Stannum : Jurnal Sains dan Terapan Kimia, 5 (2) (2023) 87-92
Stannum : Jurnal Sains dan Terapan Kimia
Website: https://journal.ubb.ac.id/index.php/stannum doi: 10.33019/jstk.v5i2.4371 Research paper
The Effect of Contact Time and Optimum pH on The Adsorption of Methylene Blue Dye by Alginate-Chitosan Polyelectrolyte Complex Films
Pengaruh Waktu Kontak dan pH Optimum Terhadap Adsorpsi Pewarna Metilen Biru Oleh Film Kompleks Polielektrolit Alginat- Kitosan
Rahayu 1* , Samsul Nurlette 1 , dan Anselmus Boy Baunsele 2
1) Jurusan Kimia, Fakultas Matematka dan Ilmu pengetahuan Alam, Universitas Pattimura, Jl. Ir. M. Putuhena, Ambon-Indonesia 97134
2) Program Studi Pendidikan Kimia, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitasa Khatolik Widya Mandira,  Jl. San Juan, No. 1, Penfui, Kupang, Nusa Tenggara Timur, Indonesia
* Corresponding author : rahayuangkotasan09@gmail.com
Received: August 26,2023  Accepted: October 29, 2023 Published: October 31, 2023

## ABSTRACT
Alginate  derived  from  brown  seaweed  (Padina.sp)  can  be  combined  with  chitosan  to  form  a complex polyelectrolyte film, which can be used as an adsorbent for water contaminants such as methylene  blue  dye.  The  adsorption  process  is  carried  out  by  determining  the  maximum wavelength, which is then used to determine the contact time and pH needed to adsorb methylene blue. The results showed that the optimum contact time required to adsorb methylene blue was 20 minutes with an adsorption capacity of 18.8055 mg/L, and the optimum pH occurred at pH 9 with an adsorption capacity of 21.9975 mg/L.
Keywords : adsorption, alginate, chitosan, complex polyelectrolyte, film, , methylene blue

