## Pemanfaatan Kitosan Sebagai Adsorben Ion Logam Fe Pada Air Gambut Yang Akan Digunakan Sebagai Air Minum

## Karelius
(Dosen Prodi. Pendidikan Kimia, FKIP Univ. Palangkaraya)
Abstrak : Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan  mengetahui  dosis  optimum  kitosan  dan  cara  teknis adsorpsi terbaik.   Kajian yang dilakukan pada penelitian ini meliputi isolasi kitosan dari kulit udang serta  kajian  tentang  kondisi  optimum  adsorpsi.    Kitosan  yang  akan  digunakan  diisolasi  dari  limbah kulit  udang  yang  dibuat  melalui  tiga  tahap  yakni  tahap  deproteinasi,  demineralisasi  dan  deasetilasi. Penentuan kondisi optimum dilakukan dengan variasi dosis kitosan 0,5; 1,0; 1,5; 2 gram, serta variasi cara  teknis  adsorpsi  terbaik  yaitu  dengan  cara sheker , stirrer dan  dengan  cara  didiamkan  selama  60 menit.  Proses  adsorpsi  terhadap  sampel  air  gambut  dilakukan  dengan  menggunakan  sistem  batch selama 60 menit pada suhu kamar dengan cara teknis adsorpsi terbaik dan  dosis optimum kitosan.
Dosis  optimum  kitosan  yang  digunakan  adalah  1,5  gram  dengan  jumlah  ion  Fe  yang  mampu diadsorpsi  sebesar  0.669  mg/L  dengan  efektivitas  92,65%.  Cara  teknis  adsorpsi  terbaik  yang digunakan  yaitu  dengan  cara sheker dengan  kapasitas  adsorpsi  sebesar  0,045  mg  Fe/gram  kitosan efektivitas 93,75%. Hasil aplikasi kitosan terhadap air gambut, kitosan efektif mereduksi ion logam Fe pada sampel KLP 1 dan KLP 2 hingga konsentrasi Fe sisa pada sampel air gambut adalah 0,05 mg/L dan 0,298 mg/L sehingga dikatakan layak digunakan sebagai air minum.
Kata kunci : kitosan, air gambut, besi.

## PENDAHULUAN
Air merupakan sumber daya alam untuk memenuhi hajat hidup orang banyak sehingga perlu  dilindungi  agar  dapat  tetap  bermanfaat  bagi  hidup  dan  kehidupan  manusia  serta makhluk hidup lainnya. Air yang kualitasnya buruk akan mengakibatkan kondisi lingkungan hidup  menjadi  buruk  sehingga  akan  mempengaruhi  kondisi  kesehatan  dan  keselamatan manusia  serta  kehidupan  makhluk  hidup  lainnya.  Penurunan  kualitas  air  akan  menurunkan dayaguna,  hasil  guna,  produktivitas,  daya  dukung  dan  daya  tampung  dari  sumber  daya  air yang  pada  akhirnya  akan  menurunkan  kekayaan  sumber  daya  alam  ( natural  resources depletion ) (Alaerts, 1987).
Pada  dasarnya  air  gambut  adalah  air  permukaan  yang  banyak  terdapat  di  daerah berawa  atau  dataran  rendah  yang  mempunyai  ciri-ciri  umum  yaitu  intensitas  warna  tinggi (kuning atau merah kecoklatan) yang disebabkan oleh bahan-bahan humus dalam air tersebut. Tingginya  kandungan  besi  (Fe)  pada  air  gambut  pada  dasarnya  bukanlah  disebabkan  karena pencemaran  tetapi  cenderung  kepada  kondisi  alamiah  lahan  gambut  dengan  kandungan senyawa  besi  yang  tinggi,  seperti  senyawa  pirit  (FeS)  yang  akan  terlarut  dalam  bentuk  ion logam Fe terutama pada saat kondisi badan sangat asam (pH 2-4)   (Pahlevi, 2009)
Konsentrasi  besi  dalam air minum  dibatasi maksimum  0.3 mg/L (sesuai  Kepmenkes RI  No.  907/MENKES/SK/VII/2002),  hal  ini  berdasarkan  alasan  masalah  warna,  rasa  serta timbulnya kerak yang menempel pada sistem perpipaan. Dengan dasar ini standar air minum WHO  untuk  Eropa  menetapkan  kadar  besi  dalam  air  minum  maksium  0.1  mg/L  sedangkan USEPA menetapkan kadar maksimum  dalam air yaitu 0.3 mg/L. (Arifin,  2007;  Eaton  et  al., (2005) dan Said, 2003). Pada air permukaan biasanya kandungan zat besi relatif rendah yakni
jarang melebihi 1 mg/L, tetapi untuk air tanah dalam kandungan zat besinya sangat bervariasi dari konsentrasi yang rendah sampai konsentrasi tinggi (10-100 mg/L) dengan kadar oksigen rendah (Effendi, 2003).
Beberapa  metode  yang  digunakan  untuk  mengurangi  beban  pencemaran  logam  berat yaitu ion-exchange, adsorpsi pengompleksan, presipitasi sistem membrane (Wu et al., 2007). Dibandingkan  metode-metode  lain,  adsorpsi  merupakan  metode  yang  efektif,  praktis  dan ekononis untuk membuang polutan logam berat dari limbah air. Kitin mempunyai gugus aktif OH dan NHCOCH 3 sedangkan kitosan mempunyai gugus aktif OH dan NH 2 sehingga dapat digunakan sebagai adsorben logam berat (Robert, 1992).

