Perpustakaan Digital ITB
Pencemaran zat warna dalam perairan merupakan salah satu masalah lingkungan
yang serius, dengan dampak yang berpotensi merusak ekosistem air dan kehidupan
yang bergantung padanya. Metil jingga, salah satu zat warna azo yang banyak
digunakan dalam industri, sering terdeteksi dalam air limbah. Keberadaannya
dalam konsentrasi tinggi dapat menimbulkan dampak negatif yang signifikan
terhadap organisme akuatik. Oleh karena itu, pengembangan metode yang efektif
untuk menghilangkan metil jingga dari air menjadi prioritas utama dalam penelitian
lingkungan. Adsorpsi telah diakui sebagai salah satu metode yang efisien untuk
mengatasi masalah ini, dan pemilihan bahan adsorben yang tepat menjadi kunci
keberhasilan metode tersebut. Dalam penelitian ini, ?-karagenan, suatu polisakarida
alami yang berasal dari rumput laut, dipilih sebagai bahan dasar adsorben karena
sifatnya yang ramah lingkungan, biaya rendah, dan ketersediaan yang melimpah.
Untuk meningkatkan kapasitas adsorpsinya terhadap metil jingga, ?-karagenan
dimodifikasi dengan polietilenimina (PEI) dan epiklorohidrin (EPC). PEI
digunakan untuk meningkatkan interaksi elektrostatik antara adsorben dan zat
warna melalui gugus amino yang bermuatan positif, sementara EPC berperan
sebagai agen pengikat silang yang memastikan struktur adsorben tetap stabil dan
tidak larut dalam air selama proses adsorpsi. Desain eksperimen yang digunakan
dalam penelitian ini adalah Central Composite Design (CCD), yang merupakan
bagian dari Response Surface Methodology (RSM). CCD dipilih karena
kemampuannya dalam mengoptimalkan variabel-variabel yang mempengaruhi
proses adsorpsi dengan efisien. Dalam penelitian ini, variabel yang dioptimalkan
adalah konsentrasi PEI dan EPC, dengan tujuan untuk mendapatkan kondisi
optimal yang menghasilkan kapasitas adsorpsi maksimum dan swelling degree
minimum. Hasil dari desain eksperimen ini menunjukkan bahwa komposisi optimal
adalah PEI sebesar 1,6% b/b dan EPC sebesar 3,2% b/b. Penggunaan CCD tidak
hanya memungkinkan penentuan titik optimum, tetapi juga memberikan
pemahaman yang lebih dalam mengenai interaksi antara variabel yang diuji.
Karakterisasi
adsorben
hasil
modifikasi ini dilakukan menggunakan
Spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR) dan Scanning Electron
Microscope (SEM). FTIR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional
yang terlibat dalam proses modifikasi, sementara SEM digunakan untuk
menganalisis morfologi permukaan adsorben. Hasil karakterisasi menunjukkan
adanya perubahan signifikan pada struktur kimia dan morfologi adsorben, yang
mengindikasikan keberhasilan modifikasi dengan PEI dan EPC. Parameter adsorpsi
yang diuji meliputi pH larutan, waktu kontak, konsentrasi awal metil jingga, serta
massa adsorben. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa adsorpsi metil jingga oleh
?-kar/PEI/EPC mencapai kondisi optimum pada pH 4, dengan waktu kontak selama
90 menit dan penggunaan massa adsorben sebesar 0,05 gram. Pada kondisi ini,
swelling degree yang diperoleh adalah sebesar 312,18%, yang menunjukkan bahwa
adsorben memiliki kapasitas yang tinggi untuk menyerap metil jingga. Selain itu,
studi kinetika dan termodinamika adsorpsi juga dilakukan untuk memahami
mekanisme di balik proses adsorpsi ini. Studi kinetika menunjukkan bahwa
adsorpsi metil jingga mengikuti model kinetika orde pertama semu, yang berarti
laju adsorpsi dipengaruhi oleh konsentrasi zat warna yang tersisa dalam larutan.
Sementara itu, studi isoterm menunjukkan bahwa adsorpsi mengikuti model
isoterm Sips, yang menggabungkan aspek model Langmuir dan Freundlich,
mengindikasikan adanya heterogenitas pada permukaan adsorben. Studi
termodinamika lebih lanjut menunjukkan bahwa proses adsorpsi bersifat spontan
dan endotermik. Hal ini dibuktikan dengan nilai perubahan energi bebas Gibbs
(?G) negatif pada berbagai suhu, yaitu masing-masing ?17,63 kJ/mol pada suhu
30, 40, dan 50 °C. Nilai entalpi (?H) sebesar 17,58 kJ/mol dan entropi (?S) sebesar
160,19 J/K/mol.