Adsorpsi Zat Warna Remazol Brilliant Blue R Menggunakan Nata de coco: Optimasi Dosis Adsorben dan Waktu Kontak
Puspita Hidayati, Ita Ulfin dan Hendro Juwono Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : itau@chem.its.ac.id
Abstrak — Adsorpsi  zat warna Remazol Brilliant Blue  R (RBBR)  menggunakan  adsorben  nata  de  coco  telah dilakukan. Proses adsorpsi dilakukan dengan metode Batch pada variasi dosis adsorben 0,02-3 gram dan waktu kontak 5-120  menit.  Kondisi  adsorpsi  yang  optimal  menghasilkan efisiensi  pengurangan  kadar  zat  warna  RBBR  yang  paling tinggi.  Hasil  adsorpsi  zat  warna  RBBR  optimal  pada  dosis adsorben  0,1  gram  dengan  persentase  adsorpsi  sebesar 95,815%  dan  waktu  kontak  60  menit  dengan  persentase adsorpsi 96,618%..
Kata  Kunci —adsorpsi;  nata  de  coco;  Remazol  Brilliant Blue R.

## I. PENDAHULUAN
erkembangan  sektor  industri  memberikan  dampak yang signifikan  terhadap  peningkatan  penggunaan zat    warna.  Banyak  industri  seperti  tekstil,  kulit,  kertas, karet, plastik, kosmetik dan sebagainya menggunakan zat warna  dalam  proses  produksinya.  Diperkirakan  sekitar 10.000 jenis pewarna tersedia secara komersial dan lebih dari 7 x 10 5 ton zat warna dihasilkan setiap tahun [1]. Zat warna reaktif merupakan  salah  satu  zat warna  komersial yang  mendapat  perhatian  lebih  terkait  penggunaannya. Zat  warna  reaktif  mempunyai  angka  penjualan  yang tinggi  dengan  permintaan  mencapai  empat  kali  lipat dibanding  zat  warna  lain  untuk  serat  selulosa  [2].  Zat warna ini banyak digunakan karena memiliki warna yang cerah, rentang warna yang luas, ketahanan warna   yang cukup  baik,  kelarutannya  tinggi  dalam  air  dan penggunaannya mudah.
Salah  satu  zat  warna  reaktif  tersebut  adalah Remazol Brilliant  Blue  R (RBBR)  atau Reactive  Blue  19 .  Zat warna  ini memiliki  gugus  kromofor  yang  mudah memberikan  warna-warna  cerah  serta  tidak  mudah luntur.  Selain  itu,  RBBR  sangat  tahan  terhadap  proses oksidasi  kimia  karena  kestabilan  struktur  aromatik anthraquinon [3].
Penggunaan zat warna dalam industri dapat menimbulkan  permasalahan  lingkungan  akibat  limbah yang  dihasilkan.  Limbah  zat  warna  yang  langsung dibuang ke lingkungan dapat memberikan dampak buruk terhadap  ekosistem  perairan  dan  kehidupan  manusia. Lingkungan  perairan  yang  tercemar  limbah  tersebut menjadi  keruh  sehingga  menghambat  penetrasi  sinar matahari  ke  dalam  air.  Hal  ini  dapat  mempengaruhi regenerasi  oksigen  secara  fotosintesis  dan  akan mengganggu  aktivitas  biologi  dari  mikroba  yang  ada  di dalam  air.  Berdasarkan  data  dari  lingkungan  hidup, banyak  ditemukan  kasus  penyakit  kulit  disekitar lingkungan  yang  terdapat  limbah  tekstil  [4].  Bila  zat
warna  yang  bersifat  karsinogenik  tersebut  masuk  ke dalam  tubuh  manusia  maka  dapat  menyebabkan tumbuhnya kanker. Selain itu, struktur aromatik pada zat warna sulit mengalami biodegradasi sehingga limbah zat warna sukar diuraikan pada kondisi aerob [5].
Berbagai  metode  pengolahan  limbah  zat  warna  yang telah  dikembangkan  antara  lain  adalah  pemisahan menggunakan  membran,  oksidasi,  koagulasi,  degradasi, penukar  ion  dan  adsorpsi.  Metode  adsorpsi  dianggap sebagai  metode  yang  paling  menguntungkan  karena prosesnya  sederhana,  memiliki  efektifitas  dan  kapasitas adsorpsi  tinggi,  selektif,  biaya  operasional  rendah  dan tidak  memberikan  efek  samping  berupa  zat  beracun  [6]. Karbon  aktif  merupakan  adsorben  yang  paling  banyak digunakan.  Hal  ini  dikarenakan  karbon  aktif  memiliki luas  permukaan  yang  lebih  besar  dari  adsorben  lainnya, sehingga  dapat  menyerap  lebih  banyak  molekul. Penelitian  oleh  Yasin  et  al  (2007)  menggunakan  karbon aktif  komersial  untuk  menurunkan  intensitas  zat  warna metilen  blue  [7].  Namun,  penggunaan  karbon  aktif sebagai  adsorben  zat  warna  masih  memiliki  kekurangan yaitu  memerlukan  biaya  produksi  dan  biaya  regenerasi tinggi  karena  proses  desorpsi  yang  tidak  mudah  dicapai [8]. Oleh karena itu, penggunaan adsorben alternatif yang murah, ramah lingkungan dan mempunyai daya adsorpsi besar menjadi pilihan yang tepat.
Nata  de  coco  sebagai  alternatif  bahan  baku  selulosa memiliki  beberapa  keuntungan,  antara  lain  pemanfaatan limbah  buangan  air  kelapa,  proses  pembuatan  yang mudah,  murah  dan  bersifat  biodegradable.  Studi pendahuluan  menggunakan  selulosa  nata  de  coco  untuk adsorpsi kation Ca dan Mg (penyebab kesadahan) dengan metode Batch telah  dilakukan  oleh  Sulistyana  (2011) [11].  Afrizal  (2008)  juga  telah  memanfaatkan  selulosa bakterial  nata  de  coco  sebagai  adsorben  untuk  adsorpsi logam  Cr  (III)  [12].  Selain  itu,  penelitian  oleh  Ulfin (2012),  menggunakan  nata  de  coco  sebagai  membran untuk pengolahan limbah zat warna [13].
Pada penelitian ini, selulosa nata de coco dimanfaatkan sebagai adsorben untuk menurunkan kadar zat warna Remazol Brilliant Blue R dengan menggunakan  metode Batch . Penelitian  ini  dilakukan untuk  mengetahui  pengaruh  dosis  adsorben  dan  waktu kontak pada adsorpsi zat warna Remazol Brilliant Blue R menggunakan adsorben nata de coco.

