KOAGULASI PEWARNA INDIGO KARMINA (Disodium-3,3’-dioxo-2,2’- bi-indolylidene-5,5’-disulfonat) DENGAN METODE ELEKTROLISIS

## MENGGUNAKAN ANODA SENG
Adi Darmawan, Suhartana, Leny Kristinawati
Laboratorium Kimia Anorganik Jurusan Kimia – FMIPA, Universitas Diponegoro, Semarang

## RINGKASAN
Zat warna indigo karmina merupakan salah satu senyawa organik yang digunakan dalam proses pewarnaan  tekstil.  Zat  warna  ini  menghasilkan  limbah  cair  yang  mengakibatkan  pencemaran  dan kerusakan lingkungan. Sementara seng sisa juga mudah ditemukan
Elektrolisis merupakan suatu metode yang digunakan untuk memanfaatkan kembali kedua limbah tersebut. Logam seng dimanfaatkan sebagai elektroda untuk mendekolorisasi pewarna indigo karmina. Elektrolisis dilakukan selama 7 menit dan tegangan eksternal 6 Volt dengan variasi pH dan temperatur. Hasil elektrolisis dianalisis dengan Spektrofotometer UV-Vis.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa elektrodekolorisasi dipengaruhi oleh pH dan temperatur. Elektrodekolorisasi  pewarna  indigo  karmina efektif dilakukan pada  pH  asam  yaitu 4  dengan  persen dekolorisasi 94,52% dan pada temperatur 70 o C dengan persen dekolorisasi 98,09 %.
COAGULATION OF INDIGO CARMINE (Disodium-3,3'-Dioxo-2,2'-Bi-Indolylidene-

## 5,5'-Disulfonat) WITH THE ELECTROLYSIS METHOD USE  ZINC AS ANODE.

## SUMMARY
Indigo carmine dye is one of organic compound used in textile coloration process. It makes liquid waste that causes pollution and environmental damage. For a while, zinc is also easy to found.
Electrolysis is a method that used to recycle both pollutants. Zinc reuses as an electrode to recycle the colorized liquid waste from indigo carmine dye. The electrolysis result is analyzed by spectrofometer UV-Vis.
The  experiment  result  indicates  that  electrodecolorization  is  influenced  by  pH of  solution  and temperature. Electrodecolorization is efective in acid condition (pH 4) with decolorization percentage 77,23% and temperature 70oC with decolorization percentage 98,61%.

## PENDAHULUAN
Salah satu cara dan yang paling umum dilakukan untuk  menghilangkan  zat  warna  dalam  larutan adalah  koagulasi  dan  flokulasi.  Koagulan  yang paling umum digunakan adalah alum atau tawas (Al 2 (SO 4 ) 3 )  dan  Ca(OH) 2 (Ariana,  1993). Koagulasi  adalah  proses  destabilisasi  muatan positif atau negatif dari spesies yang terlarut oleh muatan  positif  atau  negatif  yang  ditambahkan pada larutan tersuspensi (Ariana, 1993). Ion Al 3+
umum  digunakan  sebagai  koagulan  karena memiliki  muatan  yang  besar  dan  jari-jari  yang kecil  sehingga  memiliki  kemampuan  untuk mempolarisasi spesies muatan tersuspensi secara baik untuk membentuk flok (Petrucci, 1989).
Secara teoritik, ion-ion bermuatan positif dapat digunakan sebagai koagulator. Keberadaan ion- ion  positif  dalam  larutan  dapat  terjadi  melalui beberapa  cara  antara  lain,  pelarutan  garam- garam  dalam  air  atau  dengan  mengoksidasi
logam  dalam  larutan  menggunakan  proses elektrolisis.  Penelitian  pendahuluan  tentang dekolorisasi zat warna menggunakan logam besi telah  banyak  dilakukan,  seperti  dekolorisasi timol  biru  (Ibanez  dkk,  1998),  fenolftalin (Kristanto  dan  Rahmanto,  2000),  metil  jingga (Ningsih  dan  Rahmanto,  2000)  dan  pewarna indigo  karmina  (Hadiyanto  dan  Suhartana, 2003).
Menurut  Hadiyanto  dan  Suhartana  (2003), bahwa logam besi dapat mendekolorisasi indigo karmina dengan baik. Pengurangan warna terjadi dengan baik pada pH asam. Logam besi mampu mengalami  reaksi  oksidasi  dengan  potensial standar  bernilai  positif.  Selain  itu  logam  besi dapat  membentuk  flok  Fe(OH) 3 yang  mampu menyerap zat warna (Willkinson, 1989). Dengan melihat  kemampuan  elektroda  besi  sebagai koagulator indigo karmina maka perlu dilakukan penelitian  lanjutan  dekolorisasi  indigo  karmina dengan menggunakan elektroda yang berbeda.
Sementara itu menurut (Willkinson, 1989) seng memiliki  sifat  sebagai  pengoksidasi  dengan potensial  standar  bernilai  positif.  Logam  seng mampu  membentuk  gelatin  Zn(OH) 2 yang mempunyai pori-pori sehingga dapat digunakan untuk mendekolorisasi zat warna (Vogel, 1990). Dengan kemiripan sifat antara besi dan seng ini, maka  seng  dimungkinkan  untuk  digunakan sebagai  koagulan  alternatif  pengganti  besi. Dalam penelitian ini dilakukan elektrokoagulasi pewarna  indigo  karmina  dengan  menggunakan logam  seng  sebagai  anoda  dan  karbon  sebagai katoda.
Dalam penelitian ini diamati pengaruh tegangan eksternal, jarak elektroda, waktu elektrolisis, pH dan  temperatur  terhadap  kemampuan  koagulasi
yang  diukur  dengan  pengurangan  absorbansi warna larutan.

