i EFEK PAPARAN RADIASI UV-C TERHADAP KARAKTERISTIK

EFEK PAPARAN RADIASI UV-C TERHADAP KARAKTERISTIK
RAPAT ARUS DIFUSI ION PADA MEMBRAN KITOSAN
SKRIPSI
BIDANG MINAT BIOFISIKA
Putu Ika Paramitha Putri
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2015
i
FAKTA INTEGRITAS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah
diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang
pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau
diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan
disebutkan dalam daftar pustaka
Bukit Jimbaran, Agustus 2015
Pembuat Fakta Integritas
Putu Ika Paramitha Putri
NIM. 1108205023
ii
EFEK PAPARAN RADIASI UV-C TERHADAP KARAKTERISTIK
RAPAT ARUS DIFUSI ION PADA MEMBRAN KITOSAN
[SKRIPSI]
Sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains bidang Fisika
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Udayana
Putu Ika Paramitha Putri
1108205023
Pembimbing I
Pembimbing II
Ni Nyoman Rupiasih, S.Si., M.Si., Ph.D
NIP. 196904081994122001
Drs. Made Sumadiyasa, M.Si.
NIP. 196401161992031002
iii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Judul
: Efek Paparan Radiasi UV-C Tehadap Karakteristik Rapat Arus Difusi
Ion Pada Membran Kitosan
Bidang Minat : Biofisika
Nama
: Putu Ika Paramitha Putri
Nim
: 1108205023
Telah Disetujui Oleh :
Pembimbing I
Pembimbing II
Ni Nyoman Rupiasih, S.Si., M.Si., Ph.D
NIP. 196904081994122001
Drs. Made Sumadiyasa, M.Si.
NIP. 196401161992031002
Mengetahui,
Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNUD
Ir. S. Poniman, M.Si
NIP.195606061987031001
iv
LEMBAR PERSETUJUAN
EFEK PAPARAN RADIASI UV-C TERHADAP KARAKTERISTIK
RAPAT ARUS DIFUSI ION PADA MEMBRAN KITOSAN
Disusun oleh :
Nama
:
Putu Ika Paramitha Putri
Bidang Minat
:
Biofisika
NIM
:
1108205023
Telah diujikan pada hari Rabu, tanggal 22 Juli 2015 dan dinyatakan
telah memenuhi syarat untuk diterima.
Susunan Tim Penguji :
Ketua
: Ni Nyoman Rupiasih, S.Si., M.Si., Ph.D
(
)
Sekretaris
: Drs. Made Sumadiyasa, M.Si
(
)
Anggota
:
Nyoman Wendri, S.Si., M.Si
(
)
Ida Bagus Made Suryatika, S.Si., M.Si.
(
)
I.G.A Widagda, S.Si., M.Kom
(
)
Mengetahui
Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNUD
Ir. S Poniman, M.Si
NIP.195606061987031001
v
EFEK PAPARAN RADIASI UV-C TERHADAP KARAKTERISTIK
RAPAT ARUS DIFUSI ION PADA MEMBRAN KITOSAN
[SKRIPSI]
Karya tulis ini tidak dipublikasikan tetapi tersedia di perpustakaan
di lingkungan Universitas Udayana;
diperkenankan dipakai sebagai referensi kepustakaan
tetapi pengutipan harus menyebutkan sumbernya
sesuai dengan kebiasaan ilmiah.
Karya tulis ini merupakan hak milik intelektual
Universitas Udayana
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
Efek Paparan Radiasi UV-C Tehadap Karakteristik Rapat Arus Difusi Ion Pada
Membran Kitosan. Penulis mengucapkan terimakasih kepada seluruh pihak yang telah
membantu dan mendukung terbentuknya skripsi ini. Ucapan terimakasih tersebut
penulis sampaikan kepada:
1. Ibu Ni Nyoman Rupiasih, S.Si., M.Si., Ph.D, selaku dosen pembimbing I yang
telah memberikan bimbingan, dukungan dan pengetahuan tentang konsep yang
sangat banyak, serta tema pokok yang telah diberikan demi terselesaikannya
skripsi.
2. Bapak Drs. Made Sumadiyasa, M.Si, selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan
bimbingan
dan
koreksi
yang
sangat
bermanfaat
demi
terselesaikannya skripsi ini.
3. Bapak Ir. S. Poniman, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA Universitas
Udayana yang telah mengesahkan skripsi ini.
4. Bapak dan Ibu dosen Fisika FMIPA Universitas Udayana yang telah
memberikan masukan dan pengetahuan.
5. Bapak Drs. I Made Wena, M.Si, Ibu Ni Nyoman Suani dan Made Adi
Paramartha Putra, selaku orang tua dan adik yang selalu mendukung dan
mendoakan demi terselesaikannya skripsi ini
Penulis menyadari bahwa pemaparan materi dalam skripsi ini kurang sempurna dan
masih terdapat keterbatasan dalam penyampainnya. Oleh karena itu penulis
mengharapkan kritik dan saran dari pembaca agar skripsi ini menjadi baik lagi
Bukit Jimbaran, Agustus 2015
Penulis
vii
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang efek paparan radiasi UV-C terhadap karakteristik
rapat arus difusi ion dari membran kitosan. Membran kitosan yang digunakan adalah
membran dengan variasi matrik 1%, 2%, 3%, dan 4%, lama paparan radiasi yaitu 5, 15,
30, dan 60 menit, dan larutan elektrolit yang digunakan adalah NaCl dengan variasi
konsentrasi 0,1 mM, 1 mM, 10 mM, 100 mM, dan 1000 mM. Percobaan transport ion
dilakukan dengan menggunakan model sebuah ruang cell yang terdiri dari 2 ruang yaitu
ruang 1 (C1) dan 2 (C2), dan beda tegangan diukur menggunakan elektroda kalomel
Activon AEP 111 pada temperatur ruang ± 28,1 oC. Dari hasil penelitian diperoleh
bahwa rapat arus difusi ion bertambah seiring dengan bertambah besarnya: a)
perbandingan konsentrasi larutan di ruang 1 dan 2, b) jumlah kitosan pembentuk
membran (1%, 2%, 3%, dan 4%), dan c) waktu paparan radiasi. Semakin lama waktu
paparan radiasi UV-C pada membran kitosan menyebabkan beda tegangan meningkat,
