40
PENURUNAN KADAR ION Cd 2+ DALAM LARUTAN DENGAN KITOSAN IMOBILISASI DITIZON SKRIPSI Disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia oleh Nur Rachmi Idzati 4311412036 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

PENURUNAN KADAR ION Cd2+

DALAM LARUTAN

DENGAN KITOSAN IMOBILISASI DITIZON

SKRIPSI

Disusun sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

oleh

Nur Rachmi Idzati

4311412036

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2016

Page 2: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

i

PENURUNAN KADAR ION Cd2+

DALAM LARUTAN

DENGAN KITOSAN IMOBILISASI DITIZON

SKRIPSI

Disusun sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

oleh

Nur Rachmi Idzati

4311412036

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2016

Page 3: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

ii

Page 4: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

iii

Page 5: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

iv

Page 6: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

v

MOTTO

1. Life is too short to worry about stupid things. Have fun. Regret

nothing, and don’t let people bring you down.

PERSEMBAHAN

Karya ini saya persembahkan untuk :

1. Bapak Mohammad Suyatno dan Ibu Tukini yang

selalu memberikan doa, kasih sayang, semangat,

serta bimbingan untuk tercapainya cita-cita.

2. Mas Budi, Mbak Indah dan Hasna yang selalu

memberikan semangat.

3. Sahabat yang turut memberikan doa, dorongan

dan semangat.

Semoga kalian selalu dalam lindungan Allah.

Page 7: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

vi

PRAKATA

Alhamdulillahhirabbil’alamin, segala puji bagi Allah SWT yang telah

memberikan nikmat, kesehatan, kemudahan dan karunia-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Penurunan Kadar Ion Cd2+

dalam

Larutan dengan Kitosan Imobilisasi Ditizon”.

Skripsi ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada Program Studi Kimia, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu, baik dalam penelitian maupun dalam penyusunan skripsi ini. Ucapan

terima kasih ini penulis sampaikan kepada :

1. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Negeri Semarang yang telah memberikan ijin dan kemudahan melakukan

penelitian.

2. Ketua Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang yang telah

memberikan bantuan administrasi teknis dan non teknis dalam penelitian

dan pelaporan hasil penelitian.

3. Ibu Dra.Woro Sumarni, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan

saran dan perbaikan dalam penelitian maupun penulisan skripsi.

4. Bapak Drs. Eko Budi Susatyo, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Ibu

Ella Kusumastuti, S.Si., M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah

memberikan pembelajaran dan bimbingan dari awal penulisan.

Page 8: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

vii

5. Seluruh Dosen Program Studi Kimia yang telah membekali ilmu selama

dibangku perkuliahan.

6. Ibu Ida selaku teknisi Laboratorium Kimia Analitik, Ibu Martin selaku

teknisi Laboratorium Kimia Anorganik, Bapak Danang selaku teknisi

Laboratorium Teknik Kimia, Asisten Kimia Analitik, dan seluruh laboran

Laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

atas bantuan yang diberikan selama penelitian.

7. Teman-teman seperjuangan Kimia Unnes 2012 atas semangat dan

dukungan selama ini.

8. Dan semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini.

Semoga skripsi ini berguna dan bermanfaat bagi pembaca maupun pihak

yang berkepentingan.

Semarang, Agustus 2016

Penulis

Page 9: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

viii

ABSTRAK

Idzati, Nur Rachmi. 2016. Penurunan Kadar Ion Cd

2+ dalam Larutan dengan

Kitosan Imobilisasi Ditizon. Skripsi, Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Utama Drs.

Eko Budi Susatyo, M.Si dan Pembimbing Pendamping Ella Kusumastuti, S.Si.,

M.Si

Telah dilakukan sintesis kitosan terimobilisasi ditizon sebagai adsorben

untuk menurunkan kadar ion Cd2+

dalam larutan . Ion Cd2+

merupakan ion logam

berat beracun dan berbahaya yang sering ditemukan di industri elektroplating.

Tujuan penelitian ini adalah mengetahui perbedaan karakterisasi gugus fungsi

pada keduanya dengan FT-IR dan mengetahui pengaruh imobilisasi pada kitosan

dalam adsorbsi. Penelitian ini meliputi tahap sintesis kitosan (pembentukan

kitosan bead, dan imobilisasi kitosan bead dengan ditizon), optimasi penurunan

kadar Cd2+

dengan metode batch meliputi variasi waktu kontak dan konsentrasi

larutan Cd2+

, serta aplikasinya pada larutan Cd2+

terinterferensi Pb2+

. Hasil

penelitian menunjukkan peningkatan kapasitas adsorbsi pada kitosan yang telah

diimobilisasi. Keberhasilan imobilisasi kitosan terbukti dengan munculnya gugus

S=C pada panjang gelombang 1078,87 cm-1

, dan C-N pada 1033,50 cm-1

dalam

hasil FT-IR kitosan terimobilisasi ditizon. Kondisi optimal penyerapan logam

Cd2+

pada pH 6 adalah 75 menit dengan konsentrasi 30 ppm untuk kitosan dan 50

ppm untuk kitosan terimobilisasi ditizon. Kenaikan kadar ion Cd2+

dalam larutan

interferensi Pb2+

dalam keadaan optimum mengalami peningkatan dari 6,6020

mg/g menjadi 8,4949 mg/g pada kitosan dan 11,0395 mg/g menjadi 15,8257 mg/g

dengan imobilisasi. Adanya gangguan ion logam Pb2+

menyebabkan interferensi

positif, artinya terjadi peningkatan nilai adsorbsi yang bisa disebabkan oleh letak

panjang gelombang kedua ion logam yang berdekatan dan sama-sama berada

pada valensi 2+.

Kata kunci : ditizon, kitosan, kitosan terimobilisasi ditizon, ion Cd2+

.

Page 10: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

ix

ABSTRACT Idzati, Nur Rachmi. 2016. The Decreasing of Cd

2+ Ion Level in Solution of

Chitosan Immobilized by Ditizon. Thesis. Chemistry of Math and Science Faculty

of Semarang State University. Prime Supervisor by Drs. Eko Budi Susatyo, M. Si

and Supervisor by Ella Kusumastuti, S. Si., M. Si.

