Teknik, 38 (2), 2017, 99-102
Penurunan Kadar Kromium Heksavalen (Cr 6+ ) Dalam Limbah Batik Menggunakan Limbah Udang (Kitosan)
Natalina * , Hidayati Firdaus
Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Malahayati Jl. Pramuka No.27 Kemiling, Bandar Lampung, Indonesia

## Abstrak
Industri  batik  menghasilkan  limbah  cair  pada  proses  pewarnaan  dan  pelorodan.  Limbah  cair  yang mengandung  logam  berat  berbahaya  ini  seringkali  dibuang  ke  badan  sungai  secara  langsung,  sehingga mencemari  air  sungai.  Upaya  pengolahan  limbah  cair  industri  batik  perlu  dilakukan  untuk  mengurangi kandungan logam berat di dalamnya. Kitosan merupakan salah satu senyawa yang dapat digunakan untuk menurunkan  kadar  logam  kromium  heksavalen  (Cr 6+ )  dalam  limbah  cair  batik.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  mengetahui  apakah  kitosan  dari  limbah  udang  windu  mampu  menurunkan  kadar  kromium heksavalen  (Cr 6+ )  dalam  limbah  cair  batik.  Penelitian  dilakukan  pada  skala  laboratorium  dengan menggunakan  aliran  kontinu.  Kitosan  dari  limbah  udang  windu  diproduksi  melalui  proses  deproteinasi, demineralisasi, depigmentasi dan deasetiasi. Larutan K 2 Cr 2 O 7 digunakan sebagai larutan pembanding dan kitosan  murni  digunakan  sebagai  kitosan  pembanding.  Berat  kitosan  yang  digunakan  dalam  reaktor sebesar 2,8 gram. Laju alir di set-up sebesar 15 ml/menit. Pengambilan sampel dilakukan pada menit ke 0, 10,  20,  30,  dan  40.  Analisa  dilakukan  terhadap  kandungan  kromium  hesavalen.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  efisiensi  penurunan  kromium  heksavalen  adalah  52,858%  dan  71,782%,  masing- masing untuk kitosan dari limbah udang windu dan kitosan murni.
Kata kunci: aliran kontinu; kitosan; kromium heksavalen; limbah cair batik

## Abstract
[Title: Hexavalent chromium removal in batik wastewater using shrimp-waste chitosan] Batik industries produce liquid waste from the dyeing and dewaxing processes. The liquid waste which contains  harmful heavy metals is often directly dumped into rivers, thus polluting the rivers. Liquid waste processing needs to be done to decrease the dangerous elements. The chitosan is one of  the chemical compounds that can be used to decrease heksavalent chromium (Cr 6+ ) in batik liquid waste. The purpose of this research was to  examine  the  ability  of  shrimp-waste  chitosan  to  decrease  heksavalent  chromium  Cr 6+ )  in  batik  liquid waste.  The  research  was  done  on  a  laboratory  scale  using  continuous  flow  system.  The  shrimp-waste chitosan  was  produced    through  the  processes  of  deproteinitation,  demineralization,  depigmentation, deasetilation.  The  K 2 Cr 2 O 7 solution  was  used  as  comparing  solution,  while  pure  chitosan  was  used  as comparing chitosan. The amount of chitosan used for the reactor was 2,8 gram. The debit was set-up on 15 ml/minute. The sample were taken on the 0, 10 th , 20 th , 30 th and 40 th minute. The analysis was done for heksavalent  chromium  concentration.  The  research  results  showed  that  the  efficiency  for  hexavalen chromium  concentration  decrease  are  52,858%  and  71,782%,  each  for  shrimp-waste  chitosan  and pure chitosan.
Keywords: batik liquid waste; chromium hexavalent; chitosan; continuous-flow

