14 Jurnal Natur Indonesia 14(1): 14-18 Zilfa et al.Jurnal Natur Indonesia 14(1), Oktober 2011: 14-18ISSN 1410-9379, Keputusan Akreditasi No 65a/DIKTI/Kep./2008

*Telp: +6281363475422Email: zilfa_58@yahoo.com

Penggunaan Zeolit sebagai Pendegradasi Senyawa Permetrindengan Metoda Fotolisis

Zilfa*), Hamzar Suyani, Safni dan Novesar Jamarun

Laboratorium Kimia Analisis Terapan, Jurusan Kimia, Fakultas Matematikan dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Andalas, Padang 25163

Diterima 12-05-2010 Disetujui 04-10-2011

ABSTRACTThe research about the degradation of permethryn compound has been done by photolysis method using natural zeolyte as catalyst.Permethryn is one syntetic pyretroid pesticides that low toxicity for mammals but it is high toxicity for fishs, insects and water microorganisms.Zeolyte is aluminosilicate minerals that can be used for degradation of permethryn. Percentage degradation of permethryn is lower withoutzeolyte than using zeolyte as catalyst by photolysis method. 20 mg/l permethryn solution could be degraded 5.40% after 120 minutesirradiation, while by adding 0.20 g natural zeolyte, permethryn could be degraded 69.70%.

Keywords: degradation, permethryn, photolysis, zeolyte

PENDAHULUANZeolit merupakan senyawa aluminosilikat terdapat di

Indonesia dalam jumlah besar dengan bentuk hampir murnidan harga murah. Zeolit telah digunakan untuk pengolahanlimbah industri dan nuklir (PTLR & Batan 2007). Dilihat daribentuk strukturnya, zeolit merupakan senyawa yangmempunyai pori teratur, luas permukaan yang besarberbentuk tetrahedral, selektifitas yang tinggi (Bahadur1984). Oleh karena itu maka zeolit banyak digunakan sebagaipenukar ion, penyerap, penyaring molekul dan katalis(Zilfa et al. 2009; Setiawan & Handoko 1996). Sebagai kataliszeolit telah dapat digunakan untuk degradasi senyawaorganik. Selain itu zeolit juga dapat digunakan sebagaipendukung katalis lainnya seperti TiO2 yang membentuk(TiO2/Zeolit) untuk degradasi senyawa organik secarafotokatalis dan sonokatalis (Chun et al. 1998).

Berdasarkan hal di atas zeolit dapat sebagai pembantudegradasi senyawa organik maka zeolit juga dapat sebagaidegradasi pestisida. Pestisida merupakan salah satu hasilteknologi modern yang mempunyai peranan penting dalammeningkatkan kesejahteraan rakyat. Pestisida telahdigunakan dalam usaha meningkatkan produksi bahanpangan, melindungi tanaman dari hama penyakit, untukmelindungi hutan dan juga digunakan untuk memperbaikikualitas tempat-tempat rekreasi (Zilfa et al. 2009; Guyer &Ince 2003). Tidak dapat dipungkiri bahwa dari pengamatanpara ahli dan pengalaman hidup sehari-hari hal tersebuttelah terbukti dengan positif. Namun di lain pihak, meskipun

pestisida telah memberikan nilai positif, pengaruh negatifberupa efek samping keracunan dan pencemaran lingkunganjuga terjadi (Lutnicka et al. 1999; Riza 1994 ).

Salah satu jenis pestisida yang sering digunakan olehpetani karena murah dan mudah didapatkan adalahpermetrin. Permetrin adalah suatu piretroid sintetik yangtelah digunakan sebagai pembasmi serangga yang efektif.Permetrin mempunyai sifat tidak berbau, dan dapatmembasmi serangga apabila sudah berkontak denganserangga tersebut. (Riza 1994; Garcia et al. 2002).

Pengolahan limbah pestisida secara konvensional telahdilakukan yaitu dengan karbon aktif, lumpur atau sludgelalu dibakar, namun kurang efektif karena struktur senyawadalam limbah mengandung satu atau beberapa buah cincinbenzene. Oleh karena pembakaran sludge mengakibatkanterbentuknya senyawa klorooksida dan karbon monoksida.(Garcia et al. 2002; Wang & Budey 2001; Safni et al. 2008).

