Vol. 12, No. 3, Juni 2011, hal : 168 - 174 ISSN : 1411-1098
Akreditasi LIPI Nomor : 452/D/2010 Tanggal 6 Mei 2010
SUPERBASORBEN POLI(AKRILAMIDA-KO-ASAM AKRILAT)-KITOSAN HASIL IRADIASI GAMMA UNTUK ADSORPSI ION LOGAM Cu 2+ DAN Fe 3+
Erizal 1 , Zainal Abidin 1 , Deswita 2 dan Sudirman 2
1 Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) - BATAN Jl. Raya Lebak Bulus No.49, Jakarta 12070
2 Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) - BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang

## ABSTRAK
SUPERBASORBEN POLI(AKRILAMIDA-KO-ASAM AKRILAT)-KITOSAN HASIL IRADIASI GAMMA UNTUK ADSORPSI ION LOGAM Cu 2+ DAN Fe 3+ . Superabsorben hidrogel poli(akrilamida-ko- asam akrilat) (poli(AAm-ko-AA)) yang mengandung kitosan telah dibuat mengunakan radiasi gamma. Pemakaian kitosan dimaksudkan untuk menaikkan kemampuan hidrogel untuk mengadsorpsi ion logam. Campuran akrilamida-asam akrilat dengan beragam konsentrasi kitosan (0,05% hingga 0,2%) dipapari radiasi gamma pada dosis 20 kGy. Fraksi gel, rasio swelling , Equilibrium Degree of Swelling ( EDS ), dan kemampuan adsorpsi hidrogel dalam kondisi swelling maksimum pada rentang berat 0 g hingga 150 g terhadap ion Cu 2+ dan Fe 3+ dengan konsentrasi sebesar 20.000 ppm telah dipelajari. Diperoleh hasil yaitu fraksi gel menurun 93 % hingga 90 % dengan meningkatnya konsentrasi kitosan 0,05 % hingga 0,20 %. Rasio swelling hidrogel meningkat 30 g/g hingga 100 g/g pada interval 20 menit hingga 210 menit dengan meningkatnya konsentrasi kitosan, dan EDS meningkat 300 g/g hingga 600 g/g pada interval 24 jam hingga 72 jam. Hidrogel pada konsentrasi kitosan maksimum (0,20%) dengan meningkatnya berat hidrogel hingga 150 g dapat mengadsorpsi ion Cu 2+ dan ion Fe 3+ hingga 90 % (~18.000 ppm ) dalam waktu 10 menit setiap pengujian pengaruh berat terhadap kapasitas adsorpsi hidrogel. Adsorpsi hidrogel pada rentang berat 10 g hingga 50 g adalah linier dan laju adsorpsi pada ion Cu 2+ relatif lebih rendah dibandingkan adsorpsi terhadap ion Fe 3+ . Struktur hidrogel berubah dari bentuk swelling menjadi mengecil pada adsorpsi ion logam . Hidrogel poli(AAm-ko-AA)-kitosan yang berkapasitas mengadsorpsi ion-ion logam pada keadaan swelling berpontensi sebagai kandidat absorben pencemaran ion logam berat dalam jumlah yang relatif besar.
Kata kunci : Superabsorben, Iradiasi, Kitosan, Adsorpsi, Ion logam

## ABSTRACT
HYDROGEL SUPERBASORBENT POLY (ACRYLAMIDE-CO-ACRYLIC ACID)-CHITOSAN PREPARED BY GAMMA RADIATION FOR ADSORPTION OF Cu 2+ AND Fe 3+ METAL IONS. Hydrogel superabsorbent of poly(acrylamide-co-acrylic acid) (poly(AAm-ko-AA)) containing chitosan have been prepared by gamma radiation. The use of chitosan was intended to enhance the ability of hydrogels for metal ions adsorption. Acrylamide-acrylic acid (10/15 vol.%) solution mixture with varying chitosan concentration (0,05-0,2 wt%) was exposed to gamma radiation at a single dose 20 kGy (dose rate 10 kGy/h). Gel fraction, swelling ratio, Equilibrium Degree of Swelling (EDS), and the ability of hydrogels at weight ranged of 0-150 g in maximum swelling conditions in absorption Cu 2+ and Fe 3+ ions (20.000 ppm} have been studied. The result showed that gel fraction decreased from 93 % to 90 % and swelling ratio increased 30-100 g/g at intervals 20-210 minutes with increasing chitosan concentration (0,05-0,20 %). EDS increased from 300 to 600 g/g at intervals 24-72 hours. With increasing weight of hydrogel up to 150 g at maximum chitosan concentration (0.20%) can absorb Cu 2+ and Fe 3+ ions up to 90 % (~18.000 ppm) at 10 min for each observation of the weight effect on adsorption capacities. The capacity of hydrogels on adsorption Cu 2+ and Fe 3+ ions at weight ranged 10-50 g was liniear and adsoption rate on Cu 2+ ions was lower than Fe 3+ ions. The hydrogel structures changed from swollen to shrinked state after metal ions adsorption. Hydrogel poly(AAm-co-AA)-chitosan with absorption capacity in swollen state potentially can be used as an absorbent heavy metal ions pollutant in high concentration.