## 1.  Pendahuluan
Peningkatan  kebutuhan  sandang  dan  gaya  hidup berdampak  pada  perkembangan  industri  tekstil  yang sangat pesat, seperti halnya industri batik.  Seiring dengan pertumbuhan  industri  batik  tersebut,  bertambah  pula limbah  cair  yang  dihasilkan,  yang  berasal  dari  proses
pembuatan  batik  sejak  tahap  pencelupan  hingga pencucian.    Pengetahuan  untuk  pengelolaan  limbah  cair batik  yang  relatif  rendah  membuat  sejumlah  pengrajin batik  membuang  limbah  tersebut  ke  badan  sungai  secara langsung,  sehingga  mencemari  air  sungai  dan  pada akhirnya  menurunkan  kualitas  air  sungai.  Karakteristik limbah  batik  meliputi  karakteristik  fisika  yaitu  warna, bau,  zat  padat    tersuspensi,  temperatur,  sedangkan karakteristik kimia yaitu bahan organik, anorganik, fenol,
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi.
E-mail: linanatalina45@yahoo.co.id
sulfur,  pH,  logam  berat,  senyawa  racun  (nitrit),  maupun gas.  Limbah  cair  industri  batik  adalah  karakteristik berwarna  keruh,  berbusa,  pH  tinggi,    konsentrasi  BOD tinggi,  kandungan  lemak  alkali  dan  zat    warna    dimana didalamnya    terdapat      kandungan  logam  berat  (Siregar, 2005).    Senyawa  logam  berat  yang  bersifat  toksis  yang terdapat  pada  buangan  industri  batik,  diduga  krom(Cr), Timbal (Pb), Nikel (Ni), tembaga (Cu), dan mangan (Mn) (Mahida, 1984).
Krom  dalam  tubuh  biasanya  berada  dalam keadaan  sebagai  ion  Cr 3+ .    Krom  dapat  menyebabkan kanker  paru-paru,  kerusakan  hati  ( liver )  dan  ginjal. Kontak  fisik    antara  Krom  dengan  kulit  dapat menyebabkan iritasi dan jika tertelan dapat menyebabkan sakit  perut  dan  muntah.    Mengingat  bahaya  logam  Cr, maka  perlu  dilakukan  pengolahan  limbah  cair  industri batik  sebelum  masuk  ke  badan  air,  yang  dimaksudkan untuk mengurangi tingkat pencemaran air sungai.  Upaya untuk  menekan  logam  berat  Cr  bisa  dilakukan  dengan metode  pengolahan  limbah  yang  mudah  dan  ramah lingkungan  yakni  metode  adsorbansi  dengan  adsorben alami seperti kitosan.
Kitosan  merupakan  suatu  amina  polisakarida hasil  proses  deasetilasi  kitin.  Senyawa  ini  merupakan biopolimer  alam  yang  penting  dan  bersifat  polikationik sehingga  dapat  diaplikasikan  dalam  berbagai  bidang seperti adsorben logam, penyerap zat warna tekstil, bahan pembuatan  kosmetik  serta  agen  antibakteri  (Bhuvana, 2006).    Penggunaan  senyawa  ini  dalam  industry  ramah lingkungan direkomendasikan karena karakteristik kitosan yang biokompatibel, biodegradable dan nontoksik.
Kitosan  dapat  digunakan  sebagai  adsorben  yang dapat  menyerap  logam-logam  berat,  seperti  Cu,  Pb,  Ni, Hg, Cd dan Cr (Gao et al., 2000).  Situs aktif kitosan baik dalam  bentuk  NH 2 ataupun  dalam  keadaan  terprotonasi NH 3 + mampu  mengadsorbsi  logam-logam  berat  melalui mekanisme pembentukan khelat.
Adsorbsi (penjerapan) merupakan salah satu cara perawatan/perlakuan  logam  berat  yang  paling  banyak digunakan  karena  metode  ini  aman;  tidak  memberikan efek  samping  yang  membahayakan  kesehatan;  tidak memerlukan  peralatan  yang  rumit  dan  mahal;  mudah pengerjaannya  dan  dapat  didaur  ulang.    Kitosan  yang merupakan  produk  yang  dihasilkan  oleh  limbah  industri perikanan sangat tepat digunakan sebagai penjerap dalam mengurangi bahaya logam berat.
Kajian  tentang  penurunan  logam  berat  telah dilakukan  oleh  beberapa  peneliti  sebelumnya.  Penelitian Wiyarsi  dan  Priyambodo  (2009)  menunjukkan  efisiensi penjerapan  oleh  kitosan  yang  optimum  berturut-turut untuk logam Cr, Fe, Ni, Cu dan Zn adalah 98,44 % (untuk berat  kitosan  0,375  gram);  99,32  %  (untuk  berat  kitosan 0,5  gram);  58,62  %  (untuk  berat  kitosan  0,375  gram); 99.95  %  (untuk  berat  kitosan  0,375  gram)  dan  56  % (untuk berat kitosan 0,5 gram).
Atas dasar pertimbangan di atas, maka penelitian ini  mengkaji  lebih  mendalam  kemampuan  kitosan  dari limbah  udang  windu  sebagai  adsorben  dalam  penurunan kadar kromium heksavalen (Cr +6 ) pada limbah batik.

