeduafasa terpisahkemudiandiambil fasa air yangmengandungasamhumatpadawadahplatik25 ml. Di asamkandenganHCIpekathinggalarutankeruh, kemudiandiekstraksidenganMIBK kembali,sehinggadiperolehasamhurnatdalam bentuk gel dan dikeringkanuntukdikarakterisasi menggunakan FTIR. Fasaorganiknyadi analisis asam hurnatnyadenganspektrofometerUV-Vis pada panjanggelombang400 nm dan N,N-Dimetilasetamidasebagaipengencerdenganperbandinganvolume sebesarI: 1.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil danpembahasanini kitaawaliterlebihdahuludenganmenentukanoptimasiwaktukontak,atauwaktureaksidari persarnaan(I) sertareaksikesetimbangandari persamaan(2), (3) dan (4)menjadi sempuma. Dari Gambaar I, dapatdiperlihatkanproseswaktukontak semakinlarna,akan menjadistabil atau konstan. Atau dengankatalainKD asamhurnatdari larutanNa-humatke

pelarut organik MIBK sernakin besar dengansernakinlarnanyawaktukontak.

Terlihatdari GambarI, bahwapadamenitke-2 sampeimenit ke-IO terjadi kenaikantajamterhadapKD kemudianrelatifstabilpadamenitkeIS yangberartisemakinbanyakasamhurnatyangterekstrakoleh MIBK. Hal ini karenaterjadinyakenaikansolvasiolehMIBK terhadapasamhumatdengan adanya kenaikan waktu kontak antarpelarut. Tanpaadanyapengocokan,pelarutMIBKakan sulit mengambilasamhumatkarenaMIBKtidak bercampurdengan air. Dengan adanyapengocokanterseburakan menambahkesempatanasam humat untuk berdistribusidalam pe1arutorganiksehinggaMIBK lebih mudahmensolvasidanmcngckstraksidari fasaair. -

1

0,9

0.8

~ 0,7E 0,5EO,Sro

~ 004o 0.3::.::: 0,2

0,1

1

0.8

0,7

ro 0.5

~ 0.5

~ 004fJ)

~ 0.3

~ 0.2

0.1

10

Gambar 2.

20 40 50 80

konsentrasi fo atau (Hox].(%)

25

90

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, B Juli 2003

/76 ISSN 0216- 3128 Mllzakky, dkk

Gambar 2, telah tidak menyalahi phenomenaekstraksiyangterterapadapesamaan(8)diatas.

Untuk mendukungpereobaandiatasapakahtelahsesuaidenganpersamaan(8), kita buktikankembali denganvariablepH terhadapKD asamhumat,yangdapatdiperlihatkanpadagambar3.

Dari Gambar3, dapatdiperlihatkanbahwaKD asamhumatjuga sangatdipengaruhiolehpH.Dari pereobaan variable pH tersebut dapatdiperolehhasil bahwadenganpH sernakinkeeilrnakasemakinbesar pula KD asamhurnatyangdiperoleh Phenomena variable pH ini dapatditerangkanbahwa,dengansernakintingginyapHmakasenyawahumatakanlebih mudahterionkandan akan lebih mudah bereaksi denganNaOHmembentukNa-humat,sedangkandalam kondisipH yang semakin rendah,senyawahurnatakansernakin banyak dalam bentuk tak terionkansehinggaasarnhurnatyangterekstrakoleh MlBKakansernakinbanyak

(gambar5). Dari spektratersebutmunculpita-pitautamayang rnerupakankarakteristikdari spektraasamhumat.Pita-pitatersebutmuneulpadadaerah3442,7 em" denganabsorpsikuat menunjukkanbahwapadadaerahini tcrjadi serapanrentang(-OH). Narnuntidak mcnutupkernungkinanbahwapadadaerahini juga terdapatrcntang(-N-H) danikatanhidrogen.Terjadinyaserapanrentang(-OH)tersebut merupakankarakteristiksenyawahurnatkarenaadanyagugusfungsionalfenolik(-OH) danalkoholik(-OH).

Pita karaktcristiklain yang rnenunjukkanbahwa euplikan hasil ekstraksi tersebutadalahasarnhurnatyaitu pita serapanpada 2922.0dan2852.5em'l,pita ini terlihatsangatsignifikanpadaasamhurnat.Pita ini dapatberuparentangvibrasiyang asirnetri maupun simetri khususnyapadarcntangalifatis(C-H) dalarngugusrnctildan!atau"metilenaktif'yangbiasanyadalarnbentukketonterkonjugasidengan struktur sebagai (CO-CHrCOo).

0.90.8

_ 0.7roE 0.6~

.r::. 0.5

~ 0.4rJ)

~ 0.3

~ 0.20.1

o

3 4 6

pH

8 10

Gambar3. Pengaruh pH terhadapKD asa1/lhll1/la(

Ikatan asarnhumatdenganMlBK adalahikatanhidrogenyang terjadikarenaatom0 darigugus karbonil dalarn rnolekul MlBKrnendonorkanpasanganelektronnyakepadaatomHdari gugus karboksil, fcnolik rnaupunalkoholalifatik dalarn rnolckul asam hurnat. DengandcrnikianIcngkapsudahpcrnbuktianpersarnaan(8)diatas, bahwa KD ekstraksi sebagai fungsikonsentrasifasaorganikdanpH.