Key words : Superabsorbent, Irradiation, Chitosan, Adsorption, Metal ions
Superabsorben Poli(Akrilamida-Ko-Asam Akrilat)-Kitosan Hasil Iradiasi Gamma untuk Adsorpsi Ion Logam Cu 2+ dan Fe 3+ (Erizal )

## PENDAHULUAN
Pencemaran air merupakan masalah besar yang dihadapi oleh masyarakat modern pada saat ini, karena hal ini akanmenyebabkan terganggunya keseimbangan lingkungan dan menimbulkan bahaya bagi kesehatan. Di Indonesia menurut Departemen Lingkungan bahwa konsentrasi logam berat yang mencemari pantai utara Jakarta relatif besar dibandingkan pencemaran yang terjadi di tempat lainnya disebabkan penggunaan tanah secara berlebihan dan industrialisasi [1]. Selain itu, masalah lainnya adalah rendahnya kualitas air yang dikonsumsi oleh masyarkat untuk minum dan aktivitas sehari-hari baik di daerah perkotaan maupun pedesaan seperti keasaman air yang tinggi, keruh, dan tingginya daya hantar listrik.
Pada saat ini banyak sekali penelitian yang difokuskan pada pengendalian pencemaran logam berat disebabkan toksiknya yang tinggi dan karsinogenik dalam jumlah yang relative kecil akibat pembuangan oleh beragam aktivitas seperti pesatnya industrialisasi dan urbanisasi [2]. Selain itu, investigasi penjernihan air juga dilakukan untuk menaikan kualitasnya. Logam berat tidak dapat dimetabolisme oleh tubuh dan terakumulasi dalam bagian tubuh.
Logam beracun dapat mengganggu rantai biologis dalam tubuh, oleh karena itu menyebabkan penyakit kronis dan akut. Logam beracun ini tidak dapat dibiodegadasi dan adanya logam tersebut dalam air sungai dan danau akan berbioakumulasi pada organisme hidup, dan menyebabkan masalah pada kesehatan hewan, tanaman, dan manusia.
Polimer superabsorben merupakan suatu materi yang dapat menyerap air dengan kuantitas yang sangat besar dan dapat mempertahankan air yang dikandungnya walaupun hidrogel ini ditekan. Materi tersebut dapat menyerap air ratusan kali berat keringnya. Polimer ini secara intensif dalam skala besar telah dimanfaatkan dalam personal care products (produk perawatan kepribadian) antara lain sebagai bahan absorben pembalut bayi, dan pembalut wanita. Aplikasi lainnya yang tak kalah penting adalah sebagai matriks immobilisasi enzim dan obat, preparatif pada kromatogafi, dan bahan penyimpan air di bidang peranian [3-6]. Namun demikian, pemanfaatan polimer superabsorben tersebut untuk mengatasi masalah pencemar air khususnya ion-ion logam logam sedikit sekali yang dilaporkan [7]. Padahal polimer superabsorben ini jika ditinjau dari struktur kimia khususnya yang disimtesis dari monomer/polimer yang mengandung gugus-gugus amina (NH 2 ), -COOH, dan hidroksi (OH) seperti akrilamida (AAm) dan asam akrilat (AA) yang dapat berikatan dengan ion logam berat berpotensi untuk dapat mengatasi masalah pecemaran air.
Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan sintesis polimer superabsorben berbasis AAm dan AA menggunakan iradiasi gamma pada dosis optimal 20 kGy
dan mengkarakterisasi adsorpsinya terhadap ion logam [8]. Namun demikian hasil yang didapatkan belum optimal dan perlu dimodifikasi yaitu dengan menambahkan kitosan. Oleh karena itu, dalam penelitian ini telah disintesis polimer superabsorben poli(AAm-ko-AA) yang digabungkan kitosan, dengan hipotesis bahwa kitosan yang dapat membentuk khelat terhadap ion logam dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi polimer superabsorben poli(AAm-AA) pada ion logam berat.
