OPTIMASI pH DAN WAKTU KONTAK BIOSORPSI ZAT WARNA ...

OPTIMASI pH DAN WAKTU KONTAK BIOSORPSI ZAT WARNA

REMAZOL YELLOW OLEH BIOMASSA Rhyzopus oryzae AKTIF DAN

TERIMMOBILISASI

Oleh :

Prima Vinka Rahmayanti

M 0301008

SKRIPSI

Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2007

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I

Triana Kusumaningsih, M.Si

NIP 132 240 166

Pembimbing II

Khoirina Dwi N, M.Si

NIP 132 258 052

Dipertahankan didepan TIM Penguji Skripsi pada :

Hari : Jumat

Tanggal : 3 November 2006

Anggota TIM Penguji :

1. Fitria Rahmawati, M.Si

NIP 132 258 066

2. Venty Suryanti, M.Phil

NIP 132 162 026

1. …………………………………….

2. …………………………………….

Disahkan oleh

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dekan,

Drs. Marsusi, MS

NIP. 130 906 776

Ketua Jurusan Kimia,

Drs. Sentot Budi Rahardjo, PhD

NIP. 131 570 162

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul OPTIMASI

pH DAN WAKTU KONTAK BIOSORPSI ZAT WARNA REMAZOL YELLOW

OLEH BIOMASSA Rhyzopus oryzae AKTIF DAN TERIMMOBILISASI adalah

benar-benar hasil penelitian sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan

untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang

pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang pernah ditulis atau

diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan

disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, November 2006

PRIMA VINKA RAHMAYANTI

iv

ABSTRAK

Prima Vinka Rahmayanti, 2006. OPTIMASI pH DAN WAKTU KONTAK BIOSORPSI ZAT WARNA REMAZOL YELLOW OLEH BIOMASSA Rhyzopus oryzae AKTIF DAN TERIMMOBILISASI. Skripsi. Jurusan Kimia. Fakultas PMIPA. Universitas Sebelas Maret.

Telah dilakukan penelitian dengan judul Optimasi pH dan Waktu Kontak Biosorpsi Zat Warna Remazol Yellow oleh Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif dan Terimmobilisasi. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh aktivasi NaOH dan immobilisasi pada natrium silikat biomassa Rhyzopus oryzae dalam proses penyerapan zat warna Remazol Yellow dengan beberapa variasi pH dan lamanya waktu kontak, serta untuk menentukan jenis adsorpsi yang terjadi selama proses penyerapan.

Biomassa Rhyzopus oryzae ditumbuhkan pada media cair Yeast Ekstrak Pepton Dekstrosa (YEPD). Biomassa diaktivasi dengan cara diberi NaOH 1 M, dipanaskan pada 121oC selama 15 menit lalu dikeringkan pada suhu 70oC selama 12 jam. Proses immobilisasi biomassa dilakukan dengan cara dicampur pada gel natrium silikat, kemudian dipanaskan pada suhu 60oC selama 12 jam. Zat warna Remazol Yellow diserap dari larutannya dengan variasi pH 7 – 13 dan variasi waktu kontak 10 – 100 menit. Konsentrasi zat warna Remazol Yellow yang diserap dianalisis dengan spektrofotometer Ultraviolet-Visibel (UV-VIS) sebagai selisih dari konsentrasi awal dan konsentrasi terukur. Jenis isoterm adsorpsi diuji dengan isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa daya serap biomassa aktif sebesar 2,623 mg/g pada kondisi pH 10-11 dan waktu kontak optimum 30 menit, sedangkan daya serap biomassa terimmobilisasi sebesar 3,775 mg/g pada kondisi pH optimum 11 dan waktu kontak optimum 20 menit. Isoterm adsorpsi yang sesuai untuk biomassa aktif maupun biomassa terimmobilisasi adalah isoterm Langmuir. Kata Kunci : Optimasi pH dan Waktu Kontak, Biosorpsi, Rhyzopus oryzae,

Remazol Yellow, Aktivasi, Immobilisasi

v

ABSTRACT Prima Vinka Rahmayanti, 2006. OPTIMATION OF pH AND CONTACT TIME BIOSORPTION OF REMAZOL YELLOW DYE BY Rhyzopus oryzae BIOMASS ACTIVE AND BIOMASS IMMOBILE. Thesis. Department of Chemistry. Mathematic and Science Faculty. Sebelas Maret University.

Optimation of pH and contact time biosorption of Remazol Yellow dye by

Rhyzopus oryzae biomass active and biomass immobile has been carried out. The aim of this research was to compare the ability of Rhyzopus oryzae biomass active and biomass immobile at initial pH and contact time variation, and also to determine isotherm adsorption type that occurred during adsorption process.

Rhyzopus oryzae was grown in Yeast Ekstract Peptone Dextrose (YEPD) liquid media. Rhyzopus oryzae biomass was activated by NaOH 1 M and heated at 120oC during 15 minutes, then dried at 70oC during 12 hours. Rhyzopus oryzae biomass was immobilized into natrium silicate matrix and dried at 60oC for 12 hours. The adsorption of Remazol Yellow dyes was conducted by varying pH 7-13 and contact time of 10, 20, 30, 40, 60, 80, and 100 minutes. Remazol Yellow dye sorption was analyzed by Ultraviolet – Visible spectroscopy as difference between initial concentration and final concentration. Isoterms adsorption were analyzed by Langmuir and Freundlich isotherm.

The study yield that biomass immobile has higher biosorption capacity compare to biomass active. Optimum condition of biosorption Remazol Yellow dye by biomass active found at pH 10 - 11 and contact time 30 minutes, while biosorption Remazol Yellow dye by biomass immobile found at pH 12 and contact time 20 minutes. The capacity of biosorption in optimum condition for biomass active was 2.623 mg/g and biomass immobile was 3.775 mg/g. Isoterm analysis of Remazol Yellow dye by biomass active and biomass immobile was Langmuir isotherm.

Key word : Optimation of pH and contact time, Biosorption, Rhyzopus oryzae,

Remazol Yellow, Activate, Immobilize

vi

MOTTO

Ø Karena sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan. Maka apabila

kamu telah selesai (dari satu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-

sungguh urusan yang lain (Q.S. Al-Insyirah : 6-7).

Ø Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan

kesanggupannya (Q.S. Al Baqarah : 286).

vii

PERSEMBAHAN

Karya kecilku ini kupersembahkan kepada :

Ø Bapak dan Ibu tercinta, atas bimbingan, cinta, kasih

sayang, dan perhatian untuk Ananda yang tak pernah

mengenal lelah. Terima kasih atas semuanya, maaf jika

Ananda sering berbuat salah, tapi Ananda akan

berusaha mewujudkan semua harapan Bapak dan Ibu.

Ø Semua orang yang selalu menyayangiku dengan tulus.

Ø Almamater

viii

KATA PENGANTAR

Bismillaahirrohmaanirrohim

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, karena Ridhlo-Nya skripsi ini,

yang berjudul “Optimasi pH dan Waktu Kontak Biosorpsi Zat Warna Remazol

Yellow oleh Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif dan Terimmobilisasi” hingga selesai

dengan baik.

Skripsi ini disusun sebagai hasil penelitian yang telah penulis lakukan untuk

memenuhi sebagian syarat guna memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan

Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

Penulis telah banyak menerima bantuan, dorongan dan pertunjuk serta

fasilitas dalam pengerjaan skrispsi ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan

banyak terima kasih kepada semua pihak, terutama kepada :

1. Bapak Drs.Marsusi, M.S selaku Dekan FMIPA UNS.

2. Bapak Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D selaku Ketua Jurusan Kimia.

3. Ibu Triana Kusumaningsih, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah

berkenan meluangkan waktu dan memberikan bimbingan yang berguna

demi terselesaikannya skripsi ini.

4. Ibu Khoirina Dwi N, M.Si selaku dosen pembimbing II yang dengan

penuh kesabaran telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Bapak dan Ibu Dosen di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret atas semua ilmu yang

berguna dalam penyusunan skripsi ini.

6. Bapak Agung Budiharjo, M.Si selaku Ketua Sub Laboratorium Biologi

Laboratorium Pusat MIPA UNS beserta teknisi.

7. Ibu Desi Suci Handayani, M.Si selaku Ketua Laboratorium Kimia FMIPA

UNS beserta teknisi

8. Kepala Laboratorium Kimia Organik UGM Yogyakarta beserta teknisi

9. Kepala Laboratorium Kimia Analitik Penelitian dan Pengembangan

Teknologi BATAN Yogyakarta beserta teknisi

ix

10. Teman-teman kimia ’01 ( Rere teman seperjuanganku, Inge, Ituk, Elis,

Yeye, Ina, Opik, dll, makasih atas semuanya), kakak-kakak kimia ’98, 99,

00 dan adek-adek kimia ’02, 03, 04, 05 dan 06. Teman-teman kos Tiko,

Heni, Ana makasih dah sering membantuku, Afro, Putri, Pipit, Alef,

Diana, Silvi, Lilin, Helga, Iput, Rulis, Dewi makasih atas persahabatannya.

Seseorang jauh disana yang selalu siap membantuku dan memberiku spirit,

makasih bantuan dan keceriannya.

11. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi

ini

Penulis sadar bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Harapan penulis

semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan

kita semua. Amin

Surakarta, November 2006

Prima Vinka Rahmayanti

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL........................................................................................ i

HALAMAN PERRSETUJUAN ...................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ iii

HALAMAN ABSTRAK.................................................................................. iv

HALAMAN ABSTRACT ............................................................................... v

HALAMAN MOTTO ...................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... vii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii

DAFTAR ISI.................................................................................................... x

DAFTAR TABEL............................................................................................ xiv

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv

DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xvi

BAB I. PENDAHULUAN.............................................................................. 1

A. Latar Belakang ................................................................................. 1

B. Perumusan Masalah ......................................................................... 4

1. Identifikasi Masalah ..................................................................... 4

2. Batasan Masalah........................................................................... 5

3. Rumusan Masalah ........................................................................ 5

C. Tujuan Penelitian ............................................................................. 5

D. Manfaat Penelitian ........................................................................... 6

BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................ 7

A. Tinjauan pustaka .............................................................................. 7

1. Zat Warna Remazol Yellow ........................................................... 7

2. Biomassa Rhyzopus oryzae............................................................ 8

a. Struktur Kitin........................................................................... 9

b. Modifikasi Biomassa............................................................... 10

1. Aktivasi ............................................................................. 10

2. Immobilisasi...................................................................... 11

xi

c. Karakterisasi Biomassa ........................................................... 12

1. Spektroskopi Infra Merah ................................................. 12

2. Analisis Permukaan........................................................... 14

3. Adsorpsi......................................................................................... 15

a. Spektroskopi UV-VIS ............................................................. 16

b. Isoterm Adsorpsi ..................................................................... 17

1. Isoterm Langmuir.............................................................. 17

2. Isoterm Freundlich ............................................................ 17

B. Kerangka Pemikiran......................................................................... 18

C. Hipotesis........................................................................................... 19

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 20

A. Metode Penelitian............................................................................. 20

B. Tempat dan Waktu Penelitian .......................................................... 20

C. Alat dan Bahan yang Digunakan...................................................... 20

1. Alat yang Digunakan.................................................................... 20

2. Bahan yang Digunakan ............................................................... 21

D. Prosedur Penelitian........................................................................... 21

1. Preparasi Adsorben ...................................................................... 21

a. Sterilisasi Alat ......................................................................... 21

b. Pembuatan Media Pertumbuhan ............................................. 22

1. Larutan Yeast Ekstrak Pepton........................................... 22

2. Larutan Dekstrosa 40 %.................................................... 22

c. Penanaman Kultur Biomassa................................................... 22

1. Penanaman Biomassa untuk Kultur Awal (Starter) .......... 22

2. Penanaman Biomassa........................................................ 23

d. Aktivasi Biomassa................................................................... 23

e. Immobilisasi Biomassa............................................................ 23

2. Proses Adsorpsi............................................................................ 24

a. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow ..................................... 24

xii

1. Perbandingan Kemampuan Daya Serap Biomassa

Tanpa Perlakuan Awal, Aktif dan Terimmobilisasi

Natrium Silikat ................................................................. 24

2. Penentuan pH optimum..................................................... 24

3. Penentuan Waktu Kontak Optimum ................................. 25

4. Penentuan Isoterm Adsorpsi ............................................. 25

b. Aplikasi Limbah...................................................................... 25

1. Adsorpsi Limbah Zat Warna............................................. 25

2. Desorpsi ............................................................................ 26

E. Teknik Pengumpulan Data............................................................... 26

F. Teknik Analisis Data........................................................................ 26

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN............................... 28

A. Preparasi Adsorben ......................................................................... 28

1. Penanaman Rhyzopus oryzae .......................................................... 28

2. Aktivasi dan Immobilisasi Biomassa Rhyzopus oryzae .................. 29

3. Analisis Gugus Fungsi .................................................................... 30

4. Analisis Permukaan......................................................................... 33

B. Proses Adsorpsi................................................................................ 35

1. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow.............................................. 35

a. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow oleh Biomassa Tanpa

Perlakuan Awal, Aktif dan Terimmobilisasi Natrium Silikat 35

b. Penentuan pH Optimum.......................................................... 36

c. Penentuan Waktu Kontak Optimum ....................................... 38

d. Penentuan Isoterm Adsorpsi Biomassa Aktif ......................... 40



e. Penentuan Isoterm Adsorpsi Biomassa Terimmobilisasi

Natrium Silikat ....................................................................... 41



C. Aplikasi Limbah............................................................................... 43

xiii

1. Adsorpsi .......................................................................................... 43

2. Desorpsi .......................................................................................... 44

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN......................................................... 45

A. Kesimpulan ..................................................................................... 46

B. Saran................................................................................................ 46

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 47

LAMPIRAN – LAMPIRAN............................................................................ 50

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Biomassa dan Matrik yang Mengimmobilisasi Biomassa ................... 11

2. Data Hasil Analisis Gugus Fungsi Biomassa Tanpa Perlakuan Awal,

Biomassa Aktif dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat ........ 31

3. Data Analisis Permukaan Biomassa Aktif, Natrium Silikat dan

Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat ......................................... 34

4. Adsorpsi Biomassa Aktif dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium

Silikat terhadap Limbah Zat Warna .................................................... 44

5. Hasil Desorpsi Biomassa Aktif dan Biomassa Terimmobilisasi

Natrium Silikat ..................................................................................... 45

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Struktur Zat Warna Remazol Yellow .......................................................... 7

2. Struktur Turunan Vinil Sulfon ................................................................... 7

3. Rhyzopus sp ................................................................................................ 8

4. Struktur Kitin ............................................................................................. 9

5. Spektra FTIR Biomassa Rhyzopus oryzae Tanpa Perlakuan Awal (a),

Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif (b) dan Biomassa Rhyzopus oryzae

Terimmobilisasi Natrium Silikat (c) .......................................................... 30

6. Daya Serap Biomassa Biomassa Rhyzopus oryzae Tanpa Perlakuan

Awal (a), Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif (b) dan Biomassa Rhyzopus

oryzae Terimmobilisasi Natrium Silikat (c) .............................................. 35

7. Pengaruh pH terhadap Daya Serap Biomassa Aktif (a) dan Biomassa

Terimmobilisasi Natrium Silikat (b) .......................................................... 37

8. Pengaruh Waktu Kontak terhadap Daya Serap Biomassa Aktif (a) dan

Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat (b) ......................................... 39

9. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif ................. 40

10 .Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif................ 41

11. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat.. 42

12. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat 42

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1. Spektra FTIR Biomassa Tanpa Perlakuan Awal....................................... 50

2. Spektra FTIR Biomassa Tanpa Aktif........................................................ 51

3. Spektra FTIR Biomassa Tanpa Terimmobilisasi Natrium Silikat ............ 52

4. Analisis Permukaan Biomassa Aktif dengan SAA ................................... 53

5. Analisis Permukaan Natrium Silikat dengan SAA ................................... 55

6. Analisis Permukaan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat dengan

SAA.......................................................................................................... 57

7. Data Daya Serap Biomassa Tanpa Perlakuan Awal, Aktif, dan

Terimmobilisasi Natrium Silikat .......................................................... 59

8. Data Optimasi pH Biomassa Aktif............................................................ 60

9. Data Optimasi pH Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat ................ 61

10. Data Optimasi Waktu Kontak Biomassa Aktif ......................................... 62

11. Data Optimasi Waktu Kontak Biomassa Terimmobilisasi Natrium

Silikat ....................................................................................................... 63

12. Data Isoterm Adsorpsi Biomassa Aktif .................................................... 64

13. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Aktif ............................................ 65

14. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Aktif........................................... 66

15. Data Isoterm Adsorpsi Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat ......... 67

16. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Terimmobilisasi Natrium

Silikat ....................................................................................................... 68

17. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Terimmobilisasi Natrium

Silikat ....................................................................................................... 69

18. Aplikasi Adsorpsi Limbah Zat Warna ...................................................... 70

19. Desorpsi Limbah Zat Warna ..................................................................... 71

20. Perhitungan Daya Serap dan persentase Adsorpsi Biomassa terhadap

Zat Warna Remazol Yellow ...................................................................... 72

21. Uji Statistik Duncan dan Anova Optimasi pH Jamur Aktif...................... 73

xvii

18. Uji Statistik Duncan dan Anova Optimasi pH Jamur Terimmobilisasi

Natrium Silikat ......................................................................................... 75

19. Uji statistik Duncan dan Anova Optimasi Waktu Kontak Jamur Aktif .... 77

20. Uji Statistik Duncan dan Anova Optimasi Waktu Kontak Jamur

Terimmobilisasi Natrium Silikat.............................................................. 79

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Industri tekstil di Indonesia khususnya di Karesidenan Surakarta Jawa

Tengah telah maju dengan sangat pesat. Perkembangan industri tekstil

mempunyai dampak positif yaitu dapat meningkatkan kesejahteraan manusia.