It has been done a synthesis of kitosan immobilized by ditizon as

adsorbent to decrease the level of Cd2+

ion in solution. Cd2+

ion is a toxic and

dangerous heavy metal ion often found in electroplate industry. The aim of the

research is to know the impact of ditizon imobilization in chitosan towards

adsorption and the difference of its both functional groups characterization by FT

IR. This research covers chitosan synthesis phase, bead chitosan formation, and

bead chitosan imobilization using ditizon. Optimation decreased level of ion Cd2+

using batch method covers contact time variation and concentration of Cd2+

solution, and its application towards Cd2+

solution interferenced by Pb2+

. The

result of the research presents that there is increasing in adsorption capacity of

kitosan that has been immobilized. The success of kitosan immobilization is

proven by the appearance of S=C formation in 1078,87cm-1

wavelength and C-N

in 1033,50cm-1

in the result of FT IR chitosan immobilized by ditizon. Optimal

condition of Cd2+

metal adsorption in pH 6 is 75 minutes with 30 ppm

concentration for chitosan, and 50 ppm for chitosan immobilized by ditizon. the

decreasing level of Cd2+

in interferenced Pb2+

solution in optimum condition

decreases from 6,6020 mg/g becomes 8,4949 mg/g in cytosan, and 11,0395 mg/g

becomes 15,8257 mg/g by immobilization. The Pb2+

metal ion interference causes

positive interference, means that there is an increase in absorbance value that

could be caused by the location of both adjacent metal ion wavelength and are in

the same valency 2+.

Keywords: ditizon, chitosan, chitosan immobilized by ditizon, Cd 2+

ion.

Page 11: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

x

DAFTAR ISI

Halaman

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

PERNYATAAN ................................................................................. ii

PERSETUJUAN ................................................................................ iii

PENGESAHAN ................................................................................. iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ..................................................... v

PRAKATA ......................................................................................... vi

ABSTRAK ......................................................................................... viii

ABSTRACT ...................................................................................... ix

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

DAFTAR TABEL .............................................................................. xiii

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

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

BAB

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .......................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah ..................................................................... 5

1.3. Tujuan Penelitian ...................................................................... 5

1.4. Manfaat Penelitian .................................................................... 6

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pencemaran Logam Berat ......................................................... 7

2.2. Kadmium (Cd) .......................................................................... 9

2.3. Interferensi ............................................................................... 9

2.4. Adsorpsi .................................................................................... 10

2.5. Kitosan Imobilisasi Ditizon ...................................................... 12

2.4.1 Kitosan ................................................................................. 12

2.4.2 Kitosan Imobilisasi Ditizon ................................................. 15

2.4.3 Difeniltiokarbazon (Ditizon) ............................................... 16

2.6. Hasil Penelitian Terkait ........................................................... 19

Page 12: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

xi

3. METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi Penelitian ...................................................................... 21

3.2. Variabel Penelitian.................................................................... 21

3.3. Prosedur Penelitian ................................................................... 22

3.3.1 Alat dan Bahan .................................................................... 22

3.3.2 Cara Kerja ............................................................................ 23

3.3.3.1 Pembuatan Larutan Kitosan ............................................ 23

3.3.3.2 Pembuatan Kitosan Bead dan Kitosan Bead

Imobilisasi Ditizon ......................................................... 23

3.3.3.3 Penentuan Waktu Kontak Optimum ............................... 24

3.3.3.4 Penentuan Konsentrasi Larutan Optimum ...................... 24

3.3.3.5 Pembuatan Larutan Standar Kadmium ........................... 25

3.3.3.6 Aplikasi Penurunan Kadar Ion Cd2+

Terhadap Kitosan

dan Kitosan Imobilisasi Ditizon ...................................... 25

3.3.3.7 Pembuatan Larutan Standar Timbal ................................ 26

3.3.3.8 Aplikasi Penggunaan Kitosan Imobilisasi Ditizon

pada Larutan Kadmium Interferensi Timbal ................... 26

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Sintesis Kitosan Imobilisasi Ditizon ......................................... 27

4.2. Karakterisasi Kitosan Imobilisasi Ditizon ................................ 30

4.3. Optimasi Waktu Kontak terhadap Adsorpsi Ion Cd2+

.............. 33

4.4. Optimasi Konsentrasi Larutan terhadap Adsorpsi Ion Cd2+

..... 34

4.5. Aplikasi optimasi penurunan kadar ion Cd2+

, dan

interferensinya terhadap Pb2+

pada kitosan dan kitosan

Imobilisasi Ditizon ................................................................... 36

5. PENUTUP

5.1. Kesimpulan ............................................................................... 40

5.2. Saran ......................................................................................... 40

Page 13: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

xii

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................ 41

LAMPIRAN ....................................................................................... 44

Page 14: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

4.1. Tabel Hasil FTIR Kitosan dan Kitosan Imobilisasi Ditizon. ... 31

4.2. Aplikasi titik optimum konsentrasi dan waktu kontak ............ 37

Page 15: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Proses yang terjadi bila logam berat masuk ke lingkungan ...... 8

2.2. Struktur Kitin ............................................................................ 13

2.3. Struktur Kitosan ........................................................................ 13

2.4. Reaksi imobilisasi kitosan dengan ditizon ................................ 16

2.5. Struktur Ditizon ........................................................................ 17

2.6. Interaksi Cd2+

dengan adsorben Kitosan Imobilisasi

Ditizon ...................................................................................... 18

4.1. Perbedaan Fisik (a) Kitosan bead basah, (b) Kitosan bead

kering, (c) Kitosan bead Imobilisasi ditizon, (d) Serbuk

kitosan, (e) Serbuk Kitosan Imobilisasi ditizon ........................ 27

4.2. Hasil Spektra Inframerah Kitosan Imobilisasi Ditizon

dan Kitosan ............................................................................... 31

4.3. Pengaruh waktu kontak pada kitosan dan KTD ....................... 33

4.4. Pengaruh konsentrasi larutan pada kitosan ............................... 35

4.5. Pengaruh interferensi Pb2+

dalam Cd2+

pada kitosan dan

Kitosan Imobilisasi Ditizon ..................................................... 38

Page 16: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Sertifikat Analisis Kitosan .......................................................... 44

2. Pembuatan Kurva Kalibrasi ........................................................ 45

3. Pembuatan Larutan .................................................................... 45

4. Alur Kerja .................................................................................. 48

5. Foto Penelitian ........................................................................... 55

6. Spektrum FT-IR ......................................................................... 57

7. Data Penentuan Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Cd2+

oleh

Kitosan dan Kitosan Imobilisasi Ditizon ................................... 58

8. Data Penentuan Konsentrasi Optimum Adsorpsi Cd2+

oleh

Kitosan dan Kitosan Imobilisasi Ditizon .................................... 65

9. Data Penentuan Aplikasi Optimum Adsorpsi Cd2+

oleh

Kitosan dan Kitosan Imobilisasi Ditizon .................................... 74

10. Data Perhitungan Penentuan Adsorpsi Cd2+

Terinterferensi

Pb2+

oleh Kitosan dan Kitosan Imobilisasi Ditizon ................... 79

Page 17: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan komponen vital kehidupan setelah oksigen sekaligus

menjadi media transport utama bagi produk buangan yang dihasilkan dalam

proses kehidupan karena sifatnya sebagai pelarut yang baik.