Tujuan penelitian ini adalah mensintesis polimer superabsorben poli(AAm-ko-AA)-kitosan sebagai absorban ion logam. Campuran Asam akrilat (AA) dengan konsentrasi 15 % ( dinetralkan dengan KOH) dan AAm 10 % serta kitosan dengan konsentrasi yang bervariasi (0,05 % hingga 0,2 %) diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis 20 kGy. Hidrogel hasil iradiasi dikarakterisasi meliputi fraksigel, rasio swelling, Equilibrium Degee of Swelling ( EDS ), dan kemampuan adsorpsi hidrogel terhadap ion logam Cu 2+ dan Fe 3+ sebagai model ion logam

## METODE PERCOBAAN

## Bahan
Akrilamida, Asam akrilat, Tembaga sulfat (II) sulfat hidrat (CuSO 4 .5 H 2 O), Besi (III) klorida hidrat (FeCl 3 .6 H 2 O) dan kalium hidroksida (KOH) dari Merck , serta bahan kimia lainnya kualitas pro analisis. Asam akrilat sebelum digunakan dalam penelitian ini dinetralisir dengan KOH.

## Alat
Timbangan analitik (Mettler Toledo tipe AB 204 dan Precio 3000 D), oven (Hereaus Instrument Vacuumterm), homogenizer dan stirrer , shaker incubator (Kottermann), Stopwatch , kasa stainless steel ukuran 300 mesh , wadah cetakan hidrogel, spektrofotometer UV-Visible (Genesys 2), sealer machine , iradiator Co-60 (IRKA), gelas ukur, erlenmeyer , dan gelas piala.

## Pembuatan Hidrogel Poli(AAm-ko-AA)- Kitosan
Disiapkan satu seri 15 mL larutan monomer AA dalam 50 mL air suling, selanjutnya masing larutan dinetralkan dengan 11,66 g KOH, dan diaduk hingga larutan homogen menggunakan magnetic stirrer . Kemudian ke dalam masing-masing campuran dimasukkan 10 g AAm, dan diaduk hingga homogen. Selanjutnya ke dalam masing-masing campuran tersebut dimasukkan kitosan yang dilarutkan dalam asetat 1% dengan variasi berat 0,05 g; 0,10 g ; 0,15 g dan 0,20 g diaduk hingga homogen dan ditambahkan air suling
hingga total volume campuran 100 mL. Masing-masing campuran dikemas dalam kantong plastik berukuran 10 cm x 15 cm dengan ketebalan 0,5 cm dan ditutup hingga kedap udara menggunakan mesin sealer, dan selanjutnya diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis 20 kGy dengan laju dosis 7,5 kGy/jam.

## Penentuan Fraksi Gel
Tiga buah cuplikan hidrogel hasil iradiasi dikeringkan pada suhu 60 o C hingga berat konstan, lalu ditimbang (W 0 ). Kemudian hidrogel dibungkus dengan kawat kasa ukuran 300 mesh yang telah ditara, lalu direndam dalam metanol sampai terendam sempurna dan dikocok dalam shaker incubator pada kecepatan 100 rpm selama 24 jam pada suhu kamar untuk mengekstrak senyawa-senyawa yang tidak bereaksi dalam hidrogel. Selanjutnya hidrogel dikeluarkan dari shaker incubator dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60 o C hingga berat konstan, hidrogel kering ditimbang kembali (w 1 ). Fraksi gel dihitung dengan Persamaan (1):
W 1 Fraksi Gel = x 100 % .................... (1) W 0
Dimana:
W 1 = Berat hidrogel kering setelah proses ektraksi (g) W 0 = Berat hidrogel kering awal (g)
Penentuan Rasio Swelling dan Equilibrium Degree of Swelling Hidrogel Dalam Air
Tiga buah cuplikan hidrogel hasil iradiasi dengan ukuran (1x1) cm 2 hasil iradiasi dikeringkan dalam oven pada suhu 60 o C hingga bobot konstan, lalu ditimbang (W o ). Kemudian hidrogel kering direndam dalam 50 mL air suling. Setelah 30 menit hidrogel dikeluarkan dari media perendaman, air yang melekat pada permukaan hidrogel dibersihkan (dilap) dengan kertas saring dan selanjutnya hidrogel ditimbang kembali (W s ). Proses perendaman diulang kembali untuk pengukuran rasio swelling pada interval 30 menit selanjutnya. Perlakuan yang sama dikerjakan untuk mengukuran rasio swelling hidrogel dalam waktu interval 30 menit lainnya pada selang waktu 6 jam. Rasio swelling hidrogel hasil pengujian pada masing-masing waktu perendaman dihitung dengan menggunakan Persamaan (2):
Ws Rasio swelling = ........................ (2) W 0
Dimana:
W s = Berat hidrogel dalam keadaan swelling (g) W 0 = Berat hidrogel dalam keadaan kering (g)
Selain itu, dilakukan uji EDS yaitu rasio swelling dari hidrogel pada keadaan swelling maksimum setelah
hidrogel direndam selama 24 jam, 48 jam dan 72 jam terhadap berat kering. Rasio swelling dihitung menggunakan Persamaan 2.

