DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

Transkripsi

1 PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP ADSORPSI ZAT WARNA METILEN BIRU DENGAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN MENGGUNAKAN KOH SEBAGAI AKTIVATOR SKRIPSI Oleh RIKARDO JGST GULTOM DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2017

2 PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP ADSORPSI ZAT WARNA METILEN BIRU DENGAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN MENGGUNAKAN KOH SEBAGAI AKTIVATOR SKRIPSI Oleh RIKARDO JGST GULTOM SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI2017

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP ADSORPSI ZAT WARNA METILEN BIRU DENGAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN MENGGUNAKAN KOH SEBAGAI AKTIVATOR dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila di kemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, Januari 2017 Rikardo Jgst Gultom NIM

4 PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI Skripsi dengan judul : PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP ADSORPSI ZAT WARNA METILEN BIRU DENGAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN MENGGUNAKAN KOH SEBAGAI AKTIVATOR Dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Mengetahui, Koordinator Skripsi, Medan, Januari 2017 Dosen Pembimbing, Ir., Renita Manurung, M.T NIP Farida Hanum, ST, MT NIP

5 PENGESAHAN Skripsi dengan judul : PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP ADSORPSI ZAT WARNA METILEN BIRU DENGAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN MENGGUNAKAN KOH SEBAGAI AKTIVATOR dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada Oktober 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Mengetahui, Koordinator Skripsi, Dosen Pembimbing, Ir., Renita Manurung, M.T NIP Farida Hanum, ST, MT NIP Dosen Penguji I, Dosen Penguji II, Bode Haryanto, S.T, M.T, Ph.D NIP Oktabani, ST, MT NIP

6 PRAKATA Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat yang telah dilimpahkan kepada kita semua, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan Terhadap Adsorpsi Zat Warna Metilen Biru dengan Karbon Aktif Dari Kulit Durian Menggunakan KOH Sebagai Aktivator sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Hasil penelitian bermanfaat untuk mengatasi permasalahan tentang pencemaran zat warna yang sering terdapat pada badan air. Solusi yang ditawarkan juga dinilai ekonomis, karena kulit durian dapat dengan mudah didapatkan dan belum dimanfaatkan. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dosen pembimbing penelitian ini, Ibu Farida Hanum, ST, MT. 2. Dosen penguji penelitian, Bapak Prof. Dr. Ir., M. Turmuzi, MS, BapakBode Haryanto, S.T, M.T, Ph.Ddan Bapak Oktabani, ST, MT 3. Koordinator Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,, Ibu Ir., Renita Maurung, M.T. 4. Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,, Bapak Dr. Eng. Ir., Irvan, M.Si. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna untuk itu adanya kritik serta saran yang membangun sangat diperlukan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini ada manfaatnya bagi penulis dan para pembaca. Medan, Januari 2017 Penulis

7 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada: 1. Kedua orangtua saya yaitu Ayahku S. Gultom dan Ibuku R. Limbong yang selalu sabar dan tabah mendidik dan membimbing serta memberi dukungan moril dan material hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Keempat saudara saya, yaitu Jems Gultom, Nona Gultom, Julia Gultom dan Veronica Gultom, yang telah memberikan motivasi dan doa dalam menyelesaikan studi. Doa penulis selalu beserta kalian semua. 3. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang juga telah banyak memberikan banyak ilmu selama penulis kuliah. 4. Para pegawai administrasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Partner penelitian, Maradona Simanjuntak yang telah bekerja sama di dalam penyelesaian penelitian dan skripsi ini. 6. Sahabat-sahabat penulis, yaitu teman-teman mahasiswa Teknik Kimia terutama angkatan 2011 dan adek-adek mahasiswa Teknik Kimia USU lainnya yang tidak dapat saya ucapkan satu persatu, terima kasih atas dukungan moril yang diberikan sehingga penulisan skripsi ini dapat selesai dengan baik.

