APLIKASI RADIASI UNTUK KOPOLIMERISASI APLIKASI RADIASI UNTUK KOPOLIMERISASI CANGKOK ASAM AKRILAT DAN AKRILAMIDA PADA CANGKOK ASAM AKRILAT DAN AKRILAMIDA PADA KHITIN SEBAGAI BAHAN PENUKAR ION KHITIN SEBAGAI BAHAN PENUKAR ION Gatot Trimulyadi Rekso NIP : 19541128 198503 1 002 DISAJIKAN PADA PRESENTASI ILMIAH PENELITI UTAMA PUSAT APLIKASI ISOTOP DAN RADIASI BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL 2014
52
Embed
Gatot Trimulyadi- Grafting by irradiation for ion exchange
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
APLIKASI RADIASI UNTUK KOPOLIMERISASI APLIKASI RADIASI UNTUK KOPOLIMERISASI CANGKOK ASAM AKRILAT DAN AKRILAMIDA PADA CANGKOK ASAM AKRILAT DAN AKRILAMIDA PADA
KHITIN SEBAGAI BAHAN PENUKAR IONKHITIN SEBAGAI BAHAN PENUKAR ION
Gatot Trimulyadi ReksoNIP : 19541128 198503 1 002
DISAJIKAN PADA PRESENTASI ILMIAH PENELITI UTAMA
PUSAT APLIKASI ISOTOP DAN RADIASI BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
2014
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 2
ProdukIndustri Kimia Limbah
Limbah cair yang mengandung logam berat merupakan bahan pencemar yang sangat membahayakan lingkungan dan
kesehatan
Salah satu teknik untuk memperkecil kandungan logam berat adalah secara adsorpsi
Perlu dikembangkan pembuatan bahan adsorben pengkelat/ penukar ion yang baik dari bahan dasar yang mudah diperoleh
Modifikasi khitin dengan teknik iradiasi , Modifikasi khitin dengan teknik iradiasi , sehingga diperoleh produk baru Khitin-g-Asam sehingga diperoleh produk baru Khitin-g-Asam Akrilat (khit-g-Aac) dan Khitin-g-Akrilamida Akrilat (khit-g-Aac) dan Khitin-g-Akrilamida (khit-g-Aam) yang dapat digunakan sebagai (khit-g-Aam) yang dapat digunakan sebagai pengkelat /penukar ion logampengkelat /penukar ion logamHIPOTESAHIPOTESA
Pencangkokan asam akrilat dan akrilamida yang bersifat penukar Pencangkokan asam akrilat dan akrilamida yang bersifat penukar ion dan donor elektron pada khitin mengakibatkan matrik khitin ion dan donor elektron pada khitin mengakibatkan matrik khitin memiliki sifat ganda, sebagai pengkelat dan penukar ion memiliki sifat ganda, sebagai pengkelat dan penukar ion sehingga kapasitas serapan terhadap ion logam meningkatsehingga kapasitas serapan terhadap ion logam meningkat
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 7
IsolasiFTIR Karakterisasi
Iradiasi
Reaksi pencangkokan
-Jumlah radikal yang terbentuk
- Massa molekul relatif rata-rata
Hasil pencangkokan (%)
Gugus fungsi
Sifat termal
Kapasitas serapan ionnya
Tahapan Penelitian Tahapan Penelitian
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 8
Khitin Khitin Polimer rantai lurus dari unit : Polimer rantai lurus dari unit :
2-asetoamido-2deoksi-D-glukosa 2-asetoamido-2deoksi-D-glukosa dengan ikatan dengan ikatan 1,4 1,4
Termasuk golongan homopolisakarida Termasuk golongan homopolisakarida yang mempunyai massa molekul tinggiyang mempunyai massa molekul tinggi
Struktur linier 2000-3000 unit monomer Struktur linier 2000-3000 unit monomer N-asetil-glukosamin N-asetil-glukosamin
Khitin & khitosan adalah nama untuk Khitin & khitosan adalah nama untuk 2 kelompok yang tidak dibatasi oleh 2 kelompok yang tidak dibatasi oleh stoikhiometri yang pasti.stoikhiometri yang pasti.
Khitin : N-asetil glukosamin yang Khitin : N-asetil glukosamin yang terdeasetilasi sedikitterdeasetilasi sedikit
Khitosan : khitin yang terdeasetilasi Khitosan : khitin yang terdeasetilasi sebanyak mungkinsebanyak mungkin
TINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKA
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 905/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 9
Khitin & khitosan adalah nama untuk 2 Khitin & khitosan adalah nama untuk 2 kelompok yang tidak dibatasi oleh kelompok yang tidak dibatasi oleh stoikhiometri yang pasti.stoikhiometri yang pasti.
