PKM Membran Selulosa Fix

download PKM Membran Selulosa Fix

of 24

Transcript of PKM Membran Selulosa Fix

1 A. 1udul Program PemanIaatanlimbahkelapasawitdankulitudangsebagaimembran selulosa diasetat-kitosan untuk treatment air tercemar B. Latar Belakang Masalah Indonesiamerupakannegaramaritimdenganluasperairanlebihbesar dibandingakanluasdaratannyadenganperbandingan1:3,sertamemilikicukup banyak aliran sungai yang tersebar di negara ini. Namun ironisnya, banyak Iakta-Iaktamenyebutkanbahwamasihbanyak rakyatindonesiayangmengalamikrisis air bersih apalagi saat musim kemarau melanda. Seperti yang terjadi pada puluhan desa di wilayah Jawa Tengah pada akhir-akhir ini yang menyebabkan warga harus berebutjatahairbersih.Halyangserupajugadialamidesa-desayangberadadi pedalamanyangbelumterjangkausaluranairPAMselainitupadabeberapa wilayahyangbaru-baruiniterkenabencanaalamsepertidiSumbarpadaawal Oktobertahuninijugadilaporkansaluranairpammengalamikerusakanyang parah sehingga warga kesulitan memperoleh pasokan air bersih.KetersediaanairbersihmenjadisalahsatuIaktordalamkesejahteraan rakyatkarenadenganairyangbersihmakarakyatdapathidupsehat,dapat dibayangkan jika air yang kita gunakan untuk minum, memasak, mandi adalah air yangkotormakaakibatnyaakantimbulberbagaipenyakityangmenyerang ketahanan tubuh kita. Untuk itu dibutuhkan suatu inovasi dalam mengatasi hal ini, salahsatualternatiIteknologiyangakandiperkenalkanuntukditerapkandi berbagaidaerahmelaluikerjasamaLAPI-ITB-IDIadalahteknologiMicro-Hidraulic Water Treatment atau pengelolaan air dengan teknologi mikro-hidrolik. Prototipe alat pengolah airmikro-hidrolik yang per unit dijual seharga Rp 90 juta itumenurutdiabisadigunakanuntukmenyediakanairbersihbagisekitar100 kepalakeluarga.Biayapengelolaannyauntukoperatordanpemeliharaansekitar Rp 600 ribu hingga Rp 800 ribu per bulan.TeknologiinimemerlukanbiayayangrelatiItinggiuntukitudalam penelitianiniakanmengeksplorasialternatiIlaindalampengolahanairbersih denganmemanIaatkanlimbahbiomassayaitutandankosongkelapasawit (TKKS)sebagaibahanbakupembuatanmembranselulosadiasetat.Membran 2 selulosa diasetatmemiliki pori 0,1-10 m. Hal ini memungkinkan terpisahnya air dengan polutan padat berukuran sangat kecil yang tercampur didalamnya.Bahandasarmembran adalahpolimer, salah satujenisnya adalahselulosa diasetat. Selulosa diasetat merupakan selulosa ester berbentuk padatan putih, tidak berbau, tidak berasa, dan tidak beracun. Selulosadiasetat ini biasanya dibuat dari kapasdanpulpkayumelaluiprosesasetilasi.Dalampenelitianinibahanyang digunakansebagaipenghasilselulosadiasetatadalahlimbahtandankosong kelapasawit(TKKS)yangmemilikikandunganselulosacukuptinggiyaitu 45,95.KetersediaanTKKSsebagailimbahbiomassasangatmelimpah mengingat Indonesia adalah negara penghasil kelapa sawit terbesar kedua setelah Malaysiadengankapasitas4,8jutaton(Dirjenperkebunan,1996).Kapasitasini akanmeningkatdaritahunketahundenganbertambahnyaarealpenanaman kelapa sawit. Tentu dengan tingginya produksi kelapasawit maka limbahnya pun jugaakanmelimpah.PemanIaatanlimbahsebagaimaterialmebrantentu membawadampakpositiItersendiriyaitumengurangidampaklobalwarmin karenapadaumumnyamasihbanyaklimbahbiomassayangdihancurkandengan pembakaran yang tentunya menimbulkan polusi. Dalam pengolahan air bersih seringkali ditemukan bakteri-bakteri patogen. Bakteri-bakteriiniharusdihilangkanpadawaktumelakukantreatmentairyang tidaklayakminum.Halinimerupakantahapanyangharusdilakukanselain tahapanpenyaringandarisemuapolutanabiotikdalamair.Sehinggadiperlukan suatubahanaktiIyangdapatbersiIatsebagaiantibakteri.Makadariitudalam penelitian ini membran selulosa diasetat yang akan digunakan dalam treatment air terlebihdahuludilapisidengankitosanmelaluimetodecoating.Kitosan merupakansuatupolimeryangdiperolehmelaluideasetilasikitin.Kitindapat diambildarilimbahkulitudangyangketersediannyajugasangatmelimpahdi Indonesia.Pengolahanlimbahkulitudangsebagaikitosandapatmembantu penangananlimbahtersebut.KitosantelahdimanIaatkandandiaplikasikanpada berbagaimacam bidang salah satunya adalah bidang kedokteran yang bermanIaat sebagaibahandasarpembuatbenangoperasi,pemercepatpenyembuhanluka bakar,bahanantiplak,dansebagaibahanantibakteri.Kitosanmemilikipotensi sebagaiantibakterikarenamemilikigugusIungsionalamina(NH2) yang 3 bermuatan positiI sehingga dapat menarik molekul