## PENGARUH DERAJAD KEASAMAN (pH) PADA KESETIMBANGAN KOMPLEKS
Zn(II)-EDTA OLEH ADSORBEN KITOSAN

## F. Widhi Mahatmanti
Jurusan Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam UNNES Semarang

## ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh derajad keasaman (pH) terhadap kesetimbangan kompleks Zn(II)-EDTA oleh adsorben kitosan. Adsorpsi oleh adsorben kitosan dilakukan pada pH buffer 2-10  dengan  waktu  interaksi  3  hari.  Analisis  hasil  Zn(II)-EDTA  yang  teradsorpsi  digunakan Spektroskopi Serapan Atom (AAS). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada pH = 6, khelat Zn(II)- EDTA mayoritas terdapat dalam dalam bentuk ZnL 2- sehingga akan berinteraksi dengan kitosan melalui interaksi elektrostatik menurut persamaan reaksi: RcNH 3 + + ZnL 2- menjadi RcNH 3 + ZnL 2- .
Kata Kunci: Derajad Keasaman (pH), Kompleks Zn(II)-EDTA, Kitosan.

## THE INFLUENCE OF pH ONTO COMPLEXES BALANCE Zn(II)-EDTA BY CHITOSAN

## ABSTRACT
Experiment was carried out as a fuction of the pH to balance of Zn (II)-EDTA by chitosan. In sorption experiment, which the buffer pH 2-10 for 3 days. The agueous phase concentration of Zn(II) chelates was analyzed using a atomic absorption spectrometer.This result showed that pH reaches a maximum at pH=6. It was reported that the bicharged species ZnL -2 dominates at pH=6 which is due to a stronger electrostatic attraction between the ammonium groups and ZnL 2- . The reaction RcNH 3 + with ZnL 2- afforded RcNH 3 + ZnL 2 .
Key Words: pH, complexes of Zn(II)-EDTA, chitosan

