## SINTESA BIOADSORBEN HYBRID KITOSAN-BENTONIT BEADS
UNTUK MENYERAP ZAT WARNA ANIONIK DAN KATIONIK DALAM AIR LIMBAH
Silvia Efriza*, Satriananda 1 , Zuhra Amalia 2
Politeknik Negeri Lhokseumawe E-mail: silviaefriza@gmail.com

## ABSTRAK
Penelitian    ini  dilakukan  untuk  mendapatkan  rasio  campuran  dan  massa  adsorben  kitosan- bentonit  terbaik  dalam  menyerap  zat  warna  anionik  dan  kationik  serta  mendapatkan karakeristik  terbaik  bioadsorben  hibrid  kitosan-bentonit beads. Penelitian  ini  dilakukan denganrasio  antara  kitosan-bentonit  100:0%,  90:10%,  80:20%,  70:30%,  60:40%  dan perbandingan massa adsorben kitosan–bentonit yaitu 0,1 gr ; 0,2 gr ; 0,3 gr ; 0,4 gr. Efesiensi penyisihan terbaik  dalam menyerap zat  warna anionik  pada rasio  kitosan-bentonit  100 :  0% sebesar  78,29%  pada  waktu  30  menit  dengan  berat  adsorben  0,4gr.  Sedangkan  efesiensi penyisihan terbaik dalam menyerap zat warna kationik  pada rasio kitosan-bentonit 90 : 10% sebesar  74,29%  pada  waktu  30  menit  dengan  berat  adsorben  0,4gr.  Hasil  terbaik  di karakterisasi  dengan  menggunakan,  SEM,  dan  FTIR.  Dari  hasil  yang  didapat  sintesa biadsorben  hybrid  kitosan-bentonit  beads  mampu  menyerap  zat  warna  anionik  dengan  rasio 100 :0%  dan zat warna kationik dengan rasio 90:10% dengan massing-masing berat 0,4 gr. Rasio  terbaik  yang  mampu  menyerap  zat  warna  anionik  dan  zat  warna  kationik  yaitu  rasio 90:10%.
Kata kunci : Anionik, Bioadsorben, Beads, Hybrid, Kationik

## ABSTRACT
This research was conducted to obtain the best mixture and mass ratio of chitosan-bentonite adsorbent  in  absorbing  anionic  and  cationic  dyes  and  obtain  the  best  characteristics  of chitosan-bentonite  beads  bioadsorbent.  This  research  was  carried  out  with  a  ratio  of  100: 0%, 90: 10%, 80: 20%, 70: 30%, 60: 40% chitosan-bentonite and the mass ratio of chitosan- bentonite adsorbent which was 0.1 gr; 0.2 gr; 0.3 gr; 0.4 gr. The best removal efficiency in absorbing anionic dyes  at a ratio of 100: 0% chitosan-bentonite was 78.29% at 30 minutes with  a  weight  of  0.4gr  adsorbent.  While  the  best  removal  efficiency  in  absorbing  cationic dyes  at  a  ratio  of  chitosan-bentonite  90:  10%  was  74.29%  at  30  minutes  with  a  weight  of 0.4gr  adsorbent.  The  best  results  are  characterized  by  using,  SEM,  and  FTIR.  From  the results  obtained  by  the  synthesis  of  biadsorbent  hybrid  chitosan-bentonite  beads  able  to absorb anionic dyes with a ratio of 100: 0% and cationic dyes with a ratio of 90: 10% with a mass weight of  0.4 gr.  The best  ratio that  can absorb  anionic dyes and cationic dyes is  the ratio of 90: 10%.
Keywords: Anionic, Bioadsorbent, Beads, Cationic, Hybrid.

