pengaruh penambahan ion logam cu(ii) terhadap

PENGARUH PENAMBAHAN ION LOGAM Cu(II) TERHADAP

DEKOLORISASI ZAT WARNA METHYLEN BLUE DAN METHYL ORANGE

OLEH KOMPOSIT

TiO2-KITOSAN

Skripsi

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana Kimia

Oleh :

RISKA SEPTIANA

09630011

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNANKALIJAGA

YOGYAKARTA

2014

vii

MOTTO

Sungguh, kami telah memberikan kepadamu kemenangan yang nyata.

(QS. Al-Fath: 1)

Pengetahuan tidaklah cukup, maka kita harus mengamalkannya.

Niat tidaklah cukup, maka kita harus melakukannya.

(Johann Wolfgang von Goethe)

viii

KARYA INI DIDEDIKASIKAN KEPADA

Ayahku (Hery Yunarko)

Ibuku (Sulastri)

Adikku (Alfreeda Nirwira Kharisma)

dan

Alfi Haradi Iskandar

Serta semua pihak yang selalu membantu dalam penyelesaian

studi di kimia.

Tidak lupa untuk

Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

ix

KATA PENGANTAR

Assalamuallaikum Wr. Wb.

Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat kepada

hamba-Nya dan selalu dalam lindungan-Nya. Tak lupa shalawat serta salam selalu

tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah menyiarkan syariat-syariat

agama Islam demi keselamatan umat manusia.

Dengan pertolongan ALLAH SWT serta orang-orang tersayang, akhirnya

skripsi yang berjudul “Pengaruh Penambahan Ion Logm Cu(II) Terhadap

Dekolorisasi Zat Warna Methylen Blue dan Methyl Orange Oleh Komposit TiO2-

Kitosan” dapat terselesaikan. Semoga skripsi persembahan dari saya ini dapat

bermanfaat.

Penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

memberikan dorongan, semangat, dan ide-ide sehingga tahap demi tahap skripsi

ini telah selesai. Penyusun menyampaikan ucapan terima kasih tersebut secara

khusus kepada:

1. Bapak Prof. Drs. H. Akh. Minhaji, M.A., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta.

2. Ibu Esti Wahyu Widowati, M.Si., M.Biotech., selaku Ketua Program Studi

Kimia.

3. Ibu Imelda Fajriati, M.Si., selaku ketua Program Studi Kimia Fakultas Sains

dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta.

x

4. Bapak Wijayanto, S.Si., Ibu Isni Gustanti, S.Si., dan Pak Indra Nafiyanto,

S.Si., selaku laboran kimia yang dengan senang hati membantu dan

membimbing bagi penulis dalam penelitian.

5. Dosen-dosen Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi yang telah

membantu penulis selama ini.

6. Kedua orang tua, adik, simbah kakung dan simbah putri, serta saudara yang

telah memberi dorongan dan doa.

7. Mas Alfi yang telah menyemangati bagi penulis.

8. Teman-teman Kimia 2009 yang rame, gokil, imut-imut, dan lucu semoga

saling menyemangati satu sama lain.

9. Serta pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu, semoga

ALLAH SWT membalas semua kebaikan kalian semuanya.

Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua dan kita semua yang

membacanya senantiasa menjadi manusia yang paling berguna baik di dunia

maupun di akhirat nantinya.

Wassalamuallaikum Wr.Wb.

Yogyakarta, 16 Januari 2014

Penyusun

xi

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ iii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .................................................... vi

HALAMAN MOTTO ...................................................................................... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... viii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... ix

DAFTAR ISI ..................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xv

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xviii

ABSTRAK ....................................................................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN

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

B. Identifikasi Masalah ......................................................................... 6

C. Batasan Masalah ................................................................................ 7

D. Rumusan Masalah ............................................................................. 7

E. Tujuan Penelitian ............................................................................... 8

F. Manfaat Penelitian ............................................................................. 8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka................................................................................. 9

xii

B. Landasan Teori ................................................................................... 11

1. Titanium Dioksida (TiO2) ............................................................. 11

2. Mekanisme Aktivitas Fotokatalis TiO2 ......................................... 13

3. Dekolorisasi atau Penghilangan Zat Warna .................................. 19

4. Kitosan .......................................................................................... 19

5. Komposit ....................................................................................... 20

6. Logam Cu(II) ............................................................................... 21

7. Methylen Blue ............................................................................... 23

8. Methyl Orange .............................................................................. 24

9. Spektrofotometer UV-Vis ............................................................. 25

BAB III METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 27

B. Alat dan Bahan .................................................................................. 27

1. Alat ................................................................................................ 27

2. Bahan ............................................................................................ 27

C. Prosedur Kerja ................................................................................... 28

1. Sintesis Sol Ti(IV) Isopropoksida (Fajriati, 2013) ....................... 28

2. Preparasi Kitosan (Fajriati, 2013) ................................................. 28

3. Sintesis Komposit TiO2-Kitosan dengan Metode Sol Gel (Fajriati,

2013) ............................................................................................ 28

4. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methylen Blue dan

Methyl Orange .............................................................................. 28