## PENDAHULUAN
Kesulitan  dalam  mengendalikan  limbah  logam berat  dari  industri  tidak  hanya  dialami  oleh Indonesia, sebagai negara yang sedang berkembang,  tetapi  juga  dialami  oleh  negara- negara  maju  di  dunia.  Berbagai  upaya  untuk mengolah limbah yang mengandung logam berat telah  dilakukan.  Salah  satu  metoda  yang digunakan  oleh  metoda  pengendapan.  Metoda pengendapan  ini  praktis  dan  murah  harganya tetapi hasilnya kurang memuaskan, karena tidak mampu  mengendapkan  logam  dari  larutannya jika konsentrasi logam sangat kecil. Kelemahan yang lain pada metode pengendapan adalah bila dalam larutan terdapat agen pengkompleks yang kuat seperti EDTA  (Asam etilendiamin tetraasetat), NTA (Asam Nitrilo triasetat), Asam Sitrat, dan lain-lain akan membuat pengendapan menjadi  tidak  efektif.  Cara  lain  yang  terus
dikembangkan adalah penggunaan padatan, baik sintesis  maupun  yang  banyak  tersedia  di  alam, sebagai  adsorben  untuk  memisahkan  ion-ion logam berat dari larutan. Menurut Wuntu (2001), terdapat  banyak  material  yang  diketahui memiliki  permukaan  yang  khas  dan  dapat dimanfaatkan  sebagai  adsorben,  di  antaranya adalah  asam  humat,  tanah  diatomeae,  serta adsorben-adsorben  lain  yang  umum  dipakai seperti  karbon  aktif,  alumina,  silica  gel,  dan zeolit  (Oscik,  1982).  Adsorben-adsorben  ini kemudian  dimodifikasi  lebih  lanjut  agar kemampuan  adsorpsinya  meningkat,  misalnya dengan  perlakuan  asam,  pengaturan  kondisi adsorpsi, dan impregnasi suatu bahan tertentu.
Sumber  pencemaran  yang  mengandung  ion logam  berat  maupun  agen  pengkompleks  di antaranya  adalah industri  pelapisan  logam,  sisa pencucian  dari  minyak  yang  terkontaminasi
logam,  dan  lain-lain.  Industri  tersebut  di  atas merupakan  industri  yang  sangat  potensial  di Indonesia  sehingga  air  buangannya  perlu ditangani  lebih  lanjut.  Berdasarkan  kenyataan bahwa air buangan dari industri tersebut secara perlahan akan menaikkan BOD secara nyata dan merusak lingkungan, maka air buangan industri tersebut harus segera ditangani.
Alternatif lain yang diajukan adalah memanfaatkan  kitosan  sebagai  adsorben  untuk mengadsorpsi  kompleks  logam  Zn(II)-EDTA dari  dalam  larutan.  Kitosan  adalah  kitin  yang terdeasetilasi  dengan  menggunakan  NaOH konsentrasi  tinggi  (Muzzarelli,  1977).  Kitin tersebar  luas  di  alam  dan  merupakan  senyawa organik  kedua  yang  melimpah  di  bumi  setelah selulosa.  Muzzarelli  (1977)  menggunakan kitosan  sebagai  pengikat  logam  transisi  dan sebagai  fasa  diam  dalam  kromatografi  kolom untuk memisahkan merkuri dari larutannya.
Widhi  (2001),  menggunakan  kitosan  yang disintesis  dari  kulit  udang  untuk  mengadsorpsi ion logam Zn(II) dan Pb(II) dalam larutan berair. Penelitian  mengenai  adsorpsi  kompleks  Zn(II)- EDTA  dengan  menggunakan  kitosan  belum pernah  dilakukan.  Yang  baru  diteliti  adalah kesetimbangan adsorpsi Cu(II)-EDTA pada film kitosan  yang  diikat  silang  dengan  poliamin (Juang, dkk, 1997).
Upaya  bagaimana  agar  limbah  industri  tidak menimbulkan  kerusakan  pada  lingkungan  dan kesehatan  makhluk  hidup  perlu  mendapat jawaban  yang  jelas  sehingga  pengendalian terhadap  bahan-bahan  yang  potensial  sebagai polutan  dan  kontaminan  di  lingkungan  mutlak diperlukan. Salah satu cara yang berguna dalam pengendalian pencemaran air akibat adanya ion logam  dan  agen  pengkhelat  adalah  metode adsorpsi  (penyerapan).  Mc  Kay,  dkk  (1988) menyatakan  bahwa  adsorpsi  merupakan  salah satu  metode  pengolahan  limbah  industri  yang menghasilkan  air  kualitas  tinggi.  Karena  itu perlu  kiranya  untuk  mempelajari  kemampuan
kuantitatif  kitosan  sebagai  adsorben  dalam mengadsorpsi  kompleks  Zn(II)-EDTA  sebagai salah satu alternatif mnurunkan tingkat pencemaran  logam  berat.  Sehubungan  dengan itu,  maka  perumusan  masalah  dalam  penelitian ini adalah sebagai berikut: Bagaimana pengaruh derajat  keasaman  (pH)  pada  kesetimbangan adsorpsi kompleks Zn(II)-EDTA oleh adsorben kitosan.

## METODE PENELITIAN

## Populasi dan Sampel
Penelitian  ini dilakukan  melalui  pengamatan di lapangan  maupun  eksperimen  langsung  di laboratorium. Dalam penelitian ini kitosan yang digunakan  adalah  kitosan  SIGMA  dengan derajad  deasetilasi  85%.  Karena  populasi bersifat homogen maka sampel dalam penelitian ini adalah cuplikan-cuplikan yang diambil secara acak.  Sebagai  model  limbah  dibuat  campuran yang  sama  perbandingan  molnya  antara  ZnCl 2 dengan EDTA.

## Variabel Penelitian
Sesuai  dengan  tujuan  yang  ingin  dicapai  maka variabel  yang  akan  dipelajari  dalam  penelitian ini  adalah  komposisi  kitosan  sebagai  variable bebas dan jumlah ion logam Zn(II) yang diserap kitosan sebagai variabel terikat. Adapun jumlah ion  logam  Zn(II)  yang  diserap  kitosan ditunjukkan  dengan  mempelajari  pengaruh  pH pada larutan kompleks Zn(II)-EDTA.

## Metode Pengumpulan Data
Semua data yang diperlukan dalam penelitian ini diperoleh  secara  langsung  melalui  pengujian langsung  di  laboratorium.  Data  spektra  kitosan diperoleh melalui pengujian dengan menggunakan  Spektroskopi  Infra  Merah  di Laboratorium  Kimia  Organik  Jurusan  Kimia FMIPA  Universitas  Gadjah  Mada  Yogyakarta, sedangkan  data  konsentrasi  larutan  Zn(II)  sisa diperoleh dengan pengujian mengunakan Spektroskopi  UV-Vis  yang  dilakukan  di laboratorium Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri  Semarang.  Alat  dan  bahan  serta  cara
penelitian  untuk  memperoleh  data  disajikan  di bawah ini:

## Alat Penelitian
Alat-alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  peralatan  gelas  (gelas  ukur,  labu  takar, labu Erlenmeyer, pipet tetes, pengaduk, corong), kertas saring, neraca analitik kapasitas 100 gram dengan  ketelitian  0,0001  gram,  pengaduk magnetic, penggojok merk Resch 110 rpm, botol polietilen,  pH  meter,  Spektroskopi  Infra  Merah FTIR  8201  PC  dengan  =  400-800  nm,
Spektroskopi  Serapan  Atom  dengan  =  213,8 nm.