## PENDAHULUAN
Kekayaan  laut  Indonesia  memiliki  banyak potensi, salah satunya adalah rumput laut. Rumput laut coklat (Padina.sp) banyak tumbuh di perairan Maluku  dan  biasanya  hanya  terbuang  sebagai sampah  di  bibir  pantai  atau  di  akar-akar  tanaman bakau.  Dalam  rumput  laut  coklat  (Padina  sp.) banyak  memiliki  kandungan  alginat.  Alginat terdapat secara alami dalam berbagai jenis rumput laut  coklat.  Alginat  merupakan  garam  dari  asam alginat,  yang  tersusun  oleh  dua  unit  monomerik,
yaitu  β-D-mannuronic  acid  dan  α-L-guluronic acid  (Viswanathan  &  Nallamuthu,  2014).  Alginat merupakan jenis polisakarida yang terdapat dalam dinding  sel  rumput  laut  coklat  dan  berperan penting  dalam  mempertahankan  struktur  jaringan sel  (Popa  et  al.,  2011).  Alginat  merupakan biopolimer  yang  mempunyai  gugus  karboksil yang  dapat  berfungsi  sebagai  situs  aktif  dalam mengadsorpsi.  Selain  itu  Alginat  mempunyai hidrofilisitas tinggi yang ditandai dengan kelarutannnya  yang  tinggi  di  dalam  air,sehingga sangat  baik  bila  digunakan  dalam  mengatasi
masalah  lingkungan  (Fajarwati  et  al.,  2018) (Segale et al., 2016).
Sumber  pencemaran  air  paling  banyak  terjadi dan  terlihat  di  Indonesia  adalah  pencemaran  ke wilayah sungai. Padahal air merupakan kebutuhan manusia  yang  sangat  vital  dalam  memenuhi kebutuhan  sehari-harinya  sehingga  kualitasnya harus  terus  dijaga  (Baehaki  et  al.,  2022). Penurunan kualitas air ini disebabkan pencemaran industri  akibat  masuknya  zat-zat  pencemar  yang dibuang  langsung  ke  perairan  sungai.  Salah  satu komponen  pencemar  yang  menurunkan  kualitas air  dan  mengakibatkan  dampak  negatif  terhadap kesehatan  manusia  dan  lingkungan  adalah  zat warna  dan  logam  berat  (Vakili  et  al.,  2014). Pewarna  yang  sering  digunakan  dalam  dunia industri  tekstil  adalah metilen  biru  yang merupakan  salah  satu  senyawa  golongan  organik yang  umumnya  digunakan  sebagai  pewarna sintetik. Senyawa metilen biru ini jika dibuang ke lingkungan  dapat  menjadi  limbah  pencemar lingkungan  (Baunsele  &  Missa,  2021).  Oleh karena  itu  perlu  adanya  proses  adsorpsi  untuk mengatasi permasalahan tersebut, dimana adsorpsi merupakan metode yang telah banyak dikembangkan untuk mengatasi masalah lingkungan.  Sebab  metode  ini  merupakan  metode yang  efektif  dan  ekonomis  dalam  proses penghilangan  zat  warna  atau  limbah  logam  di perairan  serta  memiliki  proses  penerapan  yang luas  dalam  pengelolaan  air  limbah  (Adawiah  et al.,  2021)  (Rahayu  et  al.,  2022).  Untuk  menjadi adsorben  alginat  belum  memiliki  kapasitas  yang optimal,  sehingga  diperlukan  polimer  lain  seperti kitosan  yang  juga  memiliki  situs  aktif  sebagai adsorben  yang  mendukung  kapasitas adsorpsinya. Kitosan  merupakan  salah  satu  biopolimer  alam yang memiliki sifat polielektrolit kationik sehingga  sangat  berpotensi  dalam  penyerapan bahan  pencemar,  serta  tidak  beracun  dan  mudah terbiodegradasi (Fabiani et al., 2019). Pembentukan  jaringan  polielektrolit  pada  film dapat  terjadi  karena  interaksi  antara  gugus  fungsi yang  terdisosiasi  yakni  antara  gugus  amino kationik  dari  kitosan  dengan  gugus  karboksil anionik  dari  alginat  dan  ikatan  hidrogen  intra  dan antar  rantai  antara  berbagai  bagian  struktur polisakarida  dan  agregat  yang  sudah  terbentuk pada  partikel  alginat-kitosan  (Kulig  et  al.,  2016). Oleh karena itu, paduan antara alginat dan kitosan yang  dapat  membentuk  membran  film  kompleks polielektrolit  (PEC)  dapat  berfungsi  sebagai adsorben untuk bahan pencemar seperti zat warna dan logam berat.

## METODOLOGI

## Bahan
Bahan-bahan  yang  digunakan  pada  penelitian ini  adalah  Na-alginat,  kitosan  komersil,  metilen biru (C 16 H 18 NSCl) (p.a. Merck), HCl (p.a. Mecrk), NaOH (p.a. Merck).

## Alat
Alat–alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini meliputi  seperangkat  alat  gelas  (pyrex),  cawan petri,  hot  plate,  pengaduk  magnet,  pH  universal (Merck),  alat  penggojok,  pH  meter,  oven, penyaring, Spektrofotometer
UV–Vis,
Spektrofotometer FT-IR (Prestige 21 Shimadzu).
Prosedur Pembuatan Film Kompleks Polielektrolit (PEC) Alginat-Kitosan Film  PEC  kitosan-alginat  dibuat  dengan perbandingan rasio kitosan:alginat (1:3). Pembuatan  larutan  alginat  dilakukan  dengan mencampurkan  larutan  alginat  0,3%  ke  dalam larutan  kitosan  1%,  selanjutnya  dihomogenkan dengan  menggunakan  stirer  selama  30  menit. Sebanyak  10  mL  larutan  campuran  dicetak menggunakan  petridish  dan  selanjutnya  diuapkan pada suhu 60-70 ˚C selama 4 jam. Film yang telah kering  kemudian  direndam  dengan  NaOH  0,2  M selama  12  jam,  dilanjutkan  dengan  pencucian menggunakan akuades sampai pH netral. Selanjutnya dilakukan karakterisasi FT-IR terhadap film PEC, alginat, dan kitosan.

