Top Banner
AF-47 Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi dan Tetapan Laju Thomas dalam Proses Adsorpsi Ion Cu(II) dari Larutan Pada Komposit Selulosa-Khitosan Terikatsilang dengan Menggunakan Kolom Secara Kontinu Eko Santoso dan Hendro Juwono Laboratorium Kimia Fisika dan Polimer, Jurusan kimia FMIPA ITS, Surabaya 60111 Abstrak Pada penelitian telah diteliti pengaruh penambahan polietilen glikol (PEG) pada gel khitosan sebagai bahan untuk pembuatan film komposit selulosa-khitosan terikatsilang. Komposit digunakan sebagai biosorben ion Cu(II) dalam larutan dengan menggunakan kolom katil tetap (fixed bed column) secara kontinu. Data penelitian dinyatakan dalam bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa dengan model kinetika Thomas. Hasil analisa kurva “breakthrough” dengan model kinetika Thomas menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi komposit meningkat dan tetapan laju Thomas menurun dengan adanya PEG, dimana PEG dengan massa molekul 4000 memberikan efek peningkatan dan penurunan tetapan laju Thomas yang lebih besar dibandingkan dengan PEG massa molekul 1000. Kata Kunci : adsorpsi, model Thomas, polietilen glikol, khitosan, selulosa, dan ion Cu(II) 1. Pendahuluan Logam berat terlarut dalam air limbah merupakan persoaan lingkungan di seluruh dunia. Logam berat sangat berbahaya bagi kesehatan manusia jika konsentrasinya melebihi ambang batas. Logam berat mempunyai sifat akumulatif dalam akumulatif dalam sistem biologis. Oleh karena itu, meskipun kosensentrasinya belum mencapai ambang batas, keberadaan logam berat dalam air limbah tetap memliki potensi yang berbahaya. Saat ini, lembaga-lembaga pemerintahan memberikan perhatian yang serius dan membuat aturan yang ketat terhadap pengolahan air limbah industri sebelum dibuang ke perairan terbuka [Quek et al., 1998]. Dan Berbagai metoda telah dikembangkan untuk memisahkan logam berat dari air limbah, antara lain meliputi metoda pengendapan kimia, filtrasi mekanik, penukar ion, elektrodeposisi, oksidasi-reduksi, sistem membrane, dan adsorpsi fisik. Namun, masing- masing metoda tersebut secara inheren mempunyai kelebihan dan keterbatasan. Beberapa tahun terakhir telah banyak dilakukan penelitian seputar polimer alam (biopolimer) yang mampu mengikat logam berat melalui pembentukan senyawa komplek sehingga biopolimer dapat berfungsi sebagai biosorben untuk memisahkan logam berat dari air limbah meskipun konsentrasinya sangat rendah [Schmul et al, 2001]. Salah satu biopolimer yang saat ini banyak diteliti sebagai biosorben bagi logam berat adalah khitosan, yaitu biopolimer yang diperoleh dari proses deasetilasi khitin. Khitosan sebagai biosorben bagi logam berat telah banyak dikaji, baik dalam keadaan murni [Jonsson-Charrier dkk., 1996; Bassi dkk., 2000; Verbych dkk, 2005; Lima and Airoldi, 2000; Ng, Cheung, and McKay1, 2002; Wan Ngah dkk., 2002; Paiseh da Silva and Pais Silva, 2004; Karthikeyan et al., 2004], termodifikasi [Huang dkk., Becker dkk., 2000; Cao dkk., 2001; Burke dkk., 2002; Wan Ngah dkk., 2002; Justi dkk., 2004; Rojas dkk., 2005;, maupun dipadukan dengan bahan-bahan lain [Boddu and Smith, 2002]. ISBN 978 -979-95845-9-5 SEMINAR NASIONAL KIMIA Surabaya, 28 Juli 2009 Diselenggarakan oleh Jurusan Kimia FMIPA-ITS
10

Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

May 27, 2018

Download

Documents

duonghuong
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-47

Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap KapasitasAdsorpsi dan Tetapan Laju Thomas dalam Proses

Adsorpsi Ion Cu(II) dari Larutan Pada KompositSelulosa-Khitosan Terikatsilang dengan

Menggunakan Kolom Secara Kontinu

Eko Santoso dan Hendro Juwono

Laboratorium Kimia Fisika dan Polimer, Jurusan kimia FMIPA ITS, Surabaya 60111

AbstrakPada penelitian telah diteliti pengaruh penambahan polietilen glikol (PEG) pada gel

khitosan sebagai bahan untuk pembuatan film komposit selulosa-khitosan terikatsilang.Komposit digunakan sebagai biosorben ion Cu(II) dalam larutan dengan menggunakankolom katil tetap (fixed bed column) secara kontinu. Data penelitian dinyatakan dalambentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa dengan model kinetika Thomas. Hasil analisakurva “breakthrough” dengan model kinetika Thomas menunjukkan bahwa kapasitasadsorpsi komposit meningkat dan tetapan laju Thomas menurun dengan adanya PEG,dimana PEG dengan massa molekul 4000 memberikan efek peningkatan dan penurunantetapan laju Thomas yang lebih besar dibandingkan dengan PEG massa molekul 1000.

Kata Kunci : adsorpsi, model Thomas, polietilen glikol, khitosan, selulosa, dan ion Cu(II)

1. PendahuluanLogam berat terlarut dalam air limbah merupakan persoaan lingkungan di seluruh

dunia. Logam berat sangat berbahaya bagi kesehatan manusia jika konsentrasinya melebihiambang batas. Logam berat mempunyai sifat akumulatif dalam akumulatif dalam sistembiologis. Oleh karena itu, meskipun kosensentrasinya belum mencapai ambang batas,keberadaan logam berat dalam air limbah tetap memliki potensi yang berbahaya. Saat ini,lembaga-lembaga pemerintahan memberikan perhatian yang serius dan membuat aturanyang ketat terhadap pengolahan air limbah industri sebelum dibuang ke perairan terbuka[Quek et al., 1998].

Dan Berbagai metoda telah dikembangkan untuk memisahkan logam berat dari airlimbah, antara lain meliputi metoda pengendapan kimia, filtrasi mekanik, penukar ion,elektrodeposisi, oksidasi-reduksi, sistem membrane, dan adsorpsi fisik. Namun, masing-masing metoda tersebut secara inheren mempunyai kelebihan dan keterbatasan. Beberapatahun terakhir telah banyak dilakukan penelitian seputar polimer alam (biopolimer) yangmampu mengikat logam berat melalui pembentukan senyawa komplek sehingga biopolimerdapat berfungsi sebagai biosorben untuk memisahkan logam berat dari air limbah meskipunkonsentrasinya sangat rendah [Schmul et al, 2001].

Salah satu biopolimer yang saat ini banyak diteliti sebagai biosorben bagi logamberat adalah khitosan, yaitu biopolimer yang diperoleh dari proses deasetilasi khitin.Khitosan sebagai biosorben bagi logam berat telah banyak dikaji, baik dalam keadaan murni[Jonsson-Charrier dkk., 1996; Bassi dkk., 2000; Verbych dkk, 2005; Lima and Airoldi, 2000;Ng, Cheung, and McKay1, 2002; Wan Ngah dkk., 2002; Paiseh da Silva and Pais Silva,2004; Karthikeyan et al., 2004], termodifikasi [Huang dkk., Becker dkk., 2000; Cao dkk.,2001; Burke dkk., 2002; Wan Ngah dkk., 2002; Justi dkk., 2004; Rojas dkk., 2005;, maupundipadukan dengan bahan-bahan lain [Boddu and Smith, 2002].

