## ELEKTRODEKOLORISASI INDIGO KARMIN MENGGUNAKAN ALUMINA DAN KARBON BEKAS

## Sriatun, Kuwatno, Suhartana
Laboratorium Kimia Anorganik Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Diponegoro Semarang 50275

## ABSTRAK
Dekolorisasi zat warna indigo karmin telah dilakukan dengan metode elektrolisis. Dalam metode ini telah diteliti pengaruh pH dan temperatur terhadap kemampuan dekolorisasi indigo karmin. Adanya elektrokoagulasi/elektroflokulasi disebabkan oleh kemampuan flok Al(OH) 3 mengadsorb indigo karmin dan membentuk kompleks Al-indigo karmin. Flok Al(OH) 3 dihasilkan oleh elektrolisis larutan dengan menggunakan alumunium bekas sebagai anoda dan karbon sisa baterai sebagai katoda. Elektrolisis dilakukan selama 150 menit dengan tegangan luar 12 Volt. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kemampuan dekorisasi terhadap indigo karmin oleh flok Al(OH) 3 dipengaruhi oleh pH dan temperatur larutan. Kemampuan dekolorisasi minimum pada pH=6 dan akan meningkat pada kondisi basa dan asam.  Persentase  dekolorisasi  maksimum  pada  temperatur  ruang  adalah  51,95%  pada  pH=14. Persentase dekolorisasi optimum adalah 98,33% pada temperatur 70 o C pada pH=10.
Kata kunci: elektrodekolorisasi, indigo karmin, alumunium

## ELECTRODECOLORIZATION OF INDIGO KARMIN USING TRACE OF ALUMUNIUM AND CARBON

## ABSTRACT
Decolorizing of color of indigo carmine solution has been conducted by electrolytic method. In this method has been observed the effect of pH and temperature to indigo carmine decolorizing ability. It  has  been  observed,  there  electrocoagulation/electroflocculation  was  caused by  ability  of  Al(OH) 3 flock to adsorb indigo carmine and its ability to form Al-indigo carmine complex. The Al(OH) 3 flock was produced by the electrolysis of solution with aluminum anode and carbon cathode. Electrolysis was carried out for 150 minutes and the external potential was 12 volt. The result of this research showed that decolorizing ability to indigo carmine by Al(OH) 3 flock was influenced by pH and temperature of the solution. The ability of decolorizing was minimum at pH 6 and increase in base and acid condition. At room temperature, the maximum percentage of decolorizing was 51.95 % at pH=14. The optimum percentage of decolorizing was 98.33 % at 70 º C and pH=10.
Keywords: Electrodecolorization, Indigo carmine, Aluminum.

