PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KITOSAN …repository.unair.ac.id/25759/7/KKK.compressed (1).pdfADLN...

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Nourmalasari Aisyah Pembuatan dan Karakterisasi Kitosan-Urea dengan

Penambahan Asam Kloroasetat dan Glutaraldehid Sebagai Adsorben Ion

Logam Cu2+ Melalui Teknik Adsorpsi Fluidisasi

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KITOSAN-UREA

DENGAN PENAMBAHAN ASAM KLOROASETAT DAN

GLUTARALDEHID SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM Cu2+

MELALUI TEKNIK ADSORPSI FLUIDISASI

SKRIPSI

NOURMALASARI AISYAH

PROGRAM STUDI S-1 KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2012





PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KITOSAN-UREA

DENGAN PENAMBAHAN ASAM KLOROASETAT DAN

GLUTARALDEHID SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM Cu2+

MELALUI TEKNIK ADSORPSI FLUIDISASI

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SarjanaSains

Bidang Kimia Pada Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

NOURMALASARI AISYAH

080810054

Tanggal Lulus:

17 Juli 2012

Disetujui Oleh :

Pembimbing I

Dr. Ir. Suyanto, M.Si

NIP. 19520217 198203 1 001

Pembimbing II

Siti Wafiroh, S.Si, M.Si

NIP. 19681209 199411 2 001





LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Kitosan-Urea dengan

Penambahan Asam Kloroasetat dan Glutaraldehid

Sebagai Adsorben Ion Logam Cu2+ Melalui Teknik

Adsorpsi Fluidisasi

Penyusun : Nourmalasari Aisyah

NIM : 080810054

Tanggal Ujian : 17 Juli 2012

Pembimbing I

Dr. Ir. Suyanto, M.Si

NIP. 19520217 198203 1 001

Pembimbing II

Siti Wafiroh, S.Si, M.Si

NIP. 19681209 199411 2 001

Mengetahui,

Ketua Program Studi S-1 Kimia

Departemen Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA

NIP. 19671115 199102 2 001





PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam

lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi

kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan

sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik

Universitas Airlangga

iv





KATA PENGANTAR

Assalamualaikum wr.wb

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya,

sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Pembuatan dan

Karakterisasi Kitosan-Urea dengan Penambahan Asam Kloroasetat dan

Glutaraldehid Sebagai Adsorben Ion Logam Cu2+ Melalui Teknik Adsorpsi

Fluidisasi. Shalawat serta salam tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW

karena berkat perjuangan beliau dan para sahabatnya, penyusun bisa menikmati

indahnya iman.

Penyusun menyadari bahwa penulisan naskah skripsi ini tidak lepas dari

bantuan berbagai pihak, untuk itu penyusun menyampaikan terima kasih kepada:

1. Bapak Dr. Ir. Suyanto, M.Si selaku pembingbing I dan Ibu Siti Wafiroh, S.Si,

M.Si selaku pembingbing II yang telah memberikan ide, saran, koreksi, doa dan

bimbingan sampai terselesaikan skripsi ini.

2. Bapak Dr. Mulyadi Tandjung, M.S selaku penguji I dan Ibu Dr. Muji Harsini,

M.Si selaku penguji II yang telah memberikan saran, doa, dan bimbingan hingga

terselesaikan skripsi ini.

3. Ibu Dr. Afaf Baktir selaku Dosen Wali yang senantiasa membimbing serta

memberikan banyak masukan selama kegiatan kuliah.

4. Ibu Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA selaku Ketua Departemen Kimia yang

senantiasa memberikan dukungan.

5. Seluruh staf pengajar Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, atas

ilmu yang telah diberikan.

6. Bapak Nono Mariyono dan Ibu Lusy Sawitri, serta kakak dan adik yang telah

memberikan kasih sayang, dukungan moral dan spiritual serta doa yang

senantiasa mengalir demi kesuksesan anak-anaknya.

v





7. Ardana Yudistira Aulia yang telah banyak memberikan doa dan bantuan selama

kegiatan menyelesaikan skripsi.

8. Teman-teman kimia angkatan 2008 khususnya Puji Lestari, Asri Zulchana,

Vridayani Anggi, Ryan Rachmawan, Ayu Eprilita, Yan Polan, Nadya Aisya,

Jemmy Mahesa, Reylah Mustika, Della Ratna, Laras Risqoniah, Riza Damayanti,

Siti Mariam, Wike Arnovia, Ariesta Faulina, Faiz Tamami, M.Avi, Farradhina

Choria, Ratih Kusuma.

9. Teman-teman KKN Somber khususnya Gerry Maulana, Neni Oktavia, Rara

Gendis, Darari Rahmantya, Nanda Firmanda, Isnaini Septi, Titis Rieski, dan

Wisudawan, yang banyak memberikan dukungan pada penulis selama

mengerjakan skripsi.

10. Teman-teman angkatan 2008, 2009, 2010 yang senantiasa menemani dalam

menuntut ilmu dalam perkuliahan.

11. Teman-teman yang telah membantu pada proses pembuatan kolom fluidisasi,

terimakasih untuk semangat serta saran yang telah diberikan.

Penyusun menyadari bahwa dalam penulisan naskah skripsi ini masih banyak

kekurangan, sehingga penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun

demi perbaikan skripsi ini. Penyusun berharap naskah skripsi ini dapat bermanfaat dan

sedikit memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi

di negeri ini.

Wassalamu’alaikum wr.wb

Surabaya, Juli 2012

Penyusun,

Nourmalasari Aisyah

vi


vii




Aisyah, N., 2012, Pembuatan dan Karakterisasi Kitosan-Urea dengan


Logam Cu2+ Melalui Teknik Adsorpsi Fluidisasi. Skripsi ini di bawah

bimbingan Dr. Ir. Suyanto, M.Si., dan Siti Wafiroh, S.Si, M.Si., Departemen

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya

ABSTRAK

Kitosan merupakan biopolimer dengan kemampuan adsorpsi terhadap ion logam

yang sangat baik. Modifikasi kitosan banyak dilakukan sebagai upaya

meningkatkan kemampuan adsorpsi terhadap ion logam. Penelitian ini bertujuan

mengetahui pengaruh pembuatan kitosan-urea dengan penambahan asam

kloroasetat, glutaraldehid dan urea, serta kemampuan kitosan-urea dalam

mengadsorpsi ion logam Cu2+ melalui metode adsorpsi fluidisasi. Pada penelitian

ini, senyawa turunan kitosan yaitu kitosan urea disintesis melalui dua tahap, tahap

pertama o-carboksimetilasi dan modifikasi dengan penambahan glutaraldehid-

urea. Karakterisasi senyawa kitosan dan kitosan-urea dilakukan menggunakan

spektroskopi FT-IR dan pengukuran kadar ion logam Cu2+ hasil adsorpsi

dianalisis menggunakan AAS pada panjang gelombang maksimal 324.75 nm.

Proses transformasi kitosan setelah penambahan asam kloroasetat terlihat pada

perubahan struktur pada gugus hidroksil menghasilkan karboksi metil kitosan.

Penambahan glutaraldehid-urea pada karboksi metil kitosan mensubstitusi pada

gugus amina. Modifikasi kitosan menjadi kitosan-urea digunakan sebagai

adsorben ion logam Cu2+. Proses adsorpsi dilakukan menggunakan metode

adsorpsi fluidisasi dengan mengontakkan 0.5 gram adsorben kitosan-urea dengan

200 ml larutan yang mengandung ion logam Cu2+ dengan waktu kontak selama 20

hingga 100 menit. Metode adsorpsi fluidisasi lebih efektif, hal ini terlihat dari

hasil kapasitas adsorpsi kitosan pada ion logam Cu2+ sebesar 34.51 mg/g dalam

waktu adsorpsi 180 menit, dan kapasitas adsorpsi kitosan-urea sebesar 35.76 mg/g

dalam waktu adsorpsi 80 menit.

Kata kunci : kitosan, modifikasi kitosan, asam kloroasetat, glutaraldehid,

adsorpsi fluidisasi, ion Cu2+





Aisyah, N., 2012, Synthesize and Characterisation Chitosan-Urea With

Addition of Chloroacetic acid and Glutaraldehyde as Adsorbent Cu 2+ Ion

by Fluidization Adsorption Technique. This study is under guidance of

Dr. Ir. Suyanto, M.Si., and Siti Wafiroh, S.Si, M.Si., Department of

Chemistry, Science and Technology Faculty, Universitas Airlangga.

ABSTRACT

Chitosan is a biopolymer with the good adsorption ability of metal ions.

Modifications chitosan is widely used as an effort to improve the adsorption

ability of metal ions. This study aims to determine the effect of urea with the

addition of chloasetic acid, glutaraldehyde and urea, and the ability of chitosan-

urea adsorbed Cu2+ metal ions by fluidization adsorption method. In this study,

chitosan-urea modified chitosan derivatives were synthesizes through two steps,

o-carboxymethylated first and then modified by the addition of glutraldehyde-urea

Characterization of chitosan and chitosan-urea performed by FT-IR spectroscopy

and determination of Cu2+ metal ions adsorption results were analyzed using AAS

at wavelength of 324.75 nm. The chitosan transformation process after addition of

chloroasetic acid changes in the structure of the hydroxyl group then produce

carboxy methyl chitosan. The addition of glutaraldehyde-urea in the carboxy

methyl chitosan substituting on the amine group. Modifications chitosan into

chitosan-urea is used as adsorbent of metal ions Cu2+. The process adsorption by

fluidization adsorption method using 0.5 grams of adsorbent chitosan-urea in 200

ml solution containing metal ions Cu2+ with the contact time for 20 to 100

minutes. Fluidization adsorption method is considered as an effective method.

This is evident from the result of the adsorption capacity of chitosan on the metal

ions Cu2+ at 34.51 mg/g in the adsortption time of 180 minutes, and the adsorption

capacity of chitosan-urea of 35.76 mg/g in the adsorption time of 80 minutes.

Keywords : chitosan, modified chitosan, chloroacetic acid, glutaraldehyde,

fluidization adsorption method, ion Cu2+

viii





DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL ..................................................................................................... i

LEMBAR PERNYATAAN....................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................... iii

LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ............................................... iv

KATA PENGANTAR ............................................................................................... v

ABSTRAK .................................................................................................................. vii

ABSTRACT ............................................................................................................... viii

DAFTAR ISI .............................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................................. xiv

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

11.1 .......................................................................................................... Latar

Belakang Permasalahan.............................................................................. 1

11.2 .......................................................................................................... Rumu

san Masalah ................................................................................................ 6

11.3 .......................................................................................................... Tujua

n Penelitian ................................................................................................. 6

11.4 .......................................................................................................... Manf

aat Peneltian ............................................................................................... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 8

2.1 Kitin ............................................................................................................ 8

2.2 Kitosan........................................................................................................ 10

2.2.1 Sifat kitosan ....................................................................................... 12

2.2.2 Manfaat kitosan ................................................................................. 12

2.3 Karakterisasi Kitin dan Kitosan ................................................................. 14

2.4 Kitosan Termodifikasi ................................................................................ 18

2.5 Urea ............................................................................................................ 20

2.6 Logam Berat ............................................................................................... 21

2.7 Logam Tembaga ......................................................................................... 22

2.8 Adsorpsi...................................................................................................... 23

2.9 Teknik Adsorpsi Fluidisasi ........................................................................ 24

2.10 Spektroskopi FTIR ................................................................................... 27

2.11 AAS .......................................................................................................... 28

BAB III METODE PENELTIAN ............................................................................. 30

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................... 30

3.2 Bahan dan Alat Penelitian .......................................................................... 30





ix





3.2.1 Bahan-bahan penelitian ..................................................................... 30

3.2.2 Alat-alat penelitian ............................................................................ 30

3.3 Diagram Kerja ............................................................................................ 31

3.4 Pembuatan Reagen ..................................................................................... 32

3.5 Prosedur Penelitian ..................................................................................... 34

3.5.1 Preparasi serbuk cangkang rajungan ................................................. 34

3.5.2 Pembuatan kitosan dari kitin ............................................................. 34

3.5.3 Karakterisasi kitin dan kitosan .......................................................... 36

3.5.4 Pembuatan kitosan-urea .................................................................... 37

3.5.5 Proses adsorpsi .................................................................................. 38

3.5.6 Penentuan kapasitas adsorpsi logam Cu2+ dalam kitosan-urea ......... 39

3.5.5 Penentuan ukuran pori adsorben kitosan-urea .................................. 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 41

4.1 Hasil Preparasi Serbuk Cangkang Rajungan .............................................. 41

4.2 Hasil Pembuatan Kitosan dari Kitin ........................................................... 41

4.2.1 Tahap isolasi kitin dari cangkang rajungan ....................................... 41

4.2.2 Hasil transformasi kitin menjadi kitosan ........................................... 44

4.3 Hasil Karakterisasi Kitin dan Kitosan ........................................................ 46

4.3.1 Hasil uji kelarutan kitosan ................................................................. 46

4.3.2 Hasil penentuan berat molekul rata-rata kitsoan ............................... 47

4.3.3 Hasil penentuan derajat deasetilasi dengan FTIR ............................. 47

4.4 Hasil Pembuatan Kitosan-urea ................................................................... 50

4.4.1 Hasil pembuatan karboksi metil kitosan ........................................... 50

4.4.2 Hasil pembuatan karboksi metil kitosan dan glutaraldehid-urea ...... 53

4.5 Hasil Proses Adsorpsi ................................................................................. 60

4.5.1 Pembuatan kurva standar Cu ............................................................. 62

4.5.2 Pengukuran kadar ion logam Cu2+ hasil adsorpsi ............................. 63

4.5.3 Hasil penentuan kapasitas adsorpsi ion logam Cu2+ dalam

kitosan-urea ....................................................................................... 66

4.5.4 Hasil analisa BET pengukuran pori kitosan-urea .............................. 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 70

5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 70

5.2 Saran ........................................................................................................... 71

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................. 72

LAMPIRAN ................................................................................................................ 79

x





DAFTAR TABEL

Nomor Judul Tabel Halaman

2.1 Komposisi cangkang rajungan ......................................... 9

4.1 Gugus fungsi dan bilangan gelombang kitin dan

kitosan .............................................................................. 48

4.2 Gugus fungsi dan bilangan gelombang senyawa

organik dan karboksi metil kitosan .................................. 53

4.3 Gugus fungsi dan bilangan gelombang senyawa

organik dan kitosan-urea .................................................. 60

4.4 Adsorpsi ion logam Cu2+ dari kitosan pada beberapa

penelitian menggunakan senyawa turunan kitosan.......... 67

4.5 Perbandingan hasil analisa BET kitosan-urea ................. 68

xi





DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

2.1 Struktur kitin ............................................................................ 8

2.2 Struktur kitosan ........................................................................ 10

2.3 Mekanisme transformasi kitin menjadi kitosan ....................... 11

2.4 Spektrum FTIR senyawa kitosan ............................................. 15

2.5 Mekanisme reaksi karboksi metil kitosan ................................ 19

2.6 Mekanisme crosslinked karboksi metil kitosan

glutaraldehid-urea .................................................................... 20

2.7 Kolom fluidisasi ....................................................................... 27

2.8 Proses atomisasi pada AAS ...................................................... 29

3.1 Kolom fluidisasi pada penelitian .............................................. 39

4.1 Serbuk cangkang rajungan ....................................................... 41

4.2 Reaksi deproteinasi .................................................................. 42

4.3 Reaksi demineralisasi ............................................................... 43

4.4 Reaksi deasetilasi ..................................................................... 45

4.5 Serbuk kitosan .......................................................................... 46

4.6 Kelarutan kitin (a) dan kitosan (b) ........................................... 47

4.7 Spektrum FT-IR kitin ............................................................... 48

4.8 Spektrum FT-IR kitosan........................................................... 49

4.9 Karboksi metil kitosan ............................................................. 51

4.10 Struktur senyawa karboksi metil kitosan ................................. 52

4.11 Spektrum FT-IR karboksi metil kitosan................................... 52

4.12 Struktur glutaraldehid............................................................... 54

4.13 Struktur urea ............................................................................. 54

4.14 Mekanisme reaksi glutaraldehid dan urea ................................ 55

4.15 Kitosan-urea ............................................................................. 56

xii





4.16 Mekanisme reaksi pembentukan kitosan-urea ......................... 57

4.17 Hipotesis struktur kitosan-urea ................................................ 59

4.18 Spektrum FT-IR kitosan-urea .................................................. 59

4.19 Kolom adsorpsi fluidisasi ........................................................ 61

4.20 Kurva standar Cu ..................................................................... 62

4.21 Grafik adsorpsi ion logam Cu2+ oleh kitosan........................... 63

4.22 Grafik adsorpsi ion logam Cu2+ oleh kitosan-urea .................. 64

4.23 Grafik kapasitas adsorpsi ion logam Cu2+ oleh kitosan dan

Kitosan-urea ............................................................................. 66

xiii





DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Lampiran

1 Data hasil perubahan massa cangkang rajungan pada proses isolasi

kitin menjadi kitosan

2 Data penentuan berat molekul kitosan rata-rata kitosan

3 Data hasil karakterisasi FTIR kitin dan kitosan organik dan

karboksi metil kitosan

4 Data hasil adsorpsi ion logam Cu2+ oleh kitosan dan kitosan-urea

5 Data hasil penentuan kapasitas adsorpsi ion

logam Cu2+ oleh kitosan dan kitosan-urea

xiv





BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Permasalahan

Logam berat di lingkungan perairan sebagian besar menyebabkan

kerusakan parah, yang berakibat pada kehidupan manusia dan lingkungan

perairan. Pencemaran logam berat dianggap sebagai bahan yang tidak dapat

didegradasi. Senyawa organik beracun dan logam berat sebagian besar berasal

dari kegiatan industri, seperti industri elektroplating, dan metalurgi (Vega et al,

2006). Toksisitas dari pencemaran yang terus menerus mencemari lingkungan

akan sangat berbahaya bagi kehidupan manusia dan lingkungan sekitarnya (Jang

et al, 2005). Oleh karena itu, logam berat harus diolah sehingga memenuhi standar

ambang batas sebelum dibuang kewilayah perairan. Tembaga (Cu2+) merupakan

ion logam yang mendapat perhatian utama sebagai bahan pencemar lingkungan,

karena secara luas digunakan dalam pembuatan pupuk, penyulingan minyak bumi,

cat dan pigmen, kertas dan pulp, pengecoran, industri elektroplating. Penyerapan

Cu2+ yang berlebihan didalam tubuh (lebih dari 1.0 mg / L pada air minum) dapat

menyebabkan anemia, hemolitik, kelainan neurologis dan kerusakan kornea

(Massaro, 2003).