ISBN 978-979-95845-9-5SEMINAR NASIONAL KIMIASurabaya, 28 Juli 2009Diselenggarakan oleh Jurusan Kimia FMIPA-ITS

Page 2: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-48

Pada penelitian ini telah dikaji penggunaan komposit selulosa-khitosan terikatsilangsebagai biosorben bagi ion logam Cu(II) dari larutan. Komposit selulosa-khitosanterikatsilang dibuat dengan cara melapiskan film tipis khitosan terikatsilang di permukaankertas saring, dimana glutaraldehid digunakan sebagai agen ikatsilang khitosan. Selulosadan khitosan memiliki struktur kimiawi yang sangat mirip dan hanya berbeda gugus pada C-2 dalam cincin glukosa [Kumar, 2000]. Kemiripan struktur kimiawi tersebut memudahkanpelapisan filim khitosan di permukaan selulosa. Efek polietilen glikol (PEG) sebagai zatporogen dalam pembentukan film khitosan telah dikaji, dimana PEG dalam gel khitosanakan larut dan meninggalkan lubang pori saat film khitosan direndam dalam larutankoagulan NaOH, sehingga penambahan PEG dapat meningkatkan porositas film khitosan[Santoso dan Herwanto, 2006; Santoso dkk, 2007; Santoso dkk, 2008]. Peningkatanporositas film khitosan akan berpengaruh pada proses adsorpsi ion Cu (II). Tujuanpenelitian ini adalah mengkaji efek PEG terhadap kapasitas dan laju adsorpsi kompositselulosa-khitosan terikatsilang pada ion logam Cu(II) dengan menggunakan sistem kontinupada kolom katil tetap (fixed bed column) dengan pendekatan model kinetika Thomas.

2. EksperimenBahan dan Peralatan

Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah serbuk khitosan jenis food gradedan industrial grade yang diperoleh dari LIPI-Yogjakarta, serbuk CuCl2 p.a., larutan asamasetat 2%, larutan NaOH 1,0 M, larutan glutaraldehid 0,2%, kertas saring Whatman No. 93,dan polietilen glikol (PEG) 1000 dan 4000, akuades, akuademineralisasi.

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi peralatan gelas untukpembuatan larutan, preparasi komposit dan adsorpsi, kolom panjang 20 cm dengandiameter 1,5 cm, pompa, mikroskop sapuan elektron (SEM), spektrosfotometer serapanatom (AAS), dan spektrofotometer inframerah (FTIR).

PercobaanPreparasi komposit selulosa-khitosan terikatsilang

3,0 gram khitosan dilarutkan dalam 100 ml arutan asam asetat 2% sehinggaterbentuk gel. Kertas saring Whatman dipotong berukuran 14,0 cm x 1,8 cm dicelupkandalam gel dan ditarik di antara 2 batang pengaduk kaca sehingga terbentuk lapisan filmkhitosan di permukaan kertas saring (lihat Gambar 1), kemudian direndam dalam larutanNaOH 1,0 M selama 15 menit, kemudian direndam dalam larutan glutaraldehid 0,2% selama24 jam, kemudian dicuci dengan akuades dan dikeringkan di udara terbuka tanpa sinarmatahari, kemudian dipotong-potong kecil berukuran sekitar 3,0 mm x 3,0 mm, kemudiandimasukkan ke dalam kolom (lhat Gambar 2). Prosedur ini diulangi tetapi dalam pembuatangel khitosan ditambahkan PEG sebanyak 2,0 gram.

Adsorpsi kontinu pada kolomPotongan komposit selulosa-khitosan terikatsilang sebanyak 5,5 gram dimasukkan

ke dalam kolom sehingga tinggi “bed” biosorben dalam kolom adalah 10,0 cm (lihat Gambar2). Larutan yang mengandung ion Cu (II) 50 ppm dialirkan secara kontinu ke kolommenggunakan pompa dengan laju alir 2,0 mL/menit. Efluen yang keluar dari kolom secaraditampung dalam bak dan dicuplik setiap 4,0 jam, kemudian kadar logam Cu dalam efluendianalisa dengan spektrofotometer serapan atom (AAS). Aliran larutan ion Cu (II) ke dalamkolom dihentikan setelah kadar ion Cu (II) dalam efluen mendekati 50 ppm (sama dengankadar ion Cu (II) dalam larutan yang dialirkan ke dalam kolom).