5. Pembuatan Kurva Standar Methylen Blue dan Methyl Orange .... 29

xiii

6. Pengaruh Penambahan Ion Logam Cu(II) dalam Variasi Waktu

Kontak, Konsentrasi Ion Logam Cu(II), dan pH Larutan Terhadap

Dekolorisasi Zat Warna Methylen Blue dan Methyl Orange Oleh

Komposit TiO2-Kitosan ................................................................ 30

6.1. Variasi Waktu Kontak ........................................................... 30

6.1.1. Dekolorisasi Methylen Blue (Kholifatun, 2013) ......... 30

6.1.2. Dekolorisasi Methyl Orange (Muniroh, 2013) ........... 30

6.2. Variasi Konsentrasi Ion Logam Cu(II) .................................. 31

6.2.1. Dekolorisasi Methylen Blue ......................................... 31

6.2.2. Dekolorisasi Methyl Orange ........................................ 32

6.3. Variasi pH Larutan ................................................................. 32



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methylen Blue dan

Methyl Orange .............................................................................. 34

2. Pembuatan Kurva Standar Methylen Blue dan Methyl Orange ... 37

3. Pengaruh Penambahan Ion Logam Cu(II) dalam Variasi Konsentrasi

Ion Logam Cu(II) dan pH Larutan Terhadap Dekolorisasi Zat Warna

Methylen Blue dan Methyl Orange Oleh Komposit TiO2-Kitosan

...................................................................................................... 39

3.1. Variasi Konsentrasi Ion Logam Cu(II) .................................. 39


xiv


3.2. Variasi pH Larutan ................................................................. 43



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ........................................................................................ 48

1. Methylen Blue ............................................................................... 48

a. Konsentrasi Ion Logam Cu(II) ................................................. 48

b. pH Larutan ................................................................................ 48

2. Methyl Orange .............................................................................. 48

a. Konsentrasi Ion Logam Cu(II) ................................................. 48

b. pH Larutan ............................................................................... 48

B. Saran .................................................................................................. 48

DAFTAR PUSTAKA

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Perbandingan kristal rutile, anatase, dan brookite .............................. 12

Tabel 2. Kelimpahan TiO2 sebagai fungsi pH ................................................... 15

Tabel 3. Harga energi celah pita (Eg) ................................................................ 15

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struk tur Kristal Titanium Oksida (a) Rutile, (b) Anatase, dan (c)

Brookite ................................................................................... ........ 11

Gambar 2. Reaksi Fotokatalis ............................................................................ 16

Gambar 3. Struktur Kitosan ............................................................................... 20

Gambar 4. Kurva distribusi spesies Cu(II) dalam larutan sebagai fungsi pH larutan

......................................................................................................... 22

Gambar 5. Struktur Methylen Blue..................................................................... 24

Gambar 6. Struktur Methyl Orange ................................................................... 24

Gambar 7. Kurva absorbansi Methylen Blue...................................................... 36

Gambar 8. Kurva absorbansi Methyl Orange .................................................... 37

Gambar 9. Kurva standar Methylen Blue .......................................................... 38

Gambar 10. Kurva standar Methyl Orange ....................................................... 39

Gambar 11. Kurva hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II)

dalam variasi konsentrasi Cu(II) terhadap dekolorisasi zat

warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan ....................... 40


dalam variasi konsentrasi Cu(II) terhadap dekolorisasi zat

warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan ...................... 42


dalam variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna

Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan .................................. 44

xvii


dalam variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna

Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan ................................. 46

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methylen Blue.. ........ 53

Lampiran 2. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methyl Orange ........ 54

Lampiran 3. Kurva Standar Methylen Blue ........................................................ 55

Lampiran 4. Kurva Standar Methyl Orange ....................................................... 56

Lampiran 5. Hasil Uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II)

terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh

komposit TiO2-kitosan dengan variasi konsentrasi

Cu(II) ............................................................................................ 57

Lampiran 6. Hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II)

terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue oleh

komposit TiO2-kitosan dengan variasi pH larutan ........................ 58

Lampiran 7. Hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II)

terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh

komposit TiO2-kitosan dengan variasi konsentrasi

Cu(II) ............................................................................................ 59

Lampiran 8. Hasil Uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II)

terhadap dekolorisasi zat warna Methyl Orange oleh

komposit TiO2-kitosan dengan variasi pH larutan ........................ 60

Lampiran 9. Perhitungan .................................................................................... 61

xix

PENGARUH PENAMBAHAN ION LOGAM Cu(II) TERHADAP

DEKOLORISASI ZAT WARNA METHYLEN BLUE DAN METHYL

ORANGE OLEH KOMPOSIT TiO2-KITOSAN

Oleh

RISKA SEPTIANA

NIM. 09630011

Pembimbing

Imelda Fajriati, M.Si

NIP. 19750725 200003 2 001

Abstrak

Telah dipelajari pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap

dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2-

kitosan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh

terhadap dekolorisasi antara lain konsentrasi ion logam Cu(II) dan pH larutan.

Penelitian ini dilakukan dengan menambahkan komposit TiO2-kitosan ke

dalam sejumlah zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange yang telah

dicampurkan dengan ion logam Cu(II). Pengaruh penambahan ion logam Cu(II)

terhadap dekolorisasi zat warna diukur menggunakan spektrofotometri Visibel

dengan panjang gelombang 664 nm untuk Methylen Blue dan 463 nm untuk

Methyl Orange dalam reaktor UV black light (UV-BL).