Berbagai metode physico-chemical termasuk filtrasi, pertukaran osmosis

(Ning, 2002), electrochemical treatment (Chen et al, 2002), pertukaran ion,

karbon aktif (Hu et al, 2003), adsorpsi, dan teknologi membran (Reddad et al,

2003), koagulasi dan flokulasi yang digunakan untuk mengurangi dan

menghilangkan ion logam beracun. Proses koagulasi-flokulasi dapat digunakan

1





2

sebagai pretreatment, posttreatment atau metode utama dalam penanganan

limbah. Namun, metode ini memiliki banyak kelemahan. Sebagai contoh,

pertukaran ion adalah metode yang efisien, tetapi tidak hanya menghilangkan ion

logam berat tetapi terjadi pertukaran Ca2+ dan Mg2+ (Li et al, 2008). Beberapa

teknologi ini termasuk dalam teknologi dengan biaya yang relatif mahal. Beberapa

metode tersebut tidak efektif terutama pada ion logam berat dengan konsentrasi

yang lebih rendah dai 100 mg/L logam. Upaya pengurangan Cu2+ dari air limbah

telah banyak diselidiki. Pada berbagai penelitian telah banyak diselidiki manfaat

dari polimer sebagai bahan alternatif yang efisien dan ekonomis, serta proses

adsorpsi yang secara khusus digunakan dalam pengolahan air (Copello et al,

2008).

Adsorpsi adalah metode yang sangat efektif untuk menghilangkan limbah

beracun dari limbah yang mengandung logam berat, terutama karena kemudahan

proses dan biaya yang murah sebagai adsorben alami seperti limbah pertanian,

bahan pembuatan tanah liat, biomassa dan pengolahan limbah hasil laut.

Penggunaan biopolimer sebagai adsorben ion logam telah banyak dilakukan.

Menurut Ravi dan Muzarelli tahun 2004, kitosan adalah biopolimer yang berasal

dari kitin dan dapat diaplikasikan secara luas dalam pengolahan air limbah,

industri kimia, biomedis dan farmasi. Kitosan diperoleh dari proses deasetilasi

kitin yang memiliki manfaat lebih luas. Kitosan tidak beracun, bersifat

bioadsorben dan memiliki berbagai macam fungsi biologis termasuk

antitrombogenik, meningkatkan imunitas, homeostatik, dan penyembuhan luka

(Tang et al, 2003).





3

Kitosan telah digunakan secara luas sebagai adsorben untuk mengurangi

pencemaran air yang terkontaminasi logam berat. Kitosan memiliki kemampuan

mengikat logam beracun lebih dari 1 mmol / gram. Kemampuan pengikatan

kitosan terhadap logam tertentu lebih besar dibandingkan dengan karbon aktif

(Varma et al, 2004). Besarnya adsorpsi kitosan tergantung pada sumber kitosan,

derajat deasetilasi, sifat dari ion logam dan pH larutan (Cestari et al, 2005).

Biopolimer kitosan mudah diperoleh dari deasetilasi kitin, sebuah

mukopolisakarida alami yang banyak ditemukan dalam eksoskeleton serangga,

cangkang crustaceae dan dinding sel jamur (Arica et al, 2004). Rajungan sebagai

salah satu komoditas ekspor sektor perikanan Indonesia yang dijual dalam bentuk

kemasan dalam kaleng. Proses pengemasan ini menghasilkan limbah kulit

(cangkang) dalam jumlah besar, sekitar 40-60% dari total berat rajungan (Rahayu

dan Purnavita, 2004). Semakin banyak limbah rajungan yang belum dimanfaatkan

secara maksimal, perlu adanya solusi. Sehingga dapat mengurangi permasalahan

lingkungan, seperti bau dan estetika yang kurang baik, yang nantinya memberikan

nilai tambah bagi usaha pengolahan rajungan (Rahayu dan Purnavita, 2004).

Limbah cangkang rajungan masih mengandung senyawa kimia cukup

banyak yaitu protein, mineral dan kitin. Kitin adalah polimer alam yang tidak larut

dalam air, sehingga penggunaannya terbatas. Namun dengan modifikasi kimia

dapat diperoleh senyawa turunan kitin yang mempunyai sifat kimia dan efek yang

lebih baik, yaitu kitosan (Ramesh et al, 2008).

Kitosan terdiri dari β-(1,4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucose dan unit β-

(1,4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose dengan gugus amino dan hidroksi yang





4

reaktif serta dapat menyerap ion logam pada larutan netral. Hal ini secara

signifikan mampu meningkatkan kapasitas adsorpsi secara fisik maupun kimia.

Yang termasuk dalam modifikasi kimia adalah cross-lingking (meningkatkan

stabilisasi polimer dalam larutan asam) (Piron et al, 1997), dan penambahan

gugus fungsi (memperbanyak bidang adsorpsi) (Martins et al, 2004). Modifikasi

yang banyak dilakukan para peneliti adalah dengan cara crosslinked antar rantai

atau mengubahnya dalam bentuk garam (Purwatiningsih, 2009). Beberapa macam

bahan yang digunakan untuk crosslinking adalah glutaraldehid (Wan Ngah et al,

2006), epiklorohidrin dan etilenglikol diglisidil eter (Ngah et al, 2002). Diantara

senyawa turunan kitosan, percabangan gugus fungsi karboksil mampu

meningkatkan daya adsorpsi dari kitosan. Crosslinked pada kitosan dengan

penambahan glutaraldehid mampu meningkatkan kapasitas adsorpsi dari adsorben

(Sun dan Wang, 2005). Screenivasan tahun 2009, pada penelitiannya

menggunakan kitosan tercrosslinked glutaraldehid dan epiclorohydrin yang

mampu meningkatkan penyerapan ion logam Cu2+ sebanyak 82%. Kitosan juga

memiliki kemampuan untuk menyerap ion logam Cu2+ dan Cr4+ yang terdapat

pada limbah (Schmuhl et al, 2001).

Proses adsorpsi logam berat secara umum menggunakan metode batch

atau sistem aliran silang. Metode batch memiliki beberapa kelemahan, yaitu

jumlah adsorben yang banyak akibat penampungan larutan dan adsorben dari

batch ke batch berikutnya, pemurnian yang kurang merata terhadap adsorben,

serta efisiensi terhadap waktu penyerapan logam terhadap adsorben (Crittenden,

1998). Selain metode batch, saat ini telah dikembangkan metode-metode lain pada





5

proses adsorpsi, diantaranya adalah teknik adsorpsi fluidisasi (fluidized bed

adsorption) yaitu teknik adsorpsi dalam media kolom dengan aliran gas secara

kontinyu melalui bed penahan adsorben. Fluidisasi digambarkan sebagai proses

kontak antara solid dengan fluid. Fluidisasi merupakan proses pengontakan bahan

padat dengan fluida sehingga sifatnya berubah menyerupai sifat fluida. Kelebihan

dari teknik adsorpsi fluidisasi adalah pergerakan adsorben dalam bagian kolom

sebagai akibat adanya proses aliran gas dalam kolom, mampu mengadsorpsi ion

logam dalam larutan secara maksimal, serta efisiensi waktu yang lebih baik

(Crittenden, 1998).

Pada penelitian sebelumnya, kitosan murni digunakan sebagai adsorben

pada ion logam Cu2+ yang menghasilkan kapasitas adsorpsi maksimal sebesar

37,88 mg/gr dan penyerapan pada ion logam Pb2+ menghasilkan kapasitas

adsorpsi maksimal sebesar 13,05 mg/g (Chen et al, 2008). Wang tahun 2010,

dalam penelitiannya menggunakan kitosan termodifikasi glutaraldehid dan tiourea

mampu mengadsorpsi ion logam Hg2+ dengan kapasitas adsorpsi sebesar 6,29

mmol/g. Chen tahun 2009, menggunakan kitosan termodifikasi glutaraldehid dan

crosslinked logam mampu mengadsorpsi ion Cu2+ dengan kapasitas adsorpsi

sebesar 33,00 mg/gr.

Pada penelitian ini akan disintesis kitin dari cangkang rajungan, melalui

tahap deproteinasi, demineralisasi dan depigmentasi. Kemudian melalui proses

deasetilasi kitin ditransformasi menjadi kitosan. Kitosan yang diperoleh

dimodifikasi menjadi kitosan-urea dengan penambahan asam kloroasetat,

glutaraldehid dan urea. Penambahan glutaraldehid sebagai agen crosslinked





6

diharapkan mampu meningkatkan kemampuan adsorpsi dari adsorben kitosan-

urea. Kitosan-urea yang telah disintesis digunakan sebagai adsorben ion logam

Cu2+ dengan teknik adsorpsi fluidisasi. Kitin, kitosan, dan kitosan-urea

dikarakterisasi dengan menggunakan FT-IR, larutan logam Cu2+ dianalisis

menggunakan AAS, dan adsorben kitosan-urea dianalisis menggunakan uji BET.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah tersebut di atas, maka dapat

dirumuskan masalah sebagai berikut.

1. Bagaimana mensintesis kitosan-urea dengan penambahan asam

kloroasetat dan glutaraldehid sebagai agen crosslinked ?

2. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi urea pada sintesis kitosan-

urea sebagai adsorben ion logam Cu2+ dari hasil kapasitas adsorpsi dan

variasi waktu kontak dalam menyerap ion logam Cu2+ melalui proses

adsorpsi fluidisasi ?

1.3 Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Mensistesis kitosan-urea dengan penambahan asam kloroasetat dan

glutaraldehid sebagai agen crosslinked

2. Mengetahui pengaruh variasi konsentrasi urea pada sintesis kitosan-

urea sebagai adsorben ion logam Cu2+ dan variasi waktu kontak

terhadap penyerapan ion logam Cu2+ melalui proses adsorpsi fluidisasi





7

1.4 Manfaat Penelitian

Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat dihasilkan suatu metode yang

efektif untuk mengurangi ion logam Cu2+ di perairan sehingga bermanfaat untuk

masyarakat secara luas.





BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kitin

Kitin disebut sebagai polisakarida linear (1,4)-2-acetamida-2-deoksi- β-D-

glukosa atau poli-(β-1,4-N-asetilglukosamin) yang merupakan polisakarida alami

dengan kelimpahan terbesar kedua setelah selulosa (Khor, 2010). Kitin dengan

rumus molekul (C8H13NO5)n tersusun atas 47% C, 6% H, 7% N dan 40%

O. Struktur kitin menyerupai selulosa dan hanya berbeda pada gugus yang terikat

di posisi atom C2. Gugus C2 pada selulosa adalah gugus hidroksil, sedangkan

pada C2 kitin adalah gugus N-asetil (-NHCOCH3, asetamida) (Kim, 2011).

Gambar 2.1 Struktur kitin

Kitin adalah senyawa yang berwarna putih, elastis, polisakarida nitrogen

dengan biodegradasi, biokompatibilitas, bersifat nontoksik, dan dapat

diaplikasikan sebagai adsorben pada adsorpsi logam (No dan Meyers, 2000).

Sumber kitin yang sangat potensial adalah kerangka luar Crustacea (seperti

udang, rajungan, dan lobster), serangga, dinding yeast dan jamur, serta mollusca

(Rinaudo, 2006).

8





9

Rajungan merupakan salah satu komoditas ekspor sektor perikanan

Indonesia yang dijual dalam bentuk rajungan beku atau kemasan daging dalam

kaleng. Pada proses pengambilan dagingnya, dihasilkan limbah kulit (cangkang)

cukup banyak, jumlahnya mencapai sekitar 40-60% dari total berat rajungan

(Rahayu dan Purnavita, 2004). Limbah cangkang rajungan mengandung senyawa

kimia yaitu protein, mineral dan kitin. Komposisi dari cangkang rajungan

ditunjukkan pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Komposisi cangkang rajungan

Komposisi Jumlah kandungan (%)

Kadar air 5,50

Kadar abu 48,43

Kadar protein 40,53

Kitin 15,04

Kadar Asetil 88,12

Sumber : Hartati (2002)

Berdasarkan sifatnya yang tidak larut dalam air, penggunaan kitin sangat

terbatas. Namun dengan modifikasi struktur kimianya kitin memiliki sifat yang

lebih baik sehingga dapat dimanfaatkan secara luas.

Menurut Khor (2010) proses isolasi kitin dan pembuatan kitosan adalah

sebagai berikut :

1. Deproteinasi

Kitin didalam cangkang luar dari crustaceae berikatan dengan kalsium

karbonat (CaCO3) dan protein. Pada cangkang mengandung 30-40% protein dari

komponen organik total. Protein terikat secara fisik dan sebagian lainnya terikat

secara kovalen. Kadar protein dari crustaceae beragam tergantung dari jenisnya.

Deproteinasi merupakan reaksi hidrolisis dalam suasana asam dan basa. Secara





10

umum dilakukan pada suasana basa, dengan reagen seperti NaOH, Na2CO3, KOH,

NaHSO3.

2. Demineralisasi

Kandungan mineral cangkang crustaceae umumnya sebanyak 30-50%

mineral, dengan mineral terbanyak yaitu CaCO3. Mineral lain yaitu Ca3(PO4)2

dengan kadar 8-10% dari total bahan organik. Karena garam-garam anorganik

terikat secara fisik, senyawa CaCO3 lebih mudah dipisahkan dibanding protein.

Demineralisasi secara umum dilakukan dengan larutan HCl atau asam lain seperti

H2SO4.

3. Depigmentasi

Depigmentasi adalah proses pemutihan (bleaching) pada kitin hasil

demineralisasi dan deproteinasi. Penghilangan warna dari kitin adalah dengan

menggunakan aseton.

2.2 Kitosan

Kitosan disebut juga poli(1,4)-2-amina-2-deoksi-β-D-glukosa atau poli-(β-

1,4-N-asetilglukosamine) (Khor, 2010). Kitosan merupakan senyawa kitin yang

dihilangkan gugus asetilnya dan terdeasetilasi sebanyak mungkin, secara teoritis

kandungan gugus asetil pada kitin adalah 21,2% (Sugita, 2006).

Gambar 2.2 Struktur kitosan





11

Deasetilasi secara kimia dapat dilakukan dengan menggunakan basa kuat

NaOH dan KOH. Namun penggunaan KOH dapat memutuskan ikatan hidrogen

yang kuat antar rantai kitin (Khor, 2010).

Gambar 2.3. Mekanisme transformasi kitin menjadi kitosan

Metode penyediaan kitosan pertama kali dibuat oleh Hope Seyler pada

tahun 1894 yaitu dengan merefluks kitin dalam larutan kalium hidroksida pada

temperatur 180oC.

Senyawa kitin dan kitosan dapat dibedakan berdasarkan gugus asetamida

pada karbon kedua (C2) dalam struktur molekulnya. Pada kitosan, sebagian besar

gugus asetil digantikan dengan atom hidrogen melalui reaksi hidrolisis dengan

alkali pekat. Adanya gugus amina menjadikan kitosan bermuatan parsial positif.

Hal ini menyebabkan kitosan dapat larut dalam larutan asam hingga netral. Selain

itu, muatan positif menyebabkan kitosan dapat menarik molekul-molekul yang





12

bermuatan parsial negatif seperti minyak, lemak, dan protein (Puspawati dan

Simpen, 2010).

2.2.1 Sifat kitosan

Sifat fisiko-kimia kitosan yaitu berwarna putih dan berbentuk serpihan

seperti bubuk. Kitosan larut dengan baik dalam larutan asam asetat 1-2%, selain

itu kitosan larut dalam HCl encer, HNO3 encer, H3PO4 0,5% dan tidak larut dalam

asam pekat dan basa kuat. Pada suasana asam, gugus amino (-NH2) kitosan akan

menangkap H+ dari lingkungannya, sehingga gugus amino terprotonasi menjadi –

NH3+. Gugus -NH3

+ inilah yang menyebabkan kitosan bertindak sebagai garam,

sehingga dapat larut dalam air. Sebagai informasi bahwa kelarutan kitosan

bergantung pada berat molekul, derajat deasetilasi, karakteristik rantai samping.

Derajat deasetilasi dan berat molekul berperan penting dalam kelarutan kitosan,

sedangkan derajat deasetilasi menunjukkan kemampuan kitosan untuk dapat

berinteraksi isoelektrik dengan molekul lain (Wibowo, 2006).