Pencemaran perairan yang menjadi permasalahan global salah satunya

disebabkan oleh adanya logam berat. Meskipun berada dalam konsentrasi rendah

(ppm), keberadaan logam berat di lingkungan seperti Pb, Cd, Zn, Co, Ni, dan Cu

bersifat toksik dan berbahaya karena sifatnya yang sukar terurai ketika

terakumulasi dari banyaknya sisa industri yang dilepaskan ke perairan bebas tanpa

pengelolaan limbah. Hal ini akan membawa dampak negatif pada makhluk hidup

di lingkungan sekitarnya.

Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (United States

Environment Protection Agency/USEPA) mengklasifikasikan beberapa logam berat

ke dalam daftar “Top 20 Hazardous Substance Priority List” yang mereka rilis.

Logam berat yang termasuk dalam 20 daftar berbahaya tersebut antara lain : raksa

pada peringkat 6, kadmium pada peringkat 7, kromium pada peringkat 8, dan nikel

di peringkat 13. Sedangkan peringkat pertama ditempati oleh arsenik (Ghifari,

2011). Kadmium merupakan logam berat berbahaya yang dalam bentuk garamnya

banyak digunakan pada beberapa jenis pabrik untuk proses produksinya. Industri

elektroplating merupakan salah satu industri yang banyak menggunakan kadmium

Page 18: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

2

murni sebagai pelapis logam. Hingga kini diketahui bahwa kadmium merupakan

logam berat yang paling banyak menimbulkan toksisitas pada makhluk hidup

(Agusnar, 2007).

Selain kadmium terdapat logam berat seperti timbal (Pb) yang sangat

lambat penyerapannya di dalam tubuh, sehingga akan menyebabkan keracunan

progresif. Keracunan ini menyebabkan kadar timbal tinggi dalam aorta, hati,

ginjal, pancreas, paru-paru, tulang, limpa, testis, jantung dan otak. Kasus ini yang

terjadi di Amerika pada 9 kota besar yang pernah diteliti (Supriyanto, 2007).

Beberapa metode yang dapat dilakukan untuk mengolah ion logam berat

antara lain netralisasi, presipitasi, pertukaran ion, biosorpsi dan adsorpsi. Adsorpsi

dapat dilakukan terhadap logam berat dengan menggunakan berbagai macam

adsorben, diantaranya zeolit, kitin-kitosan, biosorben dari spesialis alga, fly ash,

karbon aktif dan selulosa (Sholikhah, 2014).

Teknik adsorpsi merupakan salah satu teknik pengolahan limbah yang

diharapkan dapat menurunkan konsentrasi logam berlebih pada sistem perairan

yang di dasarkan interaksi ion logam dengan gugus fungsional pada permukaan

adsorben melalui interaksi pembentukan ion kompleks (Effendi, 2015).

Kitosan dipilih sebagai material dasar adsorben karena biaya produksinya

rendah, tidak menghasilkan limbah baru, dan efektif pada konsentrasi ionik

rendah. Senyawa kitin dan kitosan mempunyai sifat sebagai bahan pengemulsi

koagulasi, berperan sebagai penukar ion (ion exchanger) dan dapat berfungsi

sebagai absorben terhadap logam berat (Agusnar, 2007). Kitosan juga memliki

selektivitas dan kapasitas adsorbsi yang tinggi. Akan tetapi, kitosan memiliki sifat

Page 19: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

3

mudah larut dalam sebagian dalam asam encer, seperti HNO3, HCl, HClO4, dan

lain-lain, sehingga penggunaan kitosan secara langsung sebagai adsorben menjadi

kurang efektif dan perlu dilakukan modifikasi terhadap kitosan.

Modifikasi adsorben dapat dilakukan dengan menggunakan ligan organik

seperti asam humat, 2-mercaptoimidazole dan ditizone untuk meningkatkan

kapasitas adsorbsi dan selektifitas pemisahan. Salah satu ligan organik yang

banyak digunakan adalah ditizon (1,5-difeniltiokarbazon) yang mempunyai atom

S dan N pada gugus –S-H dan –N-H yang sangat efektif berperan sebagai donor

pasangan elektron untuk membentuk khelat dengan adsorben. Interaksi ligan

ditizon yang terikat dalam permukaan kitosan memiliki pasangan elektron bebas

yang efektif sebagai basa lunak dan basa menengah pada atom N dan S. Selektif

ligan ini dalam membentuk ikatan koordinasi dengan logam berat dalam golongan

asam lunak dan asam menengah yang mendasari proses adsorbsi.

Muslimah (2015) menyebutkan penelitian menggunakan kitosan sebagai

adsorben logam telah dilakukan Ketkangplu dkk (2005) namun hasilnya kurang

selektif. Hal ini karena dalam suasana asam menyebabkan berkurangnya gugus

amina yang merupakan gugus aktif yang mampu berikatan dengan ion-ion logam

(Hastuti, 2011). Modifikasi kitosan untuk meningkatkan daya adsorbsi dapat

dilakukan dengan imobilisasi menggunakan penambahan ligan. Ligan yang

digunakan adalah ditizon yang sangat sensitif terhadap logam berat seperti Cd, Cr,

dan Cu karena banyak mengandung atom donor –NH, dan kelompok –SH.

Imobilisasi dengan ditizon diharapkan dapat memaksimalkan kemampuan

adsorpsi dan kestabilan menjadi semakin baik karena adanya penambahan gugus

Page 20: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

4

aktif baru pada kitosan. Perbedaan kitosan dan kitosan yang telah diimobilisasi

dapat dikarakterisasi menggunakan FTIR untuk mengetahui gugus fungsi baru

yang muncul setelah imobilisasi yang menyebabkan kemampuan adsorbsi

meningkat.

Solikhah (2014) menyebutkan bahwa zeolit imobilisasi ditizon lebih

optimum menyerap ion logam Cu2+

dibandingkan dengan zeolit teraktivasi.

Rohyami (2013) melaporkan jika menggunakan kitin imobilisasi ditizon sebagai

adsorben pengisi kolom ekstraksi fase padat dapat meningkatkan selektivitas dan

kapasitas adsorbsi untuk prekonsentrasi ion logam Cd(II). Modifikasi kitosan

imobilisasi ditizon diharapkan agar kitosan tersebut tidak mudah larut dalam

suasana asam dan memaksimalkan penyerapan.

Pengukuran penyerapan logam menggunakan SSA memungkinkan

terjadinya interferensi. Interferensi adalah munculnya gangguan substansi lain

terhadap analit yang sedang diukur. Interferensi menyebabkan hasil analisis

menjadi menyimpang dari nilai sebenarnya. Mengingat adanya akumulasi limbah

bermacam-macam industri menyebabkan di dalam saluran perairan tidak hanya

terdapat satu jenis pengotor logam, melainkan terdapat cemaran ion logam Pb2+

dan Cu2+

. Yuliasari (2013) menyebutkan penurunan pembacaan konsentrasi Ni

pada larutan yang mengandung Fe dan Cr mencapai 32,19%. Penelitian Suliana

(2014) juga menyebutkan interferensi dari logam pengganggu Cu2+

dan Al3+

dengan pH optimum 6 dapat mempengaruhi arus puncak Cd2+

. Hal ini terjadi

karena ion pengganggu akan menempel pada adsorben sehingga jumlah ion logam

Cd(II) yang terserap menjadi berbeda.