## 2. Bahan dan Metode

## 2.1 Bahan penelitian
Sampel  Penelitian  Bahan  penelitian  yang digunakan adalah sampel limbah cair batik, limbah buatan yang  dibuat  dari  serbuk  K2Cr2O7  ditambahkan  aquadest sebagai  pembanding,  kitosan  dari  limbah  udang  windu, serta kitosan murni sebagai pembanding.
Pengambilan  sampel  untuk  pengujian  awal dilakukan  dengan  menggunakan  botol  plastik  berukuran 20  ml.    Pengambilan  sampel  hasil  eksperimen  dilakukan menggunakan  botol-botol  plastik  berukuran  240  ml. Sampel didapat dengan menampung effluent sebanyak 20 ml  untuk  tiap  interval  waktu.  Prosedur  pembuatan adsorben  kitosan  dari  limbah  udang  windu,  NaOH,  HCl, NaOCl,  Aquadest,  pembuatan  adsorben  dari  limbah udang windu.
Rangkaian tahapan pembuatan Kitosan adalah: 1. Tahapan Pendahuluan
Limbah udang windu dicuci sampai bau amisnya hilang,  lalu  ditiriskan.  Limbah  kemudian  dikeringkan  ke dalam oven < 50°C selama 2 jam.  Limbah udang windu awal  diblender  untuk  mendapatkan  limbah  udang  windu yang halus.
2. Tahapan deproteinasi
Proses  ini  dilakukan  pada  suhu  60-70°C  dengan menggunakan  larutan  NaOH  1  M  dengan  perbandingan serbuk udang dengan NaOH = 1:10 (gr serbuk/ml NaOH) sambil  diaduk  selama  60  menit.    Campuran  kemudian dipisahkan dengan disaring untuk diambil endapannya. 3. Tahapan pencucian dan pengeringan
Pencucian endapan dilakukan dengan menggunakan  aquadest  sampai  pH  netral.    Selanjutnya disaring  untuk  diambil  endapannya  dan  dikeringkan dengan oven <50 0 C selama 2 jam.
4. Tahapan demineralisasi
Penghilangan  mineral  dilakukan  pada  suhu  25- 30°C  dengan  menggunakan  larutan  HCl  1  M  dengan perbandingan  sampel  dengan  larutan  HCl  =  1:10  (gr serbuk/ml  HCl)  sambil  diaduk  selama  120  menit. Kemudian disaring untuk diambil endapannya. 5. Tahapan depigmentasi
Endapan  hasil  demineralisasi  diekstrak  dengan aseton  dan  dibleaching  dengan  0,315%  NaOCl  (w/v) selama 5 menit pada suhu kamar.  Perbandingan solid dan solven 1:10 (w/v). Tahapan pencucian dan pengeringan Pencucian  endapan  dilakukan  dengan  menggunakan aquadest  sampai  pH  netral.    Kemudian  disaring,  dan endapan dikeringkan oven <50 0 C selama 2 jam. 6. Tahapan deasetilasi
Kitin  yang  telah  dihasilkan  pada  proses  diatas dimasukkan  dalam  larutan  NaOH  dengan  konsentrasi  50
%  (berat)  pada  suhu  90-100°C  sambil  diaduk  kecepatan konstan selama 60 menit.  Kitin kemudian disaring untuk diambil  endapannya.  Endapan  dicuci  menggunakan aquadest  sampai  pH  netral.  Kemudian  dikeringkan dengan  oven  <50  0  C  selama  2  jam.    Maka  terbentuklah kitosan.

## 2.2 Alat penelitian
Alat penelitian yang digunakan dalam pembuatan  rangkaian  reaktor  adsorpsi  antara  lain  jerigen pipa  PVC  berdiameter  1  cm  dengan  tinggi  10  cm,  botol plastik  ukuran 240 ml dan 20  ml,  gelas  ukur,  timbangan, penggaris,  pompa  peristactic,  selang  infus,  pH  universal, Stopwatch, dan kertas saring.