Selain berdampak positif, perkembangan industri tekstil ini juga bisa

menimbulkan dampak negatif yaitu pencemaran lingkungan apabila air limbah

industri tekstil yang berasal dari proses pencelupan zat warna dibuang ke sungai

atau selokan tanpa diolah terlebih dahulu. Limbah zat warna industri tekstil ini

bisa mengakibatkan penurunan kualitas air yang pada akhirnya bisa meracuni

biota yang ada. Bila zat warna ini masuk ke tubuh manusia bisa bersifat

karsinogenik yang bisa merangsang tumbuhnya kanker serta depresi (Franck,

1995).

Salah satu jenis zat warna reaktif yang sering digunakan dalam pewarnaan

tekstil terutama pewarnaan batik adalah zat warna Remazol Yellow. Zat warna

Remazol Yellow sering digunakan dalam proses pencelupan batik karena

warnanya terang dan tidak mudah luntur (Gitopadmojo, 1978). Penelitian adsorpsi

zat warna Remazol Yellow dengan enceng gondok teraktivasi NaOH telah

dilakukan oleh Rahmawati, Pranoto dan Aryunani, (2003) dimana limbah zat

warna tekstil yang dapat diserap sebesar 4,44 mg/g. Supriyanto (2005) juga telah

melakukan penelitian adsorpsi zat warna Remazol Yellow dengan alang-alang

teraktivasi NaOH dimana limbah zat warna Remazol Yellow yang bisa diserap

sebesar 5,165 mg/g.

Pengolahan zat warna selain menggunakan alang-alang atau enceng gondok

dimungkinkan juga bisa menggunakan mikroorganisme jamur. Pengolahan

polutan pada lingkungan dengan menggunakan mikroorganisme (material biologi)

disebut biosorpsi. Komponen utama penyusun dinding sel mikroorganisme jamur

yang sering digunakan untuk biosorpsi adalah kitin yang merupakan polimer N-

asetil-D-glukosamina yang sangat efektif sebagai biosorben. Struktur kitin mirip

2

dengan struktur selulosa dimana dimana C-2 kitin berupa gugus asetamida sedang

pada selulosa berupa gugus hidroksil sehingga kitin dapat dipertimbangkan

sebagai turunan selulosa (Pudjaatmaka, 1986). Selulosa banyak dimanfaatkan

untuk menyerap zat warna, maka kitin juga bisa dimanfaatkan untuk

mengadsorpsi zat warna. Sehingga mikroorganisme jamur bisa digunakan sebagai

adsorben alternatif zat warna Remazol Yellow.

Salah satu jenis jamur yang komponen utama penyusun dinding selnya kitin

adalah jamur Rhizopus oryzae. Jamur Rhizopus oryzae termasuk dalam kelas

Phycomycetes (Palezar, Chan, dan Palezar, 1986). Percobaan biosorpsi logam

Fe(III), Cr(IV), Pb (II), Cu(II), dan Ni(II) dengan menggunakan biomassa

Rhizopus oryzae telah dilakukan oleh Sag dan Kutsal (2000).

Hasil penelitian Goksungup, Uren, dan Guvenc, (2002) menunjukkan bahwa

perlakuan awal pada biomassa bisa meningkatkan proses biosorpsi dibandingkan

biomassa tanpa perlakuan awal. Salah satu perlakuan awal biomassa adalah

dengan perlakuan kimia yaitu dengan cara aktivasi baik menggunakan asam

maupun basa. Yan dan Viraraghavan (2000) menunjukkan bahwa biomassa yang

telah diaktivasi dengan menggunakan basa NaOH daya serapnya lebih besar bila

dibandingkan dengan biomassa yang diaktivasi menggunakan asam. Aktivasi

dapat membersihkan kitin pada dinding sel jamur dari pengotor yang berupa

protein, lipid, dan ion-ion pengganggu pada dinding sel biomassa sehingga sisi

aktif spesifik dinding sel jamur yang berfungsi sebagai adsorben dapat

ditingkatkan.

Perlakuan awal pada biomassa selain aktivasi NaOH bisa juga dilakukan

modifikasi biomassa dengan cara immobilisasi. Immobilisasi pada biomassa dapat

meningkatkan kekuatan partikel, densitas, porositas dan ketahanan kimia

biomassa (Goksungup, dkk, 2002). Selain itu immobilisasi biomassa juga bisa

memperluas permukaan biomassa sehingga dapat meningkatkan kemampuan

adsorpsi biomassa (Fomina, dan Gadd, 2002).

Penelitian immobilisasi Medicago sativa dengan menggunakan matrik

natrium silikat telah dilakukan oleh Gordea-Torresdey, Tiemann, Gonzalez,

Hening, dan Townsend (1996). Alasan dipilihnya natrium silikat untuk

3

mengimobilisasi biomassa karena natrium silikat memiliki pori yang cukup besar

sehingga mempunyai permukaan yang cukup luas setiap satuan berat yang bisa

menyebabkan jumlah biomassa yang dapat diikat juga lebih banyak dibandingkan

bahan yang tidak berpori. Santoso, (2005) juga telah melakukan percobaan

immobilisasi Aspergillus oryzae dengan menggunakan matrik natrium silikat

untuk mengadsorpsi logam nikel (II), dimana adsorpsi logam nikel (II) oleh

biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih besar daripada biomassa aktif tanpa

immobilisasi.

Proses adsorpsi zat warna oleh biomassa selain dipengaruhi oleh perlakuan

awal biomassa juga dipengaruhi oleh pH awal larutan zat warna dan waktu

kontak. Percobaan adsorpsi zat warna Remazol Yellow biasanya dilakukan pada

pH basa karena pada pH basa dengan penambahan NaOH bisa terbentuk senyawa

vinil sulfon yang bisa meningkatkan penyerapan (Jufri, 1976, Gitopadmojo,

1978). Hasil penelitian Rahmawati, dkk, 2003, menunjukkan bahwa proses

adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh enceng gondok aktif mencapai optimum

pada pH 11, sedangkan pada penelitian Supriyanto, (2005) menunjukkan bahwa

adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh alang-alang aktif mencapai optimum

pada pH 10.

Santoso, 2005 menunjukkan bahwa biosorpsi logam Ni (II) oleh biomassa

Aspergillus oryzae aktif dari 5 menit sampai 30 menit terus mengalami

peningkatan dari 6,862 mg/g menjadi 8,247 mg/g. Hasil penelitian Hadi, (2005)

menunjukkan bahwa biosorpsi logam Ni(II) oleh biomassa Saccharomyces

cereviceae dari 0 sampai 30 menit juga terus mengalami peningkatan.

Proses adsorpsi dapat terjadi karena adanya ikatan antara adsorben dengan

adsorbat secara kimia atau fisika. Apabila ikatan yang terjadi adalah ikatan kimia

(adsorpsi kimia) maka ikatan antara adsorben dan adsorbat kuat tetapi adsorben

yang sudah digunakan tidak bisa diperbaiki lagi sedangkan bila ikatannnya fisika

(adsorpsi fisika) maka ikatan yang terjadi tidak terlalu kuat dan adsorben yang

sudah digunakan dapat digunakan lagi karena desorpsinya mudah terjadi.

Adsorpsi fisika atau kimia yang terjadi dapat diketahui dari jenis

isotermnya. Isoterm yang biasa digunakan untuk menentukan jenis adsorpsi

4

adalah isoterm Langmuir dan Freundlich. Apabila ikatan yang terjadi antara

adsorben dengan zat yang diserap cenderung ikatan kimia (adsorpsi kimia) maka

jenis isotermnya adalah isoterm Langmuir sedangkan bila ikatan yang terjadi

adalah ikatan fisika (adsorpsi fisika) maka jenis isotermnya adalah isoterm

Freundlich (Robert, 1997).

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Dinding sel jamur mengandung gugus fungsional yang berfungsi sebagai

sisi aktif untuk adsorpsi. Komponen utama penyusun dinding sel jamur adalah

kitin, dimana kitin merupakan turunan dari selulosa. Kitin ini berfungsi sebagai

sisi aktif jamur yang mampu mengadsorpsi zat warna.

Proses adsorpsi dapat ditingkatkan dengan perlakuan awal yaitu dengan cara

aktivasi. Aktivasi dapat dilakukan dengan penambahan asam maupun basa, tetapi

aktivasi dengan menggunakan basa lebih efektif dan efisien. Aktivasi biomass

dapat membersihkan kitin pada dinding sel biomassa Rhyzopus oryae dari

senyawa pengotor yang berupa protein, lipid, dan ion-ion pengganggu sehingga

penyerapan biomassa dapat meningkat.

Perlakuan awal pada biomassa selain dengan cara aktivasi bisa juga

dilakukan modifikasi biomassa dengan cara immobilisasi. Biomassa yang

diimobilisasi pada pendukung berpori akan memiliki luas permukaan dan volume

pori yang lebih besar serta mempunyai kekuatan partikel, porositas, ketahanan

kimia dan luas permukaan yang tinggi. Oleh karena itu immobilisasi biomassa

pada bahan yang berpori besar dapat meningkatkan proses penyerapan biomassa.

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses biosorpsi antara lain pH

awal larutan zat warna dan waktu kontak. Pada pH awal larutan yang rendah

proses adsorpsi kurang optimal karena pada pH rendah belum terbentuk gugus

vinilsulfon, sedangkan pada pH tinggi dengan penambahan alkali penyerapannya

lebih tinggi karena telah terbentuk gugus vinil sulfon yang bisa meningkatkan

proses adsorpsi. Waktu kontak antara adsorben dan adsorbat kemungkinan

dipengaruhi luas permukaan adsorben. Apabila luas permukaan adsorben lebih

5

luas maka waktu kontak yang diperlukan pada proses adsorpsi lebih singkat

dibanding adsorben yang mempunyai luas permukaan lebih kecil.

Sifat adsorpsi dapat dipahami dengan berbagai model isoterm. Isoterm

adsorpsi Langmuir dan Freundlich merupakan isoterm adsorpsi sederhana yang

sering digunakan untuk menentukan sifat adsorpsi suatu adsorben.

2. Batasan Masalah

a. Biomassa Rhizopus oryzae diaktivasi dengan menggunakan NaOH

b. Biomassa Rhizopus oryzae diaktivasi dan dilanjutkan immobilisasi pada

matrik natrium silikat

c. Proses bisorpsi dipelajari dengan variasi pH awal larutan 7, 8, 9, 10, 11, 12,

dan 13 sedangkan varisasi waktu kontak selama 10, 20, 30, 40, 60, 80, dan

100 menit.

d. Jenis adsorpsi yang terjadi diolah dengan isoterm Langmuir dan Freundlich.

3. Rumusan Masalah

a. Bagaimana pengaruh aktivasi NaOH dalam proses penyerapan zat warna

Remazol Yellow oleh biomassa Rhizopus oryzae?

b. Bagaimana pengaruh penggunaan matrik natrium silikat dalam proses

penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa Rhizopus oryzae yang

diaktivasi?

c. Bagaimana pengaruh pH awal dan waktu kontak dalam proses penyerapan ?

d. Bagaimana jenis adsorpsi yang terjadi ?

C. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh aktivasi NaOH dalam proses penyerapan zat warna oleh

biomassa Rhyzopus oryzae

2. Mengetahui pengaruh penggunaan matrik natrium silikat dalam proses

penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa Rhyzopus oryzae

3. Mengetahui pengaruh variasi pH awal dan lamanya waktu kontak terhadap

kemampuan biomassa Rhyzopus oryzae dalam proses penyerapan.

6

4. Menentukan jenis adsorpsi yang terjadi selama proses penyerapan.

D. Manfaat Penelitian

Memperoleh alternatif adsorben zat warna Remazol Yellow dalam

pengolahan limbah yang mengandung zat warna Remazol Yellow.

7

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Zat Warna Remazol Yellow

Jenis zat warna berdasarkan sifat pencelupan dan aplikasinya dapat

digolongkan menjadi 12 yaitu : zat warna bejana (tong), zat warna basa, zat warna

asam, zat warna direk, zat warna mordan (beitsa), zat warna azoat (naftol), zat

warna belerang (sulfur), zat warna bejana mengandung belerang (hidron), zat

warna bejana larut, zat warna dispersi, pigmen, dan zat warna reaktif. Salah satu

jenis zat warna reaktif adalah Remazol Yellow. Zat warna Remazol Yellow sering

digunakan dalam industri batik (Gitopadmojo, 1978). Zat warna Remazol Yellow

mempunyai struktur seperti disajikan pada Gambar 1.

NCl N

SO 2CH 2CH 2OSO 3Na

N

N

HO

H3CNa O 2C

SO 3Na

Gambar 1. Struktur Zat Warna Remazol Yellow (Krik-Othmer, 1992)

Zat warna Remazol Yellow dapat bereaksi dengan alkali membentuk

senyawa turunan vinilsulfon. Persamaan reaksi Remazol Yellow dengan alkali

NaOH disajikan pada persamaan (1) (Jufri, 1976., Gitopadmojo, 1978) :

Z-SO2-CH2-CH2-OSO3-Na + NaOH → Z-SO2-CH=CH2 + Na2SO4 + H2O…….(1) Z adalah bagian zat warna.

Gugus vinilsulfon [–SO2-CH=CH2] merupakan bagian zat warna yang

dapat menyebabkan terjadinya kepolaran yang kuat. Struktur turunan vinilsulfon

disajikan pada Gambar 2.

δ- δ+

Z-SO2-CH=CH2

Gambar 2. Struktur turunan vinil sulfon

8

Ikatan rangkap dari senyawa radikal vinil sulfon pada zat warna Remazol

Yellow tersebut bereaksi dengan gugus hidroksil dari air, alkohol, dan selulosa

disajikan pada persamaan (2) (Gitopadmojo, 1978) :

Z-SO2-CH=CH2 + R-O-H → Z.W.-SO2-CH2-CH2-OR…………..……………(2)

Ikatan yang terjadi antara senyawa radikal vinil sulfon pada zat warna

Remazol Yellow dengan gugus hidroksil membentuk ikatan kovalen.

Zat warna Remazol Yellow bila dibuang langsung ke lingkungan sangat

berbahaya karena dapat menyebabkan penurunan kualitas air sehingga perlu

dilakukan upaya untuk mengurangi limbah zat warna dilingkungan. Untuk

mengurangi limbah zat warna tersebut dilakukan proses adsorpsi. Zat warna

dapat diadsorpsi dengan bahan yang mengandung selulosa, karbon aktif,

hidrokalsit, zeolit, dan dimungkinkan juga bisa menggunakan biomassa.

2. Biomassa Rhizopus oryzae

Rhizopus oryzae yang disajikan pada Gambar 3 disebut juga sebagai

Rhizopus arrhizus. Jamur tersebut banyak dimanfaatkan pada fermentasi makanan

dan alkohol di Indonesia, China dan Jepang. Jamur Rhizopus oryzae dapat

diisolasi dari tanah, tumbuhan yang busuk, bahan makanan, serta pada kotoran

hewan dan burung (Ellis, 2005)

Gambar 3. Rhizopus sp (Palezar, dkk, 1986).

9

Taksonomi Rhizopus oryzae (Ellis, 2005) :

Kingdom : Fungi

Phyllum : Zygomycota

Class : Phycomycetes

Order : Mucorales

Family : Mucoraceae

Genus : Rhizopus

Species : Oryzae

Secara umum dinding sel jamur mengandung polisakarida dengan protein,

lipid, dan ion-ion pengganggu yang membentuk dinding sel jamur (Goksungup,

dkk, 2002). Komponen utama yang ada dalam jamur adalah kitin (Madigan,

Martindo dan Parker, 1997).

a. Struktur Kitin

Kitin merupakan senyawa karbohidrat golongan polisakarida linier yang

mengandung N-asetil-D-glukosamina terikat β. Kitin dapat dipertimbangkan

sebagai turunan selulosa karena gugus hidroksil pada atom C-2 selulosa

digantikan oleh gugus amida (Pudjaatmaka, 1986). Struktur kitin disajikan pada

Gambar 4.

