PENGGUNAAN BIOSURFAKTAN YANG DIIMOBILISASIKAN …... · Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu...

PENGGUNAAN BIOSURFAKTAN YANG DIIMOBILISASIKAN PADA

ALOFAN SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM Cd

Skripsi

Oleh :

SETYO NUGROHO

M0302040

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

guna memperoleh gelar Sarjana Sains

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2008

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I

Venty Suryanti, M.Phil. NIP. 132 162 026

Pembimbing II

Dian M. Widjonarko, M.Si. NIP. 132 258 053

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada:

Hari : Kamis

Tanggal : 24 Juli 2008

Anggota Tim Penguji :

1. Drs. Patiha, M.S. NIP. 130 935 385

1.....................................................

2. Yuniawan Hidayat, M.Si. NIP. 132 308 802

2.....................................................

Disahkan oleh

Ketua Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D. NIP. 131 570 162

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul

“PENGGUNAAN BIOSURFAKTAN YANG DIIMOBILISASIKAN PADA

ALOFAN SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM Cd” ini adalah benar-benar

karya saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk

memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang

sepengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang ditulis atau

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

disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Juli 2008

Setyo Nugroho

iv

ABSTRAK

Setyo Nugroho, 2008. PENGGUNAAN BIOSURFAKTAN YANG DIIMOBILISASIKAN PADA ALOFAN SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM Cd. Skripsi. Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret.

Telah dilakukan penelitian tentang penggunaan biosurfaktan yang diimobilisasikan pada alofan sebagai adsorben ion logam Cd. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan adsorpsi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dalam mengadsorp ion logam Cd, mengetahui kondisi optimum adsorpsi dan mengetahui kemampuan adsorpsi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dibandingkan alofan. Biosurfaktan yang digunakan adalah hasil produksi secara biotransformasi oleh Pseudomonas aeruginosa dengan media limbah cair industri tapioka (BiosPaPueira), sedangkan alofan yang digunakan berasal dari daerah gunung Lawu Jawa Tengah.

Pada penelitian ini dilakukan variasi pH, yaitu pada pH 2, pH 4, dan pH 6, dan variasi waktu kontak yaitu 0, 5, 10, 20, 30, dan 45 menit yang bertujuan untuk memperoleh kondisi optimum adsorpsi. Metode yang digunakan adalah metode batch. Analisis menggunakan SSA untuk menentukan konsentrasi ion logam Cd dalam larutan. Konsentrasi ion logam yang teradsorp ditentukan dengan menentukan selisih antara konsentrasi ion logam sebelum dan sesudah teradsorp.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dapat mengadsorp ion logam Cd. Proses adsorpsi terhadap ion logam Cd mencapai kondisi optimum pada pH 6 dan waktu kontak 20 menit, dengan kapasitas adsorpsinya sebesar 0,0420±0,0009 mg/g. Kemampuan adsorpsi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan ternyata lebih kecil dibandingkan alofan. Kapasitas adsorpsi ion logam Cd pada larutan model oleh alofan dan biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan masing – masing sebesar 0,0250±0,0003 dan 0,0230±0,0049 mg/g. Kapasitas adsorpsi ion logam Cd pada limbah elektroplating oleh alofan dan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan masing – masing sebesar 0,0386±0,0008 dan 0,0345±0,0016 mg/g. Kata kunci : ion logam Cd, imobillisasi, alofan, biosurfaktan, biosurfaktan

terimobilisasi.

v

ABSTRACT

Setyo Nugroho. 2008. THE USING OF IMMOBILIZED BIOSURFACTANT INTO THE ALLOPHANE FOR Cd METAL ION ADSORBENT. Thesis. Department of Chemistry. Mathematic and Natural Science Faculty. Sebelas Maret University.

The using of immobillized biosurfactant into the allophane for Cd metal ion adsorbent has been done. Purposes of this research were to know the capability of immobilized biosurfactant to adsorpt the Cd metal ion, the optimum condition of Cd metal ion adsorption by immobilized biosurfactant, and its adsorption capability compared to the adsorption capability of allophane. The biosurfactant was produced through biotransformation by P. aeruginosa using tapioca industrial waste water (BiosPaPueira). Meanwhile, the allophane was obtained from Mount Lawu, Central Java. The research was carried out in the variation of pH which were pH 2, 4, 6, and the variation of contact time were 0, 5, 10, 20, 30, and 45 minutes. They were used to get the optimum condition in adsorption process. The method used in the adsorption was batch method. The Atomic Adsorption Spectroscopy was used to determine the concentration of Cd metal ion in solution. The concentration of Cd metal ion was adsorpted was determined by the differences of the concentration Cd metal ion before and after adsorpted. The result showed that the immobilized biosurfactant could be used to adsorpt the Cd metal ion, with optimum condition reached at pH 6 and the time contact was 20 minutes with the values of capacity adsorption was 0,0420±0,0009 mg/g. The result showed that the capability adsorption of the immobilized biosurfactant was smaller than that of the allophane. The adsorption capacity for Cd metal ion in model solution by the allophane and the immobilized biosurfactant was 0,0250±0,0003 and 0,0230±0,0049 mg/g, respectively. The adsorption capacity for Cd metal ion in electroplating waste water by the allophane and the immobilized biosurfactant was 0,0386±0,0008 and 0,0345±0,0016 mg/g, respectively.

Keywords : Cd metal ion, immobilization, allophane, biosurfactant, immobilized biosurfactant.

vi

MOTTO

” Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah sungguh-sungguh (urusan) yang

lain .Dan hanya kepada Rabbmulah kamu berharap ”.(Q.S 94 : 6-8)

” Hidup akan menjadi lebih berarti apabila kita menjadi sosok yang bermanfaat bagi keluarga, orang lain, dan agama ”.

vii

PERSEMBAHAN

Kupersembahkan karya kecilku ini untuk :

Ibu dan bapak yang selalu sabar menanti keberhasilanku Kakak – kakakku yang tiada henti selalu memberikan motivasi kepadaku

Semua temanku yang selalu memberikan pengalaman yang tidak terlupakan Ruby

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan

karunia-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk

memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Jurusan

Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas

Maret.

Penulis tidak lepas dari bimbingan, pengarahan, dan bantuan dari berbagai

pihak dalam penyusunan laporan ini, oleh karena itu penulis menyampaikan

ucapan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Sutarno, MS selaku Dekan Fakultas MIPA Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

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

MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Ibu Dra Tri Martini, M.Si., selaku Pembimbing Akademik.

4. Ibu Venty Suryanti, M.Phil., selaku Pembimbing I. Atas segala saran,

masukan dan bimbingannya selama penyusunan skripsi

5. Bapak Dian Maruto Widjonarko, M.Si., selaku Pembimbing II. Atas segala

saran, masukan dan bimbingannya selama penyusunan skripsi

6. Para laboran di Laboratorium Kimia Dasar FMIPA, Sub Laboratorium Biologi

dan Sub Laboratorium Kimia Laboratorium Pusat MIPA UNS, atas bantuan

dan kerjasama yang baik.

7. Teman-teman di Jurusan kimia semua atas kebersamaan dan supportnya serta

semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas

semua bantuan, doa, dan restunya.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh

karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi

hasil yang lebih baik lagi. Penulis juga berharap semoga laporan ini dapat

bermanfaat dan memberi tambahan ilmu bagi pembaca. Amin.

Surakarta, Juli 2008

Setyo Nugroho

ix

DAFTAR ISI

Halaman

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

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ ii

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

ABSTRAK ........................................................................................................ iv

ABSTRACT ....................................................................................................... v

MOTTO............................................................................................................. vi

PERSEMBAHAN.............................................................................................vii

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

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

DAFTAR TABEL ............................................................................................xii

DAFTAR GAMBAR....................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... xv

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

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

B. Perumusan Masalah .........................................................................3

1. Identifikasi Masalah.................................................................... 3

2. Batasan Masalah .........................................................................3

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

C. Tujuan Penelitian .............................................................................4

D. Manfaat Penelitian...........................................................................4

BAB II. LANDASAN TEORI ............................................................................5

A. Tinjauan Pustaka .............................................................................5

1. Pencemaran Logam Berat Cd......................................................5

2. Adsorpsi ....................................................................................7

3. Imobilisasi ..................................................................................9

4. Alofan.......................................................................................11

5. Biosurfaktan................................................................................. 13

6. Adsorben Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan ..................18

x

B. Kerangka Pemikiran........................................................................ 21

C. Hipotesis......................................................................................... 21

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN....................................................... ....22

A. Metode Penelitian ........................................................................... 22

B. Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................... 22

C. Alat dan Bahan ............................................................................... 23

D. Prosedur Percobaan ........................................................................ 24

1. Sintesis dan Karakterisasi Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan....................................................................................... 24

a. Sintesis Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan .................. 24

b. Karakterisasi Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan......... 24

2. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan terhadap Ion Logam Cd dalam

Larutan Model ........................................................................ 25

a. Penyediaan Reagen................................................................. 25

b. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan..................................................... 25

3. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi Cd antara Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan dengan Alofan

dalam Larutan Model .............................................................. 26

4. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi antara Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan dengan Alofan

dalam Limbah Elektroplating ................................................... 26

a. Penyediaan Reagen................................................................. 26

b. Adsorpsi Cd dalam Limbah Oleh Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan..................................................... 26

E. Teknik Pengumpulan Data .............................................................. 27

F. Teknik Analisis Data ....................................................................... 28

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 30

A. Karakterisasi Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan................... 30

1. Analisis Gugus Fungsi .............................................................. 30

xi

2. Luas Permukaan Spesifik dan Bilangan Keasaman..................... 33

B. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Ion Logam Cd

oleh Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan ................................ 34

C. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi Cd antara

Biosurfaktan Terimobilisasi pada alofan dan Alofan dalam

Larutan Model dan Limbah Elektroplating..................................... 37

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 43

A Kesimpulan ..................................................................................... 43

B. Saran............................................................................................... 43

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 44

LAMPIRAN ..................................................................................................... 48

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Karakteristik Fisik Kadmium...............................................................6

Tabel 2. Beberapa Contoh Biosurfaktan dan Mikroorganisme Pembuatnya ..... 14

Tabel 3. Serapan BiosPaPueira pada Spektrofotometer FTIR

(Windrawati, 2008) ........................................................................... 17

Tabel 4. Data Luas Permukaan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

(Widyaningsih, 2008). ....................................................................... 18

Tabel 5. Data Hasil Analisis Gugus Fungsi Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan ............................................................................................... 33

Tabel 6. Data Luas Permukaan Spesifik dan Bilangan Keasaman

Biosurfaktan, Alofan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan ..33

Tabel 7. Data Penurunan Luas Permukaan Spesifik dan Kenaikan

Bilangan Keasaman Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan ........... 34

Tabel 8. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan dengan Penelitian Terdahulu................... 42

Tabel 9. Data Pengukuran Panjang Gelombang Metilen Biru .......................... 55

Tabel 10. Data Waktu Setimbang Pengukuran Luas Permukaan

BiosPapueira..................................................................................... 56

Tabel 11. Data Kurva Standar Pengukuran Luas Permukaan

BiosPapueira..................................................................................... 56

Tabel 12. Data hasil pengukuran absorbansi untuk BiosPaPueira....................... 58

Tabel 13. Data Waktu Setimbang Pengukuran Luas Permukaan Alofan ............ 59

Tabel 14. Data Kurva Standar Pengukuran Luas Permukaan Alofan.................. .60

Tabel 15. Data Absorbansi Pengukuran Luas Permukaan Alofan. ...................... 61

Tabel 16. Data Kurva Standar Pengukuran

Luas Permukaan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan ................. 62

Tabel 17. Data Absorbansi Pengukuran

Luas Permukaan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan ................ 63

Tabel 18. Data Berat Adsorben Sebelum dan Sesudah Adsorpsi Amonia ........... 65

xiii

Tabel 19. Adsorpsi Ion Logam Cd pada pH= 2

oleh Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan ................................... 69

Tabel 20. Adsorpsi Ion Logam Cd pada pH = 4


Tabel 21. Adsorpsi Ion Logam Cd pada pH = 6


Tabel 22. Data Uji Adsorpsi oleh Alofan, Biosurfaktan, dan Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan dengan Waktu Kontak 20 menit

pada pH = 6....................................................................................... 81

Tabel 23. Data Hasil Adsorpsi Ion Logam Cd pada Limbah Elektroplating

oleh Alofan, Biosurfaktan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi

pada Alofan....................................................................................... 83

Tabel 24. Luas Permukaan Spesifik dan Keasaman Biosurfaktan,

Alofan Aktif dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

Widyaningsih (2008). ........................................................................ 95

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Imobilisasi enzim metode carrier-binding (A),

cross-linking (B) dan entrapment (C)............................................. 10

Gambar 2. Struktur terbuka teoritis mineral alofan alam.................................. 12

Gambar 3. Spektra IR alofan (proto imogolit) dan

imogolit standar. ............................................................................ 12

Gambar 4. Difraktogram alofan yang berasal dari

New Mexico, Cu-Kα Radiation ..................................................... 13

Gambar 5. Struktur Rhamnolipid.................................................................... 15

Gambar 6. Mekanisme pengikatan ion logam oleh biosurfaktan. ..................... 15

Gambar 7. Spektra FT-IR biosurfaktan hasil biotransformasi

limbah cair tepung tapioka (Windrawati, 2008).............................. 16

Gambar 8. Reaksi pengikatan ion logam Ca2+ oleh Rhamnolipid..................... 17

Gambar 9. Spektra FTIR biosurfaktan terimobilisasi hasil sintesis

Widyaningsih (2008) ..................................................................... 19

Gambar 10. Spektra FTIR biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

hasil sintesis (a) dan Widyaningsih (2008) (b)................................ 31

Gambar 11 . Pengaruh pH dan waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi

ion logam Cd oleh biosurfaktan terimobilisasi pada alofan. ............ 36

Gambar 12 . Hasil perbandingan adsorpsi ion logam Cd oleh

alofan, biosurfaktan, dan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

dalam larutan model....................................................................... 38

Gambar 13. Hasil perbandingan adsorpsi ion logam Cd oleh

alofan, biosurfaktan, dan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

dalam limbah elektroplating........................................................... 38

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian .............................................................. 48

Lampiran 2. Bagan Kerja ................................................................................ 49

Lampiran 3. Perhitungan Luas Permukaan Spesifik dengan Metode

Metilen Biru................................................................................ 55

Lampiran 4. Perhitungan Bilangan Keasaman dengan Metode

Adsorpsi Amoniak ...................................................................... 65

Lampiran 5. Perhitungan Prosentase Penurunan Luas Permukaan Spesifik

dan Kenaikan Bilangan Keasaman .............................................. 67

Lampiran 6. Perhitungan Batas Pengendapan Ion Logam Cd .......................... 68

Lampiran 7. Adsorpsi Ion Logam Cd oleh Biosurfaktan Terimobilisasi

pada Alofan dengan Variasi pH dan Waktu Kontak..................... 69

Lampiran 8. Uji Statistik Metode Duncan untuk Adsorpsi Ion Logam

Cd oleh Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

pada pH 2, 4, dan 6 ..................................................................... 75

Lampiran 9. Uji Statistik Metode Duncan untuk Menentukan Waktu

Kontak Optimum pada masing - masing pH ................................ 78

Lampiran 10. Hasil Uji Perbandingan Adsorpsi Ion Logam Cd oleh

Alofan, Biosurfaktan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan dalam Larutan Model ...................................................... 81

Lampiran 11 Hasil Adsorpsi Cd pada Limbah Elektroplating oleh

Alofan, Biosurfaktan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi

pada Alofan ................................................................................ 83

Lampiran 12. Perhitungan Prosentase Alofan dalam Sampel Tanah .................. 85

Lampiran 13. Spektra Spektrofotometer FTIR Alofan Alam ............................ 86

Lampiran 14. Spektra Spektrofotometer FTIR Alofan Aktif.............................. 87

Lampiran 15. Spektra Spektrofotometer FTIR Biosurfaktan

(BiosPaPueira) ........................................................................... 88

xvi


Terimobilisasi pada Alofan Perbandingan berat 1:10, waktu

kontak 24 jam (Widyaningsih, 2008)........................................... 89


Terimobilisasi pada Alofan Perbandingan berat 1:10,

waktu kontak 24 jam................................................................... 90

Lampiran 18. Data XRD Alofan Alam .............................................................. 91

Lampiran 19. Data Luas Permukaan dan Keasaman Biosurfaktan, Alofan

Alam Aktif dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

(Widyaningsih, 2008).................................................................. 95

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Pencemaran logam berat di lingkungan merupakan masalah besar dunia

saat ini, termasuk Indonesia. Peningkatan kontaminasi logam berat di alam

sebagai efek negatif dari kegiatan industri dan perkembangan teknologi

menyebabkan ancaman yang sangat serius bagi manusia dan makhluk hidup

lainnya, karena keberadaan logam berat yang melebihi nilai ambang batas dapat

menimbulkan masalah pencemaran yang berakibat pada menurunnya kualitas

kesehatan manusia. Salah satu limbah logam berat yang dapat mencemari

lingkungan adalah Cd.

