69-75-indah-f-farha

7/22/2019 69-75-INDAH-F-FARHA

1/7

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 ISBN : 978-979-028-550-7

Surabaya, 25 Pebruari 2012

C - 69

Pembuatan Membran Komposit Kitosan-PVA dan Pemanfaatannya pada Pemisahan

Limbah Pewarna Rhodamin-B

Indah F. Farha, Nita Kusumawati

Jurusan Kimia Universitas Negeri Surabaya

Abstrak

Dalam penelitian ini telah dibuat membran kitosan-PVA dengan perbandingan 100%:0%,

75%:25%, 50%:50%, 25%:75%, 0%:100% (v/v). Pada pembuatan membran kitosan-PVA juga

dilakukan penambahan Poli Etilen Glikol (PEG-6000) dengan konsentrasi 2,5% b/v sebagai

porogen. Pada penelitian dilakukan uji tarikan dan regangan membran dengan menggunakan

Autograph untuk mengetahui sifat mekanik membran. Sementara untuk mengetahui kinerja

membran, dilakukan uji fluks menggunakan alat uji membran dead-end dengan tekanan

operasional yang divariasikan pada rentang 1-4 kg/cm2. Selain itu, untuk mengetahui morfologi

permukaan dan pori membran, dilakukan analisa menggunakan Scanning Electron Microscope

(SEM). Membran dengan perbandingan 75%:25% memiliki kekuatan mekanik terbaik yaitu

sebesar 36,926 kgf. Selain itu membran dengan perbandingan tersebut memiliki ukuran pori

yang lebih rapat yaitu berkisar 0,01-0,15 m. Dan fluks terbaik terdapat pada membran dengan

perbandingan 50%:50%

Kata Kunci: Membran Kitosan, Fluks, Rhodamin B

1. PendahuluanTekstil merupakan salah satu kebutuhanprimer manusia dan memegang peranan yangsangat penting dalam kehidupan masyarakat.Tidak hanya itu, dalam perekonomian negaratekstil merupakan pemasok devisa non migasterbesar hingga mencapai US$ 10,14 miliarpada tahun 2008. Seperti halnya industri lain,yang memiliki sisi positif, industri tekstil jugamemiliki sisi negatif, yaitu dihasilkannyalimbah cair dalam jumlah besar dan sulit teruraidi alam.

Rhodamin-B merupakan salah satupewarna non azo yang banyak digunakan dalamindustri tekstil. Senyawa Rhodamin-B memilikirumus molekul C28H31N2O3Cl, dengan beratmolekul 479,02gr/mol. Dalam analisis yangmenggunakan metode destruksi yang kemudiandiikuti dengan analisis metode spektrofometri,diketahui bahwa sifat racun rhodamin B tidakhanya disebabkan oleh senyawa organik saja

tetapi juga oleh kontaminasi senyawaanorganik terutama timbal dan arsen (Subandi1999).

Teknologi membran berkembang denganpesat, dan seiring dengan berjalannya waktumetode ini mengalami beberapapenyempurnaan. Membran merupakan lapisantipis antara dua fasa fluida yang bersifatpenghalang (barrier) terhadap suatu spesitertentu, yang dapat memisahkan zat denganukuran berbeda, serta membatasi transport dariberbagai spesi berdasarkan sifat fisik dan

kimianya (Heru Pratomo, 2003). Teknikpemisahan menggunakan membran memilikibeberapa kelebihan, diantaranya adalahsederhana dalam proses operasionalnya, dapatberlangsung dalam suhu kamar, sifatnya tidakdestruktif, sehingga tidak menghasilkanperubahan (degradasi) dari zat yang dapatdipisahkan baik secara fisis maupun secarakimia, serta sebagian besar membran dapat

7/22/2019 69-75-INDAH-F-FARHA

2/7



C - 70

digunakan kembali. Oleh karena itu, membrantergolong sebagai clean technology. Selain itupemisahan dapat berlangsung kontinyu dantidak terlalu banyak membutuhkan energi(Mulder, 1996).