asam amino bermuatan negatiI (asamaspartatdanasamglutamat)pembentukproteindalammikroba(Restuati, 2008; Ma`muroh, 2008). Gugus Iungsional -NH2 juga memiliki pasangan elektron bebassehinggadapatmenarikmineralMg2yangterdapatpadaribosomdan mineralCa2 yangterdapatpadadindingselmikrobadenganmembentukikatan kovalenkoordinasi(Sari,2008;Hamid,2009).Sehinggadengankemampuannya inikitosandapatmembunuhbakteripatogendalamair.Diharapkanpenggunaan membranselulosadiasetat-kitosandapatberperaneIektiIuntukpenjernihan sekaligus membunuh bakteri dalam air yang tercemar. C. Rumusan Masalah Berdasarkanuraiandarilatarbelakangmasalah,dapatdibuatrumusan masalah sebagai berikut : 1.Apakahtandankosongkelapasawitdapatdigunakansebagaimembran selulosa diasetat yang unggul? 2. Apakahmembranselulosadiasetat-kitosandapatberperaneIektiIdalam pengolahan air bersih? . Tujuan Program Tujuan dari penelitian ini adalah1. Mengetahuipotensilimbahtandankosongkelapasawitsebagaimembran selulosa diasetat. 2. MengetahuieIektiIitasdarimembranselulosadiasetat-kitosansebagaiagen dalam pengolahan air bersih . Luaran yang harapkan Pentingnya penelitian ini menyangkut aspek lmah dan aspek prakts. araspeklmah,penelitianinidiharapkanmenghasilkanteknologimembran selulosa diasetat-kitosan dalam pengolahan air bersih araspekprakts,luaranpenelitianinidiharapkandapatmenghasilkanolahan airbersihyanglayakdigunakandandikonsumsisertapenangananterhadap kelimpahan limbah TKKS dan kulit udang di Indonesia. F. Kegunaan Progam MemanIaatkandanmengoptimalkanlimbahbiomassadanlimbahkulit udangsebagainaterialpembuatanmembranselulosadiasetat-kitosan.Selainitu, 4 daripenelitianinidiharapkanakandapatmemberialternatiIsuatuteknologi pengolahan air bersih sehingga ketersediannya menjadi melimpah. . Tnjauan Pustaka .1 Kelapa Sawt ambar 1. Kelapa Sawt Kelapasawitlaeisquineensisfacq)termasukdalamIamiliArecaceae. Tanamaninimempunyaikandunganseratberlignoselulosadanmerupakan sumberminyaknabati(Purwantoetal.,2005).Perkebunankelapasawitbanyak tersebardibeberapadaerahsepertiAsiaTenggarakhususnyaIndonesiadan Malaysia,AmerikaLatin,danAIrikakarenadaerahtersebutmempunyaiiklim yangcocokuntukkelapasawit.IndonesiadanMalaysiamerupakanpenghasil produkkelapasawitterbesaryangmenyuplai89darikebutuhanpasarandunia (MilieudeIensie, 2005).Produk-produkkelapasawitmempunyaipotensiyangbesaruntuk kebutuhanmasyarakatdunia.Misalnyadaribuahnyadihasilkanminyakkelapa sawityangbergizidanmudahdiolah,daribijinyadihasilkantepungkelapadan minyak kelapa. KlasiIikasi : Kerajaan: Plantae Divisi: Magnoliophyta Kelas: Liliopsida Ordo: Arecales Famili: Arecaceae Genus: Elaeis Spesies: Elaeis guineensis Elaeis oleiIera (www.wikipedia.or) 5 Tabel 1. Komposs nutrs produk sampng tanaman dan pengolahan buah kelapa sawt. Bahan/ Produk samping Bahan kering Abu Protein Serat Lemak BETN Ca Pkasar kasar ........................................ BK ....................................... GE (kal/g) Daun tanpa lidi46,1813,4014,1221,524,3746,590,840,174,461 Pelepah26,075,103,0750,941.0739,820,960,084,841 Solid24,0814,4014,5835,8814,7816,361,080,254,082 Bungkil91,834,1416,3336,686,4928,190,560,845,178 Serat perasan93,115,906,2048,103,22---4,684 Tandan kosong92,107,893,7047,934,70---- Minyakkelapasawityangdihasilkandapatdigunakandalamproses pembuatanmargarin,produksidetergen,sabun,dankosmetik(MilieudeIensie, 2005).Dalamprosespengolahankelapasawitdihasilkanlimbahkelapasawit yang sampai saat ini belum banyak dimanIaatkan (Purwanto et al., 2005). Selainproduksiminyakkelapasawityangtinggi,produksampingnya yang berupa limbah kelapa sawit juga tinggi dan sangat berpotensi untuk industri. Secara umum limbahkelapa sawit dibagi tiga macam yaitu limbah cair, padat dan gas. Pada umumnya, limbah cair industri kelapa sawit mengandung bahan organik yangtinggisehinggadapatmencemariairtanahdanbadanair(Wahyonoetal., 2005).Selainitulimbahcairyangberwarnahitampekatdapatmengurangi kemampuantumbuhandalamairuntukmelakukanIotosintesissehingga kandunganoksigendalamairturundanmenyebabkankemampuanikanuntuk bernaIas menjadi kecil (Kompas, 2004). Sedangkanlimbahpadatdikelompokkanmenjadiduayaitulimbahyang berasaldariprosespengolahanberupaTandanKosongKelapaSawit(TKKS), cangkangatautempurung,serabutatauserat,sludeataulumpur,danbungkil. TKKSdanlumpuryangtidaktertanganimenyebabkanbaubusuk,bersarangnya lalatdanpotensialuntukmenghasilkanairlindileachate).Limbahpadatyang diperolehdaripengolahanlimbahcairberupalumpuraktiIyangterbawaoleh hasil pengolahan air limbah (Wahyono et al., 2005). 