Berbagai metode telah dilakukan untuk mengurangi konsentrasi logam

berat yang mencemari lingkungan, antara lain : biosorpsi, ekstraksi pelarut,

pemisahan menggunakan transport membran, dan adsorpsi. Adsorpsi merupakan

salah satu metode yang akhir – akhir ini sering digunakan, karena metode ini

prosesnya relatif sederhana dan bahan – bahannya mudah diperoleh. Adsorben

yang sering dimanfaatkan dalam adsorpsi antara lain alofan, zeolit, biomassa,

karbon aktif, dan asam humat.

Pengembangan dan modifikasi terhadap adsorben akhir – akhir ini pun

sudah dilakukan, dengan tujuan untuk memperoleh suatu adsorben yang lebih

efektif dalam mengadsorp logam berat, salah satunya adalah melalui teknik

imobilisasi. Teknik imobilisasi dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi suatu

adsorben terhadap logam berat. Kurniawan (2004) mengemukakan bahwa

imobilisasi asam humat pada kitin dapat meningkatkan kapasitas adsorpsinya

terhadap logam Ni(II) sebesar 29,16%. Biomassa Aspergillus oryzae yang

diimobilisasikan pada Na-Silikat menunjukkan hasil yang lebih baik dalam

mengadsorp Ni(II) dibandingkan hanya menggunakan Aspergillus oryzae dan Na-

Silikat tanpa biomassa (Santoso, 2005). Majdiyah (2007) juga melaporkan bahwa

Rhizopus oryzae yang diimobilisasikan pada zeolit memiliki kapasitas adsorpsi

yang lebih baik dibandingkan Rhizopus oryzae dan zeolit tanpa biomassa.

2

Penelitian lainnya yang menggunakan teknik imobilisasi juga telah dilakukan oleh

Widyaningsih (2008). Pada penelitian tersebut, Widyaningsih (2008)

mengimobilisasikan biosurfaktan hasil biotransformasi limbah cair tapioka oleh

Pseudomonas aeruginosa (=BiosPaPueiera) pada alofan sebagai material

pendukungnya, tetapi kemampuannya dalam mengadsorp logam berat belum

diketahui. Biosurfaktan hasil biotransformasi limbah cair tapioka oleh

Pseudomonas aeruginosa memiliki gugus C=O, -OH, -COO- yang menyediakan

muatan negatif untuk berikatan dengan ion logam, sedangkan alofan memiliki

pori – pori dan situs – situs aktif yang juga dapat digunakan untuk mengadsorp

ion logam.

Biosurfaktan akhir – akhir ini juga sering dimanfaatkan untuk mengurangi

konsentrasi logam berat. Torrens dalam Shin (2004) telah menggunakan

biosurfaktan rhamnolipid, dan efektif untuk menisahkan Cd dari tanah sebesar 8-

54%. Andriani (2007) memanfaatkan biosurfaktan hasil biotransformasi minyak

kedelai oleh oleh Rhodococcus rhodochrous sebagai adsorben Cd, diperoleh

kapasitas adsorpsi sebesar 1,7657 mg/g. Erawati (2007) telah melakukan

penelitian tentang pengambilan ion logam berat Cd menggunakan biosurfaktan

hasil biotransformasi minyak kedelai oleh Pseudomonas aeruginosa, diperoleh

kapasitas adsorpsi sebesar 0,0379 mg/g. Dalam penelitian yang dilakukan oleh

Widyaningsih (2008), diketahui bahwa kondisi terbaik imobilisasi BiosPaPueiera

pada alofan alam diperoleh dengan perbandingan antara biosurfaktan dan alofan =

1:10, dengan waktu imobilisasi selama 24 jam. Biosurfaktan yang

diimobilisasikan pada alofan alam ternyata mengalami peningkatan bilangan

keasaman sebesar 121,50%, walaupun mengalami penurunan luas permukaan

spesifik sebesar 20,42 %. Oleh karena itu, teknik imobilisasi BiosPaPueiera pada

alofan alam yang dilakukan Widyaningsih (2008) diharapkan diperoleh suatu

adsorben yang memiliki kemampuan yang lebih baik dalam mengadsorp logam

berat dibandingkan materi penyusunnya.

Berdasarkan uraian – uraian yang telah disebutkan, penelitian ini

dilakukan untuk mengetahui kemampuan biosurfaktan yang diimobilisasikan pada

alofan alam untuk mengadsorp ion logam Cd.

3

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Suatu adsorben baru yang disintesis dengan mengimobilisasikan

BiosPaPueiera pada alofan telah berhasil dilakukan, tetapi belum diketahui

kemampuannya sebagai adsorben ion logam Cd. Pada proses adsorpsi terhadap

ion logam, banyak faktor yang mempengaruhinya antara lain pH larutan, waktu

kontak, konsentrasi awal larutan, temperatur, dan metode adsorpsi. Ada dua

metode adsorpsi yang dapat dilakukan, yaitu metode kolom dan metode batch.

Oleh karena itu perlu dilakukan pemilihan kondisi adsorpsi dan metode adsorpsi

yang akan digunakan.

Logam berat Cd keberadaannya dapat ditemukan antara lain dalam limbah

cair industri cat, pencelupan tekstil, elektroplating, dan industri kerajinan perak,

sehingga perlu dilakukan pemilihan limbah industri untuk tahap aplikasi.

2. Batasan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah tersebut, maka hal – hal yang perlu

dibatasi adalah sebagai berikut :

a. Sintesis biosurfaktan terimobilisasi pada alofan menggunakan metode yang

dilakukan Widyaningsih (2008).

b. Penentuan kondisi optimum meliputi pH dan waktu kontak, yaitu :

1) kondisi pH yang digunakan dalam proses adsorpsi adalah pada pH 2, 4, 6.

2) waktu kontak yang digunakan dalam proses adsorpsi adalah 0, 5, 10, 20,

30, dan 45 menit.

c. Metode adsorpsi menggunakan metode batch.

d. Limbah yang digunakan adalah limbah industri elektroplating.

3. Rumusan Masalah

Berdasarkan masalah – masalah yang telah diidentifikasi dan

dibatasi sebelumnya, rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai

berikut :

4

a. Apakah biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dapat digunakan untuk

adsorpsi ion logam Cd ?.

b. Bagaimanakah kondisi optimum adsorpsi ion logam Cd oleh biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan ?.

c. Bagaimanakah kemampuan biosurfaktan terimobilisasi dalam mengadsorp ion

logam Cd dibandingkan alofan pada larutan model maupun limbah ?.

C. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah yang telah dikemukakan sebelumnya,

tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Mengetahui kemampuan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dalam

mengadsorp ion logam Cd.

b. Mengetahui kondisi optimum adsorpsi ion logam Cd oleh biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan.

c. Membandingkan kemampuan adsorpsi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

terhadap ion logam Cd dengan alofan, baik pada larutan model maupun

limbah.

D. Manfaat Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah dan tujuan penelitian, manfaat dari

penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Secara teoritis, dapat memberikan sumbangan terhadap ilmu pengetahuan dan

teknologi mengenai kemampuan adsorpsi ion logam Cd oleh biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan pada kondisi optimum.

b. Secara praktis, dapat digunakan sebagai metode alternatif dalam

menanggulangi pencemaran logam berat Cd.

5

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

Kondisi optimum adsorpsi suatu adsorben terhadap adsorbat dipengaruhi

oleh karakteristik adsorben dan adsorbat, sehingga akan dikaji mengenai logam

berat Kadmium (Cd), adsorpsi, imobilisasi, biosurfaktan, alofan, dan biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan.

1. Pencemaran Logam Berat Cd

Logam berat adalah benda padat atau cair yang mempunyai berat 5 gram

atau lebih untuk setiap cm3, sedangkan logam yang beratnya kurang dari 5 gram

adalah logam ringan. Beberapa ion logam berat tersebut juga banyak ditemukan

pada hasil proses industri dan pertambangan yang apabila melebihi ambang batas

akan berpotensi sebagai limbah. Limbah yang dibuang dari pabrik tersebut ketika

tidak dikontrol akan menyebabkan pencemaran lingkungan yang dapat meracuni

penduduk yang tinggal disekitar pabrik tersebut. Logam yang dapat menyebabkan

keracunan adalah jenis logam berat saja. Terjadinya keracunan logam paling

sering disebabkan pengaruh pencemaran lingkungan oleh logam berat. Logam

esensial seperti Cu dan Zn dalam dosis tertentu dibutuhkan sebagai unsur nutrisi

pada manusia, tetapi logam non esensial seperti Hg, Pb, dan Cd sama sekali belum

diketahui kegunaannya walaupun dalam jumlah relatif sedikit dapat menyebabkan

keracunan pada manusia (Darmono, 1995). Misalnya kasus “Minamata disease”

yang disebabkan oleh pencemaran merkuri (Hg) dan itai-itai disease yang

disebabkan oleh pencemaran kadmium (Cd).

Kadmium berwarna putih keperakan menyerupai allumunium. Logam ini

digunakan untuk melapisi logam seperti halnya seng. Kadmium juga banyak

digunakan sebagai bahan pigmen untuk industri cat, enamel, elektroplating dan

plastik.

6

Sifat kimia dan kegunaan logam ini adalah :

1. Mempunyai sifat tahan panas sehingga sangat bagus untuk campuran

pembuatan bahan – bahan keramik, enamel dan plastik.

2. Sangat tahan terhadap korosi, sehingga bagus untuk melapisi pelat besi dan

baja.

3. Kadmium tidak larut dalam basa, dan pada asam kelarutannya lebih kecil

daripada seng. Kadmium banyak digunakan dalam elektroplating, sebagai

elektroda, sebagai campuran untuk konduktor.

Sifat kimia yang lainnya yaitu kadmium dapat membentuk persenyawaan,

antara lain CdO, Cd(OH)2, CdS, CdF2. Persenyawaan kadmium sangat beracun,

kemungkinan karena substitusi kadmium untuk Zn dalam suatu enzim sehingga

sangat berbahaya terhadap lingkungan, terutama pada manusia. Keracunan

kadmium dalam jangka waktu yang lama akan berakibat toksik terhadap berbagai

organ , yaitu paru – paru, tulang, hati dan ginjal ( Darmono, 1995).

Tabel 1. Karakteristik Fisik Kadmium.

Massa atom 112,40 g.mol-1

Elektron valensi 4d10 4s2

Jari – jari 0,156 nm

Jari – jari ion Cd2+ 0,099 nm

Kelimpahan 7,9.1016

Densitas 8,7 g.cm-3

Keracunan kadmium pada manusia yang melalui debu secara kronis dapat

menyebabkan kekurangan indera penciuman dan akan kembali normal jika toksik

dari debu tersebut dihilangkan. Pada konsentrasi yang rendah, kadmium berefek

terhadap gangguan pada paru-paru, emphysema dan renal turbular disease yang

kronis (Darmono, 1995).

Ada berbagai metode yang dapat digunakan untuk mengurangi konsentrasi

logam berat yang mencemari lingkungan, antara lain melalui adsorpsi, biosorpsi,

http://id.wikipedia.org/wiki/Paru-paru

7

transport membran cair, dan ekstraksi cair-cair. Beberapa penelitian yang pernah

dilakukan untuk mengurangi pencemaran logam berat antara lain :

a) Metode biosorpsi berhasil dilakukan oleh Santoso (2005) untuk

mengadsorp ion logam Ni. Santoso memanfaatkan biomassa Aspergillus

oryzae terimobilisasi dan diperoleh peningkatan kapasitas adsorpsi sebesar

170,9%.

b) Pudjiastuti (2004) melakukan ekstraksi Cu dengan ligan N,N-Butil-Bis(2-

Pikolinamida) menggunakan metode transport membran cair. Kondisi

optimum pada pH fase sumber 7,6. Konsentrasi ligan 1.10-3 M.

Konsentrasi H2SO4 fase penerima 5.10-2 M selama 24 jam, diperoleh

efesiensi sebesar 49,45%.

c) Metode ekstraksi terhadap ion logam Pb berhasil dilakukan oleh

Ariwibowo (2004) menggunakan Dibenzo-18-Crown-6 dan methyl orange

sebagai counter ion. Diperoleh hasil bahwa ion logam Pb berhasil diikat

sebesar 30,426%.

2. Adsorpsi

Adsorpsi merupakan suatu gejala sorpsi (penyerapan) yang terjadi secara

simultan dengan absorbsi, yang menggambarkan adanya peristiwa fisik pada

permukaan suatu padatan atau interaksi antara zat terlarut dalam fase cair hanya

dengan permukaan dua dimensi fase padat. Adsorpsi terjadi jika gaya tarik

menarik antara zat terlarut dengan permukaan penyerap dapat mengatasi gaya

tarik menarik antara pelarut dengan permukaan penyerap. Adsorpsi berbeda

dengan absorpsi karena absorpsi melibatkan penetrasi suatu zat dari satu fase

terhadap fase ruah lain melalui proses difusi, misalnya air yang terabsorp oleh

spon (Oscik, 1982). Menurut Alberty (1983), adsorpsi terjadi pada permukaan

padatan yang disebabkan adanya daya tarik atom atau molekul dalam permukaan

suatu padatan. Adsorpsi melibatkan dua molekul yaitu molekul adsorben dan

adsorbat. Adsorben adalah zat atau padatan yang digunakan untuk adsorpsi,

sedangkan adsorbat adalah gas (molekul) atau zat yang terlarut (molekul atau ion)

dalam larutan (Sime,1990). Adsorben dapat berupa cairan sehingga dapat terjadi

8

antara zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau gas dan

zat cair(Alberty, 1983).

Faktor yang mempengaruhi adsorpsi antara lain :

a) Karakteristik fisika dan kimia dari adsorben antara lain luas permukaan

dan ukuran pori.

Luas permukaan merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam

proses adsorpsi. Banyak sedikitnya adsorbat yang dapat terserap oleh

adsorben sangat tergantung dari luas permukaan adsorben. Aktivasi

terhadap alofan alam dapat meningkatkan luas permukaan, sehingga akan

meningkatkan jumlah adsorbat yang diserap (Pohan dalam Kusnanto,

2007).

b) Konsentrasi adsorbat di dalam fasa cair.

c) Karakteristik fase cair antara lain pH dan temperatur.

d) Waktu adsorpsi.

Pada suatu adsorpsi diperlukan waktu untuk tercapainya kesetimbangan.

Semakin besar luas permukaan suatu adsorben maka semakin cepat waktu

yang dibutuhkan suatu adsorben untuk mencapai kesetimbangan (Pohan

dalam Kusnanto, 2007).

Adsorpsi dapat dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan gaya yang

menyebabkan adsorpsi yaitu:

a) Adsorpsi Fisika (Fisisorpsi).

Gaya yang menyebabkan adsorpsi pada adsorpsi fisika merupakan gaya

Van der Walls. Gaya ini menyangkut tarik-menarik elektrostatis antar

molekul secara fisika yang terjadi antara permukaan adsorben dan adsorbat

tanpa disertai perubahan kimia. Adsorbat dalam adsorpsi fisika tidak

terikat kuat dengan adsorbennya sehingga dapat dengan mudah terjadi

desorpsi atau pelepasan kembali adsorbat dari permukaan adsorben.

Adsorpsi fisika ini mempunyai panas adsorpsi molar kurang dari 40

kJ/mol.

9

b) Adsorpsi Kimia (Kimisorpsi).

Adsorpsi kimia merupakan hasil interaksi elektron-elektron molekul

adsorben dan adsorbat sehingga mencakup pembentukan ikatan kimia.

Gaya ikat yang terjadi lebih kuat daripada fisisorpsi sehingga adsorpsi

kimia sulit terjadi desorpsi atau pelepasan kembali adsorbat dari

permukaan adsorben. Adsorpsi kimia mempunyai panas adsorpsi tinggi

yaitu sekitar 40-800 kJ/mol. Adsorbat hanya dapat membentuk satu

lapisan / monolayer pada permukaan adsorben (Oscik,1982).

