Praktikum Analisis Elektrokimia || Degradasi Zat Warna Metilen Biru Dengan Elektrolisis ||

Tujuan

1. Dapat mengetahui cara mendegradasi zat warna metilen bue dengan proses elektrolisis.
2. Dapat mengetahui efektivitas proses elektrolisis untuk mendegradasi metilen blue.

Dasar Teori
Zat warna yang sedang dipakai akan menentukan sifat dan kadar limbah proses pewarnaan. Pewarnaan dengan dasar pelarut harus diganti pewarna dengan dasar air untuk mengurangi banyaknya fenol dalam limbah. Bila digunakan pewarna yang mengndung ogam seperti krom, mungkin diperukan reduksi kimia dan pengendapan daam pengolahan limbahnya. Proses penghilangan logam menghasilkan lumpur yang sukar diolah dan sukar dibuang. Pewarnaan dengan permukaan kain yang terbuka dapat mengurangi jumlah kehilangan pewarna yang tidak berarti.

Pengolahan limbah cair dilakukan apabila limbah pabrik mengandung zat warna maka aliran imbah proses pencelupan harus dipisahkan dan dioah tersendiri. Limbah operasi penceupan dapat dioah dengan efektif untuk menghiangkan ogam dan warna jika mnggunakan flokulasi kimia, koagulasi dan penjernihan (dengan tawas, garam feri atau poli-elektrolit). Limbah dari pengolahan kimia dapat dicampur dengan semua aliran limbah yang ain untuk dilanjutkan ke pengolahan biologi.

Jika pabrik menggunakan pewarnaan secara terbatas dan menggunakan pewarna tanpa krom atau logam lain, maka gabungan limbah sering dioah dengan pengoahan bioogi saja, sesudah penetralan dan ekualisasi. Cara-cara biologi yang teah terbukti efektif ialah laguna aerob, parit oksidasi dan lumpur aktif. Sistem dengan laju rendah dan penggunaan energi yang rendah ebih disukai karena biaya operasi dan pemeliharaan lebih rendah. Koom percik adalah cara yang murah akan tetapi efisiensi untuk menghilangkan BOD dan COD sangat rendah, diperlukan lagi pengolahan kimia atau pengolahan fisik untuk memperbaiki daya kerjanya.

Elektrolisis ialah satu bidang elektrokimia yang mengkaji perpindahan elektron di permukaan elektroda. Teknik ini ramah lingkungan sehingga dikenal sebagai satu tehnik hijau masa depan. Teknik elektrokimia merupakan teknoogi kimia yang paling inovatif. Teknik elektrolisis merupakan teknik dengan biaya yang rendah dan menghasilkan bahan dengan kemurnian tinggi. Teknik elektrokimia ialah teknik yang menggunakan elektroda sebagai katalis heterogen.

Bagian terpenting dalam teknik elektrolisis ialah elektroda. Elektroda yang baik harus mempunyai sifat-sifat seperti kestabilan, konduktivitas dan elektrokatalitis yang baik. Anoda yang digunakan untuk oksidasi harus memiliki sifat kestabilan dalam larutan limbah yang dielektrolisis, mudah dihasilkan serta murah harganya.
Teknik elektrolisis tidak memerlukan bahan pengoksida dan juga katalis karena elektroda (kutub positif) dapat berfungsi sebagai tempat oksidasi dan pada waktu yang sama dapat berungsi sebagai katalis. Hal ini menurut pendapat Conway (1986) menyatakan bahwa senyawa organik banyak yang mengalami reaksi di permukaan elektroda bahan padat. Logam dan oksidanya mempunyai sifat alami sebagai katalis aktif, sehingga reaksi organik elektrokimia berlangsung lebih efisien dan elektroda juga berfungsi sebagai tempat oksidasi. Dari uraian diatas disimpulkan bahwa pada waktu yang sama di permukaan elektroda terjadi peristiwa oksidasi dan katalisis sehingga dapat meningkatkan kecepatan reaksi. Menurut teori termodinamika reversible kemungkinan adanya penggabungan oksidasi dan katalisis di permukaan elektroda sangat mungkin terjadi.

Semua reaksi elektrokimia melibatkan katalis karena dalam reaksi elektrokimia mengandung elektroda yang digunakan sebagai tempat pertukaran elektron yaitu katalis heterogen. Elektroda memainkan peran sebagai katalis atau ebih tepat menggunakan istilah katalis elektrokimia karena katalisis ialah reaksi perpindahan elektron.

Secara umum semua elektroda ialah katalis dan semua reaksi elektrokimia melibatkan katalisis heterogen yang dipengaruhi oleh medan elektrik. Elektroda ialah katalis yang berguna untuk memindahkan elektron sehingga disebut katalis elektrokimia dan peristiwanya ialah elektrokatalisis.

Alat
Propipet
Pipet volume
Sel elektrolisis
Spektrofotometer UV-Vis
Sumber listrik + kabel
Stopwatch
Klem + statif
Magnetic stirer
Gelas beker
Labu takar
Pengaduk gelas

Bahan
Larutan metilen blue 10 ppm
Elektroda kerja (karbon)
Elektroda pembanding (karbon)

Cara Kerja
Larutan metilen blue dengan konsentrasi 10 ppm diambil sebanyak 30 mL ditentukan absorbansinya pada panjang gelombang 300-750 nm, kemudian seterusnya larutan di atas dimasukkan dalam sel elektrolisis seterusnya elektroda kerja dan elekroda pembanding dimasukkan dalam larutan tersebut. Elektrolisis dilakukan selama 10-15 menit. Larutan setelah dielektrolisis diambi dan dianalisis penurunan absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis. Bandingkan bentuk spektra sebelum dan sesudah elektrolisis.