## PENDAHULUAN
Zatwarnabanyakdigunakanpadaind ustri      kertas,percetakan,tekstil,  plastik, kulit,    farmasi  dan  industri  pengolahan makanan.
Produksi
pewarna
tahunandiseluruhduniamencapai700.000to npertahun.Sekitar5-10%zat  warnadibuang kedalamairsebagailimbah
(WehyunLi, dkk,    2018).Adsorben  untuk  mengolah limbah  zat  warna  yang  sering  digunakan berupa karbonaktif. Karbonaktif memiliki kelebihan sebagaiadsorbenyaituhargayang murahdan prosespembuatanyang
sederhana,namunkarbonaktifmemilikikek uranganyaitu
tidakmampumenyerap
semuajenislimbahcair.Karbonaktifhanya mampu  menyerap  beberapasenyawadan jenis  logam  berat  saja  (Lipatova,  dkk, 2018)
Sementara  itu,  adsorben  yang memiliki  kapasitas  adsorpsi  yang  lebih tinggi  dari  karbon  aktif  dapat  dibuat  dari campuran mineral alami (bentonit) dengan  adsorben  yang  berasal  dari polisakarida  (kitosan)  karena  kedua  jenis bahan  ini  memiliki  ketersediaan  yang berlimpah  dan  ramah  lingkungan  (Leon, dkk, 2018) penggabungan bentonit- kitosan  akan  memberikan  hasil  yang maksimal sebagai adsorben karena bentonit  memiliki  keunggulan  dalam pertukaran  kation  dan  memiliki  luas permukaan  yang  besar  sedangkan  kitosan memiliki  kemampuan  yang  baik  dalam menyerap anion (Rizka, dkk, 2017)
Fokus    penelitian    ini    adalah membuat  bioadsorben hybrid kitosan- bentonit berbentukbutiran ( beads ). Pemilihanbentuk beads ini  karenadapat diregenerasidandigunakan kembaliuntukberbagaisiklusadsorpsimaup un  desorpsi,  mampu  menyerap  zat  warna anionik  dan  kationik  dalam  airlimbah, ramah   lingkungan,  dan   memiliki sifat mekanik  yang    lebih  kuat  daripada adsorbenyangberbentuk bubuk dan film .

## 1. Proses Adsorpsi
Adsorpsi adalah proses perpindahan massapadapermukaanpori-
poridalam butiranadsorben.Perpindahan massayangterjadi
melaluibatasantaraduafasayaitu:gas- padat,cair- padat. Adsorpsi dapatterjadikarenaadanyaenergi permukaandangayatarik-menarik permukaan(Pratama,  dkk,  2017).  Sifat permukaan yang berbeda,tergantung padasusunandalammolekul-molekul zat.Setiap molekuldalaminteriordikelilingi olehmolekul- molekul lainnya, sehinggagayatarikmenarik  antar  molekul akansamabesar,setimbang kesegalabagian.
Sedangkanuntukmolekuldipermukaan hanya mempunyaigayatarikkearahdalam.