3. Imobilisasi

Imobilisasi dapat dianggap sebagai perubahan enzim dari yang larut dalam

air keadaan bergerak menjadi keadaan “tak bergerak”. Teknik imobilisasi ini

dapat memperluas sisi spesifik pengikat logam dari biomassa (Cupta dkk., dalam

Suryanti, 2006), dan logam yang terserap dapat dipisahkan dari biomassa dan di-

recovery kembali (Suhendrayatna, 2002). Sistem imobilisasi sangat cocok untuk

non-destructive recovery dimana setelah logam berat dimasukkan, logam tersebut

dapat berkontak dengan sebuah material padatan dan selanjutnya mudah tertarik

keluar bersama sebagian kecil cairan untuk proes recovery dan pembuangan.

Idealnya, proses yang melibatkan imobilisasi sel akan mudah di recovery dan

digunakan kembali untuk pengikatan ion logam. Proses ini akan tercapai

tergantung dengan jumlah eluting metal chelator, tinggi rendah pH larutan

(Wilkinson dkk, 1989).

Imobilisasi mungkin dapat mengakibatkan hilangnya kemampuan katalis

yang diinginkan, tapi masalah ini dapat dikurangi dengan pemilihan metode

imobilisasi yang sesuai. Ada tiga metode imobilisasi pada enzim yaitu: carrier-

binding, cros-linking, dan entrapping. Pada metode carrier-binding, terjadi ikatan

antara enzim dengan matrik tempatnya terimobilisasi. Pada metode ini, banyaknya

enzim terimobilisasi dan aktivitas enzim setelah imobilisasi bergantung pada sifat

dari padatan pendukungnya seperti ukuran partikel, luas permukaan, rasio molar

antara gugus hidrofilik dan hidrofobik, serta komposisi kimia. Beberapa matrik

pendukung yang digunakan pada metode carrier-binding biasanya suatu turunan

10

polisakarida, seperti selulosa, dextrin, dan polyacrylamide. Metode ini dapat

diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu: adsorpsi fisika, ikatan ionik dan ikatan

kovalen. Metode cross-linking biasa digunakan pada enzim dengan tingkat

kereaktifan yang rendah, dilakukan melalui pengikatan silang inter-molekul

protein maupun antar molekul protein pada suatu gugus fungsional menggunakan

suatu matrik pendukung yang tidak larut. Kebanyakan pelarut yang digunakan

adalah glutaraldehid, dan dapat dilakukan pada beberapa kondisi. Metode

entrapment, didasari pada lokalisasi enzim terhadap tempatnya terimobilisasi,

seperti pada kisi, matrik polimer atau membran (Hacker, 1997). Pada metode ini

terjadi prosos penjebakan di dalam suatu matriks atau gel yang permiabel terhadap

enzim, substrat dan produk (Kim, 1995). Gambaran terimobilisasinya enzim pada

setiap metode imobilisasi, dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Imobilisasi enzim metode carrier-binding (A), cross-linking (B) dan

entrapment (C) (Hacker, 1997).

Agusto de Costa dkk, dalam Suhendrayatna (2001) melaporkan bahwa

Chlorella homospaera yang diimobilisasikan pada alginate menghasilkan sistem

yang baik untuk mendeteksi Cd, Zn dan Au dari suatu perairan tercemar.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa imobilisasi dapat meningkatkan

kemampuan adsorpsi suatu sorben terhadap ion logam. Santoso (2007)

mengemukakan bahwa Aspergillus oryzae yang diimobilisasikan pada natrium

silikat memberikan kapasitas adsorpsi yang lebih besar daripada biomassa aktif

tanpa imobilisasi, dengan kapasitas adsorpsi masing - masing adalah 59,926 mg/g

A B C

11

dan 22,121 mg/g. Kapasitas adsorpsi Nikel (II) oleh Rhizopus oryzae yang

diimobilisasikan pada zeolit lebih besar dibandingkan Rhizopus oryzae tanpa

imobilisasi, yaitu masing-masing sebesar 32,248 mg/g dan 20,167 mg/g

(Majdiyah, 2007).

4. Alofan

Nama alofan pertama kali diperkenalkan oleh Stromeyer dan Haussman

tahun 1861 untuk aluminosilikat hidrus yang terdapat pada alam. Kebanyakan

tanah yang mengandung alofan dikenal banyak terdapat dalam lapisan tanah

andosol, sedangkan lofan terutama ditemukan pada tanah – tanah abu vulkanik.

(Tan, 1991). Istilah andosol berasal dari kata jepang ando yang berarti hitam atau

kelam. Tanah andosol berarti tanah yang berwarna hitam, yang mengandung

bahan organik dan lempung tipe amorf, terutama alofan, serta sedikit silika,

alumina atau hidroksida besi (Darmawijaya, 1997). Sejak itu nama alofan telah

diterima secara luas untuk berbagai macam bahan lempung yang bersifat amorf

terhadap analisis difraksi sinar X. Alofan sebelumnya diklasifikasikan sebagai

lempung kaolin, karena ia mempunyai struktur lembar yang mirip dengan kaolinit,

dan memiliki pori rata – rata 50 A. Komposisi kimianya dicirikan oleh rasio

molekular Al : Si =1 : 1 atau 1 : 2, sedangkan rumus kimia yang diusulkan adalah

SiO2.Al2O3.2H2O atau Al2O3.2SiO2.H2O (Tan, 1991).

Struktur alofan dengan nisbah Si/Al = 1 tersusun atas satu rantai

tetrahedral silika besambung pada satu sudutnya dengan satu rantai oktahedral

alumina. Penambahan rantai oktahedral alumina lainnya pada rantai tetrahedral

menghasilkan pembetukan alofan dengan nisbah Si/Al=1/2 (Darmawijaya, 1997).

Struktur terbuka teoritis mineral alofan alam dapat dilihat pada gambar 2. Mineral

ini juga bersifat amfoter dan dapat mengikat fosfat dalam jumlah yang banyak.

Kehadiran alofan juga mempunyai pengaruh yang penting terhadap sejumlah sifat

– sifat fisika tanah. Tanah – tanah yang banyak mengandung alofan dicirikan oleh

nilai kerapatan lindak (berat volume) yang rendah dan plastisitas yang tinggi,

meskipun tanah tersebut bersifat tak lekat sewaktu basah. Kapasitas menangkap

air tampaknya meningkat cukup besar dengan adanya alofan (Tan, 1991).

12

Gambar 2. Struktur terbuka teoritis mineral alofan alam

(Santoso, 1985)

Identifikasi mineral ini kebanyakan dilakukan dengan ADT, XRD,

maupun IR. (Tan, 1991). Spektra FTIR alofan berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan oleh Gustafsson dkk (1998) ditunjukkkan pada gambar 3.

Gambar 3. Spektra IR alofan ( proto imogolit ) dan imogolit standar.

Kodama dkk dalam Gustafsson (1998) menyebutkan bahwa analisis XRD

terhadap alofan memberikan puncak dengan kristalinitas yang rendah. X Ray

Diffraction merupakan metode yang digunakan untuk karakterisasi kualitatif

maupun kuantitatif. X Ray Diffraction hanya dapat digunakan untuk analisis

terhadap material yang memiliki kristalinitas tinggi, tapi menunjukkan puncak

13

rendah terhadap material yang memiliki kristalinitas rendah (Hamdan, 1992). Barr

(1994) menyebutkan bahwa alofan mempunyai puncak pada 2,25 dan 3,3 A.

Difraktogram alofan alam dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Difraktogram alofan yang berasal dari New Mexico, Cu-Kα radiation

(Gustafsson dkk, 1998)

Beberapa penelitian pernah dilakukan untuk mengetahui kemampuan

adsorpsi alofan terhadap logam berat. Prowida (2003) mengemukakan bahwa

alofan alam yang diaktivasi menggunakan HCl memiliki kemampuan untuk

mengadsorpsi logam Zn dengan kapasitas adsorpsi sebesar 1,3008 mg/g. Kisworo

(2004) menggunakan alofan alam sebagai adsorben logam berat Cd, diperoleh

kapasitas adsorpsi sebesar 0,1277 mg/g.

5. Biosurfaktan

Biosurfaktan adalah suatu molekul surfaktan yang disintesis oleh suatu

mikroorganisme. Tidak seperti surfaktan yang diperoleh secara kimiawi, yang

diklasifikasikan berdasarkan gugus polarnya, biosurfaktan dikategorikan

berdasarkan komposisi kimia dan mikroorganisme pembuatnya (Desai dkk, 1997).

Komposisi dan penyusun biosurfaktan tergantung pada beberapa faktor, misalnya

substrat alami, konsentrasi zat makanan dalam medium, dan kondisi lingkungan.

14

Molekul biosurfaktan ini menurunkan tegangan permukaan dan tegangan

antarmuka pada campuran hidrokarbon dan air, sehingga potensial digunakan

untuk memisahkan minyak dan proses deemulsifikasi. Beberapa biosurfaktan

yang berhasil di sintesis oleh mikroorganisme dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Beberapa Contoh Biosurfaktan dan Mikroorganisme Pembuatnya.

Senyawa Sifat Mikroorganisme

Rhamnolipid Anionic, ekstraseluler Pseudomonas sp

Saphrolipid Nonionic atau aionik,

ekstraseluler

Candida bogoriensis

Torulopsis sp

Cellobioselipids Nonionik, ekstraseluler Ustilago maydis,

Ustilago zeae

Sumber : Ghazali dan Ahmad, 1997.

Keuntungan biosurfaktan dibandingkan surfaktan yang disintesis secara

kimia antara lain : tidak beracun, dapat diuraikan, lebih ramah lingkungan, dan

dapat disintesis dari bahan – bahan organik ataupun limbah organik yang sebagai

sumber karbon dan nitrogen (Desai dkk, 1997). Selain beberapa keuntungan

tersebut, biosurfaktan dapat menggantikan surfaktan komersial dalam kebutuhan

untuk remidiasi, karena kurang beracun dan kemampuannya untuk terdegradasi

(Shin, 2004). Windrawati (2007) telah berhasil memanfaatkan limbah cair tepung

tapioka sebagai sumber karbon tambahan dalam proses pembuatan biosurfaktan

(BiosPaPueira) melalui biotransformasi oleh Pseudomonas aeruginosa,dan

strukturnya mirip dengan rhamnolipid. Rhamnolipid adalah jenis biosurfaktan

yang termasuk dalam golongan glykolipid, yang terdiri dari satu atau dua molekul

rhamnose yang dihubungkan pada satu atau dua molekul asam β-

hidroksidekanoid. Struktur rhamnolipid dapat dilihat pada gambar 5.

15

Gambar 5. Struktur Rhamnolipid.

Rhamnolipid bersifat anionik dan memiliki gugus karbonil dan hidroksil

yang berpotensi untuk dapat dipertukarkan dengan kation, sehingga dapat

digunakan untuk menyerap logam berat. Pada eksperimen yang dilakukan oleh

Torrens et all dalam Shin (2004), rhamnolipid efektif untuk memisahkan Cd dari

tanah sebesar 8–54%. Diagram mekanisme pengikatan ion logam oleh

biosurfaktan dapat dilihat pada gambar 6.

Gambar 6 . Mekanisme pengikatan ion logam oleh biosurfaktan (Frazer, 2000).

Pada suhu rendah, biosurfaktan berbentuk monomer, sedangkan pada suhu tinggi biosurfaktan dapat membentuk kompleks, yaitu misel

Misel biosurfaktan membantu menghilangkan ion logam dari permukaan tanah, dan memindahkan kedalam larutan

Gugus polar pada misel dapat mengikat ion logam dari permukaan tanah

Ion logam ditemukan mencemari tanah, dan berikatan dengan permukaan tanah

(University Communications, 2007) (Shahedan, 2007)

http://www.ehponline.org/docs/2000/108-7/innovations.html

16

Pada percobaan yang dilakukan Windrawati, proses sintesis biosurfaktan

rhamnolipid dilakukan dengan cara menginokulasikan biakan Pseudomonas

aeruginosa ke dalam medium yang mengandung limbah cair tepung tapioka

sebagai sumber karbon tambahan, dengan lama fermentasi empat hari setelah

sebelumnya dilakukan proses adaptasi selama dua hari. Pemurnian biosurfaktan

dilakukan dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut kloroform : methanol = 2 :

1. Biosurfaktan yang dihasilkan berwarna coklat dengan bau yang menyengat dan

berbentuk gel. Spektra dan serapan FT-IR biosurfaktan hasil biotransformasi

limbah cair tepung tapioka dapat dilihat pada gambar 7.

Gambar 7. Spektra FT-IR biosurfaktan hasil biotransformasi limbah cair tepung

tapioka (Windrawati, 2008).

Dari gambar 7, menunjukkan bahwa BiospaPueira mempunyai serapan

yang kuat pada 3402,2 cm-1 yang merupakan serapan -OH hidroksi, yang

kemungkinan adalah gugus -OH pada rhamnopiranosil. BiosPaPueira juga

mempunyai rantai panjang alifatik yang ditunjukkan dengan munculnya serapan

khas C-H metilen pada 2927,7 dan 2854,5 cm-1, serta gugus C-H metil pada

1458,1 cm1. Serapan gugus karbonil (C=O) pada 1654,8 cm-1 menunjukkan

bahwa BioSPaPueira merupakan senyawa karboksilat yang didukung dengan

17

munculnya serapan C-O karboksilat pada 1253,6 cm-1. Data lengkap serapan FTIR

BiosPaPueira dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3. Serapan BiosPaPueira pada Spektrofotometer FTIR

Pustaka Serapan FT – IR (cm-1) ν (cm-1) Identifikasi

Keterangan

3402,2 3550 – 3200 Uluran -OH BioSPaPueira mengandung gugus hidroksi

2927,7

2854,5 2926 & 2853

Uluran C–H hidrokarbon

BioSPaPueira mempunyai rantai karbon

1654,8 1870 – 1540 Gugus C=O BioSPaPueira mengandung gugus karbonil

1458,1 1450 Tekukan C–H metil

BioSPaPueira mempunyai gugus metil

1377,1 1350 Tekukan C–H metilen

BioSPaPueira mempunyai gugus metilen

1253,6 1320 – 1210 Uluran C–O karboksilat

BioSPaPueira merupakan senyawa karboksilat

1056,9 1300 – 1000 Gugus C–O Ester BioSPaPueira mempunyai gugus ester

Sumber : Windrawati (2008)

BiosPaPueira memiliki gugus aktif antara lain gugus C=O, -OH, -COO-.

Adanya gugus-gugus aktif ini memungkinkan BiosPaPueira untuk dapat

diinteraksikan dengan komponen lain (Windrawati, 2008). Reaksi pengikatan ion

logam oleh gugus-gugus yang terdapat pada rhamnolipid dapat dilihat pada

gambar 8.

Gambar 8. Reaksi pengikatan ion logam Ca2+ oleh rhamnolipid (Maier, 1998).

18

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mempelajari kemampuan

adsorpsi biosurfaktan terhadap ion logam. Antara lain, Erawati (2007) yang

menggunakan biosurfaktan hasil biotransformasi minyak kedelai oleh

Pseudomonas aeruginosa sebagai adsorben ion logam Cd, diperoleh kapasitas

adsorpsi sebesar 0,2389 mg/g pada pH 6. Pujiastuti (2008) menggunakan

biosurfaktan hasil biotransformasi minyak jagung oleh Rhodococcus rhodocrous

sebagai adsorben ion lgam Cd, diperoleh kapasitas adsorpsi sebesar 1,8235 mg/g

pada pH 6.

6. Adsorben Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

Widyaningsih (2008) berhasil mensintesis material baru yang merupakan

gabungan dari biosurfaktan dan alofan alam, yaitu biosurfaktan terimobilisasi

pada alofan, yang disintesis dengan mengimobilisasikan biosurfaktan pada alofan

alam. Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan disintesis dengan variasi

perbandingan antara biosurfaktan dan alofan, yaitu 1:5, 1:7, 1:10 dan

diimobilisasikan selama waktu kontak 24 jam dan 48 jam. Kondisi optimum

imobilisasi dicapai pada perbandingan berat biosurfaktan dan alofan sebesar 1:10

dengan waktu kontak 24 jam, yang menunjukan besarnya luas permukaan spesifik

sebesar 82,41 ± 0,39 m2/g dan bilangan keasaman sebesar 9,12 ± 0,42 mmol/g.

Bila dibandingkan dengan alofan, terjadi penurunan luas permukaan spesifik

sebesar 20,42% dan kenaikan bilangan keasaman sebesar 121,50%. Penurunan

luas permukaan yang terjadi kemungkinan disebabkan karena terjadinya

penyumbatan pori-pori alofan oleh partikel-partikel BiosPaPueira. Data luas

permukaan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan hasil sintesis Widyaningsih

(2008) dapat dilihat pada tabel 4.