Hasil optimum yang diperoleh dari uji pengaruh penambahan ion logam

Cu(II) sebesar 9 ppm terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue terjadi

peningkatan dekolorisasi 61,02% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 64,55% dengan

ion logam Cu(II), sedangkan terjadi peningkatan dekolorisasi Methyl Orange pada

10 ppm sebesar 76,98% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 94,63% dengan ion

logam Cu(II). Adapun pengaruh pH larutan dengan penambahan ion logam Cu(II)

terhadap dekolorisasi Methylen Blue dicapai pada pH 3 dengan perubahan

prosentase dekolorisasi dari 51,93% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 78,18%

dengan ion logam Cu(II) dan dekolorisasi Methyl Orange pada pH 4 dengan

perubahan dari 93,08% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 97,19% dengan ion logam

Cu(II).

Kata kunci: TiO2, Kitosan, Ion Logam Cu(II), Dekolorisasi, Methylen Blue, dan Methyl

Orange.

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pesatnya perkembangan industri tekstil terutama batik di Daerah Istimewa

Yogyakarta menimbulkan dampak positif bagi pertumbuhan ekonomi dan

kesejahteraan bagi masyarakaat yang ada di sekitarnya. Terbukti pada tahun 2012

tercatat industri batik tumbuh sebesar 78% di wilayah kota Yogyakarta, kabupaten

Bantul, dan kabupaten Sleman. Selain itu, industri tekstil menimbulkan sisi

negatif dibidang kesehatan dan lingkungan. Namun demikian limbah hasil dari

industri tekstil yang dibuang ke alam dalam jumlah besar tanpa penanganan yang

benar akan mencemari lingkungan. Salah satu limbah yang cukup dominan yang

dihasilkan oleh industri tekstil adalah limbah cair. Limbah cair yang dilepaskan ke

lingkungan perairan di sekitar industri dapat mengganggu kesehatan dan

lingkungan karena akan merubah kadar BOD (Biochemical Oksigen Demand) dan

COD (Chemical Oksigen Demand).

Industri tekstil merupakan salah satu industri yang menghasilkan limbah

cair dalam bentuk zat warna. Pada industri tekstil dilakukan proses basah yang

memerlukan zat warna dan bahan kimia lainnya. Sebagian zat warna akan

teradsorp oleh tekstil dan sisanya akan terbuang bersamaan dengan air bekas

proses basah. Limbah zat warna yang terbuang inilah yang akan merusak

lingkungan karena dapat bersifat non-degradable, beracun, dan stabil (Gupta dkk,

2004). Selain itu limbah zat warna akan menyebabkan dermatitis alergika, iritasi

kulit, kanker, dan mutasi gen (Wijanarko dkk, 2006). Untuk itu diperlukan

penanganan serius terhadap limbah zat warna. Tak hanya limbah zat warna,

2

limbah dapat berupa logam-logam berat yang berbahaya salah satunya adalah

logam berat Cu(II).

Secara luas logam Cu(II) dalam lingkungan perairan berasal dari air limbah

kegiatan industri tekstil, zat warna atau pigmen serta elektroplating (pelapisan

logam), pupuk nitrogen, cat dan baterai. Pada konsentrasi Cu berkisar 2,3 sampai

3,0 ppm yang dapat membunuh beberapa jenis ikan (Palar, 1994). Apabila,

konsentrasi Cu mencapai 0,01 ppm, maka berakibat kematian bagi fitoplankton

karena aktivitas enzim dalam pembelahan sel menjadi terhambat. Namun, pada

konsentrasi tinggi logam Cu dapat membahayakan kesehatan manusia dan

dampaknya akan terlihat setelah beberapa tahun. Keracunan Cu yang dapat

memicu kesehatan manusia ini akan menimbulkan efek kerusakan otak,

penurunan fungsi ginjal, dan pengendapan Cu pada kornea mata (Manahan,

2000). Ion logam Cu yang ditemukan dalam perairan yaitu Cu+ dan Cu

2+ dapat

berbahaya daripada dalam bentuk netral atau Cu0.

Berdasarkan keputusan Menteri Negara Lingkungan Kependudukan dan

Lingkungan Hidup No. 03/MENKLH/II/1991 tentang pedoman penetapan baku

mutu lingkungan ditetapkan bahwa baku mutu untuk limbah logam Cu dalam

perairan maksimal adalah 1 mg/L (Anonim, 1991). Mengingat bahaya yang

disebabkan oleh ion logam Cu dan limbah zat warna berbagai usaha untuk

mengurangi zat warna dan konsentrasi ion logam Cu pada limbah atau mendaur

ulang (recycle) menjadi senyawa yang tidak berbahaya bagi manusia maupun

lingkungannya dengan cara melakukan berbagai pengembangan metode secara

fisik dan kimia seperti filtrasi, pertukaraan ion, reaksi fotokimia, dan adsorpsi.