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Preparasi dan Karakterisasi Adsorben Nata de coco Air kelapa yang sudah disaring ditambahkan gula pasir
P
dan  urea  dengan  perbandingan  250  :  25  :  1,  lalu dipanaskan sampai  mendidih  sambil diaduk  hingga  larut sempurna.  Selanjutnya,  larutan  tersebut  didinginkan hingga  suhu  kamar.  Kemudian  ditambahkan  asam  cuka komersial  hingga  pH  menjadi  4.  Larutan  dituangkan  ke dalam wadah pencetak dan ditambah starter nata de coco ( A.  xylinum )  sebanyak  10%  dari  volume  media. Selanjutnya dilakukan fermentasi selama 7 hari. Nata de coco yang dihasilkan dicuci dengan air panas, kemudian dicuci  beberapa  kali  dengan  aquades.  Selanjutnya, dikurangi  kandungan  airnya  menggunakan  alat  press hidrolik dengan tekanan 250 kgf/cm. Kemudian, nata de coco dikeringkan dalam oven selama 15 menit pada suhu 80 o C. Setelah itu, nata de coco dihaluskan menggunakan blender  dan  diayak  menggunakan  ayakan  mesh  ukuran 30 dan 40. Serbuk nata de coco yang lolos ayakan mesh ukuran 30 digunakan untuk proses adsorpsi [11].
Adsorben nata de coco yang dihasilkan dikarakterisasi kandungan  gugus  fungsinya  menggunakan  FTIR,  luas permukaan dan struktur pori menggunakan BJH. Analisa kadar air dilakukan dengan menimbang adsorben nata de coco sebelum dan setelah dipanaskan dalam oven hingga diperoleh berat konstan.

