(II) DAN DESINFEKSI - Bappeda Banyuwangi

Bidang Ilmu
Rekayasa
Tipe Penelitian Inovatif
RINGKASAN EKSEKUTIF
PEMERINTAH KABUPATEN BANYUWANGI
BADAN PERENCANAAN PEMBANGUNAN DAERAH
KABUPATEN BANYUWANGI
PEMANFAATAN ASAM OKSALAT DARI SEKAM PADI SEBAGAI AGEN
PEREDUKSI ION Hg (II) DAN DESINFEKSI BAKTERI E.coli SECARA
FOTOKATALITIK
Tim Peneliti:
Rosyid Ridho, M.Sc
Ibnatu Fajril Baiti, M.Pd
Yushinta Aristina, M.P
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PGRI BANYUWANGI
2012
PEMANFAATAN ASAM OKSALAT DARI SEKAM PADI SEBAGAI AGEN
PEREDUKSI ION Hg (II) DAN DESINFEKSI
BAKTERI E. Coli SECARA FOTOKATALITIK
I. Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan pokok bagi masyarakat dalam kehidupan sehari-hari,
oleh karena itu kesehatan air perlu diperhatikan. Kelayakan air sebagai sumber kebutuhan
pokok ditentukan secara fisik, biologis dan kimia.
Secara fisik air dilihat dari kenampakan fisik, bau, keasaman, tempeatur. Hal
tersebut dapat dikenali dengan panca indea manusia, sehingga penangannya tidak ada
begitu ada kendala. Secara Biologi dilihat dari banyaknya kandungan mikroba aerob
maupun anaerob.
Secara kimia dapat dilihat dari kandungan DO, COD, BOD TSS, TDS, senyawa
organik, anorganik dan logam berat. Unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai
densitas lebih dari 5 gr/cm3 (Sudarmaji, 2006). Merkuri (Hg) mempunyai densitas 13,55
gr/cm3. Diantara semua unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat
racunnya, dibandingkan dengan logam berat lainnya, kemudian diikuti oleh logam berat
antara lain Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, Zn (Sudarmaji, 2006). Kenaikan konsentrasi
merkuri di lingkungan disebabkan oleh pembuangan limbah industri yang masih
mengandung merkuri dengan konsentrasi yang cukup tinggi (Mailman, 1980). Beberapa
aktivitas manusia yang merupakan sumber tidak langsung pencemaran merkuri di
lingkungan adalah pembakaran bahan bakar fosil, produksi baja, semen, fosfat dan
peleburan logam dari biji sulfidanya (WHO, 1976). Sumber yang terkait secara langsung
dengan pencemaran merkuri adalah penggunaan fungisida organomerkuri dan industri
yang menggunakan merkuri seperti pabrik plastik, kertas, baterai, industri farmasi, katalis
dan dari pertanian (Timbrell, 1989).
Merkuri (Hg(II)) dan garamnya merupakan senyawa yang berbahaya yang dapat
tersebar luas, baik di dalam air maupun di udara. Senyawa merkuri yang biasa ditemukan
dalam perairan adalah HgCl2 dan Hg2+ yang larut, yang dapat mengalami metilasi oleh
bakteri menjadi senyawa metal organik yaitu metil merkuri dan dimetil merkuri. Kedua
senyawa tersebut dapat terakumulasi pada organisme perairan, seperti pada ikan.
2
Penyerapan HgCl2 dapat menyebabkan kerusakan permanen pada otak, hati dan ginjal
(Darmono, 2001).
Secara biologis, kelayakan air untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari
ditinjau dari keberadaan mikroorganisme yang merugikan manusia, seperti bakteribakteri gram negatif, salah satu contohnya adalah E. Coli. Hal itu ditunjukkan dengan
Kepmenkes No. 907, 2002 yaitu dari tidak adanya kandungan bakteri E. Coli dalam air
minum merupakan parameter bakteriologis dari baku mutu air minum.
Bakteri E. Coli merupakan mikroflora alami yang terdapat pada saluran
pencernaan manusia dan hewan. Beberapa galur E. Coli dapat menyebabkan penyakit
pada manusia seperti diare (Astawan, 2007), yang hingga tahun 2001 diare merupakan
penyebab kematian bayi ketiga di Indonesia (ISSDP, 2006). Sebagian besar masyarakat
pedesaan masih melakukan MCK langsung ke sungai, danau dan ruang terbuka (ISSDP,
2006), sehingga kontaminasi yang dihasilkan pada air permukaan telah mengarah ke
insidensi penularan penyakit lewat feaces sangat tinggi. Sebesar 33,34% sampel air
minum perpipaan dan 54,16% sampel air minum non perpipaan yang terbukti
mengandung bakteri E. coli (ISSDP, 2006).
Metode pengolahan limbah kimia yaitu Hg(II) yang selama ini sudah
diaplikasikan yaitu metode adsorpsi, pertukaran ion. Metode tersebut relatif sederhana
dan efektif, tetapi memiliki kelemahan yaitu pada saat proses adsorbsi atau pertukaran
ion, Hg(II) hanya berpindah dari larutan ke adsorben atau resin penukar ion. Selanjutnya
diperlukan pengolahan limbah kembali Hg(II) yang terperangkap pada padatan adsorben
atau resin penukar ion dan padatan adsorben atau bahan penukar ion yang sudah jenuh.
Sedangkan untuk pengolahan Metode yang saat ini digunakan PDAM yaitu klorinasi
dapat menyebabkan reaksi dengan dengan senyawa lain membentuk klorofenol yang
dapat memunculkan radikal bebas (Media Indonesia, 2005).
Untuk mengatasi hal tersebut peneliti mengembangkan metode fotoreduksi
menggunakan cahaya dan serbuk fotokatalis yang dapat mereduksi Hg(II) dan dapat
mendegradasi bakteri E. Coli yang sangat berbahaya bagi lingkungan.
Berdasar penelitian sebelumnya (Ridho, 2008) membuktikan bahwa dengan
metode fotokatalitik menggunakan TiO2 sebagai agen fotokatalitik dapat mereduksi ion
Hg(II) dan (Huang dkk, 2000) menyatakan bahwa TiO2 dapat mendisinfeksi bakteri
3
dengan mengoksidasinya menjadi karbon dioksida dan air yang aman untuk dilepaskan
ke lingkungan. Radikal hidroksil dari agen fotokatalitik akan merusak membran sel
bakteri, menyerang DNA and RNA dari bakteri termasuk merusak sistem respiratori dan
meningkatkan permiabilitas membran sel, sehingga dinding sel bakteri akan pecah.
Banyak ROS (Reactive Oxygen Spesies) yang dapat dijadikan sebagai agen fotokatalitik
(Huang dkk, 2000). Oleh karena itu dalam penelitian ini menggunakan asam oksalat
(H2C2O4) sebagai agen fotokatalitik untuk mereduksi ion Hg(II) dan mendegradasi
bakteri E coli yang ada di perairan. Kandungan asam oksalat dalam sekam padi mencapai
15% dari berat sekam (Mastuti, 2005), oleh karena itu dalam penelitian ini dilakukan uji
efektivitas asam oksalat (H2C2O4) dari sekam padi sebagai fotokatalis dalam proses
fotoreduksi Hg(II) menjadi Hg(0) dan fotodegradasi pada bakteri E. coli.
Kabupaten Banyuwangi merupakan penghasil padi yang setiap tahunnya
mengalami peningkatan (Dinas Pertanian, 2010). Produksi padi tersebut menghasilkan
produk samping yang besarnya (15-20)% dari berat padi yaitu sekam padi (Widowati,
2001). Hingga saat ini masyarakat hanya menggunakan sekam padi sebagai bahan bakar
produksi batu bata/gerabah, menghambat mencairnya es pada produksi es balok, media
tanam, digunakan untuk dasar lantai kandang pada peternak unggas dan produksi sekam
padi di banyuwangi menyebar hampir di seluruh kecamatan, sehingga jumlah sekam padi
melimpah. Oleh karena itu nilai jual sekam sangat rendah. Dengan sekam padi menjadi
sumber agen fotokatalitik yaitu asam oksalat, maka dapat meningkatkan nilai manfaat
dari sekam padi (lampiran cost/benefit analysis).
Sekam padi mengandung karbon dalam bentuk selulosa dalam jumlah yang cukup
besar. Selulose merupakan senyawa karbon rantai panjang yang bisa direngkah menjadi
senyawa karbon yang lebih sederhana menggunakan alkali kuat (Mastuti, 2005). Salah
satu senyawa karbon yang dihasilkan dalam proses perengkahan adalah asam oksalat
(Kirk, 1983).
4
BAB II
STUDI PUSTAKA
Mekanisme Fotoreduksi Ion Hg(II) dan Fotodegradasi Bakteri E. Coli
Proses fotoreduksi ion Hg(II) dalam larutan dapat berlansung karena ion tersebut
menangkap electron yang disediakan oleh molekul air maupun fotokatalis setelah
menyerap cahaya atau energy foton. Ion Hg(II) dapat tereduksi karena memiliki potensial
standar (E0) positif sebesar 0,85 volt. Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut (Chen
dan Ray, 2001)
H2O
+
hυ
H+
+ ·OH
+
H2C2O4
+
hυ
H2C2O4 ( H+
+
Hg2+
+
2e-
Hg0
ee-)
Efektivitas fotoreduksi ion Hg(II) yang dikatalis H2C2O4 secara umum ditentukan
oleh jumlah elektron yang terbentuk dan efektivitas interaksi antara elektron dengan ion
Hg(II) tersebut. Jumlah elektron yang tersedia antara lain depengaruhi oleh efektivitas
kontak antara molekul air dan fotokatalis dengan sinar. Efektivitas kontak antara molekul
air dan fotokatalisis dengan sinar tergantung pada waktu kontak antara spesies-spesies
tersebut. Semakin lama penyinaran maka semakin banyak energy foton yang diserap oleh
molekul air dan fotokatalis sehingga akan semakin banyak jumlah elektron yang
terbentuk untuk mereduksi Ion Hg (II). Selain elektron, H+ yang dikeluarkan oleh asam
oksalat merupakan oksidator kuat yang mampu untuk mengoksidasi air menjadi radikal
hidroksil (∙OH). Radikal hidroksil merupakan spesi pengoksidasi kuat yang dapat
mengoksidasi kebanyakan zat organik menjadi air, asam mineral dan karbon dioksida
(Gunzulardi, 2001; Slamet dkk, 2007).
Penelitian fotokatalisis dikembangkan secara luas untuk menguji kemampuannya
dalam membunuh virus, bakteri, fungi, alga, dan sel kanker (Huang dkk, 2000). Ketika
diterangi dengan sinar ultraviolet-dekat, fotokatalis menunjukkan aktivitas anti bakteri
yang baik (Huang dkk,2000; Lu dkk, 2003).
Kematian sel bakteri oleh fotokatalisis disebabkan berkurangnya permeabilitas
sel. Kontak pertama fotokatalis dengan sel terjadi pada dinding sel, dimana reaksi
oksidasi oleh fotokatalis akan merusak dinding sel bakteri. Bakteri dengan dinding sel
yang rusak masih merupakan bakteri yang sehat, namun tanpa perlindungan. Setelah
5
menghilangkan perlindungan dinding sel, selanjutnya reaksi oksidasi terjadi di membran
sitoplasma, Kerusakan oksidatif yang terjadi akan semakin meningkatkan permeabilitas
sel, dan menyebabkan isi dalam sel mengalir bebas keluar sel yang menyebkan kematian
sel. Partikel fotokatalis yang bebas juga dapat mencapai membran sel yang sudah rusak,
dan serangan langsung tersebut dapat mempercepat kematian sel. (Huang dkk, 2000)
6
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
III.1 Alat dan Bahan Penelitian
III.1.1 Alat Penelitian
Reaktor yang dilengkapi dengan satu set alat pengaduk magnetik merk spinbar
ukuran 2 cm dan lampu UV tipe black light blue (BLB) 40 Watt, 220 Volt dengan
panjang gelombang 300-390 nm, sebagaimana terlihat pada gambar III.1, alat gelas
laboratorium seperti erlenmeyer, Labu leher 3, pipet volum, corong gelas, labu ukur,
gelas beker, pH meter Orion Research Model 601, neraca analitik Mettler AE 200,
Centrifuge IEC(International Equipment Company) AGIMATIC-N, Cold Vapor Atomic
Absorption Spectrometry GBC HG 3000.
Gambar III.1 Reaktor Fotokatalis
III.1.2 Bahan-bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Sekam padi, CaCl2,
H2SO4, NaOH yang semuanya buatan Merck. Pelet buffer pH 4 dan 7 buatan BDH
Analar, kertas saring Whatman 42 (Φ = 110 nm), bakteri E. Coli, dan akuades.
7
III. 2 Cara Penelitian
Penelitian ini terdiri dari sintesis Asam oksalat serta uji fotokatalitik untuk detoksi
ion Hg(II) melalui reaksi fotoreduksi dan desinfeksi E. coli melalui reaksi fotodegradasi
terkatalisis asam oksalat.
III. 2.1 Pembuatan Asam Oksalat
Pembuatan asam oksalat
1. Menimbang sekam padi sebanyak 15 g.
2. Memasukkan sekam padi dalam labu leher tiga kemudian menambah NaOH dengan
konsentrasi 2 M tertentu sebanyak 250 ml.
3. Kemudian memanaskan labu leher dua yang sudah dilengkapi pengaduk yang dapat
diatur kecepatannya konstan. Menghitung waktu mulai mendidih.
4. Setelah pemanasan selesai mendinginkan dan menyaring larutan, kemudian mencuci
endapan dengan aquadest panas
5. Mencampur filrat hasil penyaringan dengan filrat hasil pencucian sampai 400 ml
sebagai larutan induk.
Pengkristalan Asam Oksalat
1. Mengambil 25 ml sampel larutan induk kemudian menambahakan (CaCl2) jenuh
sehingga akan terjadi endapan putih kalsium oksalat.
2. Menyaring endapan kemudian menambahkan H2SO4 sebanyak 100 ml sehingga
endapan akan terurai menjadi asam oksalat dan kalsium sulfat.
3. Menyaring hasil uraian dan mengambil filrat 25 ml kemudian dimasukkan kedalam
erlenmeyer 50 ml dan memanaskan sampai 70 ºC.
4. Kemudian didinginkan dalam air es 24 jam sehingga terbentuk endapan asam oksalat
yang berupa kristal jarum berwarna putih.
5. Menyaring endapan dan mengeringkan dalam oven, kemudian menimbang dan
mencatat hasilnya.
III. 2.2 Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi larutan Hg(II)
Proses fotoreduksi ion Hg(II) dilakukan dengan sistem batch dalam reaktor yang
dilengkapi dengan lampu UV 40 watt dan plate magnetic stirer. Untuk itu, campuran
8
yang terdiri dari larutan Hg(II) dan Asam Oksalat dimasukkan ke dalam reaktor dan
disinari dengan lampu UV sambil diaduk dengan pengaduk magnet dalam waktu 24 jam.
Pemisahan filtrat dari padatannya dilakukan dengan cara penyaringan dengan kertas
Whatman 42. Filtrat yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan AAS teknik uap
dingin (di Laboratorium Kimia Analitik UGM) untuk menentukan konsentrasi ion Hg (II)
sisa atau tidak tereduksi.
Langkah yang sama dilakukan untuk mempelajari pengaruh massa fotokatalis,
konsentrasi ion Hg(II), dan pH larutan dengan waktu penyinaran tetap (24 jam), terhadap
efektivitas fotoreduksi ion Hg(II). Untuk mempelajari pengaruh massa fotokatalis
dilakukan proses dengan menggunakan sekam padi dengan massa yang bervariasi yaitu
5, 10, 25, 50, dan 75 mg untuk 50 mL larutan Hg(II) 5 ppm dengan waktu penyinaran
selama 24 jam. Pengaruh konsentrasi larutan Hg(II) dipelajari dengan cara yang sama,
konsentrasi larutan yang bervariasi yaitu 2,5; 5; 10; 20 dan 25 ppm pada waktu 24 jam
dan massa fotokatalis optimum.
III. 2.3 Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotodegradasi Bakteri E. Coli.
Uji Fotokatalis asam oksalat dalam proses degradasi E. Coli dilakukan tiga
tahapan:
1. Larutan yang mengandung E. Coli umur 24 jam dengan konsentrasi tertentu ditambah
dengan fotokatalis asam oksalat dengan massa optimum dari percobaan II.2 yang
disinari lampu UV selama 24 jam
2. Larutan yang mengandung E. Coli umur 24 jam dengan konsentrasi tertentu ditambah
dengan fotokatalis asam oksalat dengan massa optimum dari percobaan II.2 yang
tanpa disinari lampu UV selama 24 jam
3. Larutan yang mengandung E. Coli umur 24 jam dengan konsentrasi tertentu yang
disinari lampu UV selama 24 jam, tanpa penambahan fotokatalis.
9
III. 3. Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi Ion Hg dan desinfeksi
bakteri E. Coli dalam skala semi makro dengan menggunakan sinar
matahari sebagai alternatif pengganti UV
Proses Uji fotokatalitik asam oksalat untuk fotoreduksi ion Hg(II) dan Desinfeksi
Bakteri E. Coli Menggunakan sinar matahari (Gambar III. 2) dilakukan dengan tiga tahap
percobaan yaitu:
1. 500 mL larutan Hg (II) 5 ppm direaksikan dengan Asam Oksalat 100 mg dan
dipanaskan dengan sinar matahari selama 6-7 Jam.
2. 500 mL Larutan Hg (II) 5 ppm dipanaskan dengan sinar matahari selama 6-7 jam
tanpa penambahan Asam Oksalat
3. 500 mL Larutan yang mengandung Bakteri E. Coli dipanaskan dengan sinar matahari
selama 6-7 jam dengan penambahan Asam Oksalat
III. 4. Analisis Merkuri di Lingkungan
Analisis merkuri di lingkungan dilakukan di tiga tempat yaitu:
1. Analisis Air di sungai Kaligonggo Hutan 56 kecamatan pesanggaran banyuwangi
2. Analisis Air di sumur dan tanah warga yang terletak didekat tempat pengolahan
merkuri
10
BAB IV
PEMBAHASAN
IV.1. Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi larutan Hg(II)
Pada proses fotoreduksi Ion Hg (II) terkatalisis asam oksalat dilakukan tiga
macam variasi yaitu: pengaruh massa asam oksalat, pengaruh konsentrasi merkuri dan
Uji fotokatalis asam oksalat secara semimakro menggunakan sinar matahari.
IV.1.1 Pengaruh massa Asam Oksalat terhadap proses fotoreduksi Ion
Hg(II)
Pada penelitian ini dilakukan pengaruh massa asam oksalat pada proses
fotoreduksi merkuri dengan konsentrasi Awal ion Hg (II) sebesar 5 ppm. Hasil kajian
pengaruh massa fotokatalis asam oksalat terhadap fotoreduksi ion Hg(II) disajikan pada
gambar VI. 3 berikut:
Grafik Massa Asam Oksalat Vs Hg Tereduksi
80
74.77
%Hg Tereduksi
70
60
50
57.93
47.54
48.92
48.55
40
30
20
10
0
5 mg
10 mg
25 mg
50 mg
75 mg
Massa As. Oksalat (mg)
Gambar IV.1. Pengaruh variasi massa asam oksalat terhadap fotoreduksi Ion Hg (II)
Gambar IV.1 memperlihatkan secara umum bahwa kenaikan massa asam oksalat
yang digunakan, dapat meningkatkan jumlah ion Hg(II) yang tereduksi dari 47,54-74,77
%. Hal ini dikarenakan dengan semakin banyaknya massa oksalat maka jumlah elektron
dalam larutan juga semakin besar, dengan semakin banyaknya elektron dalam larutan
mengakibatkan terjadinya kontak antara elektron dengan Ion Hg2+ sehingga
mengakibatkan ion Hg2+ tereduksi menjadi semakin tinggi.
11
Pada penelitian ini efektifitas fotoreduksi tertinggi dicapai pada 75 mg asam
oksalat dengan efektivitas fotoreduksi 74,77%.
IV.1.2 Pengaruh Variasi konsentrasi Ion Hg (II) terhadap massa asam oksalat
optimum dalam proses fotoreduksi ion Hg(II)
Pengaruh konsentrasi awal larutan ion Hg(II) perlu dipelajari untuk mendapatkan
informasi tentang konsentrasi ion Hg(II) maksimal yang dapat direduksi secara efektif
dengan menggunakan sejumlah tertentu Asam Oksalat. Untuk menyelidiki pengaruh
konsentrasi awal ion Hg(II) dilakukan dengan menyinari 50 mL larutan ion Hg(II)
dengan konsentrasi bervariasi selama 24 jam dan berat Asam Oksalat 75 mg. Hasil
penelitian disajikan pada gambar IV.2
Variasi Konsentrasi Vs Persen Hg Tereduksi
Konsentrasi merkuri
100.000
96.175
80.000
79.228
71.860
63.053
60.000
41.860
40.000
20.000
0.000
2.5 ppb
5 ppb
10 ppb
20 ppb
25 ppb
% Hg Tereduksi
Gambar IV.2. Pengaruh variasi konsentrasi terhadap persen Hg (II) tereduksi
Gambar IV.2 memperlihatkan secara umum bahwa kenaikan konsentrasi awal
larutan Hg(II) dari 2,5 – 25 ppm menyebabkan penurunan % reduksi Hg(II). Penurunan
ini terjadi karena persen tereduksi dihitung dengan cara membandingkan konsentrasi ion
Hg(II) yang tereduksi dengan konsentrasi ion Hg(II) awal. Pada konsentrasi awal ion
Hg(II) 2,5 – 10 mg/L terlihat bahwa ion Hg(II) tereduksi sangat tinggi yaitu sebesar
96,175% - 71,86 %. Hal ini menunjukkan bahwa pada interval konsentrasi yang rendah
kenaikan konsentrasi awal ion Hg(II) memberikan hasil fotoreduksi yang relatif besar
terhadap jumlah ion Hg(II) mula-mula.
12
Namun untuk konsentrasi awal larutan ion Hg(II) yang cukup besar yaitu 20-25
mg/L, ternyata kenaikan konsentrasi memberikan persen ion Hg(II) tereduksi yang lebih
rendah, yaitu berkisar dari 63,05 % - 41,86 %. Pada konsentrasi yang relatif besar,
kenaikan konsentrasi menyebabkan meningkatnya kekentalan yang diakibatkan kenaikan
spesies Hg(II) dalam larutan, sehingga akan menghalangi tumbukan antara ion Hg(II)
dengan elektron sehingga efektivitas fotoreduksi menjadi berkurang. Selain itu karena
elektron yang tersedia pada sistem relatif tetap, maka meskipun jumlah ion Hg(II) dalam
larutan meningkat, efektivitas fotoreduksi relatif tidak berubah (Ridho, 2008). Hal
tersebut menyebabkan ion Hg(II) yang mengalami fotoreduksi relatif lebih kecil jika
dibandingkan konsentrasi awal ion Hg(II), sehingga menghasilkan persen ion Hg(II) yang
tereduksi relatif rendah.
IV.2. Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotodegradasi Bakteri E. Coli.
Hasil dari uji fotokatalitik asam oksalat untuk fotodegradasi E. Coli dengan
penambahan massa optimum yaitu 75 mg/50 mL ditunjukkan pada gambar IV.3. Di
bawah ini :
Persen Bakteri terdegradasi
100
98.90833333
80.55
80
60
40
20
0
0
Tanpa penambahan asam
oksalat
Penambahan asam oksalat di
ruang gelap
Penambahan asam oksalat
dan sinar UV
Perlakuan
Gambar IV.3. Variasi Perlakuan pada asam oksalat dan larutan terhadap persen
(%) Bakteri E. Coli yang terdegradasi
Pada gambar IV.3. menunjukkan bahwa jumlah E. Coli yang terdegradasi hanya
terjadi pada penambahan asam oksalat di ruang gelap dan yang disinari UV, sedangkan
perlakuan dengan penyinaran saja (tanpa adanya asam oksalat) tidak menunjukkan
adanya bakteri yang terdegradasi, hal ini dikarenakan pada proses penyinaran saja hanya
13
terjadi proses fotolisis, dimana jumlah elektron dan radikal hidroksil yang dilepaskan
oleh air cukup kecil sehingga tidak mampu merusak dinding sel bakteri, yang
mengakibatkan bakteri mampu bertahan dan proses fotodegradasi tidak terjadi. Pada
penambahan asam oksalat di ruang gelap bakteri E. Coli yang terdegradasi sebesar
241.650 cell/unit (80, 55 %) atau hanya sisa 58.360 cell/unit dari konsentrasi awal yaitu
sebesar 300.000 cell/unit bakteri E. Coli . Dalam hal ini asam oksalat sebagai agen
fotoatalitik untuk mendegradasi E. Coli tidak bekerja, melainkan sifat asam oksalat yang
mempunyai gugus H+ yang dapat merusak dinding sel bakteri.
Perlakuan penambahan oksalat dan dengan penyinaran UV mendegradasi bakteri
E. Coli sebesar 98,91 %. Apabila diberikan penyinaran dari lampu UV maka akan
bekerja proses fotokimia pada bakteri yang menyebabkan kerusakan struktur DNA sel
dan proses replikasinya akibat penetrasi sinar UV ke dalam inti sel bakteri E. Coli.
Sedangkan apabila diberikan katalis asam oksalat lampu UV maka berlaku kombinasi
proses fotokimia dan katalis pada bakteri dimana asam oksalat sebagai agen fotokatalitik
yang tersinari oleh lampu UV akan melepaskan hole yang bereaksi dengan air
membentuk radikal hidroksil. Radikal hidroksil tersebut menyerang dinding sel bakteri
dan masuk ke dalam membran sitoplasma. Kerusakan oksidatif yang terjadi akan semakin
meningkatkan permeabilitas sel, dan menyebabkan isi dalam sel mengalir bebas keluar
sel sehingga terjadi kematian bakteri (Huang dkk, 2000).
IV.3. Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi Ion Hg(II) dan desinfeksi
bakteri E. Coli dalam skala semi makro dengan menggunakan sinar
matahari sebagai alternatif pengganti UV
Uji fotokatalitik asam oksalat dalam sekala semi karo menggunakan cahaya
matahari sebagai sumber UV dilakukan dengan dua tahap uji yaitu uji fotokatalitik asam
oksalat untuk fotoreduksi ion Hg(II) dan desinfeksi E. Coli.
IV.3.1 Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi Ion Hg (II) dengan
menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV
Penelitian ini dilakukan dengan mereaksikan 75 mg asam oksalat dan larutan
Hg(II) 5 ppm, yang menggunakan matahari sebagai sumber sinar dalam melakukan
14
proses fotoreduksi. Pada penelitian ini dilakukan variasi pada Larutan Hg (II) yang
ditambahkan Asam Oksalat yang disinari dengan matahari selama 6-7 jam dengan proses
pengadukan, tanpa disertai proses pengadukan, dan Larutan Hg (II) 5 ppm yang disinari
dengan matahari tanpa penambahan asam oksalat. Hasil dari proses fotoreduksi
menggunakan sinar matahari ditunjukkan pada gambar IV.4 berikut:
80
70
60
50
74.063
% Hg Tereduksi 40
73.929
30
20
26.225
10
0
Asam Oksalat + Sinar Asam Oksalat + Sinar Sinar Matahari tanpa
matahari
matahari tanpa diaduk
asam oksalat
Gambar IV.4. Pengaruh sinar matahari terhadap persen Hg (II) tereduksi
Dari gambar di atas dapat ditunjukkan bahwa penambahan asam oksalat pada
larutan Hg(II) yang disinari dengan matahari dengan pengadukan maupun tanpa
pengadukan menunjukkan efektifitas fotoreduksi yang hampir sama, sedangkan pada
perlakuan tanpa penggunaan asam oksalat menunjukkan penurunan efektifitas
fotoreduksi yang sangat tajam yaitu hanya 26,225 % ion Hg(II) yang tereduksi. Hal ini
dikarenakan dengan adanya penambahan asam oksalat maka sinar matahari mengenai
permukaan asam oksalat dan air dalam larutan sehinga menghasilkan elektron dan hole
pada permukaan asam oksalat dan air yang menghasilkan radikal bebas. Elektron yang
dihasilkan dari asam oksalat dan H2O digunakan untuk mereduksi ion Hg (II), sehingga
dengan adanya asam oksalat maka elektron yang dihasilkan akan semakin banyak,
sehingga Hg(II) yang tereduksi semakin besar (74,063 %), sedangkan pada larutan Hg(II)
yang tidak ditambahkan asam oksalat didalamnya, menunjukkan rendahnya hasil
fotoreduksi, hal ini dikarenakan elektron yang terdapat pada larutan cukup sedikit untuk
mereduksi Hg(II) sehingga pada larutan tersebut hanya terjadi proses reaksi fotolisis yaitu
elektron dan hole hanya dihasilkan dari air, yang mengakibatkan efektivitas fotoreduksi
relatif rendah. (26,225%).
15
VI.3.2 Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk desinfeksi bakteri E. Coli dengan
menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV
Hasil analisis penambahan asam oksalat sebagai agen pendegradasi dengan
menggunakan sinar matahari ditunjukkan pada Gambar IV.5 berikut:
Grafik Asam Oksalat untuk desinfeksi bakteri E. Coli dengan
menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV
98.055
100
% Bakteri
Tereduksi
80
60
40
20
0
0
Jumlah bakteri Awal
Penambahan asam
oksalat
Perlakuan
Gambar IV.5 Grafik Asam Oksalat untuk desinfeksi bakteri E. Coli dengan
menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV
Pada gambar IV.5 menunjukkan bahwa pada penambahan asam oksalat sebagai
agen fotokatalitik dan penyinaran dengan sinar matahari selama 7 jam menunjukkan
bakteri E. Coli teregradasi sebesar 98,06 %. Hal ini dikarenakan sinar matahari yang
jatuh ke permukaan bumi juga merupakan sinar UV dengan panjang gelombang antara
200–400 nm (Byrne et. al, 2011), sehingga mampu mengaktivasi asam oksalat sebagai
agen fotokatalitik untuk menghasilkan elektron dan hole yang menghasilkan radikal
hidroksil yang dapat merusak dinding sell bakteri.
Efektivitas fotodegradasi E.Coli menggunakan asam oksalat sebagai agen
fotokatalitik dengan sinar matahari (98,06%) hampir sama dengan penambahan asam
oksalat yang disinari UV (98,9 %). Hal ini menunjukkan bahwa sinar matahari dapat
digunakan sebagai salah satu alternatif pengganti UV dengan waktu fotodegradasi yang
relatif singkat yaitu sekitar 7 jam dibandingkan dengan UV dengan waktu penyinaran 24
jam.
16
BAB V
SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN
V.1 SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan
sebagai berikut:
1.
Proses pembuatan Asam oksalalat optimum dari sekam padi didapatkan pada
konsentrasi NaOH 2M, H2SO4 2 M dan CaCl2 0,9 M dengan massa asam oksalat 4
gram
2.
Kenaikan massa fotokatalis asam oksalat dapat meningkatkan efektivitas
fotoreduksi ion Hg(II), Efektivitas fotoreduksi optimum didapatkan pada massa
asam oksalat 75 mg, dengan efektivitas fotoreduksi ion Hg(II) sebesar 74,77 %..
3.
Kenaikan konsentrasi awal ion Hg(II) pada proses fotoreduksi menggunakan asam
oksalat menghasilkan efektivitas yang semakin rendah
4.
Penambahan asam oksalat pada larutan Hg(II) yang disinari dengan matahari
dengan pengadukan (74,063 %) maupun tanpa pengadukan (73,9%) menunjukkan
efektifitas fotoreduksi yang hampir sama, sedangkan pada perlakuan tanpa
penggunaan asam oksalat menunjukkan penurunan efektifitas fotoreduksi yang
sangat tajam (26,225 %).
5.
Proses desinfeksi E. Coli menggunakan asam oksalat dengan menggunakan sinar
UV dan matahari mempunyai efektivitas fotodegradasi yang sangat tinggi yaitu
sebesar 98 %, sedangkan mengalami penurunan efektivitas fotodegradasi pada
ruang gelap yang ditambahkan asam oksalat sebesar 80%. Selain itu pada proses
penyinaran sinar UV tanpa adanya asam oksalat tidak menunjukkan penurunan
bakteri E. Coli (0%).
6.
Kadar merkuri di badan sungai kali gonggo pada saat mengalir cukup baik yaitu
sekitar 0,16 ppb, namun pada genangan air di badan sungai tersebut mengalami
peningkatan yaitu sebesar 3,28 ppb, sedangkan kadar merkuri di sumur warga juga
masih cukup baik yaitu sebesar 2,64 ppb dan 2,52 ppb namun kadar merkuri masih
di bawah ambang batas yang ditetapkan oleh kementerian lingkungan hidup yaitu
sebesar 5 ppb.
17
V.2 IMPLIKASI
Berdasarkan kesimpulan yang ada maka dapat diambil beberapa implikasi sebagai
berikut:
1.
Asam Oksalat dapat dibuat dari sekam padi
2.
Asam oksalat dapat digunakan untuk mereduksi Ion Hg(II)
3.
Secara umum tingkat pencemaran merkuri di sungai kaligonggo dan sumur warga
masih relatif rendah
4.
Proses Desinfeksi E. Coli dengan asam oksalat dapat dilakukan dengan dengan
menggunakan UV atau Sinar matahari sebagai sumber cahaya
V.3 SARAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat ditarik beberapa saran, antara lain:
1.
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pembuatan asam oksalat dengan
menggunakan bahan lain yang mempunyai kandungan polisakarida relatif tinggi
2.
Perlu dilakukan penelitian tentang fotoreduksi merkuri yang tercampur dengan
limbah lainnya seperti timbal, sianida, perstisida dan fenol
3.
Diperlukan adanya kombinasi fotokatalis untuk mereduksi ion Hg(II)
18