## Pembuatan  Larutan  Induk  Metilen Biru 1000 ppm
Sebanyak  1  g  metilen  biru  dilarutkan  dengan 1000 mL akuabides dalam labu ukur 1000  mL  sampai  tanda  batas,  sehingga  diperoleh larutan biru metilen 1000 mgL -1 .

## Pengukuran Panjang Gelombang
Pengukuran  panjang  gelombang  maksimum metilen biru dilakukan dengan mengukur absorbansi  dari  biru  metilen  3  mg  L –1 pada panjang  gelombang  600-700  nm  menggunakan alat spektrofotometer UV–Vis. Panjang gelombang  dengan  absorbansi  maksimum  yang diperoleh  akan  digunakan  sebagai  panjang gelombang maksimum untuk analisis selanjutnya.

## Pembuatan Kurva Standar
Kurva  standar  dibuat  dengan  mengukur absorbansi  dari  larutan  metilen  biru  pada
konsentrasi  1,  2,  3,  4,  5  mg  L –1 dengan menggunakan  spektrofotometer  UV–Vis  pada panjang  gelombang  maksimum  yang  telah diperoleh.  Selanjutnya  dibuat  kurva  hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi metilen biru. Kurva  yang  terbentuk  dipakai  sebagai  kurva standar.

## Penentuan Waktu Kontak Optimum
Film  PEC  Na-alginat-kitosan  seberat  0,05  g dimasukan  ke  dalam  30  mL  biru  metilen    25  mg L –1 , kemudian digojok dengan variasi waktu 5,10, 20,  30,  40,  50,  dan  60  menit.  Setelah  proses digojok  kemudian  film  PEC  dipisahkan  dari larutan.  Konsentrasi  metilen  biru  yang  tersisa pada  larutan  diukur  dengan  menggunakan spektrofotometer  UV–Vis.  Hasil  perhitungan konsentrasi yang diperoleh selanjutnya digunakan untuk  menghitung  kapasitas  adsorpsi  untuk penentuan  waktu  kontak  optimum.  Waktu optimum  yang  diperoleh  akan  digunakan  untuk analisis selanjutnya.

## Penentuan pH optimum
Film PEC Na-alginat-kitosan seberat 0,05 g dimasukan ke dalam 30 mL biru metilen 25 mg L –1 dengan variasi pH 5, 6, 7, 8, dan 9, 10, dan 11. Film  PEC  kemudian  digojok  sampai  waktu optimum  yang  telah  diperoleh  sebelumnya. Setelah digojok, film PEC dipisahkan dari larutan. Konsentrasi  metilen  biru  yang  tersisa  dalam larutan  diukur  menggunakan  spektrofotometer UV–Vis.  Hasil  perhitungan  konsentrasi  yang diperoleh selanjutnya digunakan untuk menghitung  kapasitas  adsorpsi  untuk  penentuan pH  optimum.  Film  hasil  adsorpsi  selanjutnya digunakan  untuk  karakterisasi  FT-IR  film  PEC sesudah adsorpsi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi FT-IR
Karakterisasi  FT-IR  dilakukan  pada  alginat, kitosan,  film  PEC  sebelum  adsorpsi  dan  sesudah adsorspi. Gambar 1. menunjukan hasil karakterisasi  FT-IR  terhadap  keempat  sampel tersebut.
(a)
(b) Gambar  1 .  Karakterisasi  FT-IR  (a).  Na-alginat  dan kitosan, (b). Film PEC sebelum dan sesudah adsorpsi
Pada  Gambar  1.  dapat  terlihat  bahwa  adanya serapan  melebar  sebagai  ciri  khas  dari  gugus  OH pada bilangan gelombang 3000-3500 pada kitosan dan  pada  na-alginat.  Gugus  C=O  ditunjukan dengan  serapan  tajam  pada  bilangan  gelombang 1686,07  cm-1  pada  kitosan  dan  1616,37  cm-1 pada na-alginat. Serapan pada bilangan gelombang  1375,85  cm-1  pada  kitosan  dan 1404,04  cm-1  pada  na-alginat  yang  menunjukkan adanya  serapan  pada  gugus  C-O  dari  ikatan  C-O- H.  Pada  spektra  film  sebelum  adsorpsi  terdapat pergeseran  serapan  pada  gugus  O-H  menjadi 3289,28  cm-1  dan  pada  film  setelah  adsorpsi bergeser  menjadi  3295,59  cm-1  karena  terjadi ikatan  hidrogen  antara  kitosan  dan  alginat. Selanjutnya  terjadi  pergeseran  pada  bilangan gelombang  gugus  C=O  yaitu  serapan  pada  1655 cm-1  pada  sebelum  adsorpsi  dan  1651  cm-1 setelah  adsorspi.  Serapan  dari  N-H  pada  NH 2 terjadi  pada  1590,26  cm-1  yang  menunjukkan adanya  ikatan  antara  N-H  dan  C-O  dari  alginat serta  saat  terjadi  adsorpsi  hal  ini  juga  diperkuat
dengan  adanya  spektra  pada  bilangan  gelombang 1377,00  cm-1  dan  1336,24  cm-1  dari  film sebelum  dan  setelah  adsorpsi.  Dengan  adanya pergeseran  serapan  ini  menunjukan  bahwa  telah terjadi  interaksi  yang  membentuk  film  alginat- kitosan  dan  interaksi  antara  film  dengan  metilen biru (Fajarwati et al., 2018)(Rahayu et al., 2020)