6 .2 Tandan Kosong Kelapa Sawt Tandankosongkelapasawitadalahsalahsatuproduksampingan(by-product)berupapadatandariindustripengolahankelapasawit.Ketersediaan tandankosongkelapasawitcukupsigniIikanbiladitinjauberdasarkanrerata nisbahproduksitandankosongkelapasawitterhadaptotaljumlahtandanbuah segarTBSyangdiproses.Rerataproduksitandankosongkelapasawitadalah berkisar22hingga24daritotalberattandanbuahsegaryangdiprosesdi Pabrik Kelapa Sawit ( Fahri AriI,2005). Secara Iisik tandankosongkelapasawit terdiridari berbagaimacam serat dengankomposisiantaralainsellulosasekitar45.95;hemisellulosasekitar 16.49danligninsekitar22.84(Darnokodkk.,2002).Berdasarkanstruktur tersebut dapat dibayangkan bahwa sebenarnya tandan kosong kelapa sawit adalah kumpulanjutaanseratorganikyangmemilikikemampuandalammenahanair yangadadisekitarnya.SecaraIisikstrukturtersebutakanmengalamiproses dekomposisidandegradasibahanorganiksehinggaakanmengalamiperubahan struktur menjadi seresah.Seresah juga mempunyai Iungsi dan peranan yang sama dengantandankosongkosongkelapasawityaitumampumempertahankanair yang ada di sekitarnya. ambar 2. Tandan Kosong Kelapa Sawt .3. Selulosa Selulosaadalahkomponenutamadindingselpadatumbuhantingkat tinggidanmerupakanpolisakaridadengankelimpahanterbesar.Padatumbuhan hijausetengahmasanyaadalahselulosadanpadatumbuhantahunankandungan selulosanyaadalahsepertiganya(Kirk,etal.,1992).Selulosajugamenjadi komponenutamadariberbagaiseratalamsebagairambutrambutbijiseperti kapas,bagiandalamkayuyangberseratsepertibatangdansebagaikonstituen 7 berseratdaritangkaidaun(seratdaun).Jumlahselulosabervariasimenurut sumbernyadanbiasanyatergantungdaribahanbahansepertiair,lilin,protein,pektin, lignin, dan substansi-substansi mineral (Sastrosupadi, 1996). Selulosa merupakan polimer alam paling sederhana karena terdiri dari unit ulangtunggalyaituD-gLukosayangterikatmelaluikarbon1dan4olehikatan-ikatan.Halinimengartikanbahwasubstituen-substituenlainselaincincin hidrogen,termasukikatanyangmenghubungkancincinglukosasemuanya berposisi ekuatorial (Stevens, 2001). Adatigajenisselulosayaituu-selulosadenganderajatpolimerisasilebih dari 200, -selulosa dengan derajat polimerisasi antara 10 sampai dengan 200, dan -selulosadenganderajatpolimerisasikurangdari10.u-selulosamerupakan bagian yang tidak larit dalam18 alkali, -selulosa dan -selulosa adalah bagian yanglarutdalam18alkali.Akantetapi-selulosaakanmengendapbila dinetralkan dengan asam sedangkan -selulosa akan tetap sebagai larutan (Kirk, et al., 1992). ambar 3. Struktur molekul selulosa Adanya tigagugushidroksilmenyebabkan selulosamemilikikemampuan untukmembentukikatanhidrogenantarrantaiselulosa.Halinimenyebabkan bagianyangberbentukseratatauIibrilyangtersusunolehsekitar3000molekul glukosa dengan berat molekul mencapai 500.000 mempunyai siIat Iisik yang kuat denganstrukturkristalyangstabildantitiklelehnyalebihbesardarisuhu dekomposisinya.Olehkarenaitu,selulosatidakdapatdilelehkandantidaklarut dalam air.Akan tetapi selulosadapatmengalamipenggembungandenganpelarut yangdapatberikatanhidrogen.Derajatpengembunganmeningkat seiringdengan bertambahnyaikatanhidrogenantarapelarutdenganselulosa.Halini menyebabkanketigagugushidroksilreaktiIterhadapreaksiesteriIikasidan 8 eteriIikasi. Turunan-turunan selulosa ditentukan dengan derajat substitusinya (DS) yaitujumlah rata-ratasubstituen tiapunitglukosil. Karena tiap satuunit selulosa memilikitigagugushidroksilbebasyaitupadaC2,C3,danC6makaDSyang dapat dicapai yaitu 3,0 (Kirk, et al., 1992).Tabel 2.Aplkas selulosa berdasarkan S-nya. erajat SubsttusPelarutPenggunaan 1,81,9 2,22,3 2,32,4 2,52,6 2,82,9 2,93,0 Air-propanol-kloroIorm Aseton Aseton Aseton Metilen klorida-etanol Metilen klorida Campuran bahan tenun Pernis, plastik Kayu asetat FilmIilm sinar X Lembaran isolator Bahan tenun .4.Selulosa asetat Selulosadiasetatmerupakanselulosaesterdenganduajenisgugusasetil tersubstitusi pada struktur selulosa melalui proses asetilasi. Selulosa diasetat dapat disintesis dari bahan baku selulosa (Fessenden, 1992). Untuk mensintesis selulosa diasetatmakaterlebihdahuludibuatselulosaasetat.Selanjutnyaselulosaasetat diasetilasi. Tabel 3.Karaktersas selulosa asetat Selulosa Kadar asetil () Derajat substitusi PelarutPenggunaan Monoasetat 13,0-18,6 22,2-32,2 0,6-0,9 1,2-1,8 Air 2-Metoksietanol Plastik, cat laker diasetat36,5-42,22,2-2,7Aseton Benang, Iilm IotograIi triasetat43,0-44,82,8-3,0 KloroIormKain,pembungkus, benang Prosesasetilasiselulosadapatdilakukandalamtigatahap penggembungan,tahapasetilasidantahaphidrolisis(Sjostrom,etal.,1995). Tahappenggembunganyaituyaitupulpselulosadireaksikandenganpelarut sebagaibahanpenggembung(swellingagent).Prinsippenggembunganyaitu penetrasimolekulpenggembung(pelarut)kedalamstrukturpolimer(selulosa). 