## Penentuan Kemampuan Absorpsi Hidrogel
Terhadap Ion Cu 2+ dan ion Fe 3+
Disiapkan larutan Cu 2+ 2 % (~20.000 ppm ) dan larutan Fe 3+ 0,02 % ( 20.000 ppm ) dalam air suling serta sejumlah berat ± 0,02 g hidrogel kering dengan ukuran masing-masing ± 0,5 cm x 0,5 cm x 1 mm. Kemudian hidrogel kering direndam dalam air suling dalam beaker ukuran 100 mL hingga swelling maksimum (72 jam). Lalu, hidrogel dalam keadaan swelling berbentuk kubus dan ditimbang dengan variasi berat 10 g,15 g, 20 g, 25 g, 30 g, 35 g ,40 g, 45 g, 50 g, 75 g, 100 g dan 150 g untuk pengujian adsorpsi ion logam Cu 2+ dan Fe 3+ . Kemudian hidrogel basah yang telah ditimbang beratnya dimasukkan ke dalam 50 mL larutan ion Cu 2+ , digoyang dalam shaker incubator dengan kecepatan 50 rpm dalam waktu 10 menit. Selanjutnya larutan ion Cu 2+ yang tersisa diukur absorbansinya mengunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 810 nm. Perlakuan yang sama tersebut dikerjakan untuk pengujian pengaruh berat lainnya, dan begitu pula halnya pada pengujian adsorpsi ion logam Fe 3+ yang absorbansinya diukur pada panjang gelombang 356 nm. Konsentrasi ion Cu 2+ dan ion Fe 3+ yang diadsorpsi oleh hidrogel dihitung dari selisih persentase ion awal dengan persentase ion yang tersisa dalam larutan. Persen ion yang tersisa dalam larutan dan ion terserap dihitung dengan Persamaan (3) dan Persamaan (4):
A 1 X (%) = x 100 % ........................... (3)
A 0
Ion yang terserap dalam hidrogel = (100 - X) % ....... (4)
Dimana :
X = Ion yang tersisa dalam larutan A t = Nilai absorbansi dari larutan ion logam setelah absorpsi
A 0 = Nilai absorbansi larutan ion logam sebelum absorpsi

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Fraksi Gel
Variasi fraksi gel poli(AAm-ko-AA)-kitosan dengan beragam konsentrasi kitosan disajikan pada Gambar 1. yang relatif sedikit menurun dengan meningkatnya konsentrasi kitosan hingga 0,20 % hasil iradiasi 20 kGy mencapai 90 % dan fraksi gel hidrogel tanpa kitosan mencapai 93%. Oleh karena hanya sedikit terjadi penurunan fraksi gel dengan meningkatnya konsentrasi kitosan dalam batas yang diteliti, hal ini menunjukkan bahwa kitosan diduga
Superabsorben Poli(Akrilamida-Ko-Asam Akrilat)-Kitosan Hasil Iradiasi Gamma untuk Adsorpsi Ion Logam Cu 2+ dan Fe 3+ (Erizal )
kuat tidak mengalami degrades akibat pengaruh iradiasi gamma.
Kitosan merupakan salah satu polisakarida alami yang terdegradasi pada rantai utamanya jika dipapari radiasi [9]. Namun dalam system larutan air seperti disini, AAm dan AA merupakan komponen utama yang mengalami reaksi kopolimerisasi dan ikatan silang ( crosslinking ) jika campuran ini disinari iradiasi gamma [10]. Bila suatu campuran yang mengandung kitosan, AAm, dan AA diiradiasi akan terbentuk sistem Interpenetrating Polymer Network ( IPN ) dengan sistem ikatan silang antara AAm dan AA disertai ikatan silang dengan kitosan [11].
