PENGARUH pH DAN SUHU PADA ADSORPSI KARBON AKTIF

## TERHADAP ZAT WARNA METELENA BIRU DALAM LARUTAN SUKROSA
Parsaoran Siahaan
Staf Pengajar Kimia Fisik Jurusan Kimia FMIPA UNDIP Semarang

## ABSTRAK
Telah diteliti pengaruh pH dan suhu pada kemampuan adsorpsi karbon aktif tcrhadap zat wama metilen biru dalam larutan sukrosa. Hasil pcnelitian menunjukkan bahwa kemampuan adsorpsi karbon aktif. kcstabilan zat wama dapat dipengaruhi oleh pH dan suhu adsorpsi.

## PENDAHULUAN
Gula yang digunakan dalam industri
maupun sebagai bahan
makanan sebagian besar bcrasal dari tanaman tebu. Gula tebu dikenal dengan nama sakarosa atau sukrosa. yang berasal dari nama latin tanaman tebu, yaitn Saccharum officinarum.' 1
dan dapat menggunakan
metode adsorpsi kaibon aktif. 2 '
Karbon aktif mcnipakan adsorben yang baik, karena mempunyai dava serap yang tinggi terliadap zat warna, zat berbau, dan zat beracun.
Zat wania alarni yang bcrasal dari tanaman tebu sulit diketahui. sehingga untuk keperluan penelitian ini digunakan zat wama sintetik untuk mengetahui pengaruh pH dan suhu terhadap
kemampuan
adsorpsi
karbon aktif
terhadap zat wama. Maka dalam penelitian ini digunakan zat wama metilena biru.
Selain sebagai faklor yang ikut menentukan mutu bahan makanan, wama juga dapat digunakan sebagai indikator baik tidaknya cara pengolahan bahan makanan tersebut. Dalam proses pengolahan tebu menjadi gula (sukrosa), terdapat zat-zat wama yang dapat mempengaruhi
kualitas
gula yang dihasilkan, seliingga perlu dimurnikan
Karbon aktif adaiah karbon yang telah diaktifkan. seiiingga mempunyai daya scrap yang tinggi terhadap zat wama, zat berbau, dan zat-zat bcracun. Daya scrap yang tinggi dari karbon aktif, dikarenakan karbon aktif mempunyai permukaan yang luas, yaitu 300-2500 m2/g. Luas permukaan yang besar disebabkan karena karbon aktif mempunyai permukaan dalam yang berongga. sehingga mempunyai kemampuan mcnycrap yang tinggi
terhadap gas atau uap atau zat yang berada dalam suatu larutan.
Dalam pcnclitian ini dipelajari kemampuan adsorpsi karbon aktif lerhadap zat wama metilcna biru dalam lamtan sukrosa dengan variasi pH dan suhu. Kemampuan adsorpsi karbon aktif ditentukan
mclalui
pengukuran konsentrasi adsorbat (metilena biru) scbclum dan sesudah adsorpsi. Proses
adsorpsi
mcrupakan fenomena permukaan y ang melibatkan akumulasi adsorbat pada permukaan adsorben. Adsorpsi dapat terjadi pada antannuka antara dua fasa, misalnya cair dengan cair, gas dengan cair, gas dengan padat, atau cair dengan padat. ''
Sifat-sifat umum karbon aktif adaiah
berbentuk amorf liitam. tidak larut dalam air. suasana asam maupun basa, dan pelarut organik. Menurut bentuknva. karbon aktif dibagi dua. yaitu benluk bubuk dan bentuk butiran. Karbon aktif bentuk bubuk biasanya digunakan untuk lamtan, sedang karbon aktif butiran digunakan untuk adsorpsi terhadap uap atau gas.4)
Proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor. yaitu sifat fisika dan kiinia adsorben antara lain luas permukaan, ukuran pori, komposisi kintia; sifat fisika dan kirnia adsorbat antara lain ukuran molckul. polaritas molekul. komposisi kimia: konsentrasi adsorbat dalam larutan: sifat larutan anlara lain pH dan suhu: dan lamanva waktu adsorpsi. 41
Faktor-faktpr yang mempengaruhi
proses pcngltilatjÿijn warna. yaitu jenis karbon aktif, suhu , pH, konsentrasi dan waktu. 2)
Proses adsorpsi
pada umumnya dilakukan pada
Pcrsamaan yang scring digunakan dalam proses adsorpsi isolerm untuk larutan adaiah pcrsamaan
isoterm adsorpsi
Freundlich 3*
suhu konstan.
