IMOBILISASI BIOMASSA Aspergillus niger DAN Saccharomyces cerevisiae PADA KITOSAN SERTA SIFAT ADSORPSINYA UNTUK Cr(III), Pb(II) DAN Cd(II)

HASRI, Prof. Drs. Mudasir, M. Eng, Ph.D.

2015 | Disertasi | S3 Kimia

Penggunaan biomassa hidup sebagai adsorben ion logam, kurang efisien dan efektif karena mudah rusak oleh degradasi mikroorganisme, sangat lunak digunakan dalam sistem kolom. Untuk meningkatkan efektivitas biomassa, dilakukan imobilisasi menggunakan padatan pendukung kitosan asal limbah udang terutama sebagai adsorben ion logam. Tujuan penelitian ini adalah mengimobilisasi biomassa dan mengkaji sifat adsorpsinya terhadap Cr(III), Pb(II) dan Cd(II) dalam air. Penelitian diawali dengan memperoleh kitosan (Chi) yang diisolasi melalui deproteinasi, demineralisasi dan deasetilasi dari limbah udang. Biomassa Aspergillus niger (An) dan Saccharomyces cerevisiae (Sc) disiapkan melalui pertumbuhan dan pembiakan selanjutnya dikeringkan dan dihaluskan. Imobilisasi dilakukan dengan mencampur serbuk biomassa An dan atau Sc dengan serbuk Chi, kemudian dilarutkan menggunakan asam asetat membentuk adsorben An-Chi dan adsorben Sc-Chi. Beberapa optimasi parameter adsorpsi yang dikaji meliputi: persentase massa adsorben An-Chi dan Sc-Chi terhadap adsorpsi ion logam, pH, waktu kontak, konsentrasi awal, kompetisi dengan tiga ion logam maupun dua ion logam dan kontribusi interaksi ion logam. Karakterisasi adsorben An-Chi dan Sc-Chi dengan spektrofotometri Fourier Transform Infrared (FTIR), difraksi sinar- X (XRD) dan Scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray (SEM-EDX). Hasil penelitian menunjukkan persentase massa adsorben An-Chi dan Sc-Chi untuk Cr(III) sebesar 30%, pH optimum pada pH 6, waktu kontak 60 menit dan konsentrasi awal 100 mg/L. Persentase massa adsorben untuk Pb(II) sebesar 30%, pH optimum pada pH 5, waktu kontak 60 menit dan konsentrasi awal 100 mg/L. Persentase massa adsorben untuk Cd(II) sebesar 10%, pH optimum pada pH 4, waktu kontak 60 menit dan konsentrasi awal 100 mg/L. Pola adsorpsi Cr(III), Pb(II) dan Cd(II) mengikuti kinetika adsorpsi pseudo orde-dua dan model isoterm Langmuir. Hasil uji adsorpsi kompetisi tiga logam dengan adsorben An-Chi dan Sc-Chi pada perbandingan mol sama (1:1:1), memberikan urutan efektivitas sebagai berikut: Cr(III) > Cd(II) > Pb(II). Hasil uji adsorpsi kompetisi dua logam pada perbandingan mol sama, memberikan urutan efektivitas sebagai berikut: Cd(II) > Cr(III); Pb(II) > Cd(II); Cr(III) > Pb(II) namun untuk biomassa An dan Sc, Pb(II) > Cr(III). Kontribusi interaksi Cr(III) menggunakan adsorben An-Chi dan Sc-Chi didominasi oleh ikatan koordinasi, Pb(II) dan Cd(II) didominasi oleh interaksi fisis (pemerangkapan). Kontribusi interaksi Cr(III), Pb(II) dan Cd(II) dengan biomassa An didominasi oleh interaksi fisis (pemerangkapan), untuk biomassa Sc tidak dapat ditentukan karena sangat sulit terpisah. Secara umum hasil penelitian menunjukkan bahwa imobilisasi biomassa dapat menghasilkan adsorben yang memiliki kapasitas adsorpsi yang lebih besar dan efektif

Aplication of live biomass for metal ion adsorption is less effective and efficient, easily damaged by degradation microorganisms, to soft when it is used in the column. To improve the effectiveness of biomass, it is supported by immobilization solid based chitosan come from shrimp waste as metal ions adsorbents. The aims of research are imobilized biomass on chitosan and its application for adsorption of Cr (III), Pb (II) and Cd (II) in aqueous solution. The first of study, chitosan was prepared from shrimp waste by deproteination, demineralization and deacetylation processes. Aspergillus niger (An) and Saccharomyces cerevisiae (Sc) biomass, were obtained from culture and parthenogenesis dried and crused. Imobilization was conducted by mixing An and or Sc biomass powder with chitosan powder, and the mixture was diluted in acetic acid to produce An-Chi and Sc-Chi adsorbents. Several variables including mass percentation of An-Chi and Sc-Chi adsorbents, solution pH, contact time, initial concentration, competition adsorption and the interaction mechanism of metal ions with adsorbents were evaluated. The characterization of An-Chi and Sc-Chi adsorbents using Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), difraction Xray (XRD) and Scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray (SEMEDX). The results showed that the optimum mass percentation of An-Chi and Sc- Chi adsorbents for Cr(III) ion was achieved at 30%, at pH 6, contact time of 60 minutes and initial concentration of 100 mg/L. The optimum mass percent for Pb(II) ion was 30%, at pH 5, contact time of 60 minutes and initial concentration of 100 mg/L. The optimum mass percent for Cd(II) ion was 30%, at pH 4, contact time of 60 minutes and initial concentration of 100 mg/L. The adsorption model for all metal ions followed the pseudo second order and Langmuir isotherm. The results of adsorption competition for three ions (1:1:1) showed the effective: Cr(III) > Cd(II) > Pb(II). The results of adsorption competition of two ions showed the effective: Cd(II) > Cr(III) ; Pb(II) ion > Cd(II); Cr(III) > Pb(II) for An-Chi and Sc-Chi adsorbent but for An and Sc biomass the opposite trend was observed. The interaction mechanism of Cr(III) ion with An-Chi and Sc-Chi adsorbents was dominated by coordination interaction. The interaction mechanism of Pb(II) and Cd(II) ions as well as with free An was dominated by entrapment interaction. However, the interaction mechanism of metal ions with free Sc could not be evaluated because it was very difficult to be separated from the metal solution. In general, the result of study showed that imobilization of biomass on chitosan leads high capacity and effective adsorbents

Kata Kunci : -