## Penentuan Panjang Gelombang
Pada  penelitian  ini  dilakukan  juga  pengukuran panjang  gelombang  maksimum  dan  pembuatan kurva  standar.  Pengukuran  panjang  gelombang maksimum  dilakukan  dengan  larutan  metilen  biru 3 mg/L pada rentang panjang gelombang 600-700 nm dan didapatkan panjang gelombang maksimum  pada  664  nm  yang  ditunjukkan  pada Gambar  2.  Panjang  gelombang  maksimum  ini kemudian  digunakan  untuk  pengukuran  adsorpsi selanjutnya.  Hasil  penentuan  panjang  gelombang yang sama juga diperoleh (Tanasale et al., 2012).
Gambar  2. Kurva  Serapan  Panjang  Gelombang Maksimum

## Pembuatan Kurva Standar
Pembuatan kurva standar dilakukan dengan  mengukur  absorbansi  larutan  metilen biru  dengan  konsentrasi  5,10,15,20  dan  25 mg/L.  Dari  hasil  pengukuran  diperoleh  kurva pada Gambar. 3 dengan persamaan y = 0,0393x + 0,0286 dengan R 2 = 0.996.

## Penentuan Waktu Kontak Optimum
Pengaruh  waktu  kontak  dipelajari  dengan menginteraksikan  0,05  gram  film  dengan  30  mL larutan metilen biru 25 mg/L dan dishaker selama 5,  10,  20,  30,  40,  50  dan  60  menit.  Kapasitas adsorpsi  dari  variasi  waktu  kontak  ditunjukkan pada Gambar 4.

## Gambar 4. Grafik Kapasitas adsorpsi pada variasi waktu kontak
Berdasarkan  data  pada  gambar  4,  kapasitas adsorpsi  metien  biru  semakin  meningkat  seiring dengan  pertambahan  waktu  interaksi.  Pada  5 menit  pertama  telah  terjadi  adsorpsi  metilen  biru oleh  film  PEC  na-alginat-kitosan  dan  semakin bertambahnya  waktu  kontak,  adsorpsinya  juga semakin  meningkat.  Hal  ini  dapat  terjadi  karena masih  tersedianya  situs  aktif  pada  film,  sehingga kemampuan  adsorpsi  film  terhadap  metilen  biru semakin  meningkat.  Adsorpsi  optimum  terjadi pada  menit  ke  20  dengan  kapasitas  adsorpsi sebesar  18,8055  mg/L.  Pada  waktu  kontak  yag lebih  besar  dari  menit  ke  20  terlihat  bahwa kemampuan adsorpsi film mulai menurun. Hal ini disebabkan  karena  situs  aktif  pada  film  sudah terisi  penuh  sehingga  pada  penambahan  waktu lebih  dari  waktu  optimum,  situs  aktif  film  mulai jenuh.  Penurunan  kapasitas  adsorpsi  yang  terjadi dapat  disebabkan  oleh  kemungkinan  tidak  semua adsorbat yang terikat pada adsorben tejadi dengan ikatan  elektrostatik,  sehingga  memungkinkan adsorpsi  fisika  terjadi,  maka  bias  saja  terjadi pelepasan  kembali  pada  waktu  interaksi  yang lebih  lama  (Safitri,  2019).  Hasil  berbeda didapatkan  oleh  Fajarwati  et  al.,  (2018)  yang menginteraksikan  film  Na-alginat  komersil  dan kitosan  komersil.  Waktu  kontak  yang  diperoleh yaitu  pada  30  menit  dengan  kapasitas  adsorpsi sebesar 0,0135 mg/g.