Pada saat ini, penelitian tentangpemanfaatan polimer alam sebagai membransedang berkembang, mengingat keteruraiannyayang relatif tinggi di alam. Beberapa jenispolimer alam yang dapat digunakan sebagaibahan pembuat membran adalah selulosa asetatdan kitosan (Aryanto, 2002).

Membran yang terbuat dari bahan dasarkitosan memiliki sifat mekanik yang tidakterlalu baik, diantaranya adalah ketahanannyayang lemah terhadap tarikan dan regangan.Oleh karena itu pada penelitian ini akan

dilakukan pemisahan pewarna rhodamin-Bmenggunakan membran kitosan-PVA.Membran ini dibuat dengan mencampurkanlarutan kitosan dengan Polivinil Alkohol (PVA)dengan variasi komposisi (100%:0%;75%:25%; 50%:50%; 25%:75%; 0%:100%).Pada pembuatan membran kitosan-PVA jugadilakukan penambahan Poli Etilen Glikol(PEG-6000) dengan konsentrasi 2,5% b/vsebagai porogen.. Pada akhir penelitian akandilakukan uji tarikan dan regangan membrandengan menggunakan Autograph untukmengetahui sifat mekanik membran. Sementarauntuk mengetahui kinerja membran, akandilakukan uji fluks dan rejeksi menggunakanalat uji membran dead-end dengan tekananoperasional yang divariasi pada 1-5 kg/cm2.Selain itu, untuk mengetahui morfologipermukaan dan pori membran, dilakukananalisa menggunakan Scanning ElectronMicroscope (SEM).

2. Metode Penelitian2.1.Pembuatan membran komposit kitosan-

PVAUntuk membuat membran kitosan-

PVA dengan perbandingan 75%:25%,mula-mula membuat larutan kitosan 100%dengan melarutkan 3 gram kitosan dalam100 ml asam asetat 1% dan larutan PVA100% dengan melarutkan 3 gram PVAdalam 100 mL aquades Selanjutnya larutankitosan dicampurkan dengan larutan PVA

dengan variasi kitosan:PVA (100%:0%;75%:25%; 50%:50%; 25%:75%;0%:100%)v/v, serta PEG-600 dengankonsentrasi 2,5% b/v. Larutan diadukdengan menggunakan magnetic stirrer

hingga homogen. Larutan yang telahhomogen selanjutnya dituangkan ke dalamcetakan cawan petri dan dikeringkan padasuhu kamar hingga diperoleh film kitosan-PVA kering. Untuk melepas membran daricetakan, diperlukan perendaman denganmenggunakan NaOH 1%. Membran yangdiperoleh selanjutnya dibilas denganaquades hingga netral. Untuk mengetahuikarakteristik membran yang terbentuk,dilakukan analisis menggunakan ScanningElectron Microscope (SEM), dan uji kuat

tarik menggunakan Autograph. Perlakuanyang sama juga diterapkan untukpembuatan membran komposit kitosan-PVA dengan konsentrasi kitosan:PVAadalah (100%:0%; 75%:25%; 50%:50%;25%:75%; 0%:100%).

2.2.Aplikasi membran pada alat dead-enddan penentuan nilai fluks pemisahan

Membran yang akan diuji dipotong

berbentuk lingkaran dengan diameter 5

cm. Membran diletakkan di bagian bawah

alat penguji yang sebelumnya telah dilapisidengan kertas saring. Selanjutnya

dilakukan pengaplikasian aquabidestilata

pada membran selama 1 jam, agar pori-

pori membran dapat bekerja lebih efektif.

Seratus mililiter larutan feed rhodamin-B

dimasukkan ke dalam alat, ditutup rapat

dan kemudian kedalamnya dialirkan

tekanan 1 kg/cm2, 2 kg/cm2, 3 kg/cm2, dan

4 kg/cm2. Volume permeat yang dihasilkan

dicatat setiap 5 menit selama 30 menit.