## METODE PENELITIAN
Desain Alat. Anoda seng dibuat dari lempengan seng  dengan  ukuran  0,2  cm  x  1  cm  x  6  cm. Katoda  karbon  dibuat  dari  karbon  sisa  baterai. Anoda dan katoda diletakkan sejajar dalam gelas beaker  100  mL.  Kemudian  diberi  tegangan eksternal DC
Pembuatan  seri  larutan  indigo. Larutan  seri indigo dengan konsentrasi 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35  dan  40  mg/L  masing-masing  sebanyak  100 mL.
Elektrokoagulasi  pewarna  indigo  karmina. Larutan  indigo  karmina  25  mg/L  40  ml  dalam gelas  beaker  ditambah  Na 2 S 2 O 4 .  Setelah  itu larutan  dipindahkan  ke  labu  takar  50  mL  dan ditambah akuades sampai tanda batas, selanjutnya  dipindah  ke  dalam  sel  elektrolisis. Beberapa variasi dilakukan diantaranya:
1. Variasi  tegangan  eksternal.  Elektrolisis dilakukan dengan tegangan 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 volt.
2. Variasi jarak elektroda. Elektrolisis dilakukan dengan jarak antar elektroda 1; 1,5; 2 dan 2,5 cm
3. Variasi waktu elektrolisis. Elektrolisis dilakukan selama 5, 6, 7 dan 8 menit.
4. Variasi pH. Elektrolisis dilakukan pada pH 4, 6, 8, 10 dan 12
5. Variasi  temperatur  elektrolisis.  Elektrolisis dilakukan pada suhu  30 o , 40 o , 60 o dan 70 o
Setelah  selesai  elektrolisis  hasil  elektrolisis disaring  dan  ditentukan  absorbansinya  dengan menggunakan spektrofotometer UV–Vis.
Perhitungan  persen  dekolorisasi  pewarna Indigo. Persen  dekolorisasi  digunakan  untuk mengetahui  persen  pengurangan  konsentrasi sebelum dan setelah elektrolisis.
% Dekolorisasi = o C C ] [ } [  x 100%
 [C]  =  perubahan  konsentrasi  yaitu  konsen- trasi awal dikurangi konsentrasi akhir.
[C] o =  konsentrasi awal