## PENDAHULUAN
Limbah yang dihasilkan oleh pewarnaan tekstil semakin banyak dan semakin kompleks sejalan dengan  semakin  pesatnya  perkembangan industri tekstil. Salah satunya berupa limbah cair berwarna.  Zat  warna  yang  sering  digunakan dalam pewarnaan kain adalah Indigo karmin.
Zat  warna  indigo  karmin  digunakan  sebagai pewarna  pakaian  yang  berjenis  jean  dan  wool serta  serat-serat  dari  binatang.  Zat  warna  ini
merupakan  zat  warna  biru  yang  sangat  tahan terhadap  cahaya  matahari  maupun  pencucian. Penggunaan  zat  warna  indigo  karmin  dalam suatu  proses  pewarnaan  tekstil  menghasilkan limbah cair yang dapat mencemari lingkungan. Hal  ini  dikarenakan  limbah  ini  berwarna  biru gelap  jika  dalam  konsentrasi  besar  sehingga akan  menghalangi  sinar  matahari  menembus dasar  perairan,  akibatnya  biota  air  menjadi terganggu.
Sriatun dkk: Elektrodekolorisasi Indigo Karmin Menggunakan Alumina dan Karbon Bekas
Sementara itu aluminium merupakan salah satu logam yang banyak digunakan sebagai alat bantu dalam segala bidang kebutuhan hidup manusia. Penggunaan  alumunium  antara  lain  sebagai konstruksi  pesawat,  peralatan  dan  perabotan rumah  tangga,  kaleng  minuman  bir dan  kaleng minuman  coca-cola.  Aluminium  bekas  akan menjadi bahan pencemar karena aluminium sulit sekali  terdegradasi.  Oleh  karena  itu,  penelitian tentang  pemanfaatan  aluminium  bekas  perlu dilakukan.
Beberapa  penelitian  tentang  dekolorisasi  zat warna secara elektrolisis dengan memanfaatkan daya  adsorbsi  hidroksida  besi  telah  banyak dilakukan. Elektrodekolorisasi zat warna dengan menggunakan  besi  sebagai  anoda,  antara  lain elektrodekolorisasi  zat  warna  timol  biru (Ningsih  dan  Rahmanto,  2000),  zat  warna phenolphthalein  (Hadiyanto  dan  Suhartana, 2003).  Selain  itu  juga  telah  dilakukan elektrodekolorisasi zat warna metil orange(Kristanto  dan  Rahmanto,  2000). Jenis anoda yang digunakan dalam penelitian tersebut masih terbatas pada anoda besi. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian tentang elektrodekolorisasi zat warna dengan memanfaatkan logam bekas yaitu alumunium.
Penelitian tentang elektrodekolorisasi zat warna yang  telah  disebutkan  umumnya  untuk mengadsorb  zat  warna  indikator,  jadi  praktis jumlahnya  relatif  sedikit  bila  dibandingkan dengan indigo karmin yang keberadaannya lebih melimpah.  Hal  ini  dikarenakan  indigo  karmin digunakan  sebagai  pewarna  dalam  industri tekstil.  Berdasarkan  latar  belakang  dan permasalahan tersebut maka dalam penelitian ini diupayakan  untuk  menghilangkan  (menyerap)
zat warna indigo karmin dengan memanfaatkan logam  aluminium  bekas.  Dengan  demikian, pencemaran  lingkungan  perairan  oleh  limbah cair yang mengandung zat warna indigo karmin yang  berasal  dari  proses  pewarnaan  tekstil maupun pencemaran lingkungan yang diakibatkan  oleh  aluminium  bekas  dapat dikurangi.
Dalam  penelitian  ini  selain  memanfaatkan aluminium bekas sebagai anoda jua memanfaatkan  karbon  baterai  bekas  sebagai katodanya. Dalam proses elektrolisis, penggunaan  aluminium  bekas  sebagai  anoda akan lebih efektif dibandingkan besi bekas. Hal ini  dikarenakan  dalam  sistem  elektrolisis alumunium  menghasilkan  flok  Al(OH) 3 selain itu  juga  dapat  menghasilkan  garam  tawas NaAl(SO 4 ) 3 12H 2 O (Vogel, 1985). Flok Al(OH) 3 berupa  gelatin  berwarna  putih  yang  dapat menyerap zat warna sedangkan NaAl(SO 4 ) 3 12H 2 O  berupa  garam  yang  sering dikenal sebagai tawas yang dapat dimanfaatkan untuk  menjenihkan  air  (Alearts  dan  Santika, 1999).
Terbentuknya  flok  Al(OH) 3 dan  tawas dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor,  diantaranya adalah  derajat  keasaman  (pH)  dan  temperatur. Oleh  karena  itu,  perlu  diketahui  bagaimana pengaruh variasi pH dan temperatur dari sistem elektrolisis terhadap zat warna indigo karmin.