## Bahan Penelitian
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  adalah  kitosan  SIGMA  dengan  derajad deasetilasi  85%,  pH  larutan  buffer  dengan  pH 2,3,4,5,6,8,9,
Zn(II)-EDTA
dengan perbandingan mol yang sama, akuades.

## Penetapan jumlah Zn(II)- EDTA yang
diserap kitosan
Sebanyak 0,1 gram kitosan ditambah dengan 50 mL  larutan  kompleks  Zn(II)-EDTA  dengan berbagai  variasi  pH.  Pengaturan  pH  dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah tertentu pH larutan buffer sesuai dengan yang dikehendaki. Interaksi  dilakukan  dengan  penggojokan  pada 110  rpm  selama  tiga  hari  dengan  suhu  yang dibuat tetap. Setelah selesai interaksi, filtrat dan endapan  dipisahkan  dengan  cara  disentrifuge. Filtrat yang diperoleh diukur dengan
menggunakan Spektronik Srapan Atom pada  = 213,8 nm.
Adapun  parameter  yang  akan  dipelajari  adalah sebagai berikut:
a. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA  +  10  mL  larutan buffer  pH  =  2  dan digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.
b. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA  +  10  mL  larutan buffer  pH  =  3  dan
digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.
c. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA  +  10  mL  larutan buffer  pH  =  4  dan digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.
d. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA  +  10  mL  larutan buffer  pH  =  5  dan digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.
e. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA  +  10  mL  larutan buffer  pH  =  6  dan digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.
f. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA + 10 mL larutan buffer sehingga pH = 7 dan digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.
g. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA  +  10  mL  larutan buffer  pH  =  8  dan digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.
h. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA  +  10  mL  larutan buffer  pH  =  9  dan digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.
i. 0,1  gram  kitosan  +  50  mL  larutan  Zn(II)- EDTA + 10 mL larutan buffer pH = 10 dan digojok dengan penggojok 110 rpm selama 3 hari.

