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.