Page 21: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

5

Penelitian ini menyelidiki kemampuan kitosan imobilisasi ditizon dalam

menyerap ion logam, dimana logam tersebut memiliki potensi pencemaran

lingkungan relatif tinggi. Dengan menggunakan metode statis (batch) serta

analisis penyerapan logam menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA),

diharapkan penelitian ini dapat menjadi acuan pengetahuan dalam pengelolaan

limbah industri sehingga mengurangi terjadinya pencemaran lingkungan oleh

keberadaan senyawa beracun.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan hal-hal yang diungkapkan di atas, dirumuskan permasalahan

sebagai berikut :

a) Bagaimana perbedaan karakteristik kitosan sebelum dan sesudah imobilisasi

ditizon ditinjau dari gugus fungsi?

b) Bagaimana kondisi optimal (waktu pengadukan dan konsentrasi larutan)

adsorbansi Cd2+

oleh kitosan dan KTD ?

c) Bagaimana interferensi Pb2+

dalam larutan Cd2+

terhadap pengukurannya

menggunakan kitosan imobilisasi ditizon pada kondisi optimum?

1.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah yang telah dijelaskan, maka dapat

dirumuskan tujuan berikut :

a) Mengetahui perbedaan karakteristik kitosan sebelum dan sesudah imobilisasi

ditizon ditinjau dari gugus fungsi.

b) Mengetahui kondisi optimal (konsentrasi larutan dan waktu pengadukan)

adsorbansi Cd2+

oleh kitosan dan KTD.

Page 22: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

6

c) Mengetahui interferensi Pb2+

dalam larutan Cd2+

terhadap pengukurannya

menggunakan kitosan imobilisasi ditizon pada kondisi optimum.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah untuk mendorong

para peneliti mengetahui kondisi optimal dan interferensinya pada logam-logam

lain.

Page 23: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pencemaran Logam Berat

Pencemaran lingkungan perairan merupakan masalah global dan perlu

penanganan serius dari semua kalangan. Banyak industri menghasilkan limbah

yang hanya dialirkan ke perairan menjadi salah satu penyebab keberadaan logam

berat di lingkungan perairan. Tingginya kandungan logam berat di suatu perairan

dapat menyebabkan kontaminasi, akumulasi bahkan pencemaran terhadap

lingkungan seperti biota, sedimen, air dan sebagainya.

Logam berat ialah 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. Berdasarkan toksikologi, logam berat dibagi menjadi dua

jenis. Jenis pertama adalah logam berat esensial, keberadaanya dalam jumlah

tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah berlebih

menimbulkan efek racun, misalnya Zn, Cu, Fe, Co, Mn, dll. Sedangkan jenis

kedua logam tidak esensial atau beracun, dimana kebaradaanya dalam tubuh

belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb,

Cr, dll (Muhajir, 2009).

Dalam perairan logam-logam ditemukan dalam bentuk (Hamidah,1980

dalam Bangun, 2005) :

1. Terlarut, yaitu ion logam bebas air dan logam yang membentuk kompleks

dengan senyawa organik dan anorganik.

Page 24: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

8

2. Tidak terlarut, terdiri dari partikel yang berbentuk koloid dan senyawa

kompleks metal yang terabsorbsi pada zat tersuspensi.

Bahan pencemar yang masuk ke dalam lingkungan perairan akan

mengalami tiga macam proses akumulasi, yaitu proses fisik (disebarkan oleh

adukan turbulensi da arus laut), kimia (pemekatan) dan biologis (dibawa oleh arus

laut maupun biota). Buangan limbah industri yang mengandung bahan berbahaya

dengan toksisitas tinggi dan kemampuan biota laut untuk menimbun logam-logam

bahan pencemar langsung terakumulasi secara fisik dan kimia kemudian

mengendap di dasar perairan sesuai Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Proses yang terjadi bila logam berat masuk ke lingkungan

laut (Bangun, 2005).

Page 25: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

9

2.2 Kadmium (Cd)

Kadmium merupakan logam lunak mudah dibentuk berwarna putih yang

disimbolkan dengan Cd. Logam dengan nomor atom 48 dan berat atom sebesar

112,411, umumnya mempunyai valensi 2+ dalam persenyawaan. Bila dimasukkan

dalam larutan mengandung ion OH, ion-ion Cd2+

akan mengalami proses

pengendapan dalam bentuk senyawa terhidrasi berwarna putih.

Kadmium merupakan salah satu logam berat yang bersifat racun dan

merugikan bagi semua organisme hidup, bahkan juga berbahaya untuk manusia.

Batas toleransi untuk kadmium adalah 20 ppm dan dalam air minum sebesar 0,01

ppm. Jika berakumulasi dalam jangka waktu yang lama dapat menghambat kerja

paru-paru, bahkan mengakibatkan kanker paru-paru, mual, muntah, diare, kram,

anemia, dermatis, pertumbuhan lambat, kerusakan ginjal dan hati, serta gangguan

kardiovaskuler. Kadmium dapat pula merusak tulang (osteomalacia, osteoporosis)

dan meningkatkan tekanan darah. Gejala umum keracunan kadmium adalah sakit

dada, nafas sesak (pendek), batuk-batuk dan lemah (Setyaningrum 2013).

2.3 Interferensi

Interferensi secara umum didefinisikan sebagai gangguan yang

menyebabkan hasil analisis menyimpang dari hasil yang sebenarnya (true value).

Interferensi menyebabkan nilai yang terukur lebih besar atau lebih kecil dari pada

nilai sebenarnya. Jika nilai yang terukur lebih besar, dikatakan terjadi interferensi

positif. Sebaliknya, jika yang terukur lebih kecil dikatakan terjadi interferensi

Page 26: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

10

negatif. Terjadinya interferensi tersebut dapat merugikan kedua belah pihak yaitu

industri maupun pengguna lingkungan.

Bila dilihat dari penyebabnya, dikenal dua jenis interferensi, yaitu :

a. Interferensi Spektra

Interferensi spektra disebabkan karena tumpang tidih (overlap) dari

garis-garis resonansi unsur yang diemisikan, karena unsur memiliki garis

spektra pada berbagai panjang gelombang. Ganggungan spektra ini dapat

diatasi dengan meningkatnya resolusi dengan prisma dan filter, atau dengan

teknik pemisahan baik pengendapan atau ekstraksi pelarut.

b. Interferensi Kimia

Terjadinya interferensi kimia disebabkan oleh terbentuknya senyawa

yang stabil yang menyebabkan peruraian tidak sempurna. Jenis gangguan ini

dapat diatasi dengan meningkatkan temperatur nyala, menggunakan zat

pembebas dan ekstraksi. Penyebab lain interfernsi kimia adalah ionisasi atom

atom gas dalam keadaan dasar. Gangguan ini dapat diatasi dengan

menggunakan temperatur nyala yang lebih rendah atau dengan menambahkan

zat penekan ionisasi (Sunarto, 2005).