2.3.Aplikasi membran pada alat dead-

end dan penentuan nilai fluks

pemisahan

Untuk mengetahui konsentrasirhodamin-B setelah dilewatkanmembran, dilakukan pengukuran nilai

7/22/2019 69-75-INDAH-F-FARHA

3/7



C - 71

absorbansi dengan menggunakaninstrumen spektrofotometer UV-Visible. Nilai absorbansi yangdiperoleh dimasukkan ke dalampersamaan regresi dari kurva kalibrasi,

untuk selanjutnya dapat dihitungkoefisien rejeksinya.

Dengan diketahuinya konsentrasipermeat maka koefisien rejeksi permeatdapat diketahui dengan menggunakanpersamaan, sebagai berikut:

R=1- Cp/Cf x 100%

Dimana:R = koefisien rejeksiCp = konsentrasi zat terlarut dalam

permeateCf = konsentrasi zat terlarut dalam umpan

2.4.Karakteristik MembranKarakteristik membran kitosan-

PVA meliputi uji tarik dan pengambilancitra penampang membran denganScanning electron microscope (SEM).

Pengukuran uji tarik pada sampelmembran menggunakan autograph dilaboratorium farmasi UniversitasAirlangga. Sedangkan pencitraan

permukaan membran menggunakan SEMdilakukan di Laboratorium Geologi Kuarterbagian Laboratorium paleontologi PusatPenelitian dan Pengembangan Geologi(LPP3G) menggunakan SEM JEOL JSM35C.

3. Hasil dan Pembahasan3.1.Pembuatan membran komposit kitosan-

PVA

Pada penelitian ini membran dibuatdengan teknik infersi fasa yang dilakukandengan cara melarutkan 3 gram kitosandalam 100 ml asam asetat 1% dan diadukselama 3 jam dan melarutkan 3 gram PVAdalam 100 ml aquades selama 3 jam dan 1jam pertama disertai dengan pemanasan.Setelah larutan kitosan dan larutan PVAterbentuk maka kedua larutan tersebutdapat dicampurkan dengan perbandingan

100%:0%; 75%:25%; 50%:50%;25%:75%; dan 0%:100% v/v, danditambahkan 2,5 gram PEG sebagaiporogen kemudian dilakukan pengadukankembali selama 30 menit sehingga

terbentuk larutan dope yang berwarnakuning bening. Larutan dope yang telahterbentuk dituang perlahan-lahan padacetakan. Kemudian cetakan tersebutdibiarkan menguapkan pelarutnya dalamwaktu tiga hari pada suhu kamar sehinggaterbentuk pori-pori pada membran danmembran mengering.

Setelah proses pengeringan selesai,sebelum dilepas dari cetakan, membranterlebih dahulu direndam dengan 20 mlNaOH 1% selama 24 jam. Larutan NaOH

dalam hal ini berfungsi sebagai non pelarutyang dapat berdifusi ke bagian bawahmembran yang menempel pada cawanpetri, sehingga membran dapat terangkat.Kemudian membran ditarik secaraperlahan-lahan dan dicuci dengan aquadessecara berulang-ulang untukmenghilangkan alkali yang masihmenempel pada membran. Fasa dengankonsentrasi polimer yang tinggi dalamlarutan polimer akan membentuk padatanatau matriks membran, sedangkan fasadengan konsentrasi polimer yang rendahakan membentuk pori-pori (Mulder, 1996).

Memban kitosan-PVA denganperbandingan 100%:0%; 75%:25%;50%:50%; 25%:75% dihasilkan berupalembaran tipis, secara kasat mata terlihatmemiliki permukaan yang rata danmemiliki perbedaan pada keduapermukaannya, permukaan atas yang lebihkasar dan permukaan bawah yangmenempel pada cetakan memilikipermukaan yang lebih halus. Sedangkanpada membran dengan perbandingan0%:100% dihasilkan membran yangberwarna putih dan berlubang cukup besaryang menyebar ke seluruh permukaannya.

