## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286

## PENGGUNAAN MEMBRAN NATA DE SOYA SEBAGAI MEDIA PENGEMBAN TITANIUM DIOKSIDA UNTUK FOTOKATALISATOR PENGOLAHAN LIMBAH BATIK
Rika Endara Safitri, Zakiyatul Mukarramah Hayati M. Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas PGRI Banyuwangi Email: dara_syahdan@yahoo.com

## ABSTRAK
Limbah industri batik dapat menurun kualitas air tanah jika dibuang tanpa proses yang tepat.  Penggunaan  Titanium  dioksida  (TiO 2 )  sebagai  fotokatalisator  menjadi  salah  satu alternative pengolahan limbah secara mudah dan murah. Pada penelitian ini TiO 2 diembankan pada  membran  Nata  de  Soya  untuk  meningkatkan  aktifitas  fotodegradasi  pada  pengolahan limbah  batik.  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  yaitu  dengan  mengoptimasikan penggunaan pelarut pada pembuatan membran dan massa Titanium dioksida yang digunakan untuk  fotodrgradasi  limbah  batik.  Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  bahwa  0,06 gram  TiO 2 dapat  teremban  dalam  0,5  gram  membran  nata  de  soya  dengan  kemampuan %terdegradasi pada 50 mL larutan pewarna tektil 500 ppm sebesar 19,732% (%C).
Kata kunci : Titanium Dioksida, Limbah Batik, Fotodegradasi, Nata de Soya

## ABSTRACT
Batik  industrial  waste  can  decrease  the  quality  of  ground  water  if  it  is  disposed  of without  proper  processing.  The  use  of  Titanium  dioxide  (TiO 2 )  as  a  photocatalyst  is  one alternative to processing waste easily and cheaply. In this study, TiO 2 was added to the Nata de Soya membrane to increase photodegradation activity in batik waste treatment. The method used in the research is by optimizing the use of solvents in the manufacture of membranes and mass of Titanium dioxide used for photodrgradation of batik waste. Based on the research that has been done that 0.06 grams of TiO 2 can stick to 0.5 gram of nata de soya membrane with the ability of percent degraded to 50 mL of a 500 ppm textile dye solution of 19.732% (% C).
Keywords : Titanium dioxide, batik waste water, photodegradation, nata de soya

## 1. PENDAHULUAN
Limbah industri batik dapat mempengaruhi peningkatan pH air dan konsentrasi BOD,  serta  beberapa  jenis  senyawa  kimia  lain  yang  sulit  terurai  yang  mencemari lingkungan  (Riyanto,  2013).  Limbah  cair  dapat  dikelola  secara  fisika,  biologi,  dan kimia. Cara termudah pengolahan limbah cair adalah secara kimia, namun memiliki dampak yang tidak baik bagi lingkungan dalam jangka panjang.
Metode penanganan limbah zat warna untuk memenuhi baku mutu pencemaran

## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286
Penggunaan Membran Nata De Soya Sebagai Media Pengemban Titanium Dioksida untuk Fotokatalisator Pengolahan Limbah Batik
yang relatif murah dan mudah diterapkan adalah metode fotodegradasi menggunakan fotokatalis  Titanium  dioksida  (TiO 2 ) (Utubira et  all ,  2006).  Aktivitas  fotokatalis Titanium  dioksida  (TiO 2 ) dapat  ditingkatkan  melalui  pengembanan  pada  material pendukung,seperti  adsorben  (Andarini et  all ,  2012)  (Ramadhana et  all ,  2013). Fotokatalis  biasanya  dibagi  menjadi  dua  jenis  yaitu mobile dan imobile (tetap)  (Li zhang,  2000).  Fotokatalis mobile umumnya  berbentuk  serbuk,  sedangkan  untuk imobile fotokatalis  dapat  dilakukan  dengan  berbagai  cara.  Fotokatalis  Titanium dioksida (TiO 2 ) serbuk memiliki kelemahan dalam pengolahan limbah pewarna tekstil yaitu  serbuk  TiO 2 yang  mudah  terkoagulasi  dalam  larutan  sehingga  larutan  menjadi keruh dan penyerapan cahaya pada proses degradasi akan menjadi kurang efektif. Salah satu penanganan dari kelemahan tersebut adalah penggunaan media pengemban TiO 2 . Hal  tersebut  memiliki  hambatan  dalam  kemampuan  melekat  TiO 2 pada  media pengemban.
Pada penelitian ini, serbuk katalis TiO 2 dilapisi dengan membran selulosa asetat yang  terbuat  dari Nata  de  Soya .  Membran  merupakan  lapisan  tipis  yang  dapat memisahkan partikel berdasarkan sifat gugus fungsi dan ukurannya. Membran dapat dibuat  dari  polimer  organik  maupun  anorganik.  Membran  organik  yang  sedang dikembangkan adalah membran selulosa asetat yang terbuat dari nata. Perkembangan nata  saat  ini  tidak  hanya  dibuat  dari  media  air  kelapa  saja,  namun  juga  penggunaan limbah cair industri seperti nata de soya dari industri tahu. Penelitian ini diharapkan dapat  menjadi  alternative  pengolahan  limbah  cair  industri  batik  yang  aman  bagi lingkungan dan efektif tanpa menghasilkan limbah baru.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada  bulan  April-Oktober  2018.  Penelitian dilakukan di laboratorium Kimia Universitas PGRI Banyuwangi.

## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286

## 2.2 Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  gelas  beaker,  labu  ukur, Erlenmeyer, pipet Mohr, thermometer, panci aluminium, penangas listrik, gelas ukur, ayakan, set alat press nata, wadah plastic, pembakar Bunsen, set alat cetak membran, alat pengukur pH/Cond./DO meter, alat pengukur TDS, alat kuat tarik,  XRD, FTIR, SEM.
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah limbah cair pembuatan tahu, air kelapa, gula, asam cuka, asam sitrat, ragi (fermipan), bibit nata/ starter ( Acetobacter xylinum ), Natrium hidroksida (NaOH), asam asetat glasial (CH 3 COOH), asam asetat anhidrat,  asam  sulfat  (H 2 SO 4 ) (ρ = 1,84 g/cm 3 , purify 95%), etanol (C 2 H 5 OH) 96%, indikator  fenolftalein,  aseton,  Dimetilsulfoksida  (DMSO),  Diklorometana  (DCM), Titanium Oksida (TiO 2 ), aquadimen, kertas saring, kertas pH universal.

## 2.3 Prosedur Penelitian

## a. Pembuatan Nata de Soya
Limbah  cair  pembuatan  tahu  disaring  dengan  kain  katun  untuk  memisahkan pengotor dengan limbah cair. 3 L limbah cair tahu yang sudah disaring ditambahkan 2 L  air  kelapa  kemudian  dipanaskan  hingga  mendidih.  Campuran  limbah  yang  telah mendidih  ditambahkan  gula  pasir  10%  (m/v),  asam  cuka  2%  (v/v),  asam  sitrat  1% (m/v),  dan  ragi  (fermipan)  0,2%  (m/v).  Campuran  limbah  yang  telah  ditambahkan bahan  didinginkan  dan  diletakan  pada  nampan  plastic  serta  ditutup  dengan  kertas Koran dan diikat dengan karet agar tidak masuk pengotor lain. Setelah suhu campuran mencapai  suhu  ruang  (25-30 o C),  kemudian  ditambahkan  bibit  nata/  starter ( Acetobacter xylinum ) 10% dari volume media nata dan ditutup rapat kembali dengan kertas koran. Larutan nata diletakkan pada suhu ruang selama 7-10 hari.
b. Pembuatan Selulosa Asetat dari Nata de Soya
Nata  yang  sudah  jadi  dicuci  dengan  air  mendidih  selama  15  menit,  larutan NaOH 1% selama 24 jam, larutan asam asetat 1% selama 24 jan dan air hingga pH nata mencapai  netral.  Kemudian  nata  yang  telah  dicuci  dilakukan press hingga  kadar  air berkurang dan dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o C selama 2 jam dan ditimbang massa nata kering.
Campuran 5 g selulosa dari nata de soya yang telah dihaluskan dan 24 mL asam asetat glasial diaduk selama 60 menit pada suhu 40 o C, kemudian ditambahkan 30 mL asam asetat glasial dan 5 tetes asam sulfat pekat. Campuran diaduk kembali selama 45 menit pada suhu yang sama. Kemudian ditambahkan 20 mL anhidrat asetat 98% lalu diaduk  kembali  pada  suhu  40 o C  selama  20  jam.  Larutan  ini  dihidrolisis  dengan menambahkan  campuran  20  mL  asam  asetat  glasial  dan  10  mL  air  selama  20  jam. Larutan selulosa asetat yang diperoleh dari hasil hidrolisis dituangkan ke dalam beaker glass berisi aquadimen dengan 4 o C dan diaduk hingga terbentuk butiran selulosa asetat. Butiran selulosa asetat disaring dan dicuci dengan aquadimen hingga pH 7 tercapai dan dikeringkan di dalam oven dengan suhu 50 o C selama 10 jam. Setelah kering, selulosa asetat  kering  dihaluskan  dengan  blender  dan  disaring  sehingga  dihasilkan  serbuk selulosa asetat Nata de Soya .
c.Pengaruh Massa Titanium Dioksida pada Pembuatan Katalisator Titanium Dioksida (TiO 2 ) -Membran Nata de Soya (NdS)
Serbuk selulosa selulosa Nata de Soya sebanyak 0,5 gram ditambahkan 12 mL campuran  pelarut  (aseton  :  DCM)  dengan  perbandingan  volume  optimum.  Larutan dope diaduk  dengan  lama  pengadukan  optimum  dan  ditambahkan  serbuk  Titanium dioksida dengan variasi massa (0,0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 gram). Larutan dope Larutan Titanium Dioksida - Membran Nata de Soya diaduk selama 30 menit dan dicetak pada wadah  kaca,  didiamkan  selama  12  jam  pada  suhu  ruang.  Fotokatalis    Titanium Dioksida - Membran Nata de Soya siap digunakan untuk pengolahan limbah cair batik.

## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286

## d. Penentuan  Daya Serap Membran (Derajat Swelling)
Uji derajat swelling dilakukan dengan merendam membran ke dalam air pada suhu  ruang dimana penelitian ini dilakukan sampai tercapai  kesetimbangan absorbsi air  (berat  konstan).  Film  kemudian  diangkat  dari  air  dan  derajat  penggembungan ( degree  of  swelling )  dihitung  dengan  persamaan  (Padmavathi  dan  Chatterji,  1996 dalam Piluharto, 2001):
e . Penentuan Struktur Morfologi Membran Nata de Soya
Lembaran  fotokatalis  Titanium  Dioksida  -  Membran Nata  de  Soya diamati menggunakan  mikroskop  cahaya  dengan  perbesaran  20x  (lensa  okuler  5x  dan  lensa objektif 4x). hasil yang teramati didokumentasikan dengan menggunakan kamera 13 Megapixel (perbesaran 2x). hasil yang didapatkan digunakan sebagai data pembanding.

## f. Penentuan Persen Pengelupasan (%Pengelupasan)
Persentase pengelupasan TiO 2 pada membran Nata de Soya berdasarkan selisih massa  sebelum  dan  sesudah  penggunaannya  pada  proses  fotodegradasi  limbah  cair batik dengan kecepatan konstan. Hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut :
Dimana : m = massa TiO 2 – Membran Nata de Soya (gram)

## g. Penentuan Persen Terdegradasi (%Terdegradasi)
Persentase  pewarna  tekstil  yang  terdegradasi  berdasarkan  selisih  konsentrasi sebelum  dan  sesudah  proses  fotodegradasi    menggunakan  plat  kaca  –  TiO 2 sebagai media fotokatalis kecepatan konstan. Hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286
Dimana : C = Konsentrasi Pengukuran Kualitas Limbah Cair Batik
h.  Aplikasi  Pengolahan  Limbah  Industri  Batik  dengan  Fotodegradasi    Titanium Dioksida - Membran Nata de Soya
Larutan  limbah  batik  diukur  kualitas  airnya  terlebih  dahulu  sesuai  prosedur 2.3( i ), kemudian larutan limbah dilakukan proses fotodegradasi. 250 mL Limbah Cair Batik dimasukkan ke dalam beaker glass 500 mL dan dimasukkan lembaran Titanium Dioksida - Membran Nata de Soya dengan posisi penggantung. Larutan limbah diaduk dan disinari UV selama 24 jam. Larutan limbah yang telah difotodegradasi dilakukan pengukuran  kualitas  air  sesuai  prosedur  2.3( i ).  Susunan  alat batch fotodegradasi Titanium Dioksida - Membran Nata de Soya adalah sebagai berikut :
Gambar 1. Susunan Alat Batch Fotodegradasi Titanium Dioksida - Membran Nata de Soya Limbah Cair Batik