## METODE Alat dan Bahan
Peralatan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  antara  lainseperangkat  alat  refluks, penangas listrik ( hot plate ), pengaduk magnetik ( magnetic stirrer ), neraca analitik,ayakan 200 mesh,  blender,  kertas  saring,  kertas  pH  universal,  seperangkat  alat  gelas,peralatan  sampling air,wadah sampel air, sheker, danSpektrofotometer Serapan Atom.
Bahan-bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  antara  lainkulit  dan  kepala  udang ( Panaeus  monodon ),  minyak  goreng,akuades,  NaOH,  HCl  pekat,  asam  cuka  perdagangan, asam nitrat encer (HNO 3 0,01 M), air gambut pedalaman.

## Prosedur

## Isolasi Kitosan dari Kulit dan Kepala Udang
Kulit dan kepala udang  ( Panaeus monodon ) dibersihkan dengan air bersih  kemudian dijemur di bawah sinar matahari sampai kering. Kulit dan kepala udang ( Panaeus monodon ) yang  kering,  dihaluskan  menggunakan  blender  kemudian  diayak  menggunakan  ayakan  200 mesh  agar  diperoleh  serbuk  tepung  yang  halus  dan  homogen.  Selanjutnya  kitosan  diisolasi melalui tiga tahapan yaitu deptoteinasi, demineralisasi dan deasetilasi.

## Penentuan Dosis Optimum Kitosan
Penentuan dosis optimum kitosan dilakukan dengan cara sebanyak 0 g,  0,5 g, 1 g, dan 1,5  g,  2,0  g    kitosan,  masing-masing  ditambahkan  ke  dalam  100  mL  air  gambut.  Adsorpsi dilakukan  pada  suhu  kamar  selama  60  menit  dengan  menggunakan  alat sheker dengan kecepatan  100  rpm  ( rotation  per  minutes ),  setelah  itu  campuran  disaring  dan  filtratnya dianalisis dengan spektrofotometer.

## Penentuan Cara Teknis Adsopsi Terbaik
Penentuan cara teknis  adsorpsi terbaik  oleh kitosan dilakukan dengan cara  sejumlah kitosan pada dosis optimum ditambahkan ke dalam 100 mL air gambut, lalu cara teknis yang bervariasimenggunakan alat sheker, magnetic stirrer dengan kecepatan 100 rpm ( rotation per minutes )  dan  dengan  cara  didiamkan  selama  60  menit.  Setelah  itu  campuran  disaring  dan filtratnya dianalisis dengan spektrofotometer.

