Indo. J. Chem. Sci. 3 (1) (2014)Indonesian Journal of Chemical Sciencehttp://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/ijcs

© 2014 Universitas Negeri SemarangISSN NO 2252-6951

Info Artikel Abstrak

Abstract

SINTESIS MEMBRAN KITOSAN-SILIKA ABU SEKAM PADI UNTUK DEKOLORISASIZAT WARNA CONGO REDTania Prameswari*), Eko Budi Susatyo dan Agung Tri PrasetyaJurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri SemarangGedung D6 Kampus Sekaran Gunungpati Telp. (024)8508112 Semarang 50229

Sejarah Artikel:Diterima Maret 2014Disetujui Maret 2014Dipublikasikan Mei 2014

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan silikaterhadap karakteristik membran kitosan-silika untuk dekolorisasi zat warna CongoRed. Perbandingan kitosan-silika yang ditambahkan dalam membran denganberbagai variasi yaitu 1:0; 1:0,5; 1:1; 1:1,5; 1:2. Silika yang terkandung dalam abusekam padi hasil sintesis sebesar 69,51%. Karakterisasi kristalinitas silika abusekam padi menggunakan XRD. Membran kitosan-silika hasil sintesis kemudiandikarakterisasi gugus fungsinya menggunakan FT-IR, penampang membranmenggunakan Digital CCD Microscope MS­804, uji permeabilitas membran danpenentuan rejeksi membran. Dari hasi spektra FT-IR menunjukkan adanya gugusfungsi baru setelah penambahan silika ke dalam membran yakni Si-OH, Si-O-Si,tekukan CH dan CH2. Aplikasi membran dalam proses dekolorisasi zat warnaCongo Red mendapatkan rejeksi optimal pada membran kitosan-silika 1:2 pH 5dengan koefisien rejeksi sebesar 75% dan didukung dengan hasil uji penampangpermukaan membran 1:2. Penggunaan membran secara berulang akanmenimbulkan penyumbatan pada pori membran (fouling) sehingga menyebabkanpenurunan kemampuan membran dalam proses dekolorisasi. Penurunankemampuan membran kitosan-silika terjadi setelah penggunaan 4 kali denganpenurunan rejeksinya menjadi 37,05%.

Alamat korespondensi:E-mail: prameswari.tania@ymail.com

Kata kunci:membran kitosan-silikadekolorisasirejeksicongo red

The purposeof this studywas to determine the effect of silica on thecharacteristics of chitosan-silica membranes for decolorization of Congo Reddye. Comparison of chitosan-silica added to the membranes with differentvariations of the 1:0; 1:0,5; 1:1; 1:1.5; 1:2. Silica contained in rice husk ashsynthesized by 69.51%. Characterization of rice husk ash silica crystallinity usingXRD. Chitosan-silica membranes synthesized then characterized functionalgroup using a FT-IR, cross the membrane using a Digital CCD Microscope MS-804, membrane permeability test and the determination of membrane rejection.Results of FT-IR spectra indicate the presence of new functional groups after theaddition of silica into the membrane is -OH, Si-O-Si, CH andCH2 bending.Membrane application in the decolorization process of dye Congo Red getoptimal rejection on chitosan-silica membranes 1:2 pH 5 with rejection coefficientof 75% and is supported by the results of the test section 1:2 membrane surface.Repeated use of the membrane will cause a blockage in the pore membrane(fouling) membranes, causing a decrease in the ability of decolorization process.Decrease the ability of chitosan-silica membranes occurs after use of four timeswith a 37.05% decline of rejection.

51

T Prameswari/ Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)Pendahuluan

Silika merupakan bahan kimia yangpemanfaatan dan aplikasinya sangat luas. Salahsatu pemanfaatan serbuk silika adalah sebagaibahan pembuat membran padat. PenelitianSuwarsa (1998), memanfaatkan abu sekam padiuntuk penyerapan zat warna tekstil BR Red HE7B. Gugus -OH selulosa dalam abu sekam padimampu bereaksi dengan gugus-gugus yang adapada zat warna tekstil sehingga zat warnatersebut terikat pada abu sekam padi.

