PKMM Nata de Legen

Legen adalah minuman khas kabupaten Tuban. Legen ini dapat dengan mudah mengalami fermentasi sehingga nilai jualnya menurun. selain itu, kondisi perekonomian masyarakat penghasil legen juga berada pada kalangan menengah ke bawah. oleh karena itu, muncullah ide dari mahasiswa ITS untuk Program Kreatifitas Mahasiswa Pengabdian Masyarakat (PKMM) tentang pengubahan legen menjadi produk yang lebih tahan lama yaitu "Nata de Legen". Program ini memberikan pelatihan pembuatan dan pengemasan Nata de Legen kepada masyarakat di desa Kopen Kecamatan Semanding Kabupaten Tuban. Pelatihan dilakukan selama 3 hari mulai tanggal 6-8 April 2012. Materi yang diberikan meliputi proses pengembangbiakan bibit, pembuatan, serta pengemasan Nata de Legen. Masyarakat tampak antusias dengan adanya pelatihan ini, terlihat dari sambutan hangat saat hari pertama tim PKMM datang, pserta berjumlah 34 orang Peserta dapat memahami dengan baik semua isi materi yang diberikan, dan juga dapat melakukan simulasi secara langsung pada saat pelatihan.

Sosialisasi PKM-P 2012

Analisis Senyawa Flavonoid Daun Mindi (Melia Azedarach L) sebagai Alternatif Bedak Antioksidan

Rinanda Permatasari*, Nur Fadilah^*, Yus Ika Murni Anggraini^*, Rizky Viviyanti^*, Stevi Adelia Putri^*,

 Taslim Ersam¹

Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, 

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

 

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk melakukan analisis terhadap kemampuan antioksidan dari senyawa flavonoid yang terkandung dalam daun mindi sehingga dapat digunakan sebagai alternatif  bedak antioksidan alami. Senyawa flavonoid dapat menghambat radikal bebas dengan mendonorkan atom hidrogen. Analisis senyawa flavonoid dilakukan dengan cara mengambil ekstrak daun mindi yang mengandung flavonoid terbanyak, yang kemudian dianalisis kemampuan antioksidannya dengan metode DPPH.  Ekstrak daun mindi tersebut diperoleh dari proses maserasi dan fraksinasi daun mindi menggunakan pelarut yang berbeda. Maserasi dilakukan dengan pelarut n-heksana dan etanol, sehingga didapat ekstrak pekat etanol. Ekstrak pekat etanol tersebut kemudian difraksinasi menggunakan n-heksana, klroform, etil asetat, dan n-butanol. Fraksi n-butanol inilah yang mengandung senyawa flavonoid terbanyak. Uji aktifitas antioksidan dilakukan menggunakan metode DPPH (1,1-difenil-2-pikrilhidrasi). Pengujian secara kualitatif dilakukan dengan menggunakan metode Kromatografi Lapis Tipis. Pengujian dinyatakan positif sebagai antioksidan jika terjadi perubahan warna dari ungu menjadi kuning karena terjadi reaksi antara senyawa dengan radikal DPPH. Pengujian aktifitas antioksidan pada ekstrak daun mindi menunjukkan hasil yang positif, noda ekstrak yang ditotolkan pada plat KLT yang kemudian disemprot dengan DPPH menunjukkan warna kuning, yang artinya senyawa flavonoid yang terkandung pada ekstrak mampu menghambat radikal dari DPPH. Uji kuantitatif untuk aktifitas antioksidan dilakukann menggunakan spektrofotometer UV-VIS dengan metode DPPH.

Kata kunci: daun mindi, flavonoid, antioksidan, ekstraksi, bedak antioksidan.

Sosialisasi PKMP TIM BISMUT ITS Tahun 2012

Penurunan Kadar Logam Krom dalam Limbah Elektroplating Menggunakan Biomassa Rambut Manusia dengan Aktivasi Natrium Sulfida (Na₂S) 0,1N

Tikha Reskiani Fauziah*,Dian Nofiana, Desy Tri Kusumaningtyas, M.Ibrohim Chanifan, Nanik Hanifah,  Ita Ulfin¹

Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Abstrak

Penggunaan biomassa rambut manusia teraktivasi natrium sulfida 0,1 N dan biomassa rambut manusia tidak teraktivasi natrium sulfide 0,1 N sebagai biosorben untuk menurunkan kadar logam krom dalam limbah elektroplating telah dipelajari. Limbah elektroplating yang digunakan pada penelitian ini berasal dari industri elektroplating rumah tangga di Desa Ngingas Kecamatan Waru, Sidoarjo dan diketahui memiliki kadar krom sebesar 7,0895 mg/L. Biomassa yang telah diaktivasi maupun biomassa yang tidak diaktivasi memiliki perubahan struktur dari karakterisasi menggunakan FTIR. Biomassa rambut manusia teraktivasi mampu menyerap krom mencapai 26,42 % dan 59,61 % untuk biomassa rambut manusia tak teraktivasi. Sedangkan % regenerasi logam krom didapatkan sebesar 63,15 % untuk biomassa rambut manusi teraktivasi dan 54,20 % untuk biomassa rambut manusia tak teraktivasi.

Kata Kunci: Biomassa Rambut Manusia, Aktivasi Kimia, Logam Krom, Limbah Elektroplating

Abstract

Human hairs activated with 0.1 N sodium sulfide were used as biosorbent for removal of chromium in electroplating waste. The waste used in this research is obtained from Home-based electroplating industry in Desa Ngingas, Kecamatan Waru Sidoarjo and found have chromium concentration value 7,0895 mg/L. Activated and unactivated biomass was characterized using FTIR to identify any changes in the structure. The activated human hairs biomass can adsorb chromium up to 26,42 % and 59,61 % for unactivated human hairs biomass. While the percentages of chromium regeneration are 63,15 % for activated human hairs biomass and 54,20 % for unactivated human hairs biomass.

                 

Keywords: Human hairs biomass, Chemical Activation, Chromium, Electroplating waste

 

I.Pendahuluan

        Bahan pencemar dalam limbah cair elektroplating yang sering menjadi perhatian adalah ion-ion logam berat karena selain sifat toksik dari ion-ion tersebut meskipun berada pada konsentrasi yang rendah (ppm) juga dapat bersifat bioakumulasi dalam siklus rantai makanan (Sharma dan Weng, 2007) dan umumnya sebagai polutan utama bagi lingkungan (Suarsana, 2008).

       Bahan pencemar dalam limbah cair elektroplating yang sering menjadi perhatian adalah ion-ion logam berat karena selain sifat toksik dari ion-ion tersebut meskipun berada pada konsentrasi yang rendah (ppm) juga dapat bersifat

 

* Corresponding author Phone : +6283856295181, e-mail : tikha354@gmail.com

¹Alamat sekarang : Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

e-mail : itau@chem.its.ac.id

bioakumulasi dalam siklus rantai makanan (Sharma dan Weng, 2007) dan umumnya sebagai polutan utama bagi lingkungan (Suarsana, 2008). Untuk menghindari dampak negatif terhadap kesehatan maupun menyelesaikan permasalahan pencemaran dan untuk mematuhi baku mutu limbah cair, maka limbah cair industri elektroplating perlu diolah terlebih dahulu sebelum dilepaskan ke dalam saluran atau sungai.