Spektra FTIR adsorben hasil imobilisasi secara garis besar memiliki

kemiripan dengan alofan aktif, ini tampak dari gugus-gugus fungsi yang terdapat

pada adsorben hasil imobilisasi yang mirip dengan alofan aktif. Serapan-serapan

khas dari alofan masih tampak jelas yang disebabkan karena pada proses

imobilisasi, komposisi alofan sebagai matrik pengimobilisasi dibuat berlebih

19

Tabel 4. Data Luas Permukaan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

(Widyaningsih, 2008).

Luas Permukaan (m2/gr) Perbandingan Biosurfaktan dan Alofan t = 24 jam t = 48 jam

1 : 5 73,86 ± 3,19 72,08 ± 0,48

1 : 7 78,45 ± 3,27 73,45 ± 1,65

1 : 10 82,42 ± 0,39 72,56 ± 1,16

Data spektra FTIR adsorben hasil imobilisasi menunjukkan pergeseran

bilangan gelombang dibandingkan dengan alofan. Namun, dari segi perubahan

intensitas dan pergeseran puncak yang ditampilkan sangat kecil. Hal ini

disebabkan BiosPaPueira yang terimobilisasi ke dalam alofan dari segi kuantitas

kecil sehingga tidak mampu melampaui base line spektra alofan (Widyaningsih,

2008). Dari hasil FTIR daerah serapan sekitar 3449,06 menunjukan vibrasi ulur

dari -OH. Pada BiosPaPueira, vibrasi ulur -OH berasal dari gugus -OH pada

rhamnosil, sedangkan pada alofan aktif gugus -OH berasal dari Si-OH dan Al-OH.

Pada hasil imobilisasi terjadi pergeseran bilangan untuk uluran -OH, hal ini

karena pengaruh vibrasi ulur -OH antar biosurfaktan dan alofan aktif. Serapan

pada daerah bilangan gelombang 1037,49 cm-1 menunjukkan adanya gugus -C-O,

serapan pada 1038,40 cm-1 menunjukkan adanya gugus C=O, sedangkan serapan

pada 540,30 & 471,23 cm-1 menunjukan keberadaan gugus Si-O-Si / Al-O-Al.

Data FTIR biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dapat dilihat pada gambar 9.

Gambar 9. Spektra FTIR biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

(Widyaningsih, 2008)

Si-O-Si / Al-O-Al

-OH C-O

C=O

20

B. Kerangka Pemikiran

Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan merupakan adsorben yang

potensial untuk digunakan sebagai adsorben logam berat Cd. Biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan mengalami kenaikan bilangan keasaman sebesar

121,50%, walaupun mengalami penurunan luas permukaan sebesar 20,42 %

terhadap alofan. Meskipun terjadi penurunan luas permukaan, tetapi kenaikan

tingkat keasaman menunjukkan bahwa semakin banyak situs-situs aktif pada

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan sehingga dapat meningkatkan kapasitas

adsorpsi terhadap ion logam Cd. Gugus C=O dan -OH pada biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan menyediakan muatan negatif yang dapat berikatan

dengan ion logam Cd. Selain itu, pori – pori pada biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan juga dapat digunakan untuk mengadsorp ion logam Cd.

Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi proses adsorpsi terhadap

logam berat, antara lain pH larutan, waktu kontak, konsentrasi awal larutan, dan

temperatur. Pada penelitian ini, untuk mengetahui kondisi optimum adsorpsi maka

dilakukan variasi pH dan lamanya waktu kontak adsorpsi terhadap logam berat.

Kondisi pH akan mempengaruhi proses adsorpsi ion logam dalam larutan, karena

pH akan mempengaruhi banyaknya ion H+ dan OH- yang akan berkompetisi

dengan ion logam untuk berikatan dengan gugus fungsional pada biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan. Variasi pH yang digunakan adalah pada pH asam,

karena logam berat belum mengendap hingga batas pH pengendapan logam, tetapi

akan mengendap pada pH yang lebih tinggi. Kondisi pH yang terlalu asam akan

menghambat adsorpsi karena terjadi kompetisi antara ion logam dengan H+,

sedangkan pada pH yang lebih tinggi, konsentrasi OH- juga tinggi. OH- berfungsi

sebagai basa yang akan berkompetisi dengan gugus fungsi pada biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan untuk bereaksi dengan ion logam. Pada kondisi

tersebut, ion logam dominan bereaksi dengan OH- sedangkan yang bereaksi

dengan gugus fungsi berkurang. Selain adanya kompetisi dengan OH-, kondisi pH

yang tinggi akan menyebabkan logam – logam membentuk endapan sehingga

mengganggu adsorpsi, oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan pada pH

dibawah batas pengendapan ion logam Cd. Waktu kontak yang digunakan singkat

21

karena dari segi ekonomi, waktu kontak yang singkat sangat diperlukan.

Konsentrasi ion logam yang teradsorp diperoleh dengan membandingkan

konsentrasi logam setelah dilakukan adsorpsi dan sebelum dilakukan adsorpsi,

sehingga dapat diketahui bisa atau tidaknya biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan untuk mengadsorp ion logam Cd dalam larutan model maupun limbah.

C. Hipotesis

Hipotesis penelitian yang dapat diambil adalah sebagai berikut:

1. Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dapat digunakan sebagai adsorben

ion logam Cd.

2. Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan mempunyai kemampuan adsorpsi

lebih baik untuk mengikat ion logam Cd dibandingkan dengan alofan.

22

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Penelitian dilakukan dengan metode experimental laboratorium, yang

meliputi empat tahap, antara lain:

Tahap I adalah sintesis dan karakterisasi biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan. Sintesis biosurfaktan terimobilisasi pada alofan berdasarkan metode yang

dilakukan Widyaningsih (2008). Karakterisasi terhadap biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan meliputi analisis FTIR, keasaman dan luas permukaan

spesifik.

Tahap II adalah penentuan kondisi optimum adsorpsi biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan pada larutan model Cd, dilakukan setelah dilakukan

karakterisasi.

Tahap III adalah adsorpsi untuk membandingkan kemampuan adsorpsi

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dengan alofan pada larutan model Cd.

Tahap IV adalah adsorpsi logam Cd dalam limbah elektroplating,. Tahap

ini dilakukan setelah diketahui kondisi optimum adsorpsi biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan terhadap ion logam Cd. Metode adsorpsi terhadap ion

logam Cd menggunakan metode batch. Diagram alir penelitian dapat dilihat pada

lampiran 1.

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan pada bulan April 2006 sampai Mei 2008. Tahap I yang

meliputi sintesis biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dilakukan di Sub

Laboratorium Basik Sains Biologi UNS, karakterisasi biosurfaktan terimobilisasi

pada alofan di Laboratorium Kimia Dasar FMIPA UNS, dan analisis FTIR

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan di Laboratorium Kimia Universitas Islam

Indonesia, Yogyakarta . Tahap II, III, dan IV dilakukan di Sub Laboratorium

Basik Sains Biologi.

23

C. Alat dan Bahan

1. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Atomic Absorption Spectrocopy (AAS) AA 6650, Spesifikasi Limit Deteksi

terhadap Cd 0,1-2 ppm.

b. Desikator.

c. Neraca Analitis, Denver Instrument Company TL-603D.

d. pH meter, corning.

e. Peralatan gelas Pyrex, Merck.

f. Shaker IKA Labortechnik K 250 Basic.

g. Spectrophotometer Model SP-300 Maxima.

h. Sentrifuge.

i. Vortex Mixer VM-300.

j. X-Ray Diffractometer (XRD) Merk Shimadzu Type 6000.

2. Bahan

Bahan - bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Akuades

b. CH3COOH glasial.

c. HNO3 65%, Merck.

d. Kertas Saring Whatman No. 42.

e. Larutan Cd .

f. Limbah cair industri elektroplating.

g. Limbah cair industri tapioka.

h. Metilen biru.

i. NH3 25%, Merck.

j. NaCH3COOH.

k. Tanah alofan dari Gunung Lawu, Jawa Tengah.

24

D. Prosedur Percobaan

Bagan kerja penelitian dapat dilihat pada lampiran 2.

1. Sintesis dan Karakterisasi Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan.

a. Sintesis biosurfaktan terimobilisasi pada alofan.

Sintesis biosurfaktan terimobilisasi pada alofan menggunakan

perbandingan biosurfaktan : alofan = 1 : 10. Kedalam tabung yang berisi

biosurfaktan 0,8 gr di tambahkan aquades kemudian divortex selama 1 menit dan

setelah itu dimasukkan kedalam gelas beker yang berisi alofan sebanyak 8 gr.

Campuran kemudian ditambahkan aquades sebanyak 20 ml dan diaduk selama 24

jam. Setelah 24 jam pengadukan, campuran disaring dan suspensi hasil

penyaringan dikeringkan didalam oven 40-50oC hingga kering.

b. Karakterisasi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan.

Karakterisasi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan meliputi analisis

FTIR, pengukuran luas permukaan spesifik dan keasaman.

1) Analisis FTIR.

Identifikasi gugus fungsional komponen biosurfaktan terimobilisasi

pada alofan dilakukan dengan FTIR menggunakan teknik butiran KBr,

yaitu pelet dibuat dengan mencampurkan 2 % ( b/b ) sampel dalam KBr.

Sampel pelet dianalisis dengan alat Spektrofotometer Shimidzu FT-IR

8201 PC. Daerah pengamatan dianalisis dengan Spektrofotometer adalah

serapan pada bilangan gelombang 400 – 4000 cm-1.

2) Penentuan Keasaman dengan Metode Adsorbsi Amonia.

Pada krus kosong yang telah diketahui beratnya ditambahkan 0,1

gr biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dan dimasukkan ke dalam

desikator yang dialiri gas amoniak, kemudian desikator ini ditutup rapat-

rapat dan dibiarkan semalam atau 24 jam. Setelah semalam (24 jam), tutup

desikator dibuka dan dibiarkan selama dua jam agar amoniak yang tidak

teradsorb menguap. Dengan membandingkan berat krus berisi sampel

sebelum dan sesudah adsorpsi, maka dapat diketahui berat basa yang

teradsorp oleh biosurfaktan terimobilisasi pada alofan, sehingga harga

keasaman dapat diketahui.

25

3) Penentuan Luas Permukaan dengan Metode Metilen Biru.

Ke dalam 20 ml larutan metilen blue 100 ppm, dimasukkan 0,05 gr

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dan di-shaker selama waktu

setimbang. Kemudian campuran disaring dan filtratnya diukur

absorbansinya dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang

maksimum. Dengan menggunakan rumus yang ada maka dapat diperoleh

harga luas permukaan spesifiknya.

2. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan terhadap Ion Logam Cd dalam Larutan Model.

a. Penyediaan Reagen.

1) Membuat larutan Cd standar 1000 ppm.

Cd(NO3)2.4H2O sebanyak 0,274 gr dilarutkan menggunakan HNO3

0,1 M hingga volume 100 ml.

2) Membuat larutan standar.

Beberapa larutan Cd dengan beberapa konsentrasi dibuat dan

diukur absorbansinya masing - masing dengan AAS. Setelah diketahui

absorbansi masing - masing konsentrasi, kemudian dibuat kurva hubungan

absorbansi dengan konsentrasi logam.

b. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan.

Larutan model Cd sebanyak 10 ml, yang diperoleh dari pengenceran 50

ml Cd 10 ppm dengan HNO3 kedalam labu ukur 250 ml, ditempatkan kedalam

dalam beker yang berisi 0,05 gr biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dan

dilakukan pengadukan selama 0, 5, 10, 20, 30 dan 45 menit dengan pH larutan

masing – masing 2, 4, dan 6. Kemudian campuran tersebut disaring dengan kertas

Whatman No.42 dan filtratnya diukur dengan AAS untuk mengetahui konsentrasi

logam yang tidak teradsorp oleh biosurfaktan terimobilisasi pada alofan.

Konsentrasi logam Cd yang teradsorp oleh biosurfaktan terimobilisasi

pada alofan dapat diketahui dengan membandingkan perbedaan konsentrasi logam

awal dengan konsentrasi logam setelah adsorpsi.

26

3. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi Cd antara Alofan dan Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan dalam Larutan Model.

Larutan model Cd sebanyak 10 ml, diperoleh dari pengenceran 50 ml Cd

10 ppm dengan HNO3 kedalam labu ukur 250 ml, ditempatkan kedalam beker

yang berisi 0,05 gr biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dan diaduk pada

kondisi optimum. Kemudian campuran disaring dengan kertas Whatman No.42

dan filtratnya diukur dengan AAS untuk mengetahui konsentrasi logam yang tidak

terambil oleh biosurfaktan terimobilisasi pada alofan.

Konsentrasi logam Cd yang terambil oleh biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan dapat diketahui dengan membandingkan perbedaan konsentrasi logam awal

dengan konsentrasi logam setelah adsorpsi. Cara yang sama juga dilakukan

menggunakan alofan dan biosurfaktan saja. Hasil adsorpsi biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan kemudian dibandingkan dengan hasil adsorpsi alofan

pada larutan model Cd.

4. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi Cd antara Alofan dan Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan dalam Limbah Elektroplating.

a. Penyediaan reagen.

1) Membuat larutan Cd standar 1000 ppm.

Cd(NO3)2.4H2O sebanyak 0,274 gr dilarutkan menggunakan HNO3

0,1 M hingga volume 100 ml.

2) Membuat kurva standar.

Beberapa larutan Cd dengan beberapa konsentrasi dibuat dan

diukur absorbansinya masing - masing dengan AAS. Setelah diketahui

absorbansi masing - masing konsentrasi, kemudian dibuat kurva hubungan

absorbansi dengan konsentrasi logam.

b. Adsorpsi Cd dalam Limbah oleh Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

Larutan limbah yang sudah disaring sebanyak 10 ml ditempatkan dalam

beker yang berisi 0,05 gr biosurfaktan terimobilisasi pada alofan, kemudian

diaduk pada kondisi optimum. Setelah itu campuran disaring dengan kertas

Whatman No.42 dan filtratnya diukur dengan AAS untuk mengetahui konsentrasi

27

logam yang tidak terambil oleh biosurfaktan terimobilisasi pada alofan. Cara yang

sama juga dilakukan untuk alofan dan biosufaktan.

Konsentrasi logam Cd pada limbah yang teradsorp dapat diketahui dengan

membandingkan perbedaan konsentrasi logam awal dengan konsentrasi logam

setelah adsorpsi. Hasil adsorpsi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan kemudian

dibandingkan dengan hasil adsorpsi alofan.

E. Teknik Pengumpulan Data

Sebelum digunakan untuk mengadsorp ion logam Cd, terlebih dahulu

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dikarakterisasi keasaman, luas permukaan,

dan gugus – gugus fungsinya. Data kuantitatif dalam penentuan tingkat keasaman

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan menggunakan metode basa ammonia,

penentuan luas permukaan menggunakan metode metilen biru, sedangkan

penentuan gugus – gugus fungsi yang terdapat pada biosurfaktan terimobilisasi

pada alofan menggunakan FTIR.

1. Setelah dilakukan karakterisasi terhadap biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan, selanjutnya dikumpulkan data mengenai konsentrasi ion logam Cd

sebelum dan sesudah adsorpsi. Dari data AAS tersebut dapat dianalisis

besarnya kapasitas adsorpsi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan terhadap

ion logam Cd, sehingga dapat diketahui apakah biosurfaktan terimobilisasi

pada alofan dapat mengadsorp ion logam Cd atau tidak.

2. Data yang dikumpulkan untuk membandingkan kemampuan adsorpsi

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dengan alofan adalah data mengenai

kapasitas adsorpsi terhadap Cd. Berdasarkan data kapasitas adsorpsi, dapat

diketahui kemampuan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dalam

mengadsorp ion logam Cd dibandingkan dengan alofan.

28

F. Teknik Analisis Data

Data-data dalam penelitian ini dari awal hingga akhir diperoleh untuk

menjawab rumusan masalah yang ada. Setiap data yang diperoleh merupakan

acuan untuk melakukan langkah berikutnya. Dari data yang dikumpulkan dapat

dianalisis sebagai berikut:

1. Analisis FTIR digunakan untuk mengetahui gugus – gugus fungsional yang

terdapat pada biosurfaktan terimobilisasi pada alofan. Hasil analisis gugus

fungsi kemudian dibandingkan dengan hasil sintesis Widyaningsih (2008).

Keasaman total spesifik dapat diketahui dengan membandingkan berat sampel

sebelum terjadi adsorpsi dan sesudah terjadi adsorpsi terhadap ammonia.

Harga keasaman total spesifik dapat dihitung menggunakan persamaan :

Keasaman = ((A-B)/BM NH3) x 1000 mmol tiap gram sampel.