Saat ini telah berkembang penelitiantentang pemanfaatan polimer alam sebagaimembran yaitu membran selulosa dan turun-annya. Silika mempunyai stabilitas termal dankimia yang baik serta masa pakai yang lama.Penggunaan silika abu sekam padi saja dalamsintesis membran, akan menghasilkan membrandengan struktur yang rapuh karena membrananorganik mempunyai kelemahan yaitu aplikasiterbatas, rapuh, dan mahal (Zulfikar & Ali;2006). Untuk memperkuat membran diperlukanmodifikasi agar karakteristiknya menjadi lebihbaik misalnya peningkatan kestabilan membran(Jin, et al.; 2004), memperkecil ukuran porimembran sehingga pemisahan molekul ataurejeksi makromolekul di suatu membran lebihefektif (Wang, et al.; 2001). Kitosan merupakanbiopolimer yang dapat digunakan sebagai bahanpembuat membran (Aryanto; 2002). Pengikat-silangan menggunakan kitosan adalah solusiuntuk memperbaiki struktur membran yangrapuh.

Zat warna terutama yang sintetis bersifatnon­degradable, beracun, dan stabil (Gupta, et al.;2004). Salah satu zat warna sintetik yangmemiliki bahaya terhadap kesehatan tubuhmanusia adalah Congo Red. Zat warna tersebutbiasa digunakan pada industri tekstil. Limbahdari zat warna tersebut biasanya hanya dibuangke lingkungan tanpa penanganan lanjutan.Filtrasi dan dekolorisasi merupakan salah satucara untuk mengurangi intensitas zat warnatersebut. Berdasarkan latar belakang masalah diatas, penulis melakukan penelitian mengenaimetode dekolorisasi zat warna Congo Reddengan menggunakan membran kitosan-silikaabu sekam padi hasil sintesis.Metode Penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam penelitianini adalah: alat-alat gelas, inkubator, oven,ayakan 100 mesh, neraca analitik AND GR-200, tube furnace 79400, hotplate stirrer, Shimadzux­ray diffractometer­7000, pompa vakum,spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1240,

spektrometer FT-IR Shimadzu-8201pc, AASmodel Analyst 100 buatan Perkin Elmer, digitalCCD Microscope MS­804. Bahan-bahan yangdigunakan dalam penelitian ini adalah kitosan,sekam padi, akuades, HCl, NaOH, CH3COOH,zat warna Congo Red buatan Merck dengan gradepro analyst.

Sekam padi yang telah dicuci kemudiandikeringkan. Pengeringan dilakukan dengancara dijemur dengan sinar matahari kemudianmenggunakan oven. Pengarangan, sekam padidipanaskan hingga menjadi arang (berwarnahitam) pada tungku terbuka. Arang sekam padidiabukan dalam furnace pada suhu 600oCselama 3 jam, kemudian diayak menggunakanayakan 100 mesh.

Pemurnian dilakukan dengan mengguna-kan asam. Pengasaman dilakukan untukmemisahkan silika dari abu sekam padi danmemurnikan silika dari impuritas. Prosespengasaman dilakukan dengan cara abu sekampadi dimasukkan kedalam cawan petrikemudian dibasahi dengan akuades panas,selanjutnya ditambahkan 5 mL HCl 36%diuapkan sampai kering selama 6 jam. Setelahabu sekam kering, dipindahkan kedalam gelaspiala kemudian dituangkan 20 mL akuades dan1 mL HCl 36% kemudian dipanaskan denganmenggunakan hotplate selama 5 menit. Campur-an tersebut disaring dengan kertas saring dandicuci sebanyak 4-5 kali dengan akuades panas.Hasil dari penyaringan dipanas-kan bersamakertas saringnya mula-mula pada suhu 300oCselama 30 menit sampai kertas saring menjadiarang kemudian dilanjutkan dipanaskan padasuhu 600 dan 800oC dengan menggunakan fur­nace. Diperoleh silika berwarna putih (Handa-yani; 2009). Silika hasil sintesis dilakukankarakterisasi menggunakan X­Ray Difractometer­7000 untuk mendapatkan kristalinitasnya.