sehingga rapat arus difusi ion menjadi semakin besar. Oleh karena itu, radiasi UV-C
dapat mempengaruhi sifat konduktansi ion dari membran kitosan.
Kata Kunci : Membran kitosan, radiasi UV-C, larutan elektrolit, rapat arus difusi ion
ABSTRACT
It has been conducted research on the effects of exposure to UV-C radiation on the
characteristics of the current density of ion diffusion in the chitosan membranes.
Chitosan membrane used is a membrane with matrix variation of 1%, 2%, 3%, and 4%,
long exposure to radiation, namely 5, 15, 30, and 60 minutes, and the electrolyte
solution used was NaCl with various concentrations of 0,1 mM, 1 mM, 10 mM, 100
mM, and 1000 mM. Ion transport experiments conducted by using a model of a space
cell consisting of two rooms that one chamber (C1) and 2 (C2), and a voltage difference
is measured using Activon AEP 111 calomel electrode at room temperature ± 28.1 ° C.
The result showed that the current density of ion diffusion of the membranes increases
with increasing magnitude: a) the ratio of the concentration of the solution in room 1
and 2, b) the amount of membrane-forming chitosan (1%, 2%, 3%, and 4%), and c) time
radiation exposure. The longer the time of exposure to UV-C radiation on different
chitosan membrane causes the voltage is increased, so that the ion diffusion current
density becomes larger. Therefore, UV-C radiation can affect the properties of chitosan
membrane ion conductance.
Keyword: Chitosan membrane, UV-C radiation, electrolyte solution, current density of
ion diffusion
viii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
FAKTA INTEGRITAS ....................................................................................
ii
LEMBAR PERSYARATAN GELAR ............................................................ iii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR .................................................. iv
LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................
v
PEDOMAN PENGGUNAAN .......................................................................... vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii
ABSTRAK ......................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv
BAB I
PENDAHULUAN ...............................................................................
1
1.1
Latar Belakang .....................................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................................
3
1.3
Batasan Masalah ... ..............................................................................
3
1.4
Tujuan Penelitian ... ..............................................................................
3
1.5
Sistematika Penulisan ..........................................................................
4
1.6
Manfaat Penelitian ...............................................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................
5
2.1
Kitosan .................................................................................................
5
2.2
Membran ...............................................................................................
6
2.2.1 Jenis-jenis membran ...................................................................
7
2.3
Karakterisasi Gugus Fungsional Membran Kitosan ............................
9
2.4
Mekanisme Transpor Ion Membran ..................................................... 10
2.5
Radiasi Ultraviolet (UV) ...................................................................... 13
2.6
Interaksi Radiasi UV dengan Materi ................................................... 14
ix
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................ 15
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 15
3.2
Alat dan Bahan...................................................................................... 15
3.2.1 Alat............................................................................................... 15
3.2.2 Bahan ........................................................................................... 15
3.3
Diagram Alur Penelitian ....................................................................... 17
3.3.1 Pembuatan membran kitosan ....................................................... 17
3.3.2 Penyinaran membran kitosan ....................................................... 18
3.3.3 Karakterisasi membran kitosan .................................................... 18
3.3.4 Pelaksanaan eksperimen pengukuran potensial membran ........... 19
3.4
Pengolahan Data ................................................................................... 20
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 22
4.1
Hasil Penelitian ..................................................................................... 22
4.2
Pembahasan ........................................................................................... 22
4.2.1 Karakteristik membran kitosan .................................................... 22
4.2.2 Efek paparan radiasi UV-C terhadap rapat arus difusi ion
pada membran kitosan ................................................................. 27
BAB V PENUTUP ........................................................................................... 44
5.1
Kesimpulan ........................................................................................... 44
5.2
Saran ...................................................................................................... 44
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Rentang bilangan gelombang untuk beberapa gugus fungsi umum
pada spektra inframerah ...................................................................
9
Tabel 2.2 Karakteristik gugus fungsi kitin dan kitosan .................................... 10
Tabel 3.1 Karakteristik serbuk kitosan ............................................................. 16
Tabel 4.1 Tebal rata-rata membran kitosan ...................................................... 22
Tabel 4.2 Gugus-gugus fungsi membran kitosan 1%, 2%, 3% dan 4% kontrol
dan diradiasi UV-C sebagai hasil identifikasi menggunakan FTIR.. 27
Tabel 4.3 Nilai beda tegangan rata-rata (Vrata-rata) membran kitosan kontrol
maupun sudah diradiasi UV-C pada saat pelaksanaan transport ion
dengan larutan NaCl. ........................................................................ 28
Tabel 4.4 Perhitungan standar deviasi .............................................................. 33
Tabel 4.5 Hasil perhitungan rapat arus difusi ion (J) membran kitosan pada
larutan NaCl. ..................................................................................... 35
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Struktur kitin .............................................................................
5
Gambar 2.2
Struktur kitosan ..........................................................................
6
Gambar 2.3
Peristiwa difusi .......................................................................... 11
Gambar 2.4
Kurva karakteristik arus-tegangan membran penukar kation .... 13
Gambar 3.1
Skema pelaksanaan penelitian ................................................... 17
Gambar 3.2
Rangkaian alat pengukur beda tegangan membran ................... 20
Gambar 4.1
Membran kitosan (a) 1%, (b) 2%, (c) 3%, dan (d) 4%. ............. 23
Gambar 4.2
Spektra FTIR membran kitosan tidak diradiasi UV-C (kontrol)
: 1% (M1-0), 2% (M2-0), 3% (M3-0), dan 4% (M4-0) ............. 24
Gambar 4.3
Spektra FTIR membran kitosan 1% kontrol dan diradiasi
UV-C .......................................................................................... 25
Gambar 4.4
Spektra FTIR membran kitosan 2% kontrol dan diradiasi
UV-C .......................................................................................... 25
Gambar 4.5
Spektra FTIR membran kitosan 3% kontrol dan diradiasi
UV-C .......................................................................................... 26
Gambar 4.6
Spektra FTIR membran kitosan 4% kontrol dan diradiasi
UV-C .......................................................................................... 26
Gambar 4.7
Grafik antara beda tegangan rata-rata (Vrata-rata) dengan
nilai C1/C2. ................................................................................ 29
Gambar 4.8
Grafik hubungan antara beda tegangan rata-rata (Vrata-rata)
dengan nilai C1/C2 hasil trendline tipe logaritmik. x adalah
C1/C2 dan y1-0, y2-0, y3-0, dan y4-0 adalah beda tegangan pada
membran kitosan 1%, 2%, 3%, dan 4% kontrol: M1-0, M2-0,
M3-0, dan M4-0 ......................................................................... 29
Gambar 4.9
Grafik antara beda tegangan rata-rata dengan jenis membran
kitosan: M1-0, M2-0, M3-0, dan M4-0. ..................................... 30
Gambar 4.10
Grafik hubungan antara beda tegangan rata-rata (Vrata-rata)
dengan nilai C1/C2 hasil trendline tipe logaritmik. x adalah
C1/C2 dan y1-0, y1-5, y1-15, y1-30, dan y1-60 adalah beda
tegangan pada membran kitosan 1% kontrol (M1-0) dan sudah
xii
diradiasi UV-C: M1-5, M1-15, M1-30, dan M1-60 ................... 31
Gambar 4.11
Grafik hubungan antara beda tegangan rata-rata (Vrata-rata)
dengan nilai C1/C2 hasil trendline tipe logaritmik. x adalah
C1/C2 dan y2-0, y2-5, y2-15, y2-30, dan y2-60 adalah beda
tegangan pada membran kitosan 2% kontrol (M2-0) dan sudah
diradiasi UV-C: M2-5, M2-15, M2-30, dan M2-60 ................... 31
Gambar 4.12
Grafik hubungan antara beda tegangan rata-rata (Vrata-rata)
dengan nilai C1/C2 hasil trendline tipe logaritmik. x adalah
C1/C2 dan y3-0, y3-5, y3-15, y3-30, dan y3-60 adalah beda
tegangan pada membran kitosan 3% kontrol (M3-0) dan sudah
diradiasi UV-C: M3-5, M3-15, M3-30, dan M3-60 ................... 32
Gambar 4.13
Grafik hubungan antara beda tegangan rata-rata (Vrata-rata)
dengan nilai C1/C2 hasil trendline tipe logaritmik. x adalah
C1/C2 dan y4-0, y4-5, y4-15, y4-30, dan y4-60 adalah beda
tegangan pada membran kitosan 4% kontrol (M4-0) dan sudah
diradiasi UV-C: M4-5, M4-15, M4-30, dan M4-60 ................... 32
Gambar 4.14
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan gradient konsentrasi
 (C1  C 2) 

 pada membran kitosan 1% ( M1-0), 2% (M2-0),
x


3% (M3-0) dan 4% (M4-0). ....................................................... 36
Gambar 4.15
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan gradient konsentrasi
 (C1  C 2) 

 pada membran kitosan 1% kontrol (M1-0) dan
x


teradiasi UV-C selama 5, 15, 30, dan 60 menit (M1-5, M1-15,
M1-30, dan M1-60). ................................................................... 36
Gambar 4.16
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan gradient konsentrasi
 (C1  C 2) 

 pada membran kitosan 2% kontrol (M2-0) dan
x


teradiasi UV-C selama 5, 15, 30, dan 60 menit (M2-5, M2-15,
M2-30, dan M2-60).. .................................................................. 37
Gambar 4.17
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan gradient konsentrasi
xiii
 (C1  C 2) 

 pada membran kitosan 3% kontrol (M3-0) dan
x


teradiasi UV-C selama 5, 15, 30, dan 60 menit (M3-5, M3-15,
M3-30, dan M3-60). ................................................................... 37
Gambar 4.18
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan gradient konsentrasi
 (C1  C 2) 

 pada membran kitosan 4% kontrol (M4-0) dan
x


teradiasi UV-C selama 5, 15, 30, dan 60 menit (M4-5, M4-15,
M4-30, dan M4-60). ................................................................... 38
Gambar 4.19
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan beda tegangan ratarata pada membran kitosan kontrol: M1-0, M2-0, M3-0, dan
M4-0. .......................................................................................... 39
Gambar 4.20
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan beda tegangan ratarata pada membran kitosan 1% kontrol (M1-0) dan sudah
diradiasi UV-C selama 5 (M1-5), 15 (M1-15), 30 (M1-30), dan
60 menit (M1-60). ...................................................................... 39
Gambar 4.21
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan beda tegangan ratarata pada membran kitosan 2% kontrol (M2-0) dan sudah
diradiasi UV-C selama 5 (M2-5), 15 (M2-15), 30 (M2-30), dan
60 menit (M2-60). ...................................................................... 40
Gambar 4.22
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan beda tegangan ratarata pada membran kitosan 3% kontrol (M3-0) dan sudah
diradiasi UV-C selama 5 (M3-5), 15 (M3-15), 30 (M3-30), dan
60 menit (M3-60). ...................................................................... 40
Gambar 4.23
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan beda tegangan ratarata pada membran kitosan 4% kontrol (M4-0) dan sudah
diradiasi UV-C selama 5 (M4-5), 15 (M4-15), 30 (M4-30), dan
60 menit (M4-60). ...................................................................... 41
Gambar 4.24
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan waktu paparan
radiasi UV-C untuk membran kitosan 1%: (a) konsentrasi 0,1
mM : 0,1 mM, 1 mM : 0,1 mM dan 10 mM : 0,1 mM, dan (b)
konsentrasi 100 mM : 0,1 mM dan 1000 mM : 0,1 mM. ........... 41
xiv
Gambar 4.25
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan waktu paparan
radiasi UV-C untuk membran kitosan 2%: (a) konsentrasi 0,1
mM : 0,1 mM, 1 mM : 0,1 mM dan 10 mM : 0,1 mM, dan (b)
konsentrasi 100 mM : 0,1 mM dan 1000 mM : 0,1 mM.. .......... 42
Gambar 4.26
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan waktu paparan
radiasi UV-C untuk membran kitosan 3%: (a) konsentrasi 0,1
mM : 0,1 mM, 1 mM : 0,1 mM dan 10 mM : 0,1 mM, dan (b)
konsentrasi 100 mM : 0,1 mM dan 1000 mM : 0,1 mM. ........... 42
Gambar 4.27
Grafik antara rapat arus difusi ion dengan waktu paparan
radiasi UV-C untuk membran kitosan 4%: (a) konsentrasi 0,1
mM : 0,1 mM, 1 mM : 0,1 mM dan 10 mM : 0,1 mM, dan (b)
konsentrasi 100 mM : 0,1 mM dan 1000 mM : 0,1 mM. ........... 43
xv