      Menurut Sugiharto (1987), pada umumnya pengolahan limbah dari industri elektroplating tidak banyak berbeda dengan pengolahan limbah dari industri lainnya, yaitu dengan cara koagulasi, flokulasi kemudian sedimentasi. Metode tersebut dirasa tidak efektif apabila diterapkan pada larutan yang memiliki konsentrasi logam berat antara 1-1000 mg/L dan membutuhkan bahan kimia dalam jumlah besar. Dibandingkan dengan metode-metode yang lain, adsorpsi merupakan metode yang paling banyak digunakan karena metode ini aman, tidak memberikan efek samping yang membahayakan kesehatan, tidak memerlukan peralatan yang rumit dan mahal, mudah pengerjaaannya dan dapat di daur ulang (Erdawati, 2008). Dewasa ini telah banyak dikembangkan teknologi aplikasi adsorpsi menggunakan bahan biomaterial untuk menurunkan kadar logam berat dari perairan (biosorpsi).

      Para ahli telah lama mengetahui bahwa bahan-bahan berserat seperti wool, rambut manusia dan bulu ayam dapat mengadsorpsi ion-ion logam dalam larutannya. Tan (1985) melaporkan bahwa rambut manusia dapat digunakan sebagai adsorben logam tembaga (II). Adanya sifat adsorpsi rambut manusia tersebut mendorong banyak kajian yang menyelidiki kemungkinan penggunaan bahan-bahan berserat keratin sebagai subtituen yang murah dan sederhana daripada adsorben lainnya (seperti resin penukar ion) yang biasanya mahal.

      Keratin adalah serat protein yang banyak terdapat pada lapisan pelindung pada manusia atau hewan, seperti kulit rambut atau bulu. Kebanyakan keratin di alam adalah α-keratin, disamping ada konformasi lain yang dikenal yaitu anti parallel atau pleated sheet (Wingrove, 1981). Sifat-sifat keratin yang dikaitkan dengan gugus asam amino dan hidroksil yang terikat, maka menyebabkan sifat polielektrolit kation sehingga dapat berperan sebagai penukar ion dan sebagai adsorben terhadap logam berat dalam air limbah (Tan, 1985). Pace dan Michelsen (1973) melaporkan bahwa kapasitas adsorpsi ion merkuri oleh rambut (bulu) dari limbah penyamakan kulit dapat disamakan dengan kapasitas resin penukar ion Dowex 50W-X8 dan Dowex 1-X8. Kulkarni dan Rane (1980) melaporkan bahwa kapasitas adsorpsi maksimum rambut manusia dengan aktivasi alkali dan alkalin terhadap ion merkuri adalah 41,6 dan 50,5 mg/g ( Tan dkk, 1985). Nazzarudin (1995) melaporkan bahwa kapasitas adsorpsi rambut manusia dengan aktivasi alkalin terhadap ion logam tembaga (II) adalah 12,24 mg/g. Pemilihan logam krom disini didasarkan pada kondisi nyata di lapangan, dari hasil laboratorium diperoleh data bahwa limbah cair industri elektroplating mengandung logam kromium.

Rambut manusia yang telah diaktivasi dengan larutan Na₂S akan digunakan untuk menurunkan kadar logam kromium pada limbah dari industri  elektroplating rumah tangga di Desa Ngingas Kecamatan Waru. Selain itu, pada penelitian ini juga diamati pengaruh ukuran biomassa rambut manusia teraktivasi terhadap penyerapan logam kromium. Metode yang digunakan pada penelitian adalah metode batch, prinsip dari metode batch yaitu dengan menambahkan adsorben ke dalam larutan dan diaduk dengan waktu tertentu.

II. Metodologi

2.1 Alat dan Bahan

2.1.1 Alat

             Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah oven listrik, kertas saring, magnetic stirrer, neraca analitis, gunting,  erlenmeyer, pH meter dan beberapa alat gelas. Instrumen yang digunakan diantaranya SSA AA-6800 Shimadzu, spektrofotometer UV-Vis DU ® 7500 Beckman, spektrofotometer Shimadzhu FTIR-8201 PC .

2.1.2 Bahan

             Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rambut manusia yang diperoleh dari salón rambut di Kota Madiun; padatan Na₂S; HNO₃ 65%; aseton;  dan Cr(NO₃)₃.9H₂O; aquadest, aqua DM dan sampel limbah industri elektroplating yang diperoleh dari industri elektroplating rumah tangga di Desa Ngingas Kecamatan Waru.

2.2 Prosedur kerja

2.2.1.      Pembuatan Kurva Kalibrasi Logam Kromium

             Larutan induk kromium 100 ppm dipipet sebanyak 0,5; 1; 2; 3 dan 5 mL, kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan menambahkan aqua DM sampai tanda batas sehingga diperoleh larutan kromium dengan konsentrasi  0,5; 1; 2; 3 dan 5 ppm untuk diukur nilai serapannya dengan SSA pada panjang gelombang maksimum 357,9 nm (Setyorini, 2006).

2.2.2 Pembuatan Biomassa Rambut Manusia

Rambut Manusia dicuci dengan air dan detergen beberapa kali, kemudian dijemur sampai kering dan hilang baunya. Setelah kering, rambut tersebut dipotong kecil-kecil. Adsorben dicuci/direndam dengan aseton sampai terendam selama 15 menit, kemudian disaring dengan menggunakan corong buchner. Residu yang didapat dikeringkan dengan oven pada suhu 50^oC sehingga biomassa siap digunakan. Karakterisasi biomassa ini dilakukan menggunakan FTIR.

2.2.3   Perlakuan Aktivasi Biomassa Rambut Manusia dengan Larutan Alkali

Masing-masing biomassa diambil sebanyak 1 gram dan diaktivasi menggunakan larutan alkali Na₂S 0,1 N sebanyak 100 mL, kemudian distirer selama 20 menit. Kondisi ini merupakan kondisi optimum berdasarkan penelitian Setyorini (2006). Setelah 20 menit, campuran disaring menggunakan corong buchner. Residu yang didapat dikeringkan dengan oven pada suhu 50^oC sehingga diperoleh biomassa bulu ayam teraktivasi yang siap digunakan. Bulu ayam teraktivasi ini juga dilakukan karakterisasi menggunakan FTIR.

2.2.4   Analisa Konsentrasi Logam Berat pada Biomassa Rambut Manusia Teraktivasi dan Tidak Teraktivasi

Biomassa rambut manusia teraktivasi ditimbang sebanyak 0,5 gram dan didestruksi dengan 10 mL HNO₃ 65% hingga diperoleh larutan yang jernih. Selanjutnya larutan disaring dan filtrat yang diperoleh, dimasukan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan aqua DM hingga tanda batas. Kemudian dianalisa kadar kromium. Perlakuan ini diulangi untuk biomassa rambut manusia tidak teraktivasi.

2.2.5 Analisa Konsentrasi Logam Berat pada Limbah Elektroplating

Sampel limbah elektroplating diambil sebanyak 100 mL, dimasukkan ke dalam erlenmeyer lalu ditambahkan 5 mL HNO₃ 65%, campuran diaduk hingga homogen, kemudian dididihkan hingga diperoleh larutan yang jernih. Larutan hasil destruksi didinginkan kemudian ditempatkan dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan HNO₃ 1% sampai tanda batas. Larutan tersebut kemudian dianalisa kadar kromium dan tembaga dengan SSA.

2.2.6 Penentuan Adsorpsi-Desorpsi Logam Kromium pada Limbah Elektroplating Menggunakan Biomassa Rambut Manusia Teraktivasi dan Tidak Teraktivasi

Limbah elektroplating disiapkan ke dalam sembilan gelas beker dengan volume yang sama (25 mL). Pada gelas beker pertama dimasukkan 0,5 gram biomassa rambut manusia teraktivasi dan distirer selama 60 menit. Kemudian larutan tersebut disaring, filtrat yang diperoleh diukur kadar kromium yang tidak teradsorb oleh biomassa menggunakan AAS. Lalu biomassa rambut manusia tersebut dimasukkan kembali ke dalam gelas beker yang kedua dan distirer selama 60 menit. Setelah itu. larutan kembali disaring untuk mengukur kadar kromium yang tidak teradsorb biomassa. Biomassa rambut manusia tersebut kemudian dimasukkan ke dalam gelas beker ketiga selama 60 menit begitu seterusnya sampai gelas beker kesembilan.