## Aplikasi Kitosan Sebagai Adsorben Ion Logam Fe pada Air Gambut
Sejumlah  tertentu  kitosan  sesuai  dosis  optimum  ditambahkan  ke  dalam  100  mL  3 (tiga)  sampel  air  gambut  yang  mengandung  ion  logam  Fe  yang  telah  diukur  konsentrasinya
dengan  spektrofotometer.  Setelah  itu  campuran  dari  masing-masing  air  gambut  disaring  dan filtratnya dianalisis dengan spektrofotometer.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Penentuan Dosis Optimum Kitosan
Pada  proses  adsorpsi  dosis  kitosan  yang  digunakan  sangat  berperan,  karena  dosis kitosan  akan  menentukan  seberapa  besar  jumlah  ion  logam  Fe  yang  dapat  diadsorpsi  secara optimal oleh kitosan.
Gambar 1.  Kurva Pengaruh Dosis Kitosan terhadap Jumlah ion Logam

## Fe yang diadsorpsi Adsorben
Berdasarkan  kurva  tersebut  secara  umum  semakin  banyak  kitosan  yang  digunakan maka  akan  semakin  banyak  pula  ion  logam  Fe  yang  dapat  diadsorpsi,  dan  akan  mencapai optimum  pada  dosis  tertentu  yaitu  pada  penambahan  kitosan  sebanyak  1,5  gram  dengan jumlah  ion  logam  Fe  yang  dapat  diadsorpsi  yaitu  sebesar  0,669  mg/L  dari  larutan  kontrol dengan  konsentrasi  ion  logam  Fe  sebesar  0.722  mg/L  atau  92,65%  ion  logam  Fe  dapat diadsorpsi  pada  dosis  tersebut.  Hal  ini  dapat  terjadi  karena  semakin  banyak  kitosan  yang ditambahkan pada  air  gambut sehingga jarak  antar partikel kitosan akan  semakin dekat  atau rapat sehingga menghalangi ion logam Fe yang untuk berikatan dengan sisi aktif dari kitosan. sehingga tidak semua ion logam Fe pada air gambut dapat diadsorpsi oleh kitosan.
Gambar 2. Pengikatan Ion Logam Fe oleh Kitosan R. Schmuhlet al. (2001).

## Penentuan Cara Teknis Adsorpsi Terbaik
Cara  teknis  adsorpsi  sangat  berperan  pada  proses  adsorpsi  yang  digunakan,  karena cara  teknis  adsorpsi  akan  menentukan  besarnya  kemampuan  adsorpsi  kitosan  terhadap  ion logam Fe.
Series1; 0,00; 0,000 Series1; 0,50; 0,524 Series1;
1,00; 0,600 Series1; 1,50; 0,669 Series1; 2,00; 0,655 ju m lah Fe t e rad sor p si (m g/ L) DOSIS KITOSAN (gram)
Gambar 3. Pengaruh  Cara  Teknis  Adsorpsi  terhadap  Jumlah  Ion  Logam  Fe  yang