3

Metode adsorpsi ini dianggap kurang efektif dan efisien meskipun banyak

digunakan saat ini, karena zat warna yang diadsorpsi membutuhkan penanganan

lanjutan untuk mendesorpsinya kembali. Salah satu metode alternatif untuk

pengolahan limbah zat warna yang telah dikembangkan dalam berbagai penelitian

antara lain adalah metode fotodegradasi. Fotodegradasi yaitu proses penguraian

suatu senyawa organik dengan bantuan energi foton. Proses fotodegradasi

menggunakan fotokatalitis yang umumnya berupa logam semikonduktor.

Dalam proses fotokatalisis ini bahan semikonduktor yang digunakan adalah

TiO2. Jika dibandingkan dengan bahan semikonduktor lain seperti ZnO, ZrO,

CeO2, ZnS, dan CdS, semikonduktor TiO2 memiliki beberapa keunggulan

diantaranya: memiliki aktifitas fotokatalitik yang tinggi, stabil, dan tidak beracun

serta ketersediaan yang melimpah di alam (Afrozi, 2010).

Dari beberapa keunggulan yang dimiliki metode fotokatalis TiO2 terdapat

juga kelemahan dalam mendegradasi limbah, diantaranya: pertama, kurangnya

kemampuan adsorpsi fotokatalis sehingga kontak antara TiO2 dengan limbah

dalam proses fotodegradasi tidak maksimal. Kedua, pada keadaan keruh, sinar UV

akan terhalang oleh partikel limbah sehingga tidak mampu mengaktifkan material

fotokatalis TiO2. Dengan teknik konvensional tersebut, maka fotokatalis TiO2

relatif sulit untuk dipungut kembali (Doll dkk, 2004).

Dibidang pengolahan air limbah, aplikasi fotokatalitik TiO2 banyak

digunakan dalam dekomposisi bahan kimia organik karena relatif kuat terhadap

fotokorosi dan dalam penggunaan temperatur serta energi yang sangat rendah.

Dalam pengembangan fotodegradasi oleh TiO2 mulai dilakukan dengan

4

menambahkan material pengemban yang memiliki kemampuan adsorpsi yang

baik. Kitosan dianggap sebagai material pengemban sangat baik karena efektif

dapat menghilangkan ion logam berat dan pewarna organik.

Selain itu, kitosan juga memiliki kelebihan seperti tidak beracun, anti

bakteri, dan bersifat biodegradable. Dengan adanya kitosan pada fotokatalis TiO2

diharapkan menjadi semakin banyak limbah yang teradsorp oleh kitosan sekaligus

dapat terdegradasi oleh TiO2. Proses penghilangan limbah khususnya zat warna

melalui proses adsorpsi oleh kitosan dan fotodegradasi oleh TiO2 disebut sebagai

proses dekolorisasi.

Selain itu, keuntungan utama imobilisasi TiO2 ke dalam suatu pengemban

yaitu dapat meningkatkan aktivitas fotokatalis karena bertambahnya peluang

kontak fotokatalis dengan senyawa target dan mampu mempermudah proses

regenerasi fotokatalis pasca penggunaan. Adanya TiO2 yang tersebar dalam

material pengemban menyebabkan terjadi perubahan karakteristik terutama sifat

dispersi dalam larutan, sehingga memudahkan proses recovery (Subechi, 2011).

Subechi (2011) melakukan studi degradasi Methylen Blue oleh komposit

kitosan-TiO2 bahwa dalam pembuatan komposit kitosan-TiO2 menggunakan

metode pembentukaan beads dibandingkan dengan metode penguapan. Namun

dalam penelitian tersebut hasilnya belum diketahui komposisi dan faktor optimum

TiO2 yang diimobilisasikan ke dalam kitosan yang dapat mempengaruhi

kemampuan degradasi campuran tersebut. Zainal dkk. (2009) melakukan

penelitian membuat komposit kitosan-TiO2 ditempelkan pada gelas untuk

mendegradasi zat warna Methyl Orange yang mampu mendegradasi limbah zat

5

warna Methyl Orange sebesar 87%. Tao dkk. (2009) melakukan teknik sol-gel

dari TiO2-kitosan ter-hybrid untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi pada

logam berat Pb(II) bahwa TiO2 ter-hybrid tidak dimanfaatkan aktivitas

fotokatalitiknya, sehingga mekanisme menghilangkan logam Pb hanya

mengandalkan kemampuan adsorpsi kitosan. Sue dkk. (2006, 2010) melakukan

teknik sol-gel untuk pembentukan kitosan manik (beads chitosan) yang

disempurnakan dengan teknik ion imprinted selanjutnya dicampurkan dengan

material TiO2 untuk mendapatkan gel TiO2-kitosan dikeringkan dan diuji sifat

fotodegradasi dan adsorpsi dengan beberapa zat warna secara simultan.

Fajriati (2013) melakukan penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan

penelitian sebelumnya dalam preparasi campuran TiO2-kitosan melalui

pembentukan suatu komposit TiO2-kitosan. Preparasi tersebut didasarkan pada

sintesis kristal TiO2 melalui penambahan senyawa prekursor Ti(IV) Isopropoksida

dalam matrik kitosan. Karakterisasi dari komposit telah menunjukkan bahwa TiO2

kristal dapat terbentuk dalam matrik kitosan dan berinteraksi secara kimia.