Gambar 1 Struktur senyawa permetrin

Penggunaan zeolit sebagai pendegradasi senyawa permetrin 15

Adapun alternatif lain untuk penanggulangan limbahpestisida senyawa permetrin telah dilakukan penelitiandegradasi secara sonolisis dan ternyata dapat mencapai70%, (Zilfa et al. 2009; Safni et al. 2008). Metoda lain yanglebih efektif dapat dilakukan adalah metoda fotolisis.Fotolisis adalah bahagian dari proses oksidasi lanjut (AOPS;Advanced Oxydation Process) dan fotokatalis merupakansuatu proses yang dibantu dengan adanya cahaya danmaterial katalis. Polutan organik dapat dioksidasi menjadiCO2 dan H2O kebanyakan cahaya Ultraviolet (Safni et al.2008). Salah satu katalis yang dapat dipakai adalah zeolit.Struktur zeolit yang berpori dengan molekul air di dalamnya,melalui pemanasan menyebabkan molekul air mudah lepassehingga menjadikan zeolit sebagai adsorben penyerapmolekul, penukar ion dan katalisator. Disini denganadsorpsifitas dari polutan oleh zeolit fotokatalis dapatmenaikkan efisiensi dekomposisi, dimana sesuai denganLangmuer-Hinhelwood yang mengindikasikan adsorpsiberperan dalam reaksi oksidasi (Garcia et al. 2002; Chun etal. 1998; Hiskia et al. 2001 ).

BAHAN DAN METODEAlat-alat yang digunakan adalah Spektrofotometer UV-

VIS (S.1000 Secoman, Sarceles Prancis), kotak irradiasiyang dilengkapi dengan lampu UV 10 watt dengan = 365 nm (Germichal CE G 13 Base 8FCI11004), sentrifusdengan kecepatan 6000 rpm, (Profuge Model PRF 6Kp,Korea), magnetic stirer (SRS 116 AA Advanted) sebagaipengaduk.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalahAmbush 2 EC dengan bahan aktif permetrin dengankonsentrasi 96,1%, asetonitril 99,5% Proanalysis dari MerkKgaA, 64271 Damstadt, Germany. Zeolit berasal dariTasikmalaya Bandung.

Prosedur. Penentuan serapan senyawa permetrindilakukan dengan membuat variasi konsentrasi larutansebagai berikut yaitu 0; 10; 20; 30; 40; 50 mg/l dan diukurabsorban dengan spektrofotometer UV-VIS. Larutanpermetrin dengan konsentrasi 20 mg/l dimasukkan ke dalamlima buah labu ukur 25 ml dengan volume masing-masing20 ml. Setelah itu masing-masingnya difotolisis denganmemakai lampu UV selama waktu 0; 30; 60; 120; 180;240 menit. Kemudian larutan yang telah difotolisis diukurabsorbannya dengan spektrofotometer UV-VIS.

Selanjutnya dilakukan fotolisis dengan penambahanzeolit 0; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25 g ke dalam masing-masingerlemeyer 25 ml yang telah berisi 20 ml permetrin 20 mg/l.Setelah itu disentrifus selama 15 menit dan filtratnya diambil.

Lalu diukur absorban dengan spektrofotometer UV-VIS.Kemudian dilanjutkan degradasi pengaruh waktu setelahpenambahan zeolit yaitu 20 ml permetrin 20 mg/l dimasukkanke dalam enam erlemeyer lalu difotolisis dengan 0,20 g zeolitpada waktu 0; 30; 60; 20; 180; 240 menit. Setelah difotolisisdisentrifus selama 15 menit dan filtratnya diambil serta diukurabsorban dengan UV-VIS.

HASIL DAN PEMBAHASANPenentuan Serapan Maksimum Senyawa Permetrin.

Pengukuran serapan maksimum permetrin dilakukan padadaerah panjang gelombang 200-400 nm. Gambar 2memperlihatkan dengan kenaikan konsentrasi didapatkankenaikan absorban secara kontinyu pada panjanggelombang 272 nm. Dengan ini dapat dikatakan bahwasenyawa permetrin menyerap sinar UV pada panjanggelombang 272 nm. Untuk proses degradasi selanjutnyadilihat dari spektrum linier ini maka konsentrasi yang dipakaiadalah 20 mg/l, ini diasumsikan bahwa seandainyaterdegradasi 100% masih terlihat absorban paling kecila d a l a h 0 , 0 0 2 ( S a f n i et al. 2007).

Pengaruh Waktu Iradiasi Terhadap Degradasi.Metoda fotolisis dalam proses kimianya menghasilkanradikal OH dalam larutan berair. Radikal OH tersebut yangakan menyerang senyawa organik untuk mengawali prosesmineralisasi. Dimana proses pembentukan radikal adalah dariH2O + h+ HO.+ H+. Hal ini terjadi karena proses degenerasipoto hole (h+) reaksi dapat terjadi dengan penyerapanmolekul air sehingga dapat menghasilkan radikal .OH (Arsacet al. 2007). Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa degradasisenyawa permetrin 20 mg/l sebanyak 20 ml semakin lamawaktu iradiasi semakin banyak jumlah radikal.OH yangberperan dalam mendegradasi senyawa permetrin. Waktuyang dianggap paling optimum untuk mendegradasi20 mg/l permetrin sebanyak 20 ml adalah pada 120 menit

Gambar 2 Spektrum absorban senyawa permetrin dengan variasikonsentrasi dari bawah keatas 10, 20, 30, 40, dan50 ppm

16 Jurnal Natur Indonesia 14(1): 14-18 Zilfa et al.

dengan persen degradasi 4,49%. Penambahan waktuselanjutnya, kenaikan persen degradasi tidak begitusignifikan (Era et al. 2009).

Pengaruh Jumlah Zeolit Terhadap Degradasi.Adapun degradasi senyawa permetrin 20 mg/l sebanyak20 ml selama 120 menit secara fotolisis tanpa katalismenghasilkan degradasi yang belum sempurna, sehinggaperlu dilakukan fotokatalisis yaitu dengan pemberian katalis.Katalis yang dipakai zeolit yang diharapkan degradasisemakin besar. Hasil degradasi dapat dilihat pada Gambar 4.

Fotolisis yang disertai dengan penggunaan katalisdisebut fotokatalis. Pengaruh fotokatalis terhadap prosesfototransformasi merupakan sinergis antara penyinarandengan katalis. Pada metoda fotokatalisis, radikal .OHdihasilkan melalui oksidasi permukaan anion hidroksida danpenyerapan molekul senyawa organik pada permukaan semikonduktor dengan adanya hole pada pita valensi (Hiskia etal. 2001).

Gambar 4 memperlihatkan penambahan katalis padaproses iradiasi senyawa permetrin 20 mg/l sebanyak 20 mlselama 120 menit menunjukan penambahan persendegradasi berbanding lurus dengan penambahan jumlah

katalis. Penambahan zeolit sebanyak 0,20 g mencapai69,70 % selama waktu iradiasi 120 menit. Degradasi di bawahkondisi optimum pada (Gambar 4) persen degradasi kecil inidisebabkan karena belum sempurnanya degradasi. Di atasdari kondisi tersebut persen degradasi juga berkurang, halini disebabkan jumlah katalis yang diberikan lebih besardari konsentrasi permetrin, sehingga terjadi kejenuhanlarutan yang membuat larutan menjadi keruh. Keadaan iniakan mempersulit dalam pemisahan larutan dari katalis yangmengakibatkan besarnya absorban.

Pada proses iradiasi senyawa permetrin denganpenambahan zeolit menyebabkan absorbsi sinar UV olehzeolit. Kemudian terjadi oksidasi yang diikuti perpindahanelektron pita valensi ke pita konduksi, dimana terbentukpasangan elektron pada pita konduksi (e-pk) dan lubangpositif pada pita valensi (H+pv). Pencahayaan ultraviolet( < 400 nm), mengakibatkan permukaan zeolit mempunyaikemampuan menginisiasi reaksi kimiawi (Lu et al. 1999; Kornet al. 2003; Safni et al. 2008).

Oleh karena zeolit merupakan aluminasilika yangterhidrasi dan bersifat asam, maka ion H+ yang bereaksidengan O2- dapat meningkatkan jumlah H2O2. Denganmeningkatnya jumlah H2O2maka jumlah radikal .OH dan OH-yang dihasilkan bertambah. Banyaknya OH- yang terbentukakan meningkatkan jumlah radikal .OH yang berperan dalammendegradasi permetrin. Jadi terlihat bahwa dalamketersediaan oksigen, substrat atau senyawa yang akandidegradasi tidak mengalami transfer muatan secaralangsung tetapi melibatkan terbentuknya hidrogenperoksida lebih dahulu sebagai sumber radikal hidroksil(Safni et al. 2008; Era et al. 2008 ).