Biomassa rambut manusia teraktivasi yang telah digunakan untuk penentuan studi adsorpsi, dimasukkan ke dalam 50 mL HCl 4N kemudian distirer selama 60 menit. Larutan disaring dan filtrat yang diperoleh, didestruksi dengan HNO₃ 65%. Larutan dianalisa kadar krom menggunakan SSA. Sedangkan biomassa rambut manusia tersebut kembali dimasukkan ke dalam 50 mL HCl 4N dan distirer 60 menit. Setelah itu, disaring dan filtrat yang diperoleh dianalisa kadar kromium menggunakan SSA. Prosedur ini diulangi untuk biomassa rambut manusia yang tidak teraktivasi.

III. Hasil dan Pembahasan

3.1 Karakteristik Limbah Elektroplating dari Industri Elektroplating Rumah Tangga di Desa Ngingas

Pada penelitian ini digunakan limbah elektroplating yang berasal dari salah satu industri elektroplating rumah tangga di Desa Ngingas. Industri yang menyediakan jasa elektroplating ini telah beroperasi sejak tahun 1997 yang menghasilkan produk-produk elektroplating sesuai pesanan. Produk yang dihasilkan meliputi peralatan rumah tangga hingga spare part kendaraan. Untuk proses elektroplating meliputi pembersihan menggunakan asam, kemudian dibilas dan dilanjutkan ke dalam proses elektroplating dengan merendam benda-benda yang akan dilapisi ke dalam bak elektroplating. Setelah melalui proses ini, benda yang telah diplating kembali dicuci untuk selanjutnya dilakukan tahap pewarnaan dan kemudian dikeringkan.

Untuk pengolahan terhadap limbah hasil proses produksi dilakukan dengan cara netralisasi. Secara umum, pemilik usaha membuat bak penampung untuk menampung limbah cair seperti. Kemudian  ditambahkan  kapur sampai terbentuk endapan dan didapatkan pH limbah 7 sedangkan cairan yang tersisa dibuang ke lingkungan. Metode tersebut dirasa kurang efektif karena tidak semua logam mengendap dengan pemberian kapur sehingga kemungkinan besar cairan yang dibuang ke lingkungan masih mengandung logam berat yang dapat membahayakan lingkungan. kendala lain yang dihadapi adalah pemilik usaha juga merasa kesulitan untuk membuang endapan limbah yang terbentuk.

Pengambilan limbah elektroplating untuk penelitian ini dilakukan pada tanggal 28 Januari 2012. Dari cuplikan yang diambil tersebut kemudian ditentukan karakteristiknya, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1 Karakter fisika dan kimia limbah elektroplating

No.	Parameter	Pengamatan
Karakter Fisika
1.	Wujud	Cair
2.	Warna	Kuning kecoklatan
3.	Bau	Menyengat khas asam
Karakter Kimia
4.	pH	2,78
5.	Krom total	7,0895 mg/L

Dari pengujian yang dilakukan dapat diketahui kadar krom total dalam limbah elektroplating mencapai 7,0895 mg/L yang melebihi Baku Mutu Limbah Cair Industri Elektroplating sesuai Kep-51/MENLH/10/1995  untuk krom total 0,5 mg/L.

3.2 Pembuatan Biomassa Rambut Manusia

Pembuatan biomassa rambut manusia diawali dengan mencuci rambut manusia yang didapatkan dari salón rambut di Kota Madiun, dengan air dan detergen hingga bersih kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari. Rambut manusia yang telah kering tersebut kemudian dipotong kecil-kecil dengan menggunakan gunting rambut.. Pembuatan biomassa dalam bentuk rambut yang dipotong kecil-kecil bertujuan untuk memperluas bidang kontak antara biomassa dengan larutan sehingga proses penyerapan dapat berjalan secara optimal.

Biomassa rambut manusia dalam bentuk potongan kecil-kecil, selanjutnya dicuci dengan aseton/ direndam dengan aseton sampai terendam selama 15 menit. Pencucian dengan pelarut organik ini dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa lemak yang masih berada dalam biomassa rambut manusia, karena lemak dapat mengganggu proses penyerapan logam krom. Setelah didapatkan biomassa rambut manusia dilakukan aktivasi dengan larutan alkali.

3.3  Aktivasi Biomassa Rambut Manusia dengan Larutan Alkali

Aktivasi biomassa dilakukan untuk mengaktifkan gugus protein pada rambut manusia, yaitu α-keratin yang mengandung sistin sehingga dapat menyerap lebih optimal. Aktivasi ini mengaktifkan biomassa dengan merombak struktur seratnya dimana tingkat perombakan meningkat dengan meningkatnya waktu kontak aktivasi sehingga meningkatkan daya serap. Tetapi perombakan melalui perendaman yang terlalu lama dalam larutan alkali Na₂S 0,1 N dapat melemahkan kekuatan serat dan tidak mampu menahan beban ion logam yang terserap. Proses perombakan struktur α-keratin dapat terjadi dari pemutusan sebagian dari berbagai ikatan dalam struktur keratin sehingga menghasilkan berbagai gugus aktif yang dapat berinteraksi dengan ion logam. Protein keratin diketahui banyak mengandung jembatan ditio (-S-S-) yang hanya mampu diputuskan dengan senyawa pereduksi berupa sulfida, diantaranya adalah Na₂S (Kimbal, 1983). Untuk memastikan aktivasi tersebut telah berjalan sempurna maka dapat dilakukan karakterisasi terhadap biomassa rambut manusia menggunakan instrumen FT-IR.

Perubahan pada biomassa rambut manusia sebelum dan setelah aktivasi juga nampak pada analisis gugus fungsi menggunakan FTIR. Spektra IR pada Gambar 3.2 menunjukkan karakteristik daerah serapan untuk ikatan peptida (-CONH-), dimana vibrasi pada ikatan tersebut dikenal sebagai daerah serapan amida I-III (Wojciechowska dkk., 1999). Daerah serapan amida I menunjukkan adanya vibrasi stretching gugus C=O yang muncul pada bilangan gelombang 1700-1600 cm^-1 (Sun dkk., 2009). Pada biomassa rambut manusia sebelum aktivasi dan setelah aktivasi masing-masing muncul pada bilangan gelombang sebesar 1658 cm^-1 dan 1651 cm^-1. Daerah serapan amida II yang muncul pada bilangan gelombang antara 1560-1335 cm^-1 (Muyonga dkk., 2004) berasal dari vibrasi bending N-H dan stretching C-H, dimana pada rambut manusia sebelum aktivasi dan setelah teraktivasi masing-masing muncul pada bilangan gelombang sebesar 1543 cm^-1 dan 1527 cm^-1.

Untuk daerah serapan amida III mucul pada bilangan gelombang sekitar 1240 cm^-1 (Hashim dkk., 2009) merupakan daerah yang dihasilkan dari kombinasi vibrasi stretching C-N dan bending sebidang N-H, dengan beberapa pengaruh dari vibrasi stretching C-C dan bending C=O (Sun dkk., 2009). Rambut manusia sebelum aktivasi dan teraktivasi menunjukkan puncak serapan yang sama pada 1242 cm^-1 dengan bentuk puncak yang kecil. Pada penelitian Sun dkk., (2009) menyebutkan adanya keterkaitan antara intensitas puncak pada 1167 dan 1073 cm^-1 terhadap vibrasi stretching S-O simetris dan asimetris dari residu larutan aktivator yang digunakan dalam hal ini 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl), dimana pada bulu ayam teraktivasi menunjukkan puncak serapan yang lebih tinggi dibandingkan bulu ayam sebelum aktivasi dan mengindikasikan putusnya ikatan S-S. Hal ini berbeda dengan penelitian ini, rambut manusia sebelum aktivasi dan teraktivasi menunjukkan puncak pada bilangan gelombang yang sama yaitu 1080,14 cm^-1 dengan intensitas serapan yang sama. Sehingga ikatan S-S masih belum putus.