## 2.3 Tahapan penelitian
Tahapan penelitian meliputi langkah-langkah berikut:
1. Pengujian  awal  terhadap  air  limbah  cair  batik  dan larutan K 2 Cr 2 O 7 dilakukan. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui  kadar  kromium  heksavalen  dalam  limbah cair batik dan larutan K 2 Cr 2 O 7 .
2. Menyiapkan  alat  dengan  merangkai  jerigen,  tabung filter  sampai  pada effluent wadah  penampungan limbah cair.
3. Mengukur  debit  dengan  mengalirkan  limbah  yang digunakan kedalam reaktor kemudian ditampung pada gelas  ukur  selama  lima  menit,  sehingga  diperoleh debit 15 ml/menit.
4. Mengisi pipa 1” dengan 2,8 gram adsorben kitosan.
5. Memastikan  selang  inlet  sudah  masuk  kedalam jerigen, setelah adsorben sudah siap. Dengan demikian aliran dari jerigen menuju reaktor berjalan lancar.
6. Menampung  limbah  yang  keluar  dari  outlet  dengan interval waktu 0, 10, 20, 30 dan  40 menit.
Langkah  langkah  4  sampai  6  dilakukan  dengan menggunakan  adsorben  kitosan  limbah  udang  windu  dan kitosan murni sebagai pembanding, serta air limbah yang digunakan limbah cair batik dan larutan K 2 Cr 2 O 7.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil  analisis  parameter  kromium  heksavalen pada  limbah  cair  batik  adalah  4,6  mg/l  dan  larutan K 2 Cr 2 O 7 adalah  4,9  mg/l  jauh  melebihi  ambang  batas baku  mutu  yang  ditetapkan  Peraturan  Menteri  Negara Lingkungan  Hidup  Nomor  03  tahun  2010  (Kementerian Negara Lingkungan Hidup, 2010) tentang Baku Mutu Air Limbah  bagi  Kawasan  Industri  yaitu  0,5  mg/l.    Secara visual,  limbah  cair  batik  pada  konsentrasi  ini  berwarna pink  muda  dan  larutan  K 2 Cr 2 O 7 berwana  kuning.  limbah cair  batik  harus  diolah  sehingga  konsentrasi  kromium heksavalennya  dibawah  ambang  baku  mutu  yang ditetapkan.
Efesiensi penurunan kromium Heksavalen (Cr 6+ ) dari hasil penelitian tanpa media adsorben, menggunakan kitosan  murni  dan  kitosan  buatan  dengan  berat  2,8  gram
pada  limbah  batik. Pada  menit  ke-0  sampai  menit  ke-40 untuk tanpa  media adsorben mengalami penurunan kadar kromium heksavalen (Cr 6+ ) sebesar 3,663 % (Gambar 1). Hal ini terjadi karena diduga ion-ion kromium heksavalen (Cr 6+ ) menempel pada selang dan dinding reaktor.
Gambar 1. Penurunan kromium heksavalen pada limbah batik
Pada  percobaan  penelitian  penurunan  kromium heksavalen  pada  limbah  cair  batik  penggunaan  kitosan murni  lebih  baik  persentase  efisiensinya  yaitu  71,782%, karena  salah  satu  syarat  karakteristik  adsorben  yang dibutuhkan  untuk  adsorpsi  yaitu  kemurnian  adsorben. Adsorben  yang  memiliki  tingkat  kemurnian  tinggi,  daya adsorpsinya  lebih  baik.    Sedangkan  pada  kitosan  buatan dari  limbah  udang  windu  persentase  penurunannya  yaitu 52,858 %, karena selain kitosan kandungan yang terdapat pada  limbah  udang  windu  adalah  protein,  kalsium karbonat  dan  kitin  sehingga  mengganggu  dalam  proses adsorpsi.
Pada  penggunaan  adsorben  murni  dan  adsorben buatan kecepatan adsorpsi pada menit-0 sampai menit-30 laju  adsorpsi  cukup  besar  karena  seluruh  permukaan adsorben  masih  kosong,  namun  setelah  waktu  kontak semakin  lama,  permukaan  adsorben  telah  terisi  oleh  Cr 6+ sehingga  luas  daerah  kosong  adsorben  semakin  sedikit, hal ini akan  menyebabkan laju adsorpsi  menurun (Sugita et al., 2009).
Pada  kurva  mengalami  titik  balik  dari  kondisi menurun  menjadi  naik,  yakni  pada  menit-30,  kondisi  ini mengindikasikan  bahwa  kecepatan  perpindahan  (Cr 6+ ) dari  larutan  ke  padatan  sama  besar  dengan  kecepatan perpindahan  (Cr 6+ )  dari  padatan  ke  larutan.    Pada  titik balik  ini  adsorben mengalami kejenuhan  dalam mengadsorpsi  (Cr 6+ ).    Pada  menit-30  ke  menit-40 kecepatan  perpindahan  (Cr 6+ )  dari  larutan  ke  padatan lebih kecil dari kecepatan perpindahan (Cr 6+ ) dari padatan ke  larutan.    Hal  ini  disebabkan  ion  logam  (Cr 6+ )  yang terdapat pada permukaan adsorben mulai melepaskan diri akibat  lamanya  waktu  kontak  dan  kondisi  padatan adsorben sudah mulai jenuh.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  kitosan memiliki kemampuan sebagai adsorben dalam menurunkan  kadar  kromium  heksavalen  (Cr 6+ )  pada limbah cair batik.  Secara visual terjadi perubahan warna pada limbah cair batik  yang semula berwarna pink  muda menjadi lebih muda lagi, dikarenakan sebagian Cr 6+ yang memiliki  warna pink sudah terserap oleh kitosan. Hal ini didukung  oleh  hasil  penelitian  (Meriatna,  2008)  yang menyatakan  bahwa  kitosan  dapat  berfungsi  sebagai adsorben,  sehingga  dapat  menyerap  zat  warna  yang  ada pada limbah cair batik.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  penurunan kromium  heksavalen  pada  limbah  batik  menggunakan kitosan  murni  persentase  efisiensi  pada  menit  30  menit yaitu  71,782  %  sedangkan  pada  larutan  K 2 Cr 2 O 7 persentase efisiensi yaitu 80,775 %.
Penurunan  kromium  heksavalen  pada  larutan K 2 Cr 2 O 7 lebih baik peyerapannya dikarenakan kandungan didalam  larutan  K 2 Cr 2 O 7 terbuat  hanya  dari  serbuk K 2 Cr 2 O 7 yang dilarutkan dalam aquadest sehingga kitosan murni  hanya  menjerap logam berat kromium heksavalen. Pada  limbah  cair  batik  selain  Cr 6+ juga  terkandung  zat pencemar lain seperti warna, TSS, BOD, COD, dan krom total.  Zat-zat pencemar tersebut juga ada yang terserap ke dalam  adsorben,  sehingga  jumlah  Cr6+  yang  terserap akan  berkurang.    Hal  ini  menyebabkan  penurunan  Cr 6+ pada  larutan  K 2 Cr 2 O 7 lebih  besar  dari  penurunan  Cr 6+ pada limbah cair batik (Gambar 2).
Gambar  2. Penurunan  kromium  heksavalen  pada  limbah  batik dan larutan K 2 Cr 2 O 7

