FABRIKASI BEADS KOMPOSIT KITOSAN/KARBON AKTIF DARI AMPAS KOPI DENGAN SODIUM ALGINAT UNTUK ADSORPSI METILEN BIRU

Wahyu Hanifah Azzahro, Dr. Sc. Ari Dwi Nugraheni, S.Si., M.Si.

2026 | Skripsi | FISIKA

Metilen biru (MB) merupakan zat pewarna sintetis kationik yang berpotensi mencemari lingkungan perairan akibat sifatnya yang toksik dan sulit terurai secara alami. Material adsorben berbasis biopolimer berupa komposit kitosan/karbon aktif (KKA) dari ampas kopi dan sodium alginat (SA) menjadi salah satu pendekatan yang menjanjikan karena efisien, ramah lingkungan, dan berbiaya rendah. Karbon aktif disintesis melalui aktivasi kimia dengan impregnasi ZnCl2 15?n aktivasi fisika pada suhu 500 °C. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh rasio komposit KKA:SA dan massa beads komposit terhadap persentase adsorpsi MB. Beads difabrikasi melalui metode ionic crosslinking menggunakan CaCl2 4?ngan variasi rasio massa KKA:SA yaitu 1:0, 1:1, 2:1, dan 3:1. Kondisi optimum dicapai pada rasio KKA:SA 1:1, selanjutnya divariasikan massa beads sebesar 0,02 g, 0,04 g, dan 0,06 g. Uji adsorpsi dilakukan secara batch menggunakan larutan MB 10 ppm selama 60 menit, dengan pengukuran konsentrasi sisa menggunakan Ultraviolet-Visible Spectrophotometry pada ?=664 nm. Karakterisasi Scanning Electron Microscopy menunjukkan morfologi permukaan beads yang berongga dan berpori, mengindikasikan luas permukaan aktif yang tinggi. Karakterisasi Fourier Transform Infrared mengkonfirmasi kehadiran gugus fungsi O-H, N-H, dan C=O yang berperan dalam mekanisme pengikatan MB melalui interaksi elektrostatik dan ikatan hidrogen. Kapasitas adsorpsi optimum sebesar 47,51 mg/g dicapai pada massa beads 0,02 g dengan presentase adsorpsi MB tertinggi sebesar 91,95%. Analisis kinetika menunjukkan bahwa adsorpsi MB mengikuti model Pseudo Second Order dengan nilai R2 = 0,99, sedangkan model Pseudo First Order menghasilkan R2 = 0,02, mengindikasikan bahwa mekanisme adsorpsi didominasi oleh interaksi kimia (chemisorption) sebagai tahap penentu laju. Hasil ini menunjukkan bahwa beads komposit KKA/SA memiliki potensi signifikan sebagai adsorben MB dan dapat dikembangkan lebih lanjut untuk aplikasi pengolahan limbah cair. 

Methylene blue (MB) is a cationic synthetic dye that poses a significant threat to aquatic environments due to its toxic nature and resistance to natural degradation. A biopolymer-based composite adsorbent consisting of chitosan/activated carbon (CAC) derived from coffee grounds and sodium alginate (SA) represents a promising approach owing to its efficiency, environmental compatibility, and low cost. Activated carbon was synthesized via chemical activation through impregnation with 15% ZnCl2 solution followed by physical activation at 500 °C. This study aimed to investigate the effect of CAC:SA composite ratio and beads mass on the adsorption efficiency of MB. Composite beads were fabricated through ionic crosslinking using 4?Cl2 solution, with CAC:SA mass ratio variations of 1:0, 1:1, 2:1, and 3:1. The optimum condition was established at a CAC:SA ratio of 1:1, upon which beads mass further varied at 0.02 g, 0.04 g, 0.06. Adsorption tests were conducted in batch mode using a 10 ppm MB solution for 60 minutes, with residual concentration measured by UV-Vis spectrophotometry at ?=664 nm. Scanning Electron Microscopy characterization revealed a porous and cavitated surface morphology, indicating a high active surface area. Fourier Transform Infrared characterization confirmed the presence of O-H, N-H, and C-O functional groups, which facilitate MB binding through electrostatic interactions and hydrogen bonding. The optimum adsorption capacity of 47.51 mg/g was achieved at a bead mass of 0.02 g, corresponding to a maximum adsorption efficiency of 91.95%. Kinetic analysis demonstrated that MB adsorption confirmed to the Pseudo Second Order model with R2 = 0.99, while the Pseudo First Order model yielded R2 = 0.02, indicating that the adsorption mechanism is predominantly governed by chemisorption as the rate-determining step. These findings suggest that CAC/SA composite beads hold significant potential as MB adsorbents and warrant further development for practical wastewater treatment applications.

Kata Kunci : Karbon aktif, Kitosan, Sodium alginat, Adsorpsi, Metilen biru