Keterangan :

A = berat krus kosong + sampel setelah adsorpsi

B = berat krus kosong + sampel awal

Dari data – data yang dikumpulkan sebelumnya, luas permukaan adsorben

dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

S = (Xm x N x A) / M

Keterangan :

S = luas permukaan ( m2/g)

Xm = metilen blue yang terserap oleh 1 g adsorben ( g/g)

N = bilangan avogadro ( 6,023 x 1023 molekul/mol)

A = luas permukaan 1 molekul metilen blue (197 x 10-20 m2/molekul)

M = massa molekul metilen biru ( 319,86 g/mol)

2. Konsentrasi logam setelah adsorpsi dapat diketahui dengan memplotkan harga

absorbansi yang diperoleh pada kurva standar dengan cara regresi linear.

Jumlah logam yang teradsorp dapat diketahui dengan membandingkan

perbedaan antara konsentrasi awal dan konsentrasi setelah adsorpsi.

Kapasitas adsorpsi terhadap logam dapat dicari menggunaan persamaan

sebagai berikut :

29

m = V( Ci – Cf )

s

Keterangan :

m = kapasitas penyerapan (mg/g).

V = volume larutan (l).

Ci = konsentrasi awal larutan (mg/l).

Cf = konsentrasi akhir larutan (mg/l).

s = berat adsorben (g).

Berdasarkan data kapasitas adsorpsi yang diperoleh, dapat diketahui

kemampuan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan untuk mengadsorp logam

berat Cd, kemudian dibandingkan dengan alofan.

30

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan merupakan suatu adsorben yang

disintesis menggunakan metode imobilisasi yang dilakukan oleh Widyaningsih

(2008), yaitu dengan cara mengimobilisasikan biosurfaktan hasil biotransformasi

limbah tepung tapioka (BiosPaPueira) pada alofan. Selanjutnya biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan dikarakterisasi untuk dibandingkan dengan hasil

sintesis oleh Widyaningsih (2008) sebagai material pembanding, kemudian

digunakan untuk mengadsorp ion logam Cd pada larutan model maupun limbah

elektroplating pada kondisi optimumnya.

A. Karakterisasi Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan hasil sintesis dikarakterisasi gugus

fungsinya menggunakan FT-IR, luas permukaan menggunakan metode metilen

biru dan bilangan keasaman menggunakan metode adsorpsi ammonia. Dari hasil

karakterisasi tersebut, dapat dibandingkan dengan material pembanding hasil

sintesis Widyaningsih (2008).

1. Analisis Gugus Fungsi

Proses identifikasi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan menggunakan

spektrofotometer infra merah untuk mengetahui komponen gugus – gugus fungsi

pada adsorben hasil sintesis, yang kemudian dibandingkan dengan hasil sintesis

Widyaningsih (2008). Spektra hasil sintesis dan hasil sintesis Widyaningsih

(2008) ditunjukkan pada gambar 10.

31

Gambar 10. Spektra spektrofotometer FTIR biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan hasil sintesis (a) dan Widyaningsih (2008) (b)

Dari perbandingan spektra yang ditunjukkan pada gambar 10, dapat dilihat

bahwa spektra FTIR hasil sintesis pada penelitian ini sangat mirip dengan hasil

sintesis Widyaningsih (2008). Data hasil analisis gugus fungsi biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan ditunjukkan pada tabel 5. Pada tabel 5, dapat diamati

bahwa terdapat kesamaan serapan bilangan gelombang dengan hasil sintesis

Widyaningsih (2008), meskipun terjadi pergeseran tetapi pergeseran tersebut tidak

terlalu signifikan.

a

b

32

Tabel 5. Data Hasil Analisis Gugus Fungsi Biosurfaktan Terimobilisasi pada

alofan

Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi

Pustaka (*)

Widyaningsih (2008)

Hasil Sintesis

Uluran C-H

alkana 3000-2840 - 2927,25

Ser

apan

B

iosu

rfak

tan

Gugus C=O 1870-1540 1638,40 1640,30

Uluran -OH 3650-3200 3449,06 3450.11

Rentangan

Simetri

O-Si-O/

O-Al-O

680-850(**) 789,99 789,75

Ser

apan

Alo

fan

Gugus Si-

OH / Al-OH 420-500(**) 471,25 471,23

Keterangan : * = Silverstein, Bassler, Morril (1991) ** = Hamdan (1992)

Dari tabel 5, dapat diidentifikasi adanya gugus–gugus pada biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan yang dapat dipertukarkan dengan ion logam, antara lain

C=O dan -OH. Gugus fungsi yang teridentifikasi sebagai gugus aktif karbonil

(C=O) ditunjukkan pada bilangan gelombang 1640,30 cm-1, hidroksi (-OH)

ditunjukkan pada bilangan gelombang 3450,11 cm-1.

2. Luas Permukaan Spesifik dan Bilangan Keasaman

Adsorben hasil imobilisasi selanjutnya dikarakterisasi luas permukaan dan

bilangan keasaman. Luas permukaan spesifik diukur dengan metode metilen biru

sedangkan bilangan keasaman dilakukan dengan adsorpsi amonia. Dari

pengukuran luas permukaan dan bilangan keasaman, hasilnya dapat digunakan

33

untuk dibandingkan dengan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan hasil sintesis

Widyaningsih (2008).

Luas permukaan spesifik suatu adsorben mempengaruhi daya serapnya,

semakin besar luas permukaannya maka daya serap adsorben tersebut juga

meningkat, sedangkan keasaman padatan merupakan faktor pendorong dalam

fungsinya sebagai adsorben (Tan, 1991). Pada penelitian ini juga dilakukan

karakterisasi yang meliputi luas permukaan spesifik dan keasaman pada alofan

dan biosurfaktan. Hasil pengukuran luas permukaan dan bilangan keasaman

biosurfaktan, alofan, dan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dapat dilihat

pada tabel 6. Data pehitungan luas permukaan spesifik dan bilangan keasaman

masing – masing dapat dilihat pada lampiran 3 dan lampiran 4.

Tabel 6. Data Luas Permukaan Spesifik dan Bilangan Keasaman Biosurfaktan,

Alofan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

Luas Permukaan Spesifik (m2/gr)

Bilangan Keasaman (mmol/gr)

Adsorben Widyaningsih

(2008) Hasil Sintesis

Widyaningsih (2008)

Hasil Sintesis

Biosurfaktan 58,84 ± 0,51 54,84 ± 0,51 88,24 ± 0 88,24 ± 0 Alofan 103,56 ± 0,99 103,56 ± 0,98 4,12 ± 0 4,12 ± 0

Biosurfaktan

Terimobilisasi pada

Alofan

82,41 ± 0,39 85,86 ± 1,08 9,12 ± 0,42 9,12 ± 0,42

Tabel 7. Data Penurunan Luas Permukaan Spesifik dan Kenaikan Bilangan

Keasaman Biosurfaktan Terimobilisasi pada alofan

Adsorben Penurunan Luas Permukaan

Spesifik ( % )

Kenaikan Bilangan

Keasaman ( % )

Hasil Sintesis 17,10 121,42

Widyaningsih (2008) 20,42 121,50

34

Berdasarkan spektra FT-IR yang di hasilkan, tampak bahwa gugus-gugus

fungsi biosurfaktan terimobilisasi pada alofan yang disintesis pada penelitian ini

tidak jauh berbeda dengan yang dihasilkan pada penelitian oleh Widyaningsih

(2008). Hasil karakterisasi luas permukaan spesifik dan bilangan keasaman juga

tidak jauh berbeda dengan adsorben hasil sintesis Widyaningsih (2008), selain itu

juga terjadi penurunan luas permukaan sebesar 17,10 %, dan terjadi kenaikan

bilangan keasaman 121,42% (tabel 7). Penurunan tersebut dikarenakan

biosurfaktan menyumbat pori – pori alofan (Widyaningsih, 2008). Data

perhitungan penurunan luas permukaan dan kenaikan bilangan keasaman dapat

dilihat pada lampiran 5. Berdasarkan fakta – fakta tersebut, dapat disimpulkan

bahwa biosurfaktan terimobilisasi yang disintesis pada penelitian ini mirip dengan

hasil sintesis Widyaningsih (2008).

B. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Ion Logam Cd oleh

Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

Pada penentuan kondisi optmum adsorpsi logam berat Cd oleh

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan menggunakan metode batch. Optimasi

kondisi adsorpsi dilakukan variasi derajat keasaman dan waktu kontak. Menurut

Pohan dalam Kusnanto (2007), pH dan waktu kontak merupakan salah satu faktor

yang mempengaruhi proses adsorpsi, oleh karena itu variasi pH dan waktu kontak

perlu dilakukan agar diperoleh kondisi optimum adsorpsi Cd oleh biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan. Variasi pH yang digunakan adalah 2, 4, dan 6, karena

logam berat akan mengendap pada pH basa. Pudjiastuti (2008) juga pernah

melakukan penelitian yang berkaitan dengan adsorpsi ion logam Cd oleh

biosurfaktan dilakukan pada pH 2, 4, 6, diperoleh kondisi optimum pada pH 6.

Menurut Alloway & Ayres (1997), secara umum hampir semua logam, kecuali

Mo, akan larut pada pH rendah, termasuk Cd. Pada pH yang tinggi, ion logam Cd

akan mengendap membentuk suatu logam dihidroksida, yaitu Cd(OH)2.

Berdasarkan harga Ksp Cd(OH)2, logam Cd akan mengendap pada pH 9,017

(lampiran 6). Apabila terjadi pengendapan, maka akan mengakibatkan kesalahan

perhitungan, yang berarti berkurangnya konsentrasi ion logam yang diadsorp tidak

35

sepenuhnya terjadi karena proses adsorpsi, melainkan juga karena terjadinya

pengendapan.

Variasi terhadap waktu kontak dimaksudkan untuk mengetahui waktu

kontak optimum adsorpsi kation Cd oleh biosufaktan terimobilisasi pada alofan.

Variasi waktu yang digunakan yaitu 0, 5, 10, 20, 30, dan 45 menit karena alasan

ekonomis. Variabel tetap yang digunakan pada proses sorpsi adalah jumlah

adsorben dan kecepatan pengadukan, yaitu 150 rpm. Hasil penentuan kondisi

optimum adsorpsi Cd yang meliputi waktu kontak dan pH menggunakan

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan disajikan pada lampiran 7. Pengaruh

derajat keasaman dan waktu kontak adsorpsi terhadap kapasitas adsorpsi dapat

dilihat pada gambar 11.

Dari gambar 11 dapat diamati bahwa derajat keasaman dan waktu kontak

adsorpsi memberikan pengaruh yang berbeda – beda. Dapat dilihat bahwa

adsorpsi terhadap Cd paling besar berlangsung pada pH 6, sedangkan pada pH = 2

dan pH = 4 memberikan hasil adsorpsi yang lebih kecil karena pada kondisi

sangat asam, akan terjadi kompetisi antara ion hidrogen dan kation untuk

berikatan dengan gugus – gugus yang terdapat pada biosurfaktan terimobilisasi

pada alofan, sedangkan pada pH = 6 tidak demikian, yaitu ion hidrogen

konsentrasinya relatif lebih sedikit dibandingkan pada pH = 2 dan pH = 4.,

sehingga kompetisi yang terjadi antara Cd dengan ion hidrogen relatif kecil

apabila dibandingkan pada pH = 2 dan pH = 4. Menurut Wiratna (2007), dengan

meningkatnya pH hingga dibawah pH pengendapan logam, ion hidrogen didalam

larutan relatif sedikit, sehingga gugus aktif yang terdapat pada adsorben akan

mudah untuk berikatan dengan logam. Majdiyah (2007) juga mengemukakan hal

yang sama, bahwa pada pH relatif rendah, hampir tidak terjadi adsorpsi ion logam,

sedangkan makin tinggi pH maka makin besar adsorpsi ion logam hingga

mencapai kondisi optimum. Kondisi optimum tersebut didukung oleh hasil uji

statistik menggunakan metode Duncan (lampiran 8).

36

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0 10 20 30 40 50

Waktu Kontak ( menit )

Kap

asit

as A

dsor

psi

( m

g/g

)

ph 2

ph 4

ph 6

Gambar 11 . Pengaruh pH dan waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi ion

logam Cd oleh biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

Selain dilakukan variasi pH, penentuan kondisi optimum adsorpsi juga

dilakukan variasi terhadap waktu kontak, karena waktu kontak merupakan salah

satu faktor yang mempengaruhi kondisi adsorpsi. Variasi terhadap waktu kontak

dilakukan untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mencapai

adsorpsi Cd yang optimum oleh biosurfaktan terimobilisasi pada alofan.

Berdasarkan data tersebut tidak diperoleh waktu kontak optimumnya, karena

masing – masing pH memiliki waktu kontak optimum yang berbeda – beda. Hasil

tersebut juga didukung oleh uji statistik, yang menyatakan bahwa waktu kontak

optimum tidak dapat ditentukan.

Meskipun berdasarkan uji statistik tidak dapat ditentukan waktu kontak

optimumnya pada masing – masing pH (lampiran 9), namun pada penelitian ini

ditetapkan bahwa waktu kontak optimum pada pH = 6 adalah 20 menit. Pada pH

= 6 dapat diamati bahwa dalam rentang waktu setelah adsorpsi mencapai waktu

optimumnya, yaitu setelah waktu kontak 20 menit tidak terlihat kenaikan yang

signifikan. Hal itu dikarenakan adsorpsi telah mencapai kondisi jenuh, yang

berarti sisi aktif maupun pori adsorben hampir semua digunakan untuk mengikat

kation, sehingga diambil kesinpulan bahwa waktu kontak optimum pada pH = 6

adalah 20 menit. Berdasarkan fakta – fakta yang telah diuraikan, dapat diambil

37

kesimpulan pada penelitian ini bahwa biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

dapat mengadsorp ion logam Cd, dan mencapai kondisi optimumnya pada pH = 6

dengan waktu kontak selama 20 menit.

C. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi Cd antara Alofan dan

Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan dalam larutan Model dan

Limbah Elektroplating

Untuk mengetahui kemampuan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

dalam mengadsorp ion logam Cd, maka dilakukan perbandingan adsorpsi dengan

alofan pada larutan model dan limbah. Limbah yang digunakan pada penelitian ini

adalah limbah elektroplating, karena keberadaan ion logam Cd dapat ditemukan

pada limbah elektroplating. Uji terhadap kemampuan adsorpsi biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan dilakukan pada kondisi optimum, yaitu pada pH = 6

selama 20 menit. Diagram hasil uji perbandingan adsorpsi logam Cd dalam

larutan model dapat dilihat pada gambar 12, sedangkan dalam limbah

elektroplating dapat dilihat pada gambar 13. Data hasil uji perbandingan adsorpsi

pada larutan model Cd disajikan pada lampiran 10, pada limbah elektroplating

disajikan pada lampiran 11. Pada gambar 12 dan 13, dapat diamati bahwa tiap

adsorben memberikan kapasitas adsorpsi yang berbeda – beda. Kapasitas adsorpsi

ternyata lebih besar apabila menggunakan alofan, yang berarti bahwa biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan tidak memiliki kemampuan yang lebih baik

dibandingkan alofan.

Luas permukaan merupakan faktor yang paling penting dalam proses adsorpsi

(Pohan dalam Kusnanto, 2007). Banyak sedikitnya adsorbat yang dapat diadsorp

oleh adsorben, sangat tergantung pada luas permukaan adsorben. Semakin besar

luas permukaan, maka semakin besar pula adsorbat yang dapat diadsorp, dan

begitu pula sebaliknya. Berdasarkan urutan luas permukaan adsorben, alofan

memiliki luas permukaan yang paling besar, diikuti oleh biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan dan biosurfaktan (tabel 6).

38

0.0386

0.0345

0.0280

0.0300

0.0320

0.0340

0.0360

0.0380

0.0400

1

Adsorben

Kap

asit

as A

dso

rpsi

(m

g/g

)

Alofan

BiosurfaktanTerimobilisasipada Alofan

Gambar 12 . Hasil perbandingan adsorpsi ion logam Cd oleh alofan dan

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dalam larutan model

0.02500.0230

0.0000

0.0050

0.0100

0.0150

0.0200

0.0250

0.0300

Adsorben

Kap

asit

as A

dsor

psi

( m

g/g

)

Alofan

BiosurfaktanTerimobilisasipada Alofan

Gambar 13. Hasil perbandingan adsorpsi ion logam Cd oleh alofan dan

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dalam limbah elektroplating

Apabila ditinjau dari luas permukaan, alofan memiliki kapasitas adsorpsi

yang paling besar terhadap ion logam Cd pada larutan model, diikuti oleh

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dan biosurfaktan, yaitu masing – masing

sebesar 0,0250±0,0003 mg/g; 0,0230±0,0049 mg/g; 0,0095±0,00490 mg/g

(lampiran 10), sedangkan pada limbah elektroplating masing – masing sebesar

39

0,0386±0,0008 mg/g; 0,0345±0,0016 mg/g; dan 0,0045±0,0005 mg/g (lampiran

11).