## Percobaan Adsorpsi
Percobaan  adsorpsi  dilakukan  menggunakan  metode Batch dengan  mencampurkan  adsorben  nata  de  coco  ke dalam 15 mL larutan Remazol Brilliant Blue R 150 mg/L yang  telah  diatur  pH  2.  Dosis  adsorben  divariasi  dari 0,02;  0,04;  0,06;  0,08;  0,1;  0,15;  0,2  dan  0,3. Selanjutnya,  diaduk  dengan  kecepatan  500  rpm  pada suhu  ruang.  Variasi  waktu  kontak  yang  digunakan  yaitu 5,  10,  15,  30,  45,  60,  90  dan  120  menit.  Setelah  itu campuran  dipisahkan  dengan  sentrifuse  dan  filtratnya dianalisa menggunakan UV-Vis  pada  λ  = 590  nm untuk mengetahui  konsentrasi  adsorbat  yang  tidak  teradsorp serta kapasitas adsorpsinya.

## III. HASIL DAN DISKUSI

## Preparasi Adsorben Nata de coco
Nata  de  coco  dihasilkan  dari  proses  fermentasi bakteri A.xylinum dalam  media  air  kelapa  yang  telah diperkaya  dengan sumber  karbon  dari  gula  pasir  dan sumber  nitrogen  dari  urea.  Diatur  pH  larutan  sekitar  4 dengan  menambahkan  asam  cuka  komersial.  Sebelum penambahan  starter,  media  tersebut  harus  didinginkan terlebih  dahulu.  Proses  pendinginan  dilakukan  karena suhu  optimal  untuk  pertumbuhan  bakteri A.xylinum adalah 27-28 o C. Selanjutnya, proses fermentasi dilakukan selama 7 hari.
Nata  de  coco  yang  dihasilkan  dicuci  dengan  air  lalu ditekan  dengan  alat  press  hidrolik  untuk  mengurangi kandungan airnya sehingga memudahkan proses pengeringan.  Selanjutnya,  nata  de  coco  dikeringkan dengan  oven  pada  suhu  80 ⁰ C  selama  15  menit.  Nata  de coco  yang  telah  kering,  kemudian  dihancurkan menggunakan blender untuk memperbesar luas permukaan  dari  nata  de  coco.  Kemudian  serbuk  nata diayak  menggunakan  ayakan  mesh  ukuran  30  dan  40 untuk memperoleh ukuran partikel yang seragam. Sebuk nata yang lolos ayakan mesh ukuran 30 digunakan untuk proses adsorpsi.

## Karakterisasi Adsorben Nata de coco
Kandungan  gugus  fungsi  dari  adsorben  nata  de  coco dianalisa  menggunakan Fourier  Transform  Infra  Red (FTIR) yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Spektra FTIR Adsorben Nata de coco
Berdasarkan  Gambar  1  dapat  dilihat  adanya  puncak serapan yang lebar sekitar 3338,41 cm -1 yang berasal dari vibrasi ulur –OH dari selulosa. Puncak serapan gugus C- H  alifatik  dengan  vibrasi  ulur  dan  tekuk  ditunjukkan pada  daerah  2893,46  dan  1427,39  cm -1 .  Puncak  serapan pada  1637.01  cm -1 berasal  dari  vibrasi  tekuk  –OH. Puncak  tersebut  muncul  karena  adsorpsi  H2O  pada permukaan adsorben. Puncak serapan pada 1053,65 cm -1 disebabkan oleh vibrasi ulur gugus C-O yang berasal dari ikatan glikosida selulosa dan ikatan pada cincin piranosa dari monomer glukosa.
Selanjutnya  dilakukan  pengukuran  luas  permukaan dan  struktur  pori  menggunakan  metode  BJH.  Hasil analisa BJH yang diperoleh menunjukkan bahwa selulosa nata  de  coco  memiliki  luas  permukaan  sebesar  1,662 m 2 /g,  diameter  pori  sebesar  3,442  nm  dengan  volume pori  0,002  cc/g.  Sedangkan  dari  hasil  analisa  kadar  air, diperoleh bahwa  adsorben nata de  coco  mengandung  air yang  relatif  kecil  dan  telah  memenuhi  SNI  dengan persentase sebesar 0,66%.