Page 3: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-49

Gambar 1. Proses pelapisan film khitosan di permukaan kertas saring.

Gambar 2. Adsorpsi kontinu pada kolom katil tetap (fixed bed column)

Page 4: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-50

Analisa dataData adsorpsi kontinu pada kolom katil tetap (fixed bed column) yang diperoleh

dalam penelitian ini dianalisa menggunakan model kinetika Thomas, yang secara matematikdapat ditunjukkan pada persamaan (1).

]CoVw(Q

kexp[1

1CoCt

efoT

q

(1)

dimana Ct : konsentrasi logam berat dalam efluen setelah keluar dari kolom (mg/L) padawaktu t, Co : konsentrasi logam berat dalam larutan awal sebelum masuk kolom (mg/L), Q :laju alir volumetrik (L/menit), w : massa adsorben dalam kolom (g), kT : tetapan laju Thomas(L/menit.g), qo : kapasitas adsorpsi total adsorben dalam katil (mg/g), dan Vef : volumeefluen yang keluar dari kolom (L) pada waktu t. Plot antara Ct/Co terhadap Vef akanmenghasil kurva pola adsorpsi, yang biasa disebut sebagai kurva “breakthrough”.

3. Hasil dan PembahasanKomposit selulosa-khitosan terikatsilang

Komposit selulosa-khitosan terikatsilang diperoleh dengan prinsip inversi fasa,dimana larutan asam asetat yang terdapat dalam gel khitosan akan ditarik oleh larutankoagulan NaOH sehingga khitosan akan terendapkan sebagai film tipis di permukaan kertassaring. Secara fisik, ketika masih basah film khitosan di permukaan kertas saring tampaksebagai lapisan jernih (lihat Gambar 3)dan terasa agak licin. Dalam keadaan kering, filmkhitosan tak terlihat oleh mata kepala tetapi secara mikro dengan menggunakan mikroskopsapuan elektron (SEM) terlihat sebagai selaput tipis keputihan yang melapisi serat selulosa,seperti telah peneliti amati dalam penelitian terdahulu [Santoso, dkk., 2008], yangditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 3. Foto komposit selulosa-khitosan terikatsilang.

(a) (b)Gambar 4. Permukaan komposit selulosa-khitosan terikatsilang sebelum proses adsorpsi

dilihat menggunakan SEM dengan perbesaran 1000x : (a) tanpa PEG dan (b)dengan PEG [Santoso dkk, 2008].

Setelah proses adsorpsi, secara fisik permukaan komposit selulosa-khitosan terikatsilang tampak berwana kebiruan. Secara mikro dengan menggunakan SEM, padapermukaan tampak selaput keputihan yang lebih terang, seakan “berpendar”, seperti

Page 5: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-51

ditunjukkan pada Gambar 5. Pendaran putih diduga adalah akibat adanya logam Cu yangterserap pada permukaan komposit.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Gambar 5. Permukaan komposit selulosa-khitosan terikatsilang setelah proses adsorpsidilihat menggunakan SEM dengan perbesaran 1000x : (a) khitosan food gradetanpa PEG, (b) dan (c) khitosan food grade dengan PEG 1000 dan PEG 4000,(d) khitosan industrial grade tanpa PEG, (e) dan (f) khitosan industrial gradedengan PEG 1000 dan PEG 4000.