Pada tabel 7 menunjukkan bahwa selain terjadi penurunan luas

permukaan, ternyata biosurfaktan terimobilisasi pada alofan mengalami

peningkatan bilangan keasaman. Penurunan luas permukaan mengindikasikan

bahwa biosurfaktan yang diimobilisasikan pada alofan alam menyumbat pori –

pori, karena biosurfaktan yang memiliki ukuran satu satuan 5,3 nm,

memungkinkan untuk menyumbat pori – pori alofan yang memiliki rata – rata

pori 50 A (5 nm). Peningkatan keasaman pada biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan dibandingkan alofan berarti situs-situs aktif pada biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan juga mengalami peningkatan. Dari ketiga adsoben yang

diuji pada penelitian ini, biosurfaktan memiliki bilangan keasaman terbesar

dibandingkan alofan dan biosurfaktan terimobilisasi (tabel 6), yang berarti

berpotensi memiliki kemampuan adsorpsi yang besar, tetapi ternyata kemampuan

adsorpsi biosurfaktan paling kecil. Hal itu dikarenakan biosurfaktan memiliki luas

permukaan yang paling kecil, sehingga kapasitas adsorpsinya juga paling kecil.

Keasaman yang meningkat merupakan kontribusi gugus – gugus fungsi

yang terdapat pada biosurfaktan, yang berarti semakin banyak gugus yang dapat

mengikat basa atau kation. Dengan bertambahnya keasaman pada biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan diharapkan semakin banyak ion logam Cd yang

teradsorp dengan cara berikatan dengan situs-situs aktif tersebut, namun yang

terjadi pada penelitian ini tidak demikian. Ternyata kenaikan bilangan keasaman

pada biosurfaktan terimobilisasi pada alofan tidak dapat meningkatkan kapasitas

adsorpsinya terhadap ion logam Cd. Hal tersebut dikarenakan peningkatan

bilangan keasaman tidak dapat mengimbangi berkurangnya luas permukaan pada

biosurfaktan terimobilisasi, sehingga banyaknya ion logam Cd yang teradsorp

tidak mengalami peningkatan dibandingkan alofan. Alofan merupakan salah satu

mineral lempung, sehingga dalam kondisi asam menjadi bermuatan positif dan

dapat berinteraksi dengan biosurfaktan (Widyaningsih, 2008). Ketika biosurfaktan

diimobilisasikan, akan membentuk ikatan oleh gugus COO- dengan kerangka Al

pada alofan, sehingga terbentuk ikatan R-COO-Al[kerangka]. Kemungkinan

40

reaksi imobilisasi biosurkfaktan pada alofan yang dikemukakan oleh

Widyaningsih (2008) adalah sebagai berikut:

[kerangka]Al-OH2

+ + R-COO- R-COO-Al[kerangka] + H2O

alofan BiosPaPueira

Peningkatan keasaman menjadi tidak berarti karena adanya faktor

halangan sterik, sehingga tidak memberikan hasil adsorpsi yang signifikan. Faktor

halangan sterik mengakibatkan ion logam Cd sulit untuk melakukan ikatan

dengan gugus -OH dan C=O yang dimiliki oleh biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan. Gugus COO- pada biosurfaktan sudah digunakan untuk mengikat Al

kerangka, akibatnya ion logam Cd terhalangi oleh ion Al, sehingga sulit untuk

membentuk ikatan dengan gugus lainnya yang berada didekat gugus COO-.

Berdasarkan gambar 8, reaksi pengikatan ion logam Ca2+ oleh

biosurfaktan adalah melalui pengikatan oleh gugus C=O, -OH dan –COO-. Reaksi

pengikatan ion logam Cd oleh biosurfaktan yang terdapat pada biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan kemungkinan tidak jauh berbeda dengan diagram

tersebut. Ion logam Cd memiliki enam orbital kosong yang dapat terisi oleh

pasangan elektron bebas dari ligan – ligan yang terdapat pada biosurfaktan,

sehingga terbentuk kompleks oktahedral melalui ikatan koordinasi, dengan ion

logam Cd sebagai pusatnya. Ligan yang dimaksud adalah gugus C=O, -OH dan –

COO-, karena gugus - gugus tersebut menyediakan pasangan elektron bebas yang

dapat mengisi orbital yang kosong pada ion logam Cd untuk membentuk

kompleks oktahedral. Mohadi (2004) mengemukakan ada beberapa mekanisme

pengikatan ion logam oleh asam humat yang diimobilisasikan pada kitin, yaitu

melalui pertukaran ion, pembentukan ikatan hidrogen, pembentukan kompleks,

dan mekanisme pengikatan lainnya yang tidak diketahui. Ada beberapa

kemungkinan mekanisme pengikatan ion logam Cd oleh biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan, antara lain melalui pertukaran ion, pembentukan

kompleks, ataupun penjebakan oleh pori – pori pada alofan.

41

Alofan merupakan suatu mineral lempung yang memiliki pori – pori dan

kapasitas pertukaran kation yang besar. Beberapa penelitian terdahulu, aktivasi

terhadap alofan dapat meningkatkan kemampuan adsorpsinya terhadapa kation,

dikarenakan pengotor – pengotor yang terdapat pada alofan dapat terlarut,

sehingga permukaan alofan menjadi bersih, dan luas permukaan akan semakin

meningkat. Ion logam teradsorp melalui pori – pori alofan alam, sehingga jika

dilihat berdasarkan luas permukaan, kapasitas adsorpsi biosurfaktan terimobilisasi

pada alofan lebih rendah dibandingkan alofan alam. Berdasarkan fakta tersebut,

ada indikasi bahwa yang berperan besar dalam pengikatan ion logam Cd oleh

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan adalah luas permukaan pada alofan.

Apabila diamati besarnya kapasitas adsorpsi alofan, dibandingkan dengan

penelitian terdahulu ternyata kapasitas adsorpsinya sangat jauh berbeda. Pada

penelitian yang telah dilakukan Kisworo (2004), alofan alam memiliki kapasitas

adsorpsi terhadap Cd sebesar 0,1277 mg/g. Hal itu dikarenakan kandungan alofan

dalam sampel tanah prosentasenya berbeda, yaitu pada penelitian ini sebesar

35,45 %, sedangkan pada penelitian Kisworo (2004) sebesar 56,22% (lampiran

12). Hal itu kemungkinan penyebab lain kenapa biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan tidak memiliki kapasitas adsorpsi yang cukup besar. Sehingga apabila

dilakukan penelitian yang menggunakan alofan sebagai material pendukungnya,

sebaiknya menggunakan sampel tanah yang memiliki prosentase alofan yang

relatif besar.

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, ternyata biosurfaktan

terimobilisasi pada alofan memang dapat digunakan sebagai adsorben logam Cd,

sedangkan kemampuannya tidak lebih baik dibandingkan alofan alam, akan tetapi

lebih baik dibandingkan biosurfaktan. Penelitian yang mirip pernah dilakukan

oleh Schol (2004), yaitu dengan mengimobilisasikan asam humat pada kitin

sebagai adsorben Cr. Kapasitas adsorpsi hasil imobilisasi ternyata tidak lebih baik

dibandingkan kitin. Dibandingkan beberapa penelitian lain yang telah dilakukan,

ternyata kemampuan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dalam mengadsorp

ion logam tergolong kurang efektif. Data perbandingannya dengan penelitian-

penelitian yang sudah pernah dilakukan sebelumnya dapat dilihat pada tabel 8.

42

Tabel 8. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Biosurfaktan Terimobilisasi dengan

Penelitian Terdahulu.

Pustaka Jenis Adsorben Jenis Adsorbat

Kapasitas Adsorpsi (mg/g)

Erawati (2007) biosurfaktan hasil

biotransformasi

minyak kedelai oleh

P. aeruginosa

Kadmium (Cd) 0,0379

Kisworo (2004) Alofan Kadmium (Cd) 0,1277

Andriani (2007) biosurfaktan hasil

biotransformasi dari

minyak kedelai oleh

Rhodococcus

rhodochrous

Kadmium (Cd) 1,7657

Santoso (2005) Aspergillus oryzae Nikel (Ni) 22,121

Santoso (2005) Aspergillus oryzae

terimobilisasi pada

Na-Silikat

Nikel (Ni) 59,926

Majdiyah (2007) Rhizopus oryzae Nikel (Ni) 20,167

Majdiyah (2007) Rhizopus oryzae

terimobilisasi pada

zeolit

Nikel (Ni) 32,248

43

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Adsorben biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dapat digunakan untuk

mengadsorp ion logam berat Cd

2. Kondisi optimum adsorpsi ion logam Cd oleh biosurfaktan terimobilisasi pada

alofan dalam penelitian ini adalah pada pH = 6 dan waktu kontak 20 menit,

dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0,0420 ± 0,0009 mg/g.

3. Kemampuan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dalam mengadsorp ion

logam Cd dalam larutan model maupun dalam limbah elektroplating tidak

lebih baik dibandingkan alofan alam. Kapasitas adsorpsi alofan dan

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan dalam larutan model masing – masing

sebesar 0,0250±0,0003 dan 0,0230±0,0049 mg/g, sedangkan dalam limbah

elektroplating masing – masing sebesar 0,0386±0,0008 dan 0,0345±0,0016

mg/g.

B. Saran

Perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui jenis adsorpsi oleh

biosurfaktan terimobilisasi pada alofan terhadap ion logam.

44

DAFTAR PUSTAKA

Alberty, R.A., dan F. Daniel., 1992, Kimia Fisika Jilid I, Airlangga, Jakarta.

Alloway, B. J and Ayres, D. C., 1997, Chemical Principles of Environmental Pollution, Blackie Academic & Professional, an Imprint of Chapman & Hall, London.

Andriani, D., 2007, Produksi Biosurfaktan Menggunakan Minyak Kedeai Secara Biotransformasi oleh Rhodoccus rhodochrous dan Aplikasinya untuk Recovery Ion Logam Cd, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Ariwibowo, B., 2004, Ekstraksi Pb Menggunakan Dibenzo-18-Crown-6 dan Methyl Orange sebagai Counter Ion, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Barr, Klinowski, 1994, ESCA and Solid-State NMR Studies of Allophane, The Mineralogical Society, Cambridge.

Darmawijaya, I., 1997, Klasifikasi Tanah, UGM Press, Yogyakarta.

Darmono, 1995, Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup, UI Press, Jakarta.

Desai, J.D., dan Banat, I.M., 1997, Microbial Production of Surfactants and Their Commercial Potential, American Society for Microbiology.

Dipayana, D.K., 2006, Produksi Biosurfaktan Secara Biotransformasi oleh Pseudomonas aeruginosa Menggunakan Minyak Jagung Sebagai Sumber Karbon Tambahan, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Erawati, S., 2007, Pengambilan Ion Logam Berat dengan Biosurfaktan Hasil Biotransformasi Minyak Kedelai oleh Pseudomonas aeruginosa, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Frazer, L., 2000, Lipid Lather Removes Metals, Environmental Health

Perspectives Volume 108, USA Gov.

Ghazali, R. Ahmad, S., 1997, Biosurfactant: A Review, Palm Oil Research Institute Of Malaysia, Kuala Lumpur.

45

Gustaffson, J.P., Karltun, E., and Bhattacaharya, 1998, Allophane and Immogolite, in Research Report TIRTA-AMI 3046, Stockholm, Sweden.

Hamdan, 1992, Introduction To Zeolites Synthesis, Characterization, and

Modifications. Universitas Teknologi, Malaysia.

Hacker, J., 1997, Immobilized Enzymes, Densselaer Polytecninc Institute, New York.

Kim, Seung-Wook., 1995, Development of Enzyme Immobilization Technique, Departement of Chemical and Biological Enginering, Korea University.

Kisworo, Y., 2004, Kajian Pengaruh Pemanasan terhadap Alofan serta Kemampuannya Mensorpsi Logam Berat Cd Dalam Limbah Cair Pabrik Cat, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta

Kusnanto, 2007, Sorpsi Zat Warna Remazol Yellow FG oleh Hydrotalcite Like (Mg/Al-HTLc), Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Kurniawan, A., dkk., 2004, Adsorpsi Nikel (II) dengan Asam Humat Terimmobilisasi pada Kitin, Seminar Nasional Kimia XIV, Yogyakarta

Majdiyah, S.R,. 2007, Pengaruh Imobilisasi Rhyzopus oryzae Teraktivasi pada Zeolit Untuk Biosorpsi ion Nikel (II) , Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Mohadi, R., dkk., Immobilisasi Asam Humat pada Kitin dan Penerapannya untuk Adsorpsi Ag (I), Seminar Nasional Kimia XIV, Yogyakarta.

Maier, R., 2006, SBRP Research Brief 119 : Novel Applications of Microbially-Produced Surfactant, University of Arizona, USA. (http://superfund.pharmacy.arizona.edu/new/breif119.html)

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

Pudjiastuti, W., 2004, Ekstraksi Cu dengan Ligan N,N-Butil-Bis(2-Pikolinamida) Menggunakan Metode Transport Membran Cair, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

46

Pujiasuti, D., 2007, Biotransformasi Minyak Jagung oleh Rhodococcus rhodochrous dan Aplikasinya untuk Pengambilan Logam Cd2+, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Santoso, B., 1985, Sifat dan Ciri Andosol, Universitas Brawijaya, Malang.

Santoso S.S.D., 2005, Biosorpsi Nikel (II) dengan Aspergillus oryzae : Pengaruh Aktivasi dan Immobilisasi pada Matrik Natrium Silikat, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Schol, M, dkk, 2004, Immobilisasi Asam Humat pada Kitin dan Aplikasinya Sebagai Adsorben Cr (II), Seminar Nasional Kimia XIV, Yogyakarta.

Shahedan, N.H., 2007, a Review on Efficiency of Genus Pseudomonas in Hydrocarbon Degradation, School of Biotecnology and Biomolecular Sciences, University of New South Wales, Sydney, Australia.

Shin, M., 2004, Surfactant / Ligand Systems for The Simultaneous Remediations of Soils Contaminated With Heavy Metals and Polychlorinated Biphenyls, Department of Bioresource Engineering Macdonald Campus of McGill University, Canada.

Silverstein, R.M., et. al., 1986, Penyidikan Spektrofotometrik Senyawa Organik, Edisi Keempat, Terjemahan: Hartomo, A.J., dkk, Erlangga, Jakarta.

Sime,R.J., 1990, Physical Chemistry Methods, Techniques and Experiments, Sounders College Publishing, Philadelphia.

Suhendrayatna, 2001, Bioremoval logam Berat dengan Menggunakan Mikroorganisme: Suatu Kerja kepustakaan, Institute for Science and Techology Study, Tokyo-Japan.

Suryanty, V., 2005, Sintesis Biosurfaktan Secara Biotransformasi Menggunakan Minyak Nabati sebagai Bahan Dasar dan Aplikasinya untuk Pengambilan Logam Berat dalam Limbah Cair, FMIPA KIMIA UNS, Surakarta.

Tan, H., 1991, Dasar-dasar Kimia Tanah, UGM Press, Yogyakarta.

47

University Communications, 2007, Interdiciplinary VA, NAV team Receives 3,3 Million Dollars to Study Biosurfactant, The University of Arizona, Tucson

Widyaningsih, V., 2008, Sintesis dan Karakterisasi Adsorben Hasil Immobilisasi Biosurfaktan pada Alofan Alam, Skripsi, Fak. MIPA UNS, Surakarta.

Wilkinson dkk, 1989, Immobilization of Glucoamylase on Ceramic membrane Surface Modifiel with A New method of Treatment Utilizing SPCP-CVD, Biochemical Engineering Journal 5: 179-184.

Windrawati, 2008, Pembuatan Biosurfaktan Secara Biotransformasi Menggunakan Limbah Cair Industri Tapioka Sebagai Media Oleh Pseudomonas aeruginosa, Skripsi S-1 FMIPA UNS, Surakarta.

Wiratna, I., 2007, Pengambilan Ion Logam Berat dengan Biosurfaktan Hasil Biotransformasi Minyak Jagung oleh Pseudomonas aeruginosa, Skripsi FMIPA UNS, Surakarta.