## Hasil Adsorpsi Pengaruh Dosis Adsorben
Dosis  adsorben  yang  ditambahkan  dapat  menentukan daerah  kontak  antara  adsorben  dan  adsorbat.  Pengaruh dosis  adsorben  dipelajari  dengan  memberikan  variasi dosis mulai 0,02 sampai 0,3 gram kedalam 15 mL larutan Remazol  Brilliant  Blue  R 150  mgL -1 .  Hasil  pengaruh dosis adsorben ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Pengaruh Dosis Adsorben Terhadap Adsorpsi RBBR
Berdasarkan Gambar 2 menunjukkan bahwa peningkatan  persentase  adsorpsi  terjadi  seiring  dengan
bertambahnya  dosis  adsorben.  Peningkatan  tersebut berhubungan  dengan  banyaknya  sisi  aktif  yang  tersedia pada permukaan adsorben nata de coco. Semakin banyak sisi aktif yang tersedia maka kontak antara adsorben dan adsorbat  semakin  besar,  sehingga  persentase  adsorpsi meningkat [14]. Adsorpsi zat warna RBBR optimal pada dosis  adsorben  0,1  gram  dengan  persentase  adsorpsi sebesar 95.815%.
Namun, persentase adsorpsi terus mengalami penurunan  pada  penambahan adsorben  yang  melebihi dosis  optimal  (Gambar  2).  Persentase  RBBR  yang teradsorp  pada  dosis  adsorben  0,15;  0,2;  dan  0,3  gram berturut-turut  adalah  95,079%.  94.882%  dan  93,261%. Terjadinya  penurunan  diakibatkan  oleh  adsorben  yang mengalami swelling selama  proses  adsorpsi.  Proses swelling dapat  menurunkan  kekuatan  mekanik  dari adsorben dan menyebabkan  adsorben  rentan  hancur  saat pengadukan,  sehingga  larutan  adsorbat  menjadi  keruh. Oleh  sebab  itu,  pada  saat  pengukuran  dengan  UV-Vis diperoleh  konsentrasi  adsorbat  yang  tersisa  menjadi tinggi dan persentase adsorpsi menurun.

## Hasil Adsorpsi Pengaruh Waktu Kontak
Waktu  kontak  merupakan  parameter  penting  untuk mengevaluasi  sifat  adsorpsi  dari  adsorben.  Penentuan pengaruh  waktu  kontak  terhadap  adsorpsi  zat  warna RBBR  dilakukan  dengan  variasi  waktu  kontak  mulai  5 sampai  120  menit.  Hasil  pengaruh  waktu  kontak ditunjukkan pada Gambar 3.