Pembahasan
Metilen blue yang memiliki rumus kimia C16H18C1N3S adalah senyawa hidrokarbon aromatik yang beracun dan merupakan dye kationik dengan daya adsorbsi yang sangat kuat. Pada umumnya digunakan sebagai pewarna sutra, wool, teksti, kertas, peralatan kantor dan kosmetik. Senyawa ini berupa kristal berwarna hijau gelap. Ketika dilarutkan dalam air atau alkohol akan menghasilkan larutan berwarna biru. Memiliki berat moekul 319,86 g/mol dengan titik lebur 105 derajat C dan daya larut sebesar 4,36 x 104 g/L. struktur dari metilen blue adalah:

Senyawa metilen blue merupakan senyawa yang sangat stabil dan sulit untuk diuraikan. Bila dilihat dari strukturnya senyawa metilen blue merupakan senyawa semi polar karena memiliki ikatan polar dan non polar sehingga akan sulit terurai menjadi ion-ionnya. Metilen biru juga merupakan salah satu pencemar organik yang bersifat non biodegradabe karena terdapat gugus benzena yang sulit didegradasi. Bila memungkinkan untuk didegradasi pun akan membutuhkan waktu yang lama. Senyawa dengan gugus benzena bersifat karsinogenik dan mutagenik sehingga limbah cairnya harus diuraikan terlebih dahulu. Dengan metode elektrolisis ini senyawa metilen biru dianalisis sebelum dan sesudah proses elektrolisis dengan spektrofotometer UV-Vis double beam.

Salah satu bahan pencemar bagi lingkungan adalah metilen biru yang bersumber dari industri tekstil yang digunakan dalam proses pewarnaan. Senyawa ini hanya digunakan sekitar 5% sedangkan sisanya yaitu 95% akan dibuang sebagai limbah. Hal ini tentu saja dapat merusak keseimbangan eko sistem lokasi pembuangan limbah sehingga perlu pengolahan lebih lanjut agar limbah tekstil ini aman bagi lingkungan.

Untuk mendegradasi senyawa metilen biru ini dilakukan dengan proses elektrolisis dengan elektroda pembanding dan elektroda kerja karbon. Karbon bersifat inert dan berfungsi sebagai konduktor sedangkan metilen biru bersifat isolator. Oleh karena itu karbon dapat menyerap warna dari metilen biru. Elektrolisis dilakukan dengan penambahan NaCl sebanyak 1 sendok makan penuh dan tegangan 10 vot. Waktu yang diperlukan untuk elektrolisis sampai larutan menjadi jernih yaitu selama 15 menit. Rangkaian proses elektrolisis yaitu:

reaksi yang terjadi adalah

Elektrolit perlu ditambahkan ke dalam larutan dengan tjuan untuk mempermudah proses elektrolisis. Elektrolit yang dimaksud adalah garam (NaCl) dimana garam bila diarutkan ke dalam air akan terurai menjadi ion-ionnya dan penghantar listrik yang baik sehingga dapat mempermudah proses elektrolisis. Garam yang ditambahkan ke dalam larutan metilen biru adalah NaCl dimana di dalam larutan akan terurai mnjadi ion Na+ dan Cl-.

Proses elektrolisis sendiri adalah satu bidang elektrokimia yang mengkaji perpindahan elektron di permukaan elektroda. Teknik ini menggunakan elektroda sebagai katalis heterogen.
Degradasi metilen biru dengan elektrolisis dapat diketahui dengan membandingkan spsktra sebelum dan sesudah elektrolisis dan kondisi analisis sama. Absorbansi metilen biru sebelum dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis double beam pada panjang gelombang 525 nm adalah sebesar 0,192 dan sesudah dielektrolisis adalah 0,001 selisishnya sebesar 0,19.

Spektra sebelum dielektrolisis menunjukkan puncak yang tinggi dan setelah dilakukan proses elektrolisis tinggi puncak datar. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa proses elektrolisis ini sangat baik untuk mendegradasi senyawa metilen biru. Pada spektra hasil kromatogram pada daerah UV puncak setelah dielektrolisis malah semakin tinggi. Hal ini menunjukkan terbentuknya senyawa baru. Senyawa tersebut kemungkinan adalah benzena, kloro benzene atau dikloro benzene.

Kesimpulan
Degradasi metilen biru dengan menggunakan teknik elektrolisis sangat dipengaruhi oleh penambahan elektrolit seperti NaCl. Penambahan NaCl akan meningkatkan daya hantar listrik sehingga dalam waktu yang singkat metilen biru telah terdegradasi 99,4792% atau larutan menjadi jernih. Namun efek penambahan NaC akan mengakibatkan terbentuknya senyawa baru yang belum diketahui secara pasti, hal ini ditunjukkan oleh terbentuknya puncak yang lebih tinggi pada daerah ultraviolet.

Daftar Pustaka
Riyanto, 2012, Elektrokimia dan Aplikasinya, Jurusan Kimia, Fakultas MIPA Universitas Islam Indonesiam Yogyakarta.
Riyanto, 2012, Elektrokimia dan Aplikasinya, Graha Ilmu, Yogyakarta.
Svehla, 1990, Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimakro Edisi II, Kalman Media Pustaka, Jakarta.

Posted by CLAS ID