Gambar 3.2 Spektra FTIR bulu ayam sebelum aktivasi (a) dan setelah aktivasi (b)

3.5  Hasil Analisa Konsentrasi Krom dalam Biomassa Bulu Ayam Teraktivasi

Biomassa bulu ayam teraktivasi sebelum digunakan sebagai biosorben untuk menurunkan kadar krom maupun kadar tembaga dalam limbah elektroplating perlu dilakukan analisa awal terhadap konsentrasi krom dan tembaga sebagai kontrol besarnya konsentrasi krom dan tembaga yang terkandung dalam biomassa rambut manusia teraktivasi. Dari hasil analisa terhadap konsentrasi logam krom dan tembaga dalam biomassa bulu ayam teraktivasi melalui spektrofotometer serapan atom (SSA) pada panjang gelombang 357,9 nm untuk krom menunjukkan bahwa biomassa rambut manusia sebelum aktivasi dan teraktivasi yang akan digunakan pada penelitian ini masing-masing mengandung logam krom sebesar 0,0998 mg/g dan 0,1574 mg/g. Dengan adanya konsentrasi logam krom yang terkandung dalam biomassa rambut manusia tersebut maka akan sedikit berpengaruh pada proses penyerapan krom dalam limbah elektroplating.

3.7 Hasil Penentuan Adsorpsi-Desorpsi Logam Kromium pada Limbah Elektroplating Menggunakan Biomassa Bulu Ayam Teraktivasi

Penentuan adsorpsi-desorpsi logam krom menggunakan biomassa rambut manusia teraktivasi dilakukan ke dalam limbah elektroplating yang baru tiap waktu optimum adsorpsi yaitu 1 jam. Sehingga nantinya dapat ditentukan kemampuan biomassa tersebut untuk menyerap logam krom selama 9 jam dan diketahui bahwa biomassa rambut manusia teraktivasi mampu menyerap krom sebesar 6,9675 mg/L dan biomassa tak teraktivasi mampu menyerap krom sebesar 17,9875 mg/L. Kemampuan biomassa untuk menyerap logam krom akan terus meningkat hingga titik jenuhnya seperti ditunjukkan pada grafik Gambar 3.4.

Gambar 3.4   Grafik penentuan adsorpsi logam krom pada limbah elektroplating menggunakan biomassa rambut manusia teraktivasi dan tak teraktivasi

Secara umum pembentukan ikatan krom dengan protein berupa senyawa kompleks ion krom dengan asam-asam amino hasil metabolisme dalam sel karena krom merupakan logam soft (ion kelas B), maka krom cenderung berikatan dengan gugus S atau kelompok senyawa yang mengandung gugus nitrogen (Darmono, 1995). Dengan demikian proses adsorpsi logam krom oleh biomassa rambut manusia terjadi karena adanya ikatan kovalen antara logam krom dan rantai samping protein sulfihidril (Anggraini, 2006).

Terbentuknya ikatan kovalen ini diperkuat dengan desorpsi biomassa yang dilakukan pada penelitian ini. Hasil desorpsi logam krom pada biomassa rambut manusia teraktivasi menggunakan HCl 4N mencapai 4,400 mg/L dan 9,7500 mg/L untuk biomassa rambut manusia tak teraktivasi. Sedangkan % regenerasinya didapatkan sebesar 63,15 % untuk biomassa rambut manusia teraktivasi dan 54,20% untuk biomassa tak teraktivasi. Hasil ini menunjukkan bahwa perlakuan aktivasi biomassa rambut manusia justru menunjukkan kemampuan menyerap krom yang kurang efektif dibandingkan biomassa tanpa aktivasi. Hal ini dikarenakan perlakuan aktivasi kemungkinan dapat melemahkan kekuatan serat dan tidak mampu menahan kekuatan ikatan logam yang terserap, serta perlakuan aktivasi dengan alkali justru dapat mengganggu sulfihidril yang terdapat dalam biomassa rambut manusia sehingga menjadi terganggu pula kemampuan ikatnya dengan logam krom.

IV. Kesimpulan dan Saran

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan diantaranya :

1)    kadar krom total dalam limbah elektroplating yang digunakan pada penelitian ini mencapai 7,0895 mg/L;

2)    biomassa rambut manusia tak teraktivasi memiliki kemampuan menyerap krom lebih tinggi mencapai 59,61 % dibandingkan dengan biomassa teraktivasi yaitu 26,42 %;

3)    kemampuan biomassa rambut manusia tak teraktivasi untuk menyerap logam krom selama 9 jam mencapai 17, 9875 mg/L dan 6,9675 mg/L untuk biomassa teraktivasi sedangkan % regenerasi logam krom didapatkan sebesar 54,20% untuk biomassa tak teraktivasi dan 63,15% untuk biomassa teraktivasi.

4.2 Saran

Pada penelitian ini telah diketahui bahwa aktivasi rambut manusia dengan larutan Na₂S 0,1 N dengan cara perendaman selama 20 menit menyebabkan kemampuan menyerap krom lebih sedikit dari pada sebelum aktivasi. Oleh karena itu, diperlukan studi lebih lanjut dalam melakukan aktivasi rambut manusia untuk dapat menyerap logam krom yang lebih maksimal dari pada sebelum aktivasi.

Ucapan terimakasih kepada:

1.       Allah SWT atas segala nikmat dan karunia serta kemudahan yang telah diberikan kepada penulis;

2.       Bapak dan Ibu tercinta  atas perhatian, kasih sayang, dan do’a yang senantiasa mengiringi perjalanan hidup penulis;

3.       Dra. Ita Ulfin, M.Si. selaku Dosen Pembimbing atas waktu, arahan, pemahaman dan segala diskusi serta semua ilmu yang bermanfaat selama penyusunan tugas akhir;

4.       Juga semua pihak yang terkait yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Daftar Pustaka

Anggraini, R. 2006. “Optimasi Penyerapan Logam Krom oleh Biomassa Kering Bulu Ayam Broiller”. Skripsi, Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Baig, T.H., Garcia, A.E., Tiemann, K.J., dan Gardea Torresdey, J.L. 1999. “Adsorption of Heavy Metals Ions by The Biomass of Solonum Elaeagnifolium (Silverleaf Night Shade)”. Conference on Hazardous Waste Research, hal. 131-142.

Boricha, A.G. dan Murthy, Z.V.P. 2009. “Preparation, Characterization and Performance of Nanofiltration Membranes for the Treatment of Electroplating Industry Effluent”. Separation and Purification Technology. 65: hal. 282-289.

Erdawati. 2008. “Kapasitas Adsorpsi Kitosan dan Nanomagnetik Kitosan terhadap Ion Ni(II)”. Prosiding. Seminar Nasional Sains dan Teknologi Universitas Lampung.

Indrawati, L. 2009. “Aktivasi Abu Layang Batubara dan Aplikasinya pada Proses Adsorpsi Ion Logam Cr dalam Limbah Elektroplating”. Tugas Akhir, Jurusan Kimia, Universitas Negeri Semarang.

Matheickal, J.T. dan Qiming Yu. 1999. “Biosorption of Lead (II) and Copper (II) from Aqueous Solutions by Pre-treated Biomass of Australian Marine Algae”. Bioresource Technology. 69 : hal. 223-229.

