Fabrikasi dan Aplikasi Membran Adsorpsi Berbasis Selulosa Asetat dari Eceng Gondok untuk Menyisihkan Kromium Heksavalen

Abstract

Kromium heksavalen (Cr(VI)) merupakan salah satu logam berat yang banyak ditemukan pada limbah industri dan bersifat toksik, mutagenik, serta karsinogenik sehingga perlu diolah sebelum dibuang ke lingkungan. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengurangi kadar Cr(VI) dalam air adalah adsorpsi menggunakan membran berbahan polimer. Penelitian ini memanfaatkan eceng gondok sebagai sumber selulosa untuk fabrikasi membran selulosa asetat karena ketersediaannya yang melimpah serta kandungan selulosanya yang cukup tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk memfabrikasi, mengkarakterisasi, dan menguji kemampuan membran selulosa asetat/PVA/PEG berbahan dasar eceng gondok dalam menyisihkan Cr(VI). Penelitian diawali dengan isolasi selulosa dari eceng gondok melalui proses dewaxing, bleaching, dan hidrolisis alkali. Selulosa yang diperoleh kemudian dimodifikasi menjadi selulosa asetat melalui proses asetilasi menggunakan anhidrida asetat. Selanjutnya, selulosa asetat difabrikasi menjadi membran menggunakan metode inversi fasa dengan penambahan Polyvinyl Alcohol (PVA) dan Polyethylene Glycol (PEG). Karakterisasi membran dilakukan menggunakan Fourier Transform Infrared (FTIR), Water Contact Angle (WCA), dan uji fluks. Kemampuan adsorpsi membran diuji terhadap larutan Cr(VI) dengan variasi konsentrasi awal 1; 1,5; dan 2 mg/L serta waktu kontak 0, 15, 45, 75, dan 105 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses isolasi berhasil meningkatkan kadar selulosa dari 21% menjadi 47%. Analisis FTIR mengkonfirmasi terbentuknya selulosa asetat melalui kemunculan gugus karbonil ester (C=O), gugus ester C–O, dan gugus C–H. Membran yang dihasilkan berbentuk lembaran homogen, transparan, dan bersifat hidrofilik dengan nilai WCA sebesar 54,797°. Namun, membran belum menghasilkan permeat pada uji fluks sehingga nilai fluks tidak dapat ditentukan. Pengujian adsorpsi menunjukkan bahwa persentase penyisihan Cr(VI) meningkat hingga waktu kontak 45 menit dan selanjutnya relatif konstan sehingga waktu tersebut dianggap sebagai kondisi kesetimbangan adsorpsi. Persentase penyisihan tertinggi sebesar 60,83% diperoleh pada konsentrasi awal 1 mg/L, sedangkan pada konsentrasi 1,5 mg/L dan 2 mg/L berturut-turut sebesar 28,55% dan 26,02%. Peningkatan konsentrasi awal menyebabkan efisiensi penyisihan menurun akibat keterbatasan jumlah situs adsorpsi pada membran. Nilai kapasitas adsorpsi kesetimbangan (qe) yang diperoleh berturut-turut sebesar 0,1383; 0,0973; dan 0,1183 mg/g untuk konsentrasi awal 1; 1,5; dan 2 mg/L, yang menunjukkan bahwa pada rentang konsentrasi rendah 1–2 mg/L belum terlihat kecenderungan peningkatan kapasitas adsorpsi yang jelas. Analisis kinetika menunjukkan bahwa proses adsorpsi lebih sesuai mengikuti model Pseudo First Order (PFO), yang mengindikasikan bahwa adsorpsi Cr(VI) pada membran didominasi oleh mekanisme fisisorpsi melalui interaksi elektrostatik antara gugus hidroksil membran dengan anion Cr(VI). Hasil uji statistik menunjukkan bahwa konsentrasi awal berpengaruh signifikan terhadap konsentrasi akhir Cr(VI), sedangkan waktu kontak tidak memberikan pengaruh yang signifikan. Secara keseluruhan, membran selulosa asetat berbahan dasar eceng gondok dengan penambahan PVA dan PEG berpotensi digunakan sebagai adsorben untuk penyisihan Cr(VI), meskipun masih diperlukan pengembangan lebih lanjut untuk meningkatkan kinerjanya agar memenuhi baku mutu yang berlaku.