## METODOLOGI

## Alat dan Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian antara lain  serbuk  indigo  karmin,  akuades,  natrium sulfat  (p.a),  asam  sulfat  (p.a)  dan  natrium
hidroksida  (p.a),  lempengan  aluminium  bekas dan karbon baterai bekas.
Peralatan  yang  digunakan  adalah  timbangan elektrik,  pH  meter  merk  HACH  seri  EC  20, termometer  100 ° C,  adaptor,  multitester  dan spektrofotometer 390.
Prosedur Kerja
Pembuatan  larutan  induk  zat  warna  indigo karmin  100  ppm: Larutan  induk  zat  warna indigo  karmin  konsentrasi  100  ppm  dibuat dengan  cara  melarutkan  100  mg  serbuk  zat warna  indigo  karmin  ke  dalam  labu  ukur  1000 mL,  kemudian ditambah dengan 20 mL NaOH 0,1M dan selebihnya ditambah akuades sampai tanda batas.
Elektrodekolorisasi zat warna indigo karmin dengan  variasi  pH: Elektrolisis  dilakukan terhadap larutan sampel zat warna indigo karmin dengan variasi pH 2, 4, 6, 7, 8, 10, 12 dan 14. Larutan sampel zat warna indigo karmin dibuat dari 40 mL larutan indigo karmin 25 ppm yang ditambah 0,71 gram Na 2 SO 4 dan H 2 SO 4 0,1 M atau  NaOH  0,1  M  untuk  mengatur  pH. Kemudian ditambah akuades sampai 50 mL.
Elektrolisis dilakukan pada jarak elektroda 1 cm selama 150 menit dan tegangan 12 volt. Setelah selesai,  larutan  hasil  elektrolisis  disaring. Absorbansi filtrat ditentukan dengan menggunakan spektrofotometer 390.
Elektrodekolorisasi zat warna indigo karmin dengan variasi temperatur: Variasi temperatur elektrolisis adalah 10ºC, 20ºC, 30ºC, 40ºC, 50ºC, 60ºC, 70ºC, 80ºC dan 90ºC. Larutan sampel zat warna indigo carmine dibuat dari 40 mL larutan indigo carmine 25 ppm yang ditambah de- ngan 0,71  gram  Na 2 SO 4 0,1  M,  kemudian  larutan
ditambah NaOH 0,1 M sampai pH menjadi 10. Kemudian ditambah aquades sampai volumenya menjadi  50  mL.  Selanjutnya  larutan  sampel  di elektrolisis dengan cara yang sama dengan point 2.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Metode  elektrolisis  dapat  digunakan  untuk menghilangkan  zat  warna  indigo  karmin  dari larutannya  karena  dalam  proses  elektrolisis terjadi proses oksidasi dan reduksi. Pada anoda terjadi  proses  oksidasi  yaitu  aluminium teroksidasi  menghasilkan  kation  aluminium (Al 3+ ),  sedangkan  pada  katoda  karbon  terjadi reaksi  reduksi  air  menghasilkan  gas  hidrogen (H 2 )  dan  ion  hidroksida  (OH - ).  Adanya  proses oksidasi  dan  reduksi  dalam  sistem  elektrolisis mengakibatkan terbentuknya aluminium hidroksida  (Al(OH) 3 )  yang  berupa  endapan gelatin  berwarna  putih.  Alumunium  hidroksida inilah  yang  mampu  mengadsorbsi  zat  warna indigo  karmin  dan  membentuk  kompleks aluminium hidroksida-indigo karmin.
Pada penelitian ini jarak antar elektroda adalah 1 cm  agar  gas  H 2 yang  dihasilkan  oleh  katoda karbon  pada  saat  proses  elektrolisis  dapat mengenai  permukaan  anoda  lebih  merata  dan optimal  sehingga  dapat  mempercepat  proses pengapungan  dan  pengumpulan  flok-flok Al(OH) 3 yang  dihasilkan  selama  proses elektrolisis.
Adanya  peristiwa  koagulasi  maupun  flokulasi zat warna indigo karmin oleh flok Al(OH) 3 dapat terjadi karena flok Al(OH) 3 mampu mengkopresipitasi  (membawa  serta  untuk mengendap)  zat  warna  tersebut.  Dalam  hal  ini proses kopresipitasi terjadi karena Al(OH) 3 yang
memiliki muatan listrik positif mampu berikatan dengan  indigo  karmin  yang  bermuatan  negatif parsial sehingga antara keduanya akan terbentuk suatu ikatan.
Menurut Ibanez et.al. (1998) dalam Ningsih dan Rahmanto (2000), ikatan yang terjadi antara zat warna  dan  besi  menghasilkan  suatu  senyawa kompleks  dengan  ikatan  kovalen  koordinasi, dengan asumsi besi berperan sebagai atom pusat dan zat warna sebagai ligannya.
Analog dengan hal tersebut, maka diasumsikan antara aluminium dan zat warna indigo karmin juga  terjadi  ikatan  membentuk  suatu  senyawa kompleks.  Namun  ikatannya  bukan  merupakan ikatan  kovalen  koordinasi,  tetapi  ikatan  yang terjadi  merupakan  hasil  dari  gaya  elektrostatik antara  kation  aluminium  dengan  muatan  dipol listrik  dari  molekul  air  sehingga  membentuk suatu kompleks aluminium terhidrat [Al(H 2 O) 6 ] 3+ (Wilkinsons, 1988).
Dalam  suasana  basa,  kompleks  aluminium terhidrat  [Al(H 2 O) 6 ] 3+ mengalami  transformasi menjadi  Al(OH) 3 yang  berupa  flok  berwarna putih. Dalam proses dekolorisasi, Al(OH) 3 yang teramati  sebagai  flok  gelatin  berwarna  putih lebih digambarkan sebagai AlO(OH)
(Wilkinsons, 1988).
Ikatan  antara  zat  warna  dengan  AlO(OH) ditunjukkan seperti pada reaksi 1.
L - H + (HO)OAl  L OAl + H 2 O …. (1)
Keterangan: L : zat warna.indigo karmin
Proses  pengikatan  zat  warna  indigo  karmin dengan  AlO(OH)  juga  analog  dari  mekanisme diatas. Mekanisme reaksi dari zat warna indigo karmin  dengan  Al(OH) 3 ditunjukkan  seperti pada gambar 1.