Gambar 4. Struktur kitin (Pudjaatmaka, 1986)

10

Kitin dimungkinan dapat digunakan sebagai adsorben zat warna Remazol

Yellow. Gugus aktif pada kitin dapat berikatan dengan gugus vinilsulfon pada zat

warna Remazol Yellow.

Peningkatkan adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh biomassa dapat

dilakukan dengan cara modifikasi pada biomassa. Hasil penelitian Goksungup,

dkk (2002) menunjukkan bahwa perlakuan awal pada biomassa dapat

meningkatkan daya serap biomassa.

b. Modifikasi Biomassa

1. Aktivasi

Perlakuan awal dengan cara aktivasi menggunakan NaOH pada biomassa

bertujuan untuk membersihkan kitin pada dinding sel biomassa Rhyzopus oryzae

dari komponen lain yang berupa protein, lipid, dan ion-ion pengganggu. Aktivasi

dengan NaOH dapat menghancurkan enzim autolitik yang menyebabkan

pembusukan dan menghilangkan senyawa-senyawa pengotor yang berupa lipid,

protein dan ion-ion pengganggu yang menutupi dinding sel jamur.

Goksungup, dkk (2002) dalam penelitiannya menunjukkan bahwa

perlakuan awal biomassa dengan menggunakan basa NaOH 1M mempuyai daya

serap tertinggi dibandingkan perlakuan awal dengan cara pemanasan atau

biomassa tanpa perlakuan awal apapun. Biomassa dengan perlakuan awal

menggunakan basa NaOH 1 M dapat menyerap logam Cu2+ sebesar 21,1 mg/g,

sedangkan biomassa dengan pemanasan dan tanpa perlakuan awal apapun daya

serap terhadap logam Cu2+ sama yaitu sebesar 5,2 mg/g. Perlakuan awal

menggunakan basa NaOH mempunyai daya serap tertinggi dibandingkan

perlakuan awal pemanasan karena aktivasi NaOH dapat membersihkan dinding

sel biomassa pengotor-pengotor yang berupa protein, lipid, poliphosphat dan ion

anorganik sehingga sisi aktif biomassa dapat ditingkatkan. Namun demikian luas

permukaan biomassa sangat kecil sehingga perlu ditingkatkan dengan cara

immobilisasi pada padatan yang mempunyai pori cukup besar.

11

2. Immobilisasi

Proses immobilisasi pada biomassa dapat meningkatkan daya serap

biomassa tersebut. Bahan yang sering digunakan dalam proses immobilisasi

adalah bahan yang mempunyai pori cukup besar sehingga dapat memperluas

permukaan adsorben (Fomina dan Gadd, 2002). Beberapa bahan yang sudah

pernah digunakan untuk immobilisasi biomassa disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Biomassa dan Matrik yang Mengimmobilisasi Biomassa

Matrik Biomassa Logam Teradsorp

Chlorella vulgaris

Spirulina platensis

Chlorella salina

Calsium alginate

Rhizopus arrizus

Au, Cu, Fe, Zn

Citrobacter Cd, Pb Polyacrilamide gel

Rhizopus arrhizus Cu, Co, Cd

Silika Algasorp Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Zn,

As, Ag

Medicago sativa Cu Natrium silikat

Aspergillus oryzae Ni

Polyurethane Pseudomonas aeruginosa U

Phormidium laminosum Polysulfone

Citrobacter

Pb, Cd, Zn

Sumber : Gupta, dkk, 2000

Gordea-Torresdey, dkk (1996) telah melakukan penelitian immobilisasi

biomassa Medicago sativa pada matrik natrium silikat. Santoso, (2005) juga telah

melakukan penelitian immobilisasi biomassa Aspergillus oryzae dengan

menggunakan matrik natrium silikat. Penelitian Santoso (2005) menunjukkan

bahwa modifikasi dengan cara immobilisasi pada matrik natrium silikat

mempunyai daya serap terhadap logam Ni2+ lebih besar dibandingkan biomassa

aktif tanpa immobilisasi. Alasan dipilihnya natrium silikat adalah karena natrium

12

silikat mempunyai pori yang besar dan harga natrium silikat murah sehingga

proses penyerapannya lebih ekonomis, efektif dan efisien.

Gugus-gugus yang ada pada biomassa teraktivasi NaOH dan biomassa

terimobilisasi natrium silikat dapat dikarakterisasi dengan menggunakan

spektroskopi infra merah. Karakter biomassa juga bisa diketahui dari analisis

permukaan biomassa tersebut.

c. Karakterisasi Biomassa

1. Spektroskopi Infra Merah

Spektroskopi Infra Merah adalah alat untuk menentukan struktur suatu

senyawa berdasarkan interaksi molekul dengan energi sinar infra merah. Atom-

atom dalam suatu molekul tidak diam, tetapi terus bervibrasi (bergetar) dimana

ikatan kimia yang menghubungkan dua atom dapat dimisalkan sebagai dua bola

yang dihubungkan oleh suatu pegas.

Bila radiasi infra merah dilewatkan pada cuplikan, maka molekul-molekul

cuplikan tersebut akan menyerap energi sehingga terjadi transisi dari vibrasi dasar

(ground state) ke tingkat vibrasi tereksitasi (exited state). Pengabsorpsian energi

pada berbagai frekuensi dapat dideteksi oleh spektrofotometer infra merah yang

memplotkan jumlah radiasi yang diteruskan melalui cuplikan sebagai fungsi

frekuensi atau panjang gelombang radiasi. Hasil plot tersebut yang memberikan

informasi penting tentang gugus fungsional suatu molekul (Hendayana,

Kadarohman, dan Supriatna, 1994)

Spektrum infra merah kebanyakan menyatakan panjang gelombang atau

frekuensi versus persen transmitansi (%T). Apabila senyawa menyerap radiasi

dengan panjang gelombang tertentu, maka intensitas radiasi yang diteruskan oleh

sampel akan berkurang, sehingga mengakibatkan penurunan %T dan dalam

spektrum nampak sebagai sumur (dip) yang disebut puncak adsorpsi (peak) atau

pita absorpsi (band). Tidak adanya serapan oleh senyawa pada panjang

gelombang tertentu terekam sebagai 100% T dan disebut sebagai garis dasar (base

line) yang terekam pada bagian atas spektrum.

13

Skala dasar spektra infra merah adalah bilangan gelombang yang berkurang

dari 4000 cm-1 ke 670 cm-1 atau lebih rendah. Daerah yang sering digunakan

untuk mengidentifikasi gugus-gugus fungsional berada pada daerah 4000 cm-1 -

1400 cm-1 yang terlatak di bagian kiri spektrum infra merah.

Daerah infra merah pada bilangan gelombang 4000-1400 cm-1 dibagi

menjadi 4 bagian, yaitu :

a. Daerah 4000 – 2500 cm-1 sesuai untuk vibrasi ikatan stretching N-H, C-H, dan

O-H, keduanya menyerap pada daerah 3300-3600 cm-1. Ikatan C-H stretching

terjadi dekat 3000 cm-1. Karena hampir semua senyawa orgnik mempunyai

ikatan C-H, maka hampir semua spektra memberikan serapan kuat pada

daerah ini.

b. Daerah 2500 – 2000 cm-1 merupakan daerah serapan yang diberikan oleh

ikatan rangkap tiga stretching. Nitril dan alkuna menunjukkan puncaknya di

daerah ini.

c. Daerah 2000 – 1500 cm-1 adalah daerah absorpsi ikatan rangkap dua yang

meliputi C=O, C-N dan C=C. Secara umum gugus karbonil menyerap pada

bilangan gelombang 1670 –1780 cm-1 dan alkena stretching secara normal

terjadi dalam rentang yang lebar dari 1640 – 1680 cm-1. Posisi pasti dari

serapan C=O sering ditentukan sebagai serapan gugus karbonil dalam

molekul. Serapan ester biasa terjadi pada daerah 1735 cm-1, aldehid pada 1725

cm-1 dan ikatan keton terbuka terjadi pada 1715 cm-1.

d. Daerah dibawah 1500 cm-1 biasa disebut daerah sidik jari. Sejumlah besar

serapan yang disebabkan oleh berbagai vibrasi ikatan tunggal seperti C-O, C-

C, dan C-N yang terjadi di daerah ini, membentuk pola yang unik yang

bertindak sebagai identitas sidik jari oleh tiap molekul organik (McMurry,

1994).

Menurut Hamdan, (1992) spektrum FTIR didasarkan pada metode vibrasi

gugus –O-Si-O- dibedakan menjadi 3, yaitu :

a. Daerah 1250 – 900 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur asimetri –O-Si-O-

b. Daerah 850 – 680 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur simetri –Si-O-Si-

c. Daerah 500 – 420 cm-1 menunjukkan vibrasi tekuk –Si-O-Si-

14

2. Analisis Permukaan

Luas permukaan suatu padatan dapat diukur dengan metode Brunauer-

Emmet-Teller (BET). Luas permukaan zat padat dapat dihitung dengan mengukur

jumlah molekul N2 yang diadsorpsi.

Berdasarkan metode BET adsorbat yang digunakan adalah gas nitrogen dan

adsorpsi isotermisnya berlangsung pada suhu 77 K dengan tekanan relatif dibatasi

0,005 – 0,35. Persamaan yang digunakan untuk menganalisis dengan

menggunakan metode BET disajikan pada persamaan (3) (Satterfield, 1991).

1)(1

−− PPoWm

= CWm

1 + CW

Cm

1− (P/Po) ………………………………(3)

Dengan :

W = berat gas total yang diserap pada tekanan P

Wm = berat gas nitrogen yang membentuk lapisan monolayer pada

permukaan zat padat

C = konstanta BET

Po = tekanan jenuh

P = tekanan yang digunakan

Persamaan (3) akan memberikan garis lurus apabila dibuat grafik

1/[W(Po/P)-1] versus P/Po. Berat gas nitrogen yang membentuk lapisan satu lapis

(Wm) dengan persamaan (6) dapat ditentukan dari slope (B) dan intercept (A)

yang disajikan oleh persamaan (4) dan (5) .

Slope (B) = CW

Cm

1− ………………………………………………….(4)

Intersept (A) = CWm

1 ………………………………………………….(5)

Berat nitrogen yang membentuk satu lapisan dapat diperoleh dari

persamaan (4) dan (5) :

Wm = )(

1AB +

……………………………………………….(6)

Luas permukaan SBET (m2/g) dihitung dengan persamaan (7).

15

SBET = 2MrN

NAW mm ……………………………………………….(7)

Dimana : SBET = luas permukaan (m2/g)

N = bilangan Avogadro

Am = luas penampang melintang untuk gas nitrogen (16,2 Å2)

Luas permukaan spesifik dari adsorben berongga tergantung pada ukuran

partikel penyusunya. Permukaan sebagian besar zat padat dapat dipastikan

mengandung pori-pori. Keberadaan pori-pori yang berisi udara ini sangat

mempengaruhi sifat dan kegunaan zat padat tersebut. Berdasarkan asumsi bahwa

mengasumsikan pori-pori berbentuk silindris, pori-pori dapat diklasifikasikan

menjadi (Oscik, 1982) :

1) Mikropori = jari-jari < 10 Å

2) Mesopori = jari-jari 10 – 100 Å

3) Makropori = jari-jari > 100 Å

3. Adsorpsi

Adsorpsi merupakan akumulasi sejumlah senyawa, ion, maupun atom yang

terjadi dalam batas antara dua fasa. Adsorpsi terjadi jika gaya tarik menarik antara

zat terlarut dengan permukaan penyerap dapat mengatasi gaya tarik menarik

antara pelarut dengan permukaan penyerap (Oscik, 1982). Zat yang diserap

disebut adsorben sedang atom atau ion yang diserap disebut adsorbat (Gadd,

1990).

Analisis penentuan konsentrasi zat warna dalam proses adsorpsi zat warna

biasanya menggunakan spektroskopi UV-VIS. Pada penelitian adsorpsi zat warna

Remazol Yellow yang telah dilakukan oleh Rahmawati, dkk (2003) dan Supriyanto

(2005) pada proses analisis konsentrasi zat warna digunakan spektroskopi UV-

VIS. Sifat adsorpsi yang terjadi antara adsorben dan adsorbat dapat diketahui dari

jenis isotermnya berdasarkan konsentrasi zat warna yang terserap pada berbagai

variasi konsentrasi.

16

a. Spektroskopi UV-VIS

Suatu molekul yang menyerap sinar tampak atau ultra violet bisa

menyebabkan terjadinya eksitasi molekul tersebut dari tingkat energi dasar

(ground state) ke tingkat energi yang lebih tinggi (exited stated). Proses tersebut

melalui dua tahap, yaitu :

Tahap I : M + hν M*

Tahap II : M* M + Energi

Umur molekul yang tereksitasi (M*) sangat pendek (10-8 – 10-9 detik) kemudian

molekul kembali ke tingkat dasar lagi (M). Proses diatas disebut reaksi fotokimia.

Absorpsi sinar ultra violet atau sinar tampak oleh suatu molekul biasanya

menghasilkan eksitasi elektron bonding yang bisa mengakibatkan panjang

gelombang absorpsi maksimum dapat dikorelasikan dengan jenis ikatan yang ada

di dalam molekul yang sedang diselidiki. Sehingga spektroskopi serapan molekul

dapat mengidentifikasi gugus-gugus fungsional yang ada dalam suatu molekul.

Tetapi yang lebih penting adalah penggunaan spektroskopi UV-VIS untuk

penentuan kuantitatif senyawa yang mengandung gugus-gugus pengabsorpsi.

Semua senyawa organik dapat mengabsorpsi cahaya karena semua senyawa

organik mengandung elektron valensi yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang

lebih tinggi. Energi eksitasi untuk elektron pembentuk ikatan tunggal cukup tinggi

sehingga absorpsi terbatas pada daerah ultra violet vakum (λ<185 nm) sehingga

percobaan dengan sinar ultra violet vakum sulit dilakukan. Oleh karena itu

penyelidikan spektroskopi senyawa-senyawa organik dilakukan pada daerah ultar

violet dengan λ>185 nm. Absorbsi sinar ultra violet dan sinar tampak yang

panjang gelombangnya lebih besar hanya berlaku pada beberapa gugus fungsional

(chromophore) yang mengandung elektron valensi dengan energi eksitasi rendah.

Elektron-elektron yang bertanggung jawab pada pengabsorpsian cahaya

oleh suatu molekul organik adalah elektron- elektron yang terlibat langsung di

dalam pembentukan ikatan diantara atom-atom dan elektron-elektron bebas atau

tak berpasangan seperti pada atom-atom oksigen, halogen, belerang dan nitrogen.

Empat jenis transisi yang mungkin terjadi pada molekul bila mengabsorpsi

sinar ultra violet atau sinar tampak adalah σ → σ*, n → σ*, n → π* dan π → π*.

17

Sebagian besar materi melakukan absorpsi pada daerah sinar ultra violet (λ 200-

400 nm) dan yang lainnya pada daerah sinar tampak (λ 400 – 750 nm)

(Hendayana, dkk, 1994).

b. Isoterm Adsorpsi

Isoterm adsorpsi adalah adsorpsi yang menggambarkan hubungan antara zat

yang teradsorpsi oleh adsorben dengan tekanan atau konsentrasi pada keadaan

kesetimbangan dan temperatur tetap (Barrow, 1988; Alberty dan Daniel, 1983).

Ada beberapa jenis isoterm, antara lain :

1. Isoterm Langmuir

Isoterm adsorpsi Langmuir didasarkan pada asumsi bahwa setiap tempat

adsorpsi ekivalen dan kemampuan partikel untuk ditempat itu tidak tergantung

pada ditempatinya atau tidak tempat yang berdekatan (Kartohadiprojo, 1992).

Isoterm Langmuir mengasumsikan proses adsorbsi terjadi saat terbentuk lapisan

tunggal (monolayer adsorption). Persamaan isoterm Langmuir disajikan pada

persamaan 8 (Goksungup, dkk, 2002) :

kCQQQ maxmax

111+= ………………………………………………………(8)

Dimana :

Q = massa yang teradsorpsi untuk tiap gram adsorben (mg/g)

Qmax = kapasitas adsorpsi monolayer maksimal (mg/g)

k = konstanta Langmuir (L/mg)

C = konsentrasi pada keadaan setimbang (keadaan akhir) (mg/L)

2. Isoterm Freundlich

Isoterm adsorpsi Freundlich menggambarkan adsorpsi fisika yang terjadi

pada beberapa lapis dan ikatannya tidak kuat. Model adsorpsi Freundlich

menggambarkan bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen

sehingga mengalami beberapa lapisan.

Persamaan isoterm Freundlich (Goksungup, dkk, 2002) :

Q = b nC1

……………………………………………………………….....(9)

18

Dimana :

Q = massa zat yang teradsorpsi tiap gram zat adsorben (mg/g)

C = konsentrasi larutan pada kesetimbangan (mg/L)

b, n = konstanta Freundlich

Dari persamaan isoterm Freundlich bila dijadikan dalam bentuk logaritma

maka menjadi :

Log Q = log b + n1 log C………………………………………………...(10)

B. Kerangka Pemikiran

Zat warna Remazol Yellow merupakan salah satu jenis zat warna reaktif.