Pengujian Rasio Swelling
Kinetika swelling hidrogel poli (AAm-ko-AA)- kitosan hasil iradiasi 20 kGy disajikan pada Gambar 2. Terlihat bahwa dengan meningkatnya waktu perendaman dalam air hingga 210 menit (± 3,5 jam) pada konsentrasi kitosan hingga 2 %, rasio swelling hidrogel meningkat secara linier dengan nilai rasio swelling mencapai 100 g/g berat keringnya.
Kitosan merupakan salah satu polisakarida alami yang mengandung gugus amina (NH 2 ) dan hidroksil dalam struktur molekulnya yang dapat berinteraksi dengan molekul air membentuk ikatan hidrogen. Selain itu, kitosan yang terkekang akan menyebabkan terbentuknya rongga (retakan) dalam matriks hidrogel
yang meningkatkan jumlah pori-pori hidrogel dengan meningkatnya konsentrasi kitosan. Oleh karena itu, hal ini diduga kuat yang menyebabkan meningkatnya rasio swelling hidrogel dengan meningkatnya konsentrasi kitosan.
Equilibrium Degree of Swelling Hidrogel Poli(AAm-AA)-Kitosan
Mekanisma absorpsi air pada hidrogel poli(AAm- ko-AA)-kitosan dapat dijelaskan dari bentuk awalnya dalam kondisi kering. Struktur hidrogel superabsorbent ini dalam bentuk keringnya adalah seperti coil (gulungan yang melipat) (Gambar 3) yang disepanjang rantai utamanya terdiri dari gugus hidrofilik berupa gugus gugus karboksil (-COOH) dari kalium akrilat yang terdisosiasi dalam air membentuk ion karboksil dengan muatan negatif. Ion-ion tersebut saling tolak menolak sepanjang rantai polimer yang kontak dengan lebih banyak gugus hidroksil (OH).
Hal ini akan mengakibatkan terekspansinya ukuran coil hidrogel dan menyebabkan meningkatnya jumlah air yang diserap. Selain itu, adanya gugus amida (-CONH 2 ) dari AAm serta gugus NH 2 dan OH dari kitosan yang membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air juga menyumbangkan meningkatnya jumlah air yang diserap oleh hidrogel. Proses masuknya air ke dalam coil hidrogel berlangsung secara kontinyu sebagai fungsi waktu seperti yang telah disajikan pada Gambar 2 dan proses ini akan berakhir setelah kondisi kesetimbangan
H 20 H2O H 2 0 H 2 0 H 2 0 H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O media larutan rantai polimer yang berlipat (coil) dalam kondisi hidrogel kering rantai polimer yang berekspansi dalam air
Gambar 3 . Skema kondisi swelling hidrogel
0.2 0.15 0.1 0.05 0 100 80 60 40 20 0 (Kitosan,%) F ra k s i G e l (% ) 20 kGy
Gambar 1 . Hubungan konsentrasi kitosan terhadap fraksi gel hidrogel poli(AAm-ko-AA)-kitosan hasil iradiasi 20 kGy 210 180 150 120 90 60 30 0 100 80 60 40 20 0 Waktu (menit) R a s io s w e ll in g (g /g )
0,05 % 0,1% 0,15% 0,2% 0 % Gambar 2 . Kinetika swelling hidrogel poli(AAm-AA)- kitosan hasil iradiasi dosis 20 kGy.
Vol. 12, No. 3, Juni 2011, hal : 168 - 174 ISSN : 1411-1098
(jenuh) tercapai. Kondisi kesetimbangan ini dikenal sebagai Equilibrium Degree of Swelling ( EDS ). Cepat lambatnya kondisi EDS dapat dicapai oleh suatu hidrogel superabsorben dipengaruhi oleh jenis senyawa pembentuk dan porositasnya. Semakin hidrofilik hidrogel superabsorben yang disertai porositas yang tinggi, maka semakin cepat dicapainya kondisi EDS .
