-
Muzakky, dkk ISSN 0216-3128 173
OPTIMASI EKSTRAKSI ASAM HUMAT DARI Na-HUMATDAN KARAKTERISASINYA DENGAN FTIR.
Muzakky, Agus Taftazani danSukirnoPuslitballg TekllologiMaju BATAN, Yogyakarta
ABSTRAK
OPTIMASI EKSTRAKSI ASAM HUMAT DARI Na-HUMAT DAN KARAKTERISASINYA DENGANFTIR. TelahdilakukalloptimasiekstraksiasamI/Umatdari Na-humatdall karakterisasinyadenganFTIR.Tujuall pelleltiall illi ulltuk isolasi asam I/Umatdari tallah gambutdengall metodaekstraksicair-cair.SebagaiumpallNa-humat,dibuatdellgallmereaksikantanahgambutukuran400mashdenganNaOH 0,1Nselama24 jam. Ekstraktalldipilih "melil iso buti/ keton" (MIBK) karena cukupselektifterhadapasamImmat,sedangkankarakterisasillyamellggullakan"fourier transforminfra red" (FITR). Hasi/ ekstrasioptimumpada waklll kontak15mellit,kOllselltrasifasa orgallik MIBK 80%dall pH 3. Hasi/ karakterisasiFTIR temyatamellghasilkallmunculllyaspektraIR pada daerah 3442,7 cn,-I, 2922.0dall 2852.5 cm,l,1716,5cm-' serta1624.0cm,l.Hal illi berartiballlvakarakteristikasamlmmathasilekstraksitidakberbeda
jauh dengallasamI/Umatstalldar. Tetapidellgallmuncuillyaspektrapadapita 1120.7cm,ldall banyaknyaspektrapita-pitadiatas3500CI/I,Iasamlmmathasilekstraksibelumbebasdari SiO! danpengotorlogam.
Kata kllllci : Asamlwmat,Na-Humat,FTlR, MIBK.
ABSTRACT
OPTIMIZATION EXTRACTION OF HUMIC ACID FROM NA-HUMATE AND
CHARACTlRIZATlON BY FTlR. The Optimizatioll extractionof humic acid from Na-Humateandcharactizatio/lbyFTiR hasbeendOlle. For thatpurpose,thestudyis to isolateof Iwmicacidfrom peatsoilby liquid-liquid extraction.As afeedtheNa-Iwmatewasmadebyreactionof 400-meshsizeofpeatsoil with0,1 N NaOH duri/lg24 hour. Theextractedwasusingby methyliso butylketolle(MBIK) becauseit's veryselectedwith humicacid, while Fourier TrallsformInfra Red (FITR) for characterization. The resultofextractionwereoptimizeatl5 minute,80%MIBK concentrationalldpH 3. Theresultof characterizationbyFTlR, appearedof spectraon 3442,7 cm,l,2922.0and 2852.5 cm,l, 1716,5ClII-' also on 1624.0cm,l. It'smeanthatcharacterizedof extractionresultwassignificantbyhumicacid standard. But appearedspectraall 1120.7cm,landupper3500cm,lhumicacidextractionresultnotfreefrom SiO! andmetalsimpurities.
Keyword: humicacid,Na-Humate,FTIR, MIBK.
PENDAHULUANIsolasisenyawaanhumikdaritanahorganiktelahdimulaipadatahun1930-an,parapenelitimulaimenggunakanlarutangaramnetraldari asam-asammineraldanjuga garam-garamoksalatsertaasam-asamorganiklain denganberatmolekularrendah.Pada perkembanganselanjutnya,berbagaipelarutorganik dan anorganik digunakan untukmengisolasisenyawaanhumikdaritanahorganik(l).