Tidak ada satu jenis karbon vang paling baik untuk semua aplikasi. Kemampuan
karbon
aktif dalani
pcngaruh hidrolisa alkali. Hidrolisa sukrosa dapat teijadi dengan bantuan enzim sakarase (invcrlase) atau olch pengaruh asam mineral enccr seperli HC1 dan H2S04. Hidrolisa. - menghasilkan glukorsr dan fruktuva
Sukrosa bersifat non pereduksi, dapat berbentuk kirstal lialus atau kasar dcngan litik lebur sebesar Luiutarr sukrosa memiliki rotasi spesifrk sebesar 66,5° dan memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan.
mcnghilangkan warna tergantung pada sampcl yang diteliti.
Pcngaruh suhu pada adsorpsi zat wama tidak besar, tergantung pada karakteristik sistem yang dimiliki.
mungkin atau tidak mengalami perubahan dengan naiknya suhu. terganlung dari jenis karbon aktif.
Adsorspsi terhadap zal warna dapat dipengaruhi oleh perubahan pH. pH optimum tergantung dari masing-masing sistem yang dipelajari dan mungkin tidak dapat ditcrima dalam proses produksi suatu zal. karena penambahan reagen untuk mengatur pH dapat mempengamhi atau merusak prosuk.
Pengliilangan mcningkat. menurun wama 1.5)

## EKSPERIMEN
Tahap pertama adalah mcncntukan
metilena biru dengan spektrofotometer
UV/VIS. pcnghilangan berbeda untuk konsentrasi lamtan yang berbeda. Lamanya proses penghilangan warna ditentukan juga oleh bentuk dan ukuran karbon aktif dan molekul adsorbat.
Efisicnsi
warna
Tahap kedua adalah
penennian
waktu adsorpsi optimum karbon aktif terhadap zat wama metilcna biru dalam larutan sukrosa tanpa perlakuan pH dan suhu.
Sukrosa mcrupakan disakarida yang lersusun atas molekul glukosa dan moleku! fruktosa, yang dihubungkan oleh ikatan hasil dari climinasi satu molekul air. Sukrosa mempunyai. minus kimia CI;H220H dcngan berat molckul 342, larut dalam air, scdikil larut dalam alkohol. tetapi tidak lamt dalam eter dan kloroform. rclatif
stabil
terhadap
Tahap ketiga penentuan konsentrasi
optimum metilena biru (adsorbat) yang
tcradsorpsi
selama waktu adsorpsi optimum yang sudah ditenlukan dalam penclitian tahap kedua. Konsentrasi adsorbat sebelum dan sesudah adsorpsi diukur dengan spektrofotometer.
maksimumnya dcngan spcklrofotometri uv/vis.
Tahap kecmpat pcncntuan pcngaruh pH pada adsorpsi karbon aklif icrhadap mctilena biru dalam larutan sukrosa. Digunakan konsentrasi adsorbat optimum dan waktu adsorpsi optimum yang telah ditcntukan sebclumnya.
Pcnentuan kondisi optimum adsorpsi tanpa perlakuan pH dan suhu. (a) Pada pcncntuan waktu adsorpsi optimum. konsenlrasi adsorbat dalam larutan sukrosa scbclumnya diukur terlcbih
dahulu dengan spcktrofotomctcr. 10 mL
larutan metilena
biru 10
ppm dimasukkan kc dalam 50 mL larutan sukrosa 20%, dikocok, ditambahkan 0,2 g karbon aktif, diaduk dengan flokulator selama 10 menit, kemudian ditutup dengan aiumunium foil, didiantkan selama waktu adsorpsi tertentu, disari ng.
Filtrat diukur dengan spektorfotometer. Banvaknya metilena biru (CMB) yang lerserap dihilung dengan cara : CMB terserap = CMB mula-mula - CMB filtrat.