Khitin : N-asetil glukosamin yang Khitin : N-asetil glukosamin yang terdeasetilasi sedikitterdeasetilasi sedikit
Khitosan : khitin yang terdeasetilasi Khitosan : khitin yang terdeasetilasi sebanyak mungkinsebanyak mungkin
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 10
Sifat khas khitosan adalah kemampuannya Sifat khas khitosan adalah kemampuannya membentuk senyawa kompleks dengan ion logam membentuk senyawa kompleks dengan ion logam
dimana gugus amin sebagai donor elektrondimana gugus amin sebagai donor elektron
Agar kemampuan khitosan mengikat ion
logam lebih tinggi maka perlu dilakukan
modifikasi antara lain mencangkokkan gugus
fungsi yang bersifat elektron donor dan
penukar ion
O
O
CH2OH
HO NH2
OHHO
Cun
Teknik pencangkokan secara kimia:Teknik pencangkokan secara kimia:
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 11
Kurita,dkk,(1996)
• Sulit dalam 2 fasa•Proses relatif panjang karena dibuat turunan• Pelarut DMSO, N,N Dimetil asetaamida• Pemurnian lebih rumit• Hasil kurang homogen
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 12
PENCANGKOKAN DENGAN TEKNIK PENCANGKOKAN DENGAN TEKNIK IRADIASIIRADIASI
Monomer asam akrilatMonomer asam akrilat Monomer akrilamida
1007550250
120
100
80
60
40
20
0
Komposisi pelarut (%)
Has
il p
enca
ng
koka
n (
%)
air (A) - metanol (B)
air (A) - as.asetat (B)
metanol (A) - as.asetat (B)
A B100 75 50 25 01007550250
100
80
60
40
20
Komposisi pelarut (%)
Has
il pe
ncan
gkok
an (%
)
air (A) - metanol(B)
air (A) - asam asetat (B)
metanol (A) - asam asetat (B)
BA100 75 50 25 0
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 24
Pengaruh dosis total iradiasi Pengaruh dosis total iradiasi terhadap hasil pencangkokanterhadap hasil pencangkokan
211815129630
120
100
80
60
40
20
0
Dosis Iradiasi (kGy)
Has
il Pe
ncan
gkok
an (%
)
asam akrilat
akrilamida
G = kpkt-1 [M] ln {kt {RM]0 t }
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 25
Pengaruh konsentrasi Pengaruh konsentrasi monomer dan waktu reaksi monomer dan waktu reaksi
terhadap hasil pencangkokanterhadap hasil pencangkokan
6543210
120
100
80
60
40
20
0
Waktu reaksi (jam)
Hasil
pen
can
gko
kan
(%
)
Asam akrilat 10 %
Asam akrilat 20 %
Asam akrilat 30 %
Asam akrilat 40 %
6543210
16014012010080604020
0
Waktu reaksi (jam)
Has
il p
enca
ng
koka
n (
%)
Akrilamida 10 %
Akrilamida 20 %
Akrilamida 30 %
Akrilamida 40 %
Monomer Asam Akrilat Monomer Akrilamida
G = kpkt-1 [M] ln {kt {RM]0 t }
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 26
Pengaruh temperatur reaksi Pengaruh temperatur reaksi terhadap hasil pencangkokanterhadap hasil pencangkokan
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 27
KarakterisasiKarakterisasi
FTIRFTIR
Khitin Khit-g-AAc
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 28
Khit-g-AAmKhitin
Pengujian sifat termal dengan DSC
Khitin Khitin-g-AAc
OO
CH2
OH NHC OCH3
O
COOHCH
n
CH2
CO
CH
-H2O
OO
CH2
OH NHC OCH3
O
CH2
CO
O
CH
n
CH2C O
OHCHCH2
Dehidrasi gugus karboksilat
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 29
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 30
Khit-g-AAm
OO
CH2
OH NHC OCH3
O
CONH2CH
n
CH2
CO
CH
- NH2
OO
CH2
OH NHC OCH3
O
CH2
CO
NH
CH
n
CH2C O
NH2CHCH2
Deaminasi gugus amina
Khitin
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 31
TGATGA
Khitin Khit-g-AAc
Khit-g-AAm
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 32
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 33
Derajat kristalinitas
No Material derajat
kristalinitas (%)
1
2
3
4
5
6
Khitin
Khitin-g-Aac
Khitin-g-Aam
Khitosan
Khitosan-g-Aac
Khitosan-g-Aam
55,8
50,6
45,7
43,4
41,4
37,5
O
HO
H
NHC
CH3
OO
CH2HO
CH2
O
OH NH2
C OCH3H
O
Derajat kristalinitas
Reaksi pencangkokan asam akrilat pada khitin diperkirakan sebagai berikut :
O
HO
H
NHCCH3
OO
CH2HO
CH2
O
OH NHC OCH3H
O
O O
HO
H
NHCCH3
OO
CH2HO
CH2
O
OH NHC OCH3H
O
O
O
HO
H
NHCCH3
OO
CH2O
CH2
O
OH NHC OCH3H
O
O O
HO
H
NHCCH3
OO
CH2O
CH2
O
OH NHC OCH3
O
O
CH2 CO
OHCH
O
HO
H
NHCCH3
OO
CH2O
CH2
O
OH NHC OCH3H
O
O O
HO
H
NHCCH3
OO
CH2O
CH2 OH NHC OCH3
O
O
CH2
COOH
CH
CH2
COOH
CH
O
n
n
n
CH2
COOH
CH
.. .