Perhatian besar diberikan untuk garam-garamnetraldari asam-asammineral,khususnyanatriumpirofosfat. Padaawalnyagaramnetralinibanyakdigunakanuntukmengisolasiasamhumatdari tanahorganik. Namun dcmikian sejumlahpenulisdalampcnelitian-pcnclitianyangsamatelahmelaporkanbahwa larutantersebuthanyasedikitmengekstraksubstansi-substansisenyawahumikdari tanahorganik, dibandingkandenganlarutanalkali. Larutan NaOH 0,I M diketahuisangatefektif mengekstraksenyawaanhumik, dimanasenyawaanhumik larut dalamNaOI-l sedangkanhumin dan senyawabllkan hllmik lainnya tidak
larut(2). Untuk mendapatkanasam humat darilarutanNaOH ini perlu ditambahkanHCI danpengaturanpH hingga2 sehinggaasamhumatakanmenggumpaldantidaklarut,sedangkanasamfulfattetaplarut. Asam humatselanjutnyadipisahkandari larutan basa asam fulfat dengan jalanpemusinganberulang-ulangdanmemerlukanwaktulama. Asam humat yang telah dipisahkaniniselanjutnyamasih harus dikeringbekukanagardiperolehasamhumatkering(3).Cara isolasi inimerupakan cara klasik, sehingga untukmemperoleh asam humat tersebut akanmemerlukanwaktulamadanhasil perolehanyangrendah.
Dengan demikian rumit.dan lama dalammengisolasiasamhumattersebutdiatas,makapadapenelitian ini dicoba cara lain denganmetodaekstraksicair-cair menggunakanpelarut organikmetil isobutil keton(MIBK)(4), AlasandipilihnyaMIBK menurut Stevenson(6)dapat dilihat padatabeldibawahini.
Prosiding Pertemuandan PresentasiIImiahPenelitianDasarIImu PengetahuandanTeknologiNuklirP3TM-BATANYogyakarta,8 Jull 2003
-
/74 ISSN 0216- 3128 /lfllzakky, dkk
Tabel 1. Perolehan asam humat dari tanahgambut(6)
Keda- SenyawaMetodaMetodalaman
terisolasiklasikekstraksi(m)
(NaOH)MIBKg/100g
G/1OOggambut
gambut
0,I-I
Asamhumat6,06,2
Asamfulvat0,7610,0
Humin
-4,2
1-2,0
Asamhumat6,014,0
Asamfulvat
0,543,8
Humin
-7,0
Teo";
Secara sederhanaekstraksiasamhumat
(A) denganMIBK (Ox) dapatdinytakansbb,
Denganasumsibahwahanya[AOxnJ yangadadalamfaseorganikdanAn+ terdapatdalamfaseair,makakoefisendistribusi(KD) adalah,
(5)
MenurutHirano,T.S(7)substitusiperasamaan(1), (2), (3) dan (4) kedalampersamaan(5), akankitadapatkan,
Kita sederhanakanpersamaan(6) denganmengambilsebagianhargapersamaantersebut,
Sehingga penyederhanaanpersamaan(6)diatasmenjadi,
A/1+ +11Ox - ~ AOxn,
[AOxn]KAOxn =-----
[An +][Ox-]
DisosiasidariekstraktanMIBK adalah,
(1)
KAOx KdK:n
(K~)"(7)
Distribusiekstraktandiantarafaseair(fa)ke faseorganik(fo),
HOx~H+ +Ox-,
Ka =[H+][Ox-][HOxJ
[HOx]a H [HOx]o,[HOx]o
Kd =---[HOx]a
(2)
(3)
logKD = logK +1l1og[HOx] +1l.pH, 8).ex 0
Tata kerja
1. Baha"-baha,,.
Tanah gambut yang diambil dariKalimantan,NaOH, KOH, Na2C03, KCl danHCI,dan ekstraktanMetil Isobutil Keton (MIBK),Kerosin,N-N-dimethylacetamidasemuanyabllatanE. Merck.
2.Alat-alat.
Notasi subskrip(a) merupakanfaseair dan(0) adalahfaseorganik,dengandemikiandistribusikompleks senyawa humat dalam ke dua faseadalah,
Seperangkat Spektrometer UV-Visible,HEWLETT 8452 A PACKARD Diode ArraySpectrophotometer,seperangkatalatFTIR, corongpisah500ml,pengadukmagnetdan alatpemllsing.
IAOxn]a H lAOxn]o,
K I __[A_O_x_n_J_od - [AOxnJa
(4)
Cara lielja.