Hasil akhir ckstraksiasarnhurnatsetelah

mclalui proscs pcndinginan kcring, kcmudianstrukturgugus fungsionalmolckulnyadi analisisdcnganalat FTIR dan hasinyadapatditampilkanpadagambar4.

Bcrdasarkanhasil analisisdenganspcktraFTIR scbagaimanadibcrikan pada gambar 4,dikctahuibahwabahanhasil ckstraksidari tanahgambutmcnggunakanMlBK mcnunjukkanpotayang samadcnganstrukturasamhumatstandar

Gambar4.Karakterisasispektraasamhumathasi/ekstrasidengallFTIR

Gambar 5. Spektra FTIR asam humat danderivatnya1/IellllrutTAN.KH.{.I)

Scrapan pita 1716,5 em'l mcnandakanadanyarentangvibrasi(C=O)yangjugamcrupakan

Prosiding Pertemuandan PresentasiIImiahPenelitianDasar IImuPengetahuandanTeknologi NuklirP3TM-BATANYogyakarta,8 Juli 2003

Mllzakky, dkk ISSN 0216- 3128 /77

salah satu karakteristik spektra infra merahsenyawahumat,danvibrasi(C=O)ini dapatberasaldarigugusketon,karboksilatmaupunkuinon.

Pita di daerah 1624.0cm,l menunjukkanadanya gugus aromatis (C=C) ikatan rangkapterkonjugasi dengan (C=O) danlatau (COO).Untukpita-pita1458,1,1541,0,dan1508,2cm'l inimenandakanadanyagaramdari COOH, dimanapita ini munculkarenaadanyapengotordari clayyangditunjukkanolehpita-pitapadadaerah1267,2cm'l memperkuatadanya ikatan vibrasi alifatisgugus(C-H). Asamhumathasilekstraksiini masihmengandungpengotorSi02 yangditandaidenganmunculnya pita pada daerah 1126,4 cm,l.Perbedaanyang jelas dari gambar4 dengan5adalahmasih adanyapengotordari asamhumatyang diperoleh dari ekstraksi cair-cairmenggunakanMIBK.

KESIMPULAN

Asam humat dapat di ekstrasi dari Na-humat, dengan cara ekstraksi cair-cairmenggunakanMIBK. Kondisi optimumekstraksidilakukanpadawaktukontak15menit,konsentrasifasa organik MIBK 80% dan pH 3. DenganmunculnyaspektralR pada daerah3442,7cm'l,2922.0dan2852.5cml, 1716,5em-I serta1624.0cm'l berarti karakteristik asam humat hasilekstraksitidak berbedajauh denganasamhumatstandar.Tetapidenganmunculnyapita 1120.7em'I dan banyaknyapita diatas3500cm,lasamhasilekstraksibelum bebasdari SiOz dan pengotorlogam

DAFT AR PUST AKA.

I ~Kononova.M.M., Soil organic matter, It'snature,It's role in soil formationand in soilfertility., London, secondedition, PergamonPress.,1966.

2. Aiken.,G.R et aI., An Introductionto humicsubstance in soil, sedimen, and awter :Geochemistry,isolationand characterisation,Wiley-Interscience,New York., 1985.

3. TAN.K.H., Soil Sampling,Preparation, and Analysis , MarcelDekker,Inc,NewYork, (1996).

4. Rice.,J., and Maccarthy.P,Isolationof huminby liquid-liquid partitioning.,The scienceofthe total environment., 81/82., p.61-63.,

Elsevier Science publishers., Amsterdam.,(1989).

5. Hayes,M.H.B.,Extractionof humicsubstancesfrom soil, Humic substancein soil, sedimentand water geochemistry, Isolation andcharacterization, Wiley-Interscience, NewYork, (1995).

6. Stevenson, F.J., " Humus Chemistry",Genesisi,Composition,Reaction, 2 En., JohnWiley andSoon.,Inc.New york.,(1982).

7. Hirano, T.S at all., The Physic-chemicalbehaviorof radioactivecerium in seawater.,Radioactive contamination of the marine

environment.,Proceeding of a symposiumSeattle,IAEA, Vienna,(1972).

8. Muzakky,AgusTaftazani,Sumining,Optimasireaksitanahgambutdenganbasa sodiumpadasistim catu., Prosiding PPI-PDIPTN P3TM-BATAN Y ogyakarta,(2002).

TANYAJAWAB

Suparjono

Apa sudahdipejarisolvenselainMIBK.

KenapadigunakanFTIR .

Muzakky

Sudah, tetapi effisiensinyakedl < 10%danterjadifase ketiga

UlltukasamhumatkarakterisasillyayangterbaikhallyaFTfR.

Heny Suseno

Untuk memperoleh asam humat yangdiidentifikasi menggunakanFTIR, apakahdata-data tersebut divalidasi menggunakan"standartreferencematerial"?

Muzakky

Penggunaall "stalldart referencematerial"sudahdilakukalldari SRM danIHSS

ladi kevalit{J1l11yadapatdipercaya.

Prosiding PertemuandanPresentasilimiahPenelltianDasarIImuPengetahuandanTeknologiNukllrP3TM-BATAN Yogyakarta,8 Jull 2003

k: Daftar isi