9 TingkatpenggembungantergantungpadapelarutmaupunsiIatalamisampel selulosa.PerubahanmorIologiyangterjaditergantungpadajenis penggembungan.SelainberIungsimennggembungkan,asamasetatglasialjuga dapatmenaikkanreaktivitasserat-seratmaupunmenurunkanderajatpolimerisasi hingga ke tingkat yang sesuai (Carl, 1997). Tahap asetilasi menggunakan asetat anhidrida dan katalis asam sulIat pada mediaasamasetatagarterjadireaksiasetilasipadaselulosa.Setelahasetilasi sempurnadihasilkanlarutanselulosatriasetat.Selulosatriasetatiniterdeasetilasi ataudihidrolisissebagiandalamlarutanasamasetatberairuntukmemperoleh selulosa diasetat dengan derajat substitusi rendah sekitar 2,22,7, derajat asetilasi 36,542,2 dan larut dalam aseton (Sjostrom, et al., 1995). Reaksisintesisselulosadiasetatdenganterjadinyaprotonasiasetat anhidridaoleh asam sulIat. GugushidroksilselulosayangbersiIatnukleoIil akan menyerang asetat anhidrida sehingga terbentuk selulosa triasetat dengan tiga buah gugusasetil.Hidrolisisselulosatriasetatakanmenghasilkanselulosadiasetat denganduabuahgugusasetildanasamasetatdenganmelepaskanproton (Sjostrom, 1995). .5 Ktosan Kitosanmerupakanpolimerdariglukosamin.Senyawakitosandidapatdari hasildiasetilasikitinsehinggagugusasetilaminpadakitinberubahmenjadi gugus amina pada kitosan. Senyawa kitosan biasanya masihmengandung 15-20 asetil amina. ambar 4. Reaks Pembuatan Ktosan dar Ktn Sepertihalnyapolisakaridayanglain,kitosanmempunyaisiIatdapat terbiodegradasi dan tidak beracun. Kitosan tidak dapat larut dalam air tetapi larut 10 dalampelarutorganikmembentuklarutanviskositaspadapH6,5.Kitosan merupakan molekul yang mempunyai masa molekul cukup tinggi yaitu 3x105 dan mempunyai rantai molekul yang linier (Noerati, 2008).ModiIikasikitosandapatdilakukanuntukmeningkatkankelarutandalam pelarut.ModiIikasiyangdapatdilakukanadalahdenganmendegradasirantai polimer sehingga dihasilkan oligokitosan yang larut air dalam berbagai kisaran pHjika massa molekul kurang dari 1500 Dalton (Li et al, 2006).KitosandapatdimodiIikasidenganprosesasetilasiataualkilasiuntuk mensubsitusigugushidroksilatauaminadarikitosan.Prosesasilasikitosan dengananhidridaasetat,propionatdanheksanoatuntukmendapatkankelarutan yang memadai (Hirano et al, 2003). EsteriIikasi dengan turunan karboksilat dapat dilakukanpadaIasahomogen.Kitosandapatdilarutkandalamasamasetatdan metanoldenganperbandingan1:1.Campuranpelarutinimenyebabkanrantai molekulkitosanteregangdangugusaminaterionkanmenjadiNH3.Reaksiini mempermudahuntukreaksisubsitusipadagugusaminaterdstribusisecara heterogen, sehingga subsitusi turunan karboksilat dapat dilakukan. .6 Membran MembranialahsebuahpenghalangselektiIantaraduaIasa.Membran memilikiketebalanyangberbeda-beda,adayangtebaldanadajugayangtipis sertaadayanghomogendanadajugaadaheterogen.Ditinjaudaribahannya membranterdiridaribahanalamidanbahansintetis.Bahanalamiadalahbahan yangberasaldari alammisalnyapulpdankapas, sedangkan bahan sintetisdibuat daribahankimia,misalnyapolimer.MembranberIungsimemisahkanmaterial berdasarkanukurandanbentukmolekul,menahankomponendariumpanyang mempunyaiukuranlebihbesardaripori-porimembrandanmelewatkan komponenyangmempunyaiukuranyanglebihkecil.Larutanyangmengandung komponenyangtertahandisebutkonsentratdanlarutanyangmengalirdisebut permeat.FiltrasidenganmenggunakanmembranselainberIungsisebagaisarana pemisahanjugaberIungsisebagaisaranapemekatandanpemurniandarisuatu larutan yang dilewatkan pada membran tersebut (Mulder, 1996). Teknikpemisahandenganmembranumumnyaberdasarkanukuran partikeldanberatmolekuldengangayadorongberupabedatekan,medanlistrik 11 danbedakonsentrasi.Prosespemisahandenganmembranyangmemakaigaya dorongberupabedatekanumumnyadikelompokkanmenjadiempatjenis diantaranya mikromembran, ultramembran, nanomembran