## PEMBAHASAN
Telah  dilakukan  penelitian  untuk  mengetahui pengaruh  tegangan  eksternal,  jarak  elektroda, waktu  elektrolisis,  pH  dan  temperatur terhadap kemampuan  elektrokoagulasi  pewarna  indigo karmina menggunakan anoda seng.
Metode elektrolisis digunakan dalam penghilangan  zat  warna  indigo  karmina  karena dalam  proses  elektrolisis  logam  seng  sebagai anoda  akan  teroksidasi  menjadi  ion  Zn 2+ yang selanjutnya  akan  membentuk  seng  hidroksida (Zn(OH) 2 )  yang  berupa  endapan  gelatin.
Endapan  gelatin  ini  mampu  memflokulasi pewarna  indigo  karmina  melalui  proses koagulasi.
Elektrolisis  dengan  menggunakan  anoda  besi untuk  menghasilkan  flokulan  besi  hidroksida telah  banyak  dilakukan  dan  diteliti  pada penelitian sebelumnya. Kristanto dan Rahmanto (2000), dalam penelitiannya menyatakan bahwa konstanta  adsorbsi  fenolftalein merupakan fungsi  kesebandingan  dari  voltase  yang diberikan,  dengan  kata  lain  laju  adsorbsi fenolftalein sebanding dengan voltase elektrolisis besi.
Proses dekolorisasi indigo karmina dapat terjadi karena  koagulasi  indigo  karmina  oleh  koloid seng  hidroksida.  Seng  hidroksida  di  dalam  air
akan  tersuspensi  membentuk  koloid  gelatin. Kopresipitasi  pewarna  indigo  karmina  oleh endapan  gelatin  besi  hidroksida  tersebut  dapat terjadi  karena  adanya  interaksi  antara  koloid seng  hidroksida  dan  pewarna  indigo  karmina oleh adanya gaya van der Walls yang disebabkan oleh  perbedaan  muatan  pada  permukaan  kedua partikel tersebut.

## Pengaruh Tegangan Eksternal (Voltase)
Elektrolisis dilakukan dengan tegangan eksternal 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 Volt. Dari gambar 1 dapat dilihat bahwa, elektrokoagulasi meningkat dengan  meningkatnya  tegangan  yang  diberikan dan mendatar pada tegangan 3 volt
Gambar 1. Grafik hubungan voltase elektro- lisis terhadap persen dekolorisasi indigo karmina
Sesuai dengan hukum ohm: I = R V maka dengan kenaikan  voltase  atau  tegangan  dari  luar  maka semakin besar arus yang mengalir pada larutan. Sehingga  menyebabkan  semakin  cepat  reaksi pembentukan  Zn(OH) 2 .  Dengan  demikian semakin  cepat  reaksi  elektrokoagulasi  pewarna indigo karmina.  Setelah tegangan 3 volt persen dekolorisasi cenderung tetap artinya ambang E sel untuk penelitian ini adalah 3 volt. Di atas 3 volt pengarauh tegangan tidak berpengaruh.
Pengaruh Jarak Elektroda.
75 80 85 90 95 100 105 1 2 3 4 P e rs e n d e k o lo ri s a s i (%)
Voltase (Volt)
Dari  gambar  2  terlihat  bahwa  semakin  dekat jarak  antar  elektroda  maka  pengurangan warnanya  semakin  baik.  Semakin  dekat  jarak antar elektroda maka semakin besar dekolorisasi indigo karmina.
Gambar 2 . Grafik hubungan jarak elektroda terhadap persen dekolorisasi indigo karmina
Hal ini sesuai dengan persamaan : R = A l  . Jika luas  penampang  elektroda  ( A )  dibuat  konstan, semakin  kecil jarak  elektroda  ( l )  semakin  kecil pula  hambatan  yang  timbul  dalam  larutan  ( R ) pada sistem elektrolisis tersebut. Sesuai dengan hukum  Ohm  :  I  = R V ,  pada  potensial/tegangan konstan,  semakin  kecil  hambatan  yang  timbul dalam larutan maka arus menjadi semakin besar. Sehingga  mengakibatkan  proses  oksidasi  yang terjadi  semakin  cepat  dan  ion  Zn 2+ semakin banyak  terbentuk  Akibatnya  pembentukan  flok seng hidroksida semakin cepat.
Disamping  itu,  pada  proses  elektrolisis  dengan jarak  elektroda  1  cm  maka  gas  H 2 yang dihasilkan oleh katoda selama proses elektrolisis dapat  mengenai  permukaan  anoda  secara  lebih merata  sehingga  dapat  mempercepat  proses pengapungan  dan  pengumpulan  flok-flok  seng hidroksida  yang  dihasilkan  selama  proses elektrolisis. Dengan jarak 1 cm ini ion seng hasil
oksidasi  semakin  terkonsentrasi  sehingga  lebih mudah untuk membentuk flok seng hidroksida.