48

Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian

Perbandingan Adsorpsi Ion Logam Cd

oleh Alofan, Biosurfaktan, dan

Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan dalam Larutan Model

SINTESIS

Karakterisasi:

- FTIR

- Luas Permukaan

- Tingkat Keasaman

Penentuan Kondisi Optimim

Adsorpsi Ion Logam Cd

Adsorpsi Ion Logam Cd pada Limbah Cair

Elektroplating oleh :

• Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

• Biosurfaktan

• Alofan

Variabel Eksperiman:

- Kondisi pH Larutan

- Waktu Kontak

Biosurfaktan

Terimobilisasi pada

Alofan

Biosurfaktan

PREPARASI

Alofan Alam

Aktivasi Alofan Alam

dengan H2SO4

49

Lampiran 2. Bagan Kerja

1. Sintesis Biosurfaktan

a. Preparasi limbah cair tapioka (manipueira) sebagai media fermentasi

b. Pemeliharaan biakan

c. Penyiapan inokulum

diautoklaf

diatur

NaCl (5 gr/l) nutrien broth (8gr/l)

manipueira

PH + 7

Media fermentasi

Disimpan dalam lemari Pendingin 4oC

ditanam Pseudomonas aeruginosa

Nutrient Agar

Stok biakan P. aeruginosa

Dishaker 150 rpm selama 24 jam pada suhu kamar

diinokulasikan

P. aeruginosa

10 ml media inolukasi terdiri dari akuades + 8 g/L nutrient broth + 5 g/L NaCl

Inokulum P. aeruginosa

50

d. Kultur fermentasi

e. Recovery hasil produksi biosurfaktan

Media fermentasi 5 mL

diambil 0,2 mL



diambil 0,4 mL

diambil 10 mL

dishaker 150 rpm pada suhu kamar

dishaker

Kecepatan 150 rpm Selama 24 jam

Pada suhu kamar

Inokulum P. aeruginosa

didiamkan semalam pada 4°C

ditambahkan bertetes-tetes

Supernatan tanpa mikroorganisme

HCl 6N

diasamkan hingga pH 2,0

diekstraksi didiamkan semalam

Luas permukaan dan tingkat keasaman

Fase pelarut

dievaporasi

Residu

dikeringkan

dikarakterisasi

Media fermentasi

disentrifugasi pada 2500 rpm selama 15 menit

Pelet mikroorganisme

kloroform : metanol (2 : 1 v/v)

BiosPaPueira

Fase air

FTIR dianalisa

Supernatan

51

2. Preparasi Alofan Aktif

a. Preparasi Alofan

b. Aktivasi Alofan

direndam

- disaring - dikeringkan

digerus

dianalisis

Tanah Alofan Akuades

Lumpang Porselin

Serbuk Ayakan 150 mesh

Sampel Alofan

XRD, FTIR

dianalisis

200 g sampel alofan 1 L H2SO4 5M

Suspensi

Filtrat

- diaduk (t= 3 jam) - disaring

Akuades

dicuci

pH netral

- disaring - dikeringkan

Oven 100oC

Alofan aktif

FTIR, luas permukaan, tingkat keasaman

52

3. Imobilisasi Biosurfaktan pada Alofan

4. Pembuatan Larutan Induk Cd 1000 ppm

Dilarutkan hingga batas

0,274 gr Cd(NO3)2.4H2O

Labu ukur 100 ml HNO3 0,1 M

Larutan Cd 1000 ppm

disaring

0,8 g BiosPaPueira 5 ml akuades

Larutan BiosPaPueira

divortek (t = 1 menit)

Shaker (t = 24 jam)

Filtrat Suspensi

dikeringkan

Oven 40-45oC

Adsorben

FTIR, luas Permukaan & tingkat keasaman.

dianalisis

25 mL akuades

8 g Alofan

53

5. Penentuan pH dan Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Cd oleh Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan.

a. Pembuatan kurva standar larutan Cd

b. Penentuan pH dan waktu kontak optimum ion logam Cd

dianalisis

10 ml larutan Cd dengan konsentrasi 0; 0,4; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0 ppm

SSA

Absorbansi, konsentrasi

dianalisis

disaring

Diatur pH 2, 4, 6 Dishaker 150 rpm selama 0, 5, 10, 20, 30, 45 menit

Larutan Cd 2 ppm sebanyak 10 ml

Larutan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

Larutan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

0,05 gr biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

filtrat

SSA

Absorbansi, konsentrasi

54

6. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi Cd Antara Biosurfaktan, Alofan, dan

Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan.

a. Dalam larutan model ion logam Cd

b. Dalam limbah elektroplating.

dianalisis

Diatur pada pH 6 lalu dishaker 150 rpm selama 20 menit disaring

ditambahkan Larutan Cd 2 ppm sebanyak 10 ml

Masing-masing 0,05 gr alofan, biosurfaktan, biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

filtrat

SSA

Konsentrasi Cd akhir

dianalisis

Diatur pada pH 6 lalu dishaker 150 rpm selama 20 menit disaring

ditambahkan 10 ml Limbah elektroplating 2 ppm

Masing-masing 0,05 gr alofan, biosurfaktan, biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

filtrat

SSA

Konsentrasi Cd akhir

55

Lampiran 3. Perhitungan Luas Permukaan Spesifik dengan Metode Metlen Biru

A. Luas Permukaan BiosPapueira

1. Pembuatan larutan metilen biru 100 ppm

100 mg metilen biru ditimbang dan dilarutkan dalam akuades hingga 1000

ml.

2. Pembuatan larutan standar metilen biru

Larutan standar metilen biru dengan konsentrasi yang lebih kecil dibuat

dengan pengenceran larutan metilen biru 100 ppm sehingga mendapatkan

larutan metilen biru dengan konsentrasi 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; dan 3,5 ppm.

3. Penentuan λ maksimum (600-700 nm):

Salah satu larutan standar metilen biru (0,5 ppm) diukur absorbansinya

dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang antara 600-700

nm, dengan interval 10 nm, kemudian dapat ditentukan λ maksimumnya.

λ A

600

610

620

630

640

650

660

670

680

690

700

0.025

0.028

0.030

0.031

0.036

0.044

0.049

0.045

0.029

0.015

0.009

Tabel 9. Data Pengukuran Panjang Gelombang Metilen Biru

Dari tabel diatas, dapat ditentukan λ maksimumnya 660 nm.

56

4. Pengukuran waktu setimbang

Data hasil pengukuran waktu setimbang

t (menit) Absorbansi

0

10

15

30

40

0,586

0,570

0,490

0,563

0,593

Tabel 10. Data Waktu Setimbang Pengukuran Luas Permukaan BiosPapueira

Dari hasil pengukuran diperoleh waktu setimbang 15 menit.

5. Pembuatan kurva standar metilen biru

Masing-masing larutan kerja metilen biru dengan konsentrasi 0,5; 1; 1,5;

2; 2,5; 3; dan 3,5 ppm diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis

pada λ maksimum. Dari data yang diperoleh, dibuat kurva hubungan antara

konsentrasi dan absorbansinya.

C metilen biru (ppm) Absorbansi

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0

0,028

0,118

0,209

0,243

0,442

0,497

0,574

Tabel 11. Data Kurva Standar Pengukuran Luas Permukaan BiosPapueira

57

Kurva standar absorbansi vs konsentrasi metilen biru (ppm)

Kurva Standar Metilen Biru

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 1 2 3 4

Konsentrasi

Ab

so

rban

si

Diperoleh:

r = 0,9863

y = 0,1754 x -0,0432

Ckestabilan =

6. Penentuan luas permukaan spesifik BiosPaPueira

Sebanyak 0,05 gr BiosPaPueira direaksikan dengan 20 ml larutan metilen

biru 100 ppm kemudian di shaker dengan variasi waktu 0, 10, 15, 30 dan 40

menit, kemudian di saring dan filtratnya di ukur dengan spektrofotometer UV-

Vis. 0,5 ml filtrat diencerkan menjadi 10 ml.

Luas permukaan dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini:

M

ANXmS

..=

Dengan ketentuan S adalah luas permukaan (m2/g), Xm adalah metilen

biru yang terserap oleh 0,05 gr sampel, N adalah Bilangan Avogadro

(6,62.1023), A adalah luas permukaan 1 mol metilen biru (197.10-20 m2/mol)

dan m adalah massa molekul metilen biru sebesar 320,5

Sehingga dapat dihitung sebagai berikut:

Xm = (Cawal – Ckestabilan ) mg/lt x V lt

Dengan Cawal = 100 ppm

Ckestabilan =

V = 20 ml = 0,020 lt

A = absorbansi pada waktu kestabilan

A + 0,0432 0,1754

A + 0,0432 0,1754

58

BiosPaPueira Absorbansi

B1 0,507

B2 0,511

Tabel 12. Data hasil pengukuran absorbansi untuk BiosPaPueira

Perhitungan:

a. Perulangan I

Untuk sampel BiosPapueira dengan absorbansi 0,507

Ckestabilan =

= 3,1350 mg/lt (Ckestabilan dalam 10 ml)

Ckestabilan dalam 0,5 ml = 62,700 mg/lt

Xm = (Cawal - Ckestabilan)mg/lt x V lt

= (100 –62,700) mg/lt x 0,020 lt = 0,7460 mg

M

ANXmS

..=

S =

b.Perulangan II

Untuk sampel BiosPapueira dengan absorbansi 0,511

Ckestabilan =


Ckestabilan dalam 0,5 ml = 63,192 mg/lt


= (100 – 63,192) mg/lt x 0,020 lt

= 0,7362 mg

A + 0,0432 0,1754

0,507 + 0,0432 0,1754

0,7460.10-3 g.6,02.1023.197.10-20 m2/molekul 320,5 g/mol

= 2,7604 m2

= 55,208 m2/g = 2,7604 m2/0,05 g S

0,511 + 0,0432 0,1754

59

M

ANXmS

..=

S =

Jadi, luas permukaan spesifik BiosPaPueira = 54,84 ± 0,51 m2/g

B. Luas Permukaan Alofan

1. Pengukuran waktu setimbang

Data hasil pengukuran waktu setimbang

t (menit) Absorbansi

0

10

15

30

35

40

45

60

1,117

1,012

0,998

0,979

0,618

0,763

0,860

0,912

Tabel 13. Data Waktu Setimbang Pengukuran Luas Permukaan Alofan

Dari hasil pengukuran diperoleh hasil waktu setimbang 35 menit.

0,7362.10-3 g.6,02.1023.197.10-20 m2/molekul 320,5 g/mol

= 3,4531 m2

= 54,482 m2/g S = 3,4531 m2/0,05 g

60


Data kurva standar

C metilen blue (ppm) Absorbansi

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0

0,082

0,230

0,304

0,365

0,427

0,663

0,780

0,851

Tabel 14. Data Kurva Standar Pengukuran Luas Permukaan Alofan .


Kurva Standar Metilen Biru

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 1 2 3 4 5

Konsentrasi Metilen Biru (ppm)

Ab

so

rba

ns

i

Diperoleh:

r = 0,989

y = ax+b

= 0,2162x-0,0211

2162,0

0211,0+=

ACkestabilan

61

3. Penentuan luas permukaan spesifik alofan

Sebanyak 0,05 gr alofan direaksikan dengan 20 ml larutan metilen biru

100 ppm lalu dishaker selama 35 menit kemudian disaring. Sebanyak 1 ml

filtrat diencerkan menjadi 10 ml dan diukur absorbansinya dengan

spektrofotometer UV-Vis.

Data hasil pengukuran untuk alofan

Alofan Absorbansi

A1 0,618

A2 0,638

Tabel 15. Data Absorbansi Pengukuran Luas Permukaan Alofan.

Perhitungan:

a. Perulangan I

Untuk sampel alofan dengan absorbansi 0,618

Ckestabilan =


Ckestabilan dalam 1 ml = 29,56 mg/lt


= (100 –29,56) mg/lt x 0,020 lt = 1,4088 mg

M

ANXmS

..=

S =

b.Perulangan II

Untuk sampel alofan dengan absorbansi 0,638

Ckestabilan =


1,4088 .10-3 g.6,02.1023.197.10-20 m2/molekul 320,5 g/mol

= 5,2129 m2

= 104,258 m2/g = 5,2129 m2/0,05 g S

0,618 + 0,0211 0,2162

0,638 + 0,0211 0,2162

62

Ckestabilan dalam 1 ml = 30,486 mg/lt


= (100 – 30,486) mg/lt x 0,020 lt

= 1,390 mg

M

ANXmS

..=

S =

Jadi, luas permukaan spesifik alofan = 103,56 ± 0,98 m2/g

C. Luas Permukaan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan


Tabel kurva standar

C metilen blue (ppm) Absorbansi

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

0,126

0,216

0,290

0,384

0,491

0,517

Tabel 16. Data Kurva Standar Pengukuran Luas Permukaan


1,390.10-3 g.6,02.1023.197.10-20 m2/molekul 320,5 g/mol

= 5,1434 m2

= 102,868 m2/g S = 5,1434 m2/0,05 g

63


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Konsentrasi Metilen Biru (ppm)

Ab

so

rban

si

Dari hasil pengukuran, diperoleh:

r = 0,9929

y = 0,0268 + 0,1749x

1749,0

0268,0−=

ACkestabilan

2. Penentuan luas permukaan biosurfaktan terimobilisasi pada alofan

Sebanyak 0,05 gr biosurfaktan terimobilisasi pada alofan direaksikan

dengan 20 ml larutan metilen biru 100 ppm lalu dishaker selama 35 menit

kemudian disaring. Sebanyak 0,5 ml filtrat diencerkan menjadi 10 ml dan

diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis.

Data hasil pengukuran

Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan Absorbansi

AB1 0,385

AB2 0,403

Tabel 17. Data Absorbansi Pengukuran Luas Permukaan Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan

Perhitungan:

a. Perulangan I

Untuk sampel dengan absorbansi 0,385

0480,21749,0

0268,0385,0

1749,0

0268,0=

−=

−=

ACkestabilan

64

Ckestabilan dalam 10 ml = 2,0480 ppm

Ckestabilan dalam 0,5 ml = 40,96 ppm


= (100 – 40,96) mg/lt x 0,020 lt

= 1,1808 mgr

M

ANXmS

..=

molgr

molekulmxxxgrxxS

/5,320

/101971002,6101808,1 220233 −−

= = 4,369 m2

S = 4,369 m2/0,05 gr = 87,38 m2/gr

b. Perulangan II

Untuk sampel dengan absorbansi 0,403

1509,21749,0

0268,0403,0

1749,0

0268,0=

−=

−=

ACkestabilan

Ckestabilan dalam 10 ml = 2,1509 ppm

Ckestabilan dalam 0,5 ml = 43,018 ppm


= (100 – 43,018) mg/lt x 0,020 lt

= 1,1396 mgr

M

ANXmS

..=

molgr

molekulmxxxgrxxS

/5,320

/101971002,6101396,1 220233 −−

= = 4,2168 m2

S = 4,2168 m2/0,05 gr = 84,336 m2/gr

Jadi, luas permukaan spesifik biosurfaktan terimobilisasi pada alofan = 85,86 +

1,08 m2/gr

65

Lampiran 4. Perhitungan Bilangan Keasaman dengan Metode Adsorpsi Amonia

Tingkat keasaman dapat ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut:

Kasaman = 10003

xBM

BA

NH

− mmol/berat sampel (gr)

Dengan:

A = berat wadah + sampel setelah terjadi adsorpsi (gr)

B = berat wadah + sampel mula-mula (gr)

BMNH3 = 17 g/mol

Berat sampel = 0,1 gr

Data hasil percobaan:

Sampel A B

BiosPaPueira 1 11,242 11,092

BiosPaPueira 2 11,339 11,189

Alofan 1 11,200 11,193

Alofan 2 11,291 11,284

Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan 1 21,155 21,140

Biosurfaktan terimobilisasi pada alofan 2 11,815 11,799

Tabel 18. Data Berat Adsorben Sebelum dan Sesudah Adsorpsi Amonia

Perhitungan:

1. Bilangan Keasaman BiosPaPueira

a. Perulangan I

Keasaman =

b. Perulangan II

Keasaman =

Jadi, bilangan keasaman BiospaPueira = 88,24 ± 0 mmol/g

11,242 – 11,092 17

x 1000 / 0,100 = 88,235mmol/g

11,339–11,189 17

x 1000 / 0,100 11,339 – 11,189 17

x 1000 / 0,100 = 88,235 mmol/g

66

2. Bilangan Keasaman Alofan

a. Perulangan I

Keasaman =

b. Perulangan II

Keasaman =

Jadi, bilangan keasaman alofan = 4,12 ± 0 mmol/g

3. Bilangan Keasaman Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

a. Perulangan I

Keasaman =

b. Perulangan II

Keasaman =

Jadi, bilangan keasaman biosurfaktan terimobilisasi pada alofan = 9,12 ± 0,42

mmol/g

11,200 – 11,193 17

x 1000 / 0,100 = 4,118 mmol/g

11,339–11,189 17

x 1000 / 0,100 11,291 – 11,284 17

x 1000 / 0,100 = 4,118 mmol/g

21,155 – 21,140 17

x 1000 / 0,100 = 8,824 mmol/g

11,339–11,189 17

x 1000 / 0,100 11,815 – 11,799 17

x 1000 / 0,100 =9,412 mmol/g

67

Lampiran 5. Perhitungan Prosentase Penurunan Luas Permukaan Spesifik dan

Kenaikan Bilangan Keasaman

a. % Penurunan Luas Permukaan (LP) = = = 17,10 % b. % Kenaikan Tingkat Keasaman (TK) = = = 121,42 %

L. P Alofan – L. P Adsorben L. P Alofan

x 100%

103,560 – 85.858 103,560

x 100%

T.K Adsorben – T.K Alofan Alofan

x 100%

9,118 – 4,118 4,118

x 100%

68

Lampiran 6. Perhitungan Batas Pengendapan Ion Logam Cd.