## Penentuan pH Optimum
Pengaruh  pH  dipelajari  dengan  menginteraksikan 0,05 gram film dengan 30 mL larutan metilen biru 25  mg/L  dan  dishaker  pada  waktu  kontak
optimum  yaitu  selama  20  menit  yang  merupakan waktu  kontak  optimum.  Oleh  karena  tekstur  film dapat  bertahan  pada  semua  pH  maka  pengaruh keasaman  dipelajari  pada  pH  5  sampai  11.  Hasil adsorpsi  pada  variasi  pH  di  sajikan  pada  Gambar 5.

## Gambar 5. Kapasitas adsorpsi pada variasi pH
Berdasarkan  Gambar  5,  dapat  terlihat  bahwa kapasitas  adsorpsi  pada  pH    yang  bersifat  asam, kapasitas  adsorpsinya  rendah  dikarenakan  zat warna metilen biru  merupakan zat warna kationik sehingga  memiliki  muatan  yang  sama  dengan medianya.  Hal  ini  dapat  terjadi  disebabkan  oleh adanya  kompetisi  antara  ion  H+  dengan  metilen biru  untuk  menempati  situs  aktif  film.  Hasil adsorpsi  pada  pH  >9  juga  rendah  dikarenakan adanya  kompetisi  antara  ion  OH-  dan  situs  aktif dari  film  untuk  berinteraksi  dengan  metilen  biru. Hal  ini  menyebabkan  interaksi  antara  ion  OH- dengan metilen biru semakin banyak dan interaksi antara  film  dan  metilen  biru  menjadi  terganggu sehingga  film  hanya  sedikit  menyerap  metilen biru (Fajarwati et al., 2018).
Hasil  adsorpsi  optimum  terjadi  pada  pH  9 dengan  kapasitas  adsorpsi  sebesar  21,9975  mg/L atau  sebesar  13,1985  mg/g.  Hal  ini  dapat  terjadi karena  pada  pH  9  tidak  terjadi  kompetisi  antara mentilen  biru  dengan  ion  H+  untuk  menempati situs aktif pada film, kemudian pengaruh ion OH- terhadap  proses  adsorpsi  metilen  biru  dan  situs aktif pada film dapat terjadi dengan baik.

## KESIMPULAN
Pada  proses  adsorpsi  zat  warna  metilen  biru oleh  film  polielektrolitkompleks  mempunyain kondisi  optimum  terjadi  pada  waktu  kontak  20 menit  dengan  kapasitas  adsorpsi  sebesar  18,8055 mg/L  atau  11,2833  mg/g  dan  pada  pH  9  dengan kapasitas  adsorpsi  sebesar  21,9975  mg/L  atau 13,1985 mg/g.