## 2. Kitosan
Kitosanmerupakan polimerrantaipanjangyangdisusunolehmon omer-monomer glukosamin(2-amino-2-
deoksi-D- glukosa).Biopolimerinidisusunolehduajeni saminoyaitu
glukosamin(2-amino-2-
deoksi-D-glukosa, 70-80%)danN- asetilglukosamin(2-asetamino-2- deoksi- D-glukosa,20-30%)  yang  dihasilkan  dari kitin  melalui  proses  deasetilasi  sempurna maupun  sebagian.  Kitin    merupakan polisakarida terbesar kedua setelah selulosa  yang  mempunyai  rumus  kimia poli(2-asetamido-2-deoksi- β- (1-4)-D-
glukopiranosa)denganikatan β - glikosidik(1,4)    yang  menghubungkan antar  unit  ulangnya.    Struktur  kimia  kitin mirip  dengan  selulosa  hanya  dibedakan oleh  gugus  terikat  pada  atom  C  kedua. Jika pada seluosa gugus yang terikat pada atom C kedua adalah OH, maka pada kitin yang  terikat  adalah  gugus  asetamida (Thariq,  dkk,  2016).  Pebedaan  struktur kimia  dari  selulosa,  kitin  ,  dan  kitosan dapat diliihat pada Gambar1.
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17  No.02, Desember 2019 ISSN 1693-248X
Gambar1. Struktur Kimia Selulosa, Kitin
Dan Kitosan .
3. Bentonit
Bentonit  adalah  mineral  alumina silikat    hidrat  yang  termasuk  dalam pilosilikat, atau silikat berlapis yang terdiri dari  jaringan  tetrahedral  (SiO 4 ) 2- yang terjalin dalam bidang tak hingga membentuk jaringan anion (SiO 3 ) 2- dengan perbandingan  Si/O  sebesar  2/5.  Rumus kimia umum bentonit adalah
Al 2 O 3 .4SiO 2 .H 2 O.Kandunganmontmorilon it  dalam  bentonit  sebesar  85%  (Bahri, 2014).  Bentonit  memiliki  kemampuan mengembang,  sifat  penukar  ion,  luas permukaan yang besar dan mudah menyerap  air  sehingga  memungkinkan penggunaannya sebagai adsorben (Mahmudha, dkk. 2016).
Penelitian  yang  telah  dilakukan (Piluharto,  dkk,  2016)    tentang Hybrid kitosan-bentonit  sebagai  matriks  untuk pelepasan  ion  amonium  dalam  air  dengan memvariasikan rasio kitosan-bentonit mendapatkan  hasil  bahwa  daya  serap  air Hybrid mengalami  penurunan  sesuai dengan bertambahnya kandungan bentonit. Dan  hasil  terbaik  didapatkan  pada  rasio kirosan-bentonit 1:1.
Stabilnya bentuk beads dari Hybrid kitosan-bentonit  didasarkan  pada  interaksi kuat kitosan  dengan  bentonit yang
menghasilkan  suatu  struktur  yang  berlapis seperti pada Gambar2.2
Gambar 2. Interaksi Kitosan Dengan Bentonit

## METODE PENELITIAN
2.1 Alat dan Bahan
bahanyangdigunakandalampeneliti an iniadalahkitosanyangdisintesis daricangkang udang,bentonit,
NaOH,asamasetat  (CH 3 COOH),  aquadest, zat  warna  kationik  ( Methylen  blue ),  zat warna anionik ( Congo Red ).
Alat yang digunakan dalam penelitian  ini  adalah  ayakan,  seperangkat alat gelas, stopwatch, pengadukan magnet, neraca  analitik,  hot  plate,    oven,  suntikan 20mL (spuit), alat uji FourierTransformInfrared(FTIR),  alat  uji spektrofotometer Uv-vis, alat uji Scanning ElectronMicroscope(SEM).
2.2 Sintesa Bioadsorben Hybrid Kitosan-
Bentonit Beads
Larutan  A  dibuat  dengan  melarutkan bentonit  1gr  dalam  200  mL  air  suling. Diaduk  dengan  magnetic  stirer  selama  2 jam  di  ikuti  dengan  ultrasonik  selama  30 menit. Larutan B dibuat dengan melarutkan    1  gr  kitosan  dalam  20  mL asam  asetat 1%.  Larutan B diaduk dengan magnetic  stirer selama  2  jam,  setelah  itu masukkan  larutan  B  kedalam  larutan  A lalu  diaduk  selama  24  jam.  (  Hristodor,
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17  No.02, Desember 2019 ISSN 1693-248X
dkk,  2012)    Masukan  kedalam  spuit  20 mL.  Di  teteskan  pelan-pelan  kedalam beaker  glass  berisi  NaOH    disertai pengadukan. Beads yang diperoleh selanjutnya  disaring  .  Lalu  dicuci  hingga pH  netral.  Beads  selanjutnya  dikeringkan didalam  oven  pada  suhu  40 o C  selama  24 jam. (Piluharto, dkk, 2017)