Sebanyak 20 gram silika abu sekam padihasil sintesis dilarutkan dalam 158 mL NaOH4M. Setelah diaduk maka larutan tersebut akanmengental dan akan menjadi padatan natriumsilikat yang berwarna coklat kehijauan.Kemudian padatan tersebut di furnace pada suhu600oC selama 30 menit dan menjadi berwarnacoklat keputihan. Padatan yang didapatkandilarutkan dalam 200 mL aquades sehinggamenjadi larutan natrium silikat yang berwarnacoklat kekuningan kemudian akan dilakukan ujikarakterisasi menggunakan AAS untukmendapatkan kandungan SiO2 dalam larutannatrium silika tersebut.

T Prameswari / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)

52

Membran dibuat dengan mencampurkanlarutan natrium silikat dengan larutan kitosan.Ketebalan membran dikendalikan denganmenyeragamkan volume larutan yang akandicetak dan cetakan yang akan digunakan.Sintesis membran dilakukan dengan variasiperbandingan volume kitosan dengan larutannatrium silikat yaitu 1:0; 1:0,5; 1:1; 1:1,5; 1:2membentuk 100 mL campuran larutan kitosan-silika. Setelah itu campuran larutan natriumsilikat dengan kitosan diaduk dengan stirrerselama 30 menit agar homogen. Setelah homo-gen, larutan tersebut dicetak dan dikeringkansehingga terbentuk membran. Setelah membrandicetak dan kering, membran direndam dalamNaOH 5% selama 1 hari kemudian dilakukanuji swelling dan uji fluks membran kemudiandilakukan karakterisasi terhadap gugus fungsimenggunakan FT-IR untuk semua variasimembran dan uji morfologi dan penampangmembran menggunakan Digital CCD MicroscopeMS­804 untuk membran yang memiliki kondisioptimal setelah digunakan untuk aplikasi danpenggunaan secara berulang.Hasil dan Pembahasan

Abu sekam padi yang didapatkan akanmelalui proses pemurnian yang dilakukandalam kondisi asam yang bertujuan untukmenghilangkan kandungan logam dan nonlogam dalam abu sekam padi. Pemurnian inimenggunakan asam klorida 37% yang akanmengikat oksida logam dan nonlogam diantara-nya P2O5, K2O, MgO, Na2O,CaO dan Fe2O3menjadi kloridanya sedangkan silika akan di-ubah menjadi asamnya. Hasil dari pengasamankemudian dikeringkan dengan menggunakanoven untuk menguapkan pelarut. Abu sekampadi yang telah dimurnikan berwarna kecoklat-an. Tahap selanjutnya yaitu diabukan kembalipada temperatur 600oC selama 1 jam untukmempermudah reaksi penguraian dan pelepasanoksida logam dan nonlogam. Suhu yang tinggiakan memberikan tambahan energi bagi abusekam padi untuk memutuskan ikatan antaratom-atom pembangun unsur atau molekul.Pemutusan ikatan tersebut memungkinkanmasing-masing atom menjadi bebas keluar dariabu sekam padi, sehingga yang tersisa adalahsilika murni.

Sekam padi hasil sintesis dihitungrendemen yang dihasilkan. Rendemen yangdimaksud adalah banyaknya silika (SiO2) yangdihasilkan dari abu sekam padi. Data yangdiperoleh untuk perhitungan rendemen silikaabu sekam padi dapat dilihat dari Tabel 1.

Tabel 1. Data hasil rendemen silika abu sekampadi

Silika hasil sintesis yang telah dikarak-terisasi merupakan bahan yang digunakandalam pembuatan membran yang akandicampurkan dengan larutan kitosan 2%. Silikayang ditambahkan dalam bentuk larutannatrium silikat karena akan lebih mudah larutdengan larutan kitosan daripada silika serbuk.Padatan natrium silikat yang terbentuk ber-warna coklat keputihan. Padatan natrium silikatkering dilarutkan dengan 200 mL aquademindan didiamkan satu malam agar terbentuklarutan natrium silikat. Larutan yang telahterbentuk kemudian disaring yang bertujuanuntuk memisahkan endapan yang tidak larut.Larutan natrium silikat yang dihasilkan ber-warna kuning kecoklatan.