## i. Pengukuran Kualitas Limbah Cair Batik
Pengukuran Kualitas Limbah dilakukan menggunakan pH meter, Konduktometer, dan TDS meter yang bersifat otomatis. Sebelum digunakan semua alat yang digunakan telah dikalibrasi terlebih dahulu.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Nata de Soya merupakan selulosa nata  yang terbuat  dari bahan dasar  limbah perebusan tempe atau limbah proses pembuatan tahu. Pada penelitian ini, nata de soya

## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286
yang  digunakan  terbuat  dari  limbah  perebusan  tempe.  Limbah  perebusan  tempe mengandung  karbohidrat  dan  protein.  Proses  pembuatan  nata  de  soya  dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan jumlah serbuk nata yang cukup untuk proses asetilasi pada  rantai  selulosa.  Hasil  asetilasi  Nata  de  Soya  selanjutnya  diuji  gugus  fungsinya berdasarkan analisis FTIR dan dianalisis kadar asetilnya.
Gambar 5.1 Spektrum FTIR Selulosa Asetat Nata de Soya
Berdasarkan  grafik  FTIR  dari  asetilasi  Nata  de  Soya  memiliki  gugus  fungsi yang  serupa  dengan  gugus  fungsi  selulosa  asetat  (gambar  5.1).  Kadar  asetil  pada selulosa  asetat  Nata  de  Soya  sebesar  5,9174%.  Serbuk  selulosa  asetat  Nata  de  Soya (CA NdS ) yang dihasilkan selanjutnya digunakan sebagai bahan dasar membran selulosa asetat yang terembankan Titanium Dioksida (TiO 2 ).
3.1 Pengaruh Massa TiO 2 pada Membran Selulosa Asetat Nata de Soya
Setelah mendapatkan kondisi membran selulosa Nata de Soya yang optimum, maka prosedur  yang dilakukan selanjutnya  adalah variasi  penambahan TiO 2 sebagai
katalisator. Variasi massa TiO 2 yang digunakan adalah 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 gram. Berdasarkan gambar 5.6, peningkatan massa TiO 2 tidak memberikan perubahan yang signifikan pada struktur morfologi membran selulosa asetat Nata de Soya.
Gambar  5.6    Pengaruh  Massa  TiO 2 terhadap  penampakan  permukaan  membran selulosa asetat nata de soya (CA NdS ) – TiO 2 menggunakan mikroskop dengan perbesaran 20x
Berdasarkan  gambar  5.7,  penambahan  massa  TiO2  menunjukkan  hasil  yang baik  pada  penambahan  0,06  gram  dalam  setiap  0,5  gram  membran  CA NdS dengan pewarna yang terdegradasi meningkat dan daya serap air yang tidak terlalu tinggi.
Non TiO 2 0,02 g TiO 2
0,04 g TiO 2
0,06 g TiO 2
0,08 g TiO 2 0,1 g TiO 2

## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286
Penggunaan Membran Nata De Soya Sebagai Media Pengemban Titanium Dioksida untuk Fotokatalisator Pengolahan Limbah Batik
Gambar 5.7  Pengaruh Massa TiO 2 terhadap kemampuan membran selulosa asetat nata de soya (CA NdS ) – TiO 2 sebagai katalisator pewarna tekstil
3.2 Aplikasi penggunaan TiO 2 - Membran Selulosa Asetat Nata de Soya pada Limbah Batik
Aplikasi  penggunaan  Titanium  dioksida  yang  terembankan  pada  membran selulosa asetat dari nata de soya dilakukan pada limbah batik yang diambil dari salah satu industri batik di Banyuwangi. Lama aplikasi yang diterapkan pada penelitian ini adalah 3 jam dengan 2 lampu UV. Berdasarkan hasil pengukuran yang dilakukan pada limbah batik yang sebelum dan sesudah difotodegradasi memiliki perbedaan yang tidak terlalu signifikan dari para meter TDS, pH, dan Konduktivitasnya. Hal ini dikarenakan waktu aplikasi yang kurang lama dan jumlah TiO 2 sebagai katalisator yang teremban terlalu sedikit sehingga proses fotodegradasi pada limbah batik kurang berkerja dengan baik.  Pada sisi  lain, TiO 2 yang berhasil teremban pada membran selulosa asetat dari nata de soya  yang terbukti dengan tidak adanya  endapan TiO 2 yang terkelupas pada
-30.0000 -25.0000 -20.0000 -15.0000 -10.0000 -5.0000 0.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000 25.0000 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 %m /m %Serap CA %Pengotor %terdegradasi

## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286
media emban. Penelitian ini diharapkan dapat  dikembangkan lebih  baik  lagi dengan optimasi yang lebih luas lagi.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
a. Selulosa Asetat dari Nata de Soya memiliki struktur yang menyerupai struktur selulosa asetat dari Nata de Coco
b. Massa TiO 2 menunjukkan hasil yang baik adalah pada penambahan 0,06 gram dalam setiap 0,5 gram membran CA NdS

## 4.2 Saran
Penelitian ini masih perlu penyempurnaan terutaman pada waktu pengadukan TiO 2 pada  pembuatan  membran  TiO 2 -  CA NdS .  Penelitian  ini  juga  masih  dapat dikembangkan untuk jenis membran lain dan katalisator yang lebih efektif dari titanium dioksida
.

## 5. REFERENSI
Andarini,  N.R.,  Wardhani,  S.,  dan  Khunur,  M.M.,  2012,  Fotodegradasi  Zat  Warna Jingga  Metil  Menggunakan  TiO 2 -Zeolit  dengan  Penambahan  Anion Anorganik  NO 3 - , Kimia.Student  Journal ,  Vol.  1,  No.  1,  pp.  98-104,
Universitas Brawijaya, Malang.
Azhari,  Muh.  2014.  Pemanfaatan  Limbah  Cair  Tahu  menjadi Nata  de  Soya dengan Menggunakan  Air  Rebusan  Kecambah  Kacang  Tanah  dan  Bakteri
Acetobacter xylinum . [TESIS]. Surakarta :  Universitas Sebelas Maret
Oram,B. 2010. Total Dissolved Solids. http://cha2inchemistry09 . blogspot.com/2012/11/total-suspended-solid-tssdantotal.html. [24 Maret 2014]
Puspawiningtiyas, Endar, dan Neni Damajanti, 2011, Kajian Sifat Fisik Film Tipis Nata

## BIOSENSE Vol. 2 No. 01, Desember 2018                     ISSN: 2622 - 6286
de Soya sebagai Membran Ultrafiltrasi, Jurnal Techno. Vol. 12 (1), pp. 01 – 07
Ramadhana, A.K.K., Wardhani, S., dan Purwonugroho, D., 2013, Fotodegradasi  Zat Warna  Methyl  Orange  Menggunakan  TiO2-Zeolit  dengan  Penambahan  Ion Persulfat, Kimia.Student  Journal ,  Vol.  1,  No.  2,  pp.  168-174,  Universitas Brawijaya, Malang.
Riyanto, Ph.D. 2013. Elektrokimia dan Aplikasinya.Yogyakarta : Graha Ilmu Salmin, 2005.  Oksigen Terlarut (DO) dan Kebutuhan  Oksigen Biologi (BOD) sebagai
Salah Satu Indikator untuk Menentukan Kualitas Perairan. Oseana. Vol. XXX, Nomor 3. Hal 21-26
Situmorang, M. 2007. Kimia Lingkungan. Medan : FMIPA-UNIMED
Suprihatin, Hasti. 2014. Kandungan Organik Limbah Cair Industri Batik Jetis Sidoarjo dan Alternatif Pengolahannya. Riau :  Pusat  Penelitian  Lingkungan Hidup  – Universitas Riau
Utubira,  Y.,  Wijaya,  K.,  Triyono,  dan  Sugiharto,  E.,  2006,  Preparation  and Characterization  of  TiO 2 -Zeolite  and  Its  Application  to  Degrade  Textille Wastewater by Photocatalytic Method, Indo. J. Chem ., Vol 6 (3), pp. 231-237
Wenten, I Gede. 2000. Teknologi Membran Industrial . Bandung: Penerbit ITB
Yu,  J.C.,  and  L.Y.L.  Chan.1998, Photocatalityc  Degradation  of  a  Gaseous organic Pollutant, Journal of Chemical Education, Vol. 75, No.6.
Zaleska,  Adriana,  2008, Doped-TiO2:  A  Review ,  Recent  Patents  on  Engineering, Bentham Science Publishers Ltd, 2, 157-164
Zsolt, Pap. 2011. Synthesis, Morpho-structural Characterization and Enveronmental Aplication of Titania Photocatalysts Obtained by Rapid Crystallization. Ph.D Dissertation.  University  of  Szeged,  Babes-Bolyai  University.  Szaged, Hungary, Cluj-Napoca, Romania.