1. Pcmbuatanlarutan umpanNa-humatlH).
DiambiltanahgambutkeringdenganlIkuranblltiran400mesh,denganberat0,1gramke dalamerlenmeycr50 ml dan ditambahkan15ml larlltanNaOl1 0,1 N, sclanjlltnyaadllk sclama24 jam
Prosiding PertemuandanPresentasiIImiahPenelitianDasar IImuPengetahuandan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta,8 Juli 2003
-
Muzakky,dkk ISSN 0216- 3128 175
4 7 10 13 15Waktu kontak (menit)
Gambar 1. PengarohwaktukontakterhadapKDasamhumat
Pada menit ke-15 ke atas hasil yangdiperoleh relatif konstan, yang berarti bahwapenambahan waktu pengocokan tidak akanmemberikanpenambahanhasil yangberarti. Halini menunjukkanbahwawaktupengocokankuranglebih IS menitmerupakanwaktu optimumuntukmengekstrakasamhurnatdenganMIBK, dan Halini berartikesetimbanganpada persamaan(2), (3)dan(4) telahoptimal.
Pada variable konsentrasi fasa organik([HOx]o)terhadapKD asam hurnat,yang sesuaidenganpersarnaan(8) diatasbahwalog KD akanmerupakanfungsi konsentrasifo ([HOx]o). Darihasil percobaanyang diperolehpada Gambar2,menunjukkanbahwa sernakintinggi konsentrasiMIBK dalamkerosin,rnakaakan semakinbesarKD a!iamhumat.
Dari GambaI'2, tersebuttampakbahwapadakonsentrasiMIBK yang rendahKD asam humatakancenderungkecil, danpadakondisikonsentrasiMIBK yang tinggi KD asam hurnatakan naik.Kenaikan tertinggi dicapai pada keadaankonsentrasi80 %, kemudianrelatif konstanpadakonstrasi90%. Dengandemikianpecobaanpada
Pengaroh konsentrasi[Ho.J 0 ter-hadapKD a.samhl/mat.
menggunakanpengaduk rnagnet. Dipisahkanantarafraksipadatdenganfraksicairmenggunakanalat pemusingdengankecepatan2000-3000rpm,selanjutnyafraksi larutan ditampungke dalamwadahplastikyangselanjutnyadigunakansebagaiumpanekstraksi.
2.EkstraksiasamIlUmatdellganMIBK.
Diambil 10 ml umpan Na-Humat dandirnasukkan ke dalam corong pisah dengankapasitas30 ml yangdidalamnyatelahadalarutan10 ml MIBK-Kerosin 10% (atau divariasi).Kemudiandilakukanpengocokandilakukanselama15 menit (atau divariasi). Setelah kedua fasaterpisah kemudian diambil fasa air yangmengandungasam fulvat, dan fasa organiknyayang tinggal didalam corong pisah ditambahkanNaOH 0,1N dan0,01gramkristalkalsiumkloridaanhidrous(4).Kemudiandikocok kembaliselama15 menit. Setelahkeduafasa terpisahkemudiandiambil fasa air yangmengandungasamhumatpadawadahplatik25 ml. Di asamkandenganHCIpekathinggalarutankeruh, kemudiandiekstraksidenganMIBK kembali,sehinggadiperolehasamhurnatdalam bentuk gel dan dikeringkanuntukdikarakterisasi menggunakan FTIR. Fasaorganiknyadi analisis asam hurnatnyadenganspektrofometerUV-Vis pada panjanggelombang400 nm dan N,N-Dimetilasetamidasebagaipengencerdenganperbandinganvolume sebesarI: 1.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil danpembahasanini kitaawaliterlebihdahuludenganmenentukanoptimasiwaktukontak,atauwaktureaksidari persarnaan(I) sertareaksikesetimbangandari persamaan(2), (3) dan (4)menjadi sempuma. Dari Gambaar I, dapatdiperlihatkanproseswaktukontak semakinlarna,akan menjadistabil atau konstan. Atau dengankatalainKD asamhurnatdari larutanNa-humatke
pelarut organik MIBK sernakin besar dengansernakinlarnanyawaktukontak.
Terlihatdari GambarI, bahwapadamenitke-2 sampeimenit ke-IO terjadi kenaikantajamterhadapKD kemudianrelatifstabilpadamenitkeIS yangberartisemakinbanyakasamhurnatyangterekstrakoleh MIBK. Hal ini karenaterjadinyakenaikansolvasiolehMIBK terhadapasamhumatdengan adanya kenaikan waktu kontak antarpelarut. Tanpaadanyapengocokan,pelarutMIBKakan sulit mengambilasamhumatkarenaMIBKtidak bercampurdengan air. Dengan adanyapengocokanterseburakan menambahkesempatanasam humat untuk berdistribusidalam pe1arutorganiksehinggaMIBK lebih mudahmensolvasidanmcngckstraksidari fasaair. -
1
0,9
0.8
~ 0,7E 0,5EO,Sro
~ 004o 0.3::.::: 0,2
0,1
1
0.8
0,7
ro 0.5
~ 0.5
~ 004fJ)
~ 0.3
~ 0.2
0.1
10
Gambar 2.