(b) Pada penenluan konsenlrasi adsorbat (metilena biru) optimum, diukur terlebih dahulu konsentrasi metilena biru dalam campuran 10 mL larutan metilena bini dengan konsentrasi masing-masing 2: 4. 6:8; 10; 12; 14 ppm dengan tiap-tiap 50 mL larutan sukrosa 20% menggunakan spektrofotometer UV/VIS. Kemudian 10 mL larutan metilcna biru dengan konsentrasi tertentu dimasukkan ke dalam 50 mL larutan sukrosa 20%. dikocok dilambahkan 0,2 g karbon aktif. diaduk dengan flokulator selama 10 menit ditutup dengan aiumunium foil,
Tahap kelima adalah pcncntuan pcngaruh suhu pada adsorpsi karbon aklif terhadap metilcna biru dalam lalrutan sukrosa.
Alat. Alat-alat yang digunakan adalah oven untuk memanasi karbon aktif, floculator untuk pengadukan. waterbath untuk pekcijaan suhu konstan. spektrofotometer UY/V1S Secomam S1000PC untuk menentukan konsentrasi metilena biru. ketas saring untuk menyaring, dan alat gelas yang umum digunakan.
Tiahcrrr.
Baltan-bahan yang
digunakan sclain akuades. adalah bahan kirnia buatan Merck, yaitu karbn aktif serbuk. sukrosa. metilena biru DAB 7, kertas indikator universal pH 1-10. HC1
32% dan NaOH.
Cara Kerja. Penenluan panjang
gelombang maksimum metilena biru : dimasukkan larutan metilena biru 2 ppm ke dalam kuvet, kemudian ditentukan panjang gelombang
didiamkan sclama
wakiu
adsorpsi optimum (hasil-a), kcmudian disaring,
dan filtrat dianalisa
dcngan spektrofotometer UV/VIS. (c) Pada pcncntuan pengaruh pH pada adsorpsi. 10 mL larutan metilena biru dengan
konsentrasi
tertentu (hasil- b)
dimasukkan ke dalam 50 mL larutan
sukrosa 20%. dikocok, kemudian pH-nya diatur dcngan mcnambahkan HC1 (0.1 N atau 1 N) alau NaOH (0,1 N alau 1 N), ditambahkan 0,2 g karbon aktif kemudian diaduk
dengan
flokulator selama 10 mcnit, dilulup dcngan alumunium foil, didiamkan selama waktu adsorpsi optimum (hasil-a). kemudian disaring. Konsentrasi metilena
biru dalam filtrat dianalisa
dengan
spektrofotometer
UV/VIS. (d) Pada penenluan pengaruh suhu pada adsorpsi. 10 mL larutan metilena biru dengan konsenlrasi terlentu (hasil-b) dimasukkan ke dalam 50 mL larutan sukrosa 20%. dikocok, ditambahkan 0,2 g karbon aktif kemudian diaduk dengan flokulator sclama 10 mcnit, ditutup dcngan alumunium foil, dimasukkan ke dalam walerbath yang telah diatur suhunva dan didiamkan selama- waktu adsorpsi optimum (hasil-a) Jkcmudian disaring. Filtrat dianalisa dengarrspektrofotometer UV/VIS.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Spcktra UV/VIS metilena biru
menunjukkan bahwa panjang gelombang maksimum adalah 664,0 nm. Waktu dan konsentrasi adsorpsi optimum masing- masing adalah 60 menit dan 1,472 ppm pada konsentrasi metilcna biru mula- mula 1,5 ppm.
Pengaruh pH lerhadap kemampuan adsorpsi tidak
menunjukkan suatu kecendcrungan naik atau turun. Hal ini dapat dilihat pada tabel-1 .
label-1 : Pengaruh pH pada adsorpsi
karbon aktif terhadap metilena biru CMB filtral (ppm) CMB terserap (ppm) pH larutan 0.121 1.579 1 0.070 1,430 3 0,158 1,342 7 0,103 1,397 X 1,402 0.098 9 0.037 1.463 10 Konsenlrasi metilcna biru terserap cendcrung meningkat pada pH basa 8-10.