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  dapat  disimpulkan  bahwa kitosan dari limbah udang windu dapat digunakan sebagai adsorben  untuk  menurunkan  kadar  kromium  heksavalen dalam  limbah  cair  batik.  Pada  limbah  cair  batik  selain kromium  heksavalen  juga  terkandung  zat  pencemar  lain seperti  warna,  TSS,  BOD,  COD,  dan  krom  total  yang terserap  ke  dalam  adsorben,  sehingga  jumlah  Cr6+  yang terserap  akan  berkurang.  Efektivitas  penyerapan  Cr6+ oleh  kitosan  murni  71,782%  sedangkan  kitosan  dari limbah  udang  windu    52,858%.  Secara  ekonomi  kitosan dari  limbah  udang  windu  lebih  efisien  dibanding  kitosan murni  karena  efektivitas  penyerapan  tidak  jauh  bebeda, tapi harganya jauh lebih murah.

## Daftar Pustaka
Bhuvana.  (2006).  Studies  On  Frictional  Behaviour  Of Chitosan-Coated Fabrics. AUTEX Research Journal ,
6 (4): 123-130.
Gao  ,  Y.,  Lee,  K.,  Oshima,  M.,  Motomizu,  S.  (2000) Adsorption  behavior  of  metal  ions  on  cross-linked chitosan  and  the  determination  of  oxoanions  after pretreatment  with  a  chitosan  column. Anal.  Sci, 16 :1303–1308.
Kementerian Negara Lingkungan Hidup. (2010). Peraturan  Menteri  Negara  Lingkungan  Hidup Nomor  03  tahun  2010  tentang  Baku  Mutu  Air Limbah bagi Kawasan Industri . Jakarta: Kementerian Negara Lingkungan Hidup.
Meriatna  (2008). Penggunaan  membran  kitosan  untuk menurunkan kadar logam krom (Cr) dan nikel (Ni) dalam limbah cair industri pelapisan logam . Tesis. Medan: Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Sugita, P., dkk (2009). Sumber Biomaterial Masa Depan , Kitosan . Bogor: IPB Press. Wiyarsi, A., Priyambodo, E. (2009) Pengaruh Konsentrasi  Kitosan  Dari  Cangkang  Udang Terhadap  Efisiensi  Penjerapan  Logam  Berat . Jurusan pendidikan Kimia FMIPA UNY. Tersedia di http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/132312678/ Penelitian%20kitosan.pdf