PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENT BERBASIS CHOLINE CHLORIDE (ChCl) DENGAN HYDROGEN BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL SKRIPSI

Transkripsi

1 PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENT BERBASIS CHOLINE CHLORIDE (ChCl) DENGAN HYDROGEN BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL SKRIPSI Oleh GOLDA CLAUDIA SIMANJUNTAK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016

2 PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENT BERBASIS CHOLINE CHLORIDE (ChCl) DENGAN HYDROGEN BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL SKRIPSI Oleh GOLDA CLAUDIA SIMANJUNTAK SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016

3 PERNYAT AAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENTBERBASIS CHOLINE CHLORIDE (Ch Cl) DEN GAN HYDROGEN BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fak:ultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbemya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, Januari 2016 ij Golda Claudia Simanjuntak NIM II

4 PENGESAHAN Skripsidenganjudul: PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENTBERBASIS CHOLINE CHLORIDE (ChCI) DENGAN HYDROGEN BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 27 Januari 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Mengetahui, Koordinator Skripsi, Medan, Januari 2016 Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, MT. NIP Ir. Renita Manurung, MT. NIP Dasen Penguji I Dasen Penguji II Dr. Ir. Taslim, M.Si. NIP Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT NIP

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Pembuatan Deep Eutectic Solvent Berbasis Choline Chloride (ChCl) dengan Hydrogen Bond Donor Glukosa dan Etilen Glikol, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu, arahan dan dana selama pelaksanaan penelitian ini serta banyak memberikan bimbingan dalam penulisan skripsi ini dan juga sekaligus selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. 2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Penguji I dan Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku Dosen Penguji II yang telah banyak memberikan kritik dan saran yang mambangun dalam penyelesaian skripsi ini 3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. 4. Partner penelitian Raja Nico Perez Samosir yang selama ini bekerja sama, bertukar pikiran, dan berjuang bersama dalam penelitian dan penyelesaian skripsi demi meraih gelar sarjana teknik bersama-sama. 5. Sahabat Anita Manullang dan Windi Monica Surbakti (Ivyflowershop) yang banyak memberikan semangat dan dukungan selama penelitian dan penyelesaian skripsi ini. 6. Teman-teman seperjuangan angkatan 2011 Teknik Kimia USU Gerson Rico Harianja, Yosef Carol Sianipar, Alfa Rodo Silaban dll, adik-adik v

6 angkatan 2014 Teknik Kimia USU, Anak Warkop, ALBUMED dan PARNAKES Medan yang banyak memberikan dukungan kepada penulis selama penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, Januari 2016 Penulis Golda Claudia Simanjuntak vi

7 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi sarjana ini terkhusus untuk kedua orang tua penulis yaitu, Bapak Romulus Simanjuntak yang selalu mendoakan dan memotivasi saya untuk secepatnya menyelesaikan skripsi ini sebelum beliau berpulang ke rumah Bapa di sorga saat saya sedang menyelesaikan skripsi ini dan untuk Ibu terkasih Dumaria Nababan yang selalu menguatkan, mendukung, memotivasi dan menjadi tiang doa bagi penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi sarjana ini serta untuk kakak tersayang Lucky Trasya Simanjuntak dan Peronika Melita Simanjuntak dan adik tersayang Jordaniel Ebenezer Simanjuntak dan Viola Adelaide Simanjuntak yang selalu mendukung, menghibur, dan memotivasi saya hingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. vii

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama: Golda Claudia Simanjuntak NIM: / Tempat/tgl lahir: Sabungannihuta 1/18 November 1993 Nama orang tua:dumaria Nababan, S.pd Alamat orang tua: Desa Sabungannihuta 1, Kec. Sipahutar, Kab. Tapanuli Utara Asal sekolah : SD N SIPAHUTAR tahun SMP N 1 SIPAHUTAR tahun SMA Swasta RK BUDI MULIA PEMATANGSIANTAR tahun Beasiswa yang pernah diperoleh: Beasiswa PPA tahun Pengalaman organisasi/kerja: 1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) USU periode Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero) Unit Usaha: Pabatu (PAB) Indonesia tahun Sekretaris Himpunan Alumni Budi Mulia Pematangsiantar-Medan (ALBUMED) periode Anggota Himpunan Alumni Budi Mulia Pematangsiantar-Medan (ALBUMED) periode 2011/2012, 2012/2013 dan 2015/ Anggota Himpunan Parsadaan Naposo Kecamatan Sipahutar Medan (PARNAKES MEDAN) tahun 2013 hingga sekarang 6. Anggota Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia (GMKI) Fakultas Teknik USU periode Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah: Pembuatan Deep Eutectic Solvent Berbasis Choline Chloride (ChCl) dengan Hydrogen Bond Donor Glukosa dan Etilen Glikol viii