dan reverse osmosis. Teknologi membran memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses lain, diantaranya : Pemisahan dapat dilakukan secara kontinu Konsumsi energi umumnya relatiI lebih rendah Prosesmembrandapatmudahdigabungkandenganprosespemisahan lainnya Pemisahan dapat dilakukan dalam kondisi yang mudah diciptakan Mudah dalam scale up Tidak perlu adanya bahan tambahan Material membrane bervariasi sehingga mudah diadaptasikan pemakaiannya. Kekuranganteknologimembranantaralain:fluksdanselektifitaskarena padaprosesmembranumumnyaterjadiIenomenafluksberbandingterbalik denganselektifitas.SemakintinggiIluksseringkaliberakibatmenurunnya selektiIitasdansebaliknya.Sedangkanhalyangdiinginkandalamproses berbasiskan membran adalah mempertinggi fluks dan selektifitas (Mulder, 1996). .6.1.Faktor- Faktor Yang Mempengaruh Knerja Membran PembuatanmembranmempunyaispesiIikasikhusustergantunguntukapa membrantersebutdigunakandanspesiIikasiapaproductyangdiharapkan. BeberapaIaktoryangmempengaruhidalampenggunaanmembrandiantaranya sebagai berikut (Mulder, 1996): 1. Ukuran Molekul Ukuranmolekulmembransangatmempengaruhikinerjamembran.Pada pembuatanmikroIiltrasidanultraIiltrasimempunyaispesiIikasikhusus. Sebagai contoh untukmembranproteinkedele yang dihidrolisismenggunakan ukuran membran 5000 MWCO, 10.000 MWCO dan 50.000 MWCO. 2. Bentuk Molekul BentukdankonIigurasimacromolekulmempunyaieIekpadakekuatanion, temperaturdaninteraksiantarkomponen.Perbedaanbentukinikhususpada 12 kondisidibawahpermukaanmembrane.Halinidapatterlihatdalam penggunaan membran pada protein dan dextrin. 3. Bahan Membran Perbedaanbahanmembranakanberpengaruhpadahasilrejectiondan distribusiukuranpori.SebagaicontohmembranedaripolysulIonedan membrandariselulosaasetat,keduamembraninimenunjukkanrendahnya deviasiantarakeduamembrandaninimempunyaieIekpadatekanan membran. Selain itu mempunyai eIek pada tingkat penyumbatan (Iouling) pada membran. 4. Karakteristik Larutan Padaumumnyaberatmolekullarutangaramdangulamempunyaiberat molekulyangkecildariukuranporimembran.Karakteristiklarutanini mempunyai eIek pada permeability membran 5. Parameter operasional Jenisparameteryangdigunakanpadaoperasionalumumnyaterdiridari tekananmembran,permukaanmembran,temperaturedankonsentrasidan parameter tambahan adalah : pH, ion strength dan polarisasi .7 Ar Air bersiIat universal dalam pengertian bahwa air mampumelarutkan zat-zatyang alamiahdanbuatanmanusia.Untukmenggarap air alam,meningkatkan mutunyasesuaitujuan,pertamakaliharusdiketahuidahulukotorandan kontaminanyangterlarutdidalamnya.DiIndonesiaketentuanmengenaistandar kualitasairbersihmengacupadaPeraturanMenteriKesehatanberdasarkan Peraturan Pemerintah No. 416 tahun 1990 tentang Syarat-Syarat dan Pengawasan Kualitas Air Bersih, maka kualitas air tersebut harus memenuhi persyaratan, yaitu a. SyaratIisik,antaralain:airharusbersihdantidakkeruh,tidakberwarna, tidak berasa, tidak berbau, suhu antara 10-25o C b. Syaratkimiawi,antarlain:tidakmengandungbahankimiawiyang mengandungracun,tidakmengandungzat-zatkimiawiyangberlebihan, cukup yodium, pH air antara 6,59,2 c.Syaratbakteriologi, antara lain: tidakmengandungkuman-kumanpenyakit seperti `disentri, tipus, kolera, dan bakteri patogen penyebab penyakit. 13 Indonesiamemilikisumberairyangcukupbanyak.Namunbanyaksumber-sumber air tersebut mengalami pencemaran, sehingga perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu agar menjadi air yang layak minum. Sumber air tersebut dalah: 1. Mata airyaitu sumber airyangberadadi ataspermukaan tanah.Debitnya sulituntukdiduga,kecualijikadilakukanpenelitiandalamjangka beberapa lama.2. Sumurdangkal(shallowwells)yaitusumberairhasilpenggalianataupun pengeboran yang kedalamannya kurang dari 40 meter. 3. Sumurdalam(deepwells)yaitusumberairhasilpenggalianataupun pengeboran yang kedalamannya lebih dari 40 meter. 