## Diadsorpsi oleh Kitosan
Berdasarkan  kurva  tersebut  secara  umum  jumlah  ion  logam  Fe  yang  mampu diadsorpsi dengan cara teknis sheker lebih besar jika dibandingkan dengan jumlah ion logam Fe  yang  mampu  diadsorpsi  dengan  cara  teknis  stirer  dan  didiamkan  pada  waktu  yang  sama yaitu  60  menit.  Pada  penggunaan  cara  teknis  adsorpsi sheker ,  jumlah  ion  logam  Fe  yang mampu  diadsorpsi  oleh  kitosan  yaitu  sebesar  0,045  mg/g  kitosan  dari  larutan  kontrol  jika dianggap  ion  logam  Fe  teradsorpsi  seluruhnya  sebesar  0,048  mg/g  kitosan,  adalah  kapasitas adsorpsi kitosan terbesar pada dosis kitosan 1,5 gram atau dengan efektivitas sebesar 93,75%.
Perbedaan  jumlah  ion  logam  Fe  yang  mampu  diadsorpsi  kitosan  dengan  cara  teknis yang  berbeda-beda  lebih  diakibatkan  karena  cara  teknis  adsorpsi  akan  membantu  terjadinya proses  pengikatan  ion  logam  Fe  dengan  sisi  aktif    (NH 2 dan  OH - )  dari  kitosan.  Proses pengikatan  antara  permukaan  adsorben  dengan  ion  logam  ternyata  tidak  hanya  tergantung pada reaktifitas sisi aktif permukaan kitosan. Tegangan permukaan partikel-partikel ion logam Fe juga berperan penting pada pembentukan monolayer (pelapisan ion logam pada permukaan adsorben).  Kelebihan  energi  akibat  adanya  ikatan  antara  ion  logam  Fe  dengan  permukaan kitosan dapat menyebabkan pertumbuhan kompleks ion logam Fe-kitosan tidak hanya sebatas satu  lapisan  saja,  tetapi  berkembang  menjadi  tiga  lapisan  atau  bahkan  mampu  membentuk kristalin pada permukaan (Laksono, 2008).

