Kinetika Adsorpsi Mikrokapsul Kitosan Taut Silang Kalium Persulfat terhadap Zat Warna Methyl Orange

https://doi.org/10.22146/jrekpros.50634

Endang Sulistyawati(1*), Wibiana Wulan Nandari(2), Arifa Rahma Nurchasanah(3), Kurnia Kumala Dewi(4)

(1) Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Yogyakarta, Jl. SWK 104 (Lingkar Utara), Condongcatur, Yogyakarta – 55283
(2) Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Yogyakarta, Jl. SWK 104 (Lingkar Utara), Condongcatur, Yogyakarta – 55283
(3) Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Yogyakarta, Jl. SWK 104 (Lingkar Utara), Condongcatur, Yogyakarta – 55283
(4) Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Yogyakarta, Jl. SWK 104 (Lingkar Utara), Condongcatur, Yogyakarta – 55283
(*) Corresponding Author

Abstract


Dyes, typically available in textile and paper industries, can cause an aesthetical issue in their wastewater stream even in its low concentration Some colors are considered toxic to the environment and even carcinogenic. In that sense, the adsorption using chitosan, might be an alternative method offering better environmental quality by its capability for eliminating the dyes from the waste stream. This research was aimed to study the adsorption kinetics of methyl orange dyes in the presence of chitosan microcapsules, employing the measurement of concentration concerning time over several measured temperatures of 40, 50, and 60 °C. Chitosan microcapsules originated from abundantly available organic materials, have been synthesized by the support of potassium persulfate as a cross-linker through ionic gelation and solvent evaporation method. The microcapsules were subjected to Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) characterizations, while UV-Vis was utilized for observing dye concentration changes. The results showed that chitosan microcapsules had been successfully prepared with a deacetylation degree of 53.92 % and a grain diameter of 1246 μm. The adsorption adapted the chemisorption mechanism with endothermic behavior. Besides, its kinetics seemed to follow the Lagergren pseudo-second-order equation with the value of the kinetic constant suitable for the tested temperature, following the Arrhenius equation.

 

A B S T R A K

Zat pewarna yang banyak ditemukan di industri tekstil dan kertas, cenderung menyebabkan masalah estetika dalam aliran air limbah meskipun dalam jumlah rendah. Beberapa zat pewarna bersifat racun bagi lingkungan dan bahkan ada yang tergolong zat karsinogen. Adsorpsi, terutama dengan memanfaatkan kitosan, dapat digunakan sebagai metode alternatif yang memberikan kualitas lingkungan yang lebih baik dalam menghilangkan zat warna dari aliran limbah. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kinetika adsorpsi pewarna metil oranye menggunakan kitosan dalam bentuk mikrokapsul, dengan mengamati perubahan konsentrasi sebagai fungsi waktu pada beberapa suhu teruji yaitu 40, 50, dan 60 °C. Mikrokapsul kitosan berasal dari bahan organik yang tersedia berlimpah dan disintesis dengan bantuan kalium persulfat sebagai penaut silang dengan menggunakan metode gelasi ionik dan metode penguapan pelarut. Karakteristik mikrokapsul dianalisis menggunakan spektroskopi Fourier transform infrared (FT-IR) dan scanning electron microscopy (SEM), sedangkan UV-Vis digunakan untuk mengamati perubahan konsentrasi zat warna. Hasil penelitian menunjukkan, mikrokapsul kitosan yang berhasil disintesis mempunyai derajat deasetilasi 53,92% dan diameter butir sekitar 1246 μm. Adsorpsi mengikuti mekanisme kemisorpsi dengan perilaku endotermik. Persamaan kinetik mengikuti persamaan Lagergren orde dua-semu dengan nilai konstanta kinetik untuk suhu yang diuji mengikuti persamaan Arrhenius.


Keywords


khemisorpsi; kitosan; Lagergren; mikrokapsul; orde dua semu; taut silang

Full Text:

PDF


References

Abechi E.S., Gimba C.E., Uziaru A., and Kagbu J.A., 2011, Kinetics of Adsorption of Methylene Blue onto Activated Carbon Prepared from Palm Kernel Shell, Archives of Applied Science Research, Department of Chemistry, Ahmadu Bello University, Zaria, Kaduna State, Nigeria

Annadurai, G., Ling, L.Y., Lee. J.F., 2008, Adsorption of reactive dye from an aqueous solution by chitosan: isotherm, kinetic and thermodynamic analysis, J. Hazard. Mater., 152, 337-346

Arrossy, F.K.P, Mustika, R.D, dan Sulistyawati E., 2019, Sintesis mikrokapsul kitosan tersambung silang K2S2O8 sebagai adsorben zat warna methyl orange. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Kejuangan, Yogyakarta

Banu, L., Agneista M, Grazina, Z.T., 2006, Sorption Kinetic of Zinc and Nickel Ions on Chitosan and Activated Carbon, The Annals of the University Dunarea deJos of Galati, Fascicle VI-Food Technology

Dinata, M., Mahatmanti, W., dan Miswadi, S.S., 2013, Kitosan bead sulfat sebagai penurun kadar zat warna yellow IRK, Indonesian Journal of Chemical Science, 2 (1), 61-65

Febriyenti, Ben, E.S, dan Prima, T., 2013, Formulasi Mikrokapsul Glikuidon Menggunakan Penyalut Etil Selulosa Dengan Metode Emulsifikasi Penguapan Pelarut. Padang: Fakultas Farmasi Universitas Andalas

Fransina, E.G. dan Tanasale, M.F.J.D.P., 2008, Studi kinetika adsorpsi biru metilena pada kitin dan kitosan, J. Sains MIPA, 13 (3), 171-176