## Gambar 3 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Adsorpsi RBBR
Persentase adsorpsi zat warna terlihat meningkat tajam dari  waktu  kontak  5  hingga  15  menit  dan  mencapai kesetimbangan  maksimal  dalam  waktu  60  menit,  yaitu sebesar 96.618% (Gambar 3). Hal ini terjadi karena pada awal  penyerapan.  Permukaan  adsorben  masih  belum terlalu  banyak  berikatan  dengan  molekul  zat  warna sehingga  proses  penyerapan  berlangsung  kurang  efektif. Seiring meningkatnya waktu kontak, semakin banyak zat warna  yang  menempati  sisi  aktif  adsorben  sehingga persentase  adsorpsi  meningkat.  Pada  waktu  kontak  90 menit  hingga  120  menit,  penyerapan  zat  warna cenderung  konstan.  Pada  keadaan  tersebut  sisi  aktif  dari adsorben  nata  de  coco  telah  jenuh  dan  telah  tercapai kesetimbangan  antara  molekul  zat  warna  dalam adsorben.  Peningkatan  waktu  kontak  setelah  kondisi optimum  justru  menyebabkan  sebagian  molekul  zat warna terlepas akibat lamanya waktu kontak.
IV. HASIL DAN DISKUSI
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat disimpulkan bahwa adsorpsi zat warna Remazol Brilliant
Blue R optimum  pada  dosis  adsorben  0,1  gram  dengan persentase adsorpsi  sebesar  95,815%  dan  waktu  kontak 60 menit dengan persentase adsorpsi 96,618%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  ketua jurusan  Kimia,  ketua  laboratorium  Instrumentasi  dan Sains  Analitik,  para  dosen  Kimia  dan  para  analis  atas bantuannya  selama  penelitian.  Terima  kasih  kepada keluarga  dan  teman  -  teman  yang  setia  memberi dukungan dan doa.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Selvam,  K.,  Swaminathan,  K.  and  Chae,  K.  S.,  2003. Decolourization  of  Azo  Dyes  and  a  Dye  Industry  Effluent  by White  Rot  Fungus  Thelephora  Sp.  Bioresource  Technology, Volume 88, pp. 115-119.
[2] Jang, S. J., Kim,  M. S. and Kim, B. W., 2004. Photodegradation of Reactive Black 5 in Photoreactors Using TiO2 Immobilized on a Glass Tube. Industrial and Engineering Chemistry, Volume 10, pp. 554-560.
[3] Pelegrini,  R.,  Peralta,  Z.  P.  and  Andrade,  A.  R.  d.,  1999. Electrochemically  Assisted  Photocatalytic  Degradation  of Reactive Dyes. Applied Catalysis B: Environmental, Volume 22, pp. 83-90.
[4] Irvan,  R.,  2004.  Perombakan  Zat  Warna  Azo  Reaktif  Secara Anaerob-Aerob, Medan: Universitas Sumatera Utara.
[5] Franck,  C.  L.,  1995.  Toksikologi  Dasar  Edisi  Kedua.  Jakarta: Universitas Indonesia Press.
[6] Volesky,  B.  and  Naja,  G.,  2005.  Biosorption  Application Strategies. Capetown South Africa, IBS Compress Co.
[7] Yasin, Y., Husein, M. Z. and Ahmad, F. H., 2007. Adsorption of Methylene  Blue  onto  Treated  Activated  Carbon.  Analytical Science, Volume 11, pp. 400-406.
[8] Srivastava, V. C., Mall, I. D., Agarwal, N. K. and Mishra, I. M., 2005. Removal of Congo Red from Aqueous Solution by Bagasse Fly  Ash  and  Activated  Carbon:  Kinetic  Study  and  Equilibrium Isotherm Analyses. Chemosphere, pp. 492-50.
[9] Philip,  G.  O.  and  Williams,  P.  A.,  2000.  Handbook  of Hydrocolloids. Cambridge: woodhead Publishing limited.
[10] Bielecki,  S.,  Krystynowicz,  A.,  Turkiewicz,  M.  and  Kalinowska, H.,  2005.  Bacterial  Cellulose.  Biotechnology  of  Biopolymers, Volume 1, pp. 381-434.
[11] Sulistiyana dan Ulfin, I., 2011. Studi Adsorpsi Kation Ca dan Mg (Penyebab  Kesadahan)  Menggunakan  Selulosa  Bakteri  Nata  De coco  dengan  Metode  Batch.  Prosiding  Seminar  Nasional  Waste Management I. ISBN 978-602-95595-4-5, pp. 432-438.
[12] Afrizal, 2008. Selulosa Bakterial Nata de coco Sebagai Adsorben pada Proses Adsorpsi Logam (III). Jurnal Gradien, Volume 4, pp. 308-313.
[13] Ulfin,  I.,  Widiastuti,  N.,  Kusumawati,  Y.,  Yatim  Lailun  Ni’mah dan  Farahnaz,  R.R.,  2012.  Studi  Transport  Zat  Warna  Metilen Biru, Gentian Violet dan Congo Merah melalui Membran Nata de coco.  Prosiding  Seminar  Nasional  Kimia,  Universitas  Negeri Surabaya. ISBN 978-979-028-550-7, pp. 6-12.
[14] Thinakaran, N. l., Panneerselvam, P., Baskaralingam, P., Elango, D.  and  Sivanesan,  S.,  2008.  Equilibrium  and  Kinetic  Studies  on the  Removal  of  Acid  Red  114  from  Aqueous  Solutions  Using Activated  Carbons  Prepared  from  Seed  Shells.  Journal  of Hazardous Materials, Volume 158, pp. 142-150.