9 ABSTRAK Deep eutectic solvent (DES) merupakan generasi baru dari pelarut ionik (ionic liquids/ils) karena memiliki sifat fisik dan sifat pelarut yang sebanding dengan ILs. Akan tetapi, DES memiliki kelebihan dalam hal biaya dan dampak lingkungan dibandingkan dengan ILs, sehingga DES berpotensi sebagai pelarut ramah lingkungan yang dapat menggantikan ILs dalam berbagai aplikasi industri. DES adalah campuran sederhana dari suatu garam dan suatu senyawa Hidrogen Bond Donor (HBD) dan keduanya terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Karakteristik DES sangat dipengaruhi oleh rasio molar garam/hbd dan jenis HBD penyusunnya, sehingga dapat disintesis suatu DES dengan karakteristik tertentu yang diinginkan. Pada penelitian ini, DES disintesis dari garam ChCl dan HBD D-Glukosa dan Etilen Glikol pada rasio molar yang berbeda. Karakteristik DES, meliputi titik beku, densitas, ph dan viskositas diamati berdasarkan pengaruh rasio molar garam/hbd dan jenis HBD yang digunakan. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa rasio molar ChCl:D-Glukosa untuk menghasilkan DES dengan titik beku dan densitas terendah adalah pada rasio molar 2:1 dan rasio molar ChCl:Etilen Glikol untuk menghasilkan DES dengan titik beku, densitas dan viskositas terendah adalah pada rasio molar 1:2,5. Selain itu, DES berbasis ChCl/D-Glukosa dan ChCl/Etilen Glikol yang dihasilkan memiliki ph pada kisaran ph netral. Dari hasil analisis karakteristik DES yang dilakukan diperoleh bahwa DES berbasis D-Glukosa dan Etilen Glikol berpotensi untuk diaplikasikan dalam industri, seperti dalam sintesis biodiesel dan industri gula. Kata kunci: deep eutectic solvent, pelarut, ChCl, hidrogen bond donor, D-glukosa, etilen glikol ix

10 ABSTRACT Deep eutectic solvent (DES) is a new generation of ionic liquids / ILS because it has physical properties and solvent properties comparable with ILS. However, DES has advantages in terms of cost and environmental impact compared to the ILS, because of that DES has the potential as an environmentally friendly solvent that can replace ILS in various industrial applications. DES is a simple mixture of a salt and a compound of Hydrogen Bond Donor (HBD) and both are connected to each other through hydrogen bonds. DES greatly influenced by the characteristics of the molar ratio of salt / HBD and HBD constituent species, so it can be synthesized a DES with certain desirable characteristics. In this research, DES was synthesized from salt ChCl and HBD D-Glucose and Ethylene Glycol at different molar ratios. DES characteristics, including the freezing point, density, ph and viscosity was observed based on the influence of the molar ratio of salt / HBD and which type of HBD were used. The result showed that the molar ratio ChCl : D-glucose to generate DES with freezing and density was the lowest in the molar ratio 2: 1 and the molar ratio of ChCl: Ethylene Glycol to generate DES with freezing point, density and viscosity was the lowest on the molar ratio 1: 2,5. In addition, the ChCl / D-Glucose based DES and ChCl / Ethylene Glycol which was produced has a ph in the neutral range. Analysis characteristics of DES showed that D-Glucose and Ethylene Glycol based DES has the potential to be applied in the industry, such as in the synthesis of biodiesel and sugar industry. Key words: deep eutectic solvent, solvent, ChCl, hidrogen bond donor, D-glucose, ethylene glycol x

11 DAFTAR ISI PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI iii PENGESAHAN iv PRAKATA v DEDIKASI vii RIWAYAT HIDUP PENULIS viii ABSTRAK ix ABSTRACT x DAFTAR ISI xi DAFTAR GAMBAR xiv DAFTAR TABEL xv DAFTAR LAMPIRAN xvi DAFTAR SINGKATAN xvii DAFTAR ISTILAH xviii BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA INDUSTRI KIMIA DAN PERKEMBANGANNYA DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) Choline Chloride (ChCl) Hydrogen Bond Donor (HBD) KARAKTERISTIK DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) Titik Beku Densitas Viskositas 12 xi

12 2.4.3 ph 12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN BAHAN DAN PERALATAN Bahan Penelitian Peralatan Penelitian RANCANGAN PERCOBAAN SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) PROSEDUR PENELITIAN Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) Sketsa Percobaan Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) Prosedur Analisis Analisis Freezing Point Deep Eutectic Solvent Analisis ph Deep Eutectic Solvent (DES) Analisis Densitas Deep Eutectic Solvent (DES) Analisis Viskositas Deep Eutectic Solvent (DES) FLOWCHART PROSES SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) 17 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) KARAKTERISTIK DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) Pengaruh Rasio Molar Garam dan Hidrogen Bond Donor (HBD) terhadap Karakteristik DES Titik Beku Densitas ph Viskositas Pengaruh Jenis Hidrogen Bond Donor (HBD) terhadap Karakteristik DES Titik Beku Densitas 37 xii