Senyawa vinil sulfon pada zat warna Remazol Yellow dimungkinkan dapat

berikatan dengan gugus aktif pada dinding sel biomassa Rhyzopus oryzae.

Perlakuan awal pada biomassa Rhyzopus oryzae dengan cara aktivasi

mengunakan basa NaOH dapat menghancurkan lipid, protein, dan ion-ion

pengganggu yang menutupi sisi aktif biomassa yang berupa kitin sehingga sisi

aktif biomassa dapat meningkat. Peningkatan sisi reaktif biomassa aktif dapat

meningkatkan daya serap biomassa aktif dibandingkan biomassa tanpa perlakuan

awal.

Modifikasi biomassa dengan cara immobilisasi pada pendukung yang

berpori besar dapat meningkatkan luas permukaan biomassa, kekuatan partikel,

porositas, dan ketahanan kimia biomassa. Peningkatan sifat-sifat tersebut dapat

menyebabkan daya serap biomassa terimmobilisasi lebih besar dibandingkan

biomassa tanpa immobilisasi.

Adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh biomassa selain dipengaruhi oleh

sifat fisik biomassa juga dipengaruhi oleh kondisi proses adsorpsi, antara lain pH

awal larutan dan waktu kontak. Proses adsorpsi zat warna Remazol Yellow

biasanya dilakukan pH basa karena pada pH basa dengan penambahan alkali dapat

membentuk senyawa vinil sulfon yang dapat meningkatkan proses adsorpsi.

Proses adsorpsi zat warna Remazol Yellow jika dilakukan pada kondisi asam atau

19

netral kemungkinan kurang efektif karena pada keadaan asam dan netral belum

terbentuk senyawa vinil sulfon.

Adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh biomassa Rhyzopus oryzae selain

dipengaruhi oleh pH awal larutan juga dipengaruhi oleh waktu kontak antara

biomassa dan zat warna. Lamanya waktu kontak proses adsorpsi ini kemungkinan

dipengaruhi oleh luas adsorben. Apabila luas permukaan adsorbennya besar maka

lamanya waktu kontak yang diperlukan lebih singkat dibanding adsorben yang

luas permukaannya kecil. Dari berbagai variasi pH awal larutan dan lamanya

waktu kontak tersebut akan diperoleh kondisi optimum penyerapan zat warna

Remazol Yellow oleh biomassa.

Jenis isoterm adsorpsi zat warna Remazol Yellow dengan biomassa

ditentukan pada kondisi pH dan waktu kontak optimum. Kemungkinan isoterm

adsorpsi antara zat warna Remazol Yellow dengan biomassa Rhyzopus oryzae

adalah isoterm Langmuir karena dimungkinkan terjadi ikatan kimia antara gugus

vinil sulfon pada zat warna dengan gugus aktif pada dinding sel biomassa.

C. Hipotesis

1. Aktivasi NaOH dapat meningkatkan proses penyerapan zat warna Remazol

Yellow oleh biomassa Rhyzopus oryzae

2. Modifikasi dengan cara immobilisasi pada matrik natrium silikat mempunyai

daya serap yang lebih besar dibandingkan biomassa teraktivasi NaOH tanpa

terimobilisasi pada matrik natrium

3. Proses biosorpsi zat warna oleh biomassa Rhizopus oryzae dipengaruhi oleh

pH awal dan waktu kontak, dimana kondisi optimum biosorpsi zat warna

Remazol Yellow terjadi pada pH basa dan waktu kontak biosorpsi biomassa

terimmobilisasinatrium silikat lebih singkat dibandingkan biomassa aktif

4. Jenis isoterm yang sesuai pada proses biosorpsi zat warna oleh biomassa

aktivasi dan biomassa immobilisasi adalah isoterm Langmuir.

20

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Penelitian ini dalam menentukan efektivitas biomassa Rhyzopus oryzae

dalam menyerap zat warna Remazol Yellow menggunakan metode eksperimental

laboratoris dengan melakukan :

1. Penentuan pH optimum dan waktu kontak optimum biosorpsi zat warna

Remazol Yellow oleh biomassa

2. Penentuan harga koefisien regresi linier dari persamaan Langmuir dan

Freundlich untuk mengetahui jenis isoterm adsorpsi yang sesuai diantara

keduanya dengan uji regresi

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Pusat Biologi Universitas Sebelas

Maret Surakarta, pada bulan September 2005 – Juni 2006. Karakterisasi gugus

fungsi jamur dengan FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Universitas

Gajah Mada Yogyakarta. Analisis SAA dilakukan di Laboratorium Kimia

Analitik Penelitian dan Pengembangan Teknologi BATAN Yogyakarta.

C. Alat dan Bahan

1. Alat yang Digunakan

a. Seperangkat peralatan gelas

b. Spektrofotometer UV-VIS Double Beam Shidamidzu 160 PC

c. Digital pH meter Lutron

d. Neraca Analitis Mattler Toledo AG 204 (Max 210, d = 0,1 mg)

e. Sentrifugasi Hettich EBA 30

f. FTIR Shimadzu model 8201 PC

g. Surface Area Analyzer (SAA) NOVA 1000

h. Incubator Hotcold-M Selecta

i. Autoklaf OSK 6500 Ogawa Seiki

21

j. Shaker KS 250 basic IKA Labortecknik

k. Magnetik stirrer

l. Oven Memmert

m. Kawat ose

n. Bunsen

o. Pengayak 20 mesh dan 40 mesh

p. Penggerus dan lumpang porselen

2. Bahan yang Digunakan

a. Jamur Rhizopus oryzae dari PAU UGM (FNCC tidak tercatat)

b. H2SO4 95 – 97 % p.a Merck

c. HCl 37 % p.a Merck

d. NaOH p.a Merck

e. Zat warna Remazol Yellow

f. BaCl2.2H2O p.a Merck

g. Natrium silikat p.a Merck

h. Dextrose anhydrous BAR JT Baker

i. Pepton water Oxoid

j. Yeast Ekstrak Oxoid

k. Aquades

l. Kertas saring Whatman 42

m. Alumunium foil

n. Kapas steril

D. Prosedur Penelitian

1. Preparasi Adsorben

a. Sterilisasi Alat

Semua peralatan gelas yang akan digunakan harus dicuci sampai bersih.

Peralatan untuk pertumbuhan jamur Rhizopus oryzae disterilkan dengan autoklaf

pada suhu 121o C selama 15 menit.

22

b. Pembuatan Media Pertumbuhan

1. Larutan Yeast Ekstrak Pepton

Sebanyak 10 gram yeast ekstrak dan 20 gram pepton dilarutkan dalam

aquades menjadi 1000 mL. Larutan yang terbentuk dibagi menjadi 4 masing-

masing 225 mL dimasukkan ke dalam 4 erlenmeyer @ 500 mL. Sisanya dibagi

menjadi 2 bagian dan dimasukkan ke dalam 2 erlenmeyer @ 250 mL. Masing-

masing tabung erlenmeyer ditutup kapas dan dilapisi aluminium foil di bagian

luar, selanjutnya diikat karet dan disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121o C

selama 15 menit.

2. Larutan dekstrosa 40%

Sebanyak 40 gram dekstrosa dilarutkan dalam akuades sampai volume

100 mL. Larutan yang terbentuk dimasukkan ke dalam tabung erlenmeyer 250

mL, lalu disimpan dalam lemari pendingin. Masing-masing tabung erlenmeyer

ditutup kapas dan dilapisi aluminium foil di bagian luar, selanjutnya diikat karet

dan disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121o C selama 15 menit.

c. Penanaman Kultur Biomassa

Penanaman (inokulasi) kultur dilakukan dalam ruang inokulasi yang dijaga

supaya tetap steril. Ruang inokulasi yang digunakan disterilisasi dengan disemprot

etanol 96%. Kawat ose disterilisasi dengan mencelupkannya ke dalam etanol 96%

kemudian dibakar dengan nyala lampu spirtus.

1. Penanaman biomassa untuk kultur awal (starter)

a. Media Yeast Ekstrak Pepton Dekstrosa (YEPD)

Sebanyak 3 mL larutan dekstrosa 40% ditambahkan ke dalam masing-

masing 50 mL larutan YEPD yang terdapat dalam tabung erlenmeyer 250

mL

b. Masing-masing media YEPD ditanami Rhizopus oryzae

c. Media YEPD yang ditanami Rhizopus oryzae dishaker dengan kecepatan

175 rpm selama 48 jam pada suhu ruang (± 27 oC)

d. Sel yang berkembang sebagai media awal (starter) siap untuk ditanami

media YEPD dengan volume yang lebih besar

23

2. Penanaman biomassa

a. Media Yeast Ekstrak Pepton Dekstrosa (YEPD)

Sebanyak 10 mL larutan dekstrosa 40% ditambahkan ke dalam 225 media

YEP dalam 4 tabung erlenmeyer 500 mL

b. Sebanyak 10 mL starter dimasukkan ke dalam 225 mL media YEPD pada

tabung erlenmeyer yang berbeda.

c. Media YEPD yang ditanami starter diinkubasi dengan shaker dengan

kecepatan 175 rpm selama 48 jam pada suhu kamar (± 27 oC).

d. Aktivasi biomassa

1. Sel biomassa yang masih dalam media dipanaskan dengan autoklaf pada

121o C selama 15 menit.

2. Biomassa dari media disaring dengan kertas saring Whatman no. 42 kemudian

dicuci sebanyak 3 kali.

3. Sebanyak 5 gram biomassa dicampur dengan 100 mL 1 mol/L NaOH

dipanaskan dengan autoklaf pada suhu 121o C selama 15 menit.

4. Biomassa dikumpulkan dengan disaring pada kertas saring

5. Biomassa dicuci beberapa kali dengan aquades untuk menghilangkan NaOH

yang berlebihan.

6. Pengeringan biomassa dengan oven pada suhu 70o C selama 12 jam.

7. Karakterisasi gugus fungsional dengan FTIR dan analisis permukaan biomassa

dengan SAA

e. Immobilisasi biomassa

1. Sebanyak 5 gram biomassa aktif basah dicuci beberapa kali dan disentrifugasi

selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm.

2. 75 mL asam sulfat 5% dicampur dengan larutan natrium silikat. Setelah

campuran asam sulfat 5% dan natrium silikat mencapai pH 2, maka sebanyak

5 gram biomassa aktif basah yang telah dicuci ditambahkan pada larutan

silikat dan diaduk selama 15 menit.

3. Natrium silikat ditambahkan perlahan-lahan hingga pH naik sampai dengan 7

24

4. Gel polimer dicuci berkali-kali dengan aquades sampai bila ditambah 2 tetes

barium klorida (BaCl2) tidak diperoleh endapan yang menandakan bahwa

sulfat pada biomassa telah hilang.

5. Gel polimer dengan biomassa terimobilisasi dikeringkan selama 12 jam pada

suhu 60o C dan digiling dengan mortar sehingga dapat melewati saringan

dengan ukuran 20 - 40 mesh.

6. Karakterisasi gugus fungsional dengan FTIR dan analisis permukaan biomassa

dengan SAA

2. Proses Adsorpsi

a. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow

1. Perbandingan Kemampuan Daya Serap Biomassa Tanpa Perlakuan Awal, Aktif

dan Terimmobilisasi Natrium Silikat

Sebanyak 25 mL larutan zat warna Remazol Yellow pada pH 7 masing-

masing ditambah 50 mg biomassa Rhyzopus oryzae tanpa perlakuan, 50 mg

biomassa aktif dan 50 mg biomassa terimmobilisasi natrium silikat. Masing-

masing digojog dengan shaker dengan kecepatan 120 rpm selama 60 menit.

Biomassa dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000

rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan

spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi yang tidak diserap oleh

biomassa. Konsentrasi zat warna yang diserap oleh biomassa adalah selisih

antara konsentrasi awal larutan dengan konsentrasi yang tidak diserap oleh

biomassa.

2. Penentuan pH Optimum

Masing-masing 50 mg biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi

natrium silikat dimasukkan ke dalam 25 mL larutan zat warna Remazol Yellow

dengan variasi pH : 7, 8, 9, 10, 11, 12, dan 13. Tabung ditutup dengan

alumunium foil, digojok dengan shaker dengan kecepatan 120 rpm selama 60

menit. Biomassa dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada

kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan

konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi

25

yang tidak diserap oleh biomassa. Konsentrasi zat warna yang diserap oleh

biomassa adalah selisih antara konsentrasi awal larutan dengan konsentrasi

yang tidak diserap oleh biomassa.

3. Penentuan Waktu Kontak Optimum



pada pH optimum masing-masing biomassa. Tabung ditutup dengan

alumunium foil, digojog dengan shaker pada kecepatan 120 rpm dengan

variasi waktu kontak 10, 20, 30, 40, 60, 80, dan 100 menit. Biomassa

dipisahkan dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm

selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan

spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui konsentrasi yang tidak diserap oleh

biomassa. Konsentrasi zat warna yang diserap oleh biomassa adalah selisih

antara konsentrasi awal larutan dengan konsentrasi yang tidak diserap oleh

biomassa

4. Penentuan Isoterm Adsorpsi



dengan beberapa variasi konsentrasi pada pH optimum. Tabung ditutup

dengan alumunium foil, digojok dengan shaker pada kecepatan 120 rpm

selama waktu kontak optimum. Biomassa dipisahkan dari medianya dengan

sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang diperoleh

ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk mengetahui

konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa. Konsentrasi zat warna yang

diserap oleh biomassa adalah selisih antara konsentrasi awal larutan dengan

konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa.

b. Aplikasi Limbah

1. Adsorpsi Limbah Zat Warna

Limbah pabrik batik diambil dari bak penampungan setelah proses

pencelupan sebelum limbah tersebut dialirkan ke sungai. Konsentrasi awal zat

26

warna diukur setelah zat warna diatur pHnya sampai pH optimum dengan

penambahan NaOH dan HCl. Masing-masing 50 mg biomassa aktif dan

biomassa terimmobilisasi natrium silikat dimasukkan ke dalam 25 mL limbah

yang telah diatur pHnya sampai pH optimum kemudian digojog dengan shaker

pada kecepatan 120 rpm selama waktu kontak optimum. Biomassa dipisahkan

dari medianya dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit.

Filtrat yang diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS

untuk mengetahui konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa. Konsentrasi

limbah zat warna yang diserap oleh biomassa adalah selisih antara konsentrasi

awal larutan dengan konsentrasi yang tidak diserap oleh biomassa.

2. Desorpsi

Endapan adsorben yang diperoleh setelah proses adsorpsi ditambah

25 mL aquades, kemudian diaduk dengan shaker pada kecepatan 120 rpm

selama waktu kontak optimum. Setelah itu biomassa dipisahkan dari medianya

dengan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 5 menit. Filtrat yang

diperoleh ditentukan konsentrasinya dengan spektroskopi UV-VIS untuk

mengetahui konsentrasi limbah zat warna yang terdesorpsi.

E. Teknik Pengumpulan Data

1. Gugus-gugus fungsi yang ada dalam biomassa diketahui dari hasil analisis

spektroskopi IR di laboratorium Kimia Organik UGM Yogyakarta.

2. Analisa permukaan biomassa diukur dengan SAA di BATAN Yogyakarta.

3. Zat warna ditentukan konsentrasinya dengan alat spektroskopi UV-VIS.

F. Teknik Analisis Data

1. Gugus fungsi yang ada dalam biomassa diketahui dengan cara

membandingkan puncak-puncak spektra spektroskopi IR dengan referensi

2. Luas permukaan biomassa dianalisis dengan metode BET, sedangkan rata-rata

jejari pori dan volume total biomassa dianalisis dengan metode BJH.

27

3. Konsentrasi zat warna Remazol Yellow ditentukan berdasarkan data adsorbansi

dengan spektroskopi UV-VIS. Data hasil pengukuran absorbansi diplotkan

dengan kurva standar sehingga konsentrasi zat warna dapat diketahui.

4. Besarnya konsentrasi zat warna Remazol Yellow digunakan untuk menghitung

nilai daya serap (mg/g) dan persentase adsorpsi.

