Stannum : Jurnal Sains dan Terapan Kimia , 1 (1) (2019) 25-28

## Stannum : Jurnal Sains dan Terapan Kimia
Website: https://journal.ubb.ac.id/index.php/stannum doi:
Research paper
The Adsorption Efficiency of Lead From Post-Tin Mining Water using Nanomagnetic Fe 3 O 4 /Chitosan Portunus pelagicus shells Efisiensi Adsorpsi Timbal dari Air Tambang Pasca Timah Menggunakan Cangkang Nanomagnetik Fe3O4/Kitosan Portunus pelagicus
Verry Andre Fabiani 1 , Eva Julianti 1 , Ary Samsiar 1 , Ristika Oktavia Asriza 1
1) Department of Chemistry, Universitas Bangka Belitung Kampus Terpadu Universitas Bangka Belitung, Bangka, Bangka Belitung, 33172
* Corresponding author: verry-andre@ubb.ac.id

## ABSTRACT
Adsorption  was  carried  out  on  the  water  of  post  tin  mining  using  nanomagnetic Fe 3 O 4 /chitosan  from Portunus  pelagicus shells.  Nanomagnetic  Fe 3 O 4 /Chitosan  was prepared  for  lead  adsorption.  The  nanomagnetic  Fe 3 O 4 was  characterized  through  XRD and chitosan was characterized through FTIR The concentration of Pb in post tin mining water is 0,36 ppm. This study varied the mass of Fe 3 O 4 and stirring time. The adsorption results were analyzed by AAS and obtained the largest adsorption efficiency (58,33%) at stirring 30 minutes with a mass of Fe 3 O 4 of 75 mg. Keywords : adsorption, chitosan, lead, nanomagnetic, portunus pelagicus shells

## PENDAHULUAN
Penambangan  timah  di  Kepulauan  Bangka Belitung  hingga  saat  ini  masih  terus berlangsung,  meskipun  tambang  illegal  sudah mulai  berkurang  namun  lahan  pasca  tambang timah  masih  banyak  tersebar  dan  tidak teroptimalkan.  Lahan  pasca  tambang  timah atau  yang  lebih  dikenal  dengan  kolong  timah memiliki  tingkat  cemaran  logam  berat  yang sangat tinggi. Beberapa logam berat yang pada kolong  timah  Bangka  meliputi  As,  Fe,  Pb,  Al, dan Zn yang melebihi baku mutu pada perairan ataupun  budidaya  ikan  baik  berdasarkan  PP Nomor  HK.00.06.1.52.4011-  KBPOM,  2009 (Henny & Susanti, 2009).
Tingginya  kadar  logam  berat  seperti  logam Pb pada perairan dapat menurunkan mutu air serta  merusak  lingkungan  dan  organisme perairan.  Logam  Pb  perlu  ditangani  serius karena  dapat  berpengaruh  buruk  terhadap seluruh  organisme  perairan  dan  dapat terakumulasi  dalam  rantai  makanan  (Sahara, 2009).  Usaha  mengurangi  tingkat  cemaran logam  timbal  (Pb)  pada  perairan  saat  ini diarahkan  pada  penggunaan  material  yang mudah  didegradasi  yaitu  melalui  metode adsorpsi. Kelebihan metode adsorpsi diantaranya  lebih  sederhana,  efektifitas  dan efisiensinya relatif tinggi serta tidak
memberikan efek samping berupa zat beracun (Volesky & Naja, 2005). Salah  satu  metode  untuk  mengendalikan pencemaran logam berat pada air kolong yaitu dengan  remediasi.  Saat  ini  riset  mengenai remediasi air yang tercemar logam berat terus berkembang, salah satunya yaitu menggunakan adsorben  berukuran  nano  (20-50  nm). Nanomagnetik (Fe 3 O 4 ) telah terbukti mempunyai  daya  serap  tinggi  terhadap  logam berat seperti Hg (II), Pb (II), Cd (II), dan Cu (II) dari dalam air (Zhou et al , 2009). Nanomagnetik  (Fe 3 O 4 )  memiliki  sifat multifungsi yang unggul seperti toksisitas yang rendah, ukuran kecil, biokompabilitas, superparamagnetik,  dan lain-  lain  (Igder et  al , 2012).  Namun,  disisi  lain  nanomagnetik  Fe 3 O 4 cenderung  tidak  stabil  dan  mudah  teroksidasi sehingga diperlukan komposit untuk mengatasi hal  tersebut.  Salah  satu  komposit  yang digunakan  yaitu  polimer  kitosan  sebagai pengikat Fe 3 O 4 yang bertujuan agar Fe 3 O 4 tetap stabil,  tidak  mudah  teroksidasi,  dan  tidak membentuk  agregat.  Kitosan  dikenal  juga sebagai pengkelat logam-logam beracun.
Kitosan  merupakan  biopolimer  alam  yang bersifat polielektrolit kationik yang berpotensi tinggi untuk penyerapan logam dengan mudah terbiodegradasi serta tidak beracun. Sanjaya & Yuanita (2007) telah melaporkan bahwa logam Pb  dapat  terserap  dengan  baik  oleh  kitosan. Pada  penelitian  ini  telah  dilakukan  adsorpsi logam  Pb  pada  kolong  timah  Bangka menggunakan  nanomagnetik  (Fe 3 O 4 )  yang dikomposit  menggunakan  kitosan.  Sumber kitosan yang digunakan yaitu limbah cangkang rajungan  yang  tidak  teroptimalkan.  Sintesis nanomagnetik-kitosan dilakukan dengan memvariasikan  massa  Fe 3 O 4 dan  menghitung efisiensi adsorpsinya.
Karakterisasi nanomagnetik  dilakukan  dengan  XRD,  kitosan dengan  FTIR,  dan  analisis  penyerapan  logam dilakukan dengan AAS.

