Sintesis koagulan magnetik (Fe3O4 – protein biji kelor) dan aplikasinya dalam pengolahan limbah sintetik zat warna kongo merah

Abstract

Penggunaan zat warna sintetik menghasilkan limbah cair zat warna yang cukup berbahaya terhadap lingkungan karena sifatnya yang asam atau alkali dan sulit terdegradasi. Salah satu zat warna sintetik yang umum digunakan adalah zat warna kongo merah. Metode konvensional yang umum dan sudah terbukti dapat mengolah limbah ini adalah koagulasi, tetapi masih menggunakan koagulan anorganik dan memiliki kekurangan seperti sludge yang dihasilkan memiliki kandungan senyawa berbahaya. Oleh karena itu, saat ini penggunaan koagulan alami sudah mulai dilirik oleh para peneliti salah satunya koagulan yang berasal dari protein biji kelor. Biji kelor (Moringa oleifera L.) merupakan salah satu tanaman yang mengandung protein globulin tinggi; mencapai 53%. Protein globulin ini dapat dimanfaatkan sebagai koagulan alami, di mana pada pH di bawah titik isoelektriknya gugus amina globulin akan terprotonisasi sehingga dapat membentuk ikatan ionik dengan partikel zat warna kongo merah. Namun, penggunaan koagulan alami masih memiliki kekurangan diantaranya waktu sedimentasi yang lama dan meningkatnya kandungan zat organik dalam hasil air olahan pasca koagulasi. Salah satu solusi yang dapat dilakukan adalah menggunakan besi oksida (Fe3O4) nanopartikel sebagai koagulan magnetik yang dapat mempercepat waktu sedimentasi. Ekstrak protein dapat diperoleh dengan cara mengekstraksi biji kelor menggunakan pelarut NaCl 1 M selama 4 jam pada temperatur 40°C dan pH 5,5. Koagulan magnetik difungsionalisasi via metode adsorpsi, di mana permukaan besi oksida (Fe3O4) nanopartikel akan dimodifikasi terlebih dahulu menggunakan asam suksinat atau asam sitrat. Magnetit yang telah termodifikasi, didispersikan ke dalam ekstrak protein pada variasi pH 9−12. Koagulasi dilakukan pada variasi pH- 3−8 dan dosis koagulan sebesar 100−600 mg/L. Respon yang diamati berupa %removal zat warna kongo merah menggunakan spektrofotometri UV-vis dan volume sludge menggunakan metode volumetrik dengan bantuan Imhoff cone. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi protein biji kelor pada modifikasi menggunakan asam suksinat sebesar 39,297 μg eq BSA/mg pada pH 11 dan 39,844 μg eq BSA/mg untuk modifikasi menggunakan asam sitrat pada pH 10. pH terbaik koagulasi diperoleh pada pH 4 dengan %removal sebesar 31,89% dengan volume sludge 0,06 mL/L menggunakan asam suksinat serta %removal sebesar 29,91% dan volume sludge sebesar 0,05 mL/L untuk asam sitrat. Dosis koagulan terbaik adalah 500 mg/L untuk asam suksinat dengan %removal sebesar 43,72% dan volume sludge 0,06 mL/L. Penambahan dosis lebih lanjut menyebabkan restabilisasi muatan sehingga mengakibatkan penurunan %removal zat warna kongo merah. Pada modifikasi koagulan magnetik dengan asam sitrat memberikan dosis koagulan terbaik 600 mg/L dengan %removal 46,77% dan volume sludge sebesar 0,07 mL/L. Adapun kinetika sedimentasi yang paling mewakili proses koagulasi zat warna kongo merah ini adalah pseudo orde 2.