4. Sungaiyaitusaluranpengaliranairyangterbentukmulaidarihuludi daerah pegunungan/tinggi sampai bermuara di laut/danau.5. Danaudanpenampungair(lakeandreservoir)yaituunitpenampungair dalamjumlahtertentuyangairnyaberasaldarialiransungaimaupun tampungan dari air hujan. . Metode Pelaksanaan .1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan PenelitianiniakandilaksanakandiLaboratoriumKimiaFisikdanKimia Organik&BiokimiaDepartemenKimiaFakultasSainsdanTeknologi Universitas Airlangga mulai Maret sampai dengan Juni 2010. .2 Bahan Peneltan Bahan-bahanyangdigunakandalampenelitianiniberderajatproanalisis, meliputilarutanNaOH(teknis),akuades,asamasetatglasial,H2SO4pekat, Iormamida,aseton,asamklorida,anhidridaasetat,NaOCl5(v/v)(teknis), natrium azida1dan Ca(OH)2 (teknis),kulit udang, CH3COOH, TKKSdan air sungai. .3 Alat Peneltan Peralatanyangdigunakandalampenelitianiniyaitu:timbangananalitik, gelasukur,corongbuchnerdanvakumuntukmenyaring,ovenuntuk mengeringkan, pH meter, gelas beaker, penggiling TKKS, penggiling kulit udang, pipet, pemanas, magnetic stirrer, termometer, cawan petri, nampan plastik, FT-IR spectrometer, Scanning Electron Microscopy (SEM), termometer dan autoklaI. 14 .4 Pembuatan Membran Selulosa asetat .4.1 Pembuatan Pulp dar TKKS Tandan kosong kelapa sawit 20 gr direndam dengan Ca(OH)2 2,5 (b/v) selama tiga hari. Selain itu dicucidengan akuades dan dimasukkan ke dalam labu alasbulatyangsebelumnyatelahdiisidengan150mLNaOH17,5(b/v), kemudiandireIluksselama4jamdengansuhu60OC.Kemudiandidiamkan sampaidingindandicucidenganakuadeshinggabebasNaOH.Tandankosong kelapa sawit yang sudah dicuci, dan diblender dan dicetak menjadi lembaran pulp. Lembaranpulptersebutdikeringkandalamovendengansuhu60OC(Wijanji, 2006). .4.2 Bleachng Pulp Sebanyak10grpulptandankosongkelapasawitdimasukkankedalam beker yang berisi 88mLakuades yang telah dipanaskan sampai 60 0C. Pulpini kemudiandiadukhinggamenjadibubur.StelahmencapaisuhukamarditambahkanNaOCl5sebanyak2,5gr.Campuraninikemudiandiadukdan dibiarkanselama30menitkemudiandicucidenganakuadessampaibebasbasa. SetelahitucampuraninidirendamdenganNaOH2N,diadukdandibiarkan selama30menit.Kemudiandicucidenganakuades sampaibebasbasadandiuji dengankertaslakmusmerah.Pulpyangtelahdibleachinginikemudian dikeringkan di udara terbuka. .4.3 Sntess Selulosa asetat PulpTKKSsebanyak10grditambahkanasamasetatglasial24mLdan dishakerpadasuhu40OCselama1jam.Setelah1jamditambahkancampuran asamasetatglasial60mLdanasamsulIatpekat0,5mLkemudiandishakerlagi selama45menitpadasuhuyang sama. Setelahitucampurandidinginkanhingga mencapaisuhu18OCdanditambahkananhidridaasetatsebanyak27mLsuhu 17OC. Selanjutnya pada campuran tadi ditambahkan asam sulIat pekat 0,5 mL dan asamasetatglasial60mLdiadukselama2jampadasuhu40OC.Setelahselesai ditambahkanasamasetat67(v/v)sebanyak30mLtetesdemitetesselama3 jampadasuhu40OCdandiaduklagidenganwaktuhidrolisis16jampadasuhu kamar.Larutandiendapkandenganmenambahakuadestetesdemitetesdan diaduksampaiterbentukendapanyangberbentukserbuk.Endapandisaringdan 15 dicucisampainetral.Endapandikeringkandalamovenpadasuhu60-70OCdan disimpan dalam eksikator. .4.4 Pembuatan Membran Selulosa asetat Membranselulosadiasetatdibuatdengankomposisibahansebagai berikut: selulosa diasetat 14 (b/b), Iormamida 8 (b/b), dan aseton 78 (b/b). SelulosadiasetathasilsintesisdariTKKSdanasetondimasukkankedalam erlenmeyerbertutupdandiadukmenggunakanpengadukmagnetiksampai selulosadiasetatlarutsempurna.SetelahituditambahkanIormamidadandiaduk kuranglebihselama6jamhinggalarutanmenjadihomogen.Larutandidiamkan selama 1 malam untukmenghilangkan gelembung udara. Setelah itu larutan dope siap dicetak dengan metode inversi Iasa. CarapembuatanmembrandenganmetodeinversiIasayaitudengan menuangkanlarutandopekeataspelatkacayangbagiantepinyatelahdiberi selotip,kemudiansilinderstainlesssteeldigerakkankebawahuntukmembentuk lapisantipisdarilarutandopetersebutdenganwaktupenguapan25detik. Kemudianpelatkacadimasukkankedalambakkoagulasidengansuhukoagulan 2OC.Membranyangtelahdicetakdisimpanselama1haridalamairdingin kemudiandicucidenganairmengaliruntukmenghilangkansisapelarut. Selanjutnya membran dipotong dan disimpan dalam natrium azida 1 . .5 Pembuatan Ktosan .5.1 Tahap eprotenas Serbukkulitudangdimasukkankedalamgelasbekerlaluditambahkan larutanNaOH3,5(1:10).Prosesinidilakukanselama2jampadatemperatur 65C.SelanjutnyalarutandisaringdandicucidenganairhinggapHnetral. Kemudiandikeringkandiovensampaikering.Padatahapinidihasilkancrude kitin. .5.2 Tahap emneralsas rudekitinyangdiperolehdimasukkankedalamgelasbekerdan ditambahkanlarutanHCl1N(1:15).Prosesselanjutnyasamadengantahap deproteinasi. Hasil yang diperoleh adalah serbuk kitin. 