Ho, Y.S., Mc Kay, G, Wase, D.A.J, dan Foster, C.F., 2000, Study of the sorption of divalent metal ions onto peat, Adsorpt. Sci. Technol., 18, 639-650

Ikhsan, J., Widjajanti, E, dan Sunarto, 2013, Pengaruh tawas hasil sintesis dari limbah kaleng minuman terhadap kinetika adsorpsi methyl orange oleh kapas dan serat kain, Prosiding Seminar Nasional Kimia UNY 2013

Kellner-Rogers, J.S., Taylor, J.K., Masud. A.M., Aich, N., Pinto. A.H, 2018, Kinetic and Thermodynamic Study of Methylene Blue Adsorption onto Chitosan: Insights about Metachromasy Occurrence on Wastewater Remediation, Ithaca College Department of Chemistry, Center for Natural Sciences, New York

Kadir, S., Darmadji, P., Hidayat, C., dan Supriyadi, 2011, Kesetimbangan Adsorpsi Fenol dari Asap Cair Tempurung Kelapa Hibrida pada Arang Aktif, AGRITECH, 31 (1)

Kusumaningsih, T, Pranoto, Handayani, D.S, dan Astuti, D.E.K., 2012, Mikroenkapsulasi kitosan tersambung silang dan uji adsorpsivitas zat warna remazol yellow FG 6, ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia, 9 (2), 58-71

Laras, K. C 2018, Modifikasi Kitosan Makropori Tersambung Silang Epichlorohydrin sebagai Adsorben Zat Warna Procion Red MX 8B, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

Ma, Z., Di, N., Zhang, F., Gu, P., Liu, S., and Liu, P., 2011, Kinetic and thermodynamic studies on the adsorption of Zn2+ onto chitosan-aluminium oxide composite material, International Journal of Chemistry. 3 (1), 18-23

Madjid, A.D.R.., Nitsae, M., Sabarudin, A., 2018, Perbandingan butiran kitosan dengan pengikat silang epiklorohidrin (ECH) dan glutaraldehid (GLA) karakterisasi dan kemampuan adsorpsi timbal (Pb), ALCHEMI Journal of Chemistry, 6 (1), 29-37

Mehrdad, G., Yauheni, V., and Hryniuk, 2014, Preparation of hydrogel via cross-linking of partially hydrolysed polyacrylamide with potassium persulfate at moderate temperatures, Der Chemica Sinica, 5 (5), 19-26

Morais, W.A., de Almeida, A.L.P., Pereira, M.R., Fonseca, J.L.C., 2008, Equilibrium and kinetic analysis of methyl orange sorption on chitosan spheres, Carbohydrat. Res., 343, 2489-2493

Nugroho, D., Susatyo, E.B., dan Prasetya, A.T., 2014, Sintesis membran kitosan-PVA terikat silang untuk menurunkan kadar zat warna remazol red, Indonesian Journal of Chemical Science, 3 (1)

Oktarina, E., Adrianto, R., Setiawati, I., 2017. Imobilisasi bakteri pada kitosan-alginat dan kitin-alginat, Majalah Teknologi Agro Industri (TEGI), 9(2), 1-8

Rifa, A.M., dan Sari, E.C., 2013, Determination of adsorption rate constant of Cd(II) Metal ion on chitosan bead and chitosan- silica bead, UNESA Journal of Chemistry, 2 (1): 94-99

Sari, R. A., Firdaus, M. L., dan Elvia, R., 2017, Penentuan kesetimbangan thermodinamika dan kinetika adsorpsi arang tempurung kelapa sawit pada zat warna reactive red dan direct blue, Journal Aloprop, 1(1), 10-17

Sedyadi, E. dan Huda, K., 2016. Kajian Adsorpsi remazol yellow FG oleh montmorillonit-kitosan, Integrated Lab Journal, ISSN 2339-0905

Sekewael, R.K., 2016, Extraction and characterization of chitosan from windu shrimp shell (Penaeus monodon) and depolymerization chitosan process with hydrogen peroxide based on heating temperature variations, Ind. J. Chem. Res. 3 (2), 314-315

Sugita, P., Wukirsari, Ahmad, T.S., dan Wahyono, D., 2009, Kitosan Sumber Biomaterial Masa Depan, IPB Pres, Bogor.

Syauqiah, I, Amalia, M, dan Kartini, H.A., 2011, Analisis variasi waktu dan kecepatan pengadukan pada proses adsorbsi limbah logam berat dengan arang aktif, Info Teknik, 12 (1)

Sye W.F., Lu L.C., Tai J.W., 2008, Application of chitosan beads and porous crab shell powder, combined with solid-phase microextraction for detection and the removal of colour from textile waste water, Carbohydrate Polym., 72, 550-556

Tanasale, M.F.J.D.P., H. Tehubijuluw, dan Sekewael, S.J., 2014, Aplikasi kitosan berderajat deasetilasi tinggi sebagai adsorbent zat warna tartrazina, Seminar Nasional Basic Science VI F-MIPA UNPATT

Wiyarsi dan Erfan, 2009, Pengaruh Konsentrasi kitosan dari cangkang udang terhadap efisiensi penjerapan logam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

Zakaria, A., 2011, Adsorpsi Cu (II) Menggunakan Zeolit Sintesis dari Abu Terbang Batu Bara, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.



DOI: https://doi.org/10.22146/jrekpros.50634

Article Metrics

Abstract views : 4269 | views : 8570

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




Copyright (c) 2020 The authors

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.