Dalam penelitian tersebut juga diketahui bahan komposit TiO2-kitosan

bersifat fotokatalisis dan dapat memfotodegradasi zat warna. Selain itu,

fotodegradasi zat warna dan senyawa organik juga dapat dipengaruhi oleh adanya

zat-zat organik dan ion logam. Beberapa penelitian yang telah dipelajari, antara

lain: pengaruh penambahan ion logam Fe(III), Cd(II), Ni(II), dan Pb(II) dalam

fotodegradasi orange II (Azizah, 2009; Darsih, 2008), penambahan ion logam

Cr(IV) dalam fotodegradasi klorofenol (Tamtama, 2004; Wastini, 2005; Ernawati,

2006), dan penambahan ion logam Cu(II) dalam fotodegradasi Metilen Biru (Bere,

6

2013). Dari hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa adanya penambahan ion

logam dapat berpengaruh terhadap efektivitas fotodegradasi pada senyawa

organik seperti, orange II, klorofenol, dan Metilen Biru.

Berdasarkan penelitian di atas perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang

pengaruh adanya ion logam Cu(II) dalam proses dekolorisasi zat warna Methylen

Blue dan Methyl Orange menggunakan komposit TiO2-kitosan. Penelitian ini

mempelajari pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat

warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan. Pengaruh

ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl

Orange juga memperhatikan kemampuan adsorpsi kitosan terhadap ion logam

Cu(II). Oleh karena itu, penelitian ini sekaligus mempelajari kondisi optimum dari

komposit TiO2-kitosan dalam proses dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan

Methyl Orange dengan adanya ion logam Cu(II).

Beberapa parameter yang dipelajari dalam proses dekolorisasi zat warna ini

adalah variasi konsentrasi ion logam Cu(II) dan pH larutan.

B. Identifikasi masalah

Berdasarkan latar belakang permasalahan di atas dapat diidentifikasi

beberapa permasalahan :

1. Permasalahan limbah ion logam Cu(II) dan zat warna cukup serius sehingga

memerlukan metode penanganan yang efektif dan efisien.

2. Untuk mendapatkan hasil yang optimum dalam proses dekolorisasi zat

warna Methylen Blue dan Methyl Orange dengan adanya ion logam Cu(II)

7

oleh komposit TiO2-kitosan perlu dipelajari parameter yang dapat

berpengaruh seperti konsentrasi ion logam Cu(II) dan pH larutan zat warna.

C. Batasan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah di atas, penulis membatasi penelitian ini

dengan berbagai hal sebagai berikut :

1. Komposit TiO2-kitosan yang digunakan adalah hasil sintesis dengan metode

sol-gel berdasarkan penelitian sebelumnya (Fajriati, 2013).

2. Ion logam Cu(II) berasal dari Cu(NO3)2H2O.

3. Pengaruh ion logam Cu(II) dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan

Methyl Orange dapat dipelajari melalui proses sinergi antara fotodegradasi

oleh TiO2 dan adsorpsi oleh kitosan.

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah, maka rumusan masalah dalam

penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi

konsentrasinya terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl

Orange oleh komposit TiO2-kitosan?

2. Bagaimana pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam pH larutan

terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh

komposit TiO2-kitosan?

8

E. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan dari penelitian ini

adalah:

1. Mengetahui pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi

konsentrasinya terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl

Orange oleh komposit TiO2-kitosan.

2. Mengetahui pengaruh penambahan ion logam Cu(II) dalam variasi pH

larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange

oleh komposit TiO2-kitosan.

F. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai salah satu alternatif

metode penanganan limbah cair yang mengandung zat warna maupun ion logam

berat sekaligus. Selain itu, hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan

informasi mengenai pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap

dekolorisasi zat warna Methylen Blue dan Methyl Orange oleh komposit TiO2-

kitosan.

48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan, maka

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Methylen Blue

a. Konsentrasi ion logam Cu(II) optimum dalam proses dekolorisasi dicapai

pada 9 ppm dengan prosentase dekolorisasi dari semula 61,02% tanpa ion

logam Cu(II) menjadi 64,55% adanya ion logam Cu(II).

b. pH larutan optimum dicapai pada pH 3, dengan kenaikan prosentase

dekolorisasi dari 51,93% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 78,18% dengan

ion logam Cu(II).

2. Methyl Orange

a. Konsentrasi ion logam Cu(II) optimum dalam proses dekolorisasi dicapai

pada 10 ppm dengan prosentase dekolorisasi dari semula 76,98% tanpa ion

logam Cu(II) menjadi 94,63% dengan ion logam Cu(II).

b. pH larutan optimum dicapai pada pH 4 dengan kenaikan prosentase

dekolorisasi dari 93,08% tanpa ion logam Cu(II) menjadi 97,19% dengan

ion logam Cu(II).

B. Saran

1. Dapat dilakukan uji komposit TiO2-kitosan dengan pengaruh penambahan

ion logam yang lain terhadap dekolorisasi senyawa zat warna lainnya.

49

DAFTAR PUSTAKA

Agus Salim Afrozi, 2010. Sintesis Dan Karakterisasi Katalis Nanokomposit

Berbasis Titania Untuk Produksi Hidrogen Dari Gliserol Dan Air. Teknik

Kimia, UI Jakarta.