Dari  gambar  tersebut  terlihat  bahwa  Al(OH) 3 mengikat  ion  oksigen  pada  zat  warna  indigo karmin.  Tetapi  ada  kemungkinan  aluminium oksida  berikatan  dengan  nitrogen  karena nitrogen memiliki sepasang elektron bebas yang dapat  disumbangkan  untuk  membentuk  ikatan kovalen  koordinasi  dengan  AlO + .  Namun menurut teori asam basa keras lunak (hard soft acid  base ),  Al 3+ yang  merupakan  asam  keras akan lebih cenderung berikatan dengan oksigen yang merupakan basa keras jika dibanding kan dengan  nitrogen  yang  merupakan  basa  lunak (Sukarjo, 1984), sehingga interaksi antara AlO + dengan  oksigen  dari  zat  warna  indigo  karmin lebih dimungkinkan.
N H H N O O SO 3 - Na + - O 3 S O Al N H H N O O SO 3 - Na + - O 3 S Na + * (HO)OAl Na
Gambar 1. Reaksi indigo karmin dengan AlO(OH)
Dalam  proses  elektrodekolorisasi,  pH  larutan memiliki peranan penting. Penelitian yang telah di-  lakukan  oleh  Famila  dan  Rahmanto [4] menunjukkan  bahwa  laju  elektrodekolorisasi metil  orange pada  suasana  asam  ternyata  lebih tinggi daripada laju elektrodekolorisasi
phenolphtalein hasil  penelitian  Kristanto  dan Rahmanto. Oleh karena itu, proses elektrodekolorisasi metil orange dilakukan pada suasana  asam  sedangkan  elektrodekolorisasi phenolphtalein dilakukan pada suasana basa.
Pada penelitian ini diketahui bahwa elektrodekolorisasi  zat  warna  indigo  karmin dengan anoda aluminium dapat berlangsung baik dalam  suasana  asam  dan  suasana  basa,  seperti tampak pada gambar 2.
Gambar 2. Grafik hubungan pH terhadap persen elektrodekolorisasi
Dari  Gambar  2  tersebut  terlihat  bahwa  persen elektrodekolorisasi minimum terjadi pada pH 6. Dengan  meningkatnya  keasaman  maupun meningkatnya kebasaan persentase elektrodekolorisasi mengalami kenaikan.
Pada  suasana  asam,  terbentuknya  garam  tawas NaAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O  dari  sistem  elektrolisis karena  ion  aluminium  yang  dihasilkan  dari proses  oksidasi  logam  aluminium  bereaksi dengan  asam  sulfat  membentuk  garam aluminium sulfat. Garam aluminium sulfat yang terbentuk  bereaksi  lebih  lanjut  dengan  garam natrium  sulfat  sehingga  membentuk  garam NaAl(SO 4 ) 2 12 H 2 O yang dikenal sebagai tawas.
Reaksi yang terjadi seperti terlihat pada reaksi 2- 3.
Al 3+ + H 2 SO 4 (aq)  Al 2 (SO 4 ) 3 (aq) + 2H + . (2)
Al 2 (SO 4 ) 3 (aq) +Na 2 SO 4 (aq)  2NaAl(SO 4 )H 2 O   (3)
Tawas  bermanfaat  untuk  menjernihkan  air  dan dalam penelitian ini mampu mengurangi warna indigo karmin.
Dari gambar 2 terlihat bahwa pada range pH 2 sampai 6, terjadi penurunan persen elektrodekolorisasi  zat  warna  indigo  karmin seiring  dengan  meningkatnya  pH.  Hal  tersebut terjadi karena dengan kenaikan pH kemungkinan terbentuknya tawas NaAl(SO 4 ) 3 ·12H 2 O menjadi berkurang.  Hal  tersebut  dapat  terjadi  karena pembentukan  tawas  berlangsung  dengan  baik dalam suasana asam, sehingga dengan semakin berkurangnya  keasaman  maka  tawas  yang terbentuk semakin sedikit.
Mulai  pH  6  sampai  14  terlihat  bahwa  terjadi kenaikan  persen  elektrodekolorisasi  zat  warna indigo  karmin  seiring  dengan  semakin meningkatnya pH sistem.
Elektrodekolorisasi  terjadi  secara  maksimum pada  pH  14  dengan  persen  elektrodekolorisasi sebesar  51,95  %.  Hal  ini  terjadi  karena  dalam sistem elektrolisis terbentuk flok Al(OH) 3 yang berupa  gelatin  berwarna  putih.  Pembentukan flok Al(OH) 3 seperti ditunjuk kan oleh reaksi 4- 7.
Semakin  meningkat  harga  pH  sistem  maka semakin  banyak  flok  Al(OH) 3 yang  dihasilkan oleh sistem elektrolisis. Flok Al(OH) 3 ini dapat menyerap  zat  warna.  Semakin  banyak  flok Al(OH) 3 yang  terbentuk  maka  semakin  besar pula kemungkinan terjadinya proses penyerapan zat warna indigo karmin oleh Al(OH) 3 maupun kemungkinan terjadinya ikatan antara zat warna indigo karmin dengan Al(OH) 3 .
Faktor  lain  yang  juga  sangat  berpengaruh terhadap  proses  eletrodekolorisasi  zat  warna
indigo  karmin  adalah  temperatur.  Pengaruh temperatur  terhadap  elektrodekolorisasi  zat warna indigo karmin pada pH=10 dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Grafik hubungan temperatur terhadap persen elektrodekolorisasi
Anoda: Al (S)  Al 3+ (aq) + 3e - (4)
Al 3+ (aq) + 3OH - (aq)  Al(OH) 3(S) (5)
Katoda: 3H 2 O (l) + 3e  H 2(g) + 3OH - (aq) (6)
Total: Al (S) + 3H 2 O (l)  H 2(g) + Al(OH) 3(S) (7)
Dari  gambar  3  tersebut  terlihat  bahwa elektrodekolorisasi  zat  warna  indigo  karmin pada  pH=10  dapat  berlangsung  optimum  pada temperatur
70ºC
dengan persen elektrodekolorisasi  96,83  %.  Pada  temperatur 10ºC sampai 70ºC, adanya kenaikan temperatur dapat  mempercepat  berlangsungnya  reaksi redoks. Flok Al(OH) 3 yang dihasilkan semakin banyak sehingga reaksi dan penyerapan terhadap indigo karmin semakin cepat.
Pada  temperatur  yang  lebih  besar  dari  70ºC, adanya  kenaikan  temperatur  mengakibatkan penurunan  persen  elektrodekolorisasi.  Hal  ini terjadi karena pada temperatur di atas 70º dapat menyebabkan  terjadinya  destabilisasi  flok
Al(OH) 3 yang  terbentuk.  Selain  itu  ada kemungkinan  terjadinya  reaksi  balik  sehingga mengakibatkan  floks  Al(OH) 3 yang  terbentuk terionisasi menjadi Al 3+ dan OH - .