Ni’mah, Y.L. 2006. “Penurunan Kadar Tembaga dalam Larutan dengan Menggunakan Biomassa Bulu Ayam”. Skripsi. Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Primadhani, S.Y. 2007. “Penurunan Kadar Tembaga dalam Larutan Menggunakan Biomassa Bulu Ayam dengan Aktivasi Asam Tioglikolat 0,1 N”. Skripsi. Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Purwanto dan Huda, S. 2005. “Teknologi Industri Elektroplating”. Badan Penerbit Universitas Diponegoro, Semarang.

Sciban, M., Radetic, B., Kevresan, Z., dan Klasnja, M. 2006. “Adsorption of Heavy Metals From electroplating wastewater by Wood Sawdus”. Journal of Bioresource Tecnohlogy. 98, hal.402-409.

Setyorini, T. 2006. “Optimasi Serapan Logam Kromium dalam Larutan Menggunakan Biomassa Kering Bulu Ayam Broiller Diaktivasi dengan Larutan NaOH/Na₂S”. Skripsi. Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Sharma, Y.C. dan Weng, C.H. 2007. “Removal of Chromium(VI) from Aqueous Solution by Activated Carbons: Kinetic and Equilibrium Studies”. Journal of Hazardous Materials: 142, hal. 449–454.

Sumada, K. 2006. Kajian Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri Elektroplating yang Efisien”. Jurnal Teknik Kimia. Vol.1 No.1, hal. 26-36.

Sun, P., Liu, Z-T dan Liu Z-W. 2009. “Particles from Bird Feather : A Novel Application of an Ionic Liquid and Waste Resource”. Journal of Hazardous Materials, 170 : Hal. 786-790.

Volesky, B. 2000. “Biosorption of Heavy Metals”, CRC Press, Boston.

Penurunan Kadar Logam Krom dalam Limbah Elektroplating Menggunakan Biomassa Rambut Manusia dengan Aktivasi Natrium Sulfida (Na₂S) 0,1N

Tikha Reskiani Fauziah*,Dian Nofiana, Desy Tri Kusumaningtyas, M.Ibrohim Chanifan, Nanik Hanifah,  Ita Ulfin¹

Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Abstrak

Penggunaan biomassa rambut manusia teraktivasi natrium sulfida 0,1 N dan biomassa rambut manusia tidak teraktivasi natrium sulfide 0,1 N sebagai biosorben untuk menurunkan kadar logam krom dalam limbah elektroplating telah dipelajari. Limbah elektroplating yang digunakan pada penelitian ini berasal dari industri elektroplating rumah tangga di Desa Ngingas Kecamatan Waru, Sidoarjo dan diketahui memiliki kadar krom sebesar 7,0895 mg/L. Biomassa yang telah diaktivasi maupun biomassa yang tidak diaktivasi memiliki perubahan struktur dari karakterisasi menggunakan FTIR. Biomassa rambut manusia teraktivasi mampu menyerap krom mencapai 26,42 % dan 59,61 % untuk biomassa rambut manusia tak teraktivasi. Sedangkan % regenerasi logam krom didapatkan sebesar 63,15 % untuk biomassa rambut manusi teraktivasi dan 54,20 % untuk biomassa rambut manusia tak teraktivasi.

Kata Kunci: Biomassa Rambut Manusia, Aktivasi Kimia, Logam Krom, Limbah Elektroplating

 

Abstract

Human hairs activated with 0.1 N sodium sulfide were used as biosorbent for removal of chromium in electroplating waste. The waste used in this research is obtained from Home-based electroplating industry in Desa Ngingas, Kecamatan Waru Sidoarjo and found have chromium concentration value 7,0895 mg/L. Activated and unactivated biomass was characterized using FTIR to identify any changes in the structure. The activated human hairs biomass can adsorb chromium up to 26,42 % and 59,61 % for unactivated human hairs biomass. While the percentages of chromium regeneration are 63,15 % for activated human hairs biomass and 54,20 % for unactivated human hairs biomass.

                 

Keywords: Human hairs biomass, Chemical Activation, Chromium, Electroplating waste

 

I.Pendahuluan

        Bahan pencemar dalam limbah cair elektroplating yang sering menjadi perhatian adalah ion-ion logam berat karena selain sifat toksik dari ion-ion tersebut meskipun berada pada konsentrasi yang rendah (ppm) juga dapat bersifat bioakumulasi dalam siklus rantai makanan (Sharma dan Weng, 2007) dan umumnya sebagai polutan utama bagi lingkungan (Suarsana, 2008).

       Bahan pencemar dalam limbah cair elektroplating yang sering menjadi perhatian adalah ion-ion logam berat karena selain sifat toksik dari ion-ion tersebut meskipun berada pada konsentrasi yang rendah (ppm) juga dapat bersifat

 

* Corresponding author Phone : +6283856295181, e-mail : tikha354@gmail.com

¹Alamat sekarang : Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

e-mail : itau@chem.its.ac.id

bioakumulasi dalam siklus rantai makanan (Sharma dan Weng, 2007) dan umumnya sebagai polutan utama bagi lingkungan (Suarsana, 2008). Untuk menghindari dampak negatif terhadap kesehatan maupun menyelesaikan permasalahan pencemaran dan untuk mematuhi baku mutu limbah cair, maka limbah cair industri elektroplating perlu diolah terlebih dahulu sebelum dilepaskan ke dalam saluran atau sungai.

      Menurut Sugiharto (1987), pada umumnya pengolahan limbah dari industri elektroplating tidak banyak berbeda dengan pengolahan limbah dari industri lainnya, yaitu dengan cara koagulasi, flokulasi kemudian sedimentasi. Metode tersebut dirasa tidak efektif apabila diterapkan pada larutan yang memiliki konsentrasi logam berat antara 1-1000 mg/L dan membutuhkan bahan kimia dalam jumlah besar. Dibandingkan dengan metode-metode yang lain, adsorpsi merupakan metode yang paling banyak digunakan karena metode ini aman, tidak memberikan efek samping yang membahayakan kesehatan, tidak memerlukan peralatan yang rumit dan mahal, mudah pengerjaaannya dan dapat di daur ulang (Erdawati, 2008). Dewasa ini telah banyak dikembangkan teknologi aplikasi adsorpsi menggunakan bahan biomaterial untuk menurunkan kadar logam berat dari perairan (biosorpsi).

      Para ahli telah lama mengetahui bahwa bahan-bahan berserat seperti wool, rambut manusia dan bulu ayam dapat mengadsorpsi ion-ion logam dalam larutannya. Tan (1985) melaporkan bahwa rambut manusia dapat digunakan sebagai adsorben logam tembaga (II). Adanya sifat adsorpsi rambut manusia tersebut mendorong banyak kajian yang menyelidiki kemungkinan penggunaan bahan-bahan berserat keratin sebagai subtituen yang murah dan sederhana daripada adsorben lainnya (seperti resin penukar ion) yang biasanya mahal.