2.4 Adsorpsi

Adsorpsi merupakan proses penyerapan oleh padatan tertentu terhadap zat

tertentu yang terjadi pada permukaan zat padat karena adanya tarik atom atau

molekul pada permukaan zat padat tanpa meresap ke dalam. Adsorpsi menjadi

salah satu metode untuk menghilamgkan zat pencemar dari air limbah. Adsorpsi

Page 27: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

11

merupakan terjerapnya suatu zat pada permukaan adsorben. Zat yang teradsorpsi

merupakan fase teradsorpsi (adsorbat) dan zat yang mengadsorpsi disebut

adsorben (Agustiningtyas, 2012).

Adsorpsi dapat terjadi karena gaya tarik atom atau molekul pada

permukaan padatan tidak seimbang. Adanya gaya ini, padatan cenderung menarik

molekul-molekul yang lain yang bersentuhan dengan permukaan padatan, baik

fasa gas atau fasa larutan ke dalam permukaanya. Akibatnya, konsentrasi molekul

pada permukaan menjadi lebih besar dari pada dalam fasa gas atau zat terlarut

dalam larutan.

Banyaknya adsorbat yang terserap pada permukaan adsorben dipengaruhi

oleh beberapa faktor, yaitu: (Apriliani, 2010)

1. Jenis adsorbat, meliputi ukuran molekul adsorbat dan polaritas molekul

adsorbat;

2. Sifat adsorben, meliputi kemampuan adsorben, luas permukaan, temperature,

dan tekanan.

Apriliani (2010) menyebutkan metode adsorpsi dapat dilakukan dengan

dua cara, yaitu:

1. Statis yaitu ke dalam wadah berisi sorben dimasukkan larutan yang

mengandung komponen yang diinginkan, selanjutnya diaduk dalam waktu

tertentu, kemudian dipisahkan dengan penyaringan atau dekantasi.

Komponen yang telah terikat pada sorben dilepaskan kembali dengan

melarutkan sorben dalam pelarut tertentu dan volumenya lebih kecil dari

volume larutan mula-mula.

Page 28: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

12

2. Dinamis (kolom) yaitu ke dalam kolom yang telah diisi dengan sorben

dilewatkan larutan yang mengandung komponen tertentu selanjutnya

komponen yang telah terserap dilepaskan kembai dengan mengalirkan

pelarut (eluen) sesuai dengan volume yang lebih kecil

Adsorpsi atau dalam bentuk lain disebut pertukaran ion (ion exchange) ini

sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi kecil dari campuran

yang mengandung bahan lain berkonsentrasi tinggi. Kecepatan adsorpsi tidak

hanya bergantung pada perbedaan konsentrasi dan luas permukaan adsorben,

melainkan juga suhu, pH, larutan, tekanan (untuk gas), ukuran partikel, dan

porositas adsorben tetapi jugabergantung pada ukuran molekul bahan yang akan

diadsorbsi dan viskositas campuran yang akan dipisahkan (Apriliani, 2010).

2.5 Kitosan Imobilisasi Ditizon

2.5.1 Kitosan

Kitosan adalah suatu biopolimer dari D-glukosamin yang dihasilkan dari

pross deasetilasi khitin dengan menggunakan alkali kuat. Kitosan bersifat polimer

kationik yang tidak larut dalam air, dan larutan alkali dengan pH diatas 6,5.

Kitosan mudah larut dalam asam organik seperti asam formiat, asam asetat, dan

asam sitrat (Rahayu 2007).

Pada dasarnya, baik kitosan maupun kittin keduanya merupakan ko-

polimer N-asetil-D-Glukosamin dan D-Glukosamin. Kitin biasanya mempunyai

derajat deasetilasi kurang dari 10 %, Sedangkan sekitar 60% derajat deasetilasi

untuk kitosan dan 90-100% untuk kitosan yang mengalami deasetilasi penuh.

Page 29: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

13

Harga ini didasarkan dari bahan baku kittin yang digunakan dan proses yang

dijalankan (Rahayu 2007).

Perbedaan kitin dan kitosan didasarkan pada kandungan nitrogennya. Bila

nitrogen kurang dari 7% disebut kitin dan apabila kandungan total nirogennya

lebih dari 7% maka disebut kitosan.

Kitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi dan bersifat

polielektrolitik yang artinya memiliki muatan elektron yaitu muatan negatif

sehingga mampu berikatan dengan logam berat yang bermuatan positif, disamping

itu kitosan dapat dengan mudah berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya

seperti protein, oleh karena itu kitosan relatif lebih banyak digunakan pada

berbagai industri terapan dan industri kesehatan (Rahawarin, 2011).

Gambar 2.2 . Struktur kitin

Gambar 2.3 . Struktur kitosan

Gambar 2.2 dan 2.3 memperlihatkan struktur dari kitin dan kitosan. Secara

umum proses pembuatan khitosan meliputi 3 tahap, yaitu deproteiasi,

demineralisasi dan deasetilasi. Proses deproteinasi bertujuan mengurangi kadar

protein dengan menggunakan larutan alkali encer dan pemanasan yang cukup.

Page 30: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

14

Proses demineralisasi dimaksudkan untuk mengurangi kadar mineral (CaCO3)

dengan menggunakan asam konsentrasi rendah untuk mendapatkan khitin,

sedangkan proses deasetilasi bertujuan menghilangkan gugus asetil dari khitin

melalui pemanasan dalam larutan alkali kuat dengan konsentrasi tinggi. Proses

deasetilasi dengan menggunakan alkali pada suhu tinggi akan menyebabkan

terlepasnya gugus asetil (CH3CHO) dan molekul khitin. Gugus Amida pada khitin

akan berikatan dengan gugus hydrogen yang bermuataan positif sehingga

membentuk gugus amina bebas –NH2 . Dengan adanya gugus ini kitosan dapat

mengadsorpsi ion logam dengan membentuk senyawa kompleks. (Yunizal dkk

2001 dalam Rahayu 2007).

Prinsip dasar dalam mekanisme pengikatan antara kitosan dan logam berat

yang terkandung dalam limbah cair adalah prinsip penukar ion. Gugus amina

khususnya nitrogen dalam kitosan akan bereaksi dan mengikat logam dari

persenyawaan limbah cair. Kitosan sebagai polimer kationik yang dapat mengikat

logam dimana gugus amino yang terdapat pada kitosan berikatan dengan

logamdapat membentuk ikatan kovalen. Gaya yang bekerja yaitu gaya Van der

Walls, gaya elektrostatik, ikatan hydrogen dan ikatan kovalen. Standarisasi

penyerapan limbah logam dengan kitosan sebesar ≥ 70%. Kitosan yang tidak

dapat larut dalam air akan menggumpalkan logam menjadi flok-flok yang akan

bersatu dan dapat dipisahkan dari air limbah.