Daya serap per gram biomassa = xVm

Cterserap

Persentase adsorpsi = %100xCawal

Cterserap

Dengan :

m = berat adsorben (g)

V = volume larutan (L)

Cterserap = konsentrasi yang terserap (mg/L)

Cawal = konsentrasi awal larutan (mg/L)

5. Kondisi optimum adsorpsi zat warna ditentukan dengan cara membandingkan

kemampuan adsorpsi pada beberapa variasi pH (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) dan

beberapa variasi waktu kontak (10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 menit). Kondisi

optimum yang diperoleh digunakan untuk menguji jenis isoterm adsorpsi

6. Jenis adsorpsi diketahui dari uji persamaan isoterm Langmuir dan Freundlich.

Isoterm yang digunakan adalah isoterm yang mempunyai harga koefisien

regresi lebih besar. Isoterm yang diperoleh menunjukkan jenis adsorpsi yang

terjadi

28

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Preparasi Adsorben

1. Penanaman Rhyzopus oryzae

Rhyzopus oryzae yang diperoleh dari PAU UGM berwarna putih yang

dikemas pada ampul kecil. Pengembangbiakan Rhyzopus oryzae pada media cair

YEPD dilakukan pada suhu kamar melalui 2 tahap, yaitu dalam media YEPD

starter sebagai media persemaian jamur dengan volume kecil dan media YEPD

yang lebih besar sebagai media penanaman yang volumenya lebih besar. Setiap

sekali pertumbuhan jamur Rhyzopus oryzae digunakan media YEPD sebanyak

1 liter. Pengembangbiakan biomassa Rhyzopus oryzae pada YEPD dilakukan

selama 96 jam, dimana 48 jam pertama untuk pembentukan starter atau media

persemaian dan pada 48 jam kedua untuk penanaman biomassa pada volume yang

lebih besar. Pada penelitian ini dilakukan sebanyak 6 kali pertumbuhan biomassa

Rhyzopus oryzae dalam media YEPD dan diperoleh biomassa Rhyzopus oryzae

sebanyak 26,435 gram. Setelah dilakukan proses aktivasi dan immobilisasi pada

natrium silikat diperoleh biomassa aktif sebanyak 3,958 gram dan biomassa

terimmobilisasi natrium silikat sebanyak 4,321 gram.

YEPD mengandung nutrisi yang dibutuhkan biomassa Rhyzopus oryzae

yaitu berupa yeast ekstrak, pepton dan dekstrosa. Yeast ekstrak merupakan

sumber asam amino dan vitamin. Pepton merupakan bentuk protein yang

terhidrolisis sebagai sumber nitrogen, sedangkan dekstrosa merupakan sumber

karbon dan energi. Pada saat proses pengembangbiakan pada media cair YEPD

dilakukan shaking yang bertujuan agar nutrien yang ada pada YEPD lebih merata

sehingga pertumbuhan spora jamur lebih optimum. Rhyzopus oryzae pada media

cair YEPD berbentuk pellet atau gumpalan-gumpalan berwarna putih dimana bila

dipegang dengan tangan akan terasa kenyal.

Biomassa yang digunakan sebagai adsorben pada penelitian ini merupakan

biomassa mati karena lebih menguntungkan dibanding biomassa hidup.

Keuntungan biomassa mati tersebut karena biomassa mati dapat disimpan pada

29

pada temperatur ruang selama kurun waktu yang cukup lama, tidak mengalami

keracunan zat warna dan tidak membutuhkan nutrisi. Biomassa yang masih dalam

media YEPD dimatikan dengan cara diautoklaf pada suhu 121o C selama 15

menit.

2. Aktivasi dan Immobilisasi Biomassa Rhyzopus oryzae

Perlakuan awal pada biomassa dapat meningkatkan daya serap biomassa.

Salah satu cara perlakuan awal biomassa adalah dengan cara aktivasi

menggunakan basa NaOH. Aktivasi dengan basa NaOH bertujuan untuk

membersihkan kitin pada dinding sel jamur dari senyawa pengotor yang berupa

lipid, protein, dan ion-ion pengganggu sehingga sisi aktif pada dinding sel jamur

yang berfungsi menyerap zat warna dapat ditingkatkan. Peningkatan sisi aktif

pada dinding sel jamur ini dapat meningkatkan daya serap jamur tersebut terhadap

zat warna. Biomassa Rhyzopus oryzae yang telah diaktivasi dengan NaOH setelah

dioven selama 12 jam menjadi kering dan berupa padatan yang berwarna coklat

muda.

Perlakuan awal biomassa selain aktivasi NaOH bisa juga dilakukan

modifikasi biomassa dengan cara immobilisasi. Proses immobilisasi dilakukan

pada bahan yang mempunyai luas permukaan dan volume pori cukup luas.

Penelitian ini digunakan natrium silikat karena harganya relatif murah dan telah

dibuktikan oleh Santoso, S.S.D, (2005) bahwa immobilisasi biomassa

menggunakan natrium silikat dapat meningkatkan daya serap biomassa

Aspergillus oryzae terhadap logam Nikel (II).

Immobilisasi biomassa pada penelitian ini dilakukan setelah biomassa

diaktivasi terlebih dahulu dengan menggunakan NaOH agar penyerapannya lebih

maksimal Kurang lebih 10 mL larutan natrium silikat dicampur dengan 75 mL

asam sulfat 5 % hingga mencapai pH 2 diberi 5 gram biomassa Rhyzopus oryzae,

kemudian diaduk selama 15 menit agar biomassa Rhyzopus oryzae dapat

terimmobilisasi dalam natrium silikat. Biomassa Rhyzopus oryzae yang telah

diimobilisasi dengan natrium silikat dan dikeringkan dalam oven selama 12 jam

berupa butiran padatan berwarna putih. Warna putih ini dipengaruhi oleh warna

30

putih dari natrium silikat yang digunakan untuk mengimmobilisasi biomassa

Rhyzopus oryzae.

Gugus-gugus yang ada pada biomassa Rhyzopus oryzae dapat

dikarakterisasi dengan menggunakan spektroskopi infra merah. Analisis

permukaan biomassa Rhyzopus oryzae tersebut dilakukan dengan SAA.

3. Analisis Gugus Fungsi

Analisis gugus fungsi dinding sel biomassa Rhyzopus oryzae tanpa

perlakuan awal, biomassa Rhyzopus oryzae aktif dan biomassa Rhyzopus oryzae

terimmobilisasi natrium silikat menggunakan spektroskopi FTIR pada bilangan

gelombang 4000 – 400 cm-1.

Gambar 5. Spektra FTIR Biomassa Rhyzopus oryzae Tanpa Perlakuan Awal (a),

Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif (b) dan Biomassa Rhyzopus oryzae Terimmobilisasi Natrium Silikat (c)

31

Spektra FTIR gugusfungsi dinding sel biomassa Rhyzopus oryzae aktif

disajikan pada Gambar 5. Data spektra FTIR selengkapnya ada pada Lampiran 1,

2, dan 3. Hasil analisis gugus fungsi Biomassa Rhyzopus oryzae tanpa perlakuan

awal, biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat disajikan pada

Tabel 2.

Tabel 2. Data Hasil Analisis Gugus Fungsi Biomassa Tanpa Perlakuan Awal, Biomassa Aktif dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat

Bilangan Gelombang (cm-1)

Gugus

Fungsi

Biomassa Tanpa

Perlakuan Awal

Biomassa Aktif Biomassa

Terimmobilisasi

Natrium Silikat

Ulur O-H 3425,3 3444,6 3448,5

Ulur C-H 2923,9

2854,5

2920,0

2850,6

2962,5

Ulur C=O asam

alifatik

1747,4 - -

Ulur C=O amida 1639,4 1635,5 1635,5

Tekuk N-H amida 1639,4 1635,5 1635,5

Ulur C-O eter 1033,8 1033,3 1103,2

Ulur asimetri Si-

O-Si

- - 1103,2

Si-OH - - 960,5

Ulur simetri Si-

O-Si

- - 794,6

Tekuk Si-O-Si - - 470,6

Serapan pada bilangan gelombang 3425,3 cm-1 pada spektra FTIR biomassa

tanpa perlakuan, 3444,6 cm-1 pada biomassa aktif dan 3448,5 cm-1 pada biomassa

terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan adanya vibrasi vibrasi ulur O-H.

Lebarnya serapan pada bilangan gelombang gugus O-H ini kemungkinan karena

adanya tumpang tindih dengan vibrasi ulur N-H amida. Serapan pada bilangan

32

gelombang 2923,9 cm-1 dan 2854,5 cm-1 pada spektra biomassa tanpa perlakuan

perlakuan awal, 2920,0 cm-1 dan 2850,6 cm-1 untuk biomassa aktif serta serapan

pada 2962,3 cm-1 untuk biomassa terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan

adanya vibrasi C-H. Serapan pada bilangan gelombang 1747,4 cm-1 untuk spektra

biomassa tanpa perlakuan awal menunjukkan adanya vibrasi ulur C=O karbonil

asam. Serapan pada bilangan gelombang 1639,4 cm-1 untuk spektra biomassa

tanpa perlakuan awal, 1635,5 cm-1 untuk biomassa aktif dan biomassa

terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan adanya tumpang tindih vibrasi ulur

C=O amida dan vibrasi tekuk N-H amida. Serapan pada bilangan gelombang

1033,8 cm-1 untuk biomassa tanpa perlakuan awal dan 1033,3 cm-1 untuk

biomassa terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan serapan ulur C-O eter.

Serapan pada bilangan gelombang 1103,2 cm-1 pada spektra biomassa

terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan adanya tumpang tindih antara vibrasi

ulur C-O eter dan vibrasi ulur asimetri Si-O-Si. Serapan pada bilangan gelombang

960,5 cm-1 untuk spektra biomassa terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan

adanya gugus Si-OH pada biomassa Rhyzopus oryzae terimmobilisasi natrium

silikat. Vibrasi ulur simetri Si-O-Si pada biomassa terimmobilisasi natrium silikat

ditunjukkan pada bilangan gelombang 794,6 cm-1. Vibrasi tekuk Si-O-Si pada

biomassa Rhyzopus oryzae terimmobilisasi natrium silikat ditunjukkan pada

bilangan gelombang 470,6 cm-1. Adanya gugus O-H, C-H, C=O amida, N-H

amida, dan C-O eter pada spektra FTIR biomassa tanpa perlakuan awal, biomassa

aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan bahwa pada

dinding sel biomassa Rhyzopus oryzae mengandung kitin.

Spektra FTIR biomassa tanpa perlakuan awal menunjukkan bahwa

intensitas gugus C-H lebih banyak dibandingkan gugus O-H, sedangkan pada

spektra FTIR biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat

menunjukkan bahwa intensitas gugus C-H lebih sedikit dibandingkan gugus O-H.

Hal ini kemungkinan karena pengaruh adanya pengotor pada biomassa tanpa

perlakuan awal yang banyak mengandung gugus C-H. Pada spektra FTIR

biomassa tanpa perlakuan awal muncul serapan C=O karbonil asam dari asam

amino (protein). Protein ini merupakan pengotor pada biomassa tanpa perlakuan

33

awal, sedangkan pada spektra biomassa aktif dan terimmobilisasi natrium silikat

tidak muncul serapan C=O karbonil asam dari asam amino (protein) yang

menandakan bahwa proses aktivasi dengan menggunakan NaOH dapat

menghilangkan pengotor pada dinding sel biomassa yang berupa protein.

Spektra FTIR biomassa Rhyzopus oryzae terimmobilisasi natrium silikat

muncul serapan pada bilangan gelombang 1103,2 cm-1, 794,6 cm-1, dan

470,6 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus Si-O-Si pada natrium silikat serta

adanya serapan pada bilangan gelombang 960,5 cm-1 yang menunjukkan adanya

gugus Si-OH pada biomassa immobilisasi. Adanya gugus Si-O-Si dan Si-OH

menunjukkan adanya natrium silikat sebagai matrik yang mengimmobilisasi

biomassa Rhyzopus oryzae.

4. Analisis Permukaan

Karakterisasi suatu adsorben selain dilakukan dengan cara menganalisis

gugus fungsi pada adsorben tersebut, perlu juga dilakukan analisis permukaan

adsorben. Analisis permukaan adsorben ini meliputi analisis luas permukaan

spesifik, volume pori komulatif, dan rata-rata jejari pori

Luas permukaan biomassa dapat mempengaruhi kemampuan daya serap

biomassa tersebut sebagai adsorben, semakin besar luas permukaannya maka

kemungkinan daya serapnya juga meningkat. Ukuran luas permukaan suatu

padatan sangat dipengaruhi oleh pori-pori dari padatan tersebut. Distribusi pori ini

juga sangat penting dalam penentuan kemampuan adsorben. Padatan yang

mempunyai volume pori kumulatif kecil maka padatan tersebut baik bila

digunakan untuk menyerap zat dalam jumlah yang kecil pula, sedangkan bila

volume kumulatifnya besar maka padatan tersebut dapat menyerap zat dalam

jumlah yang besar. Distribusi pori suatu padatan selain dipengaruhi oleh volume

pori komulatif juga dipengaruhi oleh jari-jari pori.

Berdasarkan jari-jari pori suatu padatan dapat dibedakan menjadi 3 macam,

yaitu material mikropori, mesopori dan makropori. Material mikropori baik bila

digunakan untuk menyerap molekul-molekul berukuran kecil, sedangkan material

mesopori untuk molekul-molekul berukuran sedang, sedangkan material

34

makropori baik digunakan sebagai sorben molekul yang berukuran besar. Rata-

rata jejari pori pada suatu padatan menunjukkan ukuran pori yang paling banyak

frekuensinya dalam material berpori tersebut. Data analisis permukaan biomassa

aktif, natrium silikat, dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat dengan

menggunakan alat SAA disajikan pada Tabel 3. Data selengkapnya ada pada

Lampiran 4, 5, dan 6.

Tabel 3. Data Analisis Permukaan Biomassa Aktif, Natrium Silikat dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat

Jenis Luas Permukaan

Spesifik (m2/g)

Volume Pori

Kumulatif

(10-3 cc/g)

Rata-rata

Jejari Pori

(Å)

Biomassa Aktif 0,385371 0,944343 49,009584

Natrium Silikat 106,282305 79,781728 15,013172

Biomassa Terimmobilisasi 199,359930 183,113035 18,370094

Tabel 3 menunjukkan bahwa luas permukaan dan volume pori kumulatif

natrium silikat cukup besar, sehingga natrium silikat cukup baik bila digunakan

sebagai bahan untuk mengimmobilisasi biomassa Rhyzopus oryzae. Immobilisasi

biomassa biasanya dilakukan pada bahan yang mempunyai luas permukaan dan

volume pori besar sehingga diharapkan dapat meningkatkan daya serap biomassa

tersebut..

Luas permukaan spesifik biomassa terimmobilisasi natrium silikat bila

dibandingkan luas permukaan matrik natrium silikat mengalami peningkatan

sebesar 87,58 % hal ini menunjukkan bahwa immobilisasi biomassa dapat

meningkatkan luas permukaan secara signifikan. Luas permukaan spesifik dan

volume pori kumulatif biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih besar

dibandingkan biomassa aktif dan matrik natrium silikat. Hal ini disebabkan karena

pada biomassa terimmobilisasi natrium silikat telah diimobilisasi pada pendukung

natrium silikat yang mempunyai volume pori-pori dan luas permukaan cukup

35

besar, sehingga diharapkan daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat

juga bisa meningkat.

Proses adsorpsi biomassa selain dipengaruhi oleh karakter biomassa sebagai

adsorben, dimungkinkan juga dipengaruhi oleh kondisi pH larutan zat warna dan

lamanya waktu kontak terjadinya proses adsorpsi. Oleh karena itu pada penelitian

ini dilakukan optimasi pH larutan zat warna Remazol Yellow dan optimasi waktu

kontak proses adsorpsi.

B. Proses Adsorpsi

1. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow

a. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow oleh Biomassa Tanpa Perlakuan Awal,

Aktif dan Terimmobilisasi Natrium Silikat

Perbedaan daya serap biomassa tanpa perlakuan, biomassa aktif dan

biomassa terimmobilisasi natrium silikat terhadap zat warna Remazol Yellow

disajikan pada Gambar 6. Data selengkapnya ada pada Lampiran 7.