3.2.Sifat MekanikMembranPengukuran sifat mekanik perlu

dilakukan untuk mengetahui kekuatan

7/22/2019 69-75-INDAH-F-FARHA

4/7



C - 72

0

10

20

30

40

0% 20% 40% 60% 80%

ModulusYoung(Kgf)

Konsentrasi PVA (%v/v)

Hubungan antara Konsentrasi PVA dan

Modulus Young

0

10

20

30

40

0% 50% 100% 150%

ModulusYoung(Kgf)

Konsentrasi Kitosan (%v/v)

Hubungan antara Konsentrasi Kitosan danModulus Young

membran jika dikenai kekuatan yang dapatmerusak membran. Uji kekuatan membrandilakukan pada suhu kamar denganmenggunakan alat Autograph yangnantinya akan dihasilkan nilai Load yaitu

nilai kuat tegang membran pada saat putusdan Stroke yaitu kekuatan regangan padasaat putus yang dimiliki oleh membran.

Tabel 1. Modulus Young Membran Kitosan-PVAdengan Berbagai KonsentrasiJenisMembran

L e E Rata-Rata

100%:0% 1 0.65 1.47 0.021 30.952 30.937

2 0.85 1.83 0.026 32.692

3 0.7 1.66 0.024 29.167

75%:25% 1 0.80 1.65 0.024 33.33 36.926

2 0.9 1.53 0.022 40.909

3 0.95 1.83 0.026 36.53850%:50% 1 0.9 2.61 0.037 24.324 22.934

2 0.8 2.48 0.035 22.857

3 0.8 2.57 0.037 21.622

25%:75% 1 0.2 8.04 0.115 1.739 1.876

2 0.2 7.19 0.103 1.942

3 0.15 5.37 0.077 1.948

Gambar 1. Modulus Young Membran Kitosan-PVAdengan berdasarkan Perubahan Konsentrasi Kitosan

Dari data tersebut dapat dilihat

bahwa kekuatan membran terbesar terdapatpada membran dengan perbandingan75%:25%, hal tersebut dapat dilihat darinilai modulud young yang tinggi. Haltersebut disebabkan pada membran inimemiliki komposisi kitosan yang tinggi dandidalamnya juga terdapat PVA yang

berfungsi sebagai penguat pada strukturmembran.

Gambar 2. Modulus Young Membran Kitosan-PVA dengan berdasarkan Perubahan KonsentrasiPVA

Pada membran dengan komposisi100%:0% memiliki nilai modulus youngyang lebih rendah, hal tersebut karena padakomposisi ini tidak mengandung PVAmeskipun konsentrasi kitosan tinggidibandingkan komposisi yang lain.Sedangkan pada komposisi 50%:50% dan25%:75%, memiliki modulus young yangrendah karena membran pada komposisi ini

telah didominasi perilaku plastik yangtinggi sehingga kekuatan tarik yangdihasilkan rendah dan kekuatan regangnyasangat tinggi.

3.3.Morfologi MembranDari data tersebut dapat dilihat

bahwa kekuatan membran terbesar terdapatpada membran dengan perbandingan75%:25%, hal tersebut dapat dilihat darinilai modulud young yang tinggi. Haltersebut disebabkan pada membran ini

memiliki komposisi kitosan yang tinggi dandidalamnya juga terdapat PVA yangberfungsi sebagai penguat pada strukturmembran. Pada membran dengankomposisi 100%:0% memiliki nilaimodulus young yang lebih rendah, haltersebut karena pada komposisi ini tidakmengandung PVA meskipun konsentrasi

7/22/2019 69-75-INDAH-F-FARHA

5/7



C - 73

0

0.05

0.1

0.15

0 2 4 6

Fluks(L/m2.jam)

tekanan (Kg/cm2)

grafik hubungan antara tekanan dan nilaifluks membran 100%:0%

kitosan tinggi dibandingkan komposisiyang lain. Sedangkan pada komposisi50%:50% dan 25%:75%, memilikimodulus young yang rendah karenamembran pada komposisi ini telah

didominasi perilaku plastik yang tinggisehingga kekuatan tarik yang dihasilkanrendah dan kekuatan regangnya sangattinggi.