## Pengaruh Waktu Elektrolisis
Dari  gambar  3  didapatkan  bahwa  dengan meningkatnya  waktu  maka  persen  dekolorisasi semakin meningkat.
Gambar 3. Grafik hubungan waktu elektrolisis terhadap  persen  dekolorisasi  indigo karmina
Sesuai  dengan  hukum  Faraday  : W  = 96500 t i e   ,
maka  dengan  meningkatnya  waktu  maka  berat yang  didapat  semakin  besar.  Ini  menunjukkan bahwa  semakin  banyak  flok  seng  hidroksida yang  terbentuk.  Dengan  meningkatnya  waktu maka  waktu  elektrolisis  semakin  lama  dan  ion seng  yang  terbentuk  semakin  banyak.  Dengan semakin  banyaknya  ion  seng  yang  terbentuk maka  pembentukan  flok  seng  hidroksida semakin banyak juga. Sehingga semakin banyak indigo  karmina  yang  terkoagulasi.  Elektrolisis terhadap  larutan  sampel  indigo  karmina dilakukan  selama  7  menit  tetapi  diperkirakan dengan bertambahnya waktu persen dekolorisasi akan menjadi stasioner.

## Pengaruh pH
Banyak  faktor  dapat  mempengaruhi  proses elektrokoagulasi pewarna indigo karmina, salah satunya  adalah  pH,  sebab  pembentukan  flok
0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 5 pers en dek ol ori sa si (% ) jarak elektroda (cm) 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 pe rsen de ko lori sa si ( % ) waktu elektrolisis (menit)
seng dan proses elektrolisis ditentukan oleh pH larutan,  dari  eksperimen  didapatkan  hasil sebagai berikut.
Dari Gambar 4. dapat dilihat bahwa elektrokoagulasi  terjadi  sangat  baik  pada  pH sangat asam dan sangat basa.
Gambar 4 . Grafik pengaruh pH terhadap persen dekolorisasi indigo karmina
Dalam  suasana  sangat  asam  terjadi  netralisasi muatan  negatif  ion  hidroksida  oleh  ion-ion hidrogen  sehingga  mendukung  pengikatan molekul indigo karmina oleh seng. Pada suasana sangat basa terjadi kenaikan persen dekolorisasi karena  terbentuknya  Zn(OH) 2 yaitu  seng hidroksida  berupa endapan  seperti  gelatin  yang berwarna putih, dimana flok ini dapat menyerap zat warna dari indigo karmina tersebut. Menurut Wilkinson  seng  mudah  bereaksi  dengan  asam pengoksidasi, melepaskan H 2 dan menghasilkan ion divalensi. Pada suasana basa kuat seng larut karena  kemampuannya  membentuk  ion  zinkat ZnO 2 2- . Menurut Vogel seng hidroksida bersifat amfoter sehingga elektrokoagulasi terjadi dengan baik pada suasana asam dan basa.
Zn 2+ + 2OH - (aq)  Zn(OH) 2(s) (1)
Pada suasana asam:
Zn(OH) 2 (s) + 2H +  Zn 2+ + 2H 2 O (aq) (2)
Pada suasana basa:
Zn(OH) 2(s) + 2OH -  [Zn(OH) 4 ] 2- (3)
Persentase dekolorisasi pewarna indigo karmina pada  pH  asam  cenderung  lebih  tinggi  dari  pH basa. Hal ini disebabkan oleh dua hal, pertama adalah  seng  lebih  mudah  teroksidasi  pada suasana asam dibandingkan pada suasana basa. Sehingga  dengan  waktu  yang  sama  seng hidroksida  yang  dihasilkan  pada  suasana  asam akan  lebih  banyak  dibandingkan  pada  suasana basa. Kedua, pada  suasana  asam  ion-ion hidrogen  lebih  mudah  terserap  oleh  endapan gelatin seng hidroksida, sehingga mengakibatkan seng hidroksida semakin bermuatan  positif,  akibatnya  partikel-partikel bermuatan negatif seperti halnya indigo karmina akan mudah terkopresipitasi pada suasana asam dibandingkan  pada  suasana  basa.  Pada  suasana basa  dengan  adanya  ion-ion  hidroksida  pada larutan,  gugus  H + yang  mengelilingi  flok  seng hidroksida  akan  ternetralkan  oleh  ion-ion hiroksida yang ada dalam larutan sehingga flok seng  hidroksida  tidak  terlalu  bermuatan  positif yang  berakibat  kemampuan  koagulasi  pada suasana  basa  lebih  rendah  daripada  suasana asam.