Wiyarsi, dkk (2009) menyatakan bahwa kitosan diketahui tidak larut di

dalam air dan beberapa pelarut organik seperti dimetilsulfoksida (DMSO) dan

pelarut alkohol organik namun kitosan dapat larut dalam asam organik encer

Page 31: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

15

melalui protonasi gugus amino bebas pada pH kurang dari 6,5. Sebagai

pengembangan dari penelitian yang dilakukan oleh Ketkangplu,dkk.(2005) yang

melakukan prekonsentrasi logam Cu(II), Cd(II) dan Pb(II) menggunakan adsorben

kitosan, maka akan dilakukan modifikasi dari kitosan yang memiliki gugus aktif

amina (-NH2) dengan penambahan ditizon agar kemampuan adsorpsi dan

kestabilannya menjadi semakin baik. Peningkatan kemampuan penyerapan logam

diperkirakan terjadi karena adanya penambahan gugus aktif baru pada kitosan

yang telah diimobilisasi menggunakan ditizon.

2.5.2 Kitosan Imobilisasi Ditizon

Imobilisasi merupakan suatu modifikasi untuk meniru keadaan asalnya di

alam yang diyakini berada dalam keadaan terikat pada partikel-partikel dalam

sel. Tujuan utama mengimobilisasi adalah untuk memperoleh adsorpsi plus yang

diharapkan akan meningkatkan daya serap atau adsorpsi (Zaborsky,1973 dalam

Fatimah 2013).

Kitosan imobilisasi ditizon dapat memiliki karakter yang berbeda jika

dibandingkan dengan tanpa imobilisasi. Hal ini disebabkan oleh adanya

antaraksi yang terjadi antara ditizon dan material yang mengimobilisasi.

Antaraksi yang terjadi dapat berupa gaya van der Waals, ikatan hidrogen,

bahkan ikatan kovalen. Antaraksi yang terjadi dipengaruhi oleh teknik yang

dilakukan dalam mengimobilisasi ditizon dengan materialnya, dalam penalitian

ini berupa kitosan.

Kitosan yang berbentuk bead dimodifikasi dengan imobilisasi ditizon

dapat meningkatkan kinerja adsorpsi dari kitosan. Adsorben yang awalnya

Page 32: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

16

berwarna putih berubah menjadi merah keunguan setelah berinteraksi dengan

ditizon sesuai dengan Gambar 2.4 (Agustrya modifikasi, 2015).

Gambar 2.4. Reaksi imobilisasi kitosan dengan ditizon melalui ikatan hidrogen

Gambar 2.4 merupakan prediksi reaksi imobilisasi. Kitosan merupakan

polimer yang terdiri dari beberapa monomer. Ditizon dapat berikatan dengan

gugus N-H dan gugus –OH pada kitosan secara bersamaan pada dua monomer

berbeda. Interaksi yang terjadi berupa interaksi fisik, karena kitosan terlebih

dahulu dibentuk bead sebelum diimobilisasikan menggunakan larutan ditizon-

khloroform. Perbedaan bentuk antara bead dan larutan menyebabkan

pencampuran menjadi kurang optimal. Atom H dari gugus -NH pada ditizon

dengan atom O dari gugus –OH pada kitosan berinteraksi melalui ikatan hidrogen.

2.5.3 Difeniltiokarbazon (Ditizon)

Difeniltiokarbazon (ditizon) memiliki rumus H2DZ (Mr 256,3 ;

m.p.165°C) berupa serbuk kristal ungu kehitaman, tidak larut dalam air dan

asam lemah, lebih larut dalam tetraklorida (0,5 mg/L) dan larut dengan baik

dalam kloroform (20 mg/L). Ditizon merupakan reagen yang sudah dikenal dan

Page 33: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

17

masih digunakan sebagai agen kromogenik untuk penentuan logam berat dengan

ekstraksi klasik analit dalam medium pelarut organik (Nezio et al.2005 dalam

Agustiningtyas 2012).

Gambar 2.5. Struktur Ditizon (Agustiningtyas, 2012).

Gambar 2.5 menampilkan struktur ditizon yang mempunyai dua atom

hidrogen aktif yang dapat disubtitusi dengan kation. Selain itu ditizon juga

merupakan molekul yang memiliki atom donor elektron, yaitu sulfur dan nitrogen

yang dapat bereaksi dengan kation seperti Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Cd, In,

Sn, Pt, Au, Hg, Ti, Pb, Bi, Se, Te, dan Po.

Reaksi sejumlah ditizon dengan ion logam berat membentuk senyawa

yang lebih dikenal sebagai “logam ditizonaid”. Beberapa logam berat dapat

menempati satu atau kedua atom H membentuk ditizonat primer ataupun ditizonat

sekunder. Bentuk primer lebih penting, dan hanya sedikit logam yang membentuk

ditizonat sekunder yang bersifat labil dan kurang larut dalam pelarut organik.

Dalam pembentukan kompleks ditizonat primer maupun sekunder, pH sangat

berpengaruh. Ditizonat primer dibemtuk pada pH rendah (medium asam)

sedangkan ditizonat sekunder pada pH tinggi (medium basa).

Page 34: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

18

Gambar 2.6. Interaksi Cd

2+ dengan adsorben Kitosan Imobilisasi Ditizon

(Agustrya modifikasi 2015).

Gambar 2.6 menunujukkan interaksi ion logam Cd2+

dengan adsorben

kitosan imobilisasi ditizon. Ligan ditizon yang terikat dalam permukaan adsorben

kitosan memiliki pasangan elektron bebas yang efektif sebagai basa lunak dan

basa menengah pada atom N dan S. Ligan ini sangat selektif membentuk ikatan

koordinasi dengan logam berat dalam golongan asam lunak dan asam menengah.

Kompleks logam-ditizonat dengan logam bervalensi dua merupakan kompleks

netral. Interaksi inilah yang mendasari proses adsorbsi ion logam Cd2+

dengan

ligan ditizon yang terikat pada permukaan kitin (Agustrya,2015).

Pada suasana asam, terjadi kompetisi antara ion Cd2+

dengan ion H+ untuk

berikatan dengan ditizon. Jika ion H+ berikatan dengan ditizon maka akan

terbentuk asam ditizonat sedangkan bila ion Cd2+

berikatan dengan ditizon akan

terbentuk kompleks Cd2+

-ditizon yang tidak stabil. Dalam suasana basa, ion OH-

akan berikatan dengan salah satu ion H+ pada ditizon sehingga membentuk

kompleks yang stabil dengan Cd2+

(Agustiningtyas, 2012).