Ahmad, A., Gul Hameed Awan, Salman Aziz. 2007. Synthesis And Applications

Of TiO2 Nanoparticles. Pakistan Engineering Congress. No. 676.

Awaluddin R, Darah S., Ibrahim CD., Uyub AM., 2001, Decolorization of

Commercially Available Synthetic Dyes by The White Rot Fungus

Phanerochaete chrysosporium, J. Fungi and Bactery, 62:55-63.

Anonim, 1991, Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor

42/MENLH/10/1996 tentang Pedoman Baku Mutu Lingkungan, Sekretariat

Kementerian Negara KLH, Jakarta.

Azizah, A, I., 2009, Kajian Pengaruh Ion Logam Fe(III) dan Cd (II) Terhadap

Efektivitas Fotodegradasi Zat Warna Orange II Yang Terkatalisis Oleh

TiO2, Skripsi S1, Jurusan Kimia, FMIPA UGM, Yogyakarta.

Bere, Fitriyadi., 2013, Pengaruh Ion Logam Cu(II) Terhadap Efektivitas

Fotodegradasi Zat Warna Metilen Biru Terkatalisis TiO2, Skripsi S1,

Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta.

Carp O., Huisman C. L., Reller A., 2004. Induced Reactivity of Titanium dioxide,

Progress in Solids State Chemistry, 32: 33-177.

Cotton, F.A. dan Wilkinson, G., 1978, Basic Inorganic Chemistry, diterjemahkan

oleh : Suharto, S., 1989, Kimia Anorganik Dasar, Cetakan Pertama, UI

Press, Jakarta.

Dann, S.E., 2000, Reaction and Characterizationof Solids, Royal Society of

Chemistry, UK.

Darsih, C., 2008, Kajian Pengaruh Ion Logam Ni(II) dan Pb (II) Terhadap

Efektivitas Fotodegradasi Orange II Terkatalis Oleh TiO2, Skripsi S1,

Jurusan Kimia, FMIPA UGM, Yogyakarta.

Day, R. A., dan Underwood, A. L., 2002, Quantitave Analysis, diterjemahkan

oleh : Sofyan, I. Dan Simamarta, K., Analisa Kimia Kuantitatif, Edisi

Keenam, Erlangga, Jakarta.

50

Doll E., Tuesnelda, Fritz H. Frimmel. 2004. Development of Eazy and

Reproducible immobilization Techniques Using TiO2 for Photocatalytic

Degradation of aquatic Pollutans, Acta hydrochim, Hidrobiol. 32: 201-213.

Doyle, F.M and Liu, Z., 2002, The Effect of Triethylenetetramine (Trien) on The

Ion Flotation of Cu2+

and Ni2+

, J. Coll. Interface Sci., 258, 396-403.

Ernawati, T., 2006, Kajian Pengaruh Ion Cr(II) Terhadap Efektivitas

Fotodegradasi 3,4-Dinitrofenol Terkatalis Oleh TiO2, Tesis S2, Jurusan

Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta.

Fajriati. I, Mudasir, E.T. Wahyuni, 2013, Room Temperature Synthesis of TiO2-

Chitosan Nanocomposites Photocatalyst, Journal of International

Conference on Basic Science 3rd

, UB, Malang.

Fatimah, Is, Sugiharto, E., Wijaya, K., Tahir, I., dan Kamalia, 2006, Titania

Dioksida Terdispersi Pada Zeolit Alam (TiO2/Zeolit) dan Aplikasinya untuk

Fotodegradasi Congo Red, Indo. J. Chem., 6 (1) : 38-42.

Gunlazuardi, Jarnuzi., 2001, Fotokatalitik Pada Permukaan TiO2: Aspek

Fundamental dan Aplikasinya, Seminar Nasional Kimia Fisika II, Jurusan

Kimia FMIPA, UGM, Yogyakarta.

Gupta, V.K., Mittal, A., Krishnan, I., Gejbe, V., 2004. Adsorbtion Kineties and

Column Operations for the removal and Recovery of malachite green from

wastewater using bottom ash, separation and purification Technology,

Inpress.

Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., dan Bahnemann, D. W., 1995,

Environmental Application of Semiconductor Photochatalysis, J. Chem.

Rev., 95, 1, 69-96.

Kabra, K., R. Chaudhary, dan R. L. Sawhney, 2004. Treatment of Hazardous

Organic and Inorganic Compounds through Aqueous-Phase Photocatalysis:

A Review, Ind. Eng. Chem. Res., 43, 7683-7696.

Kholifatun, Eva., 2013, Studi Fotodegradasi-Adsorpsi Metilen Biru Menggunakan

Komposit TiO2-Kitosan, Skripsi S1, Fakultas Sains dan Teknologi UIN

Sunan Kalijaga, Yogyakarta.

Khopkar, S.M., 2007. Konsep dasar kimia analitik. Jakarta: UI Press.

Kurita, K. 1998. Chemistry and Application of Chitin and Chitosan. Polym.