Kinetika adsorpsi model ThomasModel kinetika Thomas adalah model kinetika adalah salah satu model kinetika

yang dikembangkan untuk mengkaji proses adsorpsi heterogen dalam sistem yang mengalir[Thomas, 1944]. Model Thomas merupakan model yang paling umum dan banyakdigunakan untuk mengkaji kurva “breakthrough” karena kesederhanaannya [Han dkk, 2007].Model kinetika Thomas yang dinyatakan pada persamaan (1) dapat diubah menjadi bentuklinear, seperti yang dinyatakan pada persamaan (2).

QCoVk

Qwk

)1CtCo

(ln efToT q

(2)

Dari plot ln(Co/Ct – 1) versus Vef akan diperoleh persamaan garis linear sehingga nilaikapasitas adsorpsi qo dan tetapan laju kinetika Thomas kT dapat dihitung. Kesederhanaanmodel Thomas terlihat dari variabel yang terdapat dalam persamaan matematikanya, yaituvolume volumetrik dari efluen yang keluar dari kolom (Vef), yang dapat dihitung dari laju alirlarutan logam yang masuk ke dalam kolom (v dalam mL/menit) dan waktu pengambilansampel efluen yang keluar dari kalom (t dalam menit) untuk diukur kadar logam dalamefluen pada waktu pengambilan sampel tersebut sehingga diketahui nilai perbandingankadar logam dalam sampel efluen pada waktu t dan kadar logam dalam larutan awalsebelum masuk kolom, yaitu Ct/Co. Model Thomas dapat diubah menjadi bentukpersamaan linear, seperti ditunjukkan pada persamaan 2, sehingga dapat digunakan untukmengolah data kurva “breakthrough” menggunakan cara regresi linear yang sederhana,dimana ln (Co/Ct – 1) sebagai ordinat atau sumbu-y dan Vef sebagai absis atau sumbu-x.Koefisien regresi linear R2 harus berada pada interval 0,9 – 1,0. Dari regresi linear akandiperoleh persamaan linear y = a + bx, dimana a adalah intercept dan b adalah gradient.Berdasarkan nilai intercept a dapat dihitung kapasitas adsorpsi adsorben qo dan dari nilaigradient dapat dihitung tetapan laju Thomas kT.

Page 6: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-52

Data eksperimen pada penelitian ini dalam bentuk kurva “breakthrough” antaraCt/Co versus Vef dapat dilihat pada Gambar 6 dan Gambar 7. Hasil analisa kurva“breakthrough” dengan model kinetika Thomas melalui pendekatan regresi linear, berupakapasitas adsorpsi qo dan tetapan laju Thomas kT dapat dilihat pada Tabel 1. Koefisienkorelasi regresi linear yang diperoleh pada penelitian ini berkisar pada nila 0,928 – 0,993.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 2 4 6 8 10 12

V-efluen (L)

Ct/

Co

SK-1

SK-1P1000

SK-1P4000

Selulosa

Terhitung

Gambar 6. Kurva "breakthrough" dari data adsorpsi ion logam tembaga (Cu) pada kolomkomposit selulosa-khitosan food grade berikatsilang (w = 5,5 g dan laju volumealir = 2 mL/mnt, SK-1 : selulosa-khitosan food grade tanpa PEG, SK-1P1000 :selulosa-khitosan food grade + PEG 1000, SK-1P4000 : selulosa-khitosan foodgrade + PEG 4000).

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 2 4 6 8 10 12

V-efluen (L)

Ct/

Co

SK-2

SK-2P1000

Selulosa

"SK-2P4000"

Terhitung

Gambar 7. Kurva "breakthrough" dari data adsorpsi ion logam tembaga (Cu) pada kolomkomposit selulosa-khitosan industrial grade berikatsilang (w = 5,5 g dan lajuvolume alir = 2 mL/mnt, SK-2 : selulosa-khitosan industrial grade tanpa PEG,SK-2P1000 : selulosa-khitosan industrial grade + PEG 1000, SK-2P4000 :selulosa-khitosan industrial grade + PEG 4000).

Page 7: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-53

Tabel 1. Hasil analisa matematis gambar 4 dan gambar 5 dengan model kinetika Thomas.