Ditizon merupakan ligan organik yang banyak digunakan karena

mempunyai atom S dan N pada gugus –S-H dan –N-H yang berperan sebagai

donor pasangan eektron untuk membuat khelat dengan adsorben. Dengan

penambahan ditizon diharapkan kemampuan adsorpsi dan kestabilan menjadi

Page 35: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

19

semakin baik. Peningkatan kemampuan penyerapan logam diperkirakan terjadi

karena adanya penambahan gugus aktif baru pada kitosan yang telah diimobilisasi

menggunakan ditizon.

2.6 Hasil Penelitian Terkait

Berbagai modifikasi adsorben telah dikembangkan oleh peneliti untuk

mendapatkan hasil yang lebih efektif dalam penjerapan logam berat oleh material

adsorben, dalam hal ini khususnya kitosan. Modifikasi adsorben dapat dilakukan

dengan menggunakan ligan organik untuk meningkatkan kapasitas adsorbsi dan

selektifitas pemisahan.

Allent 2014 dan Muslimah 2015 melakukan modifikasi kitosan dengan

imobilisasi ditizon menggunakan ekstraksi fase padat untuk menurunkan kadar

logam berat, didapatkan hasil yang lebih efektif dan selektif untuk kitosan yang

telah diberi perlakuan imobilisasi dengan ditizon.

Allent dalam penelitiannya berjudul “Recovery Timbal dengan Ekstraksi

Fase Padat Menggunakan Kitosan Imobilisasi Ditizon” menyebutkan penyerapan

20 mL larutan Pb2+

pada kolom prekonsentrasi mencapai optimum pada pH 6 dan

konsentrasi EDTA 0,05 M dengan volume 10 mL.

Penelitian Rohyami tahun 2013 menyatakan penentuan logam berat Cu,

Cd, Pb dengan metode ekstraksi padat didapatkan pH optimum untuk Cd dan Cu

maksimal 6, sedangkan Pb optimal pada pH maksimal 5.

Agustiningtyas (2012) melakukan penelitian untuk meningkatkan kerja

zeolit melalui modifikasi dengan agen pengelat ditizon dalam mengurangi ion

Page 36: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

20

Pb2+

dari larutan. Hasil penelitian didapatkan kapasitas adsorbsi zeolit dengan

modifikasi agen pengelat ditizon lebih tinggi dibandingkan dengan zeolit tanpa

modifikasi. Bobot adsorben terbaik untuk zeolit modifikasi adalah 0,2 g. Kondisi

terbaik untuk zeolit modifikasi diperoleh pada pH 6, konsentrasi Pb2+

300 ppm

dengan waktu kontak 60 menit, sedangkan untuk zeolite tanpa modifikasi

didapatkan kondisi terbaik pada pH 4, konsentasi Pb2+

250 ppm, dan waktu kontak

60 menit.

Agusnar (2007) menunjukkan penurunan kadar ion logam Cd dengan

waktu kontak 75 menit diperoleh kondisi optimum dengan % penyerapan sebesar

35,74%. Hal serupa terjadi pada penelitian Solikhah (2014) yang menyebutkan

waktu kontak optimum dari zeolit imobilisasi ditizon untuk penyerapan ion logam

Cu2+

adalah 75 menit dengan 0,8437 mg/g dengan presentase sebesar 93,2847%,

dan konsentrasi optimum 3 ppm dengan daya serap sebesar 1,0595 mg/g dengan

presentase 95,4133%. Penelitian Solikhah juga menyebutkan bahwa zeolit

imobilisasi ditizon lebih optimum menyerap ion logam Cu2+

dibandingkan dengan

zeolit teraktivasi. Hal ini dikarenakan pada zeolit imobilisasi ditizon bukan hanya

gugus-gugus aktif silanol dan siloksan yang ikut dalam proses penyerapan, tetapi

juga gugus sulfur dan nitrogen dari ditizon yang ikut dalam proses penyerapan.

Page 37: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

40

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

1. Perbedaan karakteristik kitosan sebelum dan sesudah imobilisasi

ditizon ditandai dengan munculnya gugus S=C pada panjang

gelombang 1078,87 cm-1

, dan C-N pada panjang gelombang 1033,50

cm-1

.

2. Pengaruh kitosan imobilisasi ditizon terhadap penurunan ion Cd2+

berdasarkan kondisi optimal, didapatkan peningkatan adsoropsi

dengan rata-rata jumlah ion Cd2+

yang terlepas sebesar 21,5420 mg/g

untuk KTD dengan konsentrasi 50 ppm, dan 19,4511 mg/g untuk

kitosan dengan konsentrasi 30 ppm.

3. Besar kenaikan kadar ion Cd2+

dalam larutan interferensi Pb2+

dalam

keadaan optimum mengalami peningkatan dari 6,6020 mg/g menjadi

8,4949 mg/g pada kitosan dan 11,0395 mg/g menjadi 15,8257 mg/g

dengan imobilisasi.

5.2. Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk interferensi logam-logam

yang lain.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk aplikasi langsung pada

limbah.

Page 38: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

41

DAFTAR PUSTAKA

Agusnar, H. 2007. Penggunaan Kitosan dari Tulang Rawan Cumi-Cumi (Loligo

pealli) Untuk Menurunkan Kadar Ion Logam Cd dengan Menggunakan

Spektrofotometri Serapan Atom. Jurnal Sains Kimia, Vol. 11(1): 15-20.

Agustiningtyas, Z. 2012. Optimasi Adsorpsi Ion Pb(II) Menggunakan Zeolit Alam

Termodifikasi Ditizon. Skripsi. Bogor: IPB.

Agustrya, N., Lia.D., Titin,A.Z. 2015. Penentuan Kapasitas Adsorpsi Kitosan

Terimobilisasi Ditizon Terhadap Cd(II). Jurnal Kimia Khatulistiwa, Vol.

4(3): 73-78.

Allen, C. V., Lia,D., Titin, A.Z. 2014. Recovery Timbal dengan Ekstraksi Fase

Padat Menggunakan Kitosan Terimobilisasi Ditizon. Jurnal Kimia

Khatulistiwa, Vol. 3(2): 1-6.

Apriliani, A. 2010. Pemanfaatan Arang Ampas Tebu Sebagai Adsorben Ion

Logam Cd, Cr, Cu, dan Pb dalam Air Limbah. Skripsi. Jakarta:

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah.

Ardana,S.K., Eko,B.S., Fransisca,W.M. 2014. Sintesis Silika-Kitosan Bead untuk

Menurunkan Kadar Ion Cd(II) dan Ni(II) dalam Larutan. Indonesian

Journal of Chemistry Science, Vol. 3(3).:193-197.

Atkins, P. W. 1999. Kimia Fisika 2. Jakarta: Erlangga.

Bangun, J. M. 2005. Kandungan Logam Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd)

dalam Air, Sedimen, dan Organ Tubuh Ikan Sokang (Triacanthus

nieuhofi) Di Perairan Ancol, Teluk Jakarta. Skripsi. Bogor: ITB.