## METODOLOGI

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian: Kitosan  cangkang  rajungan,  serbuk  Fe 3 O 4 , parafin, carboxy  methyl  cellulose (CMC), Formaldehid,  Alkohol  96%,  HNO3,  CH 3 COOH, NaOH, HCl dan akuades.
Alat Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian: beaker  glass  250  dan  1000  ml,  erlenmeyer, gelas  ukur  100  dan  50  ml,  pipet  tetes,  labu ukur, timbangan digital, kertas saring, oven dan
magnetic stirrer, , X-Ray Diffractometer (XRD), Atomic  Absorption  Spectroscopy  (AAS),  Fourier Transform  Infra  Red (FTIR),  Alumunium  Foil, Botol  Sampel,  Oven,  Corong,    Plastik  Sampel, Wrapping, Labu bundar 1000  dan 250 ml.

## Prosedur

## Sintesis Nanomagnetik-Kitosan
Sintesis  nanomagnetik-kitosan  mengacu pada  penelitian  Izak et  al (2014).  Langkah pertama  yang  dilakukan  yaitu  menimbang nanopartikel Fe 3 O 4 sesuai dengan variasi yang ditentukan.  Lalu  membuat  larutan  kitosan  1% dengan menambahkannya dengan asam asetat. Nanopartikel  Fe 3 O 4 dicampur  dengan  larutan kitosan 1% diaduk sambil ditambahkan setetes demi setes larutan pengemulsi yang mengandung  15  ml  parafin  dan  0,25  mL  CMC 1%.  Diaduk  selama  5  jam  pada  suhu  kamar. Kemudian  tambahkan  secara  perlahan  5  mL formaldehid 37% dan diaduk sampai tebentuk endapan.  Kemudian  dikeringkan  pada  suhu 200 o C  di  dalam  oven  selama  2  jam  dan disimpan di tempat yang kering. Nanomagnetik kemudian  dianalisis  dengan  XRD  dan  kitosan dianalisis dengan FTIR.