Adanya gugus amina pada kitosan menunjukkan kapasitas dan kemampuan

adsorpsi kitosan terhadap ion logam (tembaga) dibandingkan dengan kitin. Hal ini

dikarenakan jumlah gugus amina bebas (sebanding dengan derajat deasetilasi)

kitosan yang ada untuk pengkhelatan lebih banyak dibanding pada kitin, sehingga

kemampuan kitosan dalam menyerap ion logam lebih besar dari pada kitin

(Agusnar, 2006).

2.2.2 Manfaat kitosan

Kitosan memiliki potensi besar untuk dapat diaplikasikan pada berbidang

industri maupun kesehatan, antara lain industri farmasi, biokimia, bioteknologi,





13

pangan, kosmetik, industri tekstil, industri kertas, dan industri elektronika.

Aplikasi khusus dari kitosan antara lain pada pengolahan limbah cair adalah

sebagai bahan bersifat resin penukar ion untuk meminimalisasi logam-logam

berat, mengkoagulasi minyak/lemak, serta pada industri pangan sebagai penstabil

minyak, rasa dan lemak (Ramesh, 2008). Kitosan tidak beracun, dengan

bifungsionalitas yang tinggi pada bidang kesehatan termasuk anti thrombogenic

dan agen penyembuh luka (Tang, et al 2003). Pada bidang kesehatan lainnya,

aplikasi kitosan adalah sebagai agen penurun kolesterol (Ormrod et al, 1998), dan

sebagai pereduksi berat badan (Ernst dan Pitler, 1998).

Kitosan telah banyak digambarkan sebagai polimer alami yang digunakan

sebagai adsorben ion logam (Volda et al, 2003). Banyaknya atom nitrogen dalam

kitosan memungkinkan penyerapan ion logam melalui berbagai mekanisme

seperti khelasi dan pertukaran ion, yang bergantung pada ion logam dan pH

larutan (Guibal, 2004). Kemampuan kitosan untuk mengikat logam dengan cara

pengkhelat adalah dihubungkan dengan kadar nitrogen yang tinggi pada rantai

polimernya. Kitosan mempunyai satu amino linier dalam setiap unit glukosa.

Kumpulan amino ini mempunyai sepasang elektron bebas yang dapat membentuk

ikatan aktif dengan kation-kation logam. Unsur nitrogen dalam pada setiap

monomer kitosan adalah sisi yang aktif dengan kation logam (Hutahahean, 2001).

Salah satu aplikasi kitosan sebagai adsorben adalah pada proses penjernihan air.

Pada proses ini diperlukan mutu kitin dan kitosan yang tinggi, sedangkan

pada bidang kesehatan diperlukan kemurnian yang tinggi. Kitosan sebagai

adsorben dapat berada dalam berbagai bentuk, antara lain bentuk butir, serpih,





14

hidrogel, dan membran (film). Kitosan sebagai adsorben sering dimanfaatkan

untuk proses adsorpsi ion logam berat dan beracun seperti merkuri, timah,

tembaga, dan sebagai pengikat zat warna tekstil dalam air limbah. Besarnya

afinitas kitosan dalam mengikat ion logam sangat bergantung pada karakteristik

makrostruktur kitosan yang dipengaruhi oleh sumber dan kondisi pada proses

isolasi. Perbedaan bentuk kitosan akan berpengaruh pada luas permukaannya.

Semakin kecil ukuran kitosan, maka luas permukaan kitosan akan semakin besar,

dan proses adsorpsi pun dapat berlangsung lebih baik (Purwatiningsih, 2009).

2.3 Karakterisasi Kitin dan Kitosan

1. Uji Kelarutan

Kelarutan kitin dan kitosan dapat dianalisis dengan cara melarutkan kitin

dan kitosan dalam asam asetat 0,75%. Apabila serbuk tersebut tidak larut maka

serbuk tersebut adalah kitin. Sedangkan kitosan larut dalam asam asetat encer

(Kuntoro, 2004).

2. Derajat Deasetilasi

Melalui tahap deproteinasi dan demineralisasi, kitin yang diperoleh tidak

larut dalam sebagian pereaksi kimia. Untuk memudahkan kelarutannya kitin

dideasetilasi menjadi kitosan. Bertambahnya gugus amino (NH2) pada kitosan

meningkatkan kemampuan absorpsi didalamnya. Peningkatan kelarutan

berbanding lurus dengan peningkatan derajat deasetilasi, karena pada proses

deasetilasi gugus asetil pada kitin dipotong. Ion H pada gugus amina menjadikan

kitosan mudah berinteraksi dengan air melalui ikatan hidrogen (Agusnar, 2006).





15

Pada penentuan derajat deasetilasi digunakan spektroskopi FTIR. Derajat

deasetilasi ditentukan dengan metode baseline, dihitung dari nilai perbandingan

pita serapan antara puncak absorbansi absorbansi gugus amida pada daerah sekitar

1655 cm-1 dan puncak absorbansi gugus hidroksi pada daerah sekitar 3450 cm-1.

Puncak tertinggi diukur dari garis dasar. Perbandingan 2 gugus fungsi tersebut

ditentukan dengan cara membuat garis lurus dari 1800 cm-1 hingga 1600 cm-1

sebagai garis dasar bagi pita gugus amida dan membuat garis lurus dari 4000 cm-1

hingga 2500 cm-1 sebagai garis dasar pita gugus hidroksil (Khopkar, 2007).

Derajat deasetilasi kitosan dapat diukur melalui beberapa metode. Metode

yang banyak digunakan adalah metode garis dasar Fourier Transform Infra Red

Spectrometry (FTIR) yang pertama kali diajukan oleh Moore dan Robert pada

tahun 1977. Keuntungan dari teknik ini adalah waktu yang relatif cepat, efisien

karena tidak perlu murni, dan dengan tingkat ketelitian yang tinggi dibandingkan

dengan teknik titrimetri atau metode spektroskopi lainnya (Khopkar, 2007).

Gambar 2.4 Spektrum FTIR senyawa kitosan





16

Puncak tertinggi diukur dari garis dasar yang dipilih. Nilai absorbansi

dapat ditentukan dengan persamaan :

Po

dimana :

A = log ( P

) (1)

A = absorbansi cuplikan

Po = % absorbansi pada garis dasar

P = % absorbansi pada puncak minimum

Derajat deasetilasi ditentukan untuk mengetahui seberapa besar kitin yang

sudah berubah menjadi kitosan. Derajat deasetilasi kitosan ditentukan melalui

persamaan berikut :

DD = 100 – [(A1655 / A 3450 ) x 115] (2)

Nilai 115 menunjukkan rumus empiris berdasarkan data-data yang sudah

dicoba yang menyatakan hubungan yang sama untuk deasetilasi menentukan

derajat deasetilasi secara sempurna (Khan, 2002).

Semakin banyak gugus asetil yang dihilangkan, maka semakin tinggi nilai

derajat deasetilasinya. Kitosan dengan derajat deasetilasi 70-90% dinamakan

kitosan pasaran (Puspawati dan Simpen, 2010).

3. Berat Molekul Rata-rata (BM)

Metode viskosimetri adalah metode yang umum digunakan untuk

menentukan berat molekul rata-rata suatu polimer. Pengukuran berat molekul

rata-rata kitosan dilakukan dengan cara pengukuran viskositas larutan dengan

pembanding viskositas dari pelarut murni (Billmeyer, 1994). Alat yang

digunakaan adalah viskometer Ostwald yaitu dengan cara menghitung lamanya





17

waktu yang diperlukan cairan tertentu untuk melalui pipa kapiler dengan gaya

yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri, hal tersebut terjadi akibat adanya

perbedaaan tekanan antara kedua ujung pipa U yang besarnya diasumsikan

sebanding dengan berat jenis cairan (Bird, 1993). Penentuan berat molekul dapat

diketahui melalui persamaan :

η1 − η2

t − to ηsp =

η2 =

to (3)

viskositas spesifik yang diperoleh dapat digunakan untuk menentukan viskositas

intrinsik melalui persamaan Huggins (Billmeyer, 1994) sebagai berikut :

5sp = [5] + k[5′]2 (4)

C

Keterangan :

ηsp : viskositas spesifik

η1 : viskositas pelarut

η2 : viskositas larutan

t : waktu alir larutan (detik)

to : waktu alir pelarut (detik)

η’ : viskositas intrinsik

C : konsentrasi

k : konstanta

untuk menghitung berat molekul rata-rata maka viskositas intrinsic disubstitusikan

kedalam persamaan Mark-Houwink Sakurada, sebagai berikut :

[5′] = KMta (5)





18

Nilai K dan a untuk kitosan adalah 1,40 x 10-4 dan 0,83. Dari persamaan

Mark-Houwink Sakurada dapat diperoleh nilai massa molekul rata-rata kitosan

(Mv) (Hwang et al, 2002).

2.4 Kitosan Termodifikasi

Kitosan larut dalam larutan asam, sehingga aplikasinya terbatas, oleh

karena itu perlu adanya modifikasi dari kitosan agar tidak larut dalam media asam.

Modifikasi kitosan dapat dilakukan secara kimiawi maupun fisik. Modifikasi

dapat dilakukan melalui gabungan antara kitosan dengan beberapa polimer lain.

Polimer yang digunakan baik polimer alam maupun polimer sintetik.

Pada perkembangannya modifikasi kitosan yang telah banyak dilakukan

oleh para peneliti adalah dengan cara crosslinked antar rantai atau mengubah

dalam bentuk garamnya. Crosslinked dilakukan menggunakan senyawa dengan

minimal memiliki 2 gugus fungsi aktif. Berbagai bahan kimia yang telah banyak

digunakan sebagai agen crosslink yaitu glutaraldehid (Ruiz et al, 2000),

epiklorohidrin (Vieira dan Beppu, 2006) dan ethyleneglycol diglisidil eter (Li dan

Bai, 2006). Beberapa turunan kitosan telah diperoleh dengan cara menambahkan

gugus fungsional baru untuk membantu meningkatkan selektivitas penyerapan ion

logam. Gugus fungsional yang baru diperoleh dari poli(ethylenimine) (Chassary

et al, 2005), tiourea (Chassary et al, 2004.), melalui crosslinked kitosan.

Menurut Guibal (2004), penambahan gugus fungsional baru yaitu

meningkatkan densitas dari penyerapan logam, mengatur rentang pH, dan

meningkatkan selektivitas terhadap penyerapan logam. Beberapa tahun terakhir,

untuk meningkatkan kapasitas penyerapan logam, beberapa ligan seperti asam





19

ethylenediaminetetraacetic (Juang dan Ju, 1998), thicarbamonyl (Baba et al,

2002), dan L-lysine (Fujiwara et al, 2007) digunakan pada pembuatan modifikasi

kitosan crosslinked untuk menghilangkan atau mengurangi ion logam pada

larutan. Selain modifikasi kitosan dengan agen crosslinked, juga telah

berkembang modifikasi dari senyawa polimer lainnya. Salah satunya yaitu MIP

(Molecularly Imprinted Polymer). Kitosan sebagai polimer alam digunakan

dengan mensintesis kitosan dengan katalis TiO2 sebagai adsorben yang tidak

hanya mampu mendegradasi senyawa organik, tetapi juga mampu mengadsorpsi

ion logam berat (Li et al, 2008).

Senyawa turunan kitosan dapat dibuat dengan teknik modifikasi kimia,

seperti grafting (mencangkok/menambahkan gugus fungsi baru), sulfonasi,

carboxymethylation. Diantar teknik tersebut, penambahan gugus fungsi

karboksilat, glutaraldehid, dan urea dianggap menarik dan mampu meningkatkan

sifat adsorpsi dari kitosan. Karboksi metil kitosan dibuat dari reaksi antara kitosan

dengan asam kloroasetat dalam pelarut yang sesuai (Chen et al, 2003).

Gambar 2.5 Mekanisme reaksi karboksi metil kitosan





20

Glutaraldehid adalah agen crosslinked yang paling banyak digunakan

karena dapat bereaksi dengan kitosan melalui reaksi pembentukan basa Schiff

(imina tersubstitusi, -CH=NR) antara gugus aldehid glutaraldehida dengan gugus

–NH2 kitosan. Kitosan termodifikasi glutaraldehid telah banyak digunakan

sebagai bahan penyerap berbagai logam berat (Cestari et al, 2007).

NH2

O C

N

CH

R H2C 3

O CH

O

* HO

H2C

O

O

N

CH

N

O

CH2

O

OH *

O

CH2 3

R

CH

N

C O

NH2

Gambar 2.6 Mekanisme crosslinked karboksi metil kitosan-glutaraldehid-urea

2.5 Urea

Urea merupakan padatan butiran atau prill yang diperoleh dari hasil sintesa

reaksi antara ammonia (NH3) dengan karbondioksida (CO2). Urea adalah senyawa

organik dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea merupakan pupuk nitrogen

yang paling mudah dipakai. Zat ini mengandung nitrogen paling tinggi (46%) di

antara semua pupuk padat. Urea mudah dibuat menjadi butiran dan mudah

diangkut dalam bentuk curah maupun dalam kantong. Zat ini mudah larut didalam

air dan tidak mempunyai residu garam sesudah dipakai untuk tanaman. Kadang-

n





21

kadang zat ini juga digunakan untuk pemberian makanan daun. Disamping

penggunaannya sebagai pupuk, urea juga digunakan sebagai tambahan makanan

protein untuk hewan pemamah biak, juga dalam produksi melamin, dalam

pembuatan resin, plastik, adhesif, bahan pelapis, bahan anti kerut, tekstil, dan

resin perpindahan ion. Bahan ini merupakan bahan antara dalam pembuatan

amonium sulfat, asam sulfanat, dan ftalosianina (Austin, 1997).

Urea ditemukan pertama kali oleh Roelle pada tahun 1773 dalam urine.

Pembuatan urea dari amonia dan asam sianida untuk pertama kalinya ditemukan

oleh F.Wohler pada tahun 1828 . Namun pada saat ini pembuatan urea pada

umumnya menggunakan proses dehidrasi yang ditemukan oleh Bassarow pada

tahun 1870. Sifat fisik yang terdapat dalam urea diantaranya adalah berat molekul

sebesar 60,06, dengan berat jenis 1,355 (200C/40C), tidak bermuatan listrik, titik

leleh sebesar 132,7 oC, berbentuk butiran berwarna putih. Urea dapat dibuat dari

amoniak dan karbon dioksida menjadi amonium karbamat, dan dilanjutkan

dengan reaksi lebih lanjut amonium karbamat menjadi urea dan air (Rachman,

2006). Reaksi pembentukan urea sebagai berikut :

2 NH3 + CO2 NH4OCONH2 NH2CONH2 + H2O

(Amonium karbamat) (Urea)

2.6 Logam Berat

Logam adalah unsur alam yang dapat diperoleh dari laut, erosi batuan

tambang, vulkanisme, dan ditemukan dalam bentuk persenyawaan dengan unsur

lain. Pada kondisi suhu ruangan, unsur logam berat tidak selalu berbentuk padat

melainkan ada yang berbentuk cair, misalnya merkuri (Hg). Pada lingkungan





22

perairan, logam pada umumnya berada dalam bentuk ion-ion, baik sebagai

pasangan ion maupun dalam bentuk tunggal, sedangkan pada lapisan atmosfer

logam ditemukan dalam bentuk partikulat (Palar, 2004). Menurut Palar (2004)

logam memiliki kerapatan yang tinggi, memiliki kemampuan sebagai penghantar

listrik dan panas, dapat membentuk alloy dengan logam yang lain serta dapat

ditempa dan dibentuk.

Dalam perairan, logam berat dapat ditemukan dalam bentuk terlarut dan

tidak terlarut. Logam berat terlarut adalah logam berat yang membentuk komplek

dengan senyawa organik dan anorganik, sedangkan logam berat tidak terlarut

merupakan partikel-partikel koloid yang tersuspensi. Menurut Darmono (2001),

permasalahan yang timbul akibat pencemaran logam berat diantaranya adalah

ancaman kehidupan bagi makhluk hidup, kerusakan ekosistem dan keterkaitan

terhadap estetika (perubahan bau, warna dan rasa air). Akan tetapi bila jumlah dari

logam berat masuk ke dalam tubuh dengan jumlah berlebih, maka akan berubah

fungsi menjadi racun bagi tubuh (Palar, 2004).

2.7 Logam Tembaga (Cu)

Tembaga dengan nomor atom 29 dalam sistem periodik unsur adalah

elemen pertama yang mengandung perak dan emas, sehingga dianggap sebagai

logam semimulia. Unsur Cu berasal dari hasil pelapukan/pelarutan mineral yang

terkandung dalam bebatuan. Kandungan Cu dalam tanahh dan perairan diperoleh

dari industry-industri tembaga, pembakaran batu bara, pembakaran kayu, minyak

bumi dan buangan di area permukiman (Lahuddin, 2007).





23

Tembaga (Cu2+) termasuk kedalam logam berat yang sulit untuk

didegradasi. Limbah tembaga (Cu2+) di lingkungan perairan berasal dari industri

elektroplating, industri cat dan kertas, dan industri baja. Meningkatnya kandungan

logam tembaga (Cu2+) (diatas 1.0 mg/L dalam air minum) dapat menimbulkan

gangguan kesehatan, diantaranya anemia, penyumbatan pembuluh darah, dan

kerusakan kornea (Screenivasan dan Rijith, 2009).

2.8 Adsorpsi

Adsorpsi merupakan peristiwa fisik dari permukaan suatu bahan yang

tergantung dari daya gabung antara adsorben dengan zat yang diadsorbsi.

Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan pada permukaan suatu adsorben, zat yang

teradsorpsi disebut sebagai adsorbat dan zat pengadsorpsi disebut sebagai

adsorben (House, 2007).

Menurut Adamson (1990), Peristiwa adsorpsi pada umumnya

menggunakan adsorben berupa zat padat. Adsorpsi oleh zat padat dibedakan atas

adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia. Adsorpsi fisik terjadi akibat oleh adanya gaya

van der Waals. Pada adsorpsi kimia, molekul-molekul yang teradsorpsi pada

permukaan bereaksi secara kimia, sehingga terjadi pemutusan dan pembentukan

ikatan. Ikatan yang terjadi antara adsorben dan adsorbat cukup kuat, karena

prosesnya bersifat irreversible dan diperlukan energi yang besar untuk melepas

ikatan tersebut. Pada peristiwa adsorpsi secara kimia, umumnya kapasitas adsorpsi

akan meningkat dengan meningkatnya temperatur. Kenaikan temperatur yang

cukup tinggi memungkinkan terjadinya perubahan adsorpsi fisik menjadi kimia.





24

Macam-macam isoterem adsorpsi antara lain adalah isoterem Langmuir,

isoterm BET, dan isoterem Freundlich. Isoterem Langmuir lebih tepat dijelaskan

sebagai adsorpsi kimiawi, dimana sebuah ikatan kimia ionik atau kovalen

terbentuk antara adsorben dan adsorbat. Isotherm Langmuir merupakan isoterem

paling sederhana yang didasarkan pada asumsi bahwa setiap bagian tempat

adsorpsi adalah ekivalen. Pada isotherm BET, volume total yang teradsorpsi

sebanding dengan jumlah partikel yang teradsorpsi. Sedangkan pada isoterem

Freunlich menghubungkan antara jumlah bahan yang teradsorpsi dengan

konsentrasi bahan dalam larutan (House, 2007).

Faktor yang dapat mempengaruhi proses adsorpsi adalah jenis adsorben,

macam zat yang diadsorpsi, konsentrasi zat, luas permukaan adsorben, dan

temperatur saat proses berlangsung. Zat yang bersifat asam akan mudah di

adsorbs dengan adsorben basa, demikian pula sebaliknya, karena asam dan basa

akan saling tarik-menarik. Begitu juga pada konsentrasi zat, semakin tinggi

konsentrasi, makin besar adsorbat yang dapat teradsorbsi. Pada luas permukaan

adsorben yang besar maka semakin banyak adsorbat yang dapat diserap. Jenis

adsorben yang akan digunakan harus memenuhi beberapa persyaratan seperti,

berupa zat padat dengan daya serap dan luas permukaan yang besar, dan paling

utama adalah tidak larut dalam zat yang akan diadsorpsi (Crittenden, 1998).

2.9 Teknik Adsorpsi Fluidisasi

Pada perkembangan proses adsorpsi telah dikenal berbagai cara pada

proses adsorpsi. Menurut John dan Crittenden (1998) dalam bukunya menjelaskan

bahwa, teknik adsorpsi secara umum yaitu proses batch, fixed bed, dan moving





25

bed. Proses batch adalah proses yang banyak digunakan sebagai teknik adsorpsi.

Pada proses batch, cairan dan adsorben diletakkan dalam sebuah wadah (batch)

dengan memberikan pengadukan selama waktu tertentu pada saat proses

berlangsung. Adsorben dipisahkan dari cairan dengan cara sedimentasi atau

filtrasi. Proses batch dapat digambarkan sebagai proses sedimentasi bertingkat,

dimana pada filtrat yang telah dikontakkan dengan adsorben, dipindahkan ke

wadah (batch) lain dengan adsorben baru, sehingga adsorben dapat

menghilangkan pengotor / zat yang sengaja ingin dihilangkan dari filtrat. Proses

ini diulang beberapa kali. Teknik adsorpsi dengan metode batch memiliki

keunggulan yaitu proses pemisahannya yang sangat baik, namun proses batch

yang dilakukan memerlukan jumlah adsorben yang sangat banyak dan tidak dapat

digunakan untuk mengadsorpsi larutan dengan konsentrasi yang besar. Efisiensi

waktu dari proses sedimentasi bertingkat ini juga menjadi salah satu kekurangan

dari proses batch. Sehingga efisiensi waktu dan biaya menjadi bagian yang sangat

dipertimbangkan untuk teknik adsorpsi dengan proses batch. Teknik yang lain

yaitu fixed bed dan moving bed. Kedua teknik ini adalah dengan memberikan

bagian (bed) tetap dan berpindah dari kolom yang digunakan sebagai tempat

kontak antara adsorben dan filtrat. Secara sederhana teknik ini digambarkan

dengan adanya bagian tetap atau bergerak dari kolom yang mampu memberikan

gerakan dari adsorben dalam larutan sehingga proses adsorpsi dapat berjalan.

Kelebihan dari teknik ini sederhana dan relatif murah untuk proses pembuatannya,

karena bagian (bed) yang akan digunakan dapat diatur. Selain itu jumlah adsorben

yang digunakan tidak sebanyak yang diperlukan pada proses batch. Kekurangan





26

dari proses fixed bed (bagian yang tetap) adalah adsorpsi yang kurang merata dari

filtrat pada seluruh bagian kolom (adsorpsi hanya terjadi pada bagian tertentu

yang dikenal sebagai zona transfer massa), sedangkan pada moving bed (bagian

yang bergerak) memerlukan desain alat yang rumit oleh karena itu diperlukan

biaya yang mahal. Teknik adsorpsi yang belum banyak dikembangkan namun

memiliki kelebihan pada prosesnya yaitu teknik adsorpsi fluidisasi (fluidized bed).

Pada proses ini adsorben dapat bergerak didalam larutan dengan adanya aliran gas

dalam kolom. Laju aliran gas yang diberikan dalam kolom untuk membantu

pergerakan adsorben dapat diatur, sehingga adsorben bergerak keseluruh bagian

kolom (Crittenden, 1998).

Fluidisasi digunakan untuk menggambarkan proses kontak antara solid

dengan fluid. Fluidisasi merupakan operasi pengontakan unggun padatan dengan

fluida sehingga sifatnya berubah menyerupai sifat fluida. Mekanisme adsorpsi

fluidisasi dilakukan dengan mengontakkan larutan limbah dengan adsorben dalam

sebuah kolom, aliran gas diberikan melalui bed distributor udara. Gas yang

dialirkan bertujuan agar butiran adsorben dapat bergerak ke atas dalam kolom

fluidisasi, sehingga logam yang terdapat dalam larutan dapat terserap. Keuntungan

dari proses fluidisasi yaitu aliran dan pertikel dapat terkontrol secara otomatis,

tercampur secara isothermal, sirkulasi padatannya besar, cocok untuk skala besar,

serta panas dan kecepatan transfer masa antar gas dan partikel sangat tinggi

(Crittenden, 1998).





27

Gambar 2.7 Kolom fluidisasi

2.10 Spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infrared)

Spektrofotometer infra merah adalah suatu metode analisis untuk

mengidentifikasi suatu senyawa berdasarkan absorpsi terhadap infra merah. Pada

prinsipnya spektroskopi Fourier Transform Infrared sama dengan spektroskopi

Infra Red, hanya saja pada pada spektroskopi FTIR ditambahkan alat optic

(Fourier transform) untuk menghasilkan spektra yang lebih baik, sehingga

spektroskopi FTIR dapat menghasilkan spektra yang lebih baik dan menghasilkan

puncak yang diinginkan, dimana pada spektroskopi infra merah puncak tersebut

tidak muncul (Khan, et al, 2002).

Instrumen FTIR dapat digunakan untuk menentukan derajat deasetilasi

(DD) kitosan yang teramati pada spectrum infra merah. Derajat deasetilasi

merupakan salah satu parameter untuk mengetahui kualitas dari kitosan yang

menyatakan besarnya jumlah gugus asetil yang lepas dari kitin pada proses

deasetilasi. Spektrofotometer FTIR memiliki kelebihan dibandingkan

spektrofotometer infra merah, dimana dengan bantuan transformasi fourier akan





28

meningkatkan sensitifitas pengukuran menjadi lebih tinggi dan waktu analisis

sampel menjadi lebih singkat.

2.11 AAS (Atomic Adsorption Spectrofotometer)

Metode AAS digunakan pada penentuan unsur-unsur logam yang

didasarkan pada penyerapan energi sinar oleh atom-atom netral dalam keadaan

gas. Pada tahun 1955, seorang ilmuwan Australia, Walsh melaporkan hasil

penelitiannya tentang penggunaan lampu katoda sebagai sumber radiasi yang

menghasilkan radiasi dengan panjang gelombang karakteristik yang sesuai dengan

SSA (Ismail, 2003).

Metode spektrometri atom yang paling banyak digunakan adalah

spektrometri serapan atom, merupakan suatu metode pengukuran unsur-unsur

logam dengan identifikasi secara kuantitatif dan kualitatif logam dalam berbagai

sampel, yang didasarkan pada jumlah radiasi yang diserap oleh atom-atom bebas

dalam keadaan gas (Mendham et al, 2000). Spektrometri serapan atom,

spektometri emisi atom dan spektrometri fluorosensi atom merupakan jenis dari

SSA. Spektrometri serapan atom terdiri dari spektrometri serapan atom nyala dan

non nyala. Karena sensitivitas yang tinggi, alat ini sering digunakan sebagai

pilihan utama dalam menganalisis unsur logam yang konsentrasinya sangat kecil.

Penggukuran AAS didasarkan pada besarnya energi radiasi yang diserap

pada panjang gelombang yang sesuai sehingga elektron terluar mengalami eksitasi

dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi. Pembentukan atom-atom pada keadaan

dasar atau proses atomisasi pada umumnya dilakukan dalam nyala, dimana

cuplikan sampel yang mengandung logam (M) sebagai ion M+ dalam bentuk





hokum Lambert-Beer yang menyatakan bahwa jumlah energi yang diserap

(absorbansi) adalah sebanding dengan konsentrasi (C) (Khopkar, 2007).

M+ + A- (larutan) M A (padat)

Mo (gas) M A (cair)

Gambar 2.8 Proses atomisasi pada AAS

M+ + A- (aerosol)

Mo + Ao (gas) M A (gas)

29

larutan garam M+ dan A- akan melalui serangkaian proses dalam nyala, sebelum

akhirnya menjadi atom logam dalam keadaan dasar (Mo). Atom-atom dalam

keadaaan dasar akan menyerap energi, sumber energi berasal dari lampu katoda

berongga dimana jumlah energi yang diserap adalah sebanding dengan

konsentrasi atom-atom dalam sampel. Penentuan konsentrasi unsur logam dalam

sampel dapat dilakukan dengan bantuan kurva kalibrasi. Hal ini sesuai dengan





BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kimia Fisik, Departemen

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga pada bulan Januari

2012 sampai dengan Juli 2012.

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan-bahan penelitian

Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah cangkang rajungan.

Bahan lain yang digunakan berupa natrium hidroksida (NaOH) teknis (98%),

asam klorida (HCl) teknis, asam kloroasetat p.a, asam asetat teknis, aseton teknis,

glutaraldehid p.a, urea p.a, tembaga(II)sulfat (CuSO4.5H2O), etanol teknis, asam

nitrat p.a, 2-propanol p.a.

3.2.2 Alat-alat penelitian

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah gelas beaker, labu

ukur, gelas ukur, corong Buchner, pengayak mesh, krus porselen, neraca analitik,

hotplate stirrer, kolom fluidisasi (fluidized bed), spektofotometer FT-IR, Atomic

Adsorption Spectrofotometer (AAS).

30





31

Uji kelarutan

Uji

deasetilasi

Penentuan

BM

Kitin

Kitosan

1. Deproteinasi dengan larutan NaOH 3,5% pada

65oC selama 2 jam

2. Demineralisasi dengan larutan HCl 2N selama

30 menit

3. Depigmentasi dengan aseton

Deasetilasi dengan larutan NaOH 50% pada suhu

> 95oC selama 2 jam

1. 10,0 gr Kitosan dilarutkan dalam 100 ml asam

asetat 2% dan 13,5 gr NaOH direaksikan pada

suhu 50oC selama 1 jam

2. Kitosan ditambahkan 15,0 gr asam kloroasetat

dalam 20 ml isopropanol,dan direaksikan pada

suhu 50oC selama 4 jam, kemudian bilas

dengan etanol 70-90% hingga netral Karboksi metil kitosan

Analisis

dengan FT-IR

Kitosan-Urea

Uji BET

1. Larutan glutaraldehid-urea 3,0 gr urea dalam 60 ml akuades dan dilarutkan

dalam 17,1 ml glutaraldehid. Larutan

direaksikan pada 50oC selama 3 jam

2. 1,36 gr CMC dalam 30 ml akuades direaksikan

dengan larutan glutaraldehid-urea pada suhu

80oC selama 8 jam

0,5 gram kitosan-urea dalam kolom fluidisasi

dengan ditambahkan 200 ml Larutan CuSO4.5H2O

100 ppm

3.3 Diagram Kerja

Dicuci

Dikeringkan

Ditumbuk

Sampel cangkang rajungan

Adsorpsi logam dengan

metode adsorpsi fluidisasi

dengan waktu interaksi

selama 20; 40; 60; 80; 100

menit

Hasil adsorpsi Filtrat dianalisis dengan

AAS, adsorben dianalisis

dengan uji BET





32

3.4 Pembuatan Reagen

1. Pembuatan larutan NaOH 3.5 % (w/v) untuk proses deproteinasi

Sebanyak 43,75 gram NaOH 80% ditimbang, dan dilarutkan dengan

akuades dalam gelas beker 1000 ml. Kemudian diaduk dan ditambahkan

akuades hingga volume larutan 1000 ml.

2. Pembuatan larutan HCl 2N (v/v) untuk proses demineralisasi

Pada pembuatan larutan HCl 2N dipipet sebanyak 191,75 ml larutan HCl

32% menggunakan pipet ukur. Kemudian dilarutkan dalam gelas beker

1000 ml menggunakan akuades hingga volume larutan menjadi 1000 ml.

3. Pembuatan larutan NaOH 50 % untuk proses deasetilasi

Sebanyak 625 gram NaOH 80% ditimbang, dan dilarutkan dengan akuades

dalam gelas beker 1000 ml. Kemudian larutan dipindahkan kedalam labu

ukur 1000 ml dan diencerkan dengan menambahkan akuades sampai tanda

batas. Kocok larutan dalam labu ukur hingga larutan menjadi larutan yang

homogen.

4. Pembuatan larutan asam asetat 2 %

Sebanyak 2,02 ml larutan asam asetat 98% diambil dengan menggunakan

pipet ukur, kemudian dipindahkan kedalam labu ukur 100 ml dan

diencerkan dengan menambahkan akuades hingga tanda batas.

5. Pembuatan larutan induk Cu2+ 1000 ppm

Larutan induk 1000 ppm dibuat dengan cara menimbang sebanyak 3,9291

gram CuSO4.5H2O yang dilarutkan dengan asam nitrat pekat sebanyak





33

10,0 ml dalam gelas beker 100 ml. Kemudian dipindahkan dalam labu

ukur 1000 ml dan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas.

6. Pembuatan larutan induk Cu2+ 100 ppm

Diambil 10,0 ml larutan induk Cu2+ 1000 ppm menggunakan pipet

volume. Kemudian dipindahkan secara kuantitatif kedalam labu ukur 100

ml dan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas.

7. Pembuatan larutan kerja Cu2+ 10 ppm

Diambil 2,5 ml larutan induk Cu2+ 100 ppm menggunakan pipet volume.

Kemudian dipindahkan secara kuantitatif kedalam labu ukur 25 ml dan

diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas.

8. Pembuatan larutan standar Cu2+ 2 ppm

Diambil 0,5 ml larutan kerja Cu2+ 100 ppm menggunakan pipet volume.
















34






Kemudian dipindahkan secara kuantitatif kedalam labu ukur 25 ml.

3.5 Prosedur Penelitian

3.5.1 Preparasi serbuk cangkang rajungan

Cangkang rajungan dicuci hingga bersih dari kotoran yang menempel,

kemudian dijemur dengan tidak terkena sinar matahari langsung, yaitu dengan

cara dianginkan. Setelah kering, cangkang kepiting digiling dengan menggunakan

blender, kemudian diayak menggunakan pengayak mesh hingga diperoleh serbuk

halus.

3.5.2 Pembuatan kitosan dari kitin

Tahapan yang dilakukan pada proses isolasi kitin yaitu melalui tahap

deproteinasi, demineralisasi, depigmentasi, dan tahap transformasi kitin menjadi

kitosan melalui tahap deasetilasi.

Deproteinasi adalah tahap pemisahan protein yang terdapat pada cangkang

rajungan. Serbuk cangkang rajungan yang telah kering, diayak dengan pengayak

100 mesh, dan dimasukkan dalam gelas beaker. Kemudian ditambahkan NaOH

3,5% (b/v) dengan perbandingan 1:10 antara serbuk cangkang rajungan dengan

larutan NaOH. Kemudian diaduk mengguankan stirrer magnetic, dengan

pemanasan pada suhu 65oC selama 2 jam. Larutan disaring dengan corong





35

Buchner dan kertas saring sehingga diperoleh residunya. Kemudian cuci residu

dengan akuades hingga pH netral, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu

50oC selama 24 jam. Tahapan kedua yaitu demineralisasi, tujuan demineralisasi

adalah untuk menghilangkan mineral dari sampel. Sampel hasil deproteinasi

dimasukkan dalam gelas beaker dan ditambahkan larutan HCl 2N dengan

perbandingan 1:15 antara sampel dengan HCl. Pada proses ini dilakukan pada

suhu ruangan selama 30 menit sambil diaduk menggunakan magnetic stirrer.