IradiasiPemanasan
Kapa
sita
s Pen
ukar
an io
n (m
g/g)
KAPASITAS PENUKARAN ION
Hg (II) > Cu (II) > Cr (III)
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 36
Bab V. KESIMPULAN
1. Telah berhasil dicangkokkan asam akrilat dan akrilamida pada khitin dengan metode pra-iradiasi peroksida dengan kondisi optimal sebagai berikut :
• Dosis iradiasi 12 kG
• Pelarut : metanol/asam asetat= 1/1 untuk pencangkokan asam akrilat dan air/metanol = 7/3, untuk pencangkokan akrilamida
• Konsentrasi monomer 30
• Temperatur reaksi 70ºC dengan waktu reaksi 3 jam
2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pencangkokan menggunakan monomer akrilamida menghasilkan kopolimer cangkok lebih tinggi dibandingkan pencangkokan menggunakan asam akrilat
3. Kapasitas penyerapan terhadap ion logam (Hg, Cr, Cu) semua kopolimer cangkok lebih tinggi dari senyawa dasar (khitin, khitosan). Khitosan- g- Aac memiliki kapasitas serapan tertinggi terhadap ketiga ion logam dibandingkan kopolimer cangkok lainnya.
05/01/23Badan Tenaga Nuklir Nasional 37
Ucapan TerimakasihUcapan Terimakasih
Terimakasih kami ucapkan kepada rekan rekan di Kelompok Polimer Bidang Proses Radiasi dan rekan rekan di Instalasi Fasilitas Iradiasi, Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi yang banyak memberikan konstribusi dan dukungan sehingga penelitian ini dapat berjalan dengan lancar
Mekanisme pemutusan rantai glukosida akibat radiasi pada khitosan
R-H R(C1-C6) + H•
R-H + H• R(C1-C6) + H2
R(C1,C4) F1 + F2
R-NH2 + H• R(C2) + NH3
puncak spektrum khitin dan khitin yang dicangkokkan dengan asam akrilat
No Bilangan gelombang (cm-1 )
Gugus fungsi Khitin Khit-g-Aac 17,8 %
1 3450 (- OH ) Kuat Kuat
2 2950 (- CH3) Kuat Lemah
3 1665 (- C=O ) Lemah Kuat
4 1550 ( N-H) Sedang Lemah
5 1400 (- C-N ) Kuat Kuat
6 1150 ( C-O ) –OH sekunder pada C-3
Sedang Hilang
7 1317 ( C-O ) –OH sekunder pada C-3
Kuat Lemah
8 953 -OH Primer pada C-6 Lemah Hilang
9 893 -OH Primer pada C-6 Sedang Hilang
10 1400 (- C-N ) Kuat Kuat
Gambar alat pencangkokan
Transformasi khitin Khitosan
O
O
O
O
N-C-CH3
H ON-C-CH3
H O
N-C-CH3
..
H
O
O
N-C-CH3
..
H
O
N-C-CH3
..
H
O-
OH
O-H
OH
O-
HO-H
CH3-C- O-
+OH-+NH2
PERHITUNGAN DERAJAT DEASETILASI DENGANMETODE BASE LINE
P
Po
% N-Deasetilasi = 1 - {(A1650/ A3450 x 1/1,33)} x 100 %
A1650 = Absorban pada 1650 cm-1 (menyatakan gugus karbonil pada gugus asetil)
A3450 = Absorban pada 3450 cm-1 (menyatakan gugus amina primer)
1,33 = Nilai konversi untuk N-Deasetilasi yamg sempurna
A = log Po / PP = Jarak antara garis dasar dengan puncak
P0 = Jarak antara garis dasar dengan garis singgung
ESR
Bila terjadi interaksi antara elektron dengan inti yang paramagnetik, terjadi hyperfine-spliting dari tingkat energi elektron
Prinsip ESR
Khitin dan glukosa
T c T
e k s o te rm ik
T mT g
d Q /d T e n d o t e rmik
ga ris d a sa r
DSC ( Differential Scanning Calorimetry)
Teknik DSC digunakan untuk menentukan jumlah energi (dQ/dt) yang dibutuhkan untuk menetralkan perbedaan temperatur antara sampel dan bahan pembanding (Dodd, 1987). Secara skematik kurva DSC untuk polimer semikristalin yang mengilustrasikan efek pemanasan. Dengan teknik DSC dapat diketahui temperatur transisi gelas suatu sampel polimer. Proses transisi gelas merupakan reaksi orde dua. Transisi orde dua ini ditunjukkan oleh terjadinya perubahan garis dasar yang dihasilkan dari perubahan kapasitas panas (Haines, 1995). Transisi orde pertama, seperti kristalisasi dan pelelehan, ditunjukkan oleh puncak yang tajam. Luas daerah puncak adalah sebanding dengan perubahan entalpi dalam polimer, dan perubahan entalpi berhubungan dengan jumlah kristalin yang dimiliki oleh suatu sampel polimer (Dodd, 1987; Wetton, 1993).
Spektrum Infra Merah KitosanSpektrum Infra Merah Kitosan