## 2.3 Adsorbsi
Timbang  adsorben  dengan  variasi berat,  masukan  100  mg  adsorben  kedalam 25mL larutan dengan konsentrasi 25 mg.L - 1 . di aduk 200 rpm selama 30 menit.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar  3. Hasil  Penyerapan  Zat  Warna  Kationik    ( Methylene  Blue )  Dengan  Variasi  Berat Adsorben Terhadap Efesiensi Penyerapan
Gambar  4. Hasil  Penyerapan  Zat  Warna  Anionik    ( Congo  Red )  Dengan  Variasi  Berat Adsorben Terhadap Efesiensi Penyerapan
Pada  gambar  3.  Dapat  dilihat bahwa hasil terbaik yang mampu menyerap  zat  warna  kationik  yaitu  rasio kitosan-bentonit  90:10%    karena  pada massa adsorben 0,4 gr efesiensi penyerapan  yang  dihasilkan  tertinggi yaitu    sebesar  74,3%  ,  sedangkan  dari gambar  4.  Dapat  dilihat  bahwa  hasil terbaik  yang  mampu  menyerap  zat  warna
anionik menggunakan bioadsorben hybrid kitosan-bentonit beads variasi berat adsorben  0,4  gr  dengan  rasio  kitosan- bentonit  100:0%      karena  pada  berat adsorben 0,4 gr efesiensi penyerapan yang dihasilkan tertinggi yaitu sebesar 78,29%
Hasil  terbaik  dalam  menyerap  zat warna kationik menggunakan bioadsorben hybrid kitosan-bentonit beads didapatkan
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 ef esiens i peny er a pa n ( %) massa adsorben (gr)
rasio 100 : 0% rasio 90 : 10% rasio 80 : 20% rasio 70 : 30% rasio 60 : 40% 0 20 40 60 80 100 0 0.2 0.4 0.6 ef esiens i peny er a pa n CR (%) Massa adsorben (gr) rasio 100 : 0% rasio 90 : 10% rasio 80 : 20%
rasio 70 : 30%
rasio 60 : 40%
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17  No.02, Desember 2019 ISSN 1693-248X
pada  rasio  kitosan-bentonit  90  :  10%, seharusnya  hasil  terbaik  dalam  menyerap zat warna kationik menggunakan bioadsorben hybrid kitosan-bentonit beads adalah rasio kitosan-bentonit 60:40%  karena  semakin  banyak  rasio bentonit yang ditambahkan maka semakin baik  dalam  menyerap  zat  warna  kationik. Tetapi  semakin  banyak  rasio  bentonit
yang  ditambahkan  maka  semakin  banyak air  yang    terkandung  sehingga  ukuran beads menjadi  lebih besar, semakin besar ukuran beads maka  semakin  kecil  luas permukaan  yang  dihasilkan    sehingga proses  penyerapan  kurang  bagus.  Dan semakin  kecil  ukuran  beads  maka semakin  besar  luas  pemukaan  sehingga proses penyerapan semakin bagus.
Hasil  terbaik  dalam  menyerap  zat warna  anionik  menggunakan  bioadsorben hybrid kitosan-bentonit beads di dapatkan pada rasio kitosan-bentonit (100:0%). Hal ini  terjadi  karena  muatan  positif  pada kitosan dapat berinteraksi dengan permukaan  negatif  sehingga  kitosan memiliki  afisitas  yang  tinggi  terhadap warna anionik.