Pada Gambar 4 disajikan pengaruh konsentrasi kitosan terhadap EDS hidrogel poli (AAm-ko-AA)- kitosan hasil iradiasi 20 kGy. Terlihat bahwa dengan meningkatnya konsentrasi kitosan, rasio swelling hidrogel meningkat dan mencapai kondisi maksimum pada konsentrasi kitosan 0,15% dengan nilai EDS 600 g/g pada waktu perendaman 72 jam. Meningkatnya konsentrasi kitosan selanjutnya (0,20%) tidak menyebabkan kenaikkan EDS hidrogel. EDS hidrogel pada konsentrasi kitosan 0,15% dan 0,20 % masing-masing adalah 600 g/g dan 585 g/g serta EDS hidrogel tanpa kitosan adalah 450 g/g. Hal ini menunjukkan bahwa pada konsentrasi kitosan 0,15 % telah terjadi kondisi maksimal (jenuh) absorpsi air oleh hidrogel.
Absorpsi Ion Logam Cu 2+ dan ion Fe 3+
Pada Gambar 5(a) dan Gambar 5(b) disajikan pengaruh berat hidrogel dalam keadaan swelling (basah) terhadap persentase adsorspsi ion Cu 2+ dan ion Fe 3+ oleh hidrogel poli (AAm-ko-AA)-kitosan hasil iradiasi 20 kGy diukur selama 10 menit setiap pengujian pengaruh berat pada pH larutan konstan (pH=6). Terlihat bahwa dengan meningkatnya berat hidrogel mengakibatkan persentase ion Cu 2+ dan ion Fe 3+ teradsorpsi meningkat yang relatif lebih besar dibandingkan hidrogel tanpa kitosan (kontrol) dengan capaian kapasitas adsorpsi maksimal 90 % pada berat 150 g. Hal ini menunjukkan bahwa adanya kitosan dalam hidrogel dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi hidrogel tehadap ion logam berat.
Pada awal adsorpsi (berat hidrogel 10 g hingga 50 g). hubungan berat hidrogel terhadap persen ion Cu 2+
dan ion Fe 3+ ion yang teradsorpsi dapat merupakan hubungan linier yang dapat dituliskan dengan Persamaan (5) dan Persamaan (6) :
Y = 32,14 + 0,45 X ...................................
(5)
dan untuk ion logam Fe 3+ adalah Y=15,96 + 0,56 X ...................................... (6) Dimana :
Y = Persen ion logam yang teradsorpsi X = Berat hidrogel (g)
Jika kapasitas adsorpsi hidrogel terhadap ion Cu 2+ dibandingkan terhadap kapasitas adsorpsi ion Fe 3+ yang dapat dikaji dari Persamaan (5) dan Persamaan (6) atau dari Gambar 5(a) dan Gambar 5(b), terlihat bahwa kapasitas adsorpsi hidrogel terhadap ion Fe 3+ relatif lebih cepat dibadingkan adsorpsinya terhadap ion Cu 2+ . Hal ini disebabkan jari-jari (radius) ion Fe 3+ (r = 63) relatif lebih kecil dibandingkan jari-jari ion Cu 2+ (r = 68), sehingga ion Fe 3+ akan lebih mudah masuk ke dalam pori-pori matriks hidrogel dibandingkan ion Cu 2+ .
Ditinjau dari sifat kimia, karakater reaksi adsorpsi hidrogel terhadap ion-ion logam transisi seperti ion Cu 2+ dan Fe 3+ pada dasarnya merupakan reaksi pembentukkan ion komplek pada umumnya [12]. Ion Cu 2+ dan ion Fe 3+ sebagai ion logam pusat (central metal ions) berfungsi sebagai donor orbital dan hidrogel yang terbentuk dari senyawa-senyawa yang mengandung pasangan elektron bebas berfungsi sebagai ligand. Oleh karena itu, maka hidrogel poli(AAm-ko-AA)-kitosan mengandung gugus
Gambar 4 . Pengaruh waktu perendaman dan konsentrasi kitosan terhadap EDS hidrogel poli(AAm- AA)-kitosan hasil iradiasi 20 kGy
0,2 0,15 0,1 0,05 0 700 600 500 400 300 200 100 0 (Kitosan,%) E D S (g /g ) 24 jam 48 jam 72 jam 150 125 100 75 50 25 0 100 80 60 40 20 0 Berat hidrogel swelling (g) Io n C u 2 + te ra d s o rs p i (% ) kontrol + Kitosan 0, 2% Y=32,14+ 0,45 X Y=37,86 + 0,44 X Gambar 5 . Hubungan persen ion Cu 2+ dan Fe 3+ yang diabsorpsi oleh hidrogel terhadap berat hidrogel dalam keadaan swelling
150 125 100 75 50 25 0 100 80 60 40 20 0 Berat hidrogel swelling (g) Io n fe 3 + te ra d s o rp s i (% ) kontrol Kitosan 0,2% Y = 15,96 +0,58 X Y=22,23+0,57 X
Superabsorben Poli(Akrilamida-Ko-Asam Akrilat)-Kitosan Hasil Iradiasi Gamma untuk Adsorpsi Ion Logam Cu 2+ dan Fe 3+ (Erizal )
NH 2 , dan -COO- pada rantai polimernya masing-masing mempunyai pasangan elektron bebas dalam struktur molekulnya yang berturut-turut berasal dari sumbangan akrilamida, asam akrilat dan kitosan dapat berfungsi sebagai ligand , dan selanjutnya bereaksi dengan Ion Cu 2+ dan ion Fe 3+ membentuk ion komplek. Bentuk struktur ion komplek yang terbentuk akibat reaksi ion Cu 2+ dan ion Fe 3+ dengan hidrogel disajikan pada Gambar 6.