13 ph Viskositas 38 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 40 DAFTAR PUSTAKA 42 LAMPIRAN 49 xiii

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Diagram Representasi Teori Titik Eutektik Campuran 7 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) dari Choline Cloride dan Glukosa 15 Gambar 3.4 Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 17 Gambar 4.1 Mekanisme Interaksi Hidrogen Bond Aceptor (ChCl) Dan Hidrogen Bond Donor (R-OH) 18 Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : D-Glukosa Terhadap Densitas DES 24 Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol Terhadap Densitas DES 26 Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : D-Glukosa Terhadap ph DES 28 Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol Terhadap ph DES 30 Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol Terhadap Viskositas DES 33 Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Jenis HBD terhadap Densitas DES 37 Gambar 4.8 Grafik Pengaruh Jenis HBD terhadap ph DES 38 Gambar L4.1 Bahan Baku ChCl 56 Gambar L4.2 Bahan Baku D-Glukosa 56 Gambar L4.3 Bahan Baku Etilen Glikol 57 Gambar L4.4 Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 57 Gambar L4.5 Hasil DES yang Diperoleh 58 Gambar L4.6 DES Berwujud Colourless Liquid 58 Gambar L4.7 DES Berwujud Turbid White Liquid 59 Gambar L4.8 Analisis Densitas DES 59 Gambar L4.9 Analisis ph DES 60 Gambar L4.10 Analisis Viskositas DES 60 xiv

15 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 14 Tabel 4.1 Struktur Garam dan HBD Penyusun DES 18 Tabel 4.2 Pengkodean dan Wujud DES Berbasis ChCl/D-Glukosa 20 Tabel 4.3 Pengkodean dan Wujud DES Berbasis ChCl/Etilen Glikol 20 Tabel 4.4 Wujud dan Titik Beku DES 36 Tabel L1.1 Karakteristik ChCl 49 Tabel L1.2 Karakteristik D-Glukosa 49 Tabel L1.3 Karakteristik Etilen Glikol 49 Tabel L2.1 Densitas DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 o C) 50 Tabel L2.2 Densitas DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 o C) 50 Tabel L2.3 ph DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 o C) 51 Tabel L2.4 ph DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 o C) 51 Tabel L2.5 Viskositas DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 o C) 52 Tabel L2.6 Viskositas DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 o C) 52 xv

16 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Data Bahan Baku 49 L1.1 Karakteristik Choline Chloride (ChCl) 49 L1.2 Karakteristik D-Glukusa 49 L1.3 Karakteristik Etilen Glikol 49 Lampiran 2 Data Hasil Penelitian 50 L2.1 Densitas DES Berbasis D-Glukosa 50 L2.2 Densitas DES Berbasis Etilen Glikol 50 L2.3 ph DES Berbasis D-Glukosa 51 L2.4 ph DES Berbasis Etilen Glikol 51 L2.5 Viskositas DES Berbasis D-Glukosa 52 L2.6 Viskositas DES Berbasis Etilen Glikol 52 Lampiran 3 Contoh Perhitungan 53 L3.1 Perhitungan Kebutuhan ChCl dan D-Glukosa pada Sintesis DES Berbasis D-Glukosa 53 L3.2 Perhitungan Kebutuhan ChCl dan Etilen Glikol pada Sintesis DES Berbasis Etilen Glikol 53 L3.3 Perhitungan Densitas DES 54 L3.4 Perhitungan Viskositas DES 54 Lampiran 4 Dokumentasi Penelitian 56 L4.1 Bahan Baku ChCl 56 L4.2 Bahan Baku D-Glukosa 56 L4.3 Bahan Baku Etilen Glikol 57 L4.4 Proses Sintesis DES 57 L4.5 Hasil DES 58 L4.6 DES Berwujud Colourless Liquid 58 L4.7 DES Berwujud Turbid White Liquid 59 L4.8 Analisis Densitas DES 59 L4.9 Analisis ph DES 60 L4.10 Analisis Viskositas DES 60 xvi

17 DAFTAR SINGKATAN ILs DES HBD ChCl RT Ionic Liquids Deep Eutectic Solvent Hydrogen Bond Donor Choline Chloride Room Temperature xvii

18 DAFTAR ISTILAH Simbol Keterangan Dimensi k Konstanta kalibrasi viskosimeter Kg/m.s 2 Viskositas Kg/m.s Densitas gr/ml s specific gravity t Waktu alir s T Suhu 0 C xviii