## 2.4 Analisa FTIR
Analisa Fourier  Transform  Infra Red (FTIR) ini bertujuan untuk mengetahui  keberhasilan  dari  pengolahan beads kitosan-bentonit menjadi
bioadsorben. Hasil analisa FTIR
bioadsorben Hybrid kitosan-bentonit beads pada rasio kitosan-bentonit (90:10%)  sebelum  dan  sesudah  adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar  5. Hasil  Analisa  FTIR  Bioadsorben Hybrid Kitosan-Bentonit Beads Pada  Rasio Kitosan-Bentonit 90:10% Sebelum Dan Sesudah Adsorpsi
Tabel 1. Hasil Analisa FTIR Sebelum dan Sesudah Adsorbsi
Panjang Gelombang Gugus Fungsi Sebelum adsorpsi Sesudah adsorpsi 3714,90 O-H alkohol - 3610,74 - O-H alcohol 3008,95 C-H alkene C-H alkene 2449,60 Hydrogen-bonded OH stretch Hydrogen-bonded OH stretch 2237,43 - C =  N nitrile
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1000 2000 3000 4000 5000 1/cm sebelum adsorpsi
sesudah adsorpsi
1813,09 C=O conjugated acid halide - 1782,23 - C=O conjugated acid halide 1296,16 - C-O aromatic ester 1207,44 - C-O vinyl ether 1203,58 C-O vinyl ether - 829,39 C=C alkene - 825,53 - C=C alkene 621,08 - C-Br halo compound
Dari  Gambar  5.  dapat  dilihat bahwa  Panjang  gelombang  yang  tidak mengalami  perubahan  pada  saat  sebelum dan  sesudah  adsorpsi  pada  bioadsorben Hybrid kitosan-bentonit beads rasio  90: 10%  yaitu  3008  gugus  (C-H),  dan  2449 Hydrogen-bonded  OH  stretch.  Gugus  ini dipertahankan karena gugus ini merupakan  gugus  penyusun  kitosan. Sedangkan  pada  bioadsorben Hybrid kitosan-bentonit beads rasio  90:  10% sesudah  adsorpsi  zat  warna  kationik ( Methylen Blue )  hasil panjang gelombang mengalami perubahan sehingga menciptakan  gugus  fungsi  baru.  Hal  ini disebabkan  karena  gugus  fungsi  dari  zat warna  kationik masuk kedalam beads dan membentukan ikatan gugus baru.

## 2.5 Analisa SEM
AnalisaSEM bertujuan untuk mengetahui  morfologi  padatan. Scanning
Electron  Microskope adalah  suatu  tipe mikroskop
electron yangg
mengGambarkan permukaan ssampel melalui proses scan dengan menggunakan pancaran  energi  yang  tinggi  dari  electron delam  suatu  pola scan  raster .  Elektron berinteraksi dengan atom-atom yang akan membuat sampel menghasilkan sinyal dan memberikan informasi mengenai topografi  sampel,  komposisi  dan  sifat- sifat lainnya seperti konduktivitas listrik.
Hasil  analisa  SEM  dari  sintesa bioadsorben Hybrid kitosan-bentonit beads rasio kitosan-bentonit 90:10% dapat dilihat  pada  Gambar  6dan  gambar  7.
Gambar  6. Hasil  Analisa  Morfologi  Bioadsorben Hybrid Kitosan-Bentonit Beads Rasio Kitosan-Bentonit 90:10% Sebelum Penyerapan Zat Warna
Gambar  7. Hasil  Analisa  Morfologi  Bioadsorben Hybrid Kitosan-Bentonit Beads Rasio Kitosan-Bentonit 90:10% Sesudah Penyerapan Zat Warna
Dari  Gambar  6.  dan  7.  dapat dilihat  jumlah  pori  yang  dihasilkan  tidak seragam  dan  tidak  sama  jumlahnya.  Hal ini terjadi karena proses pembuatan beads yang secara manual sehingga menyebabkan  ukuran Hybrid kitosan- bentonit  beads  tidak  seragam.  Namun ukuran  partikel  untuk  rasio  kitosan- bentonit  terbilang  sangat  kecil  sehingga bagus dalam menyerap zat warna kationikdan anionik karena luas permukaan  yang  dihasilkan  sangat  besar. Dari Gambar 4 dan Gambar 5. juga dapat dilihat bahwa ukuran pori yang dihasilkan pada  saat  sebelum  adsorpsi  lebih  besar dari ukuran pori yang dihasilkan pada saat sesudah  adsorpsi.  Hal  ini  terjadi  karena pori  bioadsorben Hybrid kitosan-bentonit beads pada  saat  setelah  adsorpsi  sudah tertutup oleh zat warna yang terserap.