Beberapa peneliti melaporkan [13-15] bahwa kondisi optimal adsorpsi ion-ion logam pada absorben dipengaruhi oleh luas permukaan absorben,waktu sentuh, konsentrasi larutan uji, jumlah berat dan pH larutan. Bentuk (ukuran) fisik absorben tersebut pada umumnya tidak mengalami perubahan setelah mengalami proses adsorpsi. Sedangkan bentuk fisik pada beberapa jenis hidrogel superabsorben dengan sifat permukaan yang peka terhadap ion logam, setelah proses adsorpsi mengalami swelling dikarenakan bersamaan dengan proses adsorpsi ion logam juga diserap air dari lingkungannya.
Hidrogel poli(AAm-ko-AA)-kitosan yang disintesis dalam penelitian ini dari hasil uji pendahuluan tidak dapat mengadsorpsi ion logam dalam kondisi kering jika dimasukkan dalam larutan ion-ion logam. Hal ini diduga kuat disebabkan oleh konsentrasi kitosan dalam matriks hidrogel yang relatif kecil (0,2%) dan terjebak dengan kuat dalam matriks hidrogel, sehingga kitosan sukar bereaksi dengan ion-ion logam.
Oleh karena itu, untuk mengatasi hal tersebut agar hidrogel ini dapat mengadsorpsi logam disiapkan hidrogel dalam bentuk swelling dengan asumsi bahwa pada kondisi swelling hidrogel akan membuka porinya menjadi lebar dan besar. Dengan demikian pada kondisi swelling tersebut, ion-ion logam akan mudah masuk ke dalam pori-pori hidrogel dalam jumlah yang relatif besar dan dengan mudah bereaksi dengan gugus-gugus NH 2 , -COO-, dan OH membentuk ion kompleks.
Data-data yang mendukung asumsi tersebut diatas telah dilaporkan pada hasil penelitian yang disajikan pada Gambar 5(a) dan Gambar 5(b) yang berupa pengaruh berat terhadap persen adsosrpsi dalam konstan (10 menit) Pengaruh pH, konsentrasi ion, waktu sentuh
belum dipelajari dalam penelitian ini karena waktu sentuh agar terjadi reaksi antara hidrogel dan ion logam dalam penelitian ini relatif cepat (10 menit). Bentuk fisik hidrogel poli(AAm-ko-AA)-kitosan dalam penelitian ini mengalami perubahan yang sangat drastis yaitu dari bentuk swelling pada awalnya (Gambar 7(a)), setelah dimasukkan kedalam larutan ion logam secara gradual (perlahan-lahan) mengecil ukurannya hingga pada akhirnya menjadi bentuk seperti awalnya disertai ion logam yang teradsorpsi (Gambar 7(b)). Proses mengecilnya ukuran hidrogel swelling diilustrasikan pada Gambar (7).
Mengecilnya ukuran hidrogel tersebut setelah mengadsorpsi ion logam diduga kuat disebabkan terjadinya pengusiran molekul-molekul air dalam matriks hidrogel akibat bereaksinya ion logam dengan gugus fungsi hidrogel (NH 2 , -COO-) yang pada awalnya mengikat molekul air. Oleh karena itu, sistem adsorspsi ini sangat berpotensi dapat dipakai untuk mengatasi masalah pencemar ion logam berat dalam larutan dengan kapasitas adsosrpsi yang relatif besar dan limbahnya dapat didaur ulang dengan mudah.