## Pengaruh Temperatur
Gambar 5 . Grafik hubungan temperatur dengan persen  dekolorisasi  pewarna  indigo karmina
Dari  gambar  5  terlihat  bahwa  elektrokoagulasi semakin baik dengan kenaikan temperatur. Dari
0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 P e rs e n D e k o lo ri s a s i pH 95.5 96 96.5 97 97.5 98 98.5 99 99.5 0 20 40 60 80 P ersen D ek olori sa si Temperatur
grafik  dapat  dilihat  bahwa  dengan  kenaikan temperatur persen dekolorisasi semakin meningkat.
Hal  ini  disebabkan  karena  dengan  kenaikan temperatur mempercepat berlangsungnya reaksi redoks,  sehingga  ion  seng  yang  dihasilkan semakin  banyak.  Dengan  semakin  banyaknya ion  seng  maka  pemebentukan  seng  hidroksida juga  semakin  banyak.  Suatu  molekul  dapat bereaksi bila mempunyai tenaga lebih tinggi dari tenaga  rata-rata  molekul  dalam  sistem.  Selisih tenaga  ini  yang  disebut  tenaga  aktivasi.  Hanya molekul-molekul yang mempunyai tenaga lebih besar atau sama dengan tenaga aktivasi ini, yang dapat bereaksi.
Makin  tinggi  temperatur,  seng  hidroksida memiliki  tenaga  lebih  besar  atau  sama  dengan tenaga  aktivasi,  hingga  makin  cepat  reaksinya. Hal  ini  disebabkan  karena  seng  hidroksida  dan pewrana  indigo  karmina  selalu  mengadakan tumbukan.  Dengan  adanya  tumbukan  ini  maka seng  hidroksida  dan  pewarna  indigo  karmina mempunyai tenaga kinetik yang tinggi. Sehingga dengan  kenaikan  temperatur  ini  maka  energi aktivasinya  lebih  mudah  terlampaui.  Sehingga reaksi  reaksi  koagulasi  seng  hidroksida  dengan pewarna indigo karmina makin cepat.
Dengan  kenaikan  temperatur  maka  efisiensi koagulan  ion  logam  seng  untuk  mengkoagulasi pewarna  indigo  karmina  semakin  besar  karena terjadi  netralisasi  antara  seng  hidroksida  dan pewarna  indigo  karmina.  Dapat  dikatakan  juga bahwa  dengan  kenaikan  temperatur  maka meningkatkan laju reaksi sehingga reaksi antara pewarna indigo karmina dengan seng hidroksida semakin cepat.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  pengamatan  selama  elektrolisis  dan pengukuran konsentrasi pewarna indigo karmina sisa dalam larutan dapat disimpulkan:
1. Seng dapat digunakan sebagai koagulator zat warna indigo karmina.
2. Semakin  jauh  jarak  elektroda  maka  persen dekolorisasi semakin kecil.
3. Semakin lama waktu elektrolisis maka persen dekolorisasi semakin meningkat.
4. Elektrokoagulasi  efektif  dilakukan  pada suasana  asam  dibandingkan  pada  suasana basa, hasil optimal didapatkan pada pH 4.
5. Kenaikan temperatur menyebabkan elektrokoagulasi semakin cepat, pada temperatur  70 0 C  elektrokoagulasi  berjalan dengan  baik  dengan  persen  dekolorisasi 98,09%.

## DAFTAR PUSTAKA
Ariana,  T.  W.,  1993, Pengolahan  Limbah Uranium, Tabloid STTL 4 th ed,
Jogjakarta, p. 4.
Hadiyanto,  A.D.  dan  Suhartana,  2003, J.  Sains dan Matematika , 8(1), p. 52-54.
Ibanez,  J.  G.,  Singh,  M.  M.  dan  Syarfan, J.  Z ., 1998, J. Chem Educ , 75(8), p. 1040-1041.
Kristanto,  J.  dan  Rahmanto,  W.  H.,  2000, J. Sains dan Matematika, 8 (2), p. 55 – 58
Ningsih,  F.  D.  dan  Rahmanto  W.  H.,  2000, J.
Sains dan Matematika, 8 (1), p. 25 – 28
Petrucci, R. H., 1989, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern , edisi keempat, Erlangga, Jakarta, p. 30.
Vogel,  1990, Buku  Teks  Analisa  Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, Bag I-II,
Kalman Media Pustaka.
Wilkinson  dan  Cotton,  1989, Kimia  Anorganik Dasar , Universitas Indonesia, Jakarta.