## REFERENSI
Adawiah,  S.  R.,  Sutarno,  S.,  Nur,  A.,  Gani,  R.,  & Andriani,  T.  (2021).  Studi  Perbandingan Adsorpsi-Desorpsi Anion Nitrat dan Sulfat pada  Bentonit  Termodifikasi. Walisongo Journal  of  Chemistry , 4 (1),  23–31. https://doi.org/10.21580/wjc.v4i1.7585 Baehaki,  F.,  Fadhilah,  W.  K.,  &  Karmila,  M. (2022).  Separation  of  Chromium(VI) Metal in Wastewater Using Electrocoagulation  Method  with  NaCl Coagulant. Stannum :  Jurnal  Sains  Dan Terapan Kimia , 4 (1), 27–33. https://doi.org/10.33019/jstk.v4i1.2924 Baunsele, A. B., & Missa, H.-. (2021). Langmuir and  Freundlich  Equation  Test  on Methylene  Blue  Adsorption  by  Using Coconut  Fiber  Biosorbent. Walisongo Journal  of  Chemistry , 4 (2),  131–138. https://doi.org/10.21580/wjc.v4i2.8941 Fabiani, V. A., Julianti, E., Samsiar, A., & Asriza, R.  O.  (2019). Stannum :  Jurnal  Sains  dan Terapan Kimia 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 .
1 (1), 25–28.
Fajarwati, F. I., Kurniawan, M. A., Fatima, M. N., &  Fikrina,  R.  (2018).  Penghilangan  Zat Warna menggunakan Kompleks Polielektrolit  Kitosan-Alginat. JPSCR : Journal  of  Pharmaceutical  Science  and Clinical Research , 3 (1), 36. https://doi.org/10.20961/jpscr.v3i1.162 68 Popa,  E.  G.,  Gomes,  M.  E.,  &  Reis,  R.  L.  (2011). Cell  delivery  systems  using  alginate- carrageenan hydrogel beads and fibers for regenerative medicine applications. Biomacromolecules , 12 (11),  3952–3961. https://doi.org/10.1021/bm200965x Rahayu,  R.,  Bandjar,  A.,  Susanto,  N.  C.  A., Fajarwati, F. I., & Phuong, N. T. T. (2022). Rhodamine-B  Dyes  Adsorption  by  Beads Alginate. Walisongo  Journal  of  Chemistry ,
5 (1), 29–36. https://doi.org/10.21580/wjc.v5i1.9094 Rahayu, R., Tanasale, M. F. J. D. P., & Bandjar, A. (2020). Isoterm Adsorpsi Ion Cr(III) Oleh Kitosan  Hasil  Isolasi  Limbah  Kepiting Rajungan  dan  Kitosan  Komersil. Indo.  J.
0 5 10 15 20 25 4 9 14 Ka p as it as a d so rp si (m g/L ) pH
Chem. Res. , 8 (1), 28–34. https://doi.org/10.30598/10.30598//ijcr .2020.8-ayu
Safitri,  S.  R.  (2019). Pengaruh  Variasi  Waktu Terhadap  Kemampuan  Jantung  Pisang  ( Musa  Spp  )  sebagai  Adsorben  Limbah  Zat Warna . 3 (2). Segale,  L.,  Giovannelli,  L.,  Mannina,  P.,  &
Pattarino, F. (2016). Calcium Alginate and Calcium Alginate-Chitosan Beads Containing Celecoxib Solubilized in a Self- Emulsifying  Phase. Scientifica , 2016 . https://doi.org/10.1155/2016/5062706 Tanasale,  M.  F.  J.  D.  P.,  Killay,  A.,  &  Laratmase,
M.  S.  (2012).  Kitosan  dari  Limbah  Kulit Kepiting Rajungan (Portunus sanginolentus  L.)  sebagai  Adsorben  Zat Warna  Biru  Metilena. Jurnal  Natur Indonesia , 14 (1), 165. https://doi.org/10.31258/jnat.14.1.165-
171 Vakili,  M.,  Rafatullah,  M.,  Salamatinia,  B., Abdullah,  A.  Z.,  Ibrahim,  M.  H.,  Tan,  K.  B., Gholami,  Z.,  &  Amouzgar,  P.  (2014). Application of chitosan and its derivatives as adsorbents for dye removal from water and  wastewater:  A  review. Carbohydrate Polymers , 113 , 115–130. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.0 7.007 Viswanathan,  S.,  &  Nallamuthu,  T.  (2014). Extraction  of  Sodium  Alginate  from Selected Seaweeds and Their Physiochemical and Biochemical Properties . 3 (4), 10998–11003.