Gambar 3. Citra membran Kitosan-PVAdengan perbandingan (a)100%:0%; (b)75%:25%; (c) 50%:50%

Pada gambar tersebut, ukuran poripada membran dengan perbandingan100%:0% berkisar antara antara 0,05-0,18m, pada membran dengan perbandingan

75%:25% pori yang dihasilkan berkisarantara 0,01-0,15 m, dan pada membrandengan perbandingan 50%:50% pori yangdihasilkan berkisar antara 0,03-0,07 m.karena ukuran diameter pori kurang dari 2nm maka membran ini berukuranmikropori.

Pada gambar telah nampak bahwaukuran pori pada membran denganperbandingan 75%:25% lebih rapatdaripada membran dengan perbandingan100%:0% dan 50%:50%. Pori-pori yang

terbentuk dipengaruhi oleh konsentrasipolimer penyusun membran tersebut.Pada penelitian ini, masih terdapat

sedikit serbuk kitosan yang tidak dapatmelarut sempurna, dan ikut mengeringbersama dengan membran. Seperti yangterlihat pada gambar bahwa terdapat itik-titik putih, hal ini disebabkan kelarutanpolimer pada suatu pelarut terbatas.Sehingga pada konsentrasi tertentu tidakdapat larut atau mengalami kejenuhan(Adiarto, 1996), sehingga homogenitaslarutan dope kurang sempurna.

3.4.Aplikasi membran pada alat dead-

end dan penentuan nilai fluks

pemisahan

(a)

7/22/2019 69-75-INDAH-F-FARHA

6/7



C - 74

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0 2 4 6

fluks(L/m2.jam)

tekanan (kg/cm2)

Hubungan antara Tekanan dan FluksMembran 75%:25%

-0.05

0.15

0.35

0 1 2 3 4 5fluks(L/m2.jam)

tekanan (kg/cm2

Hubungan Tekanan dengan Fluks Membran

25%:75%

0

0.05

0.1

0.15

0 1 2 3 4 5Fluks(L/m2.Jam)

Konsentrasi Membran (%v/v)

Hubungan konsentrasi Membran Kitosan-PVA dan Nilai Fluks pada Tekanan 1 kg/cm2

0

0.2

0.4

0 1 2 3 4 5Fluks(L/m2.jam

)


Hubungan Konsentrasi Membran Kitosan-

PVA dan Nilai Fluks pada tekanan 2 Kg/cm2

0

0.05

0.1

0.15

0 1 2 3 4 5

Fluks(L/m2.J

am)


Hubungan Konsentrasi Membran Kitosan-PVA dan Nilai Fluks pada Tekanan 3 Kg/cm2

0

0.05

0.1

0.15

0 1 2 3 4 5

Fluks(L/m

2.Jam)


Hubungan Konsentrasi Kitosan-PVA danNilai Fluks pada Tekanan 4 kg/cm2

(b)

(c)Gambar 4. Grafik Hubungan Fluks dan Tekananpada Membran Kitosan-PVA dengan Perbandingan(a) 100%:0%; (b) 75%:25%; (c) 50%:50%

Gambar 5. Grafik Hubungan Fluks dan

konsentrasi Membran dalam berbagai

Tekanan

Kinerja membrane dapat dilihatdari nilai fluks yang dihasilkan. Nilai fluksmenunjukkan nilai laju alir dalam melewatimembrane. Pada tahap pertama pengukuranfluks adalah dengan memberikan kompaksimembrane yang akan diuji, untukmendapatkan nilai fluks yang konstan.

Pada grafik dapat diketahui bahwadengan bertambahnya nilai tekanan yangdiberikan pada suatu membrane, maka nilaifluks yang dihasilkan akan semakin tinggi.Sedangkan pada membrane dengankomposisi 25%:75% memberikan nilaifluks yang besar dan pada tekanan 3 dan 4atm membrane yang digunakan jebol.