Kemudian larutan disaring dan residunya dicuci dengan akuades hingga pH netral.

Residu yang diperoleh dkeringkan dalam oven pada suhu 50oC selama 24 jam.

Tahap selanjutnya pada proses pembuatan kitin adalah depigmentasi,

depigmentasi aadalah tahap penghilangan warna. Hasil sampel yang diperoleh

dari tahap demineralisasi, di rendam dalam larutan aseton dengan perbandingan

1:10 antara sampel dengan larutan aseton. Kemudian disaring dan endapan yang

diperoleh dicuci dengan akuades hingga pH netral. Sampel disaring dan

dikeringkan dalam oven pada suhu 65oC selama 24 jam. Hasil yang diperoleh

setelah melalui tiga tahapan ini adalah kitin.

Pada tahap deasetilasi, kitin yang diperoleh dimasukkan dalam gelas

beaker dan ditambahkan larutan NaOH 50% dengan perbandingan 1:10 antara

kitin dan larutan NaOH. Larutan dipanaskan pada suhu diatas 95oC selama 2 jam.

Larutan disaring dan residu yang diperoleh dicuci dengan akuades hingga pH

netral. Hasil yang diperoleh setelah tahap ini adalah kitosan.

Penentuan derajat deasetilasi (DD) kitosan dianalisis dengan menggunakan

Fourier Transformation Infra Red Spectroscopy (FT-IR).





36

3.5.3 Karakterisasi kitin dan kitosan

Penentuan derajat deasetilasi kitin dengan menggunakan FT-IR dan uji

kelarutan dengan cara menambahkan kitin dengan asam asetat 2%.

1. Uji kelarutan kitosan

Kelarutan kitosan dapat dianalisis dengan cara melarutkan kitosan dalam

asam asetat 2%. Apabila serbuk tersebut tidak larut maka serbuk tersebut

adalah kitin. Sedangkan kitosan larut dalam asam asetat encer (Kuntoro,

2004).

2. Penentuan berat molekul rata-rata

Metode viskosimetri adalah metode yang umum digunakan untuk

menentukan berat molekul rata-rata suatu polimer. Alat yang digunakan

adalah viskometer Ostwald yaitu dengan cara menghitung lamanya waktu

yang diperlukan cairan tertentu untuk melalui pipa kapiler. Penentuan

berat molekul rata-rata kitosan dilakukan berdasarkan metode viskosimetri

dengan menentukan waktu alir pelarut asam asetat (to) dan waktu alir

larutan kitosan (t) sehingga nilai viskositas spesifik (ηsp). Larutan kitosan

dibuat dengan cara melarutkan 0,15 gram kitosan kedalam 100 ml asam

asetat 0,75% (w/v) dan dimasukkan dalam labu ukur 100 ml, kamudian

diencerkan dengan variasi konsentrasi 0,1 ; 0,2 ; 0,3 ; 0,4 A . Kemudian

masing-masing larutan dimasukkan kedalam viskometer Ostwald

sebanyak 5,0 ml dan diukur waktu alirnya (t1). Begitu pula pada larutan

asam asetat (to). Untuk menentukan berat molekul rata-rata kitosan ( Mv )

ditentukan mengikuti persamaan Mark-Houwink Sakurada (Persamaan 5 )





37

dengan nilai K dan a untuk kitosan adalah 1,40 x 10-4 dan 0,83 (Hwang et

al, 2002). Dari persamaan Mark-Houwink Sakurada dapat diperoleh nilai

massa molekul rata-rata kitosan (Mv).

3. Penentuan derajat deasetilasi kitosan

Pada penentuan derajat deasetilasi digunakan spektroskopi FT-IR. Derajat

deasetilasi ditentukan dengan metode baseline, dihitung dari nilai

perbandingan pita serapan antara puncak absorbansi gugus hidroksil

disekitar 3450 cm-1 dan puncak absorbansi gugus amida pada 1655 cm-1.

Kemudian buat garis lurus dari 4000 cm-1 hingga 2500 cm-1 sebagai garis

dasar bagi gugus hidroksil dan 1800 cm-1 sampai 1600 cm-1 sebagai garis

dasar bagi gugus amida. Derajat deasetilasi ditentukan untuk mengetahui

seberapa besar kitin yang sudah berubah menjadi kitosan. Derajat

deasetilasi kitosan ditentukan melalui persamaan 2. Pada penelitian ini

derajat deasetilasi kitin dan kitosan dihitung menggunakan software DDK

project (Iflakhah, 2011).

3.5.4 Pembuatan kitosan-urea

1. Pembuatan karboksi metil kitosan

Sebanyak 10,00 gr kitosan dilarutkan dengan 100 ml asam asetat 2%, dan

ditambahkan 13,5 gram NaOH dalam gelas beaker 500 ml, kemudian

direaksikan diatas penangas air dengan suhu 50oC selama 1 jam. Setelah 1

jam, ditambahkan 15,0 gr asam kloroasetat yang telah dilarutkan dalam 20

ml isopropanol. Kemudian dicampurkan tetes demi tetes kedalam gelas

beaker yang berisi larutan kitosan. Campuran tersebut direaksikan selama





38

4 jam dengan suhu 50oC. Reaksi dihentikan dengan menambahkan 200 ml

etanol 70%. Kemudian dikeringkan pada suhu kamar. Hasil yang diperoleh

yaitu karboksi metil kitosan dikarakterisasi menggunakan FTIR (Chen dan

Park, 2003).

2. Pembuatan karboksi metil kitosan dan glutaraldehid-urea

Sebanyak 3,0 gram urea dilarutkan dalam 60 ml akuades, dan ditambahkan

17,1 ml 50% (v/v) glutaraldehid dalam labu alas bulat. Kemudian diaduk

dengan magnetic stirrer dan dipanaskan pada suhu 50oC selama 3 jam.

Setelah 3 jam ditambahkan 1,36 gram karboksi metil kitosan yang telah

dilarutkan dalam 30 ml akuades. Endapan yang diperoleh dibilas dengan

NaOH 0,1 M, akuades dan aseton. Residu yang diperoleh dikeringkan

pada suhu suhu 65oC selama 2 jam. Pada pembuatan kitosan-urea

diberikan variasi terhadap massa urea yang digunakan yaitu 3,0; 6,0 dan

9,0 gram urea. Sehingga diperoleh 3 variasi kitosan-urea.

Hasil yang diperoleh dikarakterisasi dengan menggunakan FT-IR dan

digunakan sebagai adsorben ion logam Cu2+ (Sun dan Wang, 2005).

3.5.5 Proses adsorpsi

Kitosan-urea digunakan sebagai adsorben logam berat melalui metode

adsorpsi fluidisasi. Pada penelitian ini kolom adsorpsi dibuat dengan skala

laboratorium dari modifikasi labu ukur 250 ml, dengan diameter kolom sebesar 5

cm dan kasa penahan butiran pada jarak 5 cm dari dasar kolom, dan aliran gas

berasal dari pompa gas akuarium.





39

5 cm

Gambar 3.1 Kolom fluidisasi pada penelitian

Larutan logam Cu2+ 100 mg/L dan adsorben kitosan-urea sebanyak 0,5

gram dimasukkan ke dalam kolom fluidisasi. Larutan logam Cu2+ dan adsorben

kitosan-urea diinteraksikan dengan variasi waktu kontak selama 20, 40, 60, 80,

dan 100 menit. Kemudian campuran larutan logam Cu2+ dengan kitosan-urea

disaring dan konsentrasi larutan logam Cu2+ setelah proses adsorpsi di analisis

dengan AAS. Pada penentuan konsentrasi larutan logam Cu2+ dilakukan dengan

cara membandingkan larutan logam terhadap larutan standarnya.

3.5.6 Penentuan kapasitas adsorpsi logam Cu2+ dalam kitosan-urea

Kapasitas ion logam yang teradsorpsi pada saat kesetimbangan berdasarkan

neraca massa, dapat dihitung dengan persamaan berikut :

q1= V(Co – Ce) / m (6)

(Laus et al, 2005).

Keterangan :

Co : Konsentrasi awal (mg/L)

Ce : Konsentrasi akhir (mg/L)

V : volume larutan (L)

Massa : massa adsorben (gram)





40

3.5.7 Penentuan ukuran pori adsorben kitosan-urea

Distribusi ukuran pori dari suatu adsorben pada saat proses adsorpsi

dianalisis menggunakan BET. Analisa BET bertujuan untuk mengetahui ukuran

pori, luas area permukaan adsorben, volume total pori, dan ditribusi ukuran pori

dari adsorben.





BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Preparasi Serbuk Cangkang Rajungan

Cangkang rajungan perlu dipreparasi terlebih dahulu agar mempermudah

proses isolasi kitin. Cangkang rajungan diperoleh dari Pantai Ngamboh,

Lamongan. Cangkang yang diperoleh masih dalam keadaan basah, kemudian

dicuci dengan air hingga bersih dari kotoran dan sisa daging yang masih

menempel. Langkah berikutnya adalah mengeringkan cangkang rajungan di

bawah sinar matahari untuk mengurangi kandungan air sehingga menjadi awet

dan mudah disimpan. Cangkang rajungan yang telah kering kemudian digiling

dan ditumbuk. Proses penggilingan dilakukan dengan tujuan memperbesar luas

permukaan agar mudah dalam proses interaksi dengan pereaksi pada proses isolasi

kitin.

Gambar 4.1 Serbuk cangkang rajungan

4.2 Hasil Pembuatan Kitosan dari Kitin

4.2.1 Tahap isolasi kitin dari cangkang rajungan

Terdapat tiga tahapan yang dilakukan pada proses isolasi kitin dari

cangkang rajungan, yaitu deproteinasi, demineralisasi dan depigmentasi.

41





42

Deproteinasi adalah proses pemisahan protein melalui reaksi hidrolisis

menggunakan larutan basa, yaitu NaOH (Khor, 2010). Pada penelitian ini serbuk

cangkang rajungan direaksikan dengan larutan NaOH dengan konsentrasi 3,5%

dengan perbandingan 1:10 (w/v). Proses reaksi dilakukan pada suhu 65oC selama

2 jam sambil diaduk menggunakan pengaduk magnetik. Pada deproteinasi, protein

diubah menjadi natrium proteinat yang larut dalam air (Sugita, 2009) dan proses

deproteinasi dapat ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari serbuk

cangkang rajungan semula berwarna putih menjadi kemerahan, hal ini akibat

adanya pelepasan pigmen cangkang rajungan (Mahmoud, 2007).

NH2 O

H OH

H O

HO

H H NH

H O C

H

O H

H

C OH

H O

NH

H + NaOH

OH O C OH OH O C OH

CH3 CH3

H OH

H O

HO

H H NH

H OH

H O

O H

H NH

+ NaO H

NH2 O

C C OH

H

OH O C OH

CH3

OH

kitin

O C OH

CH3

asam amino

Gambar 4.2 Reaksi deproteinasi

Struktur kitin dari cangkang rajungan mengandung protein, Protein

dipisahkan dengan penambahan larutan basa NaOH. Atom hidrogen (-H) dari

NaOH mensubstitusi atom oksigen pada C-6 kitin, sehingga terbentuk gugus baru

yaitu hidroksil pada C6 kitin. Senyawa yang diperoleh setelah tahap deproteinasi

merupakan crude kitin, karena kitin di dalam cangkang luar dari rajungan





43

mengandung kalsium karbonat (CaCO3) dan protein (Khor, 2010). Dari 565 gram

serbuk rajungan diperoleh 375 gram crude kitin. Pengurangan berat pada tahap

deproteinasi ini sebesar 33,62%, hal ini disebabkan oleh lepasnya protein yang

terkandung dalam serbuk rajungan sangat banyak dan larut dalam NaOH, serta

sebagian massa crude kitin yang hilang pada proses netralisasi dan penyaringan.

Tahap kedua pada isolasi kitin adalah demineralisasi, yaitu tahap

penghilangan senyawa anorganik dan mineral yang terkandung dalam cangkang

rajungan. Mineral terbanyak berupa CaCO3 sebanyak 50% dan Ca3(PO4)2

sebanyak 10% (Khor, 2010). Senyawa CaCO3 lebih mudah dipisahkan

dibandingkan dengan protein (Sugita,2009). Tahap demineralisasi dilakukan

dengan cara mereaksikan sedikit demi sedikit crude kitin ke dalam larutan HCl

2N dengan perbandingan 1:15 (w/v) selama 30 menit. Reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut.

CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Ca3(PO4)2(s) + 4HCl(aq) CaCl2(aq) + Ca(H2PO4)2(l)

H OH

HO

H

H

OH

H OH

H O

O H

NH H

OH OH

C CH3

H O

NH

O C OH

CH3

+ HCl

OCaCO3

H OH

H O

HO

H H NH

H OH

H O

O H

H NH

+ CaCl2 + CO2 + H2O

OH O C OH OH O C OH

CH3 CH3

Gambar 4.3 Reaksi demineralisasi





44

Hasil yang diperoleh pada tahap ini disebut sebagai kitin. kitin yang

diperoleh pada tahap ini berupa serbuk berwarna coklat, sehingga dilakukan tahap

depigmentasi. Pada tahap depigmentasi, kitin ditambah dengan aseton dengan

perbandingan 1:10 (b/v) yang direaksikan pada suhu ruang selama 30 menit. Hasil

dari tahap depigmentasi diperoleh serbuk kitin yang berwarna coklat kekuningan.

Dari berat awal 375 gram crude kitin diperoleh kitin sebesar 160 gram.

Pengurangan berat yang terjadi adalah sebesar 57,33%. Hal ini disebabkan karena

mineral-mineral dari crude kitin larut dalam HCl serta hilangnya massa pada saat

netralisasi dan penyaringan.

4.2.2 Hasil transformasi kitin menjadi kitosan

Tahap transformasi kitin menjadi kitosan disebut sebagai tahap deasetilasi.

Tahap deasetilasi bertujuan untuk mengubah gugus asetamida pada kitin menjadi

gugus amina melalui proses hidrolisis. Sehingga kitosan yang terbentuk menjadi

lebih reaktif daripada kitin dan mudah larut dalam asam asetat 2% (Khor, 2010).

Pada proses deasetilasi digunakan larutan basa NaOH 50% dengan perbandingan

berat kitin dan NaOH 50% sebesar 1:10 (w/v). Menurut Khor (2010), tingginya

konsentrasi NaOH menyebabkan gugus fungsi amino (-NH2) yang mensubstitusi

gugus asetil kitin dalam larutan semakin aktif, sehingga semakin banyak gugus

asetamida yang diubah menjadi gugus amina. Deasetilasi optimum akan tercapai

pada larutan NaOH 50% dengan suhu pemanasan 95oC selama 2 jam. Mekanisme

reaksi yang terjadi pada deasetilasi kitin menjadi kitosan menggunakan NaOH

50% ditunjukkan pada Gambar 4.4.





45

H O

H H NH

OH O C OH

H O

H H NH

OH O C OH

H O

H H NH

OH O C OH

H H OH

HO

O

+ NaOH

H OH

HO

H OH

H O

O H

H NH

CH3

CH3

CH3

OH NaO

C

CH3

OH

OH-

H OH

H O

HO

H OH

H O

H OH

H O

H OH

H O H O H

H NH HO

H NH2 H O H

OH O C OH OH OH

NaO C O

H

OH O

NH

C OH

H NH

OH OH CH3

CH3

CH3

NaO C O H CH3

H OH

HO

H H

OH

H O

NH2

OH

H OH

O H H

OH

H O

NH2

OH

O

+ H3C C

ONa

Gambar 4.4 Reaksi deasetilasi

Kitin yang mengandung gugus N-asetil (-NHCOCH3, asetamida) (Kim,

2011) digantikan dengan atom hidrogen dari basa NaOH melalui reaksi hidrolisis.

Pada awal reaksi gugus –OH dari basa NaOH menyerang atom C dari asetamida.

Atom –NH yang kurang stabil mengikat atom hidrogen sehingga terbentuk gugus

amina –NH2.

Hasil yang diperoleh dari proses deasetilasi adalah serbuk kitosan yang

berwarna putih. Dari proses ini diperoleh kitosan sebesar 55 gram dari 160 gram

kitin yang ditranformasikan menjadi kitosan. Pengurangan berat yang terjadi

sebesar 65,62% .





46

Gambar 4.5 Serbuk kitosan

4.3 Hasil Karakterisasi Kitin dan Kitosan

Karakterisasi kitin dan kitosan meliputi kelarutan dalam asam asetat 2%

dan analisis gugus fungsi asetamida menggunakan spektrofotometer FT-IR untuk

menentukan derajat deasetilasi (DD) kitin. Kitosan dan penentuan berat molekul

kitosan menggunakan Viscometer Ostwald.

4.3.1 Hasil uji kelarutan kitosan

Uji kelarutan kitin dan kitosan dalam larutan asam asetat 2% merupakan

uji paling sederhana. Kitosan larut sempurna dalam larutan asam asetat 2%

sedangkan kitin tidak dapat larut dalam asam asetat 2% (Kuntoro, 2004). Pada

penelitian ini hasil kitosan dilarutkan dalam asam asetat 2% dan kitosan dapat

larut dengan sempurna. Hal ini dapat terjadi akibat adanya gugus amina pada

kitosan yang dapat membentuk ikatan hidrogen antara H+ dari asam asetat dan N

dari amina yang memiliki elektron bebas. Sedangkan, pada kitin tidak dapat larut

dalam asam asetat 2%.