Pada pH 10 , terjadi perubahan wama larutan sebclum adsorpsi dari biru menjadi kuning, pengaturan pH larutan
dilakukan dengan penambahan NaOH 1
N (basa kuat dan pckal), walaupun
sukrosa rclatif stabil tcrhadap pcngaruh hidrolisa alkali, tclapi dcngan basa kuat dan pekat sukrosa dapat tcrdekomposisi,
Pada PH 1 teijadi pcrubahan wama larutan sebelum adsorpsi dari biru mcnjadi jcrnih. Hal ini discbabkan karcna melilena biru mengalami reaksi rcduksi setimbang dcngan Hcl IN yang ditambahkan pada waklu pcngaturan pH, dan berubah menjadi metilena tak berwama. Adsorbat yang terserap oleh karbon aktif pada pH 1 hanya sebesar 1,379 ppm. Pada pH larutan 3,7,8 dan 9 tidak tcijadi pcrubahan wama larutan sebelum proses adsorpsi berlangsung dimana larutan tctap benvama biru. Pada pH larutan 3 konsentrasi metilena biru terserap 1,430 ppm. Tctapi mcnurut HassfaypH larutan yang optimum tidak dapal digunakan unluk proses adsorpsi — atau pemurnian produk. karesa -dapat mempcngarahf atau mcmsak produk tersebut, dalant penelititan ini larutan sukrosa- tcrinvcrsi dcngan adanya HC1 encer.
mcmbcntuk garam NaCl. Pcnambahan NaOH dan HC1 secant bcrsama-sama kc dalam larutan dapat menggangu atau mcmpcngaruhi proses adsorpsi. Dari penelitian ini dipcroleli pH yang menguntungkan digunakan dalam proses adsorpsi adalah pH 8-9, dengan
konsentrasi metilena biru terserap 1,397 - 1,402 ppm. Jadi pH larutan dapat
mempcngaruhi
kemampuan adsorpsi
karbon aktif, kestabilan zat wama dan produk.
Semakin tinggi suhu semakin banyak metilena bim yang terserap. Suhu adsorpsi yang cfcktif untuk mengliilangkan zat wama metilena bim dalam larutan sukrosa adalah 60-80 °C,
dengan konsentrasi terserap 1,491
- 1,495 ppm. Hal ini dapat dilihal pada
tabcl-2.
Tabcl-2 : Pcngaruh pH pada adsorpsi karbon aktifterhadap melilena bim.
Suhu larutan (°C) Cym fillral (ppm) CMB terserap (ppm)
Pada pH laralan 7, pengaturan pH larutan dilakukan dengan penambahan HC1 0,1 N dan NaOH 0,1 N dan metilena bim yang teradsorpsi hanya sebesar 1,342 ppm (paling sedikit dibandingkan proses adsorpsi pada kondisi pH larutan yang lain). Hal ini disebabkan karena HC1 dan
NaOH saling menetralkan dan bereaksi 1,463 20 0.037 1.481 40 0,019 1,491 60 0,00932 80 0.00466 1.495
KESIMPULAN

## REFERENSI
1. Mathur, R.B.L., (1975), Handbook of Cane Sugar Technology', Oxford and IBH Publishing Co., New Delhi;
17.22-27.31-35.
2. Hassler, J.W., (1963), Activated Carbon, Chemical Publishing
Co.,
Inc., New York; 5-7.16-39.
3. Guckcr. F.T., Seifert. R.L.. (1966). Physical Chemistry'. 1st efdition. W.W. Norton and
Co. Inc. New
York; 646.653.660-661.
4. Cheremisinoff. P.N., Ellerbusch. f.,
(1978), Carbon Adsorption Handbook. An Arbor Science. New York; 245-
250.
5. Winarno. F.G.. (1984), Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia. Jakarta;23-26.
Kondisi optimum proses adsorpsi adalah pada konsentrasi metilena biru mula- mula 1,5 ppm dengan konsentrasi terserap 1.472 ppm, pada waktu adsorpsi optimum 60 menit. pH larutan 8-9 lebih menguntungkan bagi proses adsorpsi. dengamkoasentrasi metilena biru terserap 1,397-1.402 ppm. Suhu adsorpsi yang 60-80 °C dengan konsentrasi terscrap 1,491-1.495 ppm. cfektif adalah
Ucapan terimakasih : -disampaikan kepada Sdr. Ardini Astuti, Mahasiswa Jurusan Kimia MIPA UNDIP