      Keratin adalah serat protein yang banyak terdapat pada lapisan pelindung pada manusia atau hewan, seperti kulit rambut atau bulu. Kebanyakan keratin di alam adalah α-keratin, disamping ada konformasi lain yang dikenal yaitu anti parallel atau pleated sheet (Wingrove, 1981). Sifat-sifat keratin yang dikaitkan dengan gugus asam amino dan hidroksil yang terikat, maka menyebabkan sifat polielektrolit kation sehingga dapat berperan sebagai penukar ion dan sebagai adsorben terhadap logam berat dalam air limbah (Tan, 1985). Pace dan Michelsen (1973) melaporkan bahwa kapasitas adsorpsi ion merkuri oleh rambut (bulu) dari limbah penyamakan kulit dapat disamakan dengan kapasitas resin penukar ion Dowex 50W-X8 dan Dowex 1-X8. Kulkarni dan Rane (1980) melaporkan bahwa kapasitas adsorpsi maksimum rambut manusia dengan aktivasi alkali dan alkalin terhadap ion merkuri adalah 41,6 dan 50,5 mg/g ( Tan dkk, 1985). Nazzarudin (1995) melaporkan bahwa kapasitas adsorpsi rambut manusia dengan aktivasi alkalin terhadap ion logam tembaga (II) adalah 12,24 mg/g. Pemilihan logam krom disini didasarkan pada kondisi nyata di lapangan, dari hasil laboratorium diperoleh data bahwa limbah cair industri elektroplating mengandung logam kromium.

Rambut manusia yang telah diaktivasi dengan larutan Na₂S akan digunakan untuk menurunkan kadar logam kromium pada limbah dari industri  elektroplating rumah tangga di Desa Ngingas Kecamatan Waru. Selain itu, pada penelitian ini juga diamati pengaruh ukuran biomassa rambut manusia teraktivasi terhadap penyerapan logam kromium. Metode yang digunakan pada penelitian adalah metode batch, prinsip dari metode batch yaitu dengan menambahkan adsorben ke dalam larutan dan diaduk dengan waktu tertentu.

II. Metodologi

2.1 Alat dan Bahan

2.1.1 Alat

             Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah oven listrik, kertas saring, magnetic stirrer, neraca analitis, gunting,  erlenmeyer, pH meter dan beberapa alat gelas. Instrumen yang digunakan diantaranya SSA AA-6800 Shimadzu, spektrofotometer UV-Vis DU ® 7500 Beckman, spektrofotometer Shimadzhu FTIR-8201 PC .

2.1.2 Bahan

             Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rambut manusia yang diperoleh dari salón rambut di Kota Madiun; padatan Na₂S; HNO₃ 65%; aseton;  dan Cr(NO₃)₃.9H₂O; aquadest, aqua DM dan sampel limbah industri elektroplating yang diperoleh dari industri elektroplating rumah tangga di Desa Ngingas Kecamatan Waru.

2.2 Prosedur kerja

2.2.1.      Pembuatan Kurva Kalibrasi Logam Kromium

             Larutan induk kromium 100 ppm dipipet sebanyak 0,5; 1; 2; 3 dan 5 mL, kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan menambahkan aqua DM sampai tanda batas sehingga diperoleh larutan kromium dengan konsentrasi  0,5; 1; 2; 3 dan 5 ppm untuk diukur nilai serapannya dengan SSA pada panjang gelombang maksimum 357,9 nm (Setyorini, 2006).

2.2.2 Pembuatan Biomassa Rambut Manusia

Rambut Manusia dicuci dengan air dan detergen beberapa kali, kemudian dijemur sampai kering dan hilang baunya. Setelah kering, rambut tersebut dipotong kecil-kecil. Adsorben dicuci/direndam dengan aseton sampai terendam selama 15 menit, kemudian disaring dengan menggunakan corong buchner. Residu yang didapat dikeringkan dengan oven pada suhu 50^oC sehingga biomassa siap digunakan. Karakterisasi biomassa ini dilakukan menggunakan FTIR.

2.2.3   Perlakuan Aktivasi Biomassa Rambut Manusia dengan Larutan Alkali

Masing-masing biomassa diambil sebanyak 1 gram dan diaktivasi menggunakan larutan alkali Na₂S 0,1 N sebanyak 100 mL, kemudian distirer selama 20 menit. Kondisi ini merupakan kondisi optimum berdasarkan penelitian Setyorini (2006). Setelah 20 menit, campuran disaring menggunakan corong buchner. Residu yang didapat dikeringkan dengan oven pada suhu 50^oC sehingga diperoleh biomassa bulu ayam teraktivasi yang siap digunakan. Bulu ayam teraktivasi ini juga dilakukan karakterisasi menggunakan FTIR.

2.2.4   Analisa Konsentrasi Logam Berat pada Biomassa Rambut Manusia Teraktivasi dan Tidak Teraktivasi

Biomassa rambut manusia teraktivasi ditimbang sebanyak 0,5 gram dan didestruksi dengan 10 mL HNO₃ 65% hingga diperoleh larutan yang jernih. Selanjutnya larutan disaring dan filtrat yang diperoleh, dimasukan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan aqua DM hingga tanda batas. Kemudian dianalisa kadar kromium. Perlakuan ini diulangi untuk biomassa rambut manusia tidak teraktivasi.

2.2.5 Analisa Konsentrasi Logam Berat pada Limbah Elektroplating

Sampel limbah elektroplating diambil sebanyak 100 mL, dimasukkan ke dalam erlenmeyer lalu ditambahkan 5 mL HNO₃ 65%, campuran diaduk hingga homogen, kemudian dididihkan hingga diperoleh larutan yang jernih. Larutan hasil destruksi didinginkan kemudian ditempatkan dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan HNO₃ 1% sampai tanda batas. Larutan tersebut kemudian dianalisa kadar kromium dan tembaga dengan SSA.

2.2.6 Penentuan Adsorpsi-Desorpsi Logam Kromium pada Limbah Elektroplating Menggunakan Biomassa Rambut Manusia Teraktivasi dan Tidak Teraktivasi

Limbah elektroplating disiapkan ke dalam sembilan gelas beker dengan volume yang sama (25 mL). Pada gelas beker pertama dimasukkan 0,5 gram biomassa rambut manusia teraktivasi dan distirer selama 60 menit. Kemudian larutan tersebut disaring, filtrat yang diperoleh diukur kadar kromium yang tidak teradsorb oleh biomassa menggunakan AAS. Lalu biomassa rambut manusia tersebut dimasukkan kembali ke dalam gelas beker yang kedua dan distirer selama 60 menit. Setelah itu. larutan kembali disaring untuk mengukur kadar kromium yang tidak teradsorb biomassa. Biomassa rambut manusia tersebut kemudian dimasukkan ke dalam gelas beker ketiga selama 60 menit begitu seterusnya sampai gelas beker kesembilan.

Biomassa rambut manusia teraktivasi yang telah digunakan untuk penentuan studi adsorpsi, dimasukkan ke dalam 50 mL HCl 4N kemudian distirer selama 60 menit. Larutan disaring dan filtrat yang diperoleh, didestruksi dengan HNO₃ 65%. Larutan dianalisa kadar krom menggunakan SSA. Sedangkan biomassa rambut manusia tersebut kembali dimasukkan ke dalam 50 mL HCl 4N dan distirer 60 menit. Setelah itu, disaring dan filtrat yang diperoleh dianalisa kadar kromium menggunakan SSA. Prosedur ini diulangi untuk biomassa rambut manusia yang tidak teraktivasi.

III. Hasil dan Pembahasan

3.1 Karakteristik Limbah Elektroplating dari Industri Elektroplating Rumah Tangga di Desa Ngingas

Pada penelitian ini digunakan limbah elektroplating yang berasal dari salah satu industri elektroplating rumah tangga di Desa Ngingas. Industri yang menyediakan jasa elektroplating ini telah beroperasi sejak tahun 1997 yang menghasilkan produk-produk elektroplating sesuai pesanan. Produk yang dihasilkan meliputi peralatan rumah tangga hingga spare part kendaraan. Untuk proses elektroplating meliputi pembersihan menggunakan asam, kemudian dibilas dan dilanjutkan ke dalam proses elektroplating dengan merendam benda-benda yang akan dilapisi ke dalam bak elektroplating. Setelah melalui proses ini, benda yang telah diplating kembali dicuci untuk selanjutnya dilakukan tahap pewarnaan dan kemudian dikeringkan.