Analisis menggunakan AAS ditujukanuntuk mengetahui kandungan silika abu sekampadi hasil sintesis tersebut. Berdasarkan datasetelah dilakukan pengujian dengan mengguna-kan AAS, didapatkan kandungan silika dalamabu sekam padi sebesar 69,51%. Banyaknyakandungan silika dalam abu sekam padidipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu tempera-tur pemanasan dan konsentrasi asam saatpemurnian. Semakin tinggi temperatur dankonsentrasi asam saat pemurnian akan meng-hasilkan silika dengan kadar lebih besar.

Menurut Kalapathy, et al. (2000), abusekam padi mempunyai kandungan silika yangcukup tinggi (>60%), sehingga cukup potensialuntuk digunakan sebagai sumber silika padasintesis bahan berbasis silika seperti membransilika.

Analisis menggunakan XRD ini bertujuanuntuk mengetahui struktur kristalin dari serbuksilika hasil sintesis. Difraktogramnya disajikanpada Gambar 1.

Gambar 1. Difraktogram silikaPuncak tajam serbuk silika 2 = 22,5200

dibandingkan dengan JCPDS nomor 39-1425ternyata hampir sama. Pada data JCPDS

53

T Prameswari/ Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)tersebut terdapat puncak tajam 2 = 22,003.Dari data hasil pencocokan tersebut, silika hasilsintesis merupakan fase amorf.

Membran dibuat dengan metode inversifasa dimana terdapat proses transformasipolimer dari fasa cair menjadi fasa padat(membran). Dalam proses pencampuran larutankitosan dengan natrium silikat dilakukan variasivolume, antara lain 1:0; 1:0,5; 1:1; 1:1,5; 1:2.Dengan komposisi kitosan-silika yang tepat,akan didapatkan pori dengan struktur yanglebih baik dan kuat seperti yang dilaporkan olehLiu, et al. (2003). Namun dengan perbandingankitosan yang terlalu rendah atau terlalu banyakakan dihasilkan membran yang rapuh akibatdari dinding porinya yang tipis dan tidak kuatmenahan berat matriks.

Uji Swelling (pengembangan) pada mem-bran ini bertujuan untuk memprediksi ukuranzat yang bisa terdifusi kedalam membran.Swelling juga dapat menandakan bahwa masihterdapat rongga diantara ikatan dalam polimer,yang mana rongga ini dapat mempengaruhi sifatmekanik dari polimer, semakin kecil ronggamaka semakin tinggi sifat mekaniknya (Sartika;2008). Hasil pengujian kapasitas penyerapan airoleh membran kitosan-silika disajikan padaTabel 2.Tabel 2. Data hasil uji swelling membrankitosan-silika

Dari uji swelling dapat dilihat bahwasemakin tinggi konsentrasi kitosan dalam mem-bran maka hasil persen swelling semakin kecil,hal ini disebabkan dengan semakin tinggikonsentrasi kitosan maka jarak antar molekuldalam kitosan akan semakin rapat dan pori-poriyang terbentuk pada membran akan semakinkecil sehingga air sulit untuk berdifusi kedalammembran yang menyebabkan kemampuanmengembangnya kecil. Sebaliknya, semakinrendah konsentrasi kitosan dalam membranmaka kemampuan mengembangnya besar, halini disebabkan dengan konsentrasi kitosan yangkecil maka semakin banyak pelarut yang di-gunakan atau semakin sedikit zat terlarutnya,maka pori-pori membran yang terbentuksemakin besar.

Uji fluks dilakukan untuk mengetahuivolum permeat yang melewati suatu membran

pada waktu tertentu dengan adanya dayatekanan, uji fluks juga dapat menentukanseberapa kuat membran dapat dilewati suatucairan. Hasil dari fluks membran ditunjukkanpada Tabel 3.Tabel 3. Hasil fluks membran kitosan-silika

Dari data Tabel 3 dapat dilihat bahwafluks terbesar adalah membran kitosan-silika1:2. Hal tersebut dikarenakan membran kitosan-silika 1:2 merupakan membran dengan konsen-trasi silika paling banyak sehingga pori dalammembran ini lebih banyak terbuka ketikadilakukan perendaman dengan akuades. Mem-bran kitosan-silika merupakan membran makro-pori yang cocok digunakan pada proses filtrasikarena ukuran pori yang besar sehingga didapatkan nilai fluks yang baik (Ruckenstein &Zeng; 1999). Semakin besar fluks membranberarti sebanding dengan semakin banyaknyavolume permeat yang dapat melewati membrantersebut.