## Aplikasi Kitosan Sebagai Adsorben Ion Logam Fe pada Air Gambut
Setelah diketahui dosis optimum kitosan dan cara teknis adsorpsi terbaik, selanjutkan dilakukan  adsorpsi  ion  logam  Fe  pada  3  (tiga)  sampel  air  gambut  pedalaman  pada  lokasi berbeda.
Series1;
KONTROL
; 0,048
Series1; SHEKER; 0,045 Series1; STIRER; 0,038 Series1; DIDIAMK AN; 0,027 K apa si tas A dsorp si Kito s a n (mg/g k itosa n) CARA TEKNIS ADSORPSI
Gambar 4.    Aplikasi Kitosan Pada Sampel Air Gambut  Kalampangan
Gambar 5.   Kapasitas Adsorpsi Kitosan pada Sampel Air Gambut
Kemampuan kitosan dalam mengadsorpsi ion logam Fe dalam sampel air gambut akan sangat  dipengaruhi  oleh  konsentrasi  awal  ion  logam  Fe  pada  masing-masing  sampel  air gambut.  Semakin  tinggi  konsentrasi  awal  ion  logam  Fe  pada  sampel  air  gambut  maka  akan mengurangi  kemampuan  (kapasitas  adsorpsi)  kitosan.  Hal  ini  dipengaruhi  jumlah  sisi  aktif (NH 2 dan  OH - )  pada  kitosan  apabila  seluruh  sisi  aktif  kitosan  tersebut  sudah  jenuh  atau berikatan  seluruhnya  dengan  ion  logam,  maka  kitosan  tersebut  sudah  tidak  dapat  lagi mengadsorpsi ion logam Fe dalam sampel air gambut tersebut.  Hal lain yang mempengaruhi kemampuan  adsorpsi  kitosan  terhadap  ion  logam  Fe  dalam  sampel  air  gambut  adalah  pH. Gugus  amina  pada  kitosan  dapat  bertindak  sebagai  basa  lewis  yang  dapat  mendonorkan pasangan elektron bebasnya, sehingga pH rendah/asam akan memungkinkan terdapat banyak ion H + yang berikatan dengan NH 2 menjadi NH 3 + . Pada air gambut dengan pH rendah  yang bervariasi dengan jumlah ion H + sangat banyak dapat memungkinkan terjadi kompetisi antara ion  logam  Fe  dengan  ion  hidrogen  (H + )  untuk  menempati  sisi  aktif  NH 2 (Suhardi,  1993), sehingga tidak semua ion logam Fe pada air gambut dapat diadsorpsi oleh kitosan.
Konsentrasi  ion  logam  Fe  dalam  lingkungan  terutama  pada  air  gambut  dan  air  tanah yang akan digunakan sebagai air minum merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi air tersebut selain parameter pendukung lainnya.  Konsentrasi besi dalam air minum dibatasi maksimum  0,3  mg/L  (sesuai  Kepmenkes  RI  No.  907/MENKES/SK/VII/2002).  Berdasarkan
kontrol; KLP 1; 0,048
kontrol; KLP 2; 0,104 kontrol; KLP 3; 0,539
kapasitas adsorpsi; KLP 1;
0,045 kapasitas adsorpsi; KLP 2; 0,034 kapasitas adsorpsi;
KLP 3; 0,061 Ju m lah ion Fe d al am air gam b u t (m g/ g) LOKASI SAMPLING kontrol kapasitas adsorpsi Tanpa Adsorben;
KLP 1; 0,722 Tanpa Adsorben; KLP 2; 0,808 Tanpa Adsorben; KLP 3; 1,563 Setelah Adsorpsi; KLP 1; 0,053 Setelah Adsorpsi; KLP 2; 0,298 Setelah Adsorpsi;
KLP 3; 0,641 Ju m lah ion Fe d al am air gam b u t (m g/ L) LOKASI SAMPLING Tanpa Adsorben Setelah Adsorpsi
baku  mutu  tersebut  selanjutnya  dapat  dibandingkan  dengan  konsentrasi  ion  logam  Fe  hasil adsorpsi yang masih terdapat dalam air gambut. Berdasarkan Gambar 7 terlihat bahwa setelah adsorpsi dengan menggunakan kitosan  jumlah ion logam Fe yang tersisa pada masing-masing sampel  air  gambut  KLP  1,  KLP  2  dan  KLP  3  berturut-turut  adalah  air  gabut  adalah  0,053 mg/L,  0,28  mg/L  dan  0,641  mg/L.  Jika  dibandingkan  dengan  baku  mutu  di  atas  dengan konsentrasi  tersebut  maka  sampel  gambut  KLP  1  dan  KLP  2    sudah  dapat  dikatakan  layak untuk  digunakan  sebagai  air  minum  jika  ditinjau  dari  parameter  kandungan  ion  logam  Fe dalam  air  gambut.    Sedangkan  sampel  air  gambut  KLP  3  belum  dapat  dikatakan  layak digunakan sebagai air minum jika ditinjaudari parameter kandungan ion logam  Fe dalam air gambut,  akan  tetapi  sampel  air  gambut  tersebut  mungkin  dapat  digunakan  untuk  keperluan lain, misalnya pada bidang perikanan dan pertanian.

## PENUTUP
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  dilakukan  dapat  diambil  beberapa  kesimpulan sebagai berikut :
1. Dosis optimum kitosan sebagai adsorben ion logam Fe pada air gambut adalah sebanyak 1,5 gram kitosan yaitu dapat mengadsorpsi ion logam Fe pada sampel air gambut sebesar 0,668 mg/L atau dengan efektivitas sebesar 92,65%.
2. Cara  teknis  adsorpsi  terbaik  pada  penelitian  ini  adalah  dengan  cara sheker ,  yakni  dapat mengadsorpsi sebesar 0,045 mg/g kitosan dari larutan kontrol jika ion logam Fe dianggap teradsorpsi seluruhnya sebesar 0,048 mg/g kitosan  atau  dengan efektivitas 93,75%.
3. Kitosan dapat mengadsorpsi ion logam Fe dari sampel air gambut KLP 1 dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0.045 mg Fe/g kitosan; dari sampel air gambut KLP 2 dengan kapasitas adsorpsi  sebesar  0.034  mg  Fe/g  kitosan  dan    dari  sampel  air  gambut  KLP  3  dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0.061 mg Fe/g kitosan.
4. Aplikasi kitosan sebagai adsorben ion logam Fe pada air gambut, sampel air gambut KLP 1 dan KLP 2  dikatakan layak untuk  air minum  dengan konsentrasi  ion  logam  Fe setelah adsorpsi  masing-masing  adalah  0,053  mg/L,  0,28  mg/L.  Sedangkan  sampel  air  gambut KLP  3belum  dapat  dikatakan  layak  untuk  digunakan  sebagai  air  minum    dengan konsentrasi ion logam Fe setelah adsorpsi adalah 0,641 mg/L
Saran-saran yang diajukan untuk kelanjutan penelitian ini adalah :
1. Perlu  dipelajari  kemampuan  bahan  lain  seperti  karbon  aktif  sebagai  adsorben  ion  logam Fe pada air gambut yang akan digunakan sebagai air minum.
2. Perlu  dipelajari  selektifitas  kitosan  terhadap  ion  logam  lain,  dengan  melakukan  uji adsorpsi kompetitif dengan beberapa ion logam secara simultan.
3. Perlu  dipelajari  proses  desorpsi  ion  logam  Fe  dari  kitosan  setelah  adsorpsi,  sehingga kitosan tersebut dapat digunakan kembali (diregenerasi).