20 40 50 80
konsentrasi fo atau (Hox].(%)
25
90
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, B Juli 2003
-
/76 ISSN 0216- 3128 Mllzakky, dkk
Gambar 2, telah tidak menyalahi phenomenaekstraksiyangterterapadapesamaan(8)diatas.
Untuk mendukungpereobaandiatasapakahtelahsesuaidenganpersamaan(8), kita buktikankembali denganvariablepH terhadapKD asamhumat,yangdapatdiperlihatkanpadagambar3.
Dari Gambar3, dapatdiperlihatkanbahwaKD asamhumatjuga sangatdipengaruhiolehpH.Dari pereobaan variable pH tersebut dapatdiperolehhasil bahwadenganpH sernakinkeeilrnakasemakinbesar pula KD asamhurnatyangdiperoleh Phenomena variable pH ini dapatditerangkanbahwa,dengansernakintingginyapHmakasenyawahumatakanlebih mudahterionkandan akan lebih mudah bereaksi denganNaOHmembentukNa-humat,sedangkandalam kondisipH yang semakin rendah,senyawahurnatakansernakin banyak dalam bentuk tak terionkansehinggaasarnhurnatyangterekstrakoleh MlBKakansernakinbanyak
(gambar5). Dari spektratersebutmunculpita-pitautamayang rnerupakankarakteristikdari spektraasamhumat.Pita-pitatersebutmuneulpadadaerah3442,7 em" denganabsorpsikuat menunjukkanbahwapadadaerahini tcrjadi serapanrentang(-OH). Narnuntidak mcnutupkernungkinanbahwapadadaerahini juga terdapatrcntang(-N-H) danikatanhidrogen.Terjadinyaserapanrentang(-OH)tersebut merupakankarakteristiksenyawahurnatkarenaadanyagugusfungsionalfenolik(-OH) danalkoholik(-OH).
Pita karaktcristiklain yang rnenunjukkanbahwa euplikan hasil ekstraksi tersebutadalahasarnhurnatyaitu pita serapanpada 2922.0dan2852.5em'l,pita ini terlihatsangatsignifikanpadaasamhurnat.Pita ini dapatberuparentangvibrasiyang asirnetri maupun simetri khususnyapadarcntangalifatis(C-H) dalarngugusrnctildan!atau"metilenaktif'yangbiasanyadalarnbentukketonterkonjugasidengan struktur sebagai (CO-CHrCOo).
0.90.8
_ 0.7roE 0.6~
.r::. 0.5
~ 0.4rJ)
~ 0.3
~ 0.20.1
o
3 4 6
pH
8 10
Gambar3. Pengaruh pH terhadapKD asa1/lhll1/la(
Ikatan asarnhumatdenganMlBK adalahikatanhidrogenyang terjadikarenaatom0 darigugus karbonil dalarn rnolekul MlBKrnendonorkanpasanganelektronnyakepadaatomHdari gugus karboksil, fcnolik rnaupunalkoholalifatik dalarn rnolckul asam hurnat. DengandcrnikianIcngkapsudahpcrnbuktianpersarnaan(8)diatas, bahwa KD ekstraksi sebagai fungsikonsentrasifasaorganikdanpH.
Hasil akhir ckstraksiasarnhurnatsetelah
mclalui proscs pcndinginan kcring, kcmudianstrukturgugus fungsionalmolckulnyadi analisisdcnganalat FTIR dan hasinyadapatditampilkanpadagambar4.
Bcrdasarkanhasil analisisdenganspcktraFTIR scbagaimanadibcrikan pada gambar 4,dikctahuibahwabahanhasil ckstraksidari tanahgambutmcnggunakanMlBK mcnunjukkanpotayang samadcnganstrukturasamhumatstandar
Gambar4.Karakterisasispektraasamhumathasi/ekstrasidengallFTIR
Gambar 5. Spektra FTIR asam humat danderivatnya1/IellllrutTAN.KH.{.I)
Scrapan pita 1716,5 em'l mcnandakanadanyarentangvibrasi(C=O)yangjugamcrupakan
Prosiding Pertemuandan PresentasiIImiahPenelitianDasar IImuPengetahuandanTeknologi NuklirP3TM-BATANYogyakarta,8 Juli 2003
-
Mllzakky, dkk ISSN 0216- 3128 /77
salah satu karakteristik spektra infra merahsenyawahumat,danvibrasi(C=O)ini dapatberasaldarigugusketon,karboksilatmaupunkuinon.