No Jenis Adsorben

kT(L/mnt.g)

qo

(mg/g)1 Selulosa 0.00009 0.492 Selulosa-Khitosan food grade (SK-1) 0.00017 12.283 Selulosa-Khitosan food grade-PEG1000 (SK-1P1000) 0.00015 17.264 Selulosa-Khitosan food grade-PEG4000 (SK-1P4000) 0.00009 20.355 Selulosa-Khitosan industrial grade (SK-2) 0.00017 15.74

6Selulosa-Khitosan indsutrial grade+PEG1000 (SK-2P1000) 0.00014 16.26

7Selulosa-Khitosan industrial grade+PEG4000 (SK-2P4000) 0.00013 23.08

Efek PEG pada kapasitas adsorpsiPada Tabel 1 dapat diketahui bahwa penambahan polietilen glikol (PEG) dapat

meningkatkan kapasitas adsorpsi (qo) komposit selulosa-khitosan terikatsilang pada ion Cu(II), baik untuk komposit yang menggunakan khitosan food grade maupun khitosan industrialgrade. Efek penambahan PEG terhadap kapasitas adsorpsi komposit selulosa-khitosanterikatsilang dapat dilihat lebih jelas pada Gambar 8. Semakin tinggi massa molekul PEGyang ditambahkan semakin besar kapasitas adsorpsi yang dihasilkan.

Penambahan PEG pada gel khitosan sebagai bahan pembentuk film khitosan akanmenyebabkan film khitosan menjadi berpori karena PEG akan larut ketika film khitosandimasukkan ke dalam larutan koagulan NaOH. Pada penelitian terdahulu telah diketahuibahwa penambahan PEG akan meningkatkan porositas film khitosan dan semakin banyakjumlah PEG yang ditambahkan maka semakin besar pula porositas yang ditimbulkannya[Santoso dkk, 2008]. Pada penelitian ini, peningkatan kapasitas adsorpsi dengan adanyapenambahan PEG pada proses pembuatan komposit selulosa-khitosan terikatsilang didugakuat terkait dengan peningkatan porositas dalam film khitosan. Semakin besar massamolekul PEG yang ditimbahkan maka semakin besar ukuran pori yang dihasilkan dalam filmkhitosan. Adanya pori dalam film khitosan menyebabkan larutan logam mampu menembuske banyak ruang dalam film khitosan dan semakin banyak berinteraksi dengan pusat aktifadsorpsi dalam film khitosan, yaitu gugus NH2 sehingga semakin besar pula peluang ion Cu(II) terikat dengan gugus NH2. Tanpa adanya pori maka larutan yang mengandung ion Cu(II) hanya akan berinteraksi dengan permukaan film khitosan dan interaksi antara ion Cu(II)dengan gugus NH2 hanya terjadi pada permukaan film.

Selulosa murni berupa kertas saring Whatman diketahui mempunyai porositas yangbesar dibandingkan film khitosan, baik dengan penambahan PEG maupun tanpapenambahan PEG [Santoso dkk, 2008]. Kapasitas adsorpsi selulosa murni adalah sangatrendah, seperti ditunjukkan pada gambar 8, karena selulosa murni tidak mempunyai gugusaktif yang mampu mengikat ion Cu (II) dalam larutan.

Page 8: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-54

(a)

(b)

Gambar 8. Efek penambahan PEG 1000 dan PEG 4000 pada komposit selulosa-khitosanterikatsilang terhadap kapasitas adsorpsi ion Cu (II), untuk (a) khitosan foodgrade dan (b) khitosan industrial grade

Efek PEG pada laju difusiLaju difusi larutan melalui kolom adsorben dapat dilihat dari nilai tetapan laju

Thomas kT yang dinyatakan dalam L/mnt.g, yakni besar volume larutan yang mampumelalui 1,0 g adsorben setiap 1,0 menit. Pada tabel 1 tampak bahwa penambahan PEGtelah menurunkan laju difusi larutan melalui adsorben komposit selulosa-khitosanterikatsilang, baik untuk khitosan food grade maupun industrial grade. Efek penambahanPEG terhadap penurunan laju difusi tampak lebih jelas pada Gambar 9.