## DAFTAR RUJUKAN
Alaerts, G. 1987. Metoda Penelitian Air. Surabaya : Usaha Nasional. Arifin. 2007. Tinjauan dan Evaluasi Proses Kimia (Koagulasi, Netralisasi, Desinfeksi) di Instalasi Pengolahan Air Minum Cikokol, Tangerang . Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.
Eaton,  Andrew.  Etal.,  2005. Standard  Methods  for  Examination  of  Water  and  Wastewater.  21st  Edition. Marryland – USA : American Public Health Association.
Keputusan Menteri Kesehatan RI. No. 907/MenKes/SK/VII/2002. Lampiran II, Tentang Kualitas Air Minum.
Pahlevi,  M.R.  2009. Analisis  Kadar  (Fe)  dan  Mangan  Dari  Air  Gambut  Setelah  Dijernihkan  Dengan Penambahan Tulang Ayam . Medan : Pascasarjana – Universitas Sumatera Utara (USU).
Roberts, G. A. F. 1992. Chitin Chemistry. The Macmilan Press. Ltd. London.
Said,  Nusa  Idaman.  2003.  Metoda  Praktis  penghilangan  Zat  besi  dan  Mangan  Di  Dalam  Air  Minum.  Jakarta  :
Kelair – BPPT
Schmuhl,  HM  Krieg  dan  K  Keizer.  2001. Adsortion  of  Cu  (II)  and  Cr  (II)  ions  by  Chitosan  :  Kinetics  and Equilibrium  Studies. University  for  Christian  Higher  Education.  South  Africa.  http://www.wrc.org.za (Vol.27 No. 1 January 2001)
Suhardi. 1993. Kitin dan Kitosan, Buku Monograf , Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi UGM,Yogyakarta. Kipper, Gregory, Investigator's Guide Steganography .Aurbach Publications. Florida. 2004 Munir, Rinaldi, Pengolahan Citra Digital dengan Pendekatan Algoritmik . Penerbit Informatika. Bandung. 2004 Pitas, I., Digital Image Procesing Algorithms .Prentice Hall International (UK) Ltd. Cambridge. 1993 Reyzin,  Leonid  and  Scott  Russell, More  Efficient  Provably  Secure  Steganography .  Department  of ComputerScience Boston University. 2003
Available http://citeseer.ist.psu.edu/reyzin03more.html [2006, April 24] The International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT), Recommendation T.81 . 1992 Vanda, Y., Digital Image Watermarking (DIW) yang Tahan Terhadap Transformasi Geometris . Tesis. Program Pascasarjana Univeritas Gadjah Mada. Yogyakarta. 2004 Zhao,  Jian  &  Koch,  Echkard, Embedding  Robust  Labels  into  Images  for  Copyright  Protection .Fraunhofer Institute for Computer Graphics. Germany. 1995.