Degrad. Stabil. 59: 117-120

51

Lachheb, H.,Puzenat, E., Houas, A.,Khisbi, M., Elaloui, E., Guillard, C., and

Hermann, J.M., (2002) Photocatalytic Degradation of Various Types of

Dyes (Congo Red, Crocein Orange G, Methyl Red, Congo Red, Methylene

Blue) in Water by UV - Irradiated Titania, Appl.Catal.B.Environ., 39, 75-

90.

Lestari, Fransicka Pamuji., 2008, Pengaruh Temperatur Sinter dan Fraksi Volume

Penguat Al2O3 Terhadap Karakteristik Komposit Laminat Hibrid Al/SiC-

Al/Al2SO3 Produk Metalurgi Serbuk, Skripsi-S1, Fakultas Teknik,

Universitas Indonesia.

Li, Q., Su, H., dan Tianwei, T., 2008, Synthesis of Ion-imprinted Chitosan-TiO2

Adsorbent and Its Multi-functional Performances, Biochemical Engineering

Journal, 38, 212-218.

Licciulli A., Lisi D. 2002. Self-Cleaning Glass. Universita Degli Studio Di Lecce.

Linsebigler, A. L., Guangquan Lu, and John T. Yates, Jr., 1995. Photocatalysis on

TiOn Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results, Chem. Rev.

1995, 95, 735-758.

Mills A., Le Hunte S., 1997, An Overview of Semiconductor Photocatalysis,

Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 108, 1-35.

Manahan, S.E., 2000, Environmental Chemistry, Seventh Edition, Lewis

Publishers, London.

Muniroh, Wiqoyatul., 2013, Studi Fotodegradasi-Adsorpsi Methyl Orange

Menggunakan Komposit TiO2-Kitosan, Skripsi S1, Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta.

Nursiah, Chalid, 1999, H2SO4 Pada Proses Pembuatan Rutile (TiO2) Sintetis,

Tesis-S2, FMIPA, UGM, Yogyakarta.

Nogueira, R. F. P. dan Jardim, W. F., 1993, Photodegradation of Methylene Blue

Using Solar Light and Semiconductor (TiO2), J. Chem. Ed.. 70, 10, 861-

862.

Palar, H, 1994, Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, Cetakan Pertama,

Rineka Cipta, Jakarta.

Palupi, Endang, 2006, Degradasi Methylene Blue dengan Metoda Fotokatalisis

dan Fotoeletrokatalisis Menggunakan Film TiO2. Skripsi Institut Pertanian

Bogor, Bogor.

52

Polleros, D.R., 1999, Experimental Organic Chemistry, John Willey and Sono,

Inc., New York.

Subechi, A. A., 2011, Studi Degradasi Metilen Biru oleh Komposit Kitosan-TiO2

Skripsi S1, UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta.

Stephen A. M., Marcel, 1995, Food Polysaccharides and Their Applications,

Marcel Dekker, New York.

Tamtama, R. B. H., 2004, Pengaruh Ion Cr (VI) Pada Fotodegradasi p-

Klorofenol, Skripsi S1, FMIPA UGM, Yogyakarta.

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

Tao, Y., Lianbin Ye, Jun Pan, Yaoming Wang dan Bin Tang. 2009. Removal of

Pb(II) from aqueous solution on Chitosan/TiO2 Hybrid Film. Journal of

Hazardous Materials, 161, 718-722.

Timuda, Gerald Ensang., 2009, Sintesis Nanopartikel TiO2 Dengan Metode

Sonokimia Untuk Aplikasi Sel Surya Tersensitasi Dye (Dye Sensitized Solar

Cell – Dssc) Menggunakan Ekstrak Kulit Buah Manggis Dan Plum Sebagai

Photosensitizer, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

Wastini, 2005, Kajian Pengaruh Ion Cr(II) Pada Fotodegradasi p-Klorofenol

Terkatalis TiO2, Skripsi S1, FMIPA UGM, Yogyakarta.

Wijanarko, P.I., Widiantoro, Lydia F.E., Soetardjo, dan Suryadi I., 2006, Kinetika

Adsorbsi Zat Warna Congo Red dan Rhodamin B dengan Menggunakan

Serabut Kelapa dan Ampas Tebu, Teknik Kimia, UKDM, Surabaya.

Wulandari, Afifah Maya, 2010, Pengaruh Ion Pb(II) dan Zn(II) Terhadap

Efektivitas Fotoreduksi Ion Cu(II) Terkatalisis TiO2, Tesis, FMIPA UGM,

Yogyakarta.

Zainal, Z., Hui, L. K., Hussein, M. Z. and Abdullah, A. H.(2009),

Characterization of TiO2-Chitosan/Glass photocatalyst for the removal of a

monoazo dye via photodegradation-adsorption process, J. Hazard. Mater.

Vol 164, pp 138–145.

Zubieta, C.E, Messina, P.V., Luengo, C., Dennehy, M., Pieroni, O., dan Schulz,

P.C., 2008. Reactive Dyes Remiton by porous TiO2-Chitosan Materials,

Journal of Hazardous materials, 152, 765-777.