Untuk pengolahan terhadap limbah hasil proses produksi dilakukan dengan cara netralisasi. Secara umum, pemilik usaha membuat bak penampung untuk menampung limbah cair seperti. Kemudian  ditambahkan  kapur sampai terbentuk endapan dan didapatkan pH limbah 7 sedangkan cairan yang tersisa dibuang ke lingkungan. Metode tersebut dirasa kurang efektif karena tidak semua logam mengendap dengan pemberian kapur sehingga kemungkinan besar cairan yang dibuang ke lingkungan masih mengandung logam berat yang dapat membahayakan lingkungan. kendala lain yang dihadapi adalah pemilik usaha juga merasa kesulitan untuk membuang endapan limbah yang terbentuk.

Pengambilan limbah elektroplating untuk penelitian ini dilakukan pada tanggal 28 Januari 2012. Dari cuplikan yang diambil tersebut kemudian ditentukan karakteristiknya, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1 Karakter fisika dan kimia limbah elektroplating

No.	Parameter	Pengamatan
Karakter Fisika
1.	Wujud	Cair
2.	Warna	Kuning kecoklatan
3.	Bau	Menyengat khas asam
Karakter Kimia
4.	pH	2,78
5.	Krom total	7,0895 mg/L

Dari pengujian yang dilakukan dapat diketahui kadar krom total dalam limbah elektroplating mencapai 7,0895 mg/L yang melebihi Baku Mutu Limbah Cair Industri Elektroplating sesuai Kep-51/MENLH/10/1995  untuk krom total 0,5 mg/L.

3.2 Pembuatan Biomassa Rambut Manusia

Pembuatan biomassa rambut manusia diawali dengan mencuci rambut manusia yang didapatkan dari salón rambut di Kota Madiun, dengan air dan detergen hingga bersih kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari. Rambut manusia yang telah kering tersebut kemudian dipotong kecil-kecil dengan menggunakan gunting rambut.. Pembuatan biomassa dalam bentuk rambut yang dipotong kecil-kecil bertujuan untuk memperluas bidang kontak antara biomassa dengan larutan sehingga proses penyerapan dapat berjalan secara optimal.

Biomassa rambut manusia dalam bentuk potongan kecil-kecil, selanjutnya dicuci dengan aseton/ direndam dengan aseton sampai terendam selama 15 menit. Pencucian dengan pelarut organik ini dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa lemak yang masih berada dalam biomassa rambut manusia, karena lemak dapat mengganggu proses penyerapan logam krom. Setelah didapatkan biomassa rambut manusia dilakukan aktivasi dengan larutan alkali.

3.3  Aktivasi Biomassa Rambut Manusia dengan Larutan Alkali

Aktivasi biomassa dilakukan untuk mengaktifkan gugus protein pada rambut manusia, yaitu α-keratin yang mengandung sistin sehingga dapat menyerap lebih optimal. Aktivasi ini mengaktifkan biomassa dengan merombak struktur seratnya dimana tingkat perombakan meningkat dengan meningkatnya waktu kontak aktivasi sehingga meningkatkan daya serap. Tetapi perombakan melalui perendaman yang terlalu lama dalam larutan alkali Na₂S 0,1 N dapat melemahkan kekuatan serat dan tidak mampu menahan beban ion logam yang terserap. Proses perombakan struktur α-keratin dapat terjadi dari pemutusan sebagian dari berbagai ikatan dalam struktur keratin sehingga menghasilkan berbagai gugus aktif yang dapat berinteraksi dengan ion logam. Protein keratin diketahui banyak mengandung jembatan ditio (-S-S-) yang hanya mampu diputuskan dengan senyawa pereduksi berupa sulfida, diantaranya adalah Na₂S (Kimbal, 1983). Untuk memastikan aktivasi tersebut telah berjalan sempurna maka dapat dilakukan karakterisasi terhadap biomassa rambut manusia menggunakan instrumen FT-IR.

Perubahan pada biomassa rambut manusia sebelum dan setelah aktivasi juga nampak pada analisis gugus fungsi menggunakan FTIR. Spektra IR pada Gambar 3.2 menunjukkan karakteristik daerah serapan untuk ikatan peptida (-CONH-), dimana vibrasi pada ikatan tersebut dikenal sebagai daerah serapan amida I-III (Wojciechowska dkk., 1999). Daerah serapan amida I menunjukkan adanya vibrasi stretching gugus C=O yang muncul pada bilangan gelombang 1700-1600 cm^-1 (Sun dkk., 2009). Pada biomassa rambut manusia sebelum aktivasi dan setelah aktivasi masing-masing muncul pada bilangan gelombang sebesar 1658 cm^-1 dan 1651 cm^-1. Daerah serapan amida II yang muncul pada bilangan gelombang antara 1560-1335 cm^-1 (Muyonga dkk., 2004) berasal dari vibrasi bending N-H dan stretching C-H, dimana pada rambut manusia sebelum aktivasi dan setelah teraktivasi masing-masing muncul pada bilangan gelombang sebesar 1543 cm^-1 dan 1527 cm^-1.

Untuk daerah serapan amida III mucul pada bilangan gelombang sekitar 1240 cm^-1 (Hashim dkk., 2009) merupakan daerah yang dihasilkan dari kombinasi vibrasi stretching C-N dan bending sebidang N-H, dengan beberapa pengaruh dari vibrasi stretching C-C dan bending C=O (Sun dkk., 2009). Rambut manusia sebelum aktivasi dan teraktivasi menunjukkan puncak serapan yang sama pada 1242 cm^-1 dengan bentuk puncak yang kecil. Pada penelitian Sun dkk., (2009) menyebutkan adanya keterkaitan antara intensitas puncak pada 1167 dan 1073 cm^-1 terhadap vibrasi stretching S-O simetris dan asimetris dari residu larutan aktivator yang digunakan dalam hal ini 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl), dimana pada bulu ayam teraktivasi menunjukkan puncak serapan yang lebih tinggi dibandingkan bulu ayam sebelum aktivasi dan mengindikasikan putusnya ikatan S-S. Hal ini berbeda dengan penelitian ini, rambut manusia sebelum aktivasi dan teraktivasi menunjukkan puncak pada bilangan gelombang yang sama yaitu 1080,14 cm^-1 dengan intensitas serapan yang sama. Sehingga ikatan S-S masih belum putus.

Gambar 3.2 Spektra FTIR bulu ayam sebelum aktivasi (a) dan setelah aktivasi (b)

3.5  Hasil Analisa Konsentrasi Krom dalam Biomassa Bulu Ayam Teraktivasi

Biomassa bulu ayam teraktivasi sebelum digunakan sebagai biosorben untuk menurunkan kadar krom maupun kadar tembaga dalam limbah elektroplating perlu dilakukan analisa awal terhadap konsentrasi krom dan tembaga sebagai kontrol besarnya konsentrasi krom dan tembaga yang terkandung dalam biomassa rambut manusia teraktivasi. Dari hasil analisa terhadap konsentrasi logam krom dan tembaga dalam biomassa bulu ayam teraktivasi melalui spektrofotometer serapan atom (SSA) pada panjang gelombang 357,9 nm untuk krom menunjukkan bahwa biomassa rambut manusia sebelum aktivasi dan teraktivasi yang akan digunakan pada penelitian ini masing-masing mengandung logam krom sebesar 0,0998 mg/g dan 0,1574 mg/g. Dengan adanya konsentrasi logam krom yang terkandung dalam biomassa rambut manusia tersebut maka akan sedikit berpengaruh pada proses penyerapan krom dalam limbah elektroplating.

