Laporan Degradasi Warna Kel 9 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI MATERI DEGRADASI ZAT WARNA DENGAN IRADIASI



Disusun Oleh : Nama



: - Asy Syarifain -



Claudia Yosephin Mutia Sari Sholikha



Kelompok



: Sembilan (9)



Jurusan



: Teknokimia Nuklir



Pembimbing



: Sugili Putra, S.T, M.Sc



( 011500402 ) ( 011500404 ) ( 011500417 )



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2017



I.



Tujuan



Mempelajari pengaruh radiasi gama terhadap zat warna sehingga dapar didegradasi menjadi zat yang lebih sederhana



II.



Dasar Teori Salah satu pencemar organik yang bersifat non biodegradable adalah zat warna tekstil.



Zat warna tekstil umumnya dibuat dari senyawa azo dan turunannya yang merupakan gugus benzena. Diketahui bahwa gugus benzena sangat sulit didegradasi, kalaupun dimungkinkan dibutuhkan waktu yang lama. Senyawa azo bila terlalu lama berada di lingkungan, akan menjadi sumber penyakit karena sifatnya karsinogen dan mutagenik. Karena itu perlu dicari alternatif efektif untuk menguraikan limbah tersebut. Dengan iradiasi, ikatan nitrogen dan karbon akan pecah secara simultan melepaskan gas nitrogen dan radikal menjadi senyawa yang lebih sederhana, yang sifatnya lebih ramah lingkungan. Zat warna Azo Zat warna azo adalah senyawa yang paling banyak terdapat dalam limbah tekstil, yaitu sekitar 60 % - 70 % . Senyawa azo memiliki struktur umum R─N═N─R’, dengan R dan R’ adalah rantai organik yang sama atau berbeda. Senyawa ini memiliki gugus ─N═N─ yang dinamakan struktur azo. Nama azo berasal dari kata azote, merupakan penamaan untuk nitrogen bermula dari bahasa Yunani a (bukan) + zoe (hidup). Senyawa azo dapat berupa senyawa aromatik atau alifatik. Senyawa azo aromatik bersifat stabil dan mempunyai warna menyala. Senyawa azo alifatik seperti lebih tidak stabil. Sehingga , beberapa senyawa azo alifatik digunakan sebagai inisiator radikal. Untuk membuat zat warna azo ini dibutuhkan zat antara yang direaksikan dengan ion diazonium (seperti pada Gambar 1).



Gambar 1. Contoh Pembuatan Salah Satu Zat Warna Azo



Interaksi radiasi pengion pada larutan Interaksi antara radiasi pengion berupa berkas elektron dengan air akan menghasilkan spesi tereksitasi secara elektronik dan molekul terionisasi. Produk pertama radiasi pengion pada air atau larutan air (encer) ialah : (1). elektron, (2). radikal ion positif air, dan (3). molekul air tereksitasi. H2 O →



e -, H2O.+, dan H2O* (1)



(2)



(3)



Elektron, e✓ Elektron yang terbentuk pada awalnya energinya masih tinggi ✓ Energi ini segera berkurang setelah mengadakan tumbukan dengan molekul lain disekitarnya ✓ Bila energinya sudah rendah ~ 0,02 eV, maka elektron ini akan segera diserap oleh molekul air, dan terbentuklah elektron terhidratasi. ✓ Kejadian ini berlangsung dalam waktu 10-11 detik e- + n H2O → e-aq Radikal ion positif air, H2O.+ •



Bersifat tidak stabil dan segera terurai menjadi ion hidrogen (H+) dan radikal OH. dalam waktu 10-13 detik. H2O.+ → H+ + OH. atau



H2O.+ + H2O → H3O+ + OH.



Molekul air tereksitasi, H2O* •



Akan terurai menjadi radikal-radikal OH. dan H. H2O*



→ H. + OH.



Hasil-hsil langsung tersebut yang berupa ion dan radikal, yang berada disekitar lintasan radiasi pengion dapat bereaksi satu sama lain membentuk molekul-molekul sebagai berikut : H. + OH.



→ H2 O



e- aq + OH.



→ OH-



e- aq + e- aq



→ H2 + 2 OH-



H. + H.



→ H2



OH. + OH.



→ H2O2



e- aq + H2O



→ H. + OH-



e- aq + H3O+



→ H3 O.



Ion dan radikal yang terbentuk dalam orde waktu kurang dari 10-8 tersebut di atas (yaitu : e-aq, H+ , OH. , H3O+ , H2O* , OH- , H. , H2 , H2O2 , H3O. ), disebut sebagai spesies primer, yaitu spesies yang segera dapat di deteksi segera setelah dilalui radiasi pengion berdasarkan harga Gvalue. Nilai G untuk spesies-spesies primer tersebut tergantung pada pH larutan. Untuk pH antara 4 – 11, maka nilai G spesies-spesies tersebut adalah : Spesies primer



Nilai G



e- aq



2,7



H.



0,55



OH.



2,8



H2



0,45



H2O2



0,7



H3O+



3,6



OH-



1,0



Efek keseluruhan terhadap peristiwa degradasi adalah terjadi pengurangan berat molekul, yang dalam beberapa kasus produk akhir reaksi adalah molekul cairan dengan berat molekul rendah. Dimana,



efisiensi pengolahan dari kontaminasi bahan kimia organik



tergantung pada dosis radiasi, konsentrasi awal kontaminan, pH dan kekeruhan.



Briliant Blue Brilliant Blue FCF (dikenal juga sebagai FD&C Blue No.1, Food Blue 2, Acid Blue 9, D&C



Blue



No.



4, Alzen



Food



Blue



No.



1,Alphazurine, Atracid



Blue



FG, Erioglaucine, Eriosky blue, Patent Blue AR, Xylene Blue VSG, dan C.I. 42090) adalah bahan pewarna yang dapat diberi pada makanan dan substansi lainnya untuk mengubah warna. Brilliant Blue memberi warna biru pada makanan. Zat pewarna yang memiliki rumus empiris C37H34N2Na2O9S3 ini termasuk pewarna golongan trifenil metan, yang merupakan tepung berwarna ungu perunggu. Bila pewarna ini dilarutkan dalam air akan menghasilkan warna hijau kebiruan. Pewarna ini bersifat larut dalam glikol dan gliserol, agak larut dalam alkohol 95%. Brilliant Blue FCF tahan terhadap asam asetat tetapi agak luntur oleh cahaya. Pewarna ini juga agak tahan terhadap HCl 10% tetapi akan berwarna kehijauan, sedangkan pada HCl 30% warnanya menjadi hijau kekuningan.



Brilliant Blue FCF juga agak tahan terhadap NaOH 10% dan akan membentuk warna merah anggur pada NaOH 30%. Warna merah juga akan terbentuk terhadap alkali lain pada suhu tinggi. Pewarna ini lebih tahan terhadap reduktor daripada dengan golongan pewarna azo dan tidak terpengaruh oleh gula invert, Cu, maupun Al. Masa simpan brilliant blue FCF adalah selama lima tahun.



Gambar 2. struktur molekul brilliant blue



III.



Alat dan Bahan



Alat 1. Labu Ukur 2. Gelas Ukur 3. Botol kaca 4. UV-vis 5. Kaca Arloji Bahan 1. Tita Printer (Warna Hitam) 2. Aquadest



IV.



1.



Langkah Kerja



Tinta diambil sebanyak 2,5 mL lalu diencerkan ke dalam labu ukur 100 mL lalu dikocok, (tinta warna hitam).



2.



Diambil berturut-turut sebanyak 2, 6, 10, 14, 20 mL untuk diencerkan kembali ke dalam labu ukur 50 mL



3.



Larutan dianalisis menggunakan Spektrofotometri UV-Vis



4.



Larutan kemudian ditempatkan pada botol-botol kecil untuk kemudian diiradiasi dengan variasi konsentrasi dan variasi dosis (3 kGy, 5 kGy, 1 kGy)



5.



Larutan yang telah selesai diiradiasi kemudian dianalisis kembali menggunakan Spektrofotometri UV-Vis untuk mengetahui absorbansinya



V.



Data Pengamatan



Data Uv-Vis Kurva Standar Panjang gelombang λ



: 308.0



Tabel Standar



:



No



Konsentrasi



Absorbansi



1



0



0



2



0,1



0,1718



3



0,3



0,5218



4



0,5



0,788



5



0,7



1,304



6



1



1,54



Kurva Standar A b s o r b a n s i



1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0



0.2



0.4



0.6



0.8



1



1.2



Konsentrasi (%)



Absorbansi



Dosis



= K1C + K0



K1



= 1,6067



K0



= 0.0247



Konsentrasi Pengukuran (%)



Konsentrasi 0,1



ke-



Sebelum Iradiasi Absorbansi



Konsentrasi (%)



kGy Konsentrasi 0,3



Konsentrasi (%)



0.125



0.0257



2



0.124



0.0255



0.124



0.0255



4



0.124



0.0255



5



0.124



0.0256



0,1242



0,02556



1



-0.045



-0.0093



2



-0.045



-0.0093



-0.044



-0.0091



4



-0.045



-0.0093



5



-0.045



-0.0092



-0,0448



-0,00924



0.182



0.0374



0.182



0.0375



3



0,1718



0,1



3



0,5218



0,3



Rata-rata Konsentrasi 1 0,5a



Absorbansi



1



Rata-rata 3



Setelah Iradiasi



2



0,788



0,5



3



0.183



0.0376



4



0.183



0.0376



5



0.184



0.0377



0,1828



0,03756



1



0.148



0.0305



2



0.149



0.0306



0.148



0.0305



4



0.149



0.0306



5



0.148



0.0305



0,1484



0,03054



1



0.073



0.0150



2



0.073



0.0150



0.073



0.0150



4



0.073



0.0150



5



0.073



0.0151



0,073



0,01502



1



0.083



0.0170



2



0.083



0.0171



0.083



0.0170



4



0.083



0.0171



5



0.083



0.0171



0,083



0,01706



Rata-rata



Konsentrasi 0,5b



3



0,788



0,5



Rata-rata



5



Konsentrasi



kGy



0,5



3



0,788



0,5



Rata-rata



1



Konsentrasi



kGy



0,5



3



0,788



0,5



Rata-rata



VI. a. ▪



Perhitungan



Efisiensi Degradasi Variasi Dosis



Untuk konsentrasi 5b dosis iradiasi 3 kGy Abs. sebelum iradiasi



= 0,788



Abs. sesudah iradiasi



= 0,1484



Efisiensi Degradasi warna %



=



𝐴𝑏𝑠.𝑠𝑒𝑏𝑒𝑙𝑢𝑚 𝑖𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑠𝑖−𝐴𝑏𝑠.𝑠𝑒𝑡𝑒𝑙𝑎ℎ 𝑖𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑠𝑖 𝐴𝑏𝑠.𝑠𝑒𝑏𝑒𝑙𝑢𝑚 𝑖𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑠𝑖



× 100%



=



0,788−0,1484 0,788



× 100%



= 81,17% Untuk konsentrasi yang sama pada dosis berbeda diperoleh efisiensi degradasi



▪



Dosis (kGy)



Efisiensi Degradasi (%)



3



81,17



5



90,7



1



89,47



Variasi Konsentrasi



Untuk konsentrasi 5b dosis iradiasi 3 kGy diperoleh efisiensi 81,17%. Sedangkan untuk konsentrasi lainnya diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut Konsentrasi(%) Efisiensi Degradasi (%)



b. ▪



0,1



27,71



0,3



108,5



0,5a



76,8



0,5b



81,17



Konsentrasi larutan setelah iradiasi Perhitungan Secara Teori



Untuk konsentrasi 5b dosis iradiasi 3 kGy diperoleh konsentrasi iradiasi Absorbansi iradiasi



Konsentrasi Iradiasi = Absorbansi tidak iradiasi × Konsentrasi Awal Konsentrasi Iradiasi =



0,1484 0,788



× 0,5%



= 0.0942 %



▪



Pengukuran konsentrasi dengan Spektrometri UV-Vis adalah 0,03054%



Presentase kesalahan Kesalahan %



=



[𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖−𝑝𝑟𝑎𝑘𝑡𝑒𝑘] 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖



× 100%



=



[0,0942−0,03054] 0,0942



× 100%



= 67.6 % Untuk larutan dengan konsentrasi lainnya diperoleh data berikut Dosis



Konsentrasi



Kons. Teoritis(%) Kons, UV Vis(%)



% Kesalahan



1



0,0723



0,02556



64,45



3



-0,0258



-0,00924



63,89



5a



0,116



0,03756



67,76



5b



0,0942



0,03054



67,6



5 kGy



5



0,0463



0,01502



67,62



1 kGy



5



0,0527



0,01706



67,72



3 kGy



VII.



:



Pembahasan



Pada praktikum degradasi zat warna dengan iradiasi ini dilakukan dengan mengiradiasi zat warna dengan konsentrasi dan absorbansi tertentu dengan dosis 3 kGy, 5 kGy, dan 1 kGy. Dari praktikum ini diharapkan nantinya dapat diaplikasikan secara umum oleh pabrik-pabrik kertas untuk mengurangi penggunaan bahan baku berupa kayu dengan mendegradasi zat warna pada kertas bekas. Secara teori interaksi antara radiasi pengion berupa berkas elektron dengan air akan menghasilkan spesi tereksitasi secara elektronik dan molekul terionisasi. Selanjutnya akan -



*



*



*



*



terbentuk spesi-spesi reaktif (eaq , OH , H dan HO2 atau O2 ) dan produk molekular (H2 dan H2O2). Spesi-spesi tersebut merupakan produk primer radiolisis air yang cenderung bereaksi dengan gugus fungsi molekul organik daripada molekul tersebut secara keseluruhan. Dari hasil analisis yang dilakukan pada dosis 1 kGy terhadap larutan dengan konsentrasi 0,5% diperoleh efisiensi degradasi sebesar 89,47%. Hal ini menunjukkan bahwa dengan penggunaan laju dosis yang rendahpun, degradasi zat warna cukup tinggi. Namun pada dosis iradiasi 3 kGy efisiensi ini menurun dan kembali meningkat mencapai 90,7% pada dosis 5 kGy. Peningkatan ini tidak signifikan dibandingkan dengan efisiensi yang diperoleh pada



dosis 1 kGy hal ini bisa disebabkan karena laju dosis pada 1 kGy lebih rendah sehingga waktu yang digunakan untuk menguraikan zat warna lebih lama.



Iradiasi pada Dosis Berbeda E f i s i e n s i



100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 0



1



2



3



4



5



6



Dosis(kGy)



Pada variasi konsentrasi efisiensi tertinggi terdapat pada larutan dengan konsentrasi 0,5% (b). Namun nilai ini perlu dianalisis kembali apakah konsentrasi ini merupakan konsentrasi optimum untuk mencapai efisiensi degradasi tertinggi atau bukan karena jika dilihat dari grafik efisiensi masih terus mengalami kenaikan (konsentrasi 0,3% diabaikan). Berdasarkan Penelitian yang dilkaukan oleh Maria Christina dkk tahun 2007 menunjukan bahwa pada konsentras awal yang lebih besar spesi reaktif hasil radiolisis air yang terjadi jauh ledih sedikit jika dibanding dengan zat terlarutnya, sehingga zat terlarut yang bereaksi dengan spesi relatif juga hanya sedikit. Pada hasil analisis perbandingan antara konsentrasi secara teori dengan konsentrasi sebenarnya terjadi perbedaan yang cukup signifikan dengan nilai berkisar pada 60%. Hal ini kemungkinan terjadi karena pada praktikum ini larutan standar juga berperan sebagai larutan sampel sehingga konsentrasi sebenarnya pada larutan sampel tidak diketahui secara pasti. Dan untuk mengetahui bahwa proses degradasi warna terjadi juga dapat dilihat dengan perubahan warna setelah iradiasi. Pada warna hitam tidak terlihat perbedaan yang jauh karena konsetrasi warna hitam lebih pekat



VIII.



Kesimpulan



1. Proses degradasi zat warna dapat dilakukan dengan proses iradiasi dengan adanya perubahan dari larutan yang awalnya bersifat kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. 2. Proses iradiasi dapat menyebabkan : -



Perubahan wana larutan yang lebih pudar



-



Penurunan absorbansi setelah iradiasi



IX.



Daftar Pustaka -



Sugita, Purwantiningsih dkk. 2000. Pengaruh Iradiasi Gamma Terhadap Degradasi Zat Warna Direct Orange 34 Dalam Air. Jurnal Teknologi Lingkungan BPPT



-



Christina, Maria dkk. 2007. Studi Pendahuluan Mengenai Degradasi Zat Warna Azo (Metil Orange) Dalam Pelarut Air Menggunakan Mesin Berkas Elektron 350 Kev/10 MA. Yogyakarta; STTN-BATAN.



Yogyakarta, 30 Desember 2017 Pembimbim



Praktikan Asy Syarifain Claudia Yosephin



Sugili Putra, S.T, M.Sc



Mutia Sari Sholikha