47

Gambar 4.6 Kelarutan kitin (a) dan kitosan (b)

4.3.2 Hasil penentuan berat molekul rata-rata kitosan

Berat molekul rata-rata kitosan dapat diukur menggunakan metode

Viskosimetri yaitu menggunakan Viscometer Ostwald. Pengukuran dilakukan

dengan memberikan variasi konsentrasi kitosan terhadap pelarutnya, yaitu asam

asetat 2%. Kitosan dengan rumus molekul (C8H13NO5)n, dengan n berkisar antara

2000-3000 monomer (Kurita, 1998). Berdasarkan hasil perhitungan penentuan

berat molekul kitosan, diperoleh persamaan garis y = 399.8x + 8.370, sehingga

dengan menggunakan persamaan Mark Houwink-Sakurada diperoleh berat

molekul kitosan rata-rata pada penelitian sebesar 568.727,53 gr/mol. Nilai

tersebut telah memenuhi rentang berat molekul rata-rata kitosan komersil yaitu

190.000 – 700.000 gr/mol (Khor, 2010). Data perhitungan penentuan berat

molekul rata-rata kitosan ditunjukkan pada Lampiran 2.

4.3.3 Hasil penentuan derajat deasetilasi dengan spektroskopi Fourier

Transform Infra Red (FTIR)

Uji spektroskopi IR digunakan untuk menganalisa gugus fungsi dan

menentukan derajat deasetilasi (DD) dari kitin dan kitosan. Pada penelitian ini

analisa gugus fungsi menggunakan Fourier Transform Infra Red Spectrometry





48

Gambar 4.7 Spektrum FT-IR kitin

Tabel 4.1 Gugus fungsi dan bilangan gelombang senyawa kitin dan kitosan

(FTIR) karena lebih cepat, efisien dan memiliki ketelitian serta sensitifitas lebih

tinggi dibandingan menggunakan spektroskopi IR biasa (Khopkar, 2007).

Preparasi kitin dan kitosan dilakukan dengan cara membuat pellet KBr dengan

perbandingan 1:10 (w/w). KBr digunakan karena sel tempat cuplikan sampel

harus terbuat dari bahan yang dapat ditembus oleh sinar infra merah, seperti NaCl

dan KBr. Hasil spektrum FTIR dari senyawa kitin ditunjukkan pada Gambar 4.7.

Literatur

(Pretsch dan Buhlmann, 2006)

Penelitian

Kitin Kitosan

Gugus fungsi Bilangan

gelombang

(cm-1)

Intensitas Bilangan

gelombang

(cm-1)

Bilangan

gelombang

(cm-1)

Alkohol

O-H st

N-H st

C-O st

3650 – 3200

≈ 3300

1260 – 970

Bervariasi

Kuat

Kuat

3448.72

3271.27

1072.42

3448.72

3448.72

1087.85

Amida -C=O

HN-C=O (2o)

H2N-C=O (1o)

1655 – 1630

≈ 1530

≈ 1690

Kuat

1 peak

2 peak

1627.92

1550.77

-

1658.78

-

1658.78





49

Berdasarkan spektrum FTIR kitin tersebut terdapat pita tajam yang khas

untuk gugus karbonil amida (-C=O) pada bilangan gelombang 1627.92 cm-1.

Selain itu terdapat pita serapan untuk gugus hidroksi (-OH) pada bilangan

gelombang 3448.72 cm-1 , gugus nitrogen (-NH) pada 3271.27 cm-1 dan pita

serapan untuk ikatan C-O terdapat pada daerah 1072.42 cm-1.

amida (-C=O) pada bilangan gelombang 1658.78 cm-1. Pada spektrum FTIR

kitosan terdapat pita serapan amina primer (-NH2), 2 puncak pada daerah 1658.78

cm-1 . sedangkan gugus hidroksil (-OH) tetap muncul pada bilangan gelombang

3448.72 cm-1 dan pita serapan untuk ikatan C-O terdapat pada daerah 1087.85 cm-

1. Berdasarkan spektra FTIR diatas terjadi transformasi kitin menjadi kitosan

ditunjukkan hilangnya serapan gugus amida sekunder di 1560.77 cm-1 dan

Gambar 4.8 Spektrum FT-IR kitosan

Pada spektrum FTIR kitosan tidak terlihat pita serapan gugus karbonil





50

terdapat serapan di 1658.78 cm-1 dengan dua puncak sebagai ciri khas amida

primer.

Berdasarkan spektrum kitin dan kitosan, maka dapat ditentukan derajat

deasetilasi dari kedua senyawa menggunakan metode baseline (Khan, 2002).

Hasil perhitungan menggunakan metode baseline diperoleh derajat deasetilasi

untuk kitin sebesar 43,53% dan derajat deasetilasi kitosan sebesar 84,42%.

Menurut Puspawati dan Simpen (2010), kitosan memiliki derajat deasetilasi diatas

70%.

4.4 Hasil Pembuatan Kitosan-urea

4.4.1 Hasil pembuatan karboksi metil kitosan

Kitosan urea dibuat dengan tahapan awal yaitu pembuatan karboksi metil

kitosan. Kelarutan bergantung pada struktur molekul dan jenis pelarut yang

digunakan. Kelarutan kitosan memiliki pengaruh yang sangat penting pada

aplikasi kitosan dalam proses karboksi metilasi (Chen dan Park, 2003). Karboksi

metil kitosan merupakan senyawa turunan eter (-C-O-C-) dan mengandung gugus

–COOH serta –NH2 didalam struktur molekulnya (Chen dan Park, 2003).

Langkah pembuatan karboksi metil kitosan menurut Chen dan Park,

(2003) yaitu kitosan hasil sintesis yang dilarutkan ke dalam asam asetat 2% dan

ditambahkan dengan NaOH. Campuran larutan tersebut dipanaskan, pemanasan

dilakukan untuk mempercepat reaksi. Reaksi dihentikan dengan penambahan

etanol 70%. Kemudian ditambahkan asam kloroasetat yang telah dilarutkan dalam

isopropanol, kemudian dipanaskan dalam penangas air pada suhu 50oC.





51

Pada penelitian Chen dan Park, (2003) menyatakan bahwa tingginya

temperatur pada preparasi karboksi metil kitosan memberikan pengaruh dari

peningkatan hasil karboksi metil kitosan yang dibuat. Residu yang diperoleh

merupakan garam Na-karboksi metil kitosan. Untuk menghilangkan kandungan

garam tersebut, ditambahkan etanol 80% dan HCl pekat 37%, sehingga diperoleh

karboksi metil kitosan dan garam NaCl. Hasil karboksi metil kitosan yang

diperoleh sebanyak 9,64 gram.

Penggunaan pelarut yang sesuai yaitu isopropanol dengan penambahan

asam kloroasetat pada temperatur reaksi yang tinggi menjadikan gugus karboksi

metil lebih banyak mensubstitusi pada atom –H dari gugus –OH pada kitosan.

Semakin tinggi substituen dari hasil karboksi metil kitosan yang diperoleh

memberikan dampak pada kelarutan karboksi metil kitosan, yaitu kelarutannya

berada pada rentang pH asam hingga netral (pH 3-7) (Chen dan Park, 2003).

Tujuan utama dari pembentukan karboksi metil kitosan adalah

memodifikasi secara kimia dengan panambahan gugus fungsi baru. Struktur

karboksi metil kitosan hasil pembuatan ditunjukkan pada Gambar 4.10.

Gambar 4.9 Karboksi metil kitosan





52

O O O

H2 H2 H2

H O C C OH H O C C OH H O C C OH

H O H O H O

H O H

H NH2 H

OH OH OH

O H

NH2 H

OH OH

NH2

OH

Gambar 4.10 Struktur senyawa karboksi metil kitosan

Karakterisasi senyawa hasil pembuatan karboksi metil kitosan dianalisis

menggunakan FT-IR. Gambar 4.11 merupakan spektrum dari karboksi metil

kitosan.

Gambar 4.11 Spektrum FT-IR Karboksi metil kitosan

Beberapa gugus fungsi yang muncul pada spektrum FT-IR dari karboksi

metil kitosan ditunjukkan pada Tabel 4.2.

O O

n





53

Tabel 4.2 Gugus fungsi dan bilangan gelombang senyawa organik dan

karboksi metil kitosan

Literatur (Pretsch dan Buhlmann, 2006)

Karboksi metil kitosan pada penelitian


gelombang

(cm-1)

Intensitas Bilangan

gelombang

(cm-1)

Intensitas

Alkohol

O-H st

O-H polimer

N-H st

3650 – 3200

3500 – 3200

≈ 3300

Bervariasi

Melebar

Kuat

3448.72

3448.72

3417.86

Melebar

Melebar

Eter CH2-O- CH2

1150 – 1085

Lemah

1087.85

Lemah

Asam karboksilat

COOH st

C=O st

3550 – 2500

1740 – 1650

3500 – 2500

1720.50

Melebar

Nitrogen -NH2

1650 – 1590

Lemah

1635.64

Lemah

Adanya serapan gugus fungsi karboksilat (-COOH) dan gugus NH2

menunjukkan karakteristik dari karboksi metil kitosan dan menunjukkan

karboksimetilasi mensubstitusi lebih banyak pada atom –H dari –OH, terlihat

pada serapan gugus C – O – C pada 1087.85 cm-1. Serapan gugus karboksilat

(C = O) di 1720 cm-1 yang tidak terdapat pada spektra FTIR dari kitosan.

4.4.2 Hasil pembuatan karboksi metil kitosan dan glutaraldehid-urea

Kitosan-urea merupakan senyawa derivat kitosan dengan cara

memodifikasi struktur kimia dari kitosan melalui proses pengikatan silang

(crosslinked). Crosslinked dilakukan menggunakan senyawa yang minimal

memiliki 2 gugus fungsi aktif. Berbagai bahan kimia yang telah banyak digunakan

sebagai agen crosslink yaitu glutaraldehid (Ruiz et al, 2000). Glutaraldehid

dengan struktur senyawa ditunjukkan pada Gambar 4.12 memiliki 2 gugus fungsi





54

aktif yaitu aldehid (-COH) pada kedua ujungnya, sehingga dapat digunakan

sebagai agen crosslinked.

O O

C (CH2)3 C

H H

Gambar 4.12 Struktur glutaraldehid

Selain glutaraldehid, beberapa turunan kitosan juga dapat diperoleh

dengan cara menambahkan gugus fungsional baru untuk membantu meningkatkan

selektivitas penyerapan ion logam. Pada penelitian Chassary (2005), tiourea

digunakan sebagai bahan untuk meningkatkan selektivitas penyerapan ion logam

melalui crosslinked kitosan. Namun pada penelitian ini digunakan urea sebagai

bahan tambahan untuk meningkatkan penyerapan ion logam dari kitosan-urea

yang dibuat. Urea dengan struktur senyawa ditunjukkan pada Gambar 4.13,

dipilih karena adanya dua gugus amina. Gugus amina yang aktif dapat bereaksi

dengan kitosan dan glutaraldehid sehingga sisi-sisi aktif pengikatan ion logam

semakin banyak dan kemampuan mengikat ion logam semakin besar (Ramesh et

al, 2008).

H2N

O

C

NH2

Gambar 4.13 Struktur urea

Pada pembuatan kitosan urea, tahapan yang dilakukan adalah dengan cara

mereaksikan urea dengan glutaraldehid. Glutaraldehid dan urea digunakan pada

penelitian ini sebagai agen pengikat silang (crosslinker). Larutan glutaraldehid

dan urea direaksikan pada suhu 50oC selama 3 jam, Pemanasan bertujuan





55

O

mempercepat reaksi antara glutaraldehid dan urea. Pada penelitian ini, diberikan

variasi terhadap jumlah urea yang direaksikan dengan glutaraldehid. Variasi

jumlah urea dilakukan untuk mengetahui pengaruh dari pengikatan ion logam

yang akan dihasilkan pada proses adsorpsi.

O O O O O + C (CH ) C C

2 3

H H H2N NH2 C (CH2)3 C

H H C

H2N

NH2

glutaraldehid urea

O

H C (CH2)3

O H O

CH N C

H

NH2

O O H

H C (CH2)3 CH N

H

O

C NH2

O

H C (CH2)3

OH2 O

CH N C

NH2

O

H H C (CH2)3 C

O

N C NH2

Gambar 4.14 Mekanisme reaksi glutaraldehid dan urea

Reaksi antara glutaraldehid dan urea terjadi pada gugus fungsi aktif

aldehid dari glutaraldehid dan gugus amina pada urea. Kedua gugus bereaksi

dengan terbentuk ikatan baru antara atom karbon (-C) dari ujung gugus aldehid

dengan atom nitrogen pada urea.

Karboksi metil kitosan hasil sintesis pada tahap awal dilarutkan dalam

akuades dan direaksikan dengan larutan gutaraldehid-urea dari masing-masing

variasi yang telah dilakukan. Variasi diberikan dengan penambahan komposisi

urea sebanyak 3,0; 6,0; dan 9,0 gram pada saat pembuatan glutaraldehid-urea.

+





56

Hasil yang diperoleh berupa serbuk berwarna coklat yaitu kitosan-urea dicuci dan

dibilas dengan NaOH, akuades dan aseton. Penambahan NaOH dan akuades

bertujuan untuk menetralkan residu yang bersifat asam dan aseton berfungsi untuk

menghilangkan sisa reaktan. Terdapat 3 (tiga) macam kitosa-urea yang diperoleh

dari variasi penambahan urea, yaitu kitosan-urea (a) dengan komposisi urea

sebanyak 3,0 gram; kitosan-urea (b) dengan komposisi urea sebanyak 6,0 gram;

dan kitosan-urea (c) dengan komposisi urea sebanyak 9,0 gram.

Gambar 4.15 Kitosan-urea

Kitosan-urea yang dihasilkan yaitu kitosan-urea (a), kitosan-urea (b), dan

kitosan-urea (c) tidak terdapat perbedaan fisik. Kitosan-urea yang dihasilkan

berupa serbuk berwarna coklat.





57

H2

C C

O O

H2

H O C C OH H

H2

O C C OH

H H

O O O

H O H O

H N H H N

OH OH

OH OH

H C

H

(CH2)3 C N

H

C N C H

(CH2)3 C H H C (CH2)3 C N

OH2 O O OH

O

H O

H2

C C OH

H O

O

H O

H N OH

OH H

H C (CH ) C 2 3

H N C N C (CH ) C 2 3 H

O

H2

H O C C OH + O O

O

O H O OH

H O H H H

O H C (CH2)3C

H O N C N C (CH2)3C H O

O

H NH2

OH OH

CMC

glutaraldehid-urea H O H H NH

OH OH

H H

H C (CH2)3 C N C N C (CH2)3 C H

O O O

O

H C N C (CH2)3 C H

O O

O O

Gambar 4.16 Mekanisme reaksi pembentukan kitosan-urea

Reaksi awal yang terjadi antara glutaraldehid dan urea terjadi pada salah

satu gugus fungsi aktif aldehid pada glutaraldehid dengan urea. Gugus fungsi aktif

aldehid yang lain berikatan dengan gugus amina yang aktif bereaksi pada C2 dari

kitosan melalui reaksi substitusi gugus hidrogen dari atom nitrogen (-NH) pada

C2 kitosan. Reaksi terjadi pada seluruh bagian dari gugus amina pada karboksi





58

metil kitosan, sehingga terbentuk senyawa baru yaitu kitosan-urea dengan struktur

seperti jaringan.

Kitosan berwarna putih dengan tingkat kelarutan yang baik dalam larutan

asam asetat 2%. Didalam larutan asam, kitosan yang memiliki gugus amino (-

NH2) menangkap proton menjadi NH3+ sehingga dapat berinteraksi secara

elektrostatik dengan komplek anion (Sun dan Wang, 2006). Crosslinked kitosan

dilakukan sebagai metode untuk meningkatkan stabilitas polimer dalam larutan

asam (Ruiz et al, 2000). Proses crosslinked pada kitosan terjadi pada gugus

hidroksil (-OH) dan amina (-NH2) (Wang et al, 2010). Kitosan-urea hasil

pembuatan memiliki sifat fisik yang berbeda dari kitosan, yaitu stabil dalam

suasana asam. Kitosan-urea hasil pembuatan terdiri dari susunan berulang antara

karboksi metil kitosan dengan glutaraldehid dan urea yang membentuk jaringan

dengan pengulangan struktur yang terjadi pada setiap bagian dimana kitosan-urea

merupakan senyawa polimer dengan struktur yang rumit.

Kitosan-urea dibuat dengan harapan terdapat sisi-sisi aktif yang baru pada

bagian atom nitrogen yang menyusun kitosan-urea. Sisi aktif yaitu bagian

nitrogen pada struktur penyusun kitosan-urea memiliki sepasang elektron bebas

(gambar 4.17) yang dapat berikatan dengan komplek anion, pada penelitian ini

yaitu ion logam Cu2+.