3.7 Hasil Penentuan Adsorpsi-Desorpsi Logam Kromium pada Limbah Elektroplating Menggunakan Biomassa Bulu Ayam Teraktivasi

Penentuan adsorpsi-desorpsi logam krom menggunakan biomassa rambut manusia teraktivasi dilakukan ke dalam limbah elektroplating yang baru tiap waktu optimum adsorpsi yaitu 1 jam. Sehingga nantinya dapat ditentukan kemampuan biomassa tersebut untuk menyerap logam krom selama 9 jam dan diketahui bahwa biomassa rambut manusia teraktivasi mampu menyerap krom sebesar 6,9675 mg/L dan biomassa tak teraktivasi mampu menyerap krom sebesar 17,9875 mg/L. Kemampuan biomassa untuk menyerap logam krom akan terus meningkat hingga titik jenuhnya seperti ditunjukkan pada grafik Gambar 3.4.

Gambar 3.4   Grafik penentuan adsorpsi logam krom pada limbah elektroplating menggunakan biomassa rambut manusia teraktivasi dan tak teraktivasi

Secara umum pembentukan ikatan krom dengan protein berupa senyawa kompleks ion krom dengan asam-asam amino hasil metabolisme dalam sel karena krom merupakan logam soft (ion kelas B), maka krom cenderung berikatan dengan gugus S atau kelompok senyawa yang mengandung gugus nitrogen (Darmono, 1995). Dengan demikian proses adsorpsi logam krom oleh biomassa rambut manusia terjadi karena adanya ikatan kovalen antara logam krom dan rantai samping protein sulfihidril (Anggraini, 2006).

Terbentuknya ikatan kovalen ini diperkuat dengan desorpsi biomassa yang dilakukan pada penelitian ini. Hasil desorpsi logam krom pada biomassa rambut manusia teraktivasi menggunakan HCl 4N mencapai 4,400 mg/L dan 9,7500 mg/L untuk biomassa rambut manusia tak teraktivasi. Sedangkan % regenerasinya didapatkan sebesar 63,15 % untuk biomassa rambut manusia teraktivasi dan 54,20% untuk biomassa tak teraktivasi. Hasil ini menunjukkan bahwa perlakuan aktivasi biomassa rambut manusia justru menunjukkan kemampuan menyerap krom yang kurang efektif dibandingkan biomassa tanpa aktivasi. Hal ini dikarenakan perlakuan aktivasi kemungkinan dapat melemahkan kekuatan serat dan tidak mampu menahan kekuatan ikatan logam yang terserap, serta perlakuan aktivasi dengan alkali justru dapat mengganggu sulfihidril yang terdapat dalam biomassa rambut manusia sehingga menjadi terganggu pula kemampuan ikatnya dengan logam krom.

IV. Kesimpulan dan Saran

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan diantaranya :

1)    kadar krom total dalam limbah elektroplating yang digunakan pada penelitian ini mencapai 7,0895 mg/L;

2)    biomassa rambut manusia tak teraktivasi memiliki kemampuan menyerap krom lebih tinggi mencapai 59,61 % dibandingkan dengan biomassa teraktivasi yaitu 26,42 %;

3)    kemampuan biomassa rambut manusia tak teraktivasi untuk menyerap logam krom selama 9 jam mencapai 17, 9875 mg/L dan 6,9675 mg/L untuk biomassa teraktivasi sedangkan % regenerasi logam krom didapatkan sebesar 54,20% untuk biomassa tak teraktivasi dan 63,15% untuk biomassa teraktivasi.

4.2 Saran

Pada penelitian ini telah diketahui bahwa aktivasi rambut manusia dengan larutan Na₂S 0,1 N dengan cara perendaman selama 20 menit menyebabkan kemampuan menyerap krom lebih sedikit dari pada sebelum aktivasi. Oleh karena itu, diperlukan studi lebih lanjut dalam melakukan aktivasi rambut manusia untuk dapat menyerap logam krom yang lebih maksimal dari pada sebelum aktivasi.

Ucapan terimakasih kepada:

1.       Allah SWT atas segala nikmat dan karunia serta kemudahan yang telah diberikan kepada penulis;

2.       Bapak dan Ibu tercinta  atas perhatian, kasih sayang, dan do’a yang senantiasa mengiringi perjalanan hidup penulis;

3.       Dra. Ita Ulfin, M.Si. selaku Dosen Pembimbing atas waktu, arahan, pemahaman dan segala diskusi serta semua ilmu yang bermanfaat selama penyusunan tugas akhir;

4.       Juga semua pihak yang terkait yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Daftar Pustaka

Anggraini, R. 2006. “Optimasi Penyerapan Logam Krom oleh Biomassa Kering Bulu Ayam Broiller”. Skripsi, Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Baig, T.H., Garcia, A.E., Tiemann, K.J., dan Gardea Torresdey, J.L. 1999. “Adsorption of Heavy Metals Ions by The Biomass of Solonum Elaeagnifolium (Silverleaf Night Shade)”. Conference on Hazardous Waste Research, hal. 131-142.

Boricha, A.G. dan Murthy, Z.V.P. 2009. “Preparation, Characterization and Performance of Nanofiltration Membranes for the Treatment of Electroplating Industry Effluent”. Separation and Purification Technology. 65: hal. 282-289.

Erdawati. 2008. “Kapasitas Adsorpsi Kitosan dan Nanomagnetik Kitosan terhadap Ion Ni(II)”. Prosiding. Seminar Nasional Sains dan Teknologi Universitas Lampung.

Indrawati, L. 2009. “Aktivasi Abu Layang Batubara dan Aplikasinya pada Proses Adsorpsi Ion Logam Cr dalam Limbah Elektroplating”. Tugas Akhir, Jurusan Kimia, Universitas Negeri Semarang.

Matheickal, J.T. dan Qiming Yu. 1999. “Biosorption of Lead (II) and Copper (II) from Aqueous Solutions by Pre-treated Biomass of Australian Marine Algae”. Bioresource Technology. 69 : hal. 223-229.

Ni’mah, Y.L. 2006. “Penurunan Kadar Tembaga dalam Larutan dengan Menggunakan Biomassa Bulu Ayam”. Skripsi. Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Primadhani, S.Y. 2007. “Penurunan Kadar Tembaga dalam Larutan Menggunakan Biomassa Bulu Ayam dengan Aktivasi Asam Tioglikolat 0,1 N”. Skripsi. Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Purwanto dan Huda, S. 2005. “Teknologi Industri Elektroplating”. Badan Penerbit Universitas Diponegoro, Semarang.

Sciban, M., Radetic, B., Kevresan, Z., dan Klasnja, M. 2006. “Adsorption of Heavy Metals From electroplating wastewater by Wood Sawdus”. Journal of Bioresource Tecnohlogy. 98, hal.402-409.

Setyorini, T. 2006. “Optimasi Serapan Logam Kromium dalam Larutan Menggunakan Biomassa Kering Bulu Ayam Broiller Diaktivasi dengan Larutan NaOH/Na₂S”. Skripsi. Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Sharma, Y.C. dan Weng, C.H. 2007. “Removal of Chromium(VI) from Aqueous Solution by Activated Carbons: Kinetic and Equilibrium Studies”. Journal of Hazardous Materials: 142, hal. 449–454.

Sumada, K. 2006. Kajian Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri Elektroplating yang Efisien”. Jurnal Teknik Kimia. Vol.1 No.1, hal. 26-36.

Sun, P., Liu, Z-T dan Liu Z-W. 2009. “Particles from Bird Feather : A Novel Application of an Ionic Liquid and Waste Resource”. Journal of Hazardous Materials, 170 : Hal. 786-790.

Volesky, B. 2000. “Biosorption of Heavy Metals”, CRC Press, Boston.