## Proses Adsorpsi
Pada komposisi bahan nanopartikel magnetik-kitosan yang divariasi adalah jumlah nanopartikel  magnetiknya.  Variasi  yang digunakan yaitu 75 mg, 95 mg, 105 mg dan 120 mg.  Setelah  campuran  dengan  variasi komposisi dibuat bahan nanopartikel magnetik-kitosan dimasukkan kedalam larutan analit  dan  sampel  air  kolong  timah.  Pada variasi  lama  perendaman  bahan  nanopartikel magnetik-kitosan  dalam  air  terkontaminasi logam  berat  digunakan  variasi  waktu  30,  40 dan 50 menit. Selanjutnya dilakukan pengujian dengan  spektrometer  serapan  atom  (SSA) untuk  mengetahui  komposisi  dan  waktu kontak optimal dalam proses adsorpsi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakterisasi Nanomagnetik (Fe 3 O 4 )
Sumber  Fe 3 O 4 yang  digunakan  dalam sintesis  nanomagnetik-kitosan  berasal  dari bahan  komersil  yang  telah  disintesis.  Untuk memastikan  fasa  Fe 3 O 4 yang  terbentuk selanjutnya  dilakukan  analisis  XRD.    Hasil  uji difraksi  sinar-x  selanjutnya  untuk  mengetahui fase  dan  struktur  kristal.  Fase  kristal ditunjukkan  dengan  adanya  puncak-puncak difraksi.  Proses  identifikasi  fase  didasarkan pada  pencocokan  data  posisi-posisi  puncak difraksi terukur dengan basis data ( database ).
Gambar 1. Difraktogram Fe 3 O 4 (merah), standar (biru)
Puncak-puncak  yang  mempresentasikan senyawa  Fe3O4  terlihat  pada  Gambar  1  yaitu pada  posisi  2θ  sama  dengan  30,10ᵒ,  35,47ᵒ, 43,13ᵒ,  56,97ᵒ,  62,60ᵒ.  Selanjutnya  untuk ukuran  partikel  dapat  dianalisis  dengan formula  Scherrer dan  diperoleh  ukuran  rata- rata yaitu 28,29 nm (Tabel 1).
dimana :
D  =  ukuran  partikel    ;  λ  =  panjang  gelombang Cu K  (1,5406 Å ) ;   = sudut bragg (rad) ;  K  = shape factor (0,9) ; = FWHM (rad)
Tabel  1 .  Hasil  Data  Analisis  Ukuran  Partikel Fe 3 O 4 (deg) (rad) FWHM (rad) D (nm) 30,10 0,2627 0,0053 26,78 35,47 0,3095 0,0053 27,15 43,13 0,3764 0,0053 27,81 56,97 0,4971 0,0053 29,42 62,60 0,5462 0,0053 30,27 Ukuran Partikel (D) rata-rata 28,29 Isolasi kitosan dari cangkang rajungan Isolasi kitosan cangkang Rajungan dilakukan  dalam  tiga  tahap  perlakuan  yaitu deproteinasi,  demineralisasi,  dan  deasetilasi. Deproteinasi  dilakukan  dengan  menambahkan NaOH,  HCl,  dan  kemudian  dicuci  dengan akuades.  Reaksi  deproteinasi  bertujuan  untuk memutuskan  ikatan  antara  protein  dan  kitin dengan cara menambahkan natrium hidroksida.  Proses  demineralisasi  yaitu
pencampuran  limbah  cangkang  rajungan dengan larutan HCl 1 N dan terjadi reaksi yang cukup signifikan. Selanjutnya terbentuk banyak gelembung  udara  yang  berlangsung  selama kurang  lebih  5-10  menit.  Hal  ini  disebabkan terbentuknya gas CO 2 . Hasil  endapan  dimineralisasi    digunakan sebagai  kitosan  pada  sintesis  nanomagnetik- kitosan.  Endapan  kitosan  cangkang  rajungan berwarna  merah  muda  pucat.  Kitosan kemudian  dikarakterisasi  dengan  FTIR  untuk mengamati gugus fungsi yang terbentuk.
Gambar 2. Spektrum FTIR Kitosan
Pada gambar 2 terlihat adanya serapan khas untuk  kitosan  yang  terdapat  pada  bilangan gelombang 3225-3412 cm- 1 yang menunjukkan adanya  ikatan  hidrogen  dari  gugus  –OH  yang tumpang tindih dengan rentangan –NH. Puncak serapan  pada  bilangan  gelombang  2916  cm -1 dan 2866 cm -1 menandakan adanya stretching asimetris  dari  CH(-CH 2 -).  Sementara  itu, terdapat  puncak  serapan  dengan  intensitas lemah  pada  bilangan  gelombang  1643  cm -1 yang  menujukkan  adanya  stretching  C=O(- NHCOCH 3 -).  Puncak  serapan  pada  bilangan gelombang  1030cm -1 menunjukkan  adanya stretching simetris C-O (-C-O-C-)