Membran kitosan-silika yang telah disinte-sis kemudian dianalisis gugus fungsinyamenggunakan FT-IR. Spektra FT-IR gabunganmembran kitosan-silika ditunjukkan denganGambar 2.

Gambar 2. Spektra FT-IR gabungan membran(A) Membran kitosan-silika 1:0; (B) Membrankitosan-silika 1:0,5; (C) Membran kitosan-silika1:1; (D) Membran kitosan-silika 1:1,5; (E)Membran kitosan-silika 1:2Dari spektra FT-IR gabungan membran

yang ditunjukkan pada Gambar 2 dilakukananalisis gugus fungsi pada membran kitosan-silika. Hasil analisis yang diperoleh dari Gam-bar 2 dipaparkan pada Tabel 4.Tabel 4. Analisis gugus fungsi membrankitosan-silika

T Prameswari / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)

54

Dari Tabel 4 dapat dilihat terdapat bebe-rapa serapan baru dalam membran kitosan-silika yaitu gugus Si-O-Si, Si-OH, uluran Si-O-Si, tekukan C-H, dan tekukan CH2. Adanyagugus fungsi baru setelah penambahan silikamenunjukkan bahwa silika yang ditambahkantelah berinteraksi dengan kitosan. Adanyagugus Si-OH menunjukkan ikatan hidrogengugus silanol dari jaringan silika berinteraksidengan gugus amida ataupun gugus oksi dalamkitosan. Interaksi silika dengan kitosan jugadapat dilihat dari menurunnya intensitas uluranN-H di daerah 3270-3290 cm-1 yang bertumpangtindih dengan serapan OH. Hal tersebutdisebabkan karena gugus N-H berinteraksidengan silika yang ditambahkan. Pada mem-bran kitosan-silika 1:0 terdapat serapan NH3+pada daerah 1597,06 cm-1 dan tidak ditemukanserapan NH2. Hal tersebut dikarenakan padamembran kitosan-silika 1:0 belum adanyakoagulasi yang mengubah gugus NH3+ menjadigugus NH2 sedangkan pada membran denganpenambahan silika telah melalui proses koagu-lasi dengan larutan NaOH pada saat pembuatanlarutan natrium silikat sebagai sumber silika.

Pengujian morfologi penampang membrankitosan-silika menggunakan alat CCD MicroscopeMS­804. Pengujian dilakukan pada membrankitosan-silika 1:0 dan membran kitosan-silika1:2 karena membran kitosan-silika 1:0 merupa-kan membran kitosan yang belum ditambahdengan silika sedangkan membran kitosan-silika1:2 merupakan membran yang telah ditambah-kan silika dan mempunyai koefisien rejeksitertinggi daripada membran lain yang telahditambahkan silika. Hasil analisis disajikanpada Gambar 3 dan 4.

Gambar 3. (a) Penampang membran 1 : 0 per-besaran 400 kali, (b) Penampang membran 1 : 0perbesaran 1000 kali, (c) Penampang membran1 : 0 perbesaran 2400 kaliGambar 3 merupakan penampang mem-

bran 1:0 dengan berbagai ukuran perbesaran.Gambar 3.(a) menunjukkan perbesaran 400 kali.Dari gambar tersebut terlihat bahwa membrankitosan-silika 1:0 permukaannya sangat rapatsehingga telihat tidak terdapat rongga padapermukaannya. Selain itu permukaan membran1:0 juga halus dan lebih homogen karena belumditambahkan dengan silika. Gambar 3.(b) dan

(c) menunjukkan perbesaran 1000 kali dan 2400kali untuk lebih memperjelas. Dari gambartersebut lebih terlihat bahwa membran kitosan-silika 1:0 sangat rapat dan halus.

Gambar 4. (a) Penampang membran 1 : 2 per-besaran 400 kali, (b) Penampang membran 1 : 2perbesaran 1000 kali, (c) Penampang membran1 : 2 perbesaran 2400 kaliGambar 4 merupakan penampang mem-

bran kitosan-silika 1:2 dengan berbagai ukuranperbesaran. Gambar 4.(a) merupakanpenampang membran kitosan-silika 1:2 denganperbesaran 400 kali. Dari gambar tersebut sudahterlihat bahwa membran kitosan-silika 1:2mempunyai rongga kecil akibat dari penambah-an silika pada membran. Penambahan silikamenyebabkan membran kitosan yang sangatrapat menjadi berongga karena muatan negatifdari kitosan yaitu OH- bereaksi dengan silikasehingga akan menarik dan membentuk rongga-rongga kecil.

Gambar 4.(b) dan (c) merupakan mem-bran kitosan-silika 1:2 dengan perbesaran 1000kali dan 2400 kali. Dari gambar tersebut terlihatjelas terdapat rengkahan-rengkahan dan ronggakecil pada membran kitosan-silika 1:2. Adanyarongga tampak menyebar dan banyak sehinggakeberadaan silika tidak terpusat pada satutempat. Hal tersebut menyebabkan aplikasimembran kitosan-silika untuk filtrasi lebihmaksimal.

Penentuan panjang gelombang maksimalterhadap zat warna pada penelitian inidimaksudkan untuk memperoleh pengukuranabsorbansi yang maksimal dari zat warna yangditeliti. Pergeseran gelombang akibat dari pHlarutan zat warna yang berubah-ubah dapatdilihat pada tabel berikut.Tabel 5. Panjang gelombang maksimal zat war-na pada berbagai harga pH

Adanya perbedaan panjang gelombangmaksimum pada harga pH tertentu disebabkankarena larutan zat warna mengalami perubahansebagai akibat dari pergeseran warna dalam

55

T Prameswari/ Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)bentuk ion atau molekulnya (Wardani; 2009).Perubahan warna dari zat warna meskipunsedikit yang disebabkan pengaruh pH akan ber-dampak langsung terhadap perubahan panjanggelombang dari zat warna tersebut. Panjanggelombang pada pH 5 menuju pH 6 dan pH 7menuju pH 8 mengalami geseran merah ataugeseran batokromat akibat adanya perubahanstruktur pada kromofornya. Sedangkan panjanggelombang pH 6 menuju pH 7 dan pH 8 menujupH 9 mengalami geseran biru atau geseranhipsokromat yang disebabkan karena adanyapenghilangan auksokrom.

Optimasi pH terhadap filtrasi membrankitosan-silika bertujuan untuk mengetahui kon-disi optimum membran dalam berbagai hargapH pada saat proses filtrasi zat warna CongoRed. Pada Tabel 6. disajikan pengaruh pHterhadap filtrasi zat warna Congo Red olehmembran kitosan-silika.Tabel 6. Hasil analisis koefisien rejeksi mem-bran kitosan-silika dalam berbaga harga pH

Pada pH di bawah 3 zat warna Congo Redakan berubah warna menjadi biru sedangkanpada pH sama dengan atau lebih dari 5 zatwarna Congo Red akan berwarna merah. CongoRed memiliki kecenderungan untuk membentukagregat dalam larutan air dan organik.Mekanisme yang terjadi menunjukkan interaksihidrofobik antara cincin aromatik dari molekulpewarna. Fenomena agregasi yang lebih me-nonjol terjadi pada konsentrasi tinggi zat warnaCongo Red, pada salinitas tinggi dan pH rendah.Data yang diperoleh dari hasil optimum filtrasizat warna Congo Red oleh membran kitosan-silika adalah pada pH 5 membran kitosan-silika1:2 dengan persen rejeksi optimum yaitu 75 %.Hal tersebut terjadi karena adanya interaksihidrofobik cincin aromatik dari molekul pe-warna yang lebih optimum pada pH asam yaitupH 5. Pada kondisi asam dengan penambahanH+ mengakibatkan zat warna Congo Red cen-derung bermuatan parsial positif, yang akanmengakibatkan terjadinya tarikan elektrostatikantara zat warna Congo Red dengan permukaanmembran kitosan-silika bermuatan parsialnegatif sehingga dekolorisasi zat warna CongoRed lebih optimal.

Selain itu dari data swelling dan fluks mem-

bran kitosan-silika diperoleh bahwa membran1:2 merupakan membran terbaik. Hal tersebutdibuktikan dengan swelling membran 1:2mempunyai nilai derajat swelling tinggi. Semakinbesar daya serap membran terhadap air makauntuk proses filtrasi akan lebih maksimal.Sedangkan fluks membran kitosan-silika 1:2merupakan yang terbaik. Nilai fluks yang besarberarti semakin banyak spesi yang dapatmelewati luas membran dalam satu satuanwaktu.

Hasil aplikasi membran kitosan-silikauntuk dekolorisasi zat warna Congo Red didapat-kan dari kurva kalibrasi yang digunakan dalammenentukan persamaan garis lurus untukkonsentrasi zat warna Congo Red. Proses deko-lorisasi larutan zat warna Congo Red terjadisecara optimal pada pH 5. Pada penyerapanspektrum UV-Vis, karakteristik puncak zatwarna Congo Red sekitar 499 nm dalam larutanair, pada konsentrasi rendah pewarna. Padakondisi ini agregasi pewarna cenderung meng-ikat warna merah dan menggeser spektrumabsorpsi.

Data konsentrasi setelah dekolorisasi,kemudian digunakan dalam perhitungan koefi-sien rejeksi membran. Hasil filtrasi zat warnaCongo Red pada pH 5 disajikan dalam Tabel 7.Tabel 7. Hasil filtrasi zat warna Congo Red padapH optimal

Dari Tabel 7 dapat dilihat bahwa koefisienrejeksi semakin naik dengan penambahan silikake dalam membran yang semakin banyak pula.Membran dengan koefisien rejeksi terbesar yaitumembran kitosan-silika 1:2 karena konsentrasisilika yang ditambahkan paling banyak dalammembran tersebut sehingga memungkinkanterjadi interaksi lebih antara zat warna CongoRed dengan membran kitosan-silika.

Molekul zat warna merupakan gabungandari zat organik tidak jenuh dengan kromoforsebagai pembawa warna dan auksokrom sebagaipengikat warna. Gugus kromofor adalah gugusyang menyebabkan molekul menjadi berwarna.Congo Red mempunyai struktur di-azo denganrantai panjang. Zat warna yang berkromoforazo ini yang paling banyak adalah zat warnareaktif. Zat warna reaktif terikat pada seratdengan ikatan kovalen yang sifatnya lebih kuat

T Prameswari / Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)

56

daripada ikatan lainnya sehingga sukar diluntur-kan. Zat warna azo adalah senyawa yang palingbanyak terdapat dalam limbah tekstil, yaitusekitar 60-70 % (Waite, et al.; 2006). Senyawaazo memiliki struktur umum R-N=N-R’.Senyawa ini memiliki gugus -N=N- yangdinamakan struktur azo. Senyawa azo dapatberupa senyawa aromatik atau alifatik. Senyawaazo aromatik bersifat stabil dan mempunyaiwarna menyala.

Proses dekolorisasi zat warna Congo Redoleh membran kitosan-silika dilakukan dengancara filtrasi. Permukaan membran kitosan-silikamemiliki pori sedangkan zat warna Congo Redmempunyai ukuran molekul yang besarsehingga memungkinkan molekul zat warnatersebut tertahan di permukaan membransehingga konsentrasi zat warna akan berkurangsetelah melewati membran. Selain itu terjadiinteraksi antara gugus aktif dalam zat warnaCongo Red dengan gugus OH dari membrankitosan-silika. Zat warna reaktif mengandunggugus klorida yang reaktif, yang dapat bereaksidengan gugus OH dari membran kitosan-silikasehingga terjadi reaksi pertukaran antara gugusOH dengan gugus reaktif dari zat warnatersebut. Zat warna Congo Red memiliki gugus-N=N- yang nantinya akan terjadi ikatan hidro-gen antara atom Nitrogen didalam zat warnaCongo Red dengan atom hidrogen dari gugus OHdalam membran kitosan-silika (Suwarsa; 1998).

Pengulangan proses dekolorisasi zat warnaCongo Red adalah untuk mengetahui ketahanandan efektivitas membran kitosan-silika setelahdigunakan untuk aplikasi. Pengulangan prosesdekolorisasi dilakukan pada membran yangoptimal yaitu membran kitosan-silika 1:2 padapH 5. Pengulangan dilakukan sampai membrankitosan-silika mengalami penurunan kinerjasecara efektif. Penurunan kinerja membrankitosan silika disajikan pada Tabel 8.Tabel 8. Kinerja membran secara berulang

Dari Tabel 8 dapat dibuat grafik penurun-an kinerja membran seperti pada Gambar 5.

Gambar 5. Penurunan kinerja membran

Dari Gambar 5 menunjukkan membrankitosan-silika dapat digunakan untuk 4 kalipemakaian karena setelah pemakaian keempatterjadi penurunan koefisien rejeksi secara signi-fikan sehingga untuk pemakaian selanjutnyakurang maksimal. Hal tersebut terjadi karenapori dari membran kitosan-silika mengalamifouling akibat adanya molekul-molekul yangterakumulasi pada permukaan membran danmenempati pori-pori membran dan terjebak didalamnya.Simpulan

Abu sekam padi merupakan salah satusumber silika dengan kadar silika sebesar69,51%. Pengaruh penambahan silika padamembran kitosan-silika adalah sebagai porogenyang dapat memperkuat membran kitosansehingga mempengaruhi karakteristik membranmeliputi hasil swelling, fluks, karakterisasi gugusfungsi, dan morfologi penampang membran.Permselektivitas membran untuk proses dekolo-risasi zat warna Congo Red melalui filtrasimembran kitosan-silika terjadi pada kondisioptimum yaitu pH 5 dengan nilai rejeksi sebesar75%. Kinerja membran kitosan-silika secaraberulang mengalami penurunan setelah pema-kaian keempat kali karena terjadi foulingsehingga rejeksi membran mengalami penurun-an menjadi 37,05%.Daftar PustakaAryanto, A.Y. 2002. Pemanfaatan kitosan darilimbah kulit udang (crustacea) sebagai bahanuntuk pembuatan membran. Skripsi. Bogor:Departemen Teknologi Industri PertanianIPBGupta, V.K., Mittal, A., Krishnan, I., Gajbe, V.2004. Adsorption Kinetics and ColumnOperations for The Removal and Recoveryof Malachite Green From WastewaterUsing Bottom Ash. Separation andPurification Technology: InpressHandayani, E. 2009. Sintesa Membran Nano­komposit Berbasis Nanopartikel Biosilika DariSekam Padi Dan Kitosan Sebagai MatriksBiopolimer. Tesis. Institut Pertanian Bogor:BogorJin J, Song M, Hourston DJ. 2004. NovelChitosan Based Film Cross Linking byGenepin with Improved PHysical Proper-ties. Biomacromol. 5: 165-168Kalapathy, U., Proctor, A., dan Shultz, J. 2000.A Simple Method for Production of PureSilica from Rice Hull Ash. BioresourceTechnology. 73: 257-262Liu, J., Xin, C., Zhengzhong, S., Ping, Z. 2003.Preparation and Characterization ofChitosan/Cu (II) Afinity Membrane forUrea adsorption. Inc.j Appl Polym Sci. 90:1108-1112

57

T Prameswari/ Indonesian Journal of Chemical Science 3 (1) (2014)Sartika, A. 2008. Sintesis dan Karakterisasi Mem­bran komposit Kitosan­Lumpur Lapindo.Skripsi. Surabaya: Universitas AirlanggaSuwarsa, S. 1998. Penyerapan Zat WarnaTekstil BR Red HE 7B Oleh jerami Padi.JMS. Vol.3 No.1 : 32-40. Jurusan kimiaITB: BandungWang, H., Fang, Y., Yan, Y. 2001.SurfaceModifications of Chitosan Membranes ByAlkalene Vapor Plasma. J Mol Catal A:Chem. 11: 911-918Waite, T.D., 2006. Toxic Organic Destruction byElectron Beam Irradiation: an innovativeTechnology for Developing Countries. Univer-sity of Miami. Coral Gables: Florida

Wardani, H.W. 2009. Adsorpsi Zat Warna TekstilErichrome Black T dengan MenggunakanSerbuk Biji Kelor. Thesis. UNNES:SemarangZulfikar, M.A dan Ali M.B. 2006. Shintesysand Characterization of Poly (MethylMethacrylate)/SiO2 Hybrid membranes:Effect of silika Content on Membranestructure. Jurnal Matematika Sains.Bandung: ITB