Pita di daerah 1624.0cm,l menunjukkanadanya gugus aromatis (C=C) ikatan rangkapterkonjugasi dengan (C=O) danlatau (COO).Untukpita-pita1458,1,1541,0,dan1508,2cm'l inimenandakanadanyagaramdari COOH, dimanapita ini munculkarenaadanyapengotordari clayyangditunjukkanolehpita-pitapadadaerah1267,2cm'l memperkuatadanya ikatan vibrasi alifatisgugus(C-H). Asamhumathasilekstraksiini masihmengandungpengotorSi02 yangditandaidenganmunculnya pita pada daerah 1126,4 cm,l.Perbedaanyang jelas dari gambar4 dengan5adalahmasih adanyapengotordari asamhumatyang diperoleh dari ekstraksi cair-cairmenggunakanMIBK.
KESIMPULAN
Asam humat dapat di ekstrasi dari Na-humat, dengan cara ekstraksi cair-cairmenggunakanMIBK. Kondisi optimumekstraksidilakukanpadawaktukontak15menit,konsentrasifasa organik MIBK 80% dan pH 3. DenganmunculnyaspektralR pada daerah3442,7cm'l,2922.0dan2852.5cml, 1716,5em-I serta1624.0cm'l berarti karakteristik asam humat hasilekstraksitidak berbedajauh denganasamhumatstandar.Tetapidenganmunculnyapita 1120.7em'I dan banyaknyapita diatas3500cm,lasamhasilekstraksibelum bebasdari SiOz dan pengotorlogam
DAFT AR PUST AKA.
I ~Kononova.M.M., Soil organic matter, It'snature,It's role in soil formationand in soilfertility., London, secondedition, PergamonPress.,1966.
2. Aiken.,G.R et aI., An Introductionto humicsubstance in soil, sedimen, and awter :Geochemistry,isolationand characterisation,Wiley-Interscience,New York., 1985.
3. TAN.K.H., Soil Sampling,Preparation, and Analysis , MarcelDekker,Inc,NewYork, (1996).
4. Rice.,J., and Maccarthy.P,Isolationof huminby liquid-liquid partitioning.,The scienceofthe total environment., 81/82., p.61-63.,
Elsevier Science publishers., Amsterdam.,(1989).
5. Hayes,M.H.B.,Extractionof humicsubstancesfrom soil, Humic substancein soil, sedimentand water geochemistry, Isolation andcharacterization, Wiley-Interscience, NewYork, (1995).
6. Stevenson, F.J., " Humus Chemistry",Genesisi,Composition,Reaction, 2 En., JohnWiley andSoon.,Inc.New york.,(1982).
7. Hirano, T.S at all., The Physic-chemicalbehaviorof radioactivecerium in seawater.,Radioactive contamination of the marine
environment.,Proceeding of a symposiumSeattle,IAEA, Vienna,(1972).
8. Muzakky,AgusTaftazani,Sumining,Optimasireaksitanahgambutdenganbasa sodiumpadasistim catu., Prosiding PPI-PDIPTN P3TM-BATAN Y ogyakarta,(2002).
TANYAJAWAB
Suparjono
Apa sudahdipejarisolvenselainMIBK.
KenapadigunakanFTIR .
Muzakky
Sudah, tetapi effisiensinyakedl < 10%danterjadifase ketiga
UlltukasamhumatkarakterisasillyayangterbaikhallyaFTfR.
Heny Suseno
Untuk memperoleh asam humat yangdiidentifikasi menggunakanFTIR, apakahdata-data tersebut divalidasi menggunakan"standartreferencematerial"?
Muzakky
Penggunaall "stalldart referencematerial"sudahdilakukalldari SRM danIHSS
ladi kevalit{J1l11yadapatdipercaya.
Prosiding PertemuandanPresentasilimiahPenelltianDasarIImuPengetahuandanTeknologiNukllrP3TM-BATAN Yogyakarta,8 Jull 2003
k: Daftar isi