## KESIMPULAN
Hidrogel superabsorben poli(AAm-ko-AA)- kitosan dengan variasi konsentrasi kitosan 0 % hingga 0,20 %. dapat disintesis menggunakan teknik iradiasi pada dosis tunggal 20 kGy. Walaupun kitosan bersifat mudah terdegradasi jika terkena paparan radiasi, Namun demikian meningkatnya konsentrasi kitosan hingga 0,20 % dalam sintesis hidrogel ini pada dosis 20 kGy masih dihasilkan fraksi gel yang relatif tinggi (~90 %).
Rasio swelling hidrogel meningkat dengan meningkatnya konsentrasi kitosan hinga 0,20 %, dan nilai EDS dapat mencapai 600 g/g dari berat keringnya selang waktu 72 jam. Hidrogel poli (AAm-ko-AA)-kitosan dalam rentang kosentrasi kitosan 0 % hingga 0,20% berkarakter mengadsorpsi ion logam dalam kondisi swelling , dan dapat mengadsorpsi ion Cu 2+ dan ion Fe 3+ pada konsentrasi yang relatif besar (~20.000 ppm ) dan relatif cepat dalam waktu sentuh yang relatif pendek (10 menit).
Hidrogel poli (AAm-ko-AA)-kitosan pada rentang berat 10 g hingga 50 g mengadsorpsi ion Cu 2+ relatif lebih kecil dibandingkan adsorpsinya terhadap ion Fe 3+ pada kondisi pH yang sama disebabkan jari-jari ion
Gambar 7 . Proses mengecil ukuran hidrogel pada proses adsorpsi ion logam (a) Hidrogel kondisi swelling . (b) Hidrogel menciut pada saat mengadsorpsi ion logam ion-ion logam (a) (b) Gambar 6 . Bentuk struktur ion kompleks ion logam
Cu 2+ dan Fe 3+ Cu 2+ = rantai polimer = gugus OH = gugus NH 2 Fe 3+ = rantai polimer = gugus OH = gugus NH 2
Vol. 12, No. 3, Juni 2011, hal : 168 - 174 ISSN : 1411-1098
logam Cu 2+ yang relatif besar dibandingkan jari-jari ion logam Fe 3+ . Hidrogel superabsorben poli(AAm-ko-AA)- kitosan hasil iradiasi yang dapat mengadsorpsi ion Cu 2+ dan Fe 3+ dalam kondisi swelling ini berpotensi untuk digunakan untuk mengadsorpsi ion-ion logam lainnya dalam jumlah yang relatif besar pada kisaran waktu yang pendek untuk mengatasi pencemaran ion-ion logam berat yang mencemarii air lingkungan.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimakasih disampaikan kepada rekan- rekan di fasilitas iradiasi Bidang IEI PATIR -BATAN yang telah banyak memberikan bantuan iradiasi sampel hingga penelitian ini selesai.

## DAFTAR ACUAN
[1]. T. SHALI, Z. YUJUN, G. HONGYU, J. of Water and Environment Technology , 5 (2007) 13-18
[2]. J. LI, H. Y. WU, H. M. TAN, Trasaction of Beijing Institute of Technology , 26 (2006) 276-278
[3]. J. LI, F. G. MA, H. M. TAN, Journal of Beijing Institute of Technology , 12 (2003) 312-315
[4]. G. PENG, S. M. XU, Y. PENG, Bioresource Technology , 99 (2008) 444-447
[6]. A. SANNINO,A. ESPOSITO,A. DE ROSA, Journal of Biomedical Materials Research , Part A 67 (2003)
444-447
[7]. H.A.SHAWKY, M. H. EL SAYED, A. EL-HAQI ALI.M.S., ABDEL MOTTALEB, Journal of Applied Polymer Science , 100 (2006)3966-3973
[8]. J. M. WASIKIEWICZ, F. YOSHII, N. NAGASAWA, R. A. WACH, H. MITOMO, Radiat.
Phys. Chem ., 73 (2005) 287-295
[9]. A. CHARLESBY, Atomic Radiation and Polymers , Pergamon Press, (1960)
[10]. R. JING,Z.YANCUN, Z. Z.JIUQIANG,LI, HONG FEI, Radiat. Phys. Chem ., 62 (2001)277-281
[11]. R. S. VIERA, E. GUIBAL, E. A. M.M., BEPPU, Adsorption , 13 (2007)603-611
[12]. S.L. SUN, Q. WANG, A. Q. WANG, Biochem. Eng. J. , 36 (2007) 131-138
[13]. Z. XIAODONG, L. BIN, Z. ZHU, K. RUI, K. XUAN, Water , 2 (2010) 257-272