59

H2

H O C C OH H O

H2 C C OH

H O

H2 C C OH

H O H O H O

O O

H O H O H

H N H N H N

OH OH OH OH OH OH HC HC CH

(CH2)3 (CH2)3 (CH2)3

CH CH CH

N N N

C O C O C O

N N N

HC HC HC

(CH2)3 (CH2)3 (CH2)3

CH

OH N

OH

CH

OH N

OH

CH

OH N

OH

H H H H H H

O O O O

O H O H O H

H2

HO C C O H

H2 HO C C O

H HO C H2 C O

H

n

O O O

Gambar 4.17 Hipotesis struktur kitosan-urea

O O O

Gambar 4.18 Spektrum FT-IR kitosan-urea





60

Tabel 4.3 Gugus fungsi dan bilangan gelombang senyawa organik dan

kitosan-urea

Literatur (Pretsch dan Buhlmann, 2006)

Kitosan-urea pada penelitian


gelombang Intensitas

Bilangan gelombang

Intensitas

Alkohol

O-H st

O-H polimer

3650 – 3200

3500 – 3200

Bervariasi

Melebar

3000 – 3746.62

3000 – 3746.62

Melebar

Melebar

Eter

OCH2

CH2-O- CH2

2880 – 2835 1150 – 1085

Lemah

2870.08 1056.99

Lemah

Asam

karboksilat

COOH st

C=O amida

3550 – 2500 1740 – 1650

3000 – 3746.62

Melebar dan

tajam

Amida NC=O

≈ 1650

Kuat

1658.78

Kuat

Urea

C=O

1690 – 1620

1658.78

Kuat

Gugus fungsi yang spesifik pada kitosan-urea hasil pembuatan dengan

harapan struktur adanya gugus –O- eter, –COOH dari asam karboksilat, gugus

amida, alkohol, serta gugus C = O pada urea, nampak pada spektrum FTIR

kitosan-urea dengan intensitas yang sesuai dengan literatur. Transformasi

karboksi metil kitosan menjadi kitosan-urea ditunjukkan adanya serapan ikatan

-NC = O pada 1658.78 cm-1 dengan peak yang tajam. Selain itu serapan gugus

karboksilat (C = O) yang pada karboksi metil kitosan terdapat pada 1720.50 cm-1

tidak terlihat karena tertutupi oleh serapan pada 1658.78 cm-1.

4.5 Hasil Proses Adsorpsi

Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan pada permukaan suatu

adsorben melalui interaksi fisik maupun kimia (House, 2007). Pada penelitian ini





61

zat yang diadsorpsi adalah ion logam Cu2+ dan adsorben yang digunakan adalah

kitosan-urea. Proses adsorpsi pada penelitian dilakukan menggunakan metode

adsorpsi fluidisasi. Proses adsorpsi berlangsung dalam sebuah kolom dengan

adanya aliran gas, sehingga adsorben bergerak bebas di dalam kolom.

Mekanisme adsorpsi fluidisasi dilakukan dengan mengontakkan larutan

yang mengandung ion logam Cu2+ dengan adsorben kitosan-urea dalam sebuah

kolom, aliran gas dialirkan ke kolom melalui distributor udara. Gas yang dialirkan

bertujuan agar kitosan-urea dapat bergerak bebas dalam kolom fluidisasi,

sehingga terjadi kontak antara kitosan-urea dengan ion logam Cu2+ yang terdapat

dalam larutan dapat terserap secara maksimal.

Gambar 4.19 Kolom adsorpsi fluidisasi

Menurut Agusnar (2006), kitosan memiliki kemampuan adsorpsi yang

baik karena adanya gugus -NH2 yang mampu berinteraksi dengan ion logam Cu2+.

Senyawa-senyawa turunan kitosan banyak digunakan sebagai bahan dalam

pemurnian dan pemisahan limbah logam dalam perairan (Anirudhan dan Rijith,

2009). Kitosan-urea yang merupakan senyawa turunan kitosan hasil crosslinked





62

antara kitosan dengan asam kloroasetat, glutaraldehid dan urea dengan struktur

senyawa yang mengandung sisi aktif pengikat logam yang lebih banyak. Sisi aktif

dari kitosan-urea pada gambar 4.17 terdapat pada atom nitrogen dimana, setiap

atom nitrogen memiliki pasangan elektron bebas dari atom nitrogen yang dapat

berinteraksi dengan ion logam Cu2+.

4.5.1 Pembuatan kurva standar Cu

Kurva standar Cu dibuat dengan tujuan untuk menentukan kadar Cu dalam

larutan. Kurva standar Cu dibuat dengan menyiapkan larutan standar Cu2+ pada

beberapa konsentrasi. Analisis kadar Cu2+ menggunakan AAS (Atomic

Adsorption Spectrofotometer) yang diukur pada panjang gelombang maksimal

324,75 nm (Laus et al,2010). Larutan standar diukur absorbansinya dengan AAS

kemudian diperoleh persamaan regresi linier yang nantinya digunakan untuk

menentukan konsentrasi akhir dari larutan. Hasil kurva standar larutan Cu2+

terdapat pada Gambar 4.20

1.6

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

y = 0.14161x + 0.01854

R² = 0.9993

0 5 10

konsentrasi Cu2+

Gambar 4.20 Kurva standar Cu

Absorbansi dari larutan sampel yang dianalisis dengan AAS, dapat

disubstitusi ke dalam persamaan regresi linier y = 0.14161x + 0.01854 dengan

abso

rban

si





63

koefisien korelasi sebesar 0.9993, dimana y adalah absorbansi dan x adalah

konsentrasi.

4.5.2 Pengukuran kadar ion logam Cu2+ hasil adsorpsi

Proses adsorpsi fluidisasi dilakukan dengan menambahkan larutan yang

mengandung ion logam Cu2+ dengan konsentrasi awal 100 mg/l, dengan jumlah

kitosan-urea sebanyak 0.5 gram. Pengukuran dilakukan dengan variasi waktu

selama 20, 40, 60, 80, dan 100 menit. Konsentrasi akhir dari larutan yang

mengandung ion logam Cu2+ dianalisis mengguanakan AAS (Atomic Adsorption

Spectrofotometer) dengan pengukuran absorbansi pada panjang gelombang

maksimal 324,75 nm. Hasil adsorpsi ion logam Cu2+ oleh kitosan dan kitosan-urea

terdapat pada Gambar 4.21 dan Gambar 4.22

22

20

18

16

14

12 0

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Waktu (menit)

Gambar 4.21 Grafik adsorpsi ion logam Cu2+ oleh kitosan

Konse

ntr

asi

akhir

(m

g/l

)

20.89 20.84

21.14 19.85

14.63 14.51

13.7





64

60

50 41.63

40

Kitosan-urea ( a ) 30 35.08 Kitosan-urea ( b )

20 Kitosan-urea ( c )

10 10.58

0

0 20 40 60 80 100 120

Waktu (menit)

Gambar 4.22 Grafik adsorpsi ion logam Cu2+ oleh kitosan-urea

Hasil adsorpsi dari kitosan dan kitosan-urea menunjukkan perbedaan

kemampuan adsorpsi dari setiap adsorben yang digunakan. Kitosan dalam waktu

20 menit mampu mengadsorpsi ion Cu2+ dengan konsentrasi awal 100 mg/l

menjadi 21.14 mg/l dan konsentrasi ion Cu2+ menurun dengan waktu adsorpsi

yang semakin lama. Pada waktu adsorpsi ion Cu2+ selama 180 menit konsentrasi

menurun menjadi 13.70 mg/l. Pada adsorpsi menggunakan kitosan-urea dengan

variasi kitosan-urea (a), kitosan-urea (b), dan kitosan-urea (c) terdapat perbedaan

kemampuan adsorpsi dibandingkan dengan kemampuan adsorpsi pada kitosan.

Pada kitosan-urea (a) dalam waktu 20 menit dengan konsentrasi awal 100

mg/l mempu mengadsorpsi ion logam Cu2+ menjadi 12.72 mg/l. Penurunan

konsentrasi terjadi hingga rentang waktu adsorpsi selama 80 menit yaitu 10.58

mg/l. Keadaan ini tidak berlangsung selama penambahan waktu adsorpsi, karena

pada saat adsorpsi selama 100 menit konsentrasi akhir dari larutan meningkat

menjadi 11.28 mg/l dibandingkan pada saat adsorpsi selama 80 menit. Adsorpsi

Konse

ntr

asi

akhir

(m

g/l

)





65

kitosan-urea (a) mampu mengadsorpsi ion logam Cu2+ secara maksimal dengan

waktu adsorpsi 80 menit.

Pada kitosan-urea (b) dalam waktu adsorpsi selama 20 menit konsentrasi

larutan menjadi 39.47 mg/l, namun pada penambahan waktu adsorpsi selama 40

menit konsentrasi dari larutan menjadi 35.94 mg/l dan tidak mengalami perubahan

konsentrasi secara signifikan hingga waktu adsorpsi selama 100 menit. Hal ini

menunjukkan bahwa kemampuan adsorpsi dari kitosan-urea (b) tidak lebih baik

dari kitosan-urea (a). Hal ini menunjukkan bahwa pada waktu adsorpsi selama 40

menit adsorben ktosan-urea (b) berada pada tingkat adsorpsi maksimal (jenuh),

sehingga tidak mampu lagi menyerap ion logam Cu2+ dari larutan.

Pada kitosan-urea (c) dimana kandungan urea pada saat pembuatannya

lebih banyak dibandingkan pada pembuatan kitosan-urea (a) dan kitosan-urea (b)

menunjukkan hasil adsorpsi ion logam Cu2+ dengan konsentrasi akhir 54.30 mg/l

selama 20 menit. Pada penambahan waktu adsorpsi selama 80 menit konsentrasi

larutan menjadi 41.63 mg/l, namun pada adsorpsi selama 100 menit konsentrasi

akhir dari larutan meningkat menjadi 43.52 mg/l. Penentuan data hasil adsorpsi

ditunjukkan pada Lampiran 4.

Pada penelitian ini kitosan-urea (a) dapat mengadsorpsi secara maksimal

larutan yang mengandung ion logam Cu2+ hingga 89.42 % selama 80 menit,

sedangkan pada kitosan dengan metode adsorpsi fluidisasi yang sama

mengadsorpsi hingga 86.30 % selama 180 menit.





66

4.5.3 Hasil penentuan kapasitas adsorpsi logam Cu2+ dalam kitosan-urea

Kapasitas adsorpsi merupakan keadaan kesetimbangan suatu adsorben

untuk menyerap ion logam secara maksimal (Wu et al, 2001).

untuk mencapai hasil kapasitas adsorpsi yang paling baik, sedangkan pada

kitosan-urea (a) pada waktu 80 menit telah mencapai hasil kapasitas adsorpsi

maksimal. Hal ini menunjukkan kesesuaian dari pengaruh adanya sisi aktif pada

kitosan yaitu gugus amina (-NH2) dan sisi aktif pada kitosan-urea (a) yang lebih

banyak (gambar 4.17). Pada kitosan-urea (b) dan kitosan-urea (c) kemampuan

adsorpsi dari kedua adsorben ini tidak lebih baik dari kitosan-urea (a) karena

produk crosslinked pada kitosan-urea (b) dan kitosan-urea (c) terjadi

40

35.7670 34.5164 35

30 32.0598

25.9646

25

20 23.3450

kitosan

kitosan-urea (a)

kitosan-urea (b)

kitosan-urea (c)

15

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Waktu (menit)

Gambar 4.23 Grafik kapasitas adsorpsi ion logam Cu2+ oleh kitosan dan

kitosan-urea

Berdasarkan hasil penelitian penentuan kapasitas adsorpsi dari adsorben

yaitu kitosan-urea (a) lebih besar dibanding kapasitas adsorpsi dari kitosan. Pada

hasil kapasitas adsorpsi kitosan-urea (a) pada waktu 80 menit dengan hasil

kapasitas adsorpsi oleh kitosan pada waktu 80 menit, menunjukkan hasil yang

tidak terlalu jauh. Namun, pada kitosan memerlukan waktu hingga 180 menit

Kap

asit

as a

dso

rpsi

(m

g/g

r)





67

perbandingan stokiometri yang tidak sesuai lagi. Sehingga kitosan-urea yang

dihasilkan tidak sesuai dengan harapan. Penentuan data kapasitas adsorpsi

ditunjukkan pada Lampiran 5.

Adsorpsi fluidisasi yang digunakan pada penelitian ini memiliki

kemampuan adsorpsi yang berbeda bila dibanding dengan metode batch

(pengadukan) yang selama ini banyak digunakan sebagai metode adsorpsi.

Kelebihan dari metode adsorpsi fluidisasi pada penelitian ini dengan metode batch

pada penelitian sebelumnnya ditunjukkan pada Tabel 4.4 dan 4.5.

Tabel 4.4 Adsorpsi ion logam Cu2+ pada beberapa penelitian menggunakan

senyawa turunan kitosan

No. Parameter Laus et al

(2010) Screenivasan et al (2009)

Kitosan Penelitian

Kitosan-urea (a) Penelitian

1. Ion Logam Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+

2.

Adsorben

Kitosan-

epiklorohidrin

-triposfat

Kitosan-

glutaraldehid-

epiklorohidrin

Kitosan

Kitosan-

glutaraldehid-

urea

3. Metode Adsorpsi Batch Batch Fluidisasi Fluidisasi

4. Jumlah adsorben

(gr) 1,5 0,1 0,5 0,5

5. Jumlah larutan (ml) 200 50 200 200

6. Waktu kontak 30 jam 3 jam 180 menit 80 menit

7. Suhu (oC) 25 50 27 27

8. Konsentrasi awal

(mg/l) 100 100 100 100

9. Kapasitas Adsorpsi

(mg/g) 50.87 49.09 34.51 35.76

10. Penyerapan (%) 38.16 98.18 86.29 89.41

Kelebihan dari metode adsorpsi fluidisasi pada penelitian ini yang telah

digunakan berada pada jumlah adsorben yang dibutuhkan pada setiap proses

adsorpsi yaitu 0.5 gram kitosan-urea dan kitosan. Sedangkan pada penelitian Laus

2010, menggunakan metode batch diperlukan adsorben kitosan tercrosslinked

epiklorohidrin sebanyak 1.5 gram pada setiap proses adsorpsi dengan kapasitas





68

adsorpsi 50.87 mg/g dengan waktu adsorpsi selama 30 jam. Metode adsorpsi

fluidisasi menunjukkan efisiensi pada jumlah adsorben dan waktu kontak selama

proses adsorpsi dengan hasil yang baik.

4.5.4 Hasil analisa BET pengukuran pori kitosan-urea

Tabel 4.5 Perbandingan hasil analisis BET kitosan-urea

Parameter Kitosan

(Cahyaningrum,

2008)

Kitosan-urea

sebelum adsorpsi

(penelitian)

Kitosan-urea

setelah adsorpsi

(penelitian)

Spesifik Surface area ( m2/g)

0.0635 0.032 0.103

Jari-jari pori (A) 3.7070 227.984 65.99

Volume pori (cc/g) - 0.001 0.003

Berdasarkan hasil data analisa BET ditunjukkan bahwa ukuran jari-jari

pori dari kitosan-urea hasil penelitian sebelum dilakukan proses adsorpsi lebih

besar dibandingkan pada kitosan hasil penelitian Cahyaningrum, 2008. Semakin

besar ukuran jari-jari pori dari suatu adsorben, memiliki kemampuan adsorpsi

yang lebih besar dalm mengikat ion logam. Sehingga kemampuan kitosan urea

dalam menyerap ion logam Cu2+ lebih besar, Hal ini didukung oleh besarnya

kapasitas adsorpsi kitosan-urea yaitu sebesar 35.76 mg/g dengan waktu kontak

selama 80 menit, dibandingkan kapasitas adsorpsi kitosan sebesar 34.51 mg/g

dengan waktu kontak selama 180 menit.

Ukuran jari-jari pori dari kitosan-urea setelah proses adsorpsi

menunjukkan perubahan, dari semula 227.984 A, menjadi 65.99 A. Perubahan

ukuran pori menunjukkan adanya ikatan yang terjadi selama proses berlangsung

antara kitosan-urea dengan ion logam Cu2+.





69

Pada data hasil luas permukaan kitosan-urea setelah adsorpsi meningkat

dari sebelum adsorpsi sebesar 0.032 m2/g menjadi 0.103 m2/g setelah proses

adsorpsi. Perubahan luas permukaan kitosan-urea setelah adsorpsi terjadi karena

telah terbentuknya ikatan antara kitosan-urea dengan logam Cu2+. Pada volume

pori kitosan-urea setelah proses adsorpsi menunjukan ukuran volume yang lebih

besar, keadaan ini dapat disebabkan karena adanya perubahan bentuk dari pori

sehingga terjadi perubahan ukuran volume.





BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan dapat

disimpulkan sebagai berikut

1. Kitosan-urea dapat disintesis dengan memodifikasi kitosan melalui

penambahan asam kloroasetat menghasilkan karboksi metil kitosan

melalui reaksi substitusi pada gugus hidroksi dari C6 pada kitosan dan

glutaraldehid sebagai agen crosslinked serta urea sebagai penambah

gugus fungsi melalui reaksi substitusi pada C2 dari karboksi metil

kitosan.

2. Variasi konsentrasi urea pada sintesis kitosan-urea mempengaruhi hasil

adsorpsi ion logam Cu2+. Hasil adsorpsi kitosan-urea (a) lebih baik

dibandingkan hasil adsorpsi oleh kitosan-urea (b) dan kitosan-urea (c)

dengan kapasitas adsorpsi kitosan-urea (a) sebesar 35.76 mg/g,

kitosan-urea (b) sebesar 25.96 mg/g, dan kitosan-urea (c) sebesar 23.34

mg/g dengan waktu adsorpsi terbaik selama 80 menit. Variasi waktu

kontak penyerapan ion logam Cu2+ melalui metode adsorpsi fluidisasi

dengan adsorben kitosan-urea penyerapan maksimal terjadi pada waktu

kontak 80 menit.