Ar Cd2+ = 112,4 g/mol

(Cd2+) = 2 ppm

= 4,16.10-5M

Ksp Cd(OH)2 = 4,5.10-15

Ksp = (Cd2+) (OH)2

(OH)2 = Ksp/( Cd2+)

= 4,5.10-15/ 4,16.10-5

=1,039.10-5 M

(H+) = Kw/(OH)

=10-14/1,039.10-5

=9,616.10-10 M

pH = -log (H+)

= -log 9,616.10-10

= 9,017

69

Lampiran 7. Adsorpsi Ion Logam Cd oleh Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan dengan Variasi pH dan Waktu Kontak.

Tabel 19. Adsorpsi Ion Logam Cd pada pH= 2 oleh Biosurfaktan Terimobilisasi

pada Alofan

a. Data AAS Adsorpsi Ion Logam Cd dengan Variasi Waktu Kontak pada pH = 2

Konsentrasi ( ppm ) Waktu Kontak (menit)

Perulangan 1 Perulangan 2 Rata-rata±SD

Kontrol Logam Cd 1.8366 1.8442 1.8556±0.0037

1.8515 1.8559

1.8708 1.8745

0 1.8527 1.8414 1.84995±0.0033

1.8563 1.8539

1.8479 1.8475

5 1.8422 1.8285 1.8437±0.0063

1.8503 1.8402

1.8519 1.8491

10 1.8547 1.8547 1.8537±0.0003

1.8563 1.8563

1.8495 1.8507

20 1.8430 1.8394 1.8510±0.0040

1.8523 1.8487

1.8491 1.8733

30 1.8660 1.8579 1.8626±0.0003

1.8600 1.8555

1.8624 1.8737

45 1.8745 1.8813 1.8886±0.0099

1.8841 1.8966

1.8862 1.9091

70

b. Data kapasitas adsorpsi Cd dengan Variasi Waktu Kontak pada pH = 2

Waktu Kontak

(menit)

Konsentrasi Awal

(ppm)

Teradsorp

(ppm)

Kapasitas Adsorpsi

(mg/g)

0 1.8556 -0.0056 (-)0.0011±0.0007

5 1.8556 -0.0119 (-)0.0024±0.0013

10 1.8556 -0.0019 (-)0.0003±0.0001

20 1.8556 -0.0046 (-)0.0009±0.0008

30 1.8556 0.0070 0.0014±0.0001

45 1.8556 0.0331 0.0066±0.0020

71

Tabel 20. Adsorpsi Ion Logam Cd pada pH = 4 oleh Biosurfaktan Terimobilisasi

pada Alofan


Konsentrasi Cd ( ppm ) Waktu Kontak ( menit )

Perulangan I Perulangan II Rata-rata±SD

Kontrol Cd 1.9349 1.9438 1.9441±0.0134

1.9269 1.9498

1.9422 1.9672

0 1.8225 1.7910 1.8170±0.0165

1.8249 1.8140

1.8386 1.8108

5 1.8144 1.8289 1.8291±0.0041

1.8362 1.8346

1.8281 1.8325

10 1.8164 1.7733 1.7984±0.0266

1.8265 1.7963

1.8088 1.7693

20 1.8213 1.8390 1.8310±0.0051

1.8257 1.8120

1.8350 1.8527

30 1.8325 1.8092 1.8286±0.0111

1.8329 1.8241

1.8438 1.8289

45 1.8229 1.8108 1.8183±0.0012

1.8035 1.8128

1.8257 1.8338

72


Waktu Kontak

(menit)

Konsentrasi Awal

(ppm)

Teradsorp

(ppm)

Kapasitas Adsorpsi

(ppm)

0 1.9441 0.1272±0.00165 0.0254±0.0033

5 1.9441 0.1150±0.0041 0.0230±0.0008

10 1.9441 0.1457±0.0266 0.0291±0.0053

20 1.9441 0.1132±0.0051 0.0226±0.0010

30 1.9441 0.1156±0.0111 0.0231±0.0022

45 1.9441 0.1259±0.0012 0.0252±0.0002

73

Tabel 21. Adsorpsi Ion Logam Cd pada pH = 6 oleh Biosurfaktan Terimobilisasi

pada Alofan


Konsentrasi Cd (ppm) Waktu Kontak

(menit) Perulangan I Perulangan II

Rata - rata ± SD

Kontrol Cd 1.9196 1.9643 1.9851±0.0122

1.9462 1.9599

1.9825 1.9760

0 1.8745 1.8281 1.8520±0.0319

1.8741 1.8277

1.8749 1.8325

5 1.7874 1.7834 1.7938±0.0045

1.7866 1.7971

1.7979 1.8104

10 1.7556 1.7564 1.7653±0.0003

1.7636 1.7656

1.7762 1.7745

20 1.7338 1.7423 1.7483±0.0045

1.7592 1.7479

1.7616 1.7451

30 1.7318 1.7274 1.7397±0.0004

1.7415 1.7499

1.7451 1.7427

45 1.7249 1.7403 1.7334±0.0072

1.7326 1.7257

1.7274 1.7495

74


Waktu Kontak

(menit)

Konsentrasi Awal

(ppm)

Teradsorp

(ppm)

Kapasitas Adsorpsi

(ppm)

0 1.9581 0.1061±0.0319 0.0212±0.0064

5 1.9581 0.1643±0.0045 0.0329±0.0009

10 1.9581 0.1928±0.0003 0.0386±0.0001

20 1.9581 0.2098±0.0045 0.0420±0.0009

30 1.9581 0.2184±0.0004 0.0437±0.0001

45 1.9581 0.2247±0.0072 0.0449±0.0014

75

Lampiran 8. Uji Statistik Metode Duncan untuk Adsorpsi Ion Logam Cd oleh

Biosurfaktan Terimobilisasi pada alofan pada pH 2, 4, dan 6.

Univariate Analysis of Variance Between-Subjects Factors

Value Label

N

PH 1.00 pH 2 62.00 pH 4 63.00 pH 6 6

TKONTAK 1.00 0 menit 32.00 5 menit 33.00 10 menit 34.00 20 menit 35.00 30 menit 36.00 45 menit 3

A. Akan dilakukan uji untuk mengetahui pengaruh pH terhadap Cd.

Ho : tidak terdapat pengaruh faktor pH terhadap Cd.

H1 : Ho tidak benar.

Dipilih tingkat signifikansi α = 1%.

Daerah kritis, Ho ditolak jika P-value < α = 0,01

Statistk Uji

Tests of Between-Subjects Effects Dependent Variable: SERAPAN

Source Type III Sum of

Squares

df Mean Square

F Sig.

Corrected Model

9.750E-02 2 4.875E-02 62.621 .000

Intercept .202 1 .202 259.934 .000PH 9.750E-02 2 4.875E-02 62.621 .000

Error 1.168E-02 15 7.785E-04 Total .312 18

Corrected Total

.109 17

a R Squared = .893 (Adjusted R Squared = .879)

Berdasarkan tabel diatas, diperoleh nilai P-value = 0,000

Kesimpulan : karena P-value =0.000 < α ( 0.01 ) maka Ho ditolak, berarti ada

pengaruh pH terhadap adsorpsi Cd.

76

Post Hoc Tests

PH SERAPAN Duncan

N Subset PH 1 2 3

pH 2 6 8.343333E-03

pH 4 6 .1237533 pH 6 6 .1859833 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. Based on Type III Sum of Squares The error term is Mean Square(Error) = 7.785E-04. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 6.000. b Alpha = .05.

Dari tabel Duncan diatas, terlihat bahwa pH 6 memiliki rata – rata terbesar,

sehingga secara statistik dapat dikatakan bahwa pH 6 paling mempengaruhi

kenaikan konsentrasi yang terserap.

B. Uji pengaruh waktu kontak.

Ho : tidak terdapat pengaruh faktor waktu terhadap Cd

H1 : Ho tidak benar

Dipilih tingkat signifikansi α = 1%.

Daerah kritis, Ho ditolak jika V-value < α = 0,01

Statistik Uji



Squares

df Mean Square

F Sig.

Corrected Model

3.982E-03 5 7.965E-04 .091 .992

Intercept .202 1 .202 23.084 .000TKONTAK 3.982E-03 5 7.965E-04 .091 .992

Error .105 12 8.766E-03 Total .312 18

Corrected Total

.109 17

a R Squared = .036 (Adjusted R Squared = -.365)

Berdasarkan tabel diatas, diperoleh nilai P-value =0,992

77

Kesimpulan : karena P-value = 0,997 > α ( 0,01 ) maka Ho tidak ditolak, artinya

tidak terdapat pengaruh faktor waktu terhadap adsorpsi Cd.

Post Hoc Tests TKONTAK SERAPAN Duncan

N SubsetTKONTAK 1

0 menit 3 7.964000E-02

5 menit 3 9.706000E-02

30 menit 3 .108973320 menit 3 .109166710 menit 3 .113450045 menit 3 .1278700

Sig. .576Means for groups in homogeneous subsets are displayed. Based on Type III Sum of Squares The error term is Mean Square(Error) = 8.766E-03. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000. b Alpha = .05.

Dari tabel diatas, terlihat semua waktu berada dalam satu kelompok sehingga

secara statistik, waktu optimum tidak dapat ditentukan.

78

Lampiran 9. Uji Statistik Metode Duncan untuk Menentukan Waktu Kontak

Optimum pada masing - masing pH.

a. Uji Statistik Duncan pH 2.

Univariate Analysis of Variance Warnings

The following factors or covariates are not used in the model: PH

Post hoc tests are not performed for TKONTAK because error term has zero

degrees of freedom.

Between-Subjects Factors

Value Label

N


PH 1.00 pH 2 6



Squares

df Mean Square

F Sig.

Corrected Model

1.299E-03 5 2.598E-04 . .

Intercept 4.320E-05 1 4.320E-05 . .TKONTAK 1.299E-03 5 2.598E-04 . .

Error .000 0 . Total 1.342E-03 6

Corrected Total

1.299E-03 5

R Squared = 1.000 (Adjusted R Squared = .)

b. Uji Statistik Duncan pH 4.

Univariate Analysis of Variance

Warnings



degrees of freedom.

79


Value Label

N


PH 1.00 pH 4 6



Squares

df Mean Square

F Sig.

Corrected Model

7.526E-04 5 1.505E-04 . .

Intercept 9.191E-02 1 9.191E-02 . .TKONTAK 7.526E-04 5 1.505E-04 . .

Error .000 0 . Total 9.266E-02 6

Corrected Total

7.526E-04 5


c. Uji Statistik Duncan pH 6.

Univariate Analysis of Variance

Warnings



degrees of freedom.


Value Label

N


PH 1.00 pH 6 6

80



Squares

df Mean Square

F Sig.

Corrected Model

9.785E-03 5 1.957E-03 . .

Intercept .206 1 .206 . .TKONTAK 9.785E-03 5 1.957E-03 . .

Error .000 0 . Total .216 6

Corrected Total

9.785E-03 5


81

Lampiran 10. Hasil Uji Perbandingan Adsorpsi Ion Logam Cd oleh Alofan,

Biosurfaktan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan dalam Larutan Model

Tabel 22. Data Uji Adsorpsi oleh Alofan, Biosurfaktan, dan Biosurfaktan

Terimobilisasi pada Alofan dengan Waktu Kontak 20 menit pada pH = 6

a. Data AAS Penentuan Konsentrasi Awal Logam Cd

Larutan Konsentrasi Logam Cd

(ppm) Rata-rata±SD

Kontrol Model Cd 1.6058 1.6127±0.0136

1.6039

1.6283

b. Data AAS Adsorpsi Ion Logam Cd oleh Alofan, Biosurfaktan, dan

Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan dengan Waktu Kontak 20 menit pada pH

= 6.

Konsentrasi Sisa (ppm) Adsorben


Alofan 1.4827 1.4975 1.4879±0.0016

1.4888 1.4865

1.4956 1.4763

Biosurfaktan 1.5868 1.5405 1.5650±0.0308

1.5819 1.5389

1.5918 1.5503

Biosurfaktan Terimobilisasi

pada Alofan 1.4758 1.5055 1.4977±0.00243

1.4785 1.5173

1.4872 1.5218

82

c. Data Kapasitas Adsorpsi Ion Logam Cd oleh Alofan, Biosurfaktan, dan


Adsorben Konsentrasi Teradsorp

(ppm)

Kapasitas adsorpsi

(mg/g)

Alofan 0.1248±0.0016 0.025±0.0003

Biosurfaktan 0.0476±0.0244 0.0095±0.0049


pada Alofan 0.1150±0.0243 0.0230±0.0049

83

Lampiran 11. Hasil Adsorpsi Cd pada Limbah Elektroplating oleh Alofan,

Biosurfaktan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan

Tabel 23. Data Hasil Adsorpsi Ion Logam Cd pada Limbah Elektroplating oleh

Alofan, Biosurfaktan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan.

a. Data AAS Adsorpsi Ion Logam Cd Pada Limbah Elektroplating oleh Alofan,

Biosurfaktan, dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan dengan Waktu Kontak

20 menit pada pH = 6.

Konsentrasi Sisa (ppm) Adsorben


Kontrol Limbah Cd 1.8074 1.8055 1.8059±0.0003

1.8011 1.8015

1.8086 1.8114

Alofan 1.6087 1.6134 1.6130±0.0038

1.6122 1.6134

1.6099 1.6201

Biosurfaktan 1.7866 1.8094 1.7833±0.0024

1.7843 1.7761

1.7839 1.7592


pada Alofan 1.6397 1.6216 1.6332±0.0080

1.6291 1.6487

1.6138 1.6463

84

b. Data Kapasitas Adsorpsi Ion Logam Cd oleh Alofan, Biosurfaktan, dan


Adsorben Konsentrasi Teradsorp

(ppm)

Kapasitas Adsorpsi

(mg/g)

Alofan 0.2067±0.038 0.0386±0.0008

Biosurfaktan 0.0227±0.0024 0.0045±0.0005


pada Alofan 0.1865±0.0080 0.0345±0.0016

85

= =

Lampiran 12. Perhitungan Prosentase Alofan dalam Sampel Tanah

Intensitas alofan Intensitas total % Alofan x 100% 4321 + 365 +302

14070 x 100%

= 35,45 %

86

Lampiran 13. Spektra Spektrofotometer FTIR Alofan Alam

87

Lampiran 14. Spektra Spektrofotometer FTIR Alofan Aktif

88

Lampiran 15. Spektra Spektrofotometer FTIR Biosurfaktan ( BiosPaPueira )

89

Lampiran 16. Spektra Spektrofotometer FTIR Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan Perbandingan berat 1:10, waktu kontak 24 jam (Widyaningsih, 2008).

90

Lampiran 17. Spektra Spektrofotometer FTIR Biosurfaktan Terimobilisasi pada

Alofan Perbandingan berat 1:10, waktu kontak 24 jam.

91

Lampiran 18. Data XRD Alofan Alam

95

Lampiran 19. Data Luas Permukaan dan Keasaman Biosurfaktan, Alofan Alam

Aktif dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan (Widyaningsih, 2008)

Tabel 24. Luas Permukaan Spesifik dan Keasaman Biosurfaktan, Alofan Aktif

dan Biosurfaktan Terimobilisasi pada Alofan (Widyaningsih, 2008).

Adsorben Luas Permukaan

Spesifik (m2/gr)

Bilangan Keasaman

(mmol/g)

Biosurfaktan 54,84 ± 0,51 88,24 ± 0

Alofan 103,56 ± 0,99 4,12 ± 0


pada Alofan

82,41 ± 0,39 9,12 ± 0,42

PENGGUNAAN BIOSURFAKTAN YANG DIIMOBILISASIKAN …... · Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu...

Documents

Transcript of PENGGUNAAN BIOSURFAKTAN YANG DIIMOBILISASIKAN …... · Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu...