CITRA PERTIWI - civimi.com Citra Pertiwi.pdf · adalah menguji daya serap bubuk kulit pisang...
91
PENGARUH IRADIASI SINAR-γ TERHADAP PEMBENTUKAN IKATAN SILANG KULIT PISANG-EPIKLOROHIDRIN CITRA PERTIWI PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2013 M / 1434 H
Transcript of CITRA PERTIWI - civimi.com Citra Pertiwi.pdf · adalah menguji daya serap bubuk kulit pisang...
PENGARUH IRADIASI SINAR-γ
TERHADAP PEMBENTUKAN IKATAN SILANG
KULIT PISANG-EPIKLOROHIDRIN
CITRA PERTIWI
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2013 M / 1434 H
PENGARUH IRADIASI SINAR-γ
TERHADAP PEMBENTUKAN IKATAN SILANG
KULIT PISANG-EPIKLOROHIDRIN
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh:
CITRA PERTIWI
108096000059
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2013 M/1434 H
PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH
HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI
SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU
LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, Januari 2013
Citra Pertiwi
108096000059
ABSTRAK
Citra Pertiwi. Pengaruh Iradiasi Sinar-γ Terhadap Pembentukan Ikatan Silang
Kulit Pisang-Epiklorohidrin. Dibimbing oleh NURHASNI dan MERI
SUHARTINI.
Penelitian mengenai pengaruh iradiasi sinar-γ terhadap pembentukan ikatan silang
kulit pisang-epiklorohidrin telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui pengaruh ikatan silang yang terbentuk pada kulit pisang terhadap sifat
fisik kulit pisang dan daya serap ion logam berat Cr dan Mn. Tahapan penelitian
dilakukan dengan mereaksikan bubuk kulit pisang dan epiklorohidrin pada variasi
konsentrasi 37,59; 55,49; 73,39 ppm kemudian dilakukan tahap iradiasi sinar-γ
dengan variasi dosis 5, 10, 35 kGy. Dilakukan pengujian gugus fungsi pada kulit
pisang sebelum dan sesudah iradiasi sinar-γ dengan FTIR. Pengujian selanjutnya
adalah menguji daya serap bubuk kulit pisang sebelum dan setelah iradiasi sinar-γ
terhadap ion logam berat Cr dan Mn dengan variasi waktu kontak 10 menit dan 1
jam. Hasil fraksi gel paling besar diperoleh pada dosis iradiasi 10 kGy dengan
konsentrasi epiklorohidrin 73,39 ppm yaitu sebesar 69,66%. Kerusakan bubuk
kulit pisang murni selama 5 dan 20 hari diperoleh berturut-turut sebesar 35,07%
dan 39,54 dan mengalami penurunan setelah iradiasi menjadi 30,07% dan
30,67%. Analisis FTIR menunjukkan munculnya gugus C=O dan pergeseran
bilangan gelombang pada gugus C-O-C, -OH pada bubuk kulit pisang iradiasi
yang menandakan proses ikatan silang telah berhasil dilakukan. Kemampuan
penyerapan dalam 1 gram bubuk kulit pisang murni dapat menyerap sebesar 244,2
mg ion logam berat Mn2+
dan mengalami kenaikan setelah iradiasi yaitu pada
dosis optimum 35 kGy menjadi 642,6 mg ion logam berat Mn2+
yang terserap.
Pada ion logam berat Cr6+
, kemampuan penyerapan 1 gram bubuk kulit pisang
murni dapat menyerap ion logam berat Cr6+
sebesar 141,2 mg dan mengalami
penurunan pada dosis optimum 10 kGy menjadi 79,2 mg. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa kulit pisang dapat dimodifikasi dengan iradiasi sinar-γ
sehingga menghasilkan sifat fisik yang lebih tahan terhadap kerusakan.
Kata Kunci: Iradiasi, Ikatan silang, Epiklorohidrin, Kulit Pisang, Ion logam
berat.
ABSTRACT
Effect of γ-ray Irradiation Against the Establishment of the Association of Cross-
linked of Banana Peels-Epichlorohydrin. Guided by NURHASNI and MERI
SUHARTINI.
Research on the effect of γ-ray irradiation on the formation of cross-linked banana
peel-epichlorohydrin was performed. This study aimed to determine the effect of
crosslinking is formed on a banana peel a banana peel on the physical properties
and absorption of heavy metal ions Cr and Mn. Stages of the research carried out
by reacting epichlorohydrin powder banana peel and the variation of the
concentration of 37.59; 55.49; 73.39 ppm then performed phase γ-ray irradiation
with various doses of 5, 10, 35 kGy. Testing the functional groups on the banana
peel before and after γ-ray irradiation with FTIR. Next is the test of absorption
powder banana peel before and after γ-ray irradiation of the heavy metal ion Cr
and Mn with variations of contact time 10 minutes and 1 hour. The results of the
gel fraction is obtained at a dose of 10 kGy of irradiation with epichlorohydrin
concentration of 73.39 ppm is equal to 69.66%. Damage powder pure banana
peels for 5 and 20 days respectively obtained by 35.07% and 39.54 and after
irradiation decreased to 30.07% and 30.67%. FTIR analysis shows the emergence
of group C=O, COC and -OH on a banana peel powder indicating irradiation
cross-linking process has been successfully carried out. Absorption capability in 1
gram of pure powder banana peels can absorb at 244.2 mg of heavy metal ions
Mn2+
and an increase after the irradiation at a dose of 35 kGy optimum be 642.6
mg of heavy metal ions Mn2+
is absorbed. In the heavy metal Cr6+
ions, the
absorption of 1 gram of pure powder banana peels can absorb heavy metal ions at
141.2 mg Cr6+
and decreased at 10 kGy optimum dose to 79.2 mg. The results
showed that banana peels can be modified by γ-ray irradiation resulting physical
properties are more resistant to damage.
Keywords: Irradiation, Cross-linking, Epichlorohydrin, Banana Peels, Heavy
Metal Ions.
Bismillahirrahmaanirrahiim,
Segala puja dan puji bagi Allah swt Tuhan semesta alam dan limpahan rahmat kepada Baginda Nabi Muhammad saw. Alhamdulillah atas selesainya penyusunan skripsi ini yang dikerjakan selama kurang lebih enam bulan penelitian dan
tiga bulan penyusunan.
Skripsi ini saya persembahkan untuk kedua orang tua yang dengan sabar mendukung dan selalu memberi semangat
disaat kegalauan hadir didalam diri. Terima kasih atas segala pengorbanan mama dan papa yang
tak pernah dikeluhkan serta dukungan dan doa yang tak pernah berhenti setiap saat.
Motto: Jadilah pribadi yang setiap harinya menjadi pribadi
yang lebih baik dari hari sebelumnya serta bermanfaat bagi lingkungan dan sekitar
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada
kemudahan”
(Al-Insyirah: 5)
“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang
beriman dan orang-orang yang berilmu”
(Al Mujadilah: 9)
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu'alaikum Wr. Wb.
Puji dan syukur penulis sampaikan ke hadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Pengaruh Iradiasi Sinar-γ dan Epiklorohidrin Pada
Kulit Pisang Terhadap Penyerapan Logam Berat Kromium (Cr) dan
Mangan (Mn)”. Shalawat serta salam semoga senantiasa tercurah kepada Nabi
Muhammad SAW beserta keluarga, para sahabat dan para pengikutnya yang
selalu istiqamah dalam menjalankan sunnahnya sampai hari kiamat.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah banyak memberikan bantuan dan
dorongan kepada penulis dalam menyusun skripsi ini, diantaranya:
1. Nurhasni, M.Si selaku Pembimbing I yang telah banyak meluangkan
waktu dalam memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis.
2. Dr. Meri Suhartini, M.Si selaku Pembimbing II yang telah memberikan
saran serta petunjuknya kepada penulis selama melakukan penelitian.
3. Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Ketua Prodi Kimia Fakultas Sains dan
Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
4. Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
5. Dr. Mirzan T Razzak, M.Eng, APU selaku Penguji I yang telah
memberikan bimbingan serta sarannya selama penyusunan skripsi.
x
6. Yusraini Dian Inayati Siregar, M.Si selaku Penguji II yang telah
memberikan sarannya selama proses penulisan skripsi.
7. Abdul Rasyid selaku Asisten Pembimbing lapangan penulis dan seluruh
Staf Pusat Laboratorium Terpadu BATAN (Badan Tenaga Nuklir
Nasional) yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian.
8. Seluruh Dosen Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi UIN
Syarif Hidayatullah Jakarta yang telah memberikan ilmu dan
bimbingannya selama masa perkuliahan, semoga ilmu yang diajarkan
memberikan manfaat dan keberkahan dari Allah SWT.
9. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan dan doa tak henti-
hentinya kepada penulis.
10. Rika Maya, Tsani, Fada, Arti dan semua teman-teman Kimia Angkatan
2008 yang tidak bisa disebutkan satu-persatu yang telah membantu tenaga
dan semangatnya serta memberikan dukungannya kepada penulis.
11. Teman-teman organisasi di YAFI (Youth’s Act for Indonesia) yang telah
mendukung dan memberikan motivasinya kepada penulis.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan menambah khazanah ilmu
pengetahuan dan diridhai Allah SWT, Aamiin.
Jakarta, Januari 2013
Penulis
xi
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ........................................................................................ ix
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ..............................................................................................xiv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ............................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ....................................................................................... 3
1.3. Hipotesis ......................................................................................................... 3
1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................................... 3
1.5. Manfaat Penelitian ......................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pisang (Musa paradisiaca) ............................................................................ 5
2.2. Polisakarida .................................................................................................... 7
2.2.1. Amilosa ................................................................................................ 7
2.2.2. Amilopektin ......................................................................................... 8
2.2.3. Selulosa ................................................................................................ 9
2.3. Epiklorohidrin ................................................................................................ 10
2.4. Fraksi Gel ....................................................................................................... 11
2.5. Radiasi ............................................................................................................ 12
xii
2.5.1. Efek Radiasi Sinar-γ dengan Materi .................................................... 17
2.5.2. Dosis Serap Radiasi ............................................................................. 18
2.6. Reaksi Ikatan ilang Polisakarida-Epiklorohidrin ........................................... 20
2.7. Logam Berat ................................................................................................... 24
2.7.1. Logam Berat Kromium (Cr) ................................................................ 24
2.7.2. Logam Berat Mangan (Mn) ................................................................. 25
2.8. Spektrofotometer Serapan Atom .................................................................... 25
2.9. Spektrofotometer Infra Merah........................................................................ 27
BAB III BAHAN DAN METODE
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................................ 29
3.2. Bahan dan Alat ............................................................................................... 29
3.2.1. Bahan ................................................................................................... 29
3.2.2. Alat ....................................................................................................... 29
3.3. Prosedur Kerja ................................................................................................ 30
3.3.1. Preparasi Kulit Pisang .......................................................................... 30
3.3.2. Proses Radiasi Kulit Pisang-Epiklorohidrin ........................................ 30
3.3.3. Pengujian Fraksi Gel ............................................................................ 30
3.3.4. Pengukuran Daya Serap Logam Berat Mn .......................................... 31
3.3.4.1. Pembuatan Kurva Kalibrasi Logam Berat Mn ........................ 31
3.3.4.2. Aplikasi Daya Serap Logam Berat Mn ................................... 32
3.3.5. Pengukuran Daya Serap Logam Berat Cr ............................................ 32
3.3.5.1. Pembuatan Kurva Kalibrasi Logam Berat Cr .......................... 32
xiii
3.3.5.2. Aplikasi Daya Serap Logam Berat Cr ..................................... 31
3.3.6. Identifikasi Gugus Fungsi Kulit Pisang dengan FTIR ......................... 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengaruh iradiasi sinar-γ terhadap pembentukan ikatan silang
Kulit pisang-epiklorohidrin ............................................................................ 34
4.2. Identifikasi Gugus Fungsi Kulit Pisang ......................................................... 41
4.3. Daya Serap Ion Logam Berat Mn dan Cr....................................................... 44
4.3.1. Daya Serap Logam Berat Mn .............................................................. 44
4.3.2. Daya Serap Logam Berat Cr ................................................................ 47
BAB V KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan .................................................................................................... 52
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 54
LAMPIRAN ......................................................................................................... 58
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Luas Panen dan Produksi Tanaman Pisang di Indonesia Tahun 2005
2011......................................................................................................... 6
Tabel 2. Komposisi Kandungan Gizi Setiap 100 gram Kulit Pisang Matang ....... 7
Tabel 3. Daftar Korelasi Gugus Fungsi pada Spektra IR ...................................... 28
Tabel 4. Data kurva kalibrasi logam berat Mn pada Spektrofotometer Serapan
Atom panjang gelombang 279,5 nm ....................................................... 64
Tabel 5. Data kurva kalibrasi logam berat Cr pada Spektrofotometer Serapan
Atom panjang gelombang 357,9 nm ....................................................... 65
Tabel 6. Penyerapan Logam berat Mn pada waktu kontak 10 menit .................... 66
Tabel 7. Penyerapan logam berat Mn pada waktu kontak 1 jam .......................... 66
Tabel 8. Penyerapan logam berat Cr pada waktu kontak 10 menit ....................... 66
Tabel 9. Penyerapan logam berat Cr pada waktu kontak 1 jam ............................ 67
Tabel 10. Data perlakuan kulit pisang murni ........................................................ 68
Tabel 11. Kulit pisang perendaman 5 hari konsentrasi epiklorohidrin
37,59 ppm ............................................................................................. 68
Tabel 12. Kulit pisang perendaman 5 hari konsentrasi epiklorohidrin
55,49 ppm ............................................................................................. 68
Tabel 13. Kulit pisang perendaman 5 hari konsentrasi epiklorohidrin
73,39 ppm ............................................................................................. 68
Tabel 14. Kulit pisang perendaman 20 hari konsentrasi epiklorohidrin
37,59 ppm ............................................................................................. 69
Tabel 15. Kulit pisang perendaman 20 hari konsentrasi epiklorohidrin
55,49 ppm ............................................................................................. 69
Tabel 16. Kulit pisang perendaman 20 hari konsentrasi epiklorohidrin
73,39 ppm ............................................................................................. 69
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Pisang (Musa paradisiaca).................................................................. 5
Gambar 2. Struktur Amilosa ................................................................................. 8
Gambar 3. Struktur Amilopektin........................................................................... 8
Gambar 4. Struktur Selulosa ................................................................................. 9
Gambar 5. Strutur Epiklorohidrin ......................................................................... 10
Gambar 6. Interaksi elektron cepat dengan materi................................................ 13
Gambar 7. Efek Fotolistrik .................................................................................... 17
Gambar 8.Hamburan Compton ............................................................................ 17
Gambar 9. Produksi Pasangan............................................................................... 18
Gambar 10. Reaksi Inisiasi Polisakarida ............................................................... 22
Gambar 11. Reaksi Inisiasi Propagasi ................................................................... 22
Gambar 12. Reaksi ikatan silang polisakarida dan epiklorohidrin ....................... 23
Gambar 13. Komponen Spektrofotometer Serapan Atom .................................... 26
Gambar 14. Hubungan pengaruh iradiasi terhadap fraksi gel (%) perendaman
selama 5 hari....................................................................................... 34
Gambar 15. Reaksi Ikatan Silang Polisakarida dengan Epiklorohidrin ................ 37
Gambar 16. Hubungan pengaruh dosis iradiasi dengan penambahan
konsentrasi epiklorohidrin terhadap kerusakan kulit pisang
Perendaman selama (a).5 hari (b). 20 hari ......................................... 38
Gambar 17. Spektra FTIR Kulit Pisang Murni Sebelum Iradiasi ......................... 42
Gambar 18. Spektra FTIR kulit pisang setelah iradiasi 35 kGy konsentrasi
epiklorohidrin 55,49 ppm ................................................................... 43
xvi
Gambar 19. Hubungan persentase penyerapan logam berat Mn, waktu kontak
10 menit dan 1 jam. ............................................................................ 45
Gambar 20. Ikatas Polisakarida dengan Logam Berat Mn ................................... 47
Gambar 21. Hubungan dosis iradiasi pada konsentrasi epiklorohidrin 73,39 ppm
terhadap persentase penyerapan ion logam Cr.
Waktu kontak 10 menit dan 1 jam. .................................................... 48
Gambar 22. Mekanisme gaya elektrostatik (Van der Walls) antara asam
amino dengan Cr(VI) ......................................................................... 50
Gambar 23. Preparasi Kulit Pisang ....................................................................... 59
Gambar 24. Aktivasi NaOH .................................................................................. 59
Gambar 25. Proses Ikat Silang (Cross-linking)..................................................... 60
Gambar 26. Pengujian Fraksi Gel ......................................................................... 60
Gambar 27. Aplikasi Penyerapan Bubuk Kulit Pisang ......................................... 61
Gambar 28. Kurva Kalibrasi Logam Berat Mn ..................................................... 64
Gambar 29. Kurva Kalibrasi Logam Berat Cr ...................................................... 65
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.Skema Kerja Prosedur Percobaan...................................................... 58
Lampiran 2. Gambar Prosedur Kerja Penelitian ................................................... 59
Lampiran 3. Contoh Perhitungan .......................................................................... 62
Lampiran 4. Data Kurva Kalibrasi Logam berat Mn pada Panjang Gelombang
279,5 nm .......................................................................................... 64
Lampiran 5. Data Kurva Kalibrasi Logam Berat Cr pada Panjang Gelombang
357,9 nm .......................................................................................... 65
Lampiran 6. Hasil Analisis Penyerapan Logam Berat Mn ................................... 66
Lampiran 7. Hasil Analisis Penyerapan Logam Berat Cr ..................................... 67
Lampiran 8. Hasil Analisis Fraksi Gel .................................................................. 69
Lampiran 9. Gambar-gambar Hasil Penelitian ..................................................... 71
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pisang (Musa paradisiaca) merupakan tanaman buah-buahan yang tumbuh
dan tersebar di seluruh Indonesia. Pisang adalah salah satu komoditas buah
unggulan Indonesia. Produksinya semakin meningkat dari tahun ke tahun. Tahun
2008 sebesar 6.004.615 ton/tahun dan tahun 2009 menjadi 6.373.533 ton/tahun
(Direktorat Pengolahan dan Pemasaran Hasil Holtikultura, 2011). Dengan
produktivitas yang tinggi maka jumlah limbah kulit pisang pun semakin
meningkat. Jumlah yang melimpah tersebut harus dimanfaatkan menjadi produk
yang berdaya guna tinggi. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan sifat fisik
kulit pisang yang lebih awet serta meningkatkan kemampuan penyerapan terhadap
ion logam berat kromium (Cr) dan mangan (Mn).
Reaksi ikatan silang merupakan suatu reaksi pada polisakarida yang dapat
meningkatkan sifat hidrofobiknya, stabilitas kekentalan dan ketahanan
polisakarida pada suhu dan gaya gesekan yang tinggi (Wurzburg, 1989). Ikatan
silang dapat terjadi antara sesama polisakarida dan suatu pereaksi polifungsional
berupa epiklorohidrin dengan bantuan iradiasi sinar-γ. Menurut Rodriguez et al.,
(2003), epiklorohidirin merupakan pereaksi polifungsional paling baik
dibandingkan dengan monomer lainnya seperti POCl3 dan STMP (sodium
trimetaphosphate) untuk membentuk ikatan silang dengan polisakarida kulit
pisang karena berat molekul epiklorohidrin yang kecil sehingga
2
memungkinkannya masuk secara dalam pada granula polisakarida. Epiklorohidrin
juga dapat menurunkan kemampuan polisakarida mengalami penggelembungan
(swelling).
Bertambah kuatnya ikatan pada polisakarida menyebabkan jarak antara
rantai polimer menjadi semakin rapat sehingga akan mengurangi kesempatan
molekul lolos dari membran (Karsa, 2007). Ikatan silang yang terbentuk pada
senyawa karbohidrat dengan pereaksi polifungsional umumnya merupakan ikatan
ester yang menjembatani atau menghubungkan dua gugus hidroksil atau lebih unit
glukosa molekul polisakarida. Reaksi ikatan silang dapat memperkuat ikatan
hidrogen dalam granula polisakarida melalui ikatan silang kimia yang berfungsi
sebagai jembatan antar molekul (Wurzburg 1989). Dalam penelitian ini,
pembentukan ikatan silang polisakarida-epiklorohidrin dilakukan dengan bantuan
inisiator radiasi sinar-γ radikal Co-60.
Menurut Castro (2011), kulit pisang memiliki kemampuan dalam mengikat
ion logam berat. Hal ini dikarenakan dalam kulit pisang terdapat berbagai gugus
fungsi seperti gugus hidroksil, asam karboksilat, dan gugus amina. Ikatan yang
terjadi antara ion logam berat dengan gugus (-OH) pada polisakarida ini dapat
terjadi melalui gaya Van der Walls (Hawab, 2004). Analisis penyerapan ion
logam berat pada penelitian ini dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan
Atom (SSA) untuk mengetahui kemampuan penyerapan kulit pisang murni
dengan kulit pisang iradiasi sinar-γ. Hasil penelitian ini diharapkan dapat
meningkatkan ketahanan sifat fisik kulit pisang dan sebagai alternatif penyerap
ion logam berat dan senyawa beracun lainnya.
3
1.2. Perumusan Masalah
1. Apakah sifat fisik bubuk kulit pisang iradiasi sinar-γ dan penambahan
epiklorohidrin menjadi lebih tahan terhadap kerusakan?
2. Apakah daya serap bubuk kulit pisang iradiasi sinar-γ dan penambahan
epiklorohidrin meningkat terhadap ion logam berat Cr dan Mn?
1.3. Hipotesis
1. Sifat fisik bubuk kulit pisang menjadi lebih tahan terhadap kerusakan
dengan iradiasi sinar-γ dan penambahan epiklorohidrin karena
terbentuknya ikatan silang.
2. Daya serap bubuk kulit pisang terhadap ion logam berat Cr dan Mn
meningkat dengan iradiasi sinar-γ dan penambahan epiklorohidrin.
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan:
1. Meningkatkan sifat fisik bubuk kulit pisang dengan iradiasi sinar-γ dan
penambahan epiklorohidrin karena terbentuknya ikatan silang.
2. Meningkatkan daya serap bubuk kulit pisang terhadap ion logam berat Cr
dan Mn dengan iradiasi sinar-γ dan penambahan epiklorohidrin.
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini yaitu:
1. Meningkatkan sifat fisik bubuk kulit pisang supaya lebih tahan terhadap
kerusakan.
2. Membuka peluang bagi limbah kulit pisang sebagai daya serap ion logam
berat Cr dan Mn.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pisang (Musa paradisiaca)
Pisang (Musa paradisiaca) merupakan tanaman buah-buahan yang
tumbuh dan tersebar di seluruh Indonesia. Pisang adalah salah satu komoditas
buah unggulan Indonesia. Produksinya semakin meningkat dari tahun ke tahun.
Tahun 2008 sebesar 6.004.615 ton/tahun, tahun 2009 menjadi 6.373.533 ton/tahun
(Direktorat Pengolahan dan Pemasaran Hasil Holtikultura, 2011). Gambar pisang
seperti terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Pisang (Musa paradisiaca).
Kulit dari buah pisang biasanya hanya dibuang dan hal itu menjadi
permasalahan limbah di alam. Hal inilah yang mengakibatkan potensi limbah kulit
pisang yang cukup besar sehingga perlu adanya penanggulangan pada kulit pisang
agar memiliki nilai guna lebih. Luas panen dan produksi tanaman pisang di
Indonesia tahun 2005-2010 dapat dilihat pada Tabel 1.
6
Tabel 1. Luas panen dan produksi tanaman pisang di Indonesia tahun 2005-2011
(Direktorat Jenderal Hortikultura, 2011)
Tahun Luas Panen (Ha) Produksi (Ton) Produktivitas
(Ton/Ha)
2005 101.465 5.177.608 51,03
2006 94.144 5.037.472 53,51
2007 98.143 5.454.226 55,57
2008 107.791 6.004.615 55,71
2009 119.018 6.373.533 53,55
2010 101.276 5.755.073 56,83
Menurut Suprapti (2005), kedudukan pisang dalam sistematika tumbuhan
diklasifikasikan sebagai berikut:
Divisi : Spermatophyta
Sub Devisi : Angiospermae
Kelas : Monoeotyledonae
Famili : Musaceae
Genus : Musa
Spesies : Musa paradisiaca.
Secara umum, kandungan gizi buah pisang cukup tinggi. Daging buahnya
mengandung vitamin A, B, dan C serta mineral (Ca), fosfor dan besi. Sebanyak
25% dari kandungan gula totalnya mudah dicerna oleh tubuh manusia. Selain
daging buahnya, kulit buah pisang juga banyak mengandung zat gizi antara lain
karbohidrat, protein, vitamin, kalsium, dan air. Kandungan kimia yang terdapat
dari kulit pisang dapat dilihat pada Tabel 2.
7
Tabel 2. Komposisi kandungan gizi setiap 100 gram kulit pisang matang
(Suprapti, 2005)
Unsur Kadar (%)
Air 68,9
Pati 18,50
Selulosa 14,04
Lemak 2,11
Protein 0,32
Vitamin C (mg/100g) 0,00175
Kalsium (mg/100g) 0,715
Besi (mg/100g) 0,0016
Fosfor (mg/100g) 0,117
Dari kandungan yang dimiliki oleh kulit pisang, terdapat beberapa gugus
fungsional yang berperan dalam pengikatan/penyerapan seperti gugus hidroksi,
asam karboksilat, dan gugus amina. Gugus asam karboksilat dalam kulit pisang
berperan maksimal dalam proses penyerapan (Castro et al., 2011).
2.2. Polisakarida
2.2.1. Amilosa
Amilosa merupakan polimer rantai lurus yang dibangun oleh ikatan α-
(1,4)- glikosidik dan pada setiap rantai terdapat 500-2000 unit D-glukosa. Rantai
amilosa berbentuk heliks. Bagian dalam stuktur heliks mengandung atom H
sehingga bersifat hidrofob yang memungkinkan amilosa membentuk kompleks
dengan asam lemak bebas. Menurut Tranggono (1990), pada fraksi linier glukosa
8
dihubungkan satu dan lainnya dengan ikatan α-1,4 glikosidik. Struktur Amilosa
dapat dilihat seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur Amilosa (Aninom, 2008).
Amilosa umumnya dikatakan sebagai bagian linier dari pati, meskipun
sebenarnya jika dihidrolisis dengan α-amilase pada beberapa jenis pati tidak
diperoleh hasil hidrolisis yang sempurna (Muchtadi et al., 1992).
2.2.2. Amilopektin
Amilopektin merupakan molekul paling dominan dalam pati. Dalam
granula pati rantai amilopektin mempunyai keteraturan susunan. Rantai cabang
amilopektin mempunyai sifat seperti amilosa yaitu dapat membentuk struktur
heliks (Koswara, 2009). Struktur Amilopektin dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur Amilopektin (Anonim, 2008).
9
Dalam produk makanan amilopektin bersifat merangsang terjadinya proses
mekar (puffing) dimana produk makan yang berasal dari pati yang kandungan
amilopektinnya tinggi akan bersifat ringan, garing dan renyah. Kebalikannya pati
dengan kandungan amilosa tinggi, cenderung menghasilkan produk yang keras,
pejal, karena proses mekarnya terjadi secara terbatas (Koswara, 2009).
2.2.3. Selulosa
Selulosa merupakan β-1,4 poli glukosa, dengan berat molekul sangat
besar. Unit ulangan dari polimer selulosa terikat melalui ikatan glikosida yang
mengakibatkan struktur selulosa linier. Keteraturan struktur tersebut juga
menimbulkan ikatan hidrogen secara intra dan intermolekul. Struktur selulosa
seperti terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Struktur Selulosa (Anonim, 2004).
Beberapa molekul selulosa akan membentuk mikrofibril dengan diameter
2-20 nm dan panjang 100-40000 nm yang sebagian berupa daerah teratur
(kristalin) dan diselingi daerah amorf yang kurang teratur. Beberapa mikrofibril
membentuk fibril yang akhirnya menjadi serat selulosa. Selulosa memiliki
kekuatan tarik yang tinggi dan tidak larut dalam kebanyakan pelarut. Hal ini
berkaitan dengan struktur serat dan kuatnya ikatan hidrogen (Koswara, 2009).
10
2.3. Epiklorohidrin
Epiklorohidrin merupakan pereaksi polifungsional, yaitu suatu komponen
yang dapat bereaksi dengan dua/ lebih gugus fungsional dari molekul yang
berbeda, seperti gugus hidroksil dari dua/ lebih unit glukosa (Wurzburg, 1989).
Pada suhu kamar, epiklorohidrin berbentuk cairan tidak berwarna dan berbau
seperti kloroform. Epiklorohidrin larut dalam air, benzena, etanol, dietil eter,
kloroform, dan karbon tetraklorida (IARC, 1999). Struktur epiklorohidrin seperti
terlihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Struktur Epiklorohidrin.
Epiklorohidrin dalam penelitian ini berperan sebagai monomer yang akan
menambah jumlah ikatan silang dengan polisakarida pada bubuk kulit pisang.
Terbentuknya ikatan silang antara epiklorohidrin dengan polisakarida pada
penelitian ini dengan memanfaatkan iradiasi sinar-γ Co-60. Menurut Rodriguez et
al., (2003), epiklorohidirin merupakan monomer yang paling baik dibandingkan
dengan monomer lainnya seperti POCl3 dan STMP (sodium trimetafosfat) untuk
membentuk ikatan silang dengan polisakarida kulit pisang karena berat molekul
epiklorohidrin yang kecil sehingga memungkinkannya masuk secara dalam pada
granula polisakarida. Epiklorohidrin dalam penelitian ini juga dapat menurunkan
kemampuan polisakarida mengalami penggelembungan (swelling).
2HCHC
O
CH2Cl
11
2.4. Fraksi Gel
Fraksi gel menggambarkan ikatan silang yang dapat terbentuk antara suatu
polimer dan monomer dengan bantuan inisiator. Dalam penelitian ini, ikatan
silang terbentuk dengan iradiasi sinar-γ yang akan membentuk ikatan silang antara
sesama polisakarida radikal dan ikatan silang polisakarida-epiklorohidrin. Fraksi
gel menunjukkan telah terbentuknya ikatan silang dimana massa sampel yang
tidak larut (gel) dalam pelarut menunjukkan telah terbentuk ikatan silang,
sedangkan yang tidak terjadi ikatan silang akan larut bersama pelarut (Erizal,
2010).
Pengujian fraksi gel dilakukan dengan merendam campuran polimer
dengan monomer dalam suatu pelarut yang dapat melarutkan homopolimer yang
terbentuk dari monomer yang tidak berikatan silang dengan polimer. Pada
penelitian ini pelarut yang digunakan adalah asam asetat 1% yang akan
melarutkan homopolimer epiklorohidrin. Bubuk kulit pisang iradiasi dan
penambahan epiklorohidrin dimasukkan pada kassa dan ditimbang (W1),
sebelumnya berat kassa ditimbang (W0). Kassa berisikan bubuk kulit pisang
kemudian direndam dalam pelarut asam asetat 1% untuk melarutkan
homopolimer yang tidak terbentuk ikatan silang. Fraksi gel dihitung dengan
persamaan sebagai berikut:
Fraksi gel (%) = %1001
02 XW
WW
12
dimana:
W0 = Bobot kassa (gram)
W1 = Bobot kering sampel sebelum perendaman dalam pelarut (gram)
W2 = Bobot akhir sampel dan kassa setelah perendaman dalam pelarut (gram)
2.5. Radiasi
Radiasi adalah pancaran energi atau partikel energi/foton oleh sumber.
Jenis-jenis radiasi terbagi atas radiasi pengion dan bukan pengion. Radiasi
pengion menimbulkan ionisasi dan eksitasi jika berinteraksi dengan materi,
energinya lebih tinggi dari potensial ionisasi atom atau molekul. Contoh radiasi
pengion adalah partikel bermuatan α , β (pancaran elektron dari inti), berkas
elektron dipercepat, berkas ion misalnya netron, gelombang elektromagnetik
(tidak bermasa dan tidak bermuatan). Sedangkan radiasi bukan pengion tidak
menimbulkan ionisasi meskipun dapat mengeksitasi materi, misalnya sinar ultra
violet, sinar infra merah, dan sinar tampak (BATAN, 2008).
Kimia radiasi mempelajari perubahan kimia dalam suatu materi yang
ditimbulkan oleh radiasi pengion sinar γ (60
Co dan 137
Cs), dan elektron energi
tinggi (40 keV–4MeV) yang dihasilkan oleh suatu mesin pemecah elektron/ mesin
berkas elektron. Radiasi dengan energi rendah (<40 keV) hanya dapat
mengakibatkan eksitasi. Sifat utama radiasi yang berenergi tinggi ialah dapat
menyebabkan proses ionisasi dan eksitasi. Ionisasi yaitu pelepasan elektron dari
orbitalnya akibat adanya energi dari luar (Miyata, 1993).
13
AB AB+ + e
-
Eksitasi, yaitu perpindahan elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi jika diberi
energi dari luar.
AB AB*
Interaksi ionisasi dan eksitasi akan menyebabkan pemutusan ikatan kimia
dan pembentukan ikatan kimia yang baru (Spinks dan Woods, 1976). Elektron
cepat yang dihasilkan dari interaksi radiasi pengion, sinar-γ, sinar-X maupun
elektron cepat yang dihasilkan dari suatu mesin pemercepat elektron dengan suatu
materi dapat ditunjukkan secara skematis pada Gambar 6.
←
Gambar 6. Interaksi elektron cepat dengan materi
Elektron cepat
Ion positif
ionisasi
Elektron lambat
Molekul
tereksitasi
Radikal bebas
Reaksi kimia
Sinar γ
disosiasi
Ion negatif
Penangkapan elektron
Elektron
netralisasi
netralisasi
14
Sebagaimana dilihat pada Gambar 6, elektron cepat menghasilkan ion
positif dan elektron lambat. Penangkapan elektron lambat oleh suatu atom akan
menghasilkan ion negatif. Selanjutnya interaksi ion positif terhadap molekul
ataupun atom akan menghasilkan molekul tereksitasi dan juga radikal bebas.
Terdapat tiga reaksi penting yang terjadi pada reaksi kimia polimer
dengan iradiasi sinar-γ, yaitu proses pembentukan radikal bebas yang dapat
mengakibatkan terjadinya degradasi, dan pengikatan silang dari polimer tersebut
akan tetapi apabila ke dalam polimer tersebut ditambahkan monomer, maka akan
terjadi reaksi pencangkokan (grafting), karena monomer bersangkutan mengalami
proses polimerisasi sekaligus tercangkok pada rantai utama polimer yang sudah
ada. Selain itu, molekul tereksitasi mengalami proses disosiasi sehingga
menghasilkan radikal bebas. Demikian pula ion negatif mengalami disosiasi
radikal bebas. Ion positif maupun ion negatif akan langsung mengakibatkan
terjadinya reaksi kimia dengan membentuk reaksi ionik sedangkan radikal bebas
akan melangsungkan reaksi kimia menurut mekanisme reaksi radikal bebas, reaksi
polimerisasi atau reaksi kimia yang terjadi akibat interaksi radiasi pengion dengan
materi pada umumnya berlangsung menurut mekanisme reaksi radikal bebas.
Mekanisme Reaksi Radikal Bebas
Pembentukan radikal bebas terjadi saat bahan polimer diiradiasi dengan
sinar-γ atau berkas elektron. Energi sinar-γ yang berasal dari radioisotop Co-60
adalah berkisar antara 1,17-1,33 MeV. Elektron cepat yang dihasilkan akibat
interaksi sinar-γ (Co-60) dengan materi merupakan efek fotolistrik atau hamburan
compton, karena interaksi tersebut semata-mata terjadi pada lintasan elektron/
15
kulit elektron, maka semata-mata pula terjadi reaksi kimia dan bukan reaksi inti.
Artinya, reaksi yang terjadi tidak akan mengakibatkan perubahan radioaktifitas.
Reaksi kimia yang terjadi akan mengikuti mekanisme radikal bebas. Ada tiga
tahap reaksi kimia menurut mekanisme radikal bebas, yaitu:
1. Tahap inisiasi:
Pada tahap inisiasi mula-mula terjadi reaksi pembentukan radikal bebas oleh
suatu inisiator (sinar-γ). Bila sinar-γ berinteraksi dengan monomer (M), maka M
akan membentuk radikal, reaksi inisiasi dapat digambarkan seperti contoh:
Radikal yang terbentuk (M●) mulai mengadakan mekanisme reaksi kimia:
M● + R RM
●
2. Tahap Propagasi:
Pada tahap propagasi, radikal-radikal bebas yang dihasilkan oleh reaksi
inisiasi tumbuh dari satu molekul menjadi molekul yang lebih besar. Reaki
propagasi dapat digambarkan sebagai berikut:
Radikal (RM● ) bertemu lagi dengan molekul monomer lainnya sehingga
terjadi pembentukan radikal-radikal yang lebih besar.
(propagasi)
3. Tahapan Terminasi
Tahap terminasi terjadi saat dua radikal bertemu satu sama lain. Radikal
bebas tersebut dapat berasal dari reaksi inisiasi atau propagasi. Dengan adanya
16
pertemuan kedua radikal tersebut, maka reaksi akan berhenti. Pada tahap ini akan
terjadi polimerisasi, ikatan silang dan pencangkokan dan juga degradasi polimer.
Pada polimerisasi, reaksi terjadi bila monomer yang diiradiasi merupakan
monomer yang dapat berpolimerisasi. Akibat adanya proses tersebut, maka akan
membentuk polimer yang memiliki berat molekul jauh lebih besar. Pada reaksi
pengikatan silang, rantai polimer saling berikatan silang satu dengan yang lainnya
sedangkan pada reaksi pencangkokan umumnya terjadi bila terdapat monomer dan
polimer yang diiradiasi bersama-sama dan menghasilkan suatu kopolimer. Reaksi
terminasi pembentukan polimerisasi, ikatan silang dan pencangkokan dapat
digambarkan sebagai berikut:
RM2● + RM2
● P (Polimerisasi)
(Radikal monomer) (Radikal monomer) (Polimer)
RM2● + RM2
● P P
●
(Radikal polimer) (Radikal polimer) (Polimer berikatan silang)
RM2● + P
● P
● P(RM2)n
●
(Radikal monomer) (Radikal polimer) (Polimer grafting)
Reaksi radiasi pada suatu polimer juga akan mengakibatkan proses degradasi,
dimana terjadi pemutusan ikatan rantai utama pada polimer. Reaksi degradasi
polimer digambarkan sebagai berikut:
P P●
P●
+ P P1 + P2 (Pemutusan ikatan)
(Polimer radikal) (Polimer) (polimer) (Polimer)
17
2.5.1. Efek Iradiasi Sinar-γ dengan Materi
Secara umum bila bahan organik (polimer, lateks karet alam, monomer,
dsb.) diiradiasi dengan sinar-γ akan terjadi tiga peristiwa yaitu: efek fotolistrik,
hamburan compton, dan produksi pasangan (Spinks, 1976).
Pada proses efek fotolistrik, radiasi sinar-γ yang berupa foton berinteraksi
dengan orbit elektron dari atom, yang berakibat elektron tersebut terpelanting
keluar. Akibat keluarnya elektron dari orbit, maka akan diisi oleh elektron dari
orbit lain dengan memancarkan energi yang berupa sinar-X. Efek fotolistrik dapat
dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Efek Fotolistrik
a. Efek Hamburan Compton
Pada proses hamburan compton, energi radiasi yang diberikan ke elektron
(fotoelektron) untuk ionisasi menumbuk elektron bebas atau elektron yang
ikatannya dengan inti lemah dan sisanya berupa gelombang elektromagnetik yang
dihamburkan. Proses terjadinya hamburan compton dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Hamburan Compton
18
b. Produksi Pasangan
Reaksi produksi pasangan terjadi bila energi yang menembus bahan diatas 10
MeV. Karena energi foton yang menembus bahan ini sangat tinggi, maka timbul
pasangan elektron dan energi kinetik. Semua foton energi ini berhasil “masuk”
sampai ke daerah medan inti bahan materi. Foton tersebut akan diserap habis dan
akan dipancarkan pasangan elektron-positron. Elektron yang terbentuk dari
interaksi sinar-γ disebut elektron sekunder yang dibekali energi, sehingga menjadi
sangat reaktif. Elektron sekunder ini akan mengionisasi materi yang dilaluinya.
Proses reaksi produksi pasangan dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Produksi Pasangan
2.5.2. Dosis Serap Radiasi
Dosis serap (absorbed dose), yaitu jumlah energi radiasi (semua jenis
radiasi pengion) yang diserap oleh satu satuan massa/berat dari bahan atau
medium yang dilaluinya. Satuan dari dosis serap adalah rad (radiation absorbed
dose).
1 rad = 100 erg/gram
Atau dalam SI, satuan dosis serap adalah Gray (Gy),
1 Gray = 1 joule/kg= 104 erg/gram = 100 rad
1 kGy = 1000 joule/kg
19
Secara matematis, dosis serap (D) dirumuskan dengan :
D = dE/dm
Keterangan:
dE adalah energi yang diserap oleh medium (satuan)
dm adalah massa
Dalam sistem satuan internasional (SI), besaran dosis serap diberi satuan
khusus, yaitu gray (Gy). Dimana, 1 Gy = 1 J/kg = 6,2418 x 1018
eV/Kg. Satuan
Gy menunjukkan nilai dosis serap yang sangat tinggi, sedangkan satuan mGy
(10-3
Gy) digunakan pada nilai dosis yang lebih rendah, satuan dosis radiasi
dinyatakan dalam rad (radiation absorbed dose) dimana:
1 rad = 0,01 Gy = 100 erg/g = 6,245 x 1013
ev/g
1 kalori = 4,185 x 107 erg
Hubungan dalam prakteknya adalah sebagai berikut:
100 rad = 1 Gy
1 Krad = 10 Gy atau
1 Mrad = 10 kGy
Laju dosis serap adalah dosis serap per satuan waktu. Satuan laju dosis
serap dalam SI adalah joule/kg.jam atau gray/jam (Gy/jam) dan dalam satuan
lama adalah rad/jam. Laju dosis dinyatakan dengan dosis terserap per satuan
waktu.
20
Keterangan:
D = dosis radiasi terserap
= laju dosis (dosis paparan)
t = waktu paparan
Biasanya dosis radiasi terserap dan suatu materi berhubungan dengan waktu/
lamanya materi tersebut terpapar oleh radiasi pengion.
2.6. Reaksi Ikatan Silang Polisakarida-Epiklorohidrin
Ikatan silang dapat terjadi antara sesama polisakarida karena adanya suatu
inisiator yang menyebabkan polisakarida menjadi radikal bebas sehingga sesama
radikal bebas akan berikatan membentuk suatu ikatan silang. Ikatan silang juga
dapat terjadi pada polisakarida dengan pereaksi polifungsional. Pereaksi
polifungsional adalah suatu komponen yang dapat bereaksi dengan dua atau lebih
gugus fungsional dari molekul yang berbeda, seperti gugus hidroksil dari dua atau
lebih unit glukosa molekul polisakarida, atau dengan polisakarida jenis lain
dengan komponen lain yang berbeda, seperti antara pati dengan komponen
hidrokoloid lain misalnya selulosa.
Pereaksi polifungsional yang digunakan pada penelitian ini adalah
epiklorohidrin. Menurut Rodriguez et al., (2003), epiklorohidirin merupakan
pereaksi polifungsional paling baik dibandingkan dengan monomer lainnya
seperti POCl3 dan STMP (sodium trimetaphosphate) untuk membentuk ikatan
silang dengan polisakarida kulit pisang karena berat molekul epiklorohidrin yang
kecil sehingga memungkinkannya masuk secara dalam pada granula polisakarida.
21
Ikatan silang yang terbentuk pada senyawa karbohidrat dengan
epiklorohidrin umumnya merupakan ikatan ester yang menjembatani atau
menghubungkan dua gugus hidroksil atau lebih unit glukosa molekul pati
(Wurzburg, 1989). Ikatan silang pada polisakarida dapat meminimalkan
kerusakan granula selama pemasakan (Woo & Seib 1997). Menurut Wurzburg
(1989), reaksi ikatan silang pada polisakarida dapat meningkatkan sifat hidrofobik
polisakarida, stabilitas kekentalan dan ketahanan pati pada suhu dan gaya gesekan
yang tinggi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi jumlah pereaksi ikatan silang yang akan
memberikan sifat polisakarida modifikasi yang diinginkan adalah jenis
polisakarida yang digunakan, jenis pereaksi ikatan silang, efisiensi reaksi yang
dihasilkan dari pereaksi ikatan silang, dan sifat spesifik polisakarida modifikasi
yang diinginkan sebagai produk akhir (Wattanachat et al., 2003). Bertambah
kuatnya ikatan pada membran menyebabkan jarak antara rantai polimer menjadi
semakin rapat sehingga akan mengurangi kesempatan molekul lolos dari membran
(Karsa, 2007). Secara umum, mekanisme pembentukan polimerisasi ikatan silang
(cross-linking) melibatkan tiga tahap, yaitu: inisiasi, propagasi dan terminasi
(Doughwan, 2004).
1. Tahap Inisiasi
Tahap inisiasi merupakan tahap pembentukan radikal bebas oleh suatu
inisiator. Inisiator dalam penelitian kali ini adalah dengan memanfaatkan iradiasi
sinar-γ Co-60. Iradiasi sinar- γ akan memutus ikatan polisakarida pada kedudukan
22
C-2 dan C-3 yang menyebabkan ikatan pada C-2 atau C-3 membentuk radikal
bebas. Reaksi yang terjadi seperti pada Gambar 10.
O
OH
OH
CH2OH
OO
Gambar 10. Reaksi Inisiasi Polisakarida
2. Tahap Propagasi
Pada tahap propagasi, radikal-radikal pada polisakarida yang dihasilkan oleh
reaksi inisiasi tumbuh dari satu molekul menjadi molekul yang lebih besar. Reaksi
propagasi seperti dilihat pada Gambar 11.
H2CHC
O
H2C Cl
O
CH2OH
O
OO
O
O
CH2
OH
CH2OH
OH
OH
HC OH
CH2
O
O
HO
OO
O
CH2OH CH2OH
OH O
Gambar 11. Reaksi Propagasi
sinar-γ
+ Epiklorohidrin
Polisakarida radikal
O
OO
CH2OH
OH
O
.
O
OO
CH2OH
OH
O
.
23
3. Tahap Terminasi
Tahap terminasi merupakan tahap terbentuknya produk, dimana dua radikal
bebas bertemu satu sama lain. Radikal bebas tersebut dapat berasal dari reaksi
inisiasi atau propagasi. Dengan adanya pertemuan kedua radikal tersebut, maka
reaksi akan berhenti. Pada tahap ini, reaksi ikatan silang juga dapat terjadi pada
sesama polisakarida radikal. Hasil Ikatan silang tahap terminasi dapat dilihat
seperti Gambar 12.
Gambar 12. Reaksi ikatan silang polisakarida dan epiklorohidrin.
Ikatan silang antara
polisakarida radikal
Ikatan silang antara
polisakarida-
epiklorohidrin
24
2.7. Logam berat
Logam berat termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama
dengan logam-logam yang lain. Perbedaannya terletak pada pengaruh yang
dihasilkan bila ion logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh
organisme hidup (Palar, 1994). Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan
bobot jenis lebih besar dari 5 gram/cm3, terletak di sudut kanan bawah sistem
periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya
bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7 (Mittinen, 1977).
2.7.1. Logam berat Kromium (Cr)
Krom merupakan elemen berbahaya di permukaan bumi dan dijumpai
dalam kondisi oksida antara Kromium (II) sampai Kromium (VI), tetapi hanya
krom bervalensi tiga dan enam memiliki kesamaan sifat biologinya. Krom
bervalensi tiga umumnya merupakan bentuk yang umum dijumpai di alam, dan
dalam material biologis krom selalu berbentuk valensi tiga. Krom valensi enam
merupakan salah satu material organik pengoksida tinggi (Suhendrayatna, 2001).
Efek yang ditimbulkan bila krom terakumulasi dengan jumlah yang besar
dalam tubuh adalah dapat menyebabkan berbagai macam penyakit antara lain:
kanker paru-paru, pelubangan jantung, dermatitis, alergi dan iritasi apabila terkena
mata (Slamet, 1996). Kromium yang masuk ke dalam strata lingkungan dapat
datang dari bermacam-macam sumber. Ion Cr6+
dalam proses metabolisme tubuh
akan menghambat kerja dari enzim akibatnya terjadi perubahan dalam
pertumbuhan sel, sehingga sel-sel tumbuh secara liar atau dikenal dengan istilah
kanker. (Palar, 1994). Efek yang ditimbulkan bila krom terakumulasi dengan
25
jumlah yang besar dalam tubuh adalah dapat menyebabkan berbagai macam
penyakit antara lain: kanker paru-paru, pelubangan jantung, dermatitis, alergi dan
iritasi apabila terkena mata (Slamet, 1996).
2.7.2. Logam berat Mangan (Mn)
Mangan adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang
Mn dan nomor atom 25, berwarna silver metalik, keras dan sangat rapuh. Logam
berat mangan memiliki energi ionisasi 7,21 g/cm3. Mangan mampu menimbulkan
keracunan kronis pada manusia hingga berdampak menimbulkan lemah pada kaki,
otot muka kusam, dan dampak lanjutan bagi manusia yang keracunan Mn,
bicaranya lambat dan hyperrefleks. Efek mangan terjadi terutama di saluran
pernapasan dan di otak. Gejala keracunan mangan adalah halusinasi, pelupa dan
kerusakan saraf. Ketika orang-orang yang terkena mangan untuk jangka waktu
lama mereka menjadi impoten.
Gejala yang timbul menyebabkan gangguan kerongkongan, gangguan
tulang, osteoporosis, penyakit Perthe’s, gangguan kardiovaskuler, hati, reproduksi
dan perkembangan mental, hipertensi, hepatitis, kegemukan, masalah kulit,
kolesterol, dan menyebabkan epilepsi. (Janelle, 2004).
2.8. Spektrofotometer Serapan Atom
Spektrofotometer serapan atom atau Atomic Adsorption
Spectrophotometer (AAS) merupakan metode yang sangat tepat digunakan untuk
analisis logam-logam yang membentuk campuran kompleks dapat dianalisis dan
selain itu tidak selalu diperlukan sumber energi yang besar (Khopkar, 2003).
26
Metode AAS juga merupakan metode yang dapat digunakan untuk mendeteksi
kuantitas atom logam yang terdapat dalam suatu larutan. Atom-atom yang
dieksitasi dalam discas listrik dari suatu lampu monokromator, kemudian atom-
atom logam itu akan memancarkan radiasi bila mereka kembali ketingkat
elektronik yang lebih rendah (Underwood, 2002). Komponen Spektrofotometer
Serapan Atom dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Komponen Spektrofotometer Serapan Atom (Underwood, 2002)
Prinsip metode AAS adalah pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom
menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu tergantung pada sifat
unsurnya. Spektrum atomik untuk masing-masing unsur terdiri atas garis-garis
resonansi. Garis-garis lain dapat berupa spektrum yang berasosiasi dengan tingkat
energi molekul, biasanya berupa pita-pita lebar ataupun garis tidak berasal dari
eksitasi tingkat dasar yang disebabkan proses atomisasinya. Keberhasilan analisis
ini tergantung pada proses eksitasi dan cara memperoleh garis resonansi yang
tepat (Khopkar, 2003).
27
2.9. Spektrofotometer Infra Merah
Spektrofotometer inframerah digunakan untuk menentukan struktur,
khususnya senyawa organik. Radiasi inframerah hanya terbatas pada perubahan
energi tingkat molekul, yang terjadi perbedaan dalam keadaan vibrasi. Syarat
terbentuknya vibrasi pada molekul harus memiliki perubahan momen dipol
(Sastrohamidjojo, 1992).
Kelebihan dari FTIR (Fourier Transform Infra Red) adalah ukuran sampel
yang kecil. Instrumen ini memiliki komputer yang terdedikasi sehingga memiliki
kemampuan untuk menyimpan dan memanipulasi spektrum. Ada tiga cara umum
untuk mengolah cuplikan yaitu lempeng KBr, mull, dan bentuk lapisan tipis
(Hayati, 2007). Fungsi utama dari spektrofotometri IR adalah untuk
mengidentifikasi struktur molekul khususnya gugus fungsional.
Karena tiap-tipe ikatan dari setiap spektrum yang berbeda mempunyai sifat
frekuensi vibrasi yang berbeda, dan karena tipe ikatan yang sama dalam dua
senyawa berbeda terletak dalam lingkungan yang sedikit berbeda, maka tidak ada
dua molekul yang berbeda strukturnya akan mempunyai bentuk serapan atau
spektrum infra merah (IR) yang tepat sama. Dengan membandingkan spektra IR
dari dua senyawa yang diperkirakan identik, maka seseorang dapat menyatakan
apakah kedua senyawa tersebut identik atau tidak. Jika puncak spektrum IR dari
kedua senyawa tepat sama maka dalam banyak hal dua senyawa tersebut adalah
identik. Pelacakan tersebut lazim dikenal dengan bentuk “sidik jari” atau Finger
print dari dua spektrum IR. Daerah yang biasa dikenal dengan fringer print ini
karena biasanya mempunyai penyerapan yang sangat beragam dan bermacam-
28
macam. Hal penting dalam area sidik jari adalah setiap senyawa yang berbeda
menghasilkan pola lembah yang berbeda-beda pada spektrum (Kusumastuti,
2011). Diagram korelasi dalam mengidentifikasi gugus fungsi secara umum dapat
dilihat seperti pada Tabel 3.
Tabel 3. Daftar kolerasi gugus fungsi pada spektra IR (Socrates, 1994;
*Sastrohamidjojo, 1992).
Bilangan Gelombang
(cm-1)
Intensitas Jenis Vibrasi
3500-3200* Lebar Uluran O-H
3500-3300 Lemah Uluran N-H amina
3000-2800 Kuat Uluran C-H alifatik
2500-2000 Lemah Uluran C=N alifatik nitril
1650-1550 Kuat Uluran C=O asimetris asam karboksilat
1600-1475* Sedang-lemah Uluran C=C aromatik
1465-1440 Sedang CH asimetris dari CH3
1450-1375* Sedang Tekukan C-H dari CH3
1390-1370 Sedang CH asimetris dari CH3
1320-1210* Kuat Uluran C-O dari asam karboksilat
1280-1180 Sedang Uluran C-N amina
1490-1150 Sedang Tekukan H-C-H
1310-1020 Lemah Uluran C-O-C dari eter
1290-1000 Sedang-lemah Tekukan C-H aromatik
770-650 Lemah Tekukan O-H
750-600 Sedang Tekukan N-H
850-500 Sedang Uluran C-C
455-450 Sedang-lemah Tekukan C-N-C amina sekunder
29
BAB III
BAHAN DAN METODE
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di BATAN (Badan Tenaga Nuklir Nasional)
Pasar Jumat dan Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta selama 5
bulan pada bulan Maret hingga Juli 2012.
3.2. Bahan dan Alat
3.2.1. Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: kulit pisang kepok,
epiklorohidrin, NaOH, aquades, asam asetat, kalium bromida (KBr),
MnSO4.7H2O dan K2Cr2O7.
3.2.2. Alat
Alat yang digunakan antara lain: Iradiator sinar-γ Co-60, AAS (Atomic
Absorption Spectrophotometer), Spektrofotometer FT-IR (IRPrestige-21
Shimadzu), Stirrer (WiseStir MS-MP8), oven (Geer Oven Toyaseiki), mesin
ayakan, blender dan alat-alat gelas lainnya.
30
3.3. Prosedur Kerja
3.3.1. Preparasi Kulit Pisang
Kulit pisang dicuci bersih dan dikeringkan dalam oven pada suhu 70o C
selama tiga hari. Kulit pisang kemudian diblender sampai halus dan diayak
dengan kasa penyaring 30 mesh. Sebanyak 50 gram bubuk kulit pisang
dimasukkan kedalam 3 buah gelas piala kemudian ditambahkan dengan larutan
NaOH 0,5 N sebanyak 142 mL. Campuran diaduk supaya homogen, kemudian
direndam selama 3 jam.
3.3.2. Proses Radiasi Kulit Pisang-Epiklorohidrin
Masing-masing bubuk kulit pisang yang telah dilakukan preparasi dan
diaktivasi dengan NaOH 0,5 N kemudian diberi variasi penambahan
epiklorohidrin 1 N dengan konsentrasi sebesar 37,59; 55,49 dan 73,39 ppm.
Campuran diaduk supaya homogen.
Sampel kemudian dimasukkan dalam wadah plastik tertutup dan
dipipihkan sampai rata kemudian siap iradiasi pada dosis 5, 10 dan 35 kGy.
Setelah iradiasi, sampel dalam keadaan basah kemudian dikeringkan dalam oven
pada suhu 60o C selama tiga hari.
3.3.3. Pengujian Fraksi Gel
Bubuk kulit pisang murni dan bubuk kulit pisang iradiasi kemudian
ditimbang masing-masing seberat 0,5 gram, dimasukkan dan dibungkus dalam
kasa berukuran 120 mesh.
31
Bubuk kulit pisang yang telah dibungkus kemudian direndam dalam
larutan asam asetat 1% dengan variasi perendaman 5 dan 20 hari. Fraksi gel
dihitung dengan menggunakan persamaan:
Fraksi gel (%) = %1001
02 XW
WW
dimana:
W0 = Bobot kassa (gram)
W1 = Bobot kering sampel sebelum perendaman dalam pelarut (gram)
W2 = Bobot akhir sampel dan kassa setelah perendaman dalam pelarut (gram)
Fraksi gel yang diperoleh kemudian dihitung untuk mengetahui penurunan
persentase kerusakan bubuk kulit pisang dengan menggunakan persamaan:
% Kerusakan= 100% - % Fraksi gel
3.3.4. Pengukuran Daya Serap Ion Logam Berat Mn
3.3.4.1. Pembuatan Kurva Kalibrasi Ion Logam Berat Mn
Larutan standar Mn (1000 ppm) dipipet 10 mL kedalam labu ukur 100
mL, kemudian ditepatkan sampai garis tanda dengan aquades. (konsentrasi 100
ppm). Dipipet 0, 1, 3, 5, 10, 20 mL larutan baku (100 ppm), dimasukkan kedalam
labu ukur 100 mL lalu ditepatkan dengan aquades sampai garis tanda. Larutan
tersebut mengandung 0, 1, 3, 5, 10 dan 20 ppm.
32
3.3.4.2. Aplikasi Daya Serap Ion Logam Berat Mn
Sebanyak 1 gram bubuk kulit pisang murni dan iradiasi dimasukan
kedalam 80 mL larutan ion logam berat Mn dengan konsentrasi 440,25 ppm,
kemudian di-shaker dengan variasi pengadukan 1 jam dan 10 menit (Radna, 2008)
pada kecepatan 200 rpm. Selanjutnya 2 mL campuran dimasukan dalam labu ukur
100 mL dan diencerkan dengan aquades hingga garis tanda (Faktor Pengenceran=
100/2= 50 kali). Persentase penyerapan dapat dihitung dengan rumus dibawah ini:
% Penyerapan = x 100%
Dimana: = Konsentrasi awal sebelum diserap (ppm)
= Konsentrasi akhir setelah diserap (ppm)
3.3.5. Pengukuran Daya Serap Ion Logam Berat Cr
3.3.5.1. Pembuatan Kurva Kalibrasi Ion Logam Berat Cr
Larutan standar Cr (1000 ppm) dipipet 10 mL kedalam labu ukur 100 mL,
kemudian ditepatkan sampai garis tanda dengan aquades (konsentrasi 100 ppm).
Dipipet 0, 1, 3, 5, 10 mL larutan baku 100 ppm, dimasukkan kedalam labu ukur
100 mL lalu ditepatkan dengan aquades sampai garis tanda. Larutan tersebut
mengandung 0, 1, 3, 5 dan 10 ppm.
3.3.5.2. Aplikasi Daya Serap Ion Logam Berat Cr
Sebanyak 1 gram bubuk kulit pisang murni dan iradiasi dimasukan dalam
80 mL larutan ion logam berat Cr dengan konsentrasi 151,69 ppm, kemudian di-
shaker dengan variasi pengadukan 1 jam dan 10 menit (Radna, 2008) pada
33
kecepatan 200 rpm. Selanjutnya sebanyak 2 mL campuran dimasukan dalam labu
ukur 100 mL dan diencerkan dengan aquades hingga garis tanda (Faktor
Pengenceran= 100/2= 50 kali).
Persentase penyerapan dapat dihitung dengan rumus dibawah ini:
% Penyerapan = x 100%
Dimana: = Konsentrasi awal sebelum diserap (ppm)
= Konsentrasi akhir setelah diserap (ppm)
3.3.6. Identifikasi Gugus Fungsi Kulit Pisang dengan FTIR
Bubuk kulit pisang sebelum dan sesudah iradiasi dianalisis dengan FTIR.
Bubuk kulit pisang dimasukkan ke dalam lumpang sebanyak 1 mg yang telah
berisi serbuk KBr sebanyak 10 mg, kemudian digerus sampai halus. Selanjutnya
dimasukkan ke dalam folder disk dan dianalisis menggunakan FTIR.
34
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengaruh Iradiasi Sinar-γ Terhadap Pembentukan Ikatan Silang
Kulit Pisang-Epiklorohidrin
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, grafik hubungan pengaruh
iradiasi sinar-γ terhadap ikatan silang berdasarkan fraksi gel dapat dilihat pada
Gambar 14.
Gambar 14. Hubungan pengaruh iradiasi terhadap fraksi gel (%) perendaman
selama 5 hari.
Seperti dapat dilihat pada Gambar 14, fraksi gel mengalami kenaikan
dengan bertambahnya dosis iradiasi. Hal ini menunjukkan jumlah ikatan silang
makin bertambah seiring dengan penambahan dosis iradiasi sinar-γ.
Pada konsentrasi 37,59 ppm dosis iradiasi 5 kGy, diperoleh fraksi gel
sebesar 65,83% kemudian naik dan mencapai dosis optimum pada 10 kGy sebesar
35
67,20%. Penambahan dosis iradiasi lebih tinggi yaitu pada 35 kGy mengakibatkan
fraksi gel menurun menjadi 65,96%.
Hal yang sama juga ditunjukkan pada konsentrasi epiklorohidrin 73,39
ppm. Fraksi gel pada dosis 5 kGy sebesar 69,11% kemudian mengalami kenaikan
dan mencapai dosis optimum pada 10 kGy menjadi 67,20%. Penambahan dosis
yang lebih tinggi yaitu pada 35 kGy mengakibatkan fraksi gel mengalami
penurunan menjadi 68,24%.
Kenaikan fraksi gel menunjukkan terbentuknya ikatan silang yang terjadi
antara polisakarida dengan epiklorohidrin akibat iradiasi sinar-γ. Kenaikan fraksi
gel seiring dengan bertambahnya dosis iradiasi disebabkan karena peningkatan
densitas radikal bebas yang dihasilkan sehingga reaksi polimerisasi akan semakin
tinggi. Dengan bertambahnya dosis iradiasi ini, maka jumlah molekul yang saling
berikatan silang akan bertambah sehingga mengakibatkan mobilitas molekuler
polisakarida-epiklorohidrin berkurang yang mengakibatkan perpanjangan
putusnya berkurang. Selain mengurangi mobilitas, molekul yang berikatan silang
juga berakibat memperpendek jarak antara molekul polimer, maka akan semakin
tinggi tekanan yang diberikan pada polimer tersebut, sehingga kekerasannya
bertambah (Chapiro, 1962).
Kenaikan dosis iradiasi juga mengakibatkan pembentukan radikal yang
terjadi menjadi tidak terkontrol. Pada kondisi ini, kecepatan pembentukan situs
aktif lebih cepat terjadi pada monomer epiklorohidrin dibandingkan pada
permukaan polisakarida, sehingga radikal yang bersifat sangat reaktif akan
menginisiasi pembentukan homopolimer epiklorohidrin radikal dengan rantai
36
pendek dalam jumlah yang sangat banyak, akibatnya terminasi menjadi lebih
mudah terjadi antar radikal epiklorohidrin rantai pendek dibandingkan dengan
ikatan pada situs aktif yang terdapat pada polisakarida, sehingga hanya sebagian
kecil homopolimer epiklorohidrin yang mengalami ikatan silang pada polimer
induk polisakarida (I Gede. et al., 2011).
Menurut Guilmeau et al., (1962), kenaikan fraksi gel juga diakibatkan
karena penambahan konsentrasi epiklorohidrin. Hal ini seperti dapat dilihat pada
gambar 13 yang menunjukkan bahwa fraksi gel yang dihasilkan pada konsentrasi
epiklorohidrin 73,39 ppm lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi 37,59
ppm. Hal ini mengakibatkan akan semakin banyaknya jumlah monomer yang
akan berikatan silang dengan polisakarida. Ikatan silang dapat terjadi antar sesama
polisakarida radikal pada bubuk kulit pisang iradiasi serta dapat terjadi antara
polisakarida radikal dengan monomer epiklorohidrin.
Reaksi ikatan silang (gambar 15) diawali dengan pemutusan ikatan
polisakarida kulit pisang (a) pada karbon C2 dan C3 dengan iradiasi sinar-γ
sehingga terbentuk radikal bebas (b) yang menjadi pusat aktif terbentuknya ikatan
silang. Radikal bebas pada polisakarida akan berikatan dengan sesama
polisakarida radikal dengan membentuk ikatan silang dan monomer
epiklorohidrin. Kemungkinan ikatan silang yang dapat terbentuk setelah
dilakukan iradiasi sinar- γ adalah ikatan silang antara sesama polisakarida radikal
(c) dan juga dapat terjadi ikatan silang antara polisakarida radikal dengan
monomer epiklorohidrin (d). Reaksi ikatan silang dapat dilihat seperti pada
Gambar 15.
37
O
OH
OH
CH2OH
OO
H2CHC
O
H2C Cl
Gambar 15. Reaksi ikatan silang polisakarida dengan epiklorohidrin
Pembentukan ikatan silang pada polisakarida iradiasi dapat menurunkan
persentase kerusakan bubuk kulit pisang. Hal ini seperti dapat dilihat pada
Gambar 16.
sinar-γ
(b) (a)
(b) Epiklorohidrin
+
Ikatan silang Polisakarida
dengan epiklorohidrin (d)
Ikatan silang sesama
polisakarida radikal (c)
O
OO
CH2OH
OH
O
.
O
OO
CH2OH
OH
O
.
38
(a) (b)
Gambar 16. Hubungan pengaruh dosis iradiasi dengan penambahan konsentrasi
epiklorohidrin terhadap degradasi kulit pisang. Perendaman selama
(a). 5 hari (b). 20 hari.
Seperti dapat dilihat pada Gambar 16, pada perendaman selama 5 hari
menunjukkan kerusakan bubuk kulit pisang murni sebesar 35,07% mengalami
penurunan seiring dengan penambahan dosis iradiasi yang diberikan pada masing-
masing konsentrasi epiklorohidrin. Pada konsentrasi 37,59 ppm, kerusakan kulit
pisang mengalami penurunan seiring dengan naiknya dosis iradiasi yang
ditambahkan dan diperoleh dosis optimum pada 10 kGy yaitu sebesar 32,8%.
Pada konsentrasi 55,49 ppm dosis iradiasi optimum yang diperoleh adalah pada
10 kGy yaitu sebesar 31,76% kemudian pada dosis yang lebih tinggi, kerusakan
bubuk kulit pisang juga kembali mengalami kenaikan. Pada konsentrasi 73,39
ppm, diperoleh dosis optimum pada 10 kGy yaitu sebesar 30,34% kemudian
kembali naik pada dosis iradiasi 35 kGy menjadi 31,76%.
Pada perendaman selama 20 hari, hasil penelitian yang diperoleh
menunjukkan bahwa kerusakan bubuk kulit pisang iradiasi mengalami penurunan
39
dibandingkan dengan bubuk kulit pisang murni. Pada konsentrasi 37,59 ppm,
dosis iradiasi optimum yang diperoleh adalah pada 5 kGy sebesar 30,67%.
Pada konsentrasi 55,49 ppm, kerusakan bubuk kulit pisang juga
mengalami penurunan seiring dengan kenaikan dosis iradiasi dan diperoleh dosis
optimum pada 5 kGy sebesar 31,89%. Hal yang sama juga ditunjukkan pada
konsentrasi 73,39 ppm, penurunan kerusakan optimal diperoleh pada dosis 5 kGy
sebesar 33,65%.
Penurunan persentase kerusakan pada bubuk kulit pisang setelah iradiasi
disebabkan karena meningkatnya densitas radikal bebas yang dihasilkan sehingga
reaksi polimerisasi akan semakin tinggi. Dengan bertambahnya dosis iradiasi ini,
maka jumlah molekul yang saling berikatan silang akan bertambah. Ikatan silang
antar rantai polisakarida meningkatkan daya tahan dari polisakarida untuk
menggelembung dengan memperkuat ikatan hidrogen didalamnya sehingga
polisakarida tidak mudah mengalami kerusakan. Dengan bertambahnya jumlah
ikatan silang mengakibatkan mobilitas molekuler polisakarida-epiklorohidrin
berkurang, sehingga perpanjangan putusnya berkurang. Selain mengurangi
mobilitas, molekul yang berikatan silang juga memperpendek jarak antara
molekul polimer, maka akan semakin tinggi tekanan yang diberikan pada polimer
tersebut, sehingga kekerasannya bertambah (Chapiro, 1962). Hal inilah yang
mengakibatkan semakin menurunnya persentase kerusakan yang dialami bubuk
kulit pisang. Ikatan silang yang terbentuk akan memperkuat ikatan hidrogen alami
dengan cara mengikat antara molekul-molekul granula sehingga memperkuat
matriks yang terbentuk.
40
Penambahan dosis iradiasi yang lebih tinggi menyebabkan kerusakan
kembali mengalami kenaikan karena proses difusi akan mengalami perlambatan
saat di bagian dalam polimer sudah terbentuk monomer ikatan silang yang cukup
merata, sehingga kerusakan bubuk kulit pisang mulai mengalami kenaikan.
Adanya kompetisi antara reaksi ikatan silang dan rekombinasi sesama monomer
pada suatu titik kesetimbangan mengakibatkan tidak ada lagi reaksi yang terjadi,
sekalipun dosis iradiasi terus dinaikkan.
Dengan bertambahnya dosis iradiasi ini, maka jumlah molekul yang saling
berikatan silang akan bertambah. Adanya ikatan silang juga menyebabkan jarak
antar molekul semakin dekat sehingga menurunkan kemampuan molekul untuk
meregang. Penambahan dosis iradiasi yang makin tinggi setelah mencapai dosis
optimum mengakibatkan persentase kerusakan kembali mengalami kenaikan. Hal
ini disebabkan pada dosis iradiasi yang terlalu tinggi, pembentukan radikal yang
terjadi menjadi tidak terkontrol. Pada kondisi ini, kecepatan pembentukan situs
aktif lebih cepat terjadi pada monomer epiklorohidrin dibandingkan pada
permukaan polisakarida, sehingga radikal yang bersifat sangat reaktif akan
menginisiasi pembentukan homopolimer epiklorohidrin radikal dengan rantai
pendek dalam jumlah yang sangat banyak, akibatnya terminasi menjadi lebih
mudah terjadi antar radikal epiklorohidrin rantai pendek dibandingkan dengan
ikatan pada situs aktif yang terdapat pada polisakarida, sehingga hanya sebagian
kecil homopolimer epiklorohidrin yang mengalami ikatan silang pada polimer
induk polisakarida (I Gede. et al., 2011). Dengan semakin pendek jarak antara
molekul polimer, maka akan semakin tinggi tekanan yang diberikan polimer
41
tersebut, sehingga kekerasannya bertambah. Menurut Wurzburg 1989, reaksi
ikatan silang dapat memperkuat ikatan hidrogen dalam polisakarida yang
berfungsi sebagai jembatan antar molekul. Dengan demikian apabila ikatan
hidrogen alami polisakarida melemah atau hancur, ikatan silang polisakarida akan
tetap utuh dengan berbagai derajat keutuhan disebabkan adanya jembatan kimia.
Pada penambahan konsentrasi epiklorohidrin yang lebih tinggi
mengakibatkan pembentukan rantai homopolimer epiklorohidrin radikal yang
terlalu panjang, akibatnya homopolimer radikal akan susah bergabung dengan sisi
aktif pada polimer induk polisakarida karena pergerakan homopolimer radikal
yang sangat lambat, sehingga hanya sebagian kecil epiklorohidrin yang terikat
pada polisakarida. Kenaikan persentase kerusakan juga diakibatkan karena pada
konsentrasi monomer yang lebih tinggi kemungkinan terjadinya kompetisi reaksi
antara rekombinasi sesama radikal monomer dan reaksi radikal monomer dengan
polimer besar. Bila konsentrasi radikal monomer jumlahnya relatif jauh lebih
besar daripada radikal polimer, maka rekombinasi sesama radikal monomer akan
lebih dominan (Zainuddin et al., 2001).
4.2. Identifikasi Gugus Fungsi Kulit Pisang
Analisis FTIR digunakan untuk mengetahui ciri struktural senyawa kimia
pada bubuk kulit pisang dan mendeteksi penambahan dan perubahan gugus fungsi
akibat modifikasi ikatan silang. Hasil analisis gugus fungsi bubuk kulit pisang
murni sebelum diberi perlakuan iradiasi dapat dilihat pada Gambar 17.
42
Gambar 17. Spektra FTIR kulit pisang murni sebelum iradiasi.
Gambar 17 merupakan spektrum bubuk kulit pisang murni sebelum
dilakukan iradiasi dan proses ikatan silang. Gugus fungsi yang khas yang terdapat
pada bubuk kulit pisang adalah gugus –OH, C-O-C dan C-N. Gugus fungsi C-N
muncul diperkirakan berasal dari protein kulit pisang.
Serapan pada bubuk kulit pisang terlihat dengan adanya serapan yang
lebar pada bilangan gelombang 3301,31 cm-1
, pita serapan ini merupakan serapan
dari gugus –OH. Pita serapan vibrasi ulur –CH alifatik muncul pada bilangan
gelombang 2920,36 cm-1
dan 2855,73 cm-1
. Pita serapan gugus C-O-C yang
merupakan ikatan glikosidik pada polisakarida muncul pada bilangan gelombang
993,82 cm-1
dan tekukan O-H muncul pada bilangan gelombang 772,52 cm-1
.
Pada spektrum FTIR menunjukkan vibrasi ulur pada gugus fungsi C-N pada
bilangan gelombang 2335,90 dan 2138,18 cm-1
yang diperkirakan berasal dari
protein kulit pisang. Pita serapan vibrasi –C=O muncul pada bilangan gelombang
1723,16 cm-1
.
43
Pengujian spektra FTIR bubuk kulit pisang iradiasi dilakukan pada sampel
optimum yang telah didapat pada persentase penyerapan ion logam berat Mn yaitu
pada iradiasi 35 kGy penambahan epiklorohidrin 55,49 ppm. Spektra FTIR bubuk
kulit pisang yang telah diberikan iradiasi dapat dilihat pada Gambar 18.
Gambar 18. Spektra FTIR kulit pisang setelah iradiasi pada dosis 35 kGy
konsentrasi epiklorohidrin 55,49 ppm.
Gambar 18 merupakan spektrum bubuk kulit pisang setelah iradiasi dan
proses ikatan silang. Hasil spektrum FTIR bubuk kulit pisang setelah iradiasi
menunjukkan bahwa terdapat perubahan serapan yang lebih lebar pada ulur O-H
pada bilangan gelombang 3301,31 cm-1
menjadi 3502,88 cm-1
. Serapan unsur C-H
alifatik mengalami perubahan/ pergeseran bilangan gelombang dari 2920,35 dan
2855,73 cm-1
menjadi 2958,93 dan 2885,94 cm-1
setelah iradiasi. Serapan vibrasi
ulur C-O-C mengalami pergeseran bilangan gelombang dari 993,38 cm-1
menjadi
997,24 cm-1
.
44
Bubuk kulit pisang iradiasi juga menunjukkan adanya pergeseran serapan
vibrasi ulur gugus fungsi C=O setelah iradiasi polisakarida dari 1728,29 cm-1
menjadi 1733,12 cm-1
. Gugus fungsi C=O diperoleh dari aldehid unit glukosa
yang mengalami pemutusan ikatan pada kedudukan C2 dan C3 polisakarida kulit
pisang. Vibrasi ulur C-N mengalami pengurangan puncak serapan bilangan
gelombang yaitu dari bilangan gelombang 2335,39 dan 2138,18 cm-1
menjadi
2361,94 cm-1
. Hal ini diperkirakan karena gugus fungsi C-N merupakan protein
sehingga pada saat terjadi iradiasi mengalami denaturasi dan degradasi yang
menyebabkan gugus fungsi berkurang (Stuart, 2004).
4.3. Daya Serap Ion logam berat Mn dan Cr
4.3.1. Daya Serap Ion logam berat Mn
Bubuk kulit pisang dapat mengikat ion logam berat dalam rentang waktu
yang spesifik, dimana proses adsorpsi terjadi selama belum mencapai titik jenuh.
Gugus fungsional yang dapat berikatan dengan ion logam berat dari rantai
polisakarida terdapat dalam bubuk kulit pisang adalah gugus -OH. Ikatan antara
ion logam berat dengan polisakarida dapat terjadi melalui gaya Van der Walls.
Hal inilah yang menyebabkan kulit pisang dapat dimanfaatkan sebagai
bioadsorben ion logam berat.
Pengujian penyerapan ion logam berat Mn dilakukan pada hasil optimum
yang didapat pada persentase kerusakan bubuk kulit pisang paling rendah.
Berdasarkan hasil penelitian, hasil optimum persentase kerusakan paling rendah
yaitu pada dosis 5 kGy konsentrasi 37,59 ppm, 10 kGy konsentrasi 37,59 ppm dan
45
35 kGy konsentrasi 55,49 ppm. Masing-masing sampel diujikan pada waktu
kontak 10 menit dan 1 jam. Berdasarkan hasil penelitian, grafik kemampuan
penyerapan ion logam berat Mn2+
terhadap 1 gram adsorben bubuk kulit pisang
berdasarkan variasi waktu kontak 10 menit dan 1 jam dilihat pada Gambar 19.
Gambar 19. Hubungan persentase penyerapan ion logam berat Mn, waktu kontak
10 dan 1 jam.
Seperti dapat dilihat pada Gambar 19, kemampuan penyerapan bubuk kulit
pisang semakin meningkat seiring dengan bertambahnya dosis iradiasi.
Kemampuan penyerapan ion logam berat Mn2+
pada waktu kontak 10 menit
adalah 244,2 mg yang terserap dalam 1 gram adsorben bubuk kulit pisang.
Kemampuan penyerapan bertambah seiring dengan bertambahnya dosis iradiasi
dan mencapai penyerapan optimum pada dosis 10 kGy yaitu 630,8 mg ion logam
berat Mn2+
terserap dalam 1 gram bubuk kulit pisang. Pada dosis iradiasi yang
lebih tinggi yaitu 35 kGy, kemampuan penyerapan dalam 1 gram bubuk kulit
pisang terhadap ion logam berat Mn2+
mengalami penurunan penyerapan menjadi
46
528,8 mg. Hal ini disebabkan karena setelah tercapai ikatan polimer yang
sempurna, penambahan dosis radiasi justru akan menurunkan kapasitas absorpsi
karena kenaikkan dosis radiasi akan meningkatkan degradasi dan pemutusan
rantai radikal yang tidak terkontrol sehingga akan menurunkan kemampuan
absorpsinya.
Penyerapan ion logam berat Mn2+
dalam 1 gram bubuk kulit pisang murni
waktu kontak 1 jam sebesar 219 mg ion logam berat Mn2+
yang terserap dalam 1
gram bubuk kulit pisang dan mengalami kenaikan seiring dengan penambahan
dosis iradiasi. Kemampuan penyerapan mencapai dosis optimum pada 35 kGy
sebesar 642,6 mg ion logam berat Mn2+
terserap dalam 1 gram bubuk kulit pisang.
Peningkatan penyerapan ini disebabkan karena semakin lama waktu pengadukan
maka ion logam berat Mn semakin lama berinteraksi dengan bubuk kulit pisang
yang telah berikatan silang untuk membentuk senyawa kompleks. Peningkatan
kemampuan penyerapan ion logam berat Mn2+
juga disebabkan karena
kemampuan dari banyaknya gugus-gugus hidroksil yang terdapat pada gugus kulit
pisang yang telah teraktifkan yang mampu membentuk kompleks kelat yang stabil
dengan ion logam berat Mn2+
. Kenaikan penyerapan juga terjadi karena jumlah
molekul yang terikat juga semakin banyak sehingga mempermudah membran
untuk mentransfer proton H+ dari gugus (-OH) ke dalam larutan, sehingga ion
logam berat Mn2+
dapat menggantikan kedudukan proton H+ dengan pembentukan
kompleks kelat antara ligan-ligan (OH-) dengan atom pusat ion logam berat Mn
2+
serta karena adanya penambahan pori yang mengakibatkan semakin besarnya
kemampuan adsorbsi (Rahmi, 2007).
47
Adanya gugus –OH menyebabkan terjadinya sifat polar pada adsorben
polisakarida kulit pisang. Dengan demikian polisakarida lebih kuat menyerap zat
yang bersifat polar daripada zat yang kurang polar. Mekanisme serapan yang
terjadi antara gugus –OH yang terikat pada permukaan dengan ion logam berat
yang bermuatan positif merupakan mekanisme pertukaran ion. Interaksi antara
gugus –OH dengan ion logam berat juga memungkinkan melalui mekanisme
pembentukan kompleks koordinasi karena atom oksigen pada gugus –OH
mempunyai pasangan elektron bebas, Ion-ion Mn2+
akan berinteraksi kuat dengan
anion yang bersifat basa kuat seperti –OH. Ikatan antara ion Mn2+
dengan –OH
pada polisakarida melalui pembentukan ikatan koordinasi, dimana pasangan
elektron bebas dari O pada OH akan berikatan dengan ion logam Mn2+
membentuk ikatan kompleks melalui ikatan kovalen (Rama, 1990). Reaksi
pengikatan polisakarida dengan ion logam berat Mn seperti dapat dilihat pada
Gambar 20.
Gambar 20. Ikatan polisakarida dengan ion logam berat Mn
48
4.3.2. Daya Serap Ion logam berat Cr
Pengujian selanjutnya adalah penyerapan pada ion logam berat Cr. Pada
penelitian ini, pengujian penyerapan kulit pisang pada ion logam berat Cr
dilakukan hanya pada bubuk kulit pisang murni dengan kulit pisang yang diberi
penambahan konsentrasi epiklorohidrin sebesar 73,39 ppm dengan variasi dosis
radiasi 5, 10 dan 35 kGy. Grafik hubungan dosis iradiasi pada konsentrasi
epiklorohidrin 73,39 ppm terhadap persentase penyerapan logam Cr waktu kontak
10 menit dan 1 jam dapat dilihat pada gambar 21.
Gambar 21. Hubungan dosis iradiasi pada konsentrasi epiklorohidrin 73.39 ppm
terhadap persentase penyerapan ion logam berat Cr. Waktu kontak
10 menit dan 1 jam.
Seperti dapat dilihat pada Gambar 21, dapat dilihat bahwa pada awal
penambahan dosis iradiasi terjadi penurunan kemampuan penyerapan pada ion
logam berat Cr6+
kemudian terjadi peningkatan pada dosis iradiasi yang lebih
besar.
Pada pengadukan selama 10 menit, kemampuan penyerapan 1 gram bubuk
kulit pisang murni dapat menyerap 130 mg ion logam berat Cr6+
. Seiring dengan
49
bertambahnnya dosis iradiasi kemampuan penyerapan bubuk kulit pisang
mengalami penurunan yaitu pada dosis iradiasi 5 kGy sebesar 25,6 mg ion logam
berat Cr6+
terserap dalam 1 gram bubuk kulit pisang dan meningkat pada dosis
iradiasi 10 dan 35 kGy menjadi 36,2 dan 38,2 mg. Hal yang sama juga ditunjukan
oleh penyerapan kulit pisang pada pengadukan 1 jam. Kemampuan penyerapan
pada pengadukan 1 jam yaitu 141,2 mg ion logam berat Cr6+
yang terserap dalam
1 gram bubuk kulit pisang murni. Pada dosis iradiasi yang lebih tinggi,
kemampuan penyerapan mengalami penurunan pada penambahan awal dosis
radiasi 5 kGy yaitu 33,4 mg ion logam berat Cr6+
yang tererap. Penambahan dosis
iradiasi yang lebih besar pada 10 kGy pada 1 gram bubuk kulit pisang dapat
menyerap 79,2 mg ion logam berat Cr6+
.
Adanya gugus OH pada polisakarida menyebabkan terjadinya sifat polar
pada adsorben tersebut. Dengan demikian polisakarida lebih kuat menjerap zat
yang bersifat polar. Mekanisme jerapan yang terjadi antara gugus –OH yang
terikat pada permukaan dengan ion logam bermuatan positif (kation) merupakan
mekanisme pertukaran ion. Karakteristik ion logam berat Cr yang tidak stabil dan
kesetimbangannya yang mudah berubah hanya dengan perubahan lingkungan
sedikit saja mengakibatkan proses penyerapan ion logam Cr berubah-ubah. Reaksi
Kompleks Cr-polisakarida melibatkan reaksi reduksi, yaitu penurunan bilangan
oksidasi dari ion Cr2O72- menjadi ion Cr2+
. Ion kromat yang terbentuk pada saat
reaksi lebih stabil dari ion dikromat. Penurunan penyerapan ion logam berat Cr
50
diakibatkan ion dikromat sudah banyak berubah menjadi ion kromat, sehingga
menyebabkan ion kromat yang terbentuk sulit diikat oleh gugus hidroksil yang
dimiliki oleh polisakarida (Cotton et al., 1989).
Faktor lain yang menyebabkan menurunnya kemampuan penyerapan ion
logam berat Cr6+
setelah iradiasi karena berkurangnya gugus NH2 pada asam
amino yang dapat berikatan dengan Cr. Kulit pisang dapat menyerap logam yang
larut dalam air karena terjadi pertukaran anion Cr2O72-
dengan ion H+ (Puspitasari,
2005). Mekanisme gaya elektrostatik (Van der Walls) antara biomassa dengan Cr
terjadi ketika gugus amina (NH2) pada asam amino yang terprotonasi akibat
hadirnya ion-ion H+ dalam larutan, sehingga gugus amina berubah menjadi NH3+
yang sangat reaktif untuk berikatan dengan Cr. Mekanisme dugaan gaya
elektrostatik (Van der Walls) dengan Cr dapat dilihat pada gambar 22.
Gambar 22. Mekanisme gaya elektrostatik (Van der Walls) antara asam
amino dengan Cr(VI) (Puspitasari, 2005).
Pada percobaan kali ini, efek iradiasi mengakibatkan gugus NH3 dari
protein mengalami kerusakan. Hal ini diduga karena iradiasi menyebabkan
terjadinya pemutusan rantai protein. Perubahan protein dapat disebabkan oleh
kerusakan yang diakibatkan oleh iradiasi sinar-γ baik pada struktur maupun ikatan
proteinnya. Perubahan struktur dapat diakibatkan oleh denaturasi maupun
51
degradasi protein. Akibatnya kemampuan menyerap ion logam berat Cr berkurang
dengan semakin bertambahnya dosis iradiasi. Hal inilah yang mengakibatkan
menurunnya persentase penyerapan ion logam berat Cr pada kulit pisang iradiasi.
Pada penambahan dosis iradiasi yang lebih tinggi, terjadi peningkatan
pada penyerapan ion logam berat Cr baik pada pengadukan selama 10 menit
maupun 1 jam. Hal ini dikarenakan semakin banyak terbentuknya radikal bebas
yang mengakibatkan semakin banyaknya gugus-gugus aktif polisakarida yang
berikatan dengan epiklorohidrin mengakibatkan semakin banyaknya gugus
hidroksil yang terikat, maka jumlah molekul yang terikat juga semakin banyak
sehingga mempermudah membran untuk mentransfer proton H+ dari gugus (-OH)
ke dalam larutan, sehingga ion Cr dapat menggantikan kedudukan proton H+
dengan pembentukan kompleks kelat antara ligan-ligan (OH-) dengan atom pusat
ion logam berat Cr (Rama, 1990).
52
BAB V
KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh
beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Ikatan silang ditunjukkan dengan nilai fraksi gel bubuk kulit pisang
iradiasi yang mengalami kenaikan seiring dengan bertambahnya dosis
iradiasi dan mencapai dosis optimum pada 10 kGy dengan konsentrasi
epiklorohidrin 73,39 ppm yaitu sebesar 69,66%. Kerusakan bubuk kulit
pisang murni selama 5 dan 20 hari diperoleh berturut-turut sebesar 35,07%
dan 39,54. Sedangkan kerusakan bubuk kulit pisang yang telah mengalami
ikatan silang ternyata lebih kecil yaitu masing-masing menjadi sebesar
30,07% dan 30,67%. Hal ini menunjukkan dengan adanya ikatan silang
membuat kulit pisang menjadi lebih tahan terhadap kerusakan.
2. Gugus fungsi yang diperoleh pada karakterisasi menggunakan FTIR tidak
ada perbedaan yang signifikan. Namun, adanya pergeseran bilangan
gelombang sebelum dan sesudah iradiasi menandakan telah terjadinya
reaksi ikatan silang pada polisakarida kulit pisang yaitu pada gugus fungsi
–OH, C-O-C, C=O.
3. Penyerapan ion logam berat Mn2+
dalam 1 gram bubuk kulit pisang
sebesar 244,2 mg dan mengalami kenaikan pada bubuk kulit pisang
iradiasi pada dosis optimum 35 kGy waktu kontak 1 jam menjadi 642,6
mg ion logam berat Mn2+
yang terserap. Penyerapan ion logam berat Cr6+
53
dalam 1 gram bubuk kulit pisang murni sebesar 141,2 mg dan mengalami
penurunan penyerapan pada bubuk kulit pisang iradiasi pada dosis
optimum 10 kGy menjadi 79,2 mg ion logam berat Cr6+
yang terserap. Hal
ini menujukkan iradiasi sinar-γ pada kulit pisang dapat menambah
kemampuan penyerapan terhadap ion logam berat Mn2+
namun tidak pada
ion logam berat Cr6+
.
54
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2004. Selulosa. http://images.google.co.id. Diakses tanggal 25 Desember
2008.
Anonim. 2008. (Polygalactronic Acid). http://images.google.co.id. Diakses
tanggal 10 Desember 2008.
BATAN. 2008. Teknologi Polimerisasi Radiasi untuk Peningkatan Mutu Kayu.
Jakarta.
Castro, G., L. Caetano, G. Ferreira, P. Padilha, J. Margarida, F. Zara, M. Antonio.
2011. Banana Peel Applied to the Solid Phase Extraction of Copper and
Lead from River Water: Preconcentration of Metal Ions with a Fruit
Waste. Journal of American Chemical Society. 50: 3446–3451.
Carlsson, J., R. Axen, T. Unge. 1975. Reversible, covalent immobilization
of enzymes by thiol-disulphide interchange. European Journal of
Biochemistry 59: 567-572.
Chapiro, A. 1962. General Aspect of Radiation Initianted Polymerization,
Radiation Chemistry of Polymeric System. Interscience Publisher. John
Wiley&SonsL: NewYork.
Cotton &Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Alih Bahasa Suharto,
Sahati. UI-Press. Jakarta.
Direktorat Pengolahan dan Pemasaran Hasil Holtikultura. 2011. Road Map Pisang
Pasca Panen. Pengolahan dan Pemasaran Hasil. Kementerian Pertanian.
Dougwan, R.K & M. Abidian. 2004. “Synthesis and Characterization of
Conducting Polymers Grown in Hydrogels for Neural Applications”,
Material Research Proceeding Volume EXS-1.
Erizal. 2010. Sintesis dan Karakterisasi Hidrogel Superabsorben Poliakrilamida
(PAAM) Berikatan Silang – Karaginan Hasil Iradiasi Gamma. Journal of
Chemistry. BATAN.
Guilmeau, I., S. Esnouf., N. Betz, & A. Le-Moel, 1997. Kinetics and
Characterization of Radiation-Induced Grafting of Styrene on
Fluoropolymers. B-131:270–275.
Hawab. 2004. Pengantar Biokimia. Bayumedia. Malang Jawa Timur.
55
Hayati, Elok kamilah. 2007. Dasar-Dasar Analisis Spektroskopi. Universitas
Islam Negeri Malang. Malang.
IARC. 1999. Epichlorohydrin. In Re-evaluation of Some Organic Chemicals,
Hydrazine, and Hydrogen Peroxide.
I Gede, D., I. Raka, J. Sibarani,. Studi Kopolimerisasi Grafting Asam Akrilat
(AA) Pada Polietilen (PE) dengan Inisiator H2O2/Fe2+
: Sebagai Penukar
Kation.
Janelle C & W. Zheng. 2004. Review Article : Manganese Toxicity Upon
Overexposure. Indiana – USA : John Wiley & Sons, Ltd.
Karsa, Dwi. 2007. Pembuatan Adsorben dari Zeolit Alam dengan Karakteristik
Adsorption Properties untuk Kemurnian Bioetanol. Skripsi. Bandung:
Institut Teknologi Bandung.
Khopkar. 2003, Konsep Dasar Kimia Analitik, Penerbit Universitas Indonesia,
Jakarta.
Koswara. 2009. Teknologi Modifikasi Pati. http://ebookpangan.com; 30
Agustus 2009.
Martaningtyas. 2002. Bahaya Cemaran Logam Berat. Pikiran Rakyat Cyber
Media EDISI 2003-2004. Bandung.
Mittinen, J.K. 1977. Inorganic Trace Element as Water Pollutan to Healt and
Aquatic Biota dalam F. Coulation an E. Mrak, Ed. Water Quality Procced
of an Int. Forum. Academic Press. New york.
Miyata, T. 1993. Liquid Wastes-Chemistry. Department of Environment and
Resources. JAERI Japan : Takasaki Radiation Chemistry Research
Establishment. UNDP/IAEA/RCA, Regional Training on Radiation
Technology for Environment Conservation.
Muchtadi & Astawan, 1992. Enzim Dalam Industri Pangan. Departemen
Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi PAU
IPB. Bogor.
Palar. 1994. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Cetakan Pertama,
Rineka Cipta. Jakarta.
Puspitasari, Novita. 2005. Adsorpsi Kromium (VI) dalam Larutan oleh Biomassa
Akar Rumput Gajah (Pennisetum Purpureum Schumach). Tugas Akhir
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Brawijaya.
56
Radna, D.P. & R. Krisna. 2008. Enrichment of Trace Metals in Water on
Activated Carbon. Journal of Analyst. 115: 1469-1471.
Rahmi. 2007. Adsorpsi Fenol pada Membran Komposit Khitosan Berikatan
Silang. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. Kimia. Universitas Syiah
Kuala.
Rama, D.P & R. Naidu. 1990. Enrichment of Trace Metals in Water on Activated
Carbon. Journal of Analyst. 115 : 1469 – 1471
Rodriguez M., M. Nunez-Santiago. L. Bello-Perez., 2008. Structural and
rheological characteristics of cross-linked banana starch with different
cross-linking agents. Mexico.
Sastrohamidjojo. 1992. Spektroskopi Inframerah. Liberty. Jakarta.
Slamet, Juli Soemirat. 1996. Kesehatan Lingkungan. Yogyakarta: UGM Press.
Socrates. 1994. Infrared Characteristic Group Frequencies Tobles and Charts
Second Edition, New York. John Wiley and Sons Inc.
Spinks, J.W.T., R.J. Woods. 1976. An Introduction to Radiation Chemistry 2nd
Edition. John Wiley.
Stuart, B. 2004. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Application.
Philadelphia: Saunders College Publishing.
Suhendrayatna. 2001. Bioremoval Logam Berat dengan Menggunakan
Mikroorganisme: Suatu Kajian Kepustakaan. Seminar on-air Bioteknologi
Untuk Indonesia Abad 21. Sinergy Forum-PPI Tokyo Institute of
Technology 1-14 February 2001.
Suprapti, Lies. 2005. Aneka Olahan Pisang. Yogyakarta: Kanisius.
Tranggono, S.,Haryadi., Suparmo., A. Mardiati., S. Sudarmadji., K. Rahayu., S.
Naruki & M. Astuti. 1990. Bahan Tambahan Pangan (Food
Additives). PAU Pangan dan Gizi. UGM. Yogyakarta.
Underwood, A.L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif, Edisi keenam. Jakarta:
Erlangga.
Wattanachant S, D.M. Hashim., R.A. Rahman. 2003. Effect of crosslinking
reagents and hydroxypropylation levels on dual-modified sago starch
properties. J. Food Chem. 80:463-471.
57
Wurzburg. 1989. Modified Starches : Properties and Uses. Boca Raton
Florida: CRC Press Inc.
Woo K, Seib PA. 1997. Cross-linking of wheat starch and hydroxypropylated
wheat starch in alkaline slurry with sodium trimetaphosphate.J.
Carbohyd.Plym. 33:263-271.
Zainuddin, A. Sudradjat., M.T. Razzak. 2001. Modifikasi Karet Alam
Vulkanisasi Radiasi Menjadi Polimer Hidrogel dengan Teknik Radiasi.
PPIN BATAN.
58
Lampiran 1. Skema Kerja Prosedur Penelitian
Bubuk kulit pisang Kepok
Pencucian
Diayak 30 mesh
Aktivasi NaOH 0,5N
+ Epiklorohidrin 37,59; 55,49
dan 73,9 ppm
Identifikasi Profil
dengan FTIR
Iradiasi 0, 5, 10 dan 35 kGy
Dikeringkan Pada suhu
60oC (tiga hari)
Diuji sebagai absorben pada
sampel larutan logam berat
Mn dan Cr
Identifikasi
dengan AAS
Identifikasi Profil
dengan FTIR Analisis Fraksi Gel
59
Lampiran 2. Gambar Prosedur Kerja Penelitian
Preparasi Kulit Pisang
Dicuci dan dikeringkan dalam
oven (70o C ) selama 3 hari
diayak dengan
saringan 30 mesh
Gambar 23. Preparasi Kulit Pisang
Aktivasi NaOH50 gram bubuk kulit pisang
142 mL NaOH 0.5 N
Direndam selama 3 hari
AB
C
Gambar 24. Aktivasi NaOH
60
Proses Cross-linking
Epiklorohidrin
37.59 ppm Epiklorohidrin
55.49 ppm
Epiklorohidrin
73.39 ppm
Masing-masing dimasukkan dalam 3 plastik yang
berbeda (5 kGy, 10 kGy dan 35 kGy), Siap iradiasi
Dikeringkan dalam oven pada suhu 60o C selama tiga hari
A B C
Sampel yang
telah diaktivasi
Gambar 25. Proses Ikat Silang (cross-linking)
Pengujian Fraksi Gel
Kulit pisang
Iradiasi
Masing-masing ditimbang sebanyak 0.5 gram
Dibungkus dalam kasa penyaring berukuran
120 mesh
Direndam
dalam asam
asetat 1%
Perendaman 5
hari
Perendaman 20
hari
Gambar 26. Pengujian Fraksi Gel.
61
Aplikasi Penyerapan Kulit Pisang
Identifikasi AAS
Identifikasi FTIR
Pengadukan 10
menit dan 1 jam
Aplikasi dengan
logam berat Cr
dan Mn
Gambar 27. Aplikasi Penyerapan Kulit Pisang
62
Lampiran 3. Contoh Perhitungan
1. Cara perhitungan dalam pembuatan larutan NaOH
N =
0,5 N =
gr =
= 10 gram
Maka ditimbang sebanyak 10 gram NaOH untuk membuat larutan NaOH 0,5
N sebanyak 500 mL.
2. Cara perhitungan dalam pembuatan larutan Epiklorohidrin
N =
=
= 11,17 N
V1 x N1 = V2 x N2
V1 x 11,17 N = 100 mL x 1 N
V1 =
= 8,95 mL
63
Maka volume yang diambil dalam larutan baku Epiklorohidrin sebanyak 8,95 mL
untuk membuat larutan Epiklorohidrin 1 N sebanyak 100 mL.
Dari Epiklorohidrin 1 N diambil sebanyak 42 mL, 62 mL dan 82 mL ke dalam 50
gr sampel BKP, kemudian diperoleh konsentrasi total Epiklorohidrin yang
digunakan.
N =
=
= 0,0895 gr/mL
= 89,5 mg/L (ppm)
64
Lampiran 4. Data Kurva Kalibrasi Logam Berat Mn pada Panjang
Gelombang 279,5 nm
Tabel 4. Data kurva kalibrasi logam berat Mn pada spektrofotometer serapan
atom panjang gelombang 279,5 nm.
Konsentrasi (ppm) ABS
0.0000 0.0003
1.0000 0.0075
3.0000 0.0201
5.0000 0.0332
10.0000 0.0663
20.0000 0.1303
06/08/2012
Gambar 28. Kurva Kalibrasi Logam Berat Mn
65
Lampiran 5. Data Kurva Kalibrasi Logam Berat Cr pada Panjang
Gelombang 357,9 nm
Tabel 5. Data kurva kalibrasi logam berat Cr pada spektrofotometer serapan
atom panjang gelombang 357,9 nm.
Konsentrasi (ppm) ABS
0.0000 0.0001
1.0000 0.0408
3.0000 0.1152
5.0000 0.1741
10.0000 0.3097
15/08/2012
Gambar 29. Kurva Kalibrasi Logam Berat Cr
66
Lampiran 6. Hasil Analisis Penyerapan Logam Mn
Konsentrasi awal larutan ion logam Mn2+
= 440,25 ppm
Tabel 6. Penyerapan ion logam berat Mn2+
pada waktu kontak 10 menit
Dosis
Radiasi
(kGy)
Konsentrasi Asam
Akrilat (ppm)
Konsentrasi
Akhir (ppm)
Konsentrasi
(awal-akhir)
(ppm)
Kemampuan
Penyerapan
(mg/g)
0 Murni 0 379,2 61,05 244,2
5 37,59 295,25 145 580
10 37,59 285,55 154,7 630,8
35 55,49 308,05 132,2 528,8
Tabel 7. Penyerapan ion logam berat Mn2+
pada waktu kontak 1 jam
Dosis
Radiasi
(kGy)
Konsentrasi Asam
Akrilat (ppm)
Konsentrasi
Akhir (ppm)
Konsentrasi
(awal-akhir)
ppm
Kemampuan
penyerapan
(mg/g)
0 Murni 0 385,5 54,75 219
5 37,59 286,4 153,85 615,4
10 37,59 290,45 149,8 599,2
35 55,49 279,6 160,65 642,6
Lampiran 7. Hasil Analisis Penyerapan Logam Cr
Konsentrasi awal larutan ion logam berat Cr6+
= 151,65 ppm
Tabel 8. Penyerapan ion logam berat Cr6+
pada waktu kontak 10 menit
Konsentrasi
Epiklorohidrin
(ppm)
Dosis
(KGy)
Konsentrasi
Akhir (ppm)
Konsentrasi
(awal-akhir)
(ppm)
Kemampuan
penyerapan
(mg/g)
0 Murni 0 119,15 32,5 130
73,29 5 145,25 6,4 25,6
73,29 10 142,6 9,05 36,2
73,29 35 142,1 9,55 38,2
67
Tabel 9. Penyerapan ion logam berat Cr6+
pada waktu kontak 1 jam
Konsentrasi
Epiklorohidrin
(ppm)
Dosis
(KGy)
Konsentrasi
Akhir (ppm)
Konsentrasi
(awal-akhir)
(ppm)
Kemampuan
penyerapan
(mg/g)
0 Murni 0 116,35 35,3 141,2
73,29 5 143,3 8,35 33,4
73,29 10 131,85 19,8 79,2
73,29 35 141,45 10,2 40,8
Contoh perhitungan:
Kemampuan penyerapan (mg/g) =
=
= 244,2 mg/g
Dimana: D = Konsentrasi contoh di AAS (mg/L)
E = Blanko
Fp = Faktor pengenceran
V = Volume akhir larutan contoh yang diserap (L)
W = Berat contoh (gram)
68
Lampiran 8. Hasil Analisis Fraksi Gel
Tabel 10. Data perlakuan kulit pisang murni
Waktu Perendaman
(Hari)
Kawat
(gr)
Bubuk
(gr)
Sisa
(gr)
Fraksi Gel
(%)
Degradasi
(%)
5 1,3244 0,5073 1,6538 64,93 35,07
20 1,2282 0,5035 1,4272 60,40 39,55
Tabel 11. Kulit pisang perendaman 5 hari konsentrasi epiklorohidrin 37,59 ppm
Dosis Radiasi (kGy) Berat
Kawat
(gr)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
Fraksi Gel
(%)
Degradasi
(%)
5 2,0230 0,5096 2,3585 65,83 34,17
10 0,7942 0,5080 1,1356 67,20 32,8
35 0,7455 0,5003 1,0755 65,96 34,04
Tabel 12. Kulit pisang perendaman 5 hari konsentrasi epiklorohidrin 55,49 ppm
Dosis Radiasi (kGy) Berat
Kawat
(gr)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
Fraksi Gel
(%)
Degradasi
(%)
5 0,7817 0,5012 1,1252 68,19 31,81
10 1,2257 0,5005 1,5673 68,24 31,76
35 1,0738 0,5055 1,4272 69,93 30,07
Tabel 13. Kulit pisang perendaman 5 hari konsentrasi epiklorohidrin 73,39 ppm
Dosis Radiasi (kGy) Berat
Kawat
(gr)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
Fraksi Gel
(%)
Degradasi
(%)
5 0,6724 0,5041 1,0389 69,11 30,89
10 1,3871 0,5004 1,7357 69,66 30,34
35 0,7481 0,5045 1,0926 68,24 31,76
69
Tabel 14. Kulit pisang perendaman 20 hari konsentrasi epiklorohidrin 37,59 ppm
Dosis Radiasi (kGy) Berat
Kawat
(gr)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
Fraksi Gel
(%)
Degradasi
(%)
5 1,3743 0,5005 1,7213 69,33 30,67
10 1,0722 1,5007 1,4187 69,20 30,8
35 1,5034 0,5040 1,8415 67,08 32,92
Tabel 15. Kulit pisang perendaman 20 hari konsentrasi epiklorohidrin 55,49 ppm
Dosis Radiasi (kGy) Berat
Kawat
(gr)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
Fraksi Gel
(%)
Degradasi
(%)
5 15778 0,5075 1,9235 68,11 31,89
10 1,4931 0,5077 1,8327 66,97 33,03
35 1,1629 0,5047 1,4900 64,81 35,19
Tabel 16. Kulit pisang perendaman 20 hari konsentrasi epiklorohidrin 73,39 ppm
Dosis Radiasi (kGy) Berat
Kawat
(gr)
Berat
Awal
(gr)
Berat
Akhir
(gr)
Fraksi Gel
(%)
Degradasi
(%)
5 1,3371 0,5026 1,6706 66,35 33,65
10 1,4219 0,5045 1,7517 65,37 34,63
35 1,5716 0,5044 1,8927 63,64 36,36
Perhitungan fraksi gel (%) dan degradasi (%):
% Fraksi Gel = x 100%
= x 100%
= 63,64%
70
Kerusakan = 100% − % Fraksi gel
= 100% - 63,64%
= 36,36%
Dimana:
W0 = Bobot kassa (gram)
W1 = Bobot kering sampel sebelum perendaman dengan pelarut (gram)
W2 = Bobot akhir sampel dan kassa setelah perendaman dengan pelarut (gram)
71
Lampiran 9. Gambar-gambar Hasil Penelitian
- Alat-alat yang digunakan
Spektrofotometri Serapan Atom Blender
Stirrer WiseStir MS-MP8 FTIR IRPrestige-21 Shimadzu
Oven Geer Toyaseiki Neraca Analytic GR-200 AND
72
- Bahan-bahan yang digunakan
Kulit Pisang Kepok Kulit pisang setelah dikeringkan
Kulit pisang bubuk BKP + NaOH dan Epiklorohidrin
BKP yang akan diradiasi Aplikasi BKP dan logam Mn dan Cr
73
Fraksi Gel Epiklorohidrin
NaOH BKP Siap Analisis
74
- Skema Alat Iradiator Karet Alam
![ANALISA SEDIMENTASI DI MUARA KALI PORONG AKIBAT … · X=[Rw λ550)+Rw(λ670)]*[R ... Analisa Validasi Data dan Peta Sedimentasi Untuk menguji kesesuian antara nilai sedimen citra](https://static.fdocument.org/doc/165x107/5c79f54709d3f2f93e8b8a7e/analisa-sedimentasi-di-muara-kali-porong-akibat-xrw-550rw670r-.jpg)