Pada gambar 5 menunjukkanbahwa komposisi membran kitosan-PVAberpengaruh pada besarnya nilai fluks yangdihasilkan. Pada komposisi ke-2(75%:25%) pada tiap tekanan terjadipenurunan nilai fluks, hal tersebut

7/22/2019 69-75-INDAH-F-FARHA

7/7



C - 75

didukung oleh diameter pori pada membran tersebut lebih kecil dibandingkankomposisi membran yang lain,

sehingga kemampuan untuk melewatkanlarutan umpan lebih rendah dibandingkanmembran dengan komposisi yang lain,

yang cenderung lebih besar.

Daftar Pustaka

Aryanto, A.Y. 2002. Pemanfaatan Khitosandari Limbah Kulit Udang (Crustacea)

Sebagai Bahan untuk Pembuatan

Membran. Skripsi. Fateta IPB Bogor.Aziz, M.S. 2008. Role of Electrokinetic

Parameters on Asymetric Ultrafiltration

Flux and Rejection During Separation of

Bovine Serum Albumin.Tesis yangdipublikasikan. Malaysia: UniversitasMalaysia Pahang.

Chatterjee, D, Vidya, R, Anindita, S. 2007.Kinetics of the decoloration of reactive

dyes over visible light-irradiated TiO2

semiconductor photocatalyst. Journal ofHazardous Materials 156 (2008) 435-441.Elsevier.

Gustiani, Srie., Sugiana, D. 2009. TeknologiBioreaktor Membran pada Pengolahan

Limbah Cair Tekstil Berwarna. ArenaTekstil. Vol. 24. Hal 41-50.

Heru Pratomo Al. 2003. Pembuatan danKarakterisasi Membran Komposit

Polisulfon Selulosa Asetat Untuk Proses

Ultrafiltrasi. Jurnal PendidikanMatematika dan Sains. Edisi 3. TahunVIII.

I Dewa K. Sastrawidana., Bibiana W. Lay.,Anas Miftah Fauzi., Dwi Andreas Santosa.2008. Pengolahan Limbah Tekstil SistemKombinasi Anaerobik-Aerobik

Menggunakan Biofilm Bakteri Konsorsium

dari Lumpur Limbah Tekstil. Econtropic.Vol. 3, no 2. Hal. 74-80.

Meriatna. 2008. Penggunaan Membran

Kitosan Untuk Menurunkan Kadar LogamKrom(Cr) dan Nikel(Ni) Dalam Limbah

Cair Industri Pelapisan Logam. Tesis.Fakultas Teknik Kimia, UniversitasSumatera Utara.

Mulder, M. 1991.Basic Principles of MembranTechnology. Netherlands: KhewerAcademic Publisher.

Rossa, E. 2011.Teknologi Pengolahan LimbahZat Warna Tekstil Rhodamin-B

Menggunakan Membran Komposit

Kitosan-PVA. Skripsi. FakultasMatematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,UNESA.

Sugiyono. 2008. Metode Penelitian KuantitatifKualitatif dan R&D. Bandung:Alfabeta.

Tania, S. 2011. Pembuatan dan UjiKemampuan Membran Kitosan Sebagai

Membran Ultrafiltrasi untuk Pemisahan

Zat Warna Rhodamin B. Skripsi. FakultasMatematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,UNESA.

Umeda, M. 1956. Experimental study ofxanthene dyes as carcinogenic agents.Gann 4751.s

Zulfikar. M. Ali., Wahyuningrum.D., Berghuis,Tanyela Berghuis. 2009.PengaruhKonsentrasi Kitosan Terhadap Sifat

Membran Komposit Kitosan-Silika untuk

Sel Bahan Bakar. Prosiding SeminarKimia Bersama UKM-ITB VIII. Hal 254-262.

69-75-indah-f-farha

Documents