Pengaruh Waktu Iradisi Dengan Penambahan ZeolitTerhadap Degradasi. Gambar 5 memperlihatkan padapenambahan 0,20 g zeolit, semakin lama waktu radiasipenambahan degradasi semakin banyak sehingga persendegradasi semakin besar. Disini waktu yang dianggap

Gambar 3 Pengaruh waktu iradiasi terhadap degradasi 20 mg/lpermetrin

Gambar 4 Pengaruh jumlah zeolit terhadap degradasi 20 mg/lpermetrin selama waktu iradiasi 120 menit

Gambar 5 Pengaruh waktu penyinaran setelah penambahan 0,20 gzeolit terhadap degradasi 20 mg/l permetrin

Penggunaan zeolit sebagai pendegradasi senyawa permetrin 17

optimum adalah selama 120 menit, sedangkan semakinbertambah waktu irradiasi penambahan persen degradasitidak terlalu signifikan.

Zeolit dengan struktur kerangka mempunyai luaspermukaan yang besar dan mempunyai saluran yang dapatdigunakan sebagai penyaring ion molekul. Bila atom Aldinetralisir dengan ion polivalen dapat bersifat katalis,dimana sifat katalis ini disebabkan uni kation pada atom Alzeolit yang dapat dipertukarkan dengan ion H+ dan aktifsebagai katalis reaksi. Zeolit bila disinari sinar UVpermukaannya mempunyai kemampuan menginisiasi reaksikimia. Ketika material difotolisis, material tersebut menyerapenergi foton dan menyebabkan penyerapan dan kemudiantejadi oksidasi sehingga pembentukan radikal .OH, dimanaradikal OH akan menyerang ikatan senyawa-senyawaorganik yang berada dalam media air, sehingga senyawatersebut dapat dirubah menjadi senyawa tidak beracun.Semakin lama proses penyinaran maka semakin banyakpenyerapan dan semakin banyak terbentuk radikal .OHsehingga persen degradasi semakin besar (Harjit 2005).

Pengaruh Waktu Penyinaran Tanpa dan denganPenambahan Zeolit Terhadap Degradasi. Dilihat dari hasildegradasi senyawa permetrin secara fotolisis antara tanpapenambahan dan dengan penambahan zeolit pada waktuyang sama terlihat perbedaan yang besar dengan arti katakatalis zeolit sangat mempengaruhi proses iradiasi.Gambar 6 memperlihatkan perbedaan persentase degradasiyang sangat signifikan antara tanpa penambahan zeolit dandengan penambahan zeolit. Dengan demikian zeolit dapatdigunakan dan akan menghasilkan degradasi yang besar,efektif dan efisien. Oleh karena zeolit banyak terdapat diIndonesia dengan struktur hampir menyerupai yang murnidan harga murah maka zeolit dapat dikembangkan untukpemanfaatan degradasi ini. Dari penelitian lain bahwa untukmeningkatkan degradasi yang lebih besar efektif dan efisienmaka zeolit dapat disusupkan ke dalam TiO2 sehingga akan

dapat memperluas permukaan TiO2. Sebagai mana diketahuibahwa TiO2 merupakan katalis yang stabil, inert dan murni,akan tetapi jarang didapat di alam dan didapatkan secaraindustri dengan harga mahal. Untuk itu berdasarkan haltersebut maka dengan menyusupkan zeolit ke dalam TiO2maka akan menghasilkan degradasi yang lebih besar.(Zilfa et al. 2009; Chun et al. 1998).

SIMPULANZeolit dapat digunakan untuk pendegradasi senyawa

persmetrin secara fotolisis. Degradasi 20 mg/l permetrindengan penambahan zeolit dapat dilakukan secara fotolisisdengan menggunakan lampu UV 10 watt (=365nm).Degradasi 20 mg/l permetrin tanpa penambahan zeolit selamawaktu iradiasi 120 menit menghasilkan persen degradasisebanyak 5,40%, sedangkan degradasi 20 mg/l permetrinselama waktu iradiasi 120 menit dengan penambahan 0,20 gzeolit mencapai sebanyak 69,70%. Bahkan dengan jumlahzeolit yang sama tetapi waktu penyinaran lebih lama makapersen degradasi akan bertambah. Dari hasil degradasi zeolitdapat digunakan untuk degradasi permetrin tentu juga dapatdigunakan untuk senyawa organik toksit lainnya.