## KESIMPULAN
Rasio  terbaik  dalam  menyerap  zat warna  kationik  ( Methylen  Blue )  yaitu kitosan-bentonit 90: 10% dengan efesiensi penyisihan  sebesar  74,299%,  sedangkan rasio  terbaik  dalam  menyerap  zat  warna anionik  ( Congo  Red )  yaitu  kitosan- bentonit  100  :  0%  dengan  efesiensi penyisihan sebesar 78,29% pada waktu 30
menit    dengan  massa  adsorben  terbaik yaitu  0,4  gr.  Gugus  yang  dipertahankan bioadsorben hybrid kitosan-bentonit beads yaitu  gugus  (C-H),  dan  Hydrogen- bonded OH stretch pada panjang gelombang 3008 dan 2449. Hasil karakteristik  SEM  yang  diperoleh  pada bioadsorben hybrid kitosan-bentonit beads yaitu  ukuran  pori  pada  saat  sebelum adsorpsi  lebih  besar  daripada  ukuran  pori setelah adsorpsi.

## DAFTAR PUSTAKA
Hristodor,  C.,  M.,  Vrinceanu,  N.,  Pui,  A., Novac,  O.,  Copcia,V.,  E.,  & Popovici,  E.  (2012).  Textural  and morphological  characterization  of chitosan/bentonite  nanocomposite. Environmental  Engineering  and Management Journal, 11  (3), 573- 578. doi : http://omicron.ch.tuiasi.ro/EEMJ/ .
Lipatova,  I.,  M.,  Makarova,  L.I.,  & Yusova,  A.,  A.  (2018).  Adsorption removal  of  anionic  dyes  from aqueous  solutions  by  chitosan nanoparticles  deposited  on  the fibrous carrier. Chemosphere
Journal, doi : 10.1016/j.chemosphere.2018.08.15 8
Mahmudha,  S.,  &  Nugraha,  I.,  (2016).
Pengaruh  Penggunaan  Bentonit Teraktivasi Asam Sebagai Katalis Terhadap Peningkatan Kandungan  Senyawa  Isopulegol Pada Minyak Sereh Wangi
Kabupaten  Gayo  Lues  –  Aceh.
JurnalChimica Et Natura Acta, 4,
(3), 123-129 .
Orietta.  L.,  Alexandra  M.,  Diana  S., Daniela  P.,  Medarda  R.,  Marinela C.,  &  Marta  F.  G.,  (2018).
Removal  of  anionic  and  cationic dyes with bioadsorbent oxidizedchitosans. Carbohydrate Polymers
Journal, https://doi.org/10.1016/j.ca rbpol.2018.04.072
Piluharto,  B.,  Mahendra,  Y.I  &  Andarini.
N., (2016) . Hybrid kitosan/ bentonit  sebagai  matriks  untuk pelepasan ion amonium dalam air. Jurnal Riset Kimia, 1 (1),  42-47.
Pratama,  D.A.,  Noor  A.M.A.,  &  Sanjaya
A.S.,  (2017).  Efektivitas  ampas
teh  sebagai  adsorben  alternatif logam  fe  dan  cu  pada  air  sungai mahakam. Jurnal Integritas
Proses , 6 (3), 131-138.
Rizka  F.,  Chrissila  V.,  Felycia  E.  S., Jindrayani  N.  Y.,  Shella,  P.  S., Alﬁn  K,  Yi-Hsu,  J.,  &  Suryadi,  I., (2017).  Removal  of  crystal  violet dye by adsorption using bentonite – alginate  composite. Journal  of Environmental Chemic,. https://doi.org/10.1016/j.jece.2017. 10.057 Thariq, M.R.A.,  Radli, A.,  Rahmat, A., & Handayani, R., (2016). Pengembangan  kitosan  terkini pada berbagai aplikasi kehidupan.
Review.
Wenyun,  L.,  Qingliang  M.,  Yunshan  B., Dandan  X.,  Min  W.,  &  Hongzhu M.,  (2018).  Facile  fabrication  of gelatin/bentonite  composite  beads for tunable removal of anionic and cationic dye. Chemical
Engineering  Research  and  Design Journal, https://doi.org/10.1016/j.cherd.201
8.04.016