16 .5.3 Tahap epgmentas Kitinyangdidapatkandarihasildemineralisasidirendamdalamaseton selama24jam.Kemudiandikeringkandidalamovenhinggakeringpada temperatur 80C. .5.4 Tahap easetlas Pada tahapinidilakukandengancaramerendamkitindalamlarutanNaOH 50denganperbandingan1:10.KemudiandicucipHnetraldandikeringkan dalamovenpadatemperatur95C.Hasilyangprosesiniadalahkitosanyang berwarna putih. .6 Pembuatan Membran Selulosa asetat-Ktosan Satu gram kitosan yangdiperoleh dilarutkan dalam 100mL asam asetat 1 (b/v).Kemudianlarutaninidilapiskanpadamembranselulosadiasetat. Selanjutnyamembranyangtelahdilapisiinidimasukkankedalamovenpada suhu70 OCselama3jamuntukmenguapkanpelarutdanmenempelkankitosan pada membran selulosa diasetat. .7 Karaktersas Membran selulosa asetat-Ktosan .7.1 Analss FTIR AnalisisFTIRmenggunakanalatspektroIotometerFTIRShimadzu501. AnalisisinidilakukanuntukuntukmengetahuigugusIungsiyangadapada sampelyangtelahberhasildisintesis.Sampelyangakandianalisisdigerus bersamagaramKBrdenganperbandingan1:10.Selanjutnyasampeltersebut dijadikan pelet. Pelet yang dihasilkan ditempelkan pada holder. Holder yang berisi peletsampeltersebutditempatkanpadainstrumenspektroIotometerIRdan dianalisis..7.2 Analss SM MorIologiIilmdiujidenganscanninelectronmicroscopy(SEM)merk JEOLtipeJSM35C.Analisisinidilakukandenganmenempatkansampelpada holderdenganukurantertentu,kemudiansampeldilapisidenganmenggunakan emasdalamruanganvakum.Sampelyangdilapisidenganmenggunakanemas ddalamruanganvakum.Sampelyangtelahdilapisidenganemastersebut selanjutnya ditempatkan pada tempat sampel dalam SEM dan siap untuk dipotret. 17 .7.3 Penentuan Fluks dan Rejeks Membran NilaiIluksdanrejeksiditentukandenganselIiltrasideadend.Membran yangakandiukurnilaiIluksdanrejeksinyadipotongsesuaidenganukuransel Iiltrasi,kemudiandiletakkankedalamselIiltrasi.Akuadessebanyak150mL dimasukkankedalamselIiltrasidanditutuprapat,kemudiandiberitekanan sebesar2atm.Membrandikompaksidahuluselama30-45menit.Setelahproses kompaksi selesai, akuadesdigantidengan air sumur. PengukuranIluksairsumur dilakukandenganmengukurvolumeairsumuryangdapatditampungselama selangwaktu3menit.NilaiIluksdihitungberdasarkanpersamaan(3). Pengukuran rejeksi dilakukan dengan mengukur kosentrasi air sumur sebelum dan sesudahmelewatimembranmenggunakanturbidimeter.Datayangdiperoleh selanjutnya dihitung berdasarkan persamaan (4). 1 VY dengan :J nilai Iluks (L.m-2.hari-1) t waktu (hari) V volume permeat (L) A luas permukaan membran (m2) R { VVX x 100 dengan R koeIisien rejeksi () Cp koeIisien zat terlarut dalam permeat CI konsentrasi zat terlarut (Ieed) .7.4 Analss Uj Tark SiIatmekanikmembrandapatdilakukandenganuji tarik,dimanasampel yang akan diuji dipotong denganukuran 2 x6 cm, kemudian ujung-ujung sampel yangtelahdiukurpanjangawalnya(lo)dijepitpadaalatujitarik.Alatujitarik dijalankan hingga sampel putus. Nilai besarnya gaya (kgI) yang dibutuhkan untuk memutuskanmembrandanperubahanpanjang(Al)sampaisampeltepatputus, dicatat dalam monitor alat uji tarik. Dari data tersebut diperoleh nilai stress, strain, dan modulus young. 18 .8 Aplkas Membran Selulosa asetat-Ktosan pada treatment ar. Sampelairsungaiyangtelahdiambilselanjutnyaditreatmentdengan melewatkansampeltersebutpadamembranyangtelahdisintesis.Perlakuanini divariasiterhadapbanyaknyapengulangandalampenyaringan,yaitu1kali pengaliran, 2 kali pengaliran, 3 kali pengaliran. Proses ini dilakukan secara duplo. SelanjutnyaIiltrathasilpenyaringandiujikarakteristiknyameliputi,kekeruhan, COD, dan jumlah bakteri. 19 Isolasi selulosa Limbah TKKSLimbah kulit udang Sintesis Kitin Sintesis Kitosan Sintesis Membran selulosa diasetat Coating Kitosan padaMembran selulosa diasetat Air tercemar Uji COD Uji Bakteri Uji Kekeruhan Membran Selulosa Diasetat-Kitosan Aplikasi Membran pada treatment air sungai Uji parameter kekeruhan, COD, dan Bakteri setelah dilakukantreatment Karakterisasi membran meliputi : FTIR, SEM, Fluks, Rejeksi .9 Skema Kerja 20 I. 1adwal Kegatan Penelitian ini akan dilaksanakan antara bulan Maret 2010-Juni 2010dengan perincian tersusun sebagai berikut:oKegatan Bulan ke- IIIIIIIV 1.Penyediaan alat dan bahan 2.Isolasi dan Sintesis Membran Selulosa Diasetat-Kitosan 3.Karakterisasi Membran dan Aplikasi 4.Penyusunan Laporan 1. Rancangan Baya Anggaran Peneltan1. Bahan Habis Pakai No.Nama BahanJumlahHarga SatuanJumlah Harga (*) 1Kulit Udang 100 kgRp. 2.000,-/kgRp. 200.000,- 2Ca(OH)2150 grRp. 1.167.000,-/kgRp. 200.000,- 3NaOH1 LRp. 547.000,-/LtRp. 547.000,- 4NaOCl200 grRp. 1.459.000,-/2,5 KgRp. 130.000,- 5 KBr100 grRp. 345.000,-/100 grRp. 345.000,- 6Asam Asetat Glasial 500 mlRp. 580.000,-/2,5 LtRp. 116.000,- 7Formamida100 mLRp. 867.000,-/LtRp. 100.000,- 8H2SO4100 mLRp. 980.000,-/LtRp. 100.000,- 9Aseton200 mLRp. 1.687.000,-/2,5 LtRp. 140.000,- 10Air Destilasi10 literRp. 