## Adsorpsi Logam Pb
Proses adsorpsi dilakukan pada logam berat Pb.  Sampel  air  kolong  timah  yang  digunakan berasal  dari  kolong  timah  Desa  Rebo Kabupaten Bangka yang baru terbentuk sekitar 5 bulan. Berdasarkan hasil analisis menggunakan  spektrofotometer  serapan  atom (AAS)  diketahui  bahwa  konsentrasi  logam  Pb pada sampel air kolong timah  yaitu  0,36  ppm. Menurut Permenkes No.492/2010, konsentrasi logam  Pb  tersebut  berada  diatas  batas maksimal  logam  berat  Pb  yang  diperbolehkan
pada  air  yaitu  0,01  ppm  sehingga  dapat dikatakan  bahwa  air  kolong  timah  tidak  layak digunakan.  Oleh  sebab  itu,  diperlukan  proses adsorpsi  untuk  mengurangi  konsentrasi  Pb tersebut  dan  hasilnya  disajikan  pada  tabel berikut:
Tabel  2. Hasil  adsorpsi  logam  Pb  dengan variasi massa Fe 3 O 4 Waktu pengadukan (menit) Massa Fe 3 O 4 0 mg 75 mg 95 mg 105 mg 120 mg 30 0,15 0,20 0,27 0,25 0,15 40 tt tt tt tt tt 50 tt tt tt tt tt *tt : tidak terdeteksi
Berdasarkan  tabel  2  terlihat  bahwa  kondisi optimum  pada  proses  adsorpsi  logam  Pb terjadi  pada  penambahan  Fe 3 O 4 sebanyak  75 mg  dengan  waktu  pengadukan  selama  30 menit.  Pada  waktu  pengadukan  40  dan  50 menit  pada  semua  variasi  massa  Fe 3 O 4 menunjukkan  tidak  terdeteksinya  logam  Pb, hal  ini  disebabkan  karena  konsentrasi  logam Pb  yang  dihasilkan  sangat  kecil  karena kepekaan  alat  yang  digunakan  yaitu  <0,0001 ppm (Warni et al, 2017)
Gambar 3. Grafik Efisiensi Adsorpsi Logam Pb
Berdasarkan  gambar  3  dapat  diamati  bahwa efisiensi  adsorpsi  logam  Pb  terbesar  yaitu 58,33% dengan massa Fe 3 O 4 75 mg dan waktu pengadukan 30 menit

## KESIMPULAN
Adsorpsi  logam  Pb  pada  air  kolong  timah berhasil dilakukan menggunakan nanomagnetik  (Fe 3 O 4 )/kitosan  dari  cangkang rajunngan.  Efisiensi  adsorpsi  logam  Pb terbesar  yaitu  58,33%  pada  proses  adsorpsi selama 30 menit dan massa Fe 3 O 4 75 mg.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti  mengucapkan  terimakasih  kepada RISTEKDIKTI  atas  bantuan  dana  penelitian melalui  Hibah  Program  Kreatifitas  Mahasiswa Bidang Penelitian Eksakta Tahun 2019.

## REFERENSI
Henny,  C.,  &  Susanti,  E.  (2009).  Karakteristik Limnologis Kolong Bekas Tambang Timah di  Pulau  Bangka. Limnotek , 16 (2),  119–
131. Igder,  A., Rahmani, A. A., Fazlavi, A., Azqhandi, M.  H.  A.,  &  Omidi,  M.  H.  (2012).  Box- Behnken Design of Experiments Investigation forAdsorption of Cd 2+ onto carboxymethyl Chitosan Magnetic Nanoparticles. Journal  of  Mining  &
Environment , 3 (1), 51–59.
Izak, D., Astuti, S. D., & Estioningsih, Y. (2014).
Remediasi  Air  Terkontaminasi  Logam Berat  dengan  Nanopartikel  Magnetik- Kitosan . Skripsi . Peraturan Menteri Kesehatan. (2010). Peraturan  Menteri  Kesehatan  No.  492 tentang  Persyaratan  Kualitas  Air  Minum. diakses  melalui  https://jdih.pom.go.id/ pada tanggal 10 September 2019.
Sahara,  E.  (2009).  Distribusi  Pb  dan  Cu  pada Berbagai  Ukuran  Partikel  Sedimen  di Pelabuhan  Benoa. Jurnal  Kimia , 3 (2),  75– 80.
Sanjaya,  I.,  &  Yuanita,  L.  (2007).  Adsorpsi  Pb (II)  oleh  Kitosan  Hasil  Isolasi  Kitin Cangkang  Kepiting  Bakau  (Scylla  sp).
Jurnal Ilmu Dasar , 8 (1), 30–36. Volesky,  B.,  &  Naja,  G.  (2005).  Biosorption : Application Strategies. In P. (S.T.L.Harrison; DE. Rawlings and J. (eds.) (Ed.), Proceedings  of  the  16th  Internat, Biotechnol,  Symposium (pp.  531–542). Capetown South Africa: IBS Compress Co.
Warni,  D.,  Karina,  S.,  &  Nurfadillah.  (2017). Analisis  Logam  Pb,  Mn,  Cu  dan  Cd  pada Sedimen  di  Pelabuhan  Jetty  Meulaboh, Aceh  Barat. Jurnal  Ilmiah  Mahasiswa Kelautan  Dan  Perikanan  Unsyiah , 2 (2), 246–253.
Zhou,  Y.,  Nie,  H.,  Branford-white,  C.,  He,  Z.,  & Zhu,  L.  (2009).  Removal  of  Cu  2  +  from aqueous  solution  by  chitosan-coated magnetic nanoparticles modified with  α - ketoglutaric  acid. Journal  of  Colloid  and Interface Science , 330 (1), 29–37. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2008.10.02 6