53

LAMPIRAN

1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methylen Blue

a. Data hasil penentuan panjang gelombang maksimum

PANJANG GELOMBANG

(nm) ABSORBANSI

430 0,001

460 0,011

490 0,025

520 0,033

550 0,081

580 0,195

610 0,434

620 0,449

630 0,468

640 0,551

650 0,677

660 0,783

662 0,794

664 0,798

666 0,793

668 0,776

670 0,747

680 0,448

690 0,180

700 0,064

b. Kurva hubungan antara panjang gelombang dengan absorbansi

54

2. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Methyl Orange

a. Data hasil penentuan panjang gelombang maksimum

PANJANG GELOMBANG

(nm) ABSORBANSI

300 0,128

320 0,091

340 0,07

360 0,115

380 0,204

400 0,307

420 0,395

440 0,466

460 0,513

480 0,474

500 0,335

520 0,17

540 0,061

560 0,018

580 0,007

600 0,006

b. Kurva hubungan antara panjang gelombang dengan absorbansi

55

3. Kurva Standar Methylen Blue

a. Data hasil pembuatan kurva standar

Panjang gelombang

(nm)

Konsentrasi Methylen Blue

(ppm) Absorbansi

664 0 0

664 1 0,172

664 2 0,310

664 3 0,516

664 4 0,684

664 5 0,868

b. Kurva hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi

56

4. Kurva Standar Methyl Orange

a. Data hasil pembuatan kurva standar

Panjang gelombang

(nm)

Konsentrasi Methyl Orange

(ppm) Absorbansi

463 0 0

463 4 0,291

463 6 0,44

463 8 0,579

463 10 0,725

463 12 0,859

b. Kurva hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi

57

5. Hasil uji konsentrasi Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methylen

Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan penambahan ion logam Cu(II).

a. Hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi

zat warna Methylen Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan variasi

konsentrasinya.

Co

(ppm) t (jam) Absorbansi

C

(ppm) % Dekolorisasi

0 6 0,324 1,95 61,02

3 6 0,309 1,86 62,73

5 6 0,307 1,85 62,95

7 6 0,300 1,81 63,75

9 6 0,293 1,77 64,55

11 6 0,382 2,28 54,43

b. Kurva hubungan antara konsentrasi Cu(II) dan %Dekolorisasi Methylen

Blue.

58

6. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen

Blue oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya dan tanpa penambahan

ion logam Cu(II).

a. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen Blue

oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya ion logam Cu(II).

Ph t (jam) Co

(ppm) Absorbansi

C


3 6 5 0,173 1,09 78,18

5 6 5 0,317 1,91 61,82

7 6 5 0,374 2,23 55,34

9 6 5 0,464 2,74 45,11

11 6 5 0,450 2,66 46,70

b. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methylen

Blue oleh komposit TiO2-kitosan tanpa adanya ion logam Cu(II).

pH t (jam) Co

(ppm) Absorbansi

C


3 6 5 0,404 2,40 51,93

5 6 5 0,331 1,99 60,23

7 6 5 0,302 1,82 63,52

9 6 5 0,278 1,69 66,25

11 6 5 0,184 1,15 76,93

c. Kurva hubungan antara pH larutan dan %Dekolorisasi Methylen Blue.

59

7. Hasil uji konsentrasi Cu(II) terhadap dekolorisasi zat warna Methyl

Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan penambahan ion logam

Cu(II).

a. Hasil uji pengaruh penambahan ion logam Cu(II) terhadap dekolorisasi zat

warna Methyl Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan variasi

konsentrasinya.

Co

(ppm) t (jam) Absorbansi

C


0 5 0,169 2,30 76,98

10 5 0,192 1,07 94,63

15 5 0,203 1,14 94,32

20 5 0,219 1,23 93,86

25 5 0,271 1,63 92,39

30 5 0,290 1,52 91,85

35 5 0,392 2,21 88,95

b. Kurva hubungan antara konsentrasi Cu(II) dan %Dekolorisasi Methyl

Orange.

60

8. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methyl

Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya dan tanpa

penambahan ion logam Cu(II).

a. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methyl

Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya ion logam Cu(II).

pH t (jam) Co

(ppm) Absorbansi

C


2 5 20 0,079 1,05 94,76

4 5 20 0,044 0,56 97,19

6 5 20 0,288 3,96 80,20

8 5 20 0,477 6,59 67,04

10 5 20 0,830 11,51 42,46

b. Hasil uji variasi pH larutan terhadap dekolorisasi zat warna Methyl

Orange oleh komposit TiO2-kitosan dengan adanya ion logam Cu(II).

pH t (jam) Co

(ppm) Absorbansi

C

(ppm) % Dekolorisassi

2 5 20 1,017 14,11 29,44

4 5 20 0,103 1,38 93,08

6 5 20 0,524 7,25 63,77

8 5 20 0,572 7,92 60,42

10 5 20 1,068 14,82 25,88

c. Kurva hubungan antara pH larutan dan %Dekolorisasi Methyl Orange.

61

9. Perhitungan

Konversi absorbansi ke konsentrasi dengan metode kurva standar

Persamaan garis kurva standar:

y = 0,0718x + 0,0037

[Konsentrasi (c)] =

Contoh perhitungan:

[C] =

=

= 2,71 ppm

1. Perhitungan % Dekolorisasi

% Dekolorisasi = x 100%

= x 100%

= x 100%

= 86,47%

pengaruh penambahan ion logam cu(ii) terhadap

Documents