UCAPAN TERIMA KASIHKami sampaikan ucapan terima kasih kepada DIKTI

dan PEMDA TK I Sumatera Barat yang telah memberikanbantuan dana untuk terlaksananya penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKAArsac, F., Bianchi, D., Chovelen, M.J. & Concen, P. 2007.

Photocatalytic degradation of organic pollutants in water andin air. An Analytical Approach 43: 52-56.

Bahadur, K. 1984. Thermo catalytic of polythene using zeolite ascatalyst to convert into high melting polythene wax. J.Def Sci34(3): 293-299.

Chun,L.M., Chen, H.J., Cheng, T.K. & Ming. 1998. Effect ofadsorbents coated with titanium diokside on the photocatalyticdegradation of propoxur,Chemstrophere 38(3): 617-627.

Era, Y., Safni & Suyani, H. 2008. Degradasi senyawa paraguatdalam pestisida gramoxone (R) secara fotolisis denganpenambahan TiO2 Anatase. J. Ris. Kim 2(1): 94-100.

Garcia, E. Barbass, C. & Corcia A. 2002. Validated HPLC Methodfor Quantifying Permethrin in PharmaceuticalFormulations.Universidat san Pablo-CEU,Madrid, Spain.

Guyer, T.G. & Ince, H.N. 2003. Degradation and toxicity reductionof textile dyeestuff by ultrasound. Ultrasonic Sonochemistry10: 235-240.

Harjit, K. 2005. Zeolite Supported Transision Metal Catalyst toEnhance the Ozonation of Aquoes Phenol A Thesis Summittedin Fulfilment of the Requiretment for the Award of the degreeof Master Engineering (Chemical) UTM.

Hiskia, A., Ecka, A., Troupis, A., Kokorakis, A. & Hennig, H.2001. Sonolytic, Photolytic, and photocatalytic decompositionof atrazine in the presence of polyoxometalates. J. Environ.Sci. Technology 35: 2358-2364.

Korn, M., Andrade, S. & Borges, S.S. 2003. Reagent generationassisted by ultrasonic irradiation. Published on the web.

Gambar 6 Pengaruh Waktu iradiasi tanpa penambahan (f&) dandengan penambahan 0,2 g Zeolit (%) terhadap degradasi20 mg/l permetrin

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250 300

Waktu (menit)

Pers

en d

egra

dasi

(%)

18 Jurnal Natur Indonesia 14(1): 14-18 Zilfa et al.Lu, C.M., Chen, N.J. & Chen, T.K. 1999. Effect of adsorbents

coated with titanium dioxide on the photocatalytic degradationof propoxur. Chromosphere 38: 617-627.

Lutnicka, H. Bogacka, B. & Wolka, L. 1999. Degradation ofpyrethroids in an aquatic ecosystem model. Accepted. 27September 1999.

PTLR & Batan. 2007. Potensi Zeolit untuk Mengolah LimbahIndustri dan Radio Aktif Seminar, Kolokium ITB Bandung.

Riza, V.T. 1994. Ingatlah bahaya pestisida, bunga rapai residupestisida dan alternatifnya. Jakarta: pesticide Action Network(PAN)

Safni, Maizatisna, Zulfarfarman & Sakai, T. 2007. DegradasiZat Warna Naphtol blue Black secara Sonolisis dan Fotolisisdengan Penambahan TiO2-Anatase. J. Ris. Kim 1(1).

Safni, Loekman, U. & Febrianti, F. 2008. Degradasi zat warnasudan I secara sonolisis dan foltolisis dengan penembahan TiO2-anatase. J.Ris. Kim I(2): 164-170.

Setiawan, D. & Handoko, P. 1996. Preparasi Katalis Cr/ZeolitMelalui Modifikasi Zeolit Alam. Proceeding Jurusan KimiaFMIPA Universitas Jember, Indonesia.

Wang, N. & Budey, L.W. 2001. Determination of Carbamate,Urea, and Thiourea pesticides and Herbicides in Water, Anal.Chemistry 72: 997-1006.

Zilfa, Safni, H., Suyani, N. & Jamarun. 2009. Degradasi SenyawaPermetrin Dengan Menggunakan TiO2-Anatase Dan ZeolitAlam Secara Sonolisis, J. Ris. Kim 2(2): 194-199.