Sintesis dan karakterisasi membran kitosan-alginat termodifikasi karbon aktif sebagai adsorben zat warna metilen biru

INDONESIA:
Pencemaran perairan oleh zat warna sintetis seperti metilen biru mendorong perlunya pengembangan adsorben berbasis biomaterial yang efektif dan ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis dan mengarakterisasi membran kitosan–alginat termodifikasi karbon aktif bonggol jagung serta menganalisis pengaruh variasi massa karbon aktif terhadap karakteristik kimia, morfologi, dan kinerja adsorpsi metilen biru. Metode penelitian meliputi sintesis membran melalui pencampuran larutan kitosan dan alginat dengan variasi massa karbon aktif sebesar 0; 0,25; 0,5; 0,75; dan 1 g, kemudian dikeringkan pada suhu ruang hingga terbentuk membran komposit. Karakterisasi dilakukan menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), sedangkan analisis morfologi pori dilakukan dengan mikroskop optik. Kinerja adsorpsi dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis untuk menentukan laju dan efisiensi adsorpsi metilen biru. Hasil FTIR menunjukkan pelemahan pita O–H/N–H, COO, dan CO pada membran KKA 0,25–1 yang menandakan adanya interaksi karbon aktif dengan gugus aktif kitosan–alginat. Pengamatan morfologi memperlihatkan bahwa membran KKA 0,25 dan KKA 0,5 memiliki distribusi pori yang lebih merata, sedangkan KKA 0,75 dan KKA 1 mengalami aglomerasi dan penyumbatan pori. Analisis UV-Vis menunjukkan peningkatan laju dan efisiensi adsorpsi dari 38% dan laju alir 0,9 mL/ menit pada membran tanpa karbon aktif menjadi 44% pada KKA 0,25 dan mencapai nilai optimum sebesar 45% dan laju alir 2 mL/menit pada KKA 0,5, kemudian menurun menjadi 22,6% dan 15,8% pada KKA 0,75 dan KKA 1. KKA 0,25 dan KKA 0,5 memberikan kinerja adsorpsi yang setara, namun KKA 0,5 lebih unggul dalam aspek laju alir efisiensi adsorbsi dan morfologi membran . Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penambahan karbon aktif 0,5 g menghasilkan struktur membran paling stabil dan kinerja adsorpsi paling optimal karena keseimbangan antara luas pori efektif, laju adsorpsi cepat, serta interaksi π–π dan elektrostatik dengan metilen biru.

INGGRIS :
Water pollution by synthetic dyes such as methylene blue necessitates the development of effective and environmentally friendly biomaterial-based adsorbents. This study aimed to synthesize and characterize activated carbon–modified chitosan–alginate membranes derived from corncob activated carbon and to analyze the effect of activated carbon mass variation on the chemical characteristics, morphology, and adsorption performance toward methylene blue. The membranes were synthesized by mixing chitosan and alginate solutions with activated carbon mass variations of 0, 0.25, 0.5, 0.75, and 1 g, followed by drying at room temperature to form composite membranes. Chemical characterization was conducted using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), while pore morphology was analyzed using optical microscopy. Adsorption performance was evaluated using a UV–Vis spectrophotometer to determine the adsorption rate and efficiency of methylene blue. FTIR results showed the weakening of O–H/N–H, COO, and CO bands in KKA 0.25–1 membranes, indicating interactions between activated carbon and the active groups of chitosan–alginate. Morphological observations revealed that KKA 0.25 and KKA 0.5 membranes exhibited more uniform pore distribution, whereas KKA 0.75 and KKA 1 experienced agglomeration and pore blockage. UV–Vis analysis showed an increase in adsorption rate and efficiency from 38% in membranes without activated carbon to 44% at KKA 0.25, reaching an optimum value of 45% at KKA 0.5, followed by a decrease to 22.6% and 15.8% at KKA 0.75 and KKA 1, respectively. KKA 0,25 and KKA 0,5 provide equivalent adsorption perfomrmance, but KKA 0,5 was superior in terms rate, adsorpyion efficiency and membrane morphology. It can be concluded that the addition of 0.5 g activated carbon produces the most stable membrane structure and optimal adsorption performance due to a balance between effective pore area, rapid adsorption rate, and π–π as well as electrostatic interactions with methylene blue.

ARABIC:
على المواد الحيوية تكون فعالة وصديقة للبيئة. تهدف هذه الدراسة إلى تصنيع وتصنيف أغشية الكيتوزان-ألجينات المعدلة بالفحم النشط من ساق الذرة، بالإضافة إلى تحليل تأثير تغير كتلة الفحم النشط على الخصائص الكيميائية، والمورفولوجيا، وأداء امتصاص الأزرق الميتيل. تشمل منهجية البحث تصنيع الأغشية من خلال خلط محلول الكيتوزان والألجينات مع تغير كتلة الفحم النشط بمقدار 0؛ 0.25؛ 0.5؛ 0.75؛ و1 غرام، ثم تجفيفها في درجة حرارة الغرفة لتكوين الغشاء المركب. وتم إجراء التحليل الكيميائي باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، بينما تم تحليل مورفولوجيا المسام باستخدام المجهر الضوئي. تم تحليل أداء الامتزاز باستخدام مطياف الامتصاص الضوئي فوق البنفسجي-المرئي لتحديد معدل وكفاءة امتزاز الأزرق الميثيلين. أظهرت نتائج FTIR ضعف نطاقات O–H/N–H وCOO وCO على أغشية KKA 0،25-1 مما يشير إلى وجود تفاعل بين الكربون النشط والمجموعات الفعالة للكيتوسان-ألغينات. أظهرت الملاحظات المورفولوجية أن أغشية KKA 0,25 وKKA 0,5 تتمتع بتوزيع مسامي أكثر انتظامًا، في حين أن KKA 0,75 وKKA 1 تعاني من التكتل وانسداد المسام. أظهر تحليل UV-Vis زيادة في معدل وكفاءة الامتزاز من 38٪ في الغشاء بدون كربون نشط إلى 44٪ في KKA 0,25 ووصولًا إلى القيمة المثلى 45٪ في KKA 0,5، ثم انخفضت إلى 22,6٪ و15,8٪ في KKA 0,75 وKKA 1. استنادًا إلى نتائج هذا البحث، يمكن الاستنتاج أن إضافة 0.5 غرام من الكربون النشط ينتج هيكل غشاء الأكثر استقرارًا وأداء الامتزاز الأمثل بسبب التوازن بين مساحة المسام الفعالة، وسرعة الامتزاز السريعة، والتفاعلات π–π والكهروفعلية مع الميثيلين الأزرق.