1,2641,489

1,790

00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

Daya Serap (mg/g)

Tanpaperlakuan

Aktif Imobilisasi

Jenis Perlakuan Biomassa

Gambar 6. Daya Serap Biomassa Rhyzopus oryzae Tanpa Perlakuan Awal,

Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif dan Biomassa Rhyzopus oryzae Terimmobilisasi Natrium Silikat

36

Gambar 6 menunjukkan bahwa perlakuan awal biomassa dengan cara

aktivasi menggunakan NaOH dan modifikasi biomassa dengan cara immobilisasi

dapat meningkatkan daya serap biomassa jika dibandingkan dengan daya serap

biomassa tanpa perlakuan awal. Daya serap biomassa aktif bila dibandingkan

dengan biomassa tanpa perlakuan awal mengalami peningkatan sebesar 17,800 %,

bila dibandingkan dengan biomassa terimmobilisasi natrium silikat mengalami

peningkatan sebesar 29,385 %, sedangkan bila daya serap biomassa

terimmobilisasi natrium silikat dibandingkan biomassa aktif meningkatan sebesar

20,215 %. Aktivasi dapat meningkatkan daya serap biomassa dimungkinkan

karena proses aktivasi menggunakan basa NaOH dapat membersihkan permukaan

pori dinding sel jamur dari pengotor yang berupa protein, lipid, dan ion

pengganggu sehingga gugus aktif yang berfungsi menyerap zat warna Remazol

Yellow meningkat. Daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih

besar dibandingkan biomassa aktif, hal ini kemungkinan karena luas permukaan

dan volume pori kumulatif biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih besar

dibandingkan biomassa aktif. Peningkatan daya serap biomassa terimmobilisasi

natrium silikat selain dipengaruhi oleh luas permukaan adsorben, kemungkinan

juga dipengaruhi oleh gugus aktif dalam biomassa terimmobilisasi natrium silikat

lebih banyak dibandingkan biomassa aktif akibat pengaruh adanya gugus aktif

pada natrium silikat..

b. Penentuan pH Optimum

pH awal larutan dapat mempengaruhi besarnya adsorpsi zat warna Remazol

Yellow oleh biomassa Rhyzopus oryzae. Pada penelitian ini 25 mL larutan zat

warna Remazol Yellow ditambah 50 mg biomassa dengan waktu kontak yang

seragam yaitu selama 60 menit. Variasi pH pada penelitian ini dilakukan pada pH

7, 8, 9, 10, 11, 12, dan 13. Proses adsorpsi zat warna Remazol Yellow dilakukan

pada kondisi basa karena larutan zat warna Remazol Yellow dalam kondisi basa

dapat membentuk gugus radikal vinil yang ditunjukkan oleh reaksi berikut :

Z-SO2-CH2-CH2-OSO3-Na + NaOH → Z.W.-SO2-CH=CH2 + Na2SO4 + H2O

37

Gugusan –SO2-CH=CH2 merupakan senyawa vinil sulfon dimana gugus

SO2 dapat menyebabkan terjadinya kepolaran yang kuat pada gugus radikal vinil

yang strukturnya :

δ- δ+ Z-SO2-CH=CH2 Pengaruh pH terhadap daya serap biomassa aktif dan biomassa

terimmobilisasi natrium silikat disajikan pada Gambar 7. Data selengkapnya ada

pada Lampiran 8 dan 9.

00,5

11,5

22,5

33,5

4

7 8 9 10 11 12 13

pH

Day

a Se

rap

(mg/

g)

a

b

Gambar 7. Pengaruh pH terhadap Daya Serap Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif

(a) dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat (b)

Gambar 7 menunjukkan bahwa daya serap biomassa aktif dari pH 7 sampai

pH 10 terus mengalami peningkatan, tetapi terjadi penurunan daya serap terjadi

setelah pH 11. Uji statistik Duncan dan Anova menunjukkan bahwa daya serap

biomassa aktif pada pH 10 dan 11 perbedaannya tidak signifikan maka dapat

disimpulkan bahwa pH optimum penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh

biomassa aktif terjadi pada pH 10 – 11. Uji statistik penyerapan zat warna

Remazol Yellow oleh biomassa aktif selengkapnya ada pada Lampiran 21.

Daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat dari pH 7 sampai pH

12 terus mengalami peningkatan, setelah pH 12 daya serapnya menurun. Uji

statistik Duncan dan Anova penyerapan biomassa terimmobilisasi natrium silikat

38

menunjukkan bahwa daya serap antara pH 12 dan 11 serta antara pH 12 dan 13

berbeda secara signifikan, sehingga dapat disimpullkan bahwa pH optimum

penyerapan oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat terjadi pada pH 12. Uji

statistik Duncan dan Anova optimasi pH penyerapan zat warna Remazol Yellow

oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat selengkapnya ada pada Lampiran

22.

Rahmawati, dkk (2003) dalam penelitiannya menunjukkan bahwa pH

optimum penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh enceng gondok aktif terjadi

pada kondisi pH 11. Penelitian Supriyanto, 2005 menunjukkan bahwa pH

optimum penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh alang-alang aktif terjadi

pada pH 10.

pH optimum biosorpsi oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih

tinggi daripada biomassa aktif. Hal ini kemungkinan karena biomassa yang telah

diimobilisasi oleh pendukung berpori natrium silikat mempunyai kekuatan

partikel dan ketahanan kimia yang tinggi sehingga bisa lebih tahan pada pH

tinggi.

Pada pH dibawah pH optimum penyerapannya lebih kecil, hal ini mungkin

karena gugus radikal vinil sulfon yang terbentuk masih sedikit. Pada pH diatas pH

optimum penyerapannya juga lebih kecil, hal ini kemungkinkan karena ikatan

kimia antara zat warna dengan kitin telah rusak akibat suasana alkali kuat yang

pekat dan panas.

c. Penentuan Waktu Kontak Optimum

Pada percobaan penentuan waktu kontak optimum ini masing-masing

biomassa dilakukan pada pH optimum. Penentuan waktu kontak optimum untuk

biomassa aktif dilakukan pada pH 11, sedangkan penentuan waktu kontak

optimum biomassa terimmobilisasi natrium silikat dilakukan pada pH 12. Larutan

zat warna Remazol Yellow yang digunakan pada proses biosorpsi sebanyak 25 mL

kemudian ditambah 50 mg biomassa. Variasi waktu kontak pada penelitian ini

dilakukan pada 10, 20, 30, 40 60, 80, dan 100 menit.

39

Pengaruh waktu kontak terhadap daya serap biomassa aktif dan biomassa

terimmobilisasi natrium silikat disajikan pada Gambar 8. Data selengkapnya ada

pada Lampiran 10 dan 11.

0500

1.0001.5002.0002.5003.0003.5004.000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Waktu Kontak (menit)

Day

a S

erap

(mg/

g)

a

b

Gambar 8. Pengaruh Waktu Kontak terhadap Daya Serap Biomassa Rhyzopus

oryzae Aktif (a) dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat (b)

Gambar 8 menunjukkan bahwa daya serap biomassa aktif selama waktu

kontak 10 sampai 30 menit terus mengalami peningkatan, setelah 30 menit daya

serap biomassa aktif cenderung konstan. Berdasarkan uji statistik Duncan dan

Anova penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif mencapai

optimum pada waktu kontak 30 menit. Uji statistik Duncan dan Anova optimasi

waktu kontak penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif

selengkapnya disajikankan pada Lampiran 23.

Daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat pada waktu kontak 10

sampai 20 menit daya serapnya mengalami peningkatan. Setelah waktu kontak

selama 20 menit daya serap biomassa terimmobilisasi natrium silikat cenderung

konstan. Uji satistik Duncan dan Anova menunjukkan bahwa penyerapan zat

warna Remazol Yellow mencapai optimum pada waktu kontak selama 20 menit.

Data uji statistik Duncan dan Anova optimasi waktu kontak penyerapan zat warna

Remazol Yellow oleh biomassa terimmobilisasi selengkapnya disajikan pada

Lampiran 24.

Waktu kontak optimum penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh

biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih singkat dibandingkan biomassa

40

aktif. Hal ini disebabkan karena luas permukaan biomassa terimmobilisasi

natrium silikat lebih besar daripada biomassa aktif.

d. Penentuan Isoterm Adsorpsi Biomassa Aktif

Penentuan jenis isoterm adsorpsi bertujuan untuk mengetahui proses

penyerapan yang terjadi antara biomassa sebagai adsorben dan zat warna Remazol

Yellow sebagai zat yang diserap oleh adsorben (adsorbat). Penentuan isoterm

adsorpsi jamur aktif ini dilakukan pada kondisi pH dan waktu kontak optimum,

yaitu pada pH 11 dan waktu kontak 30 menit.

Menurut Stum dan Morgan (1995) adsorpsi biasanya ditulis dengan isoterm

yang menunjukkan hubungan antara konsentrasi zat yang diserap (adsorbat) dan

jumlah yang diserap pada temperatur konstan. Dua jenis adsorpsi yang sering

digunakan untuk menentukan jenis adsorpsi pada proses biosorpsi ini adalah

isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich.

1. Isoterm Langmuir

Penentuan isoterm Langmuir dilakukan dengan cara membuat kurva

hubungan antara 1/Cakhir dan 1/daya serap (1/Q), sehingga dapat diperoleh kurva

1/Q versus 1/Cakhir diperoleh kurva isoterm Langmuir untuk proses biosorpsi.

Kurva isoterm adsorpsi Langmuir biomassa aktif ditunjukkan oleh Gambar 9.

Data selengkapnya ada pada Lampiran 13.

y = 6,9742x + 0,0003R2 = 0,9952

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

1/Cakhir

1/Q

Gambar 9. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif

Dari kurva isoterm adsorpsi Langmuir pada Gambar 9 diperoleh persamaan

garis lurus y = 6,9742 x + 0,0003 dengan harga R2 = 0,9952.

41


Isoterm Freundlich ditentukan dengan cara membuat kurva hubungan log

Cakhir dan log Q. Kurva isoterm adsorpsi Freundlich log Q versus log Cakhir

disajikan oleh Gambar 10. Data selengkapnya ada pada Lampiran 14.

y = 0,9235x - 0,7372R2 = 0,9851

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

Log Cakhir

Log

Q

Gambar 10. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif

Dari kurva isoterm adsorpsi Freundlich diperoleh persamaan garis lurus

y = 0,9235 x – 0,7372 dengan harga R2 = 0,9851.

Harga koefisien regresi linier (R2) isoterm Langmuir (0,9952) lebih besar

bila dibandingkan dengan isoterm Freundlich (0,9851) sehingga isoterm adsorpsi

yang sesuai untuk penyerapan zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif

adalah isoterm Langmuir. Isoterm Langmuir ini mengasumsikan bahwa proses

adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh biomassa aktif cenderung bersifat kimia

yang menyebabkan terbentuknya lapisan tunggal (monolayer adsorption) yang

menyeluruh.

e. Penentuan Isoterm Adsorpsi Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat

Proses adsorpsi zat warna Remazol Yellow oleh biomassa terimmobilisasi

natrium silikat juga dilakukan pada kondisi pH dan waktu kontak optimum yaitu

pada pH 12 dan waktu kontak 20 menit.

1. Isoterm Langmuir

Kurva isoterm Langmuir biomassa terimmobilisasi natrium silikat

ditunjukkan oleh Gambar 11. Data selengkapnya ada pada Lampiran 16.

42

y = 4,7112x - 0,0008R2 = 0,9882

00,10,20,30,40,50,6

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

1/Cakhir

1/Q

Gambar 11. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Rhyzopus oryzae

Terimmobilisasi Natrium Silikat

Dari kurva isoterm adsorpsi Langmuir diperoleh persamaan garis lurus

y = 4,7112 x – 0,0008 dengan harga R2 = 0,9882.


Kurva isoterm Freundlich log Q versus log Cakhir ditunjukkan pada

Gambar 12. Data selengkapnya ada pada Lampiran 17.

y = 0,8807x - 0,5104R2 = 0,9701

00,20,40,60,8

11,2

0 0,5 1 1,5 2

Log Cakhir

Log

Q

Gambar 12. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Rhyzopus oryzae

Terimmobilisasi Natrium Silikat Dari kurva isoterm Freundlich biomassa terimmobilisasi natrium silikat

diperoleh persamaan garis lurus y = 0,8807 x – 0,5104 dengan harga R2 = 0,9701.

Harga koefisien regresi (R2) isoterm Langmuir (0,9882) lebih besar bila

dibandingkan dengan isoterm Freundlich (0,9701) sehingga isoterm adsorpsi zat

43

warna Remazol Yellow oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat yang sesuai

adalah isoterm Langmuir. Isoterm adsorpsi biomassa terimmobilisasi natrium

silikat sama dengan isoterm adsorpsi biomassa aktif yaitu isoterm adsorpsi

Langmuir, sehingga diasumsikan bahwa proses adsorpsi zat warna Remazol

Yellow oleh biomassa terimmobilisasi cenderung bersifat kimia yang

menyebabkan terbentuknya lapisan tunggal (monolayer) yang menyeluruh.

Menurut Gitopadmojo, 1978 senyawa radikal vinil sulfon pada zat warna

Remazol Yellow dapat bereaksi dengan gugus hidroksil pada selulosa membentuk

ikatan kovalen dengan reaksi sebagai berikut :

Z-SO2-CH=CH2 + R-O-H → Z.W.-SO2-CH2-CH2-OR

Berdasarkan spektra FTIR baik biomassa Rhyzopus oryzae aktif maupun

biomassa Rhyzopus oryzae terimmobilisasi natrium silikat menunjukkan adanya

gugus hidroksil (O-H), sehingga senyawa radikal vinil sulfon pada zat warna

Remazol Yellow kemungkinan juga bisa bereaksi dengan gugus hidroksil pada

biomassa aktif dan terimmobilisasi natrium silikat membentuk ikatan kovalen.

Selain mengandung hidroksil, pada biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi

juga mengandung gugus C=O amida yang lebih reaktif dibanding gugus hidroksil,

sehingga kemungkinan gugus C=O amida pada biomassa aktif dan biomassa

terimmobilisasi natrium silikat dapat bereaksi dengan senyawa vinil sulfon pada

zat warna Remazol Yellow membentuk ikatan kovalen. Pada spektra FTIR

biomassa terimmobilisasi natrium silikat juga mengandung gugus Si-O-Si yang

cukup reaktif, sehingga kemungkinan juga mampu bereaksi dengan senyawa vinil

sulfon membentuk ikatan kovalen.

C. Aplikasi Limbah

1. Adsorpsi

Limbah industri batik diambil dari bak penampungan setelah proses

pencelupan sebelum limbah tersebut dialirkan ke sungai. Proses adsorpsi

dilakukan masing-masing pada kondisi optimum yaitu untuk adsorpsi dengan

biomassa aktif pada pH 11 waktu kontak 30 menit, sedangkan proses adsorpsi

44

limbah zat warna oleh biomassa terimmobilisasi natrium silikat pada kondisi pH

12 waktu kontak 20 menit. Pada penelitian ini sebanyak 25 mL limbah zat warna

diadsorpsi dengan penambahan 50 mg biomassa. Data hasil adsorpsi biomassa

aktif dan terimmobilisasi natrium silikat ditunjukkan oleh Tabel 4. Data

selengkapnya ada pada Lampiran 18.

Tabel 4. Adsorpsi Biomassa Aktif dan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat terhadap Limbah Zat Warna

Jenis Biomassa Konsentrasi

terserap (ppm)

Daya serap

(mg/g)

% Adsorpsi

Aktif 10,035 (±0.250) 5,018 (±0.125) 27,957 (±0,691)

Terimmobilisasi 14,336 (±0.320) 7,168 (±0.160) 40,089 (±0,894)

Tabel 4 menunjukkan bahwa biomassa terimmobilisasi natrium silikat

mempunyai daya serap terhadap limbah zat warna yang mempunyai harga

panjang gelombang maksimal sama dengan zat warna Remazol Yellow yaitu

sebesar 416 nm lebih besar dibandingkan biomassa aktif, hal ini kemungkinan

karena luas permukaan biomassa terimmobilisasi natrium silikat lebih luas

daripada biomassa aktif dan karena jumlah gugus aktif pada biomassa

terimmobilisasi lebih banyak daripada biomassa aktif. Hal ini juga sama seperti

penyerapan biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi natrium silikat terhadap

sampel zat warna Remazol Yellow, dimana penyerapan biomassa terimmobilisasi

natrium silikat lebih besar dibanding penyerapan biomassa aktif. Perlakuan awal

dengan cara immobilisasi dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi biomassa

Rhyzopus oryzae aktif terhadap limbah zat warna yang mempunyai panjang

gelombang maksimal sama dengan zat warna Remazol Yellow yaitu 416 nm dari

27,957 % menjadi 40,089 %.

2. Desorpsi

Proses desorpsi limbah zat warna dilakukan dengan cara menambahkan

25 mL aquades ke adsorben biomassa setelah digunakan untuk mengadsorpsi

limbah zat warna. Waktu kontak proses desorpsi ini sama dengan waktu kontak

45

pada proses adsorpsi yaitu selama waktu kontak optimum untuk masing-masing

biomassa, dimana untuk desorpsi biomassa aktif dilakukan selama waktu kontak

30 menit sedangkan biomassa terimmobilisasi natrium silikat selama 20 menit.

Filtrat yang dihasilkan setelah penyaringan diukur absorbansinya dengan

spektroskopi UV-VIS. Data hasil desorpsi biomassa aktif dan biomassa

terimmobilisasi natrium silikat terhadap limbah zat warna yang mempunyai

panjang gelombang maksimal sama dengan zat warna Remazol Yellow yaitu pada

416 nm pada Tabel 5. Data selengkapnya ada pada Lampiran 19.

Tabel 5. Hasil Desorpsi Biomassa Aktif dan Terimmobilisasi Natrium Silikat terhadap Limbah Zat Warna

Jenis Biomassa Konsentrasi terdesorpsi (ppm) % Desorpsi rata-rata

Aktif 1,229 (±0,137) 12,245 (±1,268)

Immobilisasi 3,588 (±0,198) 25,015 (±0,871)

Proses desorpsi ini dapat digunakan untuk mengetahui jenis ikatan yang

terjadi antara adsorben dan adsorbat. Tabel 5 menunjukkan bahwa desorpsi

limbah zat warna pada panjang gelombang yang sama dengan zat warna Remazol

Yellow yaitu 416 nm relatif kecil. Hal ini menunjukkan bahwa ikatan kimia yang

terjadi antara limbah zat warna yang mempunyai panjang gelombang sama

dengan zat warna Remazol Yellow yaitu 416 nm dengan biomassa lebih dominan

dibanding ikatan fisika.