70





71

5.2 Saran

Perlu dikembangkan penelitian lebih lanjut terhadap adsorpsi ion logam

berat menggunakan kitosan termodifikasi dengan memberikan pengaruh suhu, pH

dan pengaruh tekanan udara pada kolom fluidisasi sehingga diperoleh kapasitas

adsorpsi ion Cu2+ yang lebih baik.





72

DAFTAR PUSTAKA

Adamson, A. W., 1990, Physical Chemistry of Surfaces 5th edition, John

Wiley&Sons, Inc, New York California

Agusnar, H., 2006, Penggunaan Glutaraldehid Kitosan untuk Penurunan Konsentrasi

Ion Logam Cr3+ Menggunakan Ekstraksi Fasa Padat, Disertasi USU

Anirudhan, Thayyath., Rijith, Sreenivasan, 2009, Glutaraldehyde cross-linked

epoxyaminated chitosan as an adsorbent for the removal and recovery of

copper(II) from aqueous media, Colloids and Surfaces A: Physicochem,

Engineering Aspects., 351: 52–59

Arica, YM., Yilmaz, M., Yalcin, E., Bayramoglu, G., 2004, Surface properties of

Reactive Yellow 2 Immobilised pHEMA and HEMA/chitosan

Membranes: Characterisation of Their Selectivity to Different Proteins,

Journal of Membrans Science., 240: 167-178

Austin, S., 1997, The Urea Reduction ratio and Serum Albumin Concentration

as Predictors of Hypertension, Division of Nephrology., 29: 770-775

Baba, Y., Noma, H., Nakayama, R., Matsushita, Y., 2002, Preparation of Chitosan

Derivatives Containing Methylthiocarbamoyl and Phenylthiocarbamoyl

Groups and Their Selective Adsorption of Copper(II) Over Iron(III).

Anal. Sci., 18: 359–361

Billmayer, Jr., 1994, Textbook of Polymer Science, 3th ed, John Wiley and Sons, New

York

Cestari, A.R., Vieira, E.F.S., Matos, J.D.S., 2005, Determination of Kinetic

Parameter of Cu(II) Interaction with Chemically Modified Chitin-

Chitosan Membranes, Journal Colloid Interface Science., 285: 288-295

Cestari, A.R., Vieira. E., Oliveira, Bruns, R.E., 2007, The Removal of Cu(II) and

Co(II) from Aqueous Solution Using Crosslinked Chitosan Evaluation by

The Factorial Design Methodology, Journal Hazard Mater., 143: 8-16

Chassary, P., Vincent, T., Guibal, E., 2004, Metal Anion Sorption on Chitosan and

Derivative Materials: a Strategy for Polymer Modification and Optimum

use. React. Funct. Polym., 60: 137–149





73

Chassary, P., Vincent, T., Marcano, J.S., Macaskie, L.E., Guibal, E., 2005,

Palladium and Platinum Recovery from Bicomponent Mixtures Using

Chitosan Derivatives. Hydrometallurgy., 76: 131–147

Chen, X., Chen, G., Yue, P.L., 2002, Novel Electrode System for Electroflotation

of Wastewater, Environomental Science Technology., 36: 778–783

Chen, A. H., Liu, S.C., Chen, C.Y., 2008, Comparative Adsorption of Cu(II),

Zn(II), and Pb(II) Ions in Aqueous solution on The Crosslinked Chitosan

with Epichlorohydrin, J.Hazard, 154: 184-191

Chen, X., Park, J.H., 2003, Chemical Characteristics of O-carboxymethyl

Chitosan related to The Preparation Conditions, Carbohydrate Polimer,

53: 355-359

Chen, A.H., Yang, C.Y., Chen, C.Y., Chen, C.W., 2009, The Chemically

Crosslinked Metal-complexed Chitosan for Comparative Adsorption of

Cu(II), Zn(II), Pb(II) ions in aqueous Medium, J.Hazard Matter, 163: 137-

149

Copello, G.J., Varela, F., Vivot, R.M., Diaz, L.E., 2008, Immobilized Chitosan as

Biosorbent for The Removal of Cd(II), Cr(III) and Cr(VI) from Aqueous

Solutions, Bioresourches Technology, 99: 6538–6544

Crittenden, Barry., Thomas, W.J., 1998, Adsorption Technology and Design, Typeset

at The Spartan Press Ltd, Great Britain, Page 96-113

Darmono, 2001, Lingkungan Hidup dan Pencemaran, UI Press., Jakarta

Ernst, E., Pittler, M., 1998, Chitosan as a Treatment for Body Weight Reduction

Meta-analysis, Perfusion, 11: 461–465

Fatmawati, 2009, Kelimpahan Relatif dan Struktur Ukuran Rajungan Di Daerah

Mangrove Kecamatan Tekolabbua Kabupaten Pangkep, Skripsi jurusan

Perikanan Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan Universitas Hasanuddin,

Makassar

Fujiwara, K., Ramesh, A., Maki, T., Hasegawa, H., Ueda, K., 2007, Adsorption of

Platinum (IV), Palladium (II) and Gold (III) from Aqueous Solutions

Onto L-lysine Modified Crosslinked Chitosan Resin. Journal Hazard

Mater., 146: 39–50





74

Guibal, E., 2004. Interactions of Metal Ions with Chitosan-based Sorbents, a

review Sep. Purif. Technol., 38:43–74

Guibal, E., Sweeney, N.V.O., Vincenta, T., Tobinb, J.M., 2002, Sulfur Derivatives

of Chitosan for Palladium Sorption. React. Funct. Polymer.,50:149–163

Hartati, F., K, Susanto. T, Raklamadiono, S, Adi, S.L, 2002, Faktor- Faktor yang

Berpengaruh terhadap Deprotenasi Menggenakan Enzim Protease dalam

Kitin dari cangkang Rajungan (portonus Pelagicus), Biosains, Vol.2

Hutahahean, S,Ida., 2001, Pengguanan Kitosan Sebagai Penyerap Terhadap

Logam Zinkum (Zn2+) dan Logam Kromium (Cr2+) dengan Metode

Spektrofotometri Serapan Atom, Skripsi Jurusan Kimia FMIPA-USU,

Medan

Ho, Y.S., McKay, G., 2003, Sorption of Dyes and Copper Ions Onto Biosorbents,

Process Biochem, 38: 1047–1061

House, E.J., 2007, Principles of Chemical Kinetics, 2nd edition, Elsevier Inc, London,

136-142

Hu, Z., Lei, L., Li, L., Ni, Y, 2003, Chromium Adsorption on High-performance

Activated Carbons from Aqueous Solution, Purification Technology., 31:

13–18

Hwang, K.T., Jung, S.T., Lee, G.D.,Chinnan, M.S., Park, Y.S., Park, H.J., 2002,

Controlling Molecular Weight And Degree of Deacetylation of Chitosan

by Response Surface Methodology. Journal of Agricultural and Food

Chemistry., 50 (7): 1876-1882

Ismail, K., 2003, Pengantar Analisis Instrumental, Departemen Perindustrian dan

Perdagangan Pusdiklat-Indag, Bogor

Iflakhah, Dini., 2011, Otomatisasi Penentuan Derajat Deasetilasi Kitosan dari

Data Spektroskopi Inframerah, Skripsi, Departemen Kimia Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya

Jang, A., Seo, Y.W., Bishop, P.L., 2005, The Removal of Heavy Metals in Urban

Runoff by Sorption on Mulch, Environtment Pollutant., 133: 177-127

Juang, R.S., Ju, C.Y., 1998, Kinetics of Sorption of Cu(II)-

ethylenediaminetetraacetic acid Chelated Anions on Cross-linked





75

Polyaminated Chitosan Beads, Engineering Chemical Resources., 37: 3463–

3469

Khan, T.A., Peh, K.K., and Ching, H.S., 2002, Reporting Degree of Deacetylation

Values of Chitosan, Journal Pharmacies Pharmaceutical Science., Vol. 5(3):

205-212

Kim, Se-Kwon., 2011, Chitin, Chitosan, Oligosaccharides and Their Derivatives

Biological Activities and Applications, CRC Press Taylor & Francis Group,

United States of America., Page 12-14

Khopkar, S.M, 2007, Konsep Dasar Kimia Analitik, Universitas Indonesia Press,

Jakarta

Khor, Eugene., 2010, Chitin, Singapore, Halaman 63-69

Kolodziejska, I., Wojtasz-Pajak, A., Ogonowska, G., Sikorski, Z.E. (2000).

Deacetylation of Chitin in two-stage Chemical and Enzymatic Process.

Bulletin of Sea Fisheries Institute.. 2: 15-24

Kuntoro, Asep, 2004, Pembuatan Membran Kitosan dari Kulit Udang untuk

Proses Pengolahan Limbah Malachite Green, Skripsi, Universitas

Airlangga, Surabaya

Lahuddin, M., 2007, Aspek Unsur Mikro dalam Kesuburan Tanah, USU Press,

Medan

Laus, R., Thiago, G., Szpoganicz, B., Valfredo, T., Favere, 2010, Adsorption and

Desorption of Cu(II), Cd(II) and Pb(II) Ions using Chitosan Crosslinked

with epichlorohydrin-triphosphate as The Adsorbent, Journal of

Hazardous Materials 183:233–241

Li, N., Bai, R., 2006, Development of Chitosan-based Granular Adsorbents for

Enhanced and Selective Adsorption Performance in Heavy Metal

Removal. Water Science Techonlogy., 54: 103–113

Li, Q., Su, H., Tan, T., 2008, Synthesis of Ion-imprented Chitosan-TiO2

Adsorbent and Its Multi-functional Performance, Biochemical

Engineering Journal., 38: 212-218

Martins, A.O., Silva, E.L., Carasek, E., Gonc, N.S., Laranjeira, M.C.M., Favere,

V.T., 2004, Chelating Resin from Functionalization of Chitosan with





76

Complexing Agent 8-hydroxyquinoline: Application for Metal Ions on

Line Preconcentration System, Anal. Chim. Acta., 521: 157–162

Massaro, J.E., 2003, Handbook of Copper Pharmacology and Toxycology, Humana

Press, New Jersey.

Mendham, J., Denney, R.C., Barnes, J.D., Thomas, M.J.K., 2000, Vogels Text Book

of Quantitative Chemical Analysis 6th edition, Pearson Education, London

Ngah, W.S.W., Endud, C.S., Mayanar, R., 2002, Removal of Copper(II) Ions from

Aqueous Solution Onto Chitosan and cross-linked Chitosan Beads, React.

Funct. Polym. 50: 181–190

Ngah, W.S.W., Fathinathan, S., 2006, Chitosan Flakes and Chitosan–GLA Beads

for Adsorption of p-nitrophenol in Aqueous Solution, Colloid Surf. A-

Physicochem Eng Asp., 277: 214–222

Ning, R.Y., 2002, Arsenic Removal by Reverse Osmosis, Desalination, 143: 237–

241

No, H.K., Meyers, S.P., 2000, Environment Contamination Toxicology., (1): 163

Ormrod, D.J., Holmes, C.C., Miller, T.E., 1998, Dietary Chitosan Inhibits

Hypercholesterolaemia and Atherogenesis in The Apolipoprotein Edeficient Mouse Model of Atherosclerosis. Atherosclerosis.,138:329–334

Palar. H., 2004, Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, PT. Asdi Mahastya,

Jakarta

Piron, E., Accominoti, M., Domard, A., 1997, Interaction Between Chitosan and

Uranyl Ions Role of physical and physicochemical parameters on the

kinetics of sorption, Langmuir., 13: 1653–1658

Pretsch, E., Buhlmann, P., Affolter, C., 2006, Structure of Determination of Organic

Compounds, Tables of Spectral data, English Edition, Springer, Switzerland.,

245-303

Purwatiningsih, S., 2009, Kitosan Sumber Biomaterial Masa Depan, IPB Press,

Bandung

Puspawati, N.M., dan Simpen, I.N., (2010), Optimasi Deasetilasi Khitin dari Kulit

Udang dan Cangkang Kepiting Limbah Restoran Seafood Menjadi





77

Khitosan Melalui Variasi Konsentrasi NaOH, Jurnal Kimia FMIPA

Universitas Udayana, Bali. Halaman 79-90.

Rachman, Suhardi, 2006, Pengelolaan Emisi Debu Urea menuju Produksi Bersih,

Tesis, Program Magister ilmu Lingkungan, Universitas Diponegoro,

Semarang

Rahayu, L. H., dan Purnavita, S., 2004, Optimasi Proses Deproteinasi dan

Demineralisasi pada Isolasi Kitin dari Limbah Cangkang Rajungan

(Portunus pelagicus), Prosiding: Teori Aplikasi Teknologi Kelautan, ITS

Surabaya, hal. III.8 – III.11

Ramesh, A., Hasegawa, H., Sugimoto, W., Maki, T., Ueda, K, 2008, Adsorption of

Gold(III), Platinum(IV) and Palladium (II) onto glycine Modified

Crosslinked Chitosan Resin, Bioresource Technology., 99: 3801-3809

Ravi, K.M.N.V., Muzzarelli, R.A.A., Muzzarelli, C., Sashiwa, H., Domb, A.J.,

Chitosan Chemistry and Pharmaceutical Perspectives, Chem. Rev., 104:

6017-6084

Reddad, Z., Gerente, C., Andres, Y., Thibault, J.F., Cloirec, P.L., 2003, Cadmium

and Lead Adsorption by Natural Polysaccharide in MF Membrance

reactor: Experimental Analysis and Modeling, Water Researches., 37:

3983–3991

Rinaudo, M., 2006, Chitin and Chitosan: Properties and Application, Progress in

Polymer Science.,31:603-632

Ruiz, M., Sastre, A.M., Guibal, E., 2000, Palladium Sorption on Glutaraldehyde

Crosslinked Chitosan. React. Functional Polymer., 45: 155–173

Schmuhl, R., Krieg, Keizer, 2001, Adsorption of Cu(II) and Cr(IV) Ions by

Chitosan, Kinetics and Equilibrium Studies, Water SA 27

Shafaei, A., Zokaee,F, 2007, Equilibrium Studies of Hg(II) ions Onto Chitosan,

Elsevier., 133:311-316

Sreenivasan, Thayyath., Rijith, Sreenivasan, 2009, Glutaraldehyde cross-linked

epoxyaminated chitosan as an adsorbent for the removal and recovery of

copper(II) from aqueous media, Colloids and Surfaces A: Physicochem,

Engineering Aspects., 351: 52–59





78

Sugita, P., Sjahriza, A., Rachmanita, 2006, Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan

Karboksimetil Selulosa, Jurnal Alchemy., 6: 57-62

Sun, S.and Wang A., 2005, Adsorption properties of carboxymethyl-chitosan and

cross-linked carboxymethyl-chitosan resin with Cu(II) as template,

Separation and Purification Technology., 49:197–204

Susanto, B. M. Marzuki, dan I Setyadi, 2004, Pengamatan Aspek Biologi rajungan

(Portunus pelagicus) dalam Menunjang Teknik Pembenihannya, Warta

Penelitian Perikanan Indonesia., 10(1): 6-11

Tang, R., Du, Y., Fan, L., 2003, Dialdehyde Starch-crosslinked Chitosan Films

and Their Antimicrobial Effects. Journal Polymer Science Part B., 41:993–

997

Varma, A.J., Desphande, S.V., Kennedy, J.F., 2004, Metal Complexation by

Chitosan and Its Derivatives: a review, Carbohydrate Polymer., 55: 77–93

Vega, F.A., Covelo, E.F, Andrade, M.L., 2006, Competitive Sorption and

Desorption of Heavy Metals in Mine Soils : Influence of Mine Soil

Characteristics, Journal Colloid Interface Science., 298: 582-592

Vieira, R.S., Beppu, M.M., 2006, Interaction of Natural and Crosslinked Chitosan

Membranes with Hg(II) Ions, Colloids Surface A., 279: 196–207

Volda, I.M.N., Varum, K.M., Guibal, E., Smidsrod, O., 2003, Binding of Ions to

Chitosan-selectivity Studies, Carbohydrate Polymer., 54:471–477

Wang, L., Xing,R., Liu,S., 2010, Synthesis and Evaluation of a thiourea-modified

Chitosan Derivative applied for adsorption of Hg(II) from Synthetic

Wastewater, Int Journal of Biological Macromolecules., 46:524-528

Wibowo, S., 2006. Produksi Kitin Kitosan secara Komersial. Prosiding seminar

nasional Kitin-Kitosan. DTHP, Institut Pertanian Bogor

Wu, F.C., Tseng, R.L., Juang, R.S., 2001, Kinetic Modeling of Liquid-phase

adsorption of Reactive Dyes and Metal Ions on Chitosan, Water Res.

35:613–618.

Xu, WL., Fu, CL.,Li, LL., 2001, Studies On The Adsorption Capacity for

Bilirubin of The adsorbent Chitosan-β-cyclodextrin, Chinese Chemical

Letters., 12:359-362

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KITOSAN …repository.unair.ac.id/25759/7/KKK.compressed (1).pdfADLN...

Documents

Transcript of PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KITOSAN …repository.unair.ac.id/25759/7/KKK.compressed (1).pdfADLN...