Page 9: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-55

(a)

(b)

Gambar 9. Efek penambahan PEG 1000 dan PEG 4000 pada komposit selulosa-khitosanterikatsilang terhadap kapasitas adsorpsi ion Cu (II), untuk (a) khitosan foodgrade dan (b) khitosan industrial grade.

Telah diterangkan bahwa bahwa penambahan PEG telah meningkatkan porositasfilm khitosan. Jika pori-pori dalam film khitosan saling bertemu akan membentukterowongan atau lorong-lorong. Semakin banyak terowongan atau lorong-lorong dalam filimkhitosan menyebabkan semakin panjang lintasan yang harus dilalui larutan ketika larutanmelalui adsorben dan semakin lama waktu yang dibutuhkan oleh larutan untuk keluar dariadsorben, sehingga semakin sedikit volume larutan yang mampu menembus adsorben persatuan jumlah adsorben per satuan waktu. Oleh karena itu, penambahan PEG yangmenyebabkan peningkatan porositas film khitosan telah menyebabkan penurunan nilaitetapan laju Thomas, yaitu laju larutan melalui adsorben dalam kolom.

4. KesimpulanDari hasil dan pembahasan yang telah diterangkan di atas dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Penambahan polietilen glikol (PEG) mampu meningkatkan kapasitas adsorpsikomposit selulosa-khitosan terikat silang terhadap ion Cu (II) dalam larutan, baikkomposit yang menggunakan khitosan food grade maupun industrial grade. PEGdengan massa molekul 4000 memberikan efek peningkatan kapasitas adsorpsilebih besar dibandingkan PEG dengan massa molekul 1000.

Page 10: Efek Polietilen Glikol (PEG) Terhadap Kapasitas Adsorpsi ...personal.its.ac.id/files/pub/4668-drsekosantosomsi-Prosiding Senaki... · bentuk kurva “breaktrough” yang dianalisa

AF-56

2. Penambahan polietilen glikol (PEG) menyebabkan penurunan nilai laju difusi larutanion Cu(II) ke dalam kolom adsorben, baik adsorben yang menggunakan khitosanfood grade maupun industrial grade. PEG dengan massa molekul 4000 memberikanefek penurunan laju difusi lebih besar dibandingkan PEG dengan massa molekul1000.

Daftar PustakaBassi, Prasher, and Simpson, 2000, “Removal of Selected Metal Ions from Aqueous Solutions Using

Chitosan Flakes”, Separation Science and Technology,Becker, T., Schlaak, M., and Strasdeit, H., 2000, “Adsorption of nickel (II), zinc (II), and cadmium (II) by

new chitosan derivatives”, Reactive and Functional Polymer, 44, pp. 289-298.Boddu, V.M. and Smith, E.D., 2002, “A Composite Chitosan Biosorbent For Adsorption of Heavy

Metals From Wastewaters”, www. asc2002. com/manuscripts/E/ EP-01Standby.pdf.Burke, A., Yilmaz, E., Hasirci, N., and Yilmaz, O., 2002, “Iron (III) removal from solution through

adsorption on chitosan”, J. App. Poly. Sci., 84, pp. 1185-1192.Cao, Z., Ge, H., and Lai, S., 2001, “Studies on synthesis and adsorption properties of chitosan cross-

linked by gluteraldehyde and Cu (II) as template under microwave irradiation”, EuropeanPolymer Journal, 37, pp. 2141-2143.

Han, R., Wang, Yi., Zou, W., Wang, Y., and Shi, J., 2007, “Comparison of linear and nonlinear analysisin estimating the Thomas model parameters for methylene blue adsorption onto naturalzeolite in fixed-bed column, J. Haz. Mat., 145, pp. 331-335.