46

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat disimpulkan beberapa hal yaitu :

1. Daya serap biomassa Rhyzopus oryzae teraktivasi NaOH lebih besar

dibanding biomassa Rhyzopus oryzae tanpa perlakuan awal, dimana daya

serapnya mengalami peningkatan sebesar 17,8 %

2. Penggunaan matrik natrium silikat dapat meningkatkan daya serap

biomassa

3. Variasi pH awal dan lamanya waktu kontak dapat mempengaruhi daya

serap biomassa Rhyzopus oryzae terhadap zat warna Remazol Yellow.

Kondisi optimum biosorpsi zat warna Remazol Yellow menggunakan

biomassa aktif pada pH 10 - 11 dan waktu kontak 30 menit, dimana daya

serap biomassa aktif pada kondisi optimum sebesar 2,623 mg/g.

Sedangkan kondisi optimum proses biosorpsi dengan menggunakan

biomassa terimmobilisasi pada pH 12 dan waktu kontak 20 menit, daya

serap biomassa terimmobilisasi pada kondisi optimum sebesar 3,775 mg/g.

4. Proses biosorpsi baik oleh biomassa aktif maupun biomassa immobilisasi

mengikuti isoterm adsorpsi Langmuir.

B. Saran

1. Mencari alternatif bahan lain yang lebih baik untuk mengimobilisasi

biomassa.

47

DAFTAR PUSTAKA

Alberty, R.A. and Daniel, F. 1983. Physical Chemistry, John Willey and sons inc.

Canada.

Barrow, G.M. 1988. Physical Chemistry. McGraw Hill International. Singapura.

Ellis, D. 2005. Rhyzopus oryzae Synonim : Rhyzopus arrhizus. The University of

Adelaide. Cricos Provider Number 00123M.

http://www.mycology.adelaide.edu.au/Fungal_Description/Zygomycetes/Rh

yzopus/R_oryzae.html

Fomina, M. and Gadd, G.M. 2002. Metal Sorption by Biomassa of Melanin

Producing Fungi Grown in Clay-Containing Medium. Chem. Technol.

Biotechnol. Vol. 78. 23-34.

Frank C. Lu. 1995. Toksikologi Dasar. edisi kedua. Universitas Indonesia Press.

Jakarta.

Gadd, G.M. 1990. Fungi and Yeast for Metal Accumulation In Microbial Mineral

Recovery (H.L. Ehrlich, and C.l. Bierley, eds). McGraw Hill. New York.

Gardea-Torresdey, J.L. Tiemann, K.J. Gonzalez, J.H. Henning, J.A. and

Townsend, M.S. 1996. Removal of Copper Ions from Solution by Silica

Immobilized Medicago Sativa (Alfafa). Proceeding of the 10 th Annual

Conference on Hazardous Waste Research. Department of Chemistry

Univercity of Texas at el Paso. El Paso.

Gitopadmojo, I. 1978. Pengantar Kimia Zat Warna. ITT Bandung. Bandung.

Goksungup, Y, Uren, S, and Guvenc, U. 2002. Biosorption of Copper Ions by

Caustic Treated Waste Baker’s Yeast Biomass, Applied Food Engineering.

Vol 27. 23-29.

Gupta, R, Ahuja, P, Khan, S, Saxena, R.K, and Mohapatra, H. 2000. Microbial

Biosorbents : Meeting Challenges of Heavy Metal Pollution in Aqueous

Solution, Current Science, Vol. 78. No 8.

http://www.mycology.adelaide.edu.au/Fungal_Description/Zygomycetes/Rh

48

Hadi, T.S. 2005. Biosorpsi Ion Logam Ni (II) oleh Biomassa Saccharomyces

cereviceae dengan Perlakuan NaOH. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA. UNS.

Surakarta.

Hamdan, H. 1992. Introduction to Zeolite : Synthesis, Characterization and

Modifications. Univercity Teknologi Malaysia.

Hendayana, S, Kadarohman, A.A, Sumarna, A.A, dan Supriatna, A. 1994. Kimia

Nanalitik Instrumen. Edisi Kesatu. IKIP Semarang Press. Semarang.

Jufri, R. 1976. Teknologi Pengelantangan, Pencelupan dan Pencapan. Institut

Teknologi Tekstil. Bandung

Kartohadiprojo, I. I. 1992. Kimia Fisika. Jilid 2. edisi keempat. Jakarta. Erlangga.

Terjemahan : Physical Chemistry. Atkins, P.W. 1992. Univercity Lecturer

and Fellow of Lincoln. Oxford.

Krik-Othmer. 1992. Encyclopedia of Chemical Technology. 4th ed. John Willey

and Sons. New York.

Lowell, S. and Shields, E.J. 1984. Powder Surface Area and Porsity. Second

Edition. Chapman and Hall Ltd. London. New York.

Madigan, M.T, J.M. Martinko, and J. Parker. 2000, Brock Biology of

Microorganism, Prentice Hall International..

McMurry, J. 1994. Fundamental of Organic Chemistry. third editon. Brook/Cole

Publishing Company. California.

Oscik, J. 1982. Adsorption. John Wiley & Son. New York.

Palezar, M.J, Chan, Jr.E.C.S, and Palezar, M.F. 1986. Dasar-dasar mikrobiologi,

Penerjemah Ratna, S.H., dkk. UI Press. Jakarta.

Pudjaatmaka, A.H. 1986. Kimia Organik. Jilid 2. edisi ketiga. Erlangga. Jakarta.

Terjemahan : Organic Chemistry. Fessenden R.J. and Fessenden J.S. 1982.

Wadsworth Inc. Massachuset. USA.

Puranik, P.R, and Paknikar, K.M. 1999. Biosorption of Lead, Cadmium, and Zinc

by Citrobater Strain MCM B-181 : Charaction Studies. Biotechnol. Vol. 15.

233-237.

49

Rahmawati, F, Pranoto, dan Aryunani, I. 2003. Adsorpsi Zat Warna Tekstil

Remazol Yellow FG pada Limbah Batik Oleh Enceng Gondok dengan

Aktivator NaOH. Alchemy. Vol. 2. 10-18.

Robert, A.A. 1997. Physical Chemistry. John Wiley and Sons Inc. New York.

Sag, Y and Kutsal, T. 2000. Determination of the Biosorption Heats of Heavy

Metal Ions on Zooglea ramigera and Rhyzopus arrhizus, Biochemical

Engineering Journal, Vol 6. 145-151.

Santoso, S.S.D. 2005. Biosorpsi Ion Nikel (II) dengan Aspergillus oryzae :

Pengaruh Aktifasi dan Immobilisasi pada Matrik Natrium Silikat. FMIPA

UNS. Surakarta. Skripsi.

Satterfield, C.N. 1980. Heterogeneus Catalysist in Practice. McGraww-Hill book

company. New York.

Stumm, W, and Morgan, J.J. 1995. Aquatic Chemistry. John Wiley and Sons Inc,

New York.

Supriyanto, R. 2005. Adsorpsi Zat Warna Remazol Yellow FG pada Limbah

Tekstil Oleh Alang-alang (Imperata cylindrica L Raeush). Skripsi. Jurusan

Kimia F.MIPA UNS. Surakarta.

Yan, G, and Viraraghavan, T. 2000. Effect of Pretreatment on Bioadsorption of

Heavy Metals on Mucor Roucii. ISSN 0378-4738. Vol 26. 119-123.

50

Lampiran 1. Spektra FTIR Biomassa Tanpa Perlakuan Awal

51

Lampiran 2. Spektra FTIR Biomassa Aktif

52

Lampiran 3. Spektra FTIR Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat

53

Lampiran 4. Analisis Permukaan Biomassa Aktif dengan SAA

55

Lampiran 5. Analisis Permukaan Natrium Silikat dengan SAA

57

Lampiran 6. Analisis Permukaan Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat dengan SAA

59

Lampiran 7. Data Daya Serap Biomassa Tanpa Perlakuan Awal, Aktif dan


Jenis Biomassa Cterserap

(ppm)

Cterserap

rata-rata

(ppm)

Daya

serap

(mg/g)

Daya serap rata-rata

(mg/g)

2,594 1,297

2,639 1,320

Tanpa Perlakuan

2,350

2,528

(±0,156) 1,175

1,264 (±0,078)

3,195 1,589

2,855 1,428

Aktif

2,844

2,980

(±0,189) 1,442

1,489 (±0,094)

3,336 1,668

3,914 1,957

Terimmobilisasi

Natrium Silikat 3,492

3,581

(±0,299) 1,746

1,790 (±0,150)

60

Lampiran 8. Data Optimasi pH Biomassa Aktif

pH Cterserap

(ppm)

Cterserap rata-rata

(ppm)

Daya serap

(mg/g)


(mg/g)

7

3,195

2,855

2,884

2,980 (± 0,189)

1,598

1,428

1,442

1,489 (± 0,094)

8

3,378

3,156

2,874

3,136 (± 0,253)

1,689

1,578

1,437

1,568 (± 0,126)

9

3,509

3,842

3,812

3,712 (± 0,184)

1,755

1,921

1,906

1,861 (± 0,092)

10

4,440

4,232

4,721

4,464 (± 0,245)

2,220

2,116

2,361

2,232 (± 0,123)

11

4,739

4,339

4,487

4,522 (± 0,202)

2,370

2,170

2,244

2,261 (± 0,101)

12

3,664

3,323

3,538

3,508 (± 0,172)

1,832

1,662

1,769

1,754 (± 0,086)

13

2,363

2,815

2,089

2,422 (± 0,367)

1,182

1,408

1,045

1,212 (± 0,183)

61

Lampiran 9. Data Optimasi pH Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat

pH Cterserap

(ppm)

Cterserap rata-rata

(ppm)

Daya serap

(mg/g)


(mg/g)

7

3,336

3,914

3,492

3,581 (± 0,299)

1,668

1,957

1,746

1,790 (± 0,150)

8

3,704

3,400

3,756

3,620 (± 0,192)

1,852

1,700

1,878

1,810 (± 0,096)

9

4,739

4,265

4,399

4,468 (± 0,244)

2,370

2,133

2,200

2,234 (± 0,122)

10

4,624

5,127

4,890

4,880 (± 0,252)

2,312

2,564

2,445

2,440 (± 0,126)

11

5,524

5,590

5,894

5,669 (± 0,197)

2,762

2,795

2,947

2,835 (± 0,099)

12

6,968

6,583

6,775

6,775 (± 0,193)

3,484

3,292

3,388

3,388 (± 0,096)

13

5,104

5,578

4,623

5,102 (± 0,478)

2,552

2,789

2,312

2,551 (± 0,239)

62

Lampiran 10. Data Optimasi Waktu Kontak Biomassa Aktif

Waktu

kontak

(menit)

Cterserap

(ppm)

Cterserap rata-rata

(ppm)

Daya serap

(mg/g)


(mg/g)

10

2,635

2,264

2,109

2,336 (± 0,270)

1,318

1,132

1,055

1,168 (± 0,135)

20

4,287

3,776

3,939

4,013 (± 0,261)

2,144

1,888

1,970

2,001 (± 0,131)

30

5,176

5,472

5,087

5,245 (± 0,202)

2,588

2,736

2,544

2,623 (± 0,101)

40

4,783

4,739

4,524

4,682 (± 0,139)

2,392

2,370

2,262

2,341 (± 0,070)

60

4,620

4,524

4,287

4,477 (± 0,171)

2,310

2,262

2,144

2,239 (± 0,085)

80

4,679

4,309

4,650

4,546 (± 0,206)

2,340

2,155

2,325

2,273 (± 0,137)

100

4,442

4,087

4,134

4,221 (± 0,193)

2,221

2,044

2,067

2,111 (± 0,096)

63

Lampiran 11. Data Optimasi Waktu Kontak Biomassa Terimmobilisasi Natrium

Silikat

Waktu

kontak

(menit)

Cterserap

(ppm)

Cterserap rata-rata

(ppm)

Daya serap

(mg/g)


(mg/g)

10

5,338

5,790

5,397

5,508 (±0,246)

2,669

2,895

2,698

2,754 (± 0,114)

20

7,635

7,353

7,657

4,013 (±0,261)

3,818

3,677

3,829

3,775 (± 0,085)

30

6,879

7,183

7,072

5,245 (±0,202)

3,440

3,592

3,536

3,523 (± 0,077)

40

6,464

6,657

6,909

4,682 (±0,139)

3,232

3,329

3,455

3,339 (± 0,112)

60

6,739

6,894

6,583

4,477 (±0,171)

3,366

3,447

3,292

3,368 (± 0,078)

80

6,657

6,297

6,597

4,546 (±0,206)

3,329

3,140

3,299

3,256 (± 0,102)

100

6,746

6,686

6,353

4,221 (±0,193)

3,373

3,343

3,177

3,298 (± 0,106)

,

64

Lampiran 12. Data Isoterm Adsorpsi Biomassa Aktif

Cawal

(ppm)

Cakhir

(ppm)

Cakhir

rata-rata

(ppm)

Cterserap

(ppm)

Cterserap

rata-rata

(ppm)

Daya

serap

(mg/g)

Daya serap rata-

rata (ppm)

13.995

10,711

11,259

10,770

10,913

(±0,301)

3,284

2,736

3,225

3,082

(±0,301)

1,642

1,368

1,613

1,541

(±0,151)

28.800

22,252

21,778

22,460

22,163

(±0,350)

6,548

7,022

6,340

6,537

(±0,350)

3,274

3,511

3,170

3,318

(±0,175)

43.052

32,237

32,667

32,052

32,319

(±0,316)

10,815

10,385

11,000

10,733

(±0,316)

5,408

5,193

5,500

5,367

(±0,158)

58.706

46,311

47,052

47,778

46,380

(±0,640)

12,395

11,654

12,928

12,326

(±0,640)

6,198

5,827

6,464

6,163

(±0,320)

73.753

59,111

59,496

59,452

59,353

(±0,211)

14,642

14,257

14,301

14,400

(±0,211)

7,321

7,129

7,151

7,200

(±0,105)

65

Lampiran 13. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Aktif

Cakhir Daya serap (Q) 1/Cakhir 1/Q

10,913 (±0,301) 1,541 (±0,151) 0,0916 0,6489

22,163 (±0,350) 3,318 (±0,175) 0,0451 0,3019

32,319 (±0,316) 5,367 (±0,158) 0,0309 0,1863

46,380 (±0,353) 6,163 (±0,177) 0,0216 0,1623

59,353 (±0,211) 7,200 (±0,105) 0,0168 0,1389

Kurva 1/Q vs 1/Cakhir

Y = 6,9742 x + 3,2390 10-4

R2 = 0,9952

66

Lampiran 14. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Aktif

Cakhir Daya serap (Q) Log Cakhir LogQ

10,913 (±0,301) 1,541 (±0,151) 1,0379 0,1878

22,163 (±0,350) 3,318 (±0,175) 1,3456 0,5209

32,319 (±0,316) 5,367 (±0,158) 1,5095 0,7297

46,380 (±0,353) 6,163 (±0,177) 1,6663 0,7879

59,353 (±0,211) 7,200 (±0,105) 1,7734 0,8573

Kurva Log Q vs Log Cakhir

Y = 0,9235 x – 0,7372

R2 = 0,9851

67

Lampiran 15. Data Isoterm Adsorpsi Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat

Cawal

(ppm)

Cakhir

(ppm)

Cakhir

rata-rata

(ppm)

Cterserap

(ppm)

Cterserap

rata-rata

(ppm)

Daya

serap

(mg/g)

Daya serap

rata-rata (ppm)

14,084

9,859

10,385

9,822

10,022

(±0,315)

4,225

3,699

4,262

4,062

(±0,315)

2,213

1,850

2,131

2,065

(±0,190)

28,469

19,111

19,526

19,304

19,314

(±0,208)

9,358

8,943

9,165

9,155

(±0,208)

4,679

4,472

4,583

4,578

(±0,104)

43,205

28,437

28,815

28,541

28,598

(±0,195)

14,768

14,390

14,664

14,607

(±0,195)

7,384

7,195

7,332

7,304

(±0,098)

58,400

42,015

42,519

42,452

42,329

(±0,274)

16,385

15,881

15,948

16,071

(±0,274)

8,193

7,941

7,974

8,036

(±0,137)

73,573

54,289

55,156

55,770

55,072

(±0,744)

19,284

18,417

17,803

18,501

(±0,744)

9,642

9,209

8,902

9,251

(±0,372)