4.500,-/LtRp. 45.000,- 11Natrium Azida100 grRp. 491.000,-/100 grRp. 491.000,- 12Anhidrida Asetat250 mLRp. 1.902.000,-/2,5 LtRp. 200.000,- 13Asam Asetat250 mLRp. 430.000,-/ LtRp. 120.000,- 14Alat gelas--Rp. 300.000,- Total Biaya Bahan habis PakaiRp. 3.743.000,- (*)Hargabahanyangdibelisecaraeceranlebihmahaldibandingdenganharga per packing 21 2. Biaya Analisis PKM No.Nama AlatBanyak SampelHarga SatuanJumlah harga 1FTIR5Rp. 75.000,-Rp. 375.000,- 2SEM5Rp. 300.000,-Rp. 1.500.000,- 3Fluks5Rp. 150.000,-Rp. 750.000,- 4Uji Tarik5Rp. 100.000,-Rp. 500.000,- 5Rejeksi5Rp. 175.000,-Rp. 875.000,- 6Uji COD3Rp. 100.000,-Rp. 300.000,- 7Uji Bakteri3Rp. 150.000,-Rp. 450.000,- Total Biaya Analisis PKMRp. 4.750.000,- 3. Lain-lain No.Jenis BiayaJumlah harga 1Pengiriman TKKSRp. 750.000,- 2Pembuatan dan Penggandaan ProposalRp. 450.000,- 3Pengiriman Sampel UjiRp. 350.000,- Total BiayaRp. 1.500.000,- Jumlah Biaya No.Jenis BiayaJumlah harga 1Bahan Habis PakaiRp. 3.743.000,- 2Biaya Analisis PKMRp. 4.500.000,- 3Lain-lainRp. 1.500.000,- Total Biaya PKMRp. 9.993.000,- K. aftar Pustaka Billmeyer, F.W., 1994, Texbook of Polymer Scence, 3rd edition, John Wiley and Sons, New York. Brandup, E.H., immergut,1999,Polymerhandbook,3rdedition, JohnWiley and Sons, New York Carl,M.A.1991,KmaPolmer(DiterjemahkanolehHarryFIrman),ITB. Bandung. 22 Fengel,Dietrich andWegener,Gerd.1995. KmaUltrastrukturReaks-reaks (DiterjemahkanolehHardjonoSastroHamidjojo).EdisiI.UGMPress, Yogyakarta. Fessenden, R.J. and Fessenden , J.S. 1992 . Kma Organk (Diterjemahkan oleh pudjaatmaka). Edisi 3. Jilid II.Penerbit Erlangga. Jakarta. Kirk,R.E.,etal.,1992,nsyclopedaofChemcalTechnology,Vol4,4th Edition, John Wiley and Sons, New York. Li,J.,Du,Y.,danLiang,H.2006.LowMolecularWeghtWaterSoluble Chtosan,PreparatonwththeAdCellulase,Characteratonand Solublty. Journal oI Applied Polymer Science, 102(2, 10981105. Mulder, M. 1991. Basc Prncple of Membrane Technology. Kluwer Academicpublisher. London. Mulja, M.H. dan Suharman.1995.Analisis Instrumental. Surabaya : Airlangga University Press. Noerati,Cynthia.L.Radiman,Achmad,S.,danAriwahjoedi,B,.2007.Sntess Ktosan Suksnat Larut Ar. Akta Kimia Indonesia. Vol 2.No.2. 113-116. Noerati.2008.SntessKtosanKarbokslatsebagaZatAntbakterdan Antkusut pada Materal Selulosa. Bandung. Institut Teknologi Bandung. Pareira,BM.,2008.LmbahCangkangUdangsebagaKtosan.http://online buku.com/2008/12/21/limbah-cangkang-udang-menjadi-kitosan/.Tglakses28 september 2009 Piluharto,B. 2001.StudAwalPenggunaanataeCocosebagaMembran Ultrafltras. Bandung. Institut Teknologi Bandung. Sastrosupadi,Adji,danMochSahid,1996,PotensTanamanSeratKarung SebagaPenghaslBahanBakuPulp,KenaIBuku2,BalaiPenelitian Tembakau dan Tanaman Serat, Malang. Shibazaki,H,etal,.1993.BacteralCellulosemembraneasSeparaton Medum. J. oI Applied Polymer Science. Page 50. Silvestein,R.M.,Basler,G.C.,Morril,T.C.,1991,SpectrometrcIdentfcaton of Organc Compounds, 5th edton, John Wiley and Sons, Toronto. Sjostrom, E. 1995. Kma, Kayu, asar-asar dan Penggunaannya. (Diterjemahkan oleh hardjono Sastro Hamidjojo). UGM Press. Yogyakarta. 23 Stevens, M.P., 2001, Kma Polmer (Is Sopyan, Pradnya Paramita, Jakarta. L. Lampran 1. Ketua Pelaksana Kegatan a. Nama Lengkap : M. TauIiq Albar b. NIM: 080810279 c. Fakultas/ Program Studi: Sains dan Teknologi/ Kimia d. Perguruan Tinggi: Universitas Airlangga e. Waktu untuk Kegiatan : 12 jam/ minggu 2. Anggota pelaksana a. Nama Lengkap : Ghani Rachmadi Y b. NIM: 080810299 c. Fakultas/ Program Studi: Sains dan Teknologi/ Kimia d. Perguruan Tinggi: Universitas Airlangga e. Waktu untuk Kegiatan : 12 jam/ minggu 2. Bodata Pembmbng a. Nama Lengkap: Drs. Tokok Adiarto, M.Si b. NIP: 131 878 368 c. Golongan Pangkat: Lektor Kepala, Gol 4A d. Fakultas/ Program Studi: Sains dan Teknologi/ kimia e. Perguruan Tinggi: Universitas Airlangga I. Bidang Keahlian: Kimia Polimer g. Waktu Untuk Kegiatan: 6 jam / minggu h. No. Telp: 085732832551 Surabaya, 15 Oktober 2009 osen Pendampng, 24 rs. Tokok Adarto M.S IP. 131 878 368