Huang, C., Chung, Y., and Lion, M.,1996, “Adsorption of Cu (II) and Ni (II) by pelletized biopolymer”, J.Haz. Mat., 45, pp. 265-277.

Jonsson-Charrier, M., et al, 1996,“Vanandium (IV) sorption by chitosan : kinetics and and equilibrium”,wat. Res., 30, 2, pp. 465-475.

Justi, K.C, Laranjeira, M.C.M., Neves, A., Mangrich, A.S., Fa´vere, V.T., 2004, “Chitosan functionalizedwith 2[-bis-(pyridylmethyl) aminomethyl]4-methyl-6-ormyl-phenol : equilibrium and kinetics ofcopper (II) adsorption”, Polymer, 45, pp. 6285–6290.

Karthikeyan, G., Anbalagan, K., Andal, N.M., 2004, “Adsorption dynamics and equilibrium studies ofZn (II) onto chitosan”, Indian J. chem. Sci., 116, 2, pp. 119-127.

Kumar, M.N.V., 2000, “A Review of chitin and chitosan applications”, Reactive and FunctionalPolymers, 46, pp. 1-27.

Lima, I.S. and Airoldi, C., 2000, “A Thermodynamic investigation on chitosan-divalent cationinteactions”, Thermochimica Acta, 421 , pp. 133-139.

Ng, J.C.Y., Cheung, and McKay1, 2002, “Equilibrium Studies of the Sorption of Cu(II) Ions ontoChitosan”, Journal of Colloid and Interface Science, 255, pp. 64–74.

Paiseh da Silva, K.M. and Pais Silva, M.I., 2004, “Copper sorption from diesel oil on chitin andchitosan polymers”, Colloids and Surfaces A : Physico chem.. Eng. Aspects, 237, pp. 15-21.

Quek, SY., Wase, DAJ., and Forster, CF., 1998, “The use of sago waste for the sorption of lead andcopper”, Water SA, Vol. 24, No. 3, pp. 251-256.

Rojas, G., Silva, J., Flores, J.A., Rodriquez, A., Ly, M., and Maldonado, H., 2005, “Adsorption ofchromium onto cross-linked chitosan”, Sep. Pur. Tech., 44, pp. 31-36.

Santoso, E. dan Herwanto, B., 2006, “Adsorpsi ion Pb(II) pada membran selulosa-khitosanterikatsilang”, Akta Kimia Indonesia, Vol. 2, No. 1, hal 9-24.

Santoso, E., Juwono, H., dan Ratnawati, Y., 2008, “The isotherm adsorption of Cu2+ ions in theaqueous solutions by cross-linked chitosan-cellulose membrane composite”, Majalah IPTEK,Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

Santoso, E., Juwono, H., Ratnawati, Y. dan Rizal, R., 2007, “The isotherm adsorption of Cu2+ and Cr3+

ions in the aqueous solutions by cross-linked chitosan-cellulose membrane composite”,Prosiding Seminar Nasional Kimia, Jurusan Kimia FMIPA ITS, Surabaya.

Schmuhl, R., Krieg, H.M., and Keizer, K., 2001, “Adsorption of Cu(II) and Cr(VI) ions by Chitosan :Kinetics and Equilibrium Studies”, Water SA, Vol. 27, No. 1, pp. 79–86.

Thomas, H.C., 1944. Heterogeneous ion exchange in a flowing system. J. Am. Chem. Soc., 66, 1664–1666.

Verbych, S., Bryk, M., and Chornokur, G., 2005, “Removal of Copper(II) from Aqueous Solutions byChitosan Adsorption”, Separation Science and Technology, 40, pp. 1749–1759.

Wan Ngah, W.S., Endud, C.S., and Mayanar, R., 2002, “Removal copper (II) ions from aqueoussolution onto chitosan and cross-linked chitosan beads”, Ractive and Functional Polymers,50, 181-190.