Cahyaningrum,S.E.,Narsito.,Sri,J.S.,Rudiana,A. 2008. Adsorpsi Ion Logam Zn(II)

pada Bead Kitosan dari Cangkang Udang Windu (Penaus

Monodon).Jurnal Manusia dan Lingkungan.Vol 15(2):90-99.

Cahyaningrum,S.E.,Narsito.,Sri,J.S.,Rudiana,A.,2008. Adsorpsi Ion Logam Zn(II)

dan Cu(II) pada Kitosan Nano Bead dari Cangkang Udang Windu

(Penaus Monodon).Jurnal Manusia dan Lingkungan.Vol 18(3):200-205.

Effendi, R. 2015. Adsorbsi Logam Ni(II) dan Pb(II) dengan Menggunakan Arang

Aktif Sekam Padi yang Teraktivasi H3PO4. Skripsi. Yogyakarta: UIN

Kalijaga.

Page 39: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

42

Fatimah, N.,Agung.T.P., Woro,S. 2014. Penggunaan Silika Gel Terimobilisasi

Biomassa Aspergillus niger untuk Adsorpsi Ion Logam Fe(III).

Indonesian Journal of Chemistry Science, Vol. 3(3).:183-187.

Ghiffari, A. S. 2011. Biosorpsi Logam Berat di Lingkungan Akuatik

Menggunakan Limbah Sekam Padi (Oryza sativa L.) sebagai Biosorben.

Makalah Seminar Sains-Teknologi-Kesehatan. Depok: Universitas

Indonesia.

Hastuti, B., Masykur, A., Ifada, F. 2009. Modifikasi Kitosan Melalui Proses

Swelling dan Crosslinking Menggunakan Glutaraldehit Sebagai

Pengadsorbsi Logam Cr(VI) Pada Limbah Industri Batik. Jurnal.

Surakarta: Universitas Sebelas Maret.

Ketkangplu, P., Chanyut P., dan Unob F. 2005. Preconcentration of Heavy Metals

from Aqueous Solution Using Chitosan Flake. Journal Sains Res Chula

University, Vol 30(1): 87-95.

Khopkar. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press.

Mudasir., Ginanjar, R., Iqmal, T., Endang.T.W. 2008. Immobillization of

Dithizone onto Chittin Isolated from Prawn Seawater Shells (P.

merguensis) and its Prellminary Study for the Adsorption of Cd(II) Ion..

Jurnal of Physical Science, Vol 19(1):63-78.

Muhajir, A. 2009. Studi Kandungan Logam Berat Kadmium (Cd) pada Kerang

Darah (Anadara granosa) dari Beberapa Pasar Kota Malang. Skripsi.

Malang:UIN Maulana Malik Ibrahim.

Muslimah, Lia D., Titin A. 2015. Prekonsentrasi Timbal (II) pada Air Sungai

Kapuas Menggunakan Kitosan Terimobilisasi Ditizon. Jurnal Kimia

Khatulistiwa, Vol. 4(3): 22-27.

Pratiwi,D.T., Agung T.P., Woro.S. 2013. Penentuan Kadar Kromium Dalam

Limbah Industri Melalui Pemekatan Dengan Metode Kopresipitasi

Menggunakan Cu-Pirolidin Dithiokarbonat. Indo.J.Chem. Sci.2(3) :235-

240.

Rahawarin, S. L. 2011. Potensi Kitin Kepiting Bakau (Scylls olivacea Herbst)

Dalam Menyerap Logam Berat Tembaga (Cu) Dari Limbah Tailing

Industri Pertambangan di Timika, Papua. Skripsi. Yogyakarta:

Universitas Atmajaya Yogyakarta.

Rahayu, L. H. Purnavita,S. 2007. Optimasi Pembuatan Kitosan dari Kitin Limbah

Cangkang Rajungan (Portunus pelagicus) Untuk Adsorben Ion Logam

Merkuri. Jurnal Reaktor Vol. 11(1): 45-49.

Page 40: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 - lib.unnes.ac.idlib.unnes.ac.id/26937/1/4311412036.pdf · FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM . ... adsorben, diantaranya zeolit, ... Senyawa

43

Rahmanita, N. 2015. Pemanfaatan Kulit Singkong untuk Mengadsorpsi Ion

Logam Timbal (Pb). Skripsi. Makassar: Universitas Hasanuddin.

Rohyami, Y. 2013. Penentuan Cu, Cd, dan Pb dengan AAS Menggunakan Solid

Phase Extraxtion. Jurnal Inovasi dan Kewirausahaan, Vol. 2(1): 19-25.

Setyaningrum, D., Eko, B.S., Mohammad,A. 2014. Sintesis Membran Kitosan-

Silika Abu Sekam Padi Untuk Filtrasi Ion Cd2+

dan Cu2+

. Indonesian

Journal of Chemistry Science, Vol. 3(1):75-80.

Sholikah, S. Budi, U. Budi, U. 2014. Perbedaan Penggunaan Adsorben dari Zeolit

Alam Teraktivasi dan Zeolit Terimobilisasi Dithizon Untuk Penyerapan

Ion Logam Tembaga (Cu2+

). Makalah Seminar Nasional. Surakarta:

Universitas Sebelas Maret.

Suliana, A dan Pirim,S. 2014. Pembuatan Elektroda Pasta Karbon Termodifikasi

Bentonit Untuk Analisisi Cadmium(II) Dengan Ion Pengganggu

Aluminium(III) Dan Tembaga (II) Secara Voltametri. Jurnal Kimia, Vol

3(1):26-36.

Sunarto. 2005. Aplikasi Konstanta Kestabilan Kompleks Pada Analisis

Spektrofotometri Serapan Atom. Artikel Ilmiah. Yogyakarta: FMIPA

Universitas Negeri Yogyakarta. Halaman 1-7.

Supriyanto, C., Samin., Zainul K., 2007. Analisis Cemaran Logam Berat Pb, Cu,

dan Cd pada Ikan Air Tawar dengan Metode Spektrometri Nyala Serapan

Atom (SSA). Seminar Nasional. ISSN 1978-0176. Yogyakarta: STTN-

BATAN.

Trisnawati, E., Dewid, A., Abdullah,S. 2013. Pembuatan Kitosan Dari Limbah

Cangkang Kepiting Sebagai Bahan Pengawet Buah Duku dengan Variasi

Lama Pengawetan. Jurnal Teknik Kimia, Vol.19(2): 17-26.

Wiyarsi, A dan Erfan,P. 2009. Pengaruh Konsentrasi Kitosan dari Cangkang

Udang Terhadap Efisiensi Penjerapan Logam Berat. Jurnal. Yogyakarta:

UNY.

Yuliansari, N., Widia, P., Frisca, Y.S. 2013. Studi Interferensi Besi dan Krom

Terhadap Analisis Nikel Secara Spektrofotometer Atom dan Aplikasinya

Pada Limbah Elektroplating Seng. Jurnal Penelitian Sains.Vol 16(1C):

21-26.