## Analisis Data
Data  hasil  penelitian  selanjutnya  dianalisis secara deskriptif.  Data jumlah ion  Zn  (II)  yang terserap oleh kitosan diolah dengan menggunakan  persamaan  q e =  V(C o -C e )/W  di mana  C o adalah  konsentrasi  awal  kompleks logam  (mol/m 3 )  dan  C e adalah  konsentrasi kesetimbangan  kompleks  logam  (mol/m 3 ),  V volume  larutan  (m 3 ),  dan  W  adalah  berat adsorben yang digunakan (kg). Dari persamaan di atas dapat di- hitung harga q e untuk masing-
masing  pH  larutan  kemudian  bisa  dibuat  kurva hubungan antara q e (mol/kg) dengan pH larutan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penetapan  Jumlah  Zn(II)-EDTA  yang  diserap kitosan. dilakukan dengan menggunakan metode analisis  data  maka  banyaknya  Zn(II)-EDTA yangbteradsorpsi dapat dihitung dengan menggunakan rumus q e = (C 0 -Ce) / W
C o = konsentrasi kesetimbangan Zn(II)-EDTA
C o = konsentrasi Zn(II)-EDTA
Jumlah logam Zn(II)-EDTA yang diserap dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel  1.  Hubungan  pH  dengan  Zn(II)-EDTA yang teradsorpsi
No. pH larutan buffer C o (ppm) C e (ppm) Q e (mg/g)
1. 2 123,575  0,05691  67,9349 2. 3 124,795 03902 68,4225 3. 4 130,76 1,1545 71,2823 4. 5 136,445 1,0975 74,4411 5. 6 137.4 1,2873 74,8619 6. 7 120,695 0,5122 66,1005 7. 8 120,17 0,2276 65,8793 8. 9 120,325 0,3821 65,9689 9. 10 120,46 0,523 65,9667
Gambar  1  memperlihatkan  pengaruh  pH terhadap  banyaknya  penyerapan  ion  logam  zn (II)  yang  diberi  tanda  q e .  Harga  q e .akan  naik dengan naiknya pH dan mancapai optimum pada pH = 6, kemudian menurun secara tajam dengan semakin meningkatnya pH. Menurut Muzzarelli (1977),  gugus  amino  pada  kitosan  bereaksi dengan H + menurut persamaan reaksi: RcNH 2 + H + menjadi RcNH 3 + log Kp = 6,9. Kurang lebih 20% dari gugus amino pada kitosan diprotonasi pada daerah dekat pH = 6,9. hal ini berarti bahwa khelat ion zn(II0- EDTA diadsorpsi oleh kitosan memlalui  interaksi  elektrostatik  (Yoshida et  al , 1993).
Gambar 1. Hubungan antara pH dengan Zn(II)- EDTA yang teradsorpsi.
Pada campuran larutan Zn(II) dan larutan EDTA dengan  perbandingan  mol yang  sama  diketahui spesies ZnL 2- mendominasi pada pH = 3 -12 dan spesies  ZnHL - pada  pH  <  3  disebabkan  oleh lemahnya  interaksi  elektrostatik  antara  RcNH + pada  kitosan  dengan  ZnHL - dibandingkan dengan ZnL 2-. Alasan lain yang bisa dilaporkan adalah  bahwa  pada  pH  <  3,  terjadi  kompetisi antara  ion  H + dengan  gugus  RcNH 3 + pada kitosan  sehingga  menyebabkan  adsorpsi  tidak sempurna.  Penurunan  yang  tajam  pada  pH  di atas 6 disebabkan adanya kompetisi reaksi OH - dan RcNH 3 + dengan khelat Zn(II)-EDTA.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  yang  diperoleh  dari  penelitian  dapat disimpulkan  bahwa  derajad  kesaman  (pH) berpengaruh terhadap kesetimbangan kompleks Zn(II)-EDTA  oleh  adsorben  kitosan.  Penelitian menunjukkan bahwa pH = 6 diperoleh adsorpsi yang optimum sebab pada pH = 6 khelat Zn(II)- EDTA  mayoritas  terdapat  dalam  bentuk  ZnL 2- sehingga  akan  berinteraksi  dengan  kitosan melalui  interakraksi  elektrostatis  menurut persamaan  reaksi  si  elektrostatik  menurut persamaan  reaksi:  RcNH 3 + +  ZnL 2- menjadi RcNH 3 + ZnL 2-

## DAFTAR PUSTAKA
Juang,  R.S;  and  Ju  Ching-Yun,  1997, Equilibrium Sorption of Copper(II)- Ethylenediaminetetraacetic  Acid  Chelates onto  Cross-Linked,  Polyaminated  Chitosan Beads, Ind. Eng. Chem. Res ; vol. 36, no. 12.
64 66 68 70 72 74 76 0 2 4 6 8 10 12 pH q e ( m g /g )
McKay, G; El Geundi, M.S; and Abdul Wahab, M.Z;  1988,  Two  Resistance  Mass  Transfer Model  for  the  Adsorption  of  Dyes  onto Baggase  Pith, J.  Water,  Air  and  Soil Pollution , 42, 33-46.
Muzzarelli,  R.A.A,  1977, Chitin, Pergamon Press.
Oscik,  J,  1982, Adsorption, Ellis  Horwood Limited, England.
Vogel,  1994, Kimia  Analisis  Kuantitatif Anorganik , Alih Bahasa: Hadyana Pudjaatmaka  Edisi  4,  Penerbit  Erlangga, Jakarta. Widhi Mahatmanti, F, 2001, Studi Adsorpsi Ion
Logam  Seng(II)  dan  Timbal(II)  Pada Kitosan  dan  Kitosan-sulfat  dari  Cangkang Udang Windu ( Penaus monodon ), Tesis S-2 ,
Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Wuntu, D.A; 2001, Selektivitas 2- Merkaptobenzotiazol  Terimpregnasi  pada Aluminosilikat untuk Adsorpsi Tembaga(II),  Seng(II),  dan  Kadmium(II),
Tesis  S-2 ,  Universitas  Gadjah  Mada, Yogyakarta.
Yoshida, et al, 1993, Adsorption of Acid dye on Cross  –linked  Chitosan  Fibers:  Equillibria. Chem . Eng. Sci . 48, 2267-2272