68

Lampiran 16. Isoterm Adsorpsi Langmuir Biomassa Terimmobilisasi Natrium

Silikat

Cakhir Daya serap (Q) 1/Cakhir 1/Q

10,022 (±0,315) 2,065 (±0,190) 0,0998 0,4843

19,314 (±0,208) 4,578 (±0,104) 0,0518 0,2184

28,598 (±0,195) 7,304 (±0,098) 0,0350 0,1369

42,329 (±0,274) 8,036 (±0,137) 0,0236 0,1244

55,072 (±0,298) 9,251 (±0,149) 0,0182 0,1081

Kurva 1/Q vs 1/Cakhir

Y = 4,7112 x – 7,8955 10-4

R2 = 0,9882

69

Lampiran 17. Isoterm Adsorpsi Freundlich Biomassa Terimmobilisasi Natrium

Silikat

Cakhir Daya serap (Q) Log Cakhir LogQ

10,022 (±0,315) 2,065 (±0,190) 1,0010 0,3149

19,314 (±0,208) 4,578 (±0,104) 1,2859 0,6607

28,598 (±0,195) 7,304 (±0,098) 1,4563 0,8636

42,329 (±0,274) 8,036 (±0,137) 1,6266 0,9050

55,072 (±0,298) 9,251 (±0,149) 1,7409 0,9662

Kurva Log Q vs Log Cakhir

Y = 0,8807 x – 0,5104

R2 = 0,9701

70

Lampiran 18. Aplikasi Adsorpsi Limbah Zat Warna

a. Adsorpsi Limbah Zat Warna dengan Biomassa Aktif

Cawal

(ppm)

C

terserap

(ppm)

C

terserap

rata-rata

(ppm)

Daya

serap

(mg/g)

Daya

serap

rata-rata

(mg/g)

%

Adsorp

% Adsorpsi

rata-rata

9,852 4,926 27,451

10,319 5,160 28,744

35,889

9,933

10,035

(±0,250) 4,967

5,018

(±0,125) 27,677

27,957 (±0,691)

b. Adsorpsi Limbah Zat Warna dengan Biomassa Terimmobilisasi Natrium

Silikat

Cawal

(ppm)

C

terserap

(ppm)

C

terserap

rata-rata

(ppm)

Daya

serap

(mg/g)

Daya

serap

rata-rata

(mg/g)

%

Adsorp

% Adsorpsi

rata-rata

14,133 7,067 39,518

14,704 7,352 41,115

35,763

14,170

14,336

(±0,320) 7,085

7,168

(±0,160) 39,622

40,098 (±0,894)

71

Lampiran 19. Desorpsi Limbah Zat Warna

a. Desorpsi Biomassa Aktif

Cawal

(ppm)

Cterdesorpsi

(ppm)

Cterdesorpsi

rata-rata (ppm)

%

Desorpsi

%

Desorpsi

rata-rata

9,852 1,074 10,901

10,319 1,281 12,413

9,933 1,333

1,229 (±0,137)

13,420

12,245 (±1,268)

b. Desorpsi Biomassa Terimmobilisasi Natrium Silikat

Cawal

(ppm)

Cterdesorpsi

(ppm)

Cterdesorpsi

rata-rata (ppm)

%

Desorpsi

%

Desorpsi

rata-rata

14.133 3.407 24.107

14.704 3.800 25.843

14.170 3.556

3.588 (±0.198)

25.095

25.015 (±0.871)

72

Lampiran 20. Perhitungan Daya Serap dan Persentase Adsorpsi Biomassa

terhadap Zat Warna Remazol Yellow

Contoh perhitungan :

1. Daya Serap

Berat adsorben (m) = 50 mg (0,05 g)

Volume larutan (V) = 25 mL (0,025 L)

Daya serap per gram biomassa = xVm

Cterserap

= Lxmg

Lmg 025,050

/852,9

= Lxg

Lmg 025,005,0

/852,9

= 4,926 mg/g

2. Persentase adsorpsi (% Adsorpsi)

Konsentrasi awal = 35,889 ppm

Konsentrasi terserap = 9,852 ppm

Persentase adsorpsi = %100xCawal

Cterserap

= %100889,35852,9 x

ppmppm

= 27,451 %

73

Lampiran 21. Uji Statistik Duncan dan Anova Optimasi pH Jamur Aktif

DY_SRP2

2.690 6 .448 31.243 .000.201 14 .014

2.891 20

Between GroupsWithin GroupsTotal

Sum ofSquares df Mean Square F Sig.

DY_SRP2

3 1.210003 1.489333 1.56800 1.568003 1.75433 1.754333 1.860673 2.232333 2.26133

1.000 .435 .078 .295 .771

PH113.007.008.0012.009.0010.0011.00Sig.

DuncanaN 1 2 3 4 5

Subset for alpha = .05

Means for groups in homogeneous subsets are displayed.Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.a.

74

Multiple Comparisons

Dependent Variable: DY_SRP2

-.07867 .097816 .435 -.28846 .13113-.37133* .097816 .002 -.58113 -.16154-.74300* .097816 .000 -.95279 -.53321-.77200* .097816 .000 -.98179 -.56221-.26500* .097816 .017 -.47479 -.05521.27933* .097816 .013 .06954 .48913.07867 .097816 .435 -.13113 .28846

-.29267* .097816 .010 -.50246 -.08287-.66433* .097816 .000 -.87413 -.45454-.69333* .097816 .000 -.90313 -.48354-.18633 .097816 .078 -.39613 .02346.35800* .097816 .003 .14821 .56779.37133* .097816 .002 .16154 .58113.29267* .097816 .010 .08287 .50246

-.37167* .097816 .002 -.58146 -.16187-.40067* .097816 .001 -.61046 -.19087.10633 .097816 .295 -.10346 .31613.65067* .097816 .000 .44087 .86046.74300* .097816 .000 .53321 .95279.66433* .097816 .000 .45454 .87413.37167* .097816 .002 .16187 .58146

-.02900 .097816 .771 -.23879 .18079.47800* .097816 .000 .26821 .68779

1.02233* .097816 .000 .81254 1.23213.77200* .097816 .000 .56221 .98179.69333* .097816 .000 .48354 .90313.40067* .097816 .001 .19087 .61046.02900 .097816 .771 -.18079 .23879.50700* .097816 .000 .29721 .71679

1.05133* .097816 .000 .84154 1.26113.26500* .097816 .017 .05521 .47479.18633 .097816 .078 -.02346 .39613

-.10633 .097816 .295 -.31613 .10346-.47800* .097816 .000 -.68779 -.26821-.50700* .097816 .000 -.71679 -.29721.54433* .097816 .000 .33454 .75413

-.27933* .097816 .013 -.48913 -.06954-.35800* .097816 .003 -.56779 -.14821-.65067* .097816 .000 -.86046 -.44087

-1.02233* .097816 .000 -1.23213 -.81254-1.05133* .097816 .000 -1.26113 -.84154

-.54433* .097816 .000 -.75413 -.33454

(J) PH18.009.0010.0011.0012.0013.007.009.0010.0011.0012.0013.007.008.0010.0011.0012.0013.007.008.009.0011.0012.0013.007.008.009.0010.0012.0013.007.008.009.0010.0011.0013.007.008.009.0010.0011.0012.00

(I) PH17.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

LSD

MeanDifference

(I-J) Std. Error Sig. Lower Bound Upper Bound95% Confidence Interval

The mean difference is significant at the .05 level.*.

75

Lampiran 22. Uji Statistik Duncan dan Anova Optimasi pH Jamur


DY_SERAP

5.784 6 .964 48.807 .000.277 14 .020

6.060 20



DY_SERAP

3 1.790333 1.810003 2.234333 2.44033 2.440333 2.551003 2.834673 3.38800

.866 .094 .351 1.000 1.000

PH7.08.09.010.013.011.012.0Sig.

DuncanaN 1 2 3 4 5



76


Dependent Variable: DY_SERAP

-.01967 .114747 .866 -.26577 .22644-.44400* .114747 .002 -.69011 -.19789-.65000* .114747 .000 -.89611 -.40389

-1.04433* .114747 .000 -1.29044 -.79823-1.59767* .114747 .000 -1.84377 -1.35156-.76067* .114747 .000 -1.00677 -.51456.01967 .114747 .866 -.22644 .26577

-.42433* .114747 .002 -.67044 -.17823-.63033* .114747 .000 -.87644 -.38423

-1.02467* .114747 .000 -1.27077 -.77856-1.57800* .114747 .000 -1.82411 -1.33189-.74100* .114747 .000 -.98711 -.49489.44400* .114747 .002 .19789 .69011.42433* .114747 .002 .17823 .67044

-.20600 .114747 .094 -.45211 .04011-.60033* .114747 .000 -.84644 -.35423

-1.15367* .114747 .000 -1.39977 -.90756-.31667* .114747 .015 -.56277 -.07056.65000* .114747 .000 .40389 .89611.63033* .114747 .000 .38423 .87644.20600 .114747 .094 -.04011 .45211

-.39433* .114747 .004 -.64044 -.14823-.94767* .114747 .000 -1.19377 -.70156-.11067 .114747 .351 -.35677 .135441.04433* .114747 .000 .79823 1.290441.02467* .114747 .000 .77856 1.27077.60033* .114747 .000 .35423 .84644.39433* .114747 .004 .14823 .64044

-.55333* .114747 .000 -.79944 -.30723.28367* .114747 .027 .03756 .52977

1.59767* .114747 .000 1.35156 1.843771.57800* .114747 .000 1.33189 1.824111.15367* .114747 .000 .90756 1.39977.94767* .114747 .000 .70156 1.19377.55333* .114747 .000 .30723 .79944.83700* .114747 .000 .59089 1.08311.76067* .114747 .000 .51456 1.00677.74100* .114747 .000 .49489 .98711.31667* .114747 .015 .07056 .56277.11067 .114747 .351 -.13544 .35677

-.28367* .114747 .027 -.52977 -.03756-.83700* .114747 .000 -1.08311 -.59089

(J) PH8.09.010.011.012.013.07.09.010.011.012.013.07.08.010.011.012.013.07.08.09.011.012.013.07.08.09.010.012.013.07.08.09.010.011.013.07.08.09.010.011.012.0

(I) PH7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

13.0

LSD

MeanDifference



77

Lampiran 23. Uji Statistik Duncan dan Anova Optimasi Waktu Kontak Jamur Aktif

DY_SRP3

3.775 6 .629 56.861 .000.155 14 .011

3.930 20



DY_SRP3

3 1.168333 2.000673 2.11067 2.110673 2.23867 2.238673 2.27333 2.273333 2.341333 2.62267

1.000 .221 .093 .275 1.000

WKT_KNTK10.0020.00100.0060.0080.0040.0030.00Sig.

DuncanaN 1 2 3 4 5



78


Dependent Variable: DY_SRP3

-.83233* .085884 .000 -1.01654 -.64813-1.45433* .085884 .000 -1.63854 -1.27013-1.17300* .085884 .000 -1.35720 -.98880-1.07033* .085884 .000 -1.25454 -.88613-1.10500* .085884 .000 -1.28920 -.92080

-.94233* .085884 .000 -1.12654 -.75813.83233* .085884 .000 .64813 1.01654

-.62200* .085884 .000 -.80620 -.43780-.34067* .085884 .001 -.52487 -.15646-.23800* .085884 .015 -.42220 -.05380-.27267* .085884 .007 -.45687 -.08846-.11000 .085884 .221 -.29420 .074201.45433* .085884 .000 1.27013 1.63854

.62200* .085884 .000 .43780 .80620

.28133* .085884 .006 .09713 .46554

.38400* .085884 .001 .19980 .56820

.34933* .085884 .001 .16513 .53354

.51200* .085884 .000 .32780 .696201.17300* .085884 .000 .98880 1.35720

.34067* .085884 .001 .15646 .52487-.28133* .085884 .006 -.46554 -.09713.10267 .085884 .252 -.08154 .28687.06800 .085884 .442 -.11620 .25220.23067* .085884 .018 .04646 .41487

1.07033* .085884 .000 .88613 1.25454.23800* .085884 .015 .05380 .42220

-.38400* .085884 .001 -.56820 -.19980-.10267 .085884 .252 -.28687 .08154-.03467 .085884 .693 -.21887 .14954.12800 .085884 .158 -.05620 .31220

1.10500* .085884 .000 .92080 1.28920.27267* .085884 .007 .08846 .45687

-.34933* .085884 .001 -.53354 -.16513-.06800 .085884 .442 -.25220 .11620.03467 .085884 .693 -.14954 .21887.16267 .085884 .079 -.02154 .34687.94233* .085884 .000 .75813 1.12654.11000 .085884 .221 -.07420 .29420

-.51200* .085884 .000 -.69620 -.32780-.23067* .085884 .018 -.41487 -.04646-.12800 .085884 .158 -.31220 .05620-.16267 .085884 .079 -.34687 .02154

(J) WKT_KNTK20.0030.0040.0060.0080.00100.0010.0030.0040.0060.0080.00100.0010.0020.0040.0060.0080.00100.0010.0020.0030.0060.0080.00100.0010.0020.0030.0040.0080.00100.0010.0020.0030.0040.0060.00100.0010.0020.0030.0040.0060.0080.00

(I) WKT_KNTK10.00

20.00

30.00

40.00

60.00

80.00

100.00

LSD

MeanDifference



79

Lampiran 24. Uji Statistik Duncan dan Anova Optimasi Waktu Kontak Jamur Terimmobilisasi Natrium Silikat

Univariate Tests

Dependent Variable: OPTIMASI WAKTU KONTAK JAMUR IMOBILISASI

1.724 6 .287 29.497 .000.136 14 9.741E-03

ContrastError


The F tests the effect of WAKTU. This test is based on the linearly independentpairwise comparisons among the estimated marginal means.

OPTIMASI WAKTU KONTAK JAMUR IMOBILISASI

3 2.7540003 3.2560003 3.2976673 3.3386673 3.368333 3.3683333 3.5226673 3.774667

1.000 .219 .076 1.000

WAKTU10.0080.00100.0040.0060.0030.0020.00Sig.

Duncana,bN 1 2 3 4

Subset

Means for groups in homogeneous subsets are displayed.Based on Type III Sum of SquaresThe error term is Mean Square(Error) = 9.741E-03.

Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.a.

Alpha = .05.b.

80


Dependent Variable: OPTIMASI WAKTU KONTAK JAMUR IMOBILISASI

-1.020667* .0805869 .000 -1.193508 -.847825-.768667* .0805869 .000 -.941508 -.595825-.584667* .0805869 .000 -.757508 -.411825-.614333* .0805869 .000 -.787175 -.441492-.502000* .0805869 .000 -.674842 -.329158-.543667* .0805869 .000 -.716508 -.3708251.020667* .0805869 .000 .847825 1.193508

.252000* .0805869 .007 .079158 .424842

.436000* .0805869 .000 .263158 .608842

.406333* .0805869 .000 .233492 .579175

.518667* .0805869 .000 .345825 .691508

.477000* .0805869 .000 .304158 .649842

.768667* .0805869 .000 .595825 .941508-.252000* .0805869 .007 -.424842 -.079158.184000* .0805869 .039 .011158 .356842.154333 .0805869 .076 -.018508 .327175.266667* .0805869 .005 .093825 .439508.225000* .0805869 .014 .052158 .397842.584667* .0805869 .000 .411825 .757508

-.436000* .0805869 .000 -.608842 -.263158-.184000* .0805869 .039 -.356842 -.011158-.029667 .0805869 .718 -.202508 .143175.082667 .0805869 .322 -.090175 .255508.041000 .0805869 .619 -.131842 .213842.614333* .0805869 .000 .441492 .787175

-.406333* .0805869 .000 -.579175 -.233492-.154333 .0805869 .076 -.327175 .018508.029667 .0805869 .718 -.143175 .202508.112333 .0805869 .185 -.060508 .285175.070667 .0805869 .395 -.102175 .243508.502000* .0805869 .000 .329158 .674842

-.518667* .0805869 .000 -.691508 -.345825-.266667* .0805869 .005 -.439508 -.093825-.082667 .0805869 .322 -.255508 .090175-.112333 .0805869 .185 -.285175 .060508-.041667 .0805869 .613 -.214508 .131175.543667* .0805869 .000 .370825 .716508

-.477000* .0805869 .000 -.649842 -.304158-.225000* .0805869 .014 -.397842 -.052158-.041000 .0805869 .619 -.213842 .131842-.070667 .0805869 .395 -.243508 .102175.041667 .0805869 .613 -.131175 .214508

(J) WAKTU20.0030.0040.0060.0080.00100.0010.0030.0040.0060.0080.00100.0010.0020.0040.0060.0080.00100.0010.0020.0030.0060.0080.00100.0010.0020.0030.0040.0080.00100.0010.0020.0030.0040.0060.00100.0010.0020.0030.0040.0060.0080.00

(I) WAKTU10.00

20.00

30.00

40.00

60.00

80.00

100.00

LSD

MeanDifference


Based on observed means.The mean difference is significant at the .05 level.*.

OPTIMASI pH DAN WAKTU KONTAK BIOSORPSI ZAT WARNA ...

Documents

Transcript of OPTIMASI pH DAN WAKTU KONTAK BIOSORPSI ZAT WARNA ...