## KESIMPULAN
Larutan  zat  warna  indigo  karmin  dapat didekolorisasi  dengan  metode  elektrolisis menggunakan  elektroda  aluminium  bekas  dan karbon  bekas.  Elektrodekolorisasi  optimum pada  pada  pH=14,  temperatur  ruang  dengan persentase elektrodekolorisasi sebesar 51,95 %. Sedangkan  pada  pH=10  optimum  pada temperatur  70 o C  dengan  persen  elektro- dekolorisasi sebesar 98,33 %.

## DAFTAR PUSTAKA
Alearts, G.; Santika, S.S., Metode Penelitian Air , Surabaya:  Penerbit  Usaha  Nasional,  hal.
86 – 88.
Kristanto,  J.,  dan  Rahmanto,  W.  H.,  2000, J. Sains dan Matematika , 8 (2), 55 – 58.
Ningsih,  F.  D.,  dan  Rahmanto W.  H.,  2000, J. Sains dan Matematika , 8 (1), 25 – 28 Hadiyanto, A.D., dan Suhartana., 2003, J. Sains dan Matematika, 8(2), 52-54
Sukardjo, 1984, Kimia Koordinasi, Penerbit PT Bina Aksara Jakarta, hal. 22 – 24.
Wilkinson,  C.,  1988, Advanced  Inorganic Chemistry , 5 th edition, John wiley & Sons Inc, Unitied States, Page 211-213.
Vogel, Ab: Setiono, L., 1985, Buku Teks Analisa
Anorganik
Kualitatif Makro dan
Semimikro, edisi  kelima,  Penerbit  PT Kalman Media Pusaka, Jakarta, hal. 266- 268.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Temperatur ( C) P er se n el ek tr od ek ol or is as i