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama: Rikardo Jgst Gultom NIM : Tempat/Tanggal Lahir: Tarutung/21 Juli 1993 Nama Orangtua: S. Gultom dan R. Limbong Alamat Orangtua : Jl. Raja Johannes, Perumahan Asih Permata no. A.11, Tarutung. Asal Sekolah TK Swasta Santa Maria Tarutung tahun SD Swasta Santa Maria Tarutung tahun SMP Swasta Santa Maria Tarutung tahun SMANegeri2Baligetahun Pengalaman Organisasi/Kerja: 1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode , sebagai anggota 2. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV pada 27Januari 27Februari Koordinator Publikasi, Dekorasi dan, Dokumentasi Natal Teknik Kimia USU tahun 2014 Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah: 1. Jurnal Teknik Kimia USU Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan Terhadap Adsorpsi Zat Warna Metilen Biru dengan Karbon Aktif Dari Kulit Durian Menggunakan KOH Sebagai Aktivator.

9 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu kontak dan kecepatan pengadukan untuk mencapai nilai maksimum terhadap penyerapan zat warna metilen biru menggunakan karbon aktif dari kulit durian dengan aktivasi KOH 2%. Analisa FTIR menunjukkan proses aktivasi mempengaruhi intensitas serapan di daerah panjang gelombang dan mengakibatkan terbentuknya pita C=C aromatik pada karbon aktif kulit durian. Analisa dilakukan dengan menggunakan alat Spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui nilai absorbansi dan konsentrasi akhir larutan metilen biru pada tiap variasi waktu kontak dan kecepatan pengadukan. Hasil penelitian dengan aktivator KOH2% menunjukkan kapasitas adsorpsi maksimum berada pada kecepatan pengadukan 150 rpm dan waktu kontak 90 menit yaitu sebesar 3,92 mg/g, sedangkan luas permukaan maksimum adalah pada kecepatan pengadukan 130 rpm dan waktu kontak 120 menit yaitu sebesar 1785,263 m 2 /g. Dari hasil perhitungan teoritis, nilai koefisien korelasi (R 2 ) orde dua lebih mendekati angka satu (1) dibandingkan dengan orde satu. Persamaan orde satu memiliki nilai R 2 = 0,808 dan persamaan orde dua memiliki nilai R 2 =0,993, sehingga kinetika orde dua lebih merepresentasikan data adsorpsi penelitian ini. Orde dua mengindikasikan adsorpsi melibatkan reaksi kimia. Kata kunci: karbon aktif, kulit durian, kapasitas adsopsi, luas permukaan, FTIR, Spektrofotometer UV-Vis

10 ABSTRACT This study aims to determine the effect of contact time and stirring speed to achieve the maximum value of the absorption dye methylene blue using durian shell activated carbon with KOH 2% as activator. FTIR analysis showed the activation process affects the absorption intensity in the wavelength region and resulted in the formation of C = C aromatic ribbon on activated carbon durian skin. Analysis performed using an UV-Vis spectrophotometer to determine the absorbance values and the final concentration of methylene blue solution at each variation of contact time and stirring speed. The results of the research with activators KOH 2% showed maximum adsorption capacity is at stirring speed of 150 rpm and contact time 90 minutes is equal to 3.92 mg/g, whereas the maximum surface area is at stirring speed 130 rpm and contact time 120 minutes that is equal to 1785,263 m 2 /g. From the results of theoretical calculations, the correlation coefficient (R 2 ) of order two is closer to one (1) compared to the first order. The equation of first order has a value of R 2 = and equations second order has a value of R 2 = 0.993, so that second order kinetics adsorption more represents to data of this study. Order two indicated that the adsorption involves chemical reactions. Keywords: activated carbon, durian shell, adsopsi capacity, surface area, FTIR, UV-Vis Spectrophotometer

11 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI iii PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI iv PENGESAHAN v PRAKATA vi DEDIKASI vii RIWAYAT HIDUP PENULIS viii ABSTRAK ix ABSTRACT x DAFTAR ISI xii DAFTAR GAMBAR xiv DAFTAR TABEL xvi DAFTAR LAMPIRAN xvii BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA KULIT BUAH DURIAN (BOMBACEAE SP) ADSORPSI ADSORBEN KARBON AKTIF LIMBAH TEKSTIL 11 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN BAHAN PERALATAN PROSEDUR PERCOBAAN 13

12 3.4.1 Pembuatan Adsorben Kulit Durian PROSEDUR ANALISA Penentuan Luas Permukaan Adsorben dan Daya Serap Absorben Penentuan Kinetika Adsorpsi FLOWCHART PERCOBAAN Flowchart Pembuatan Larutan metilen biru 30 ppm Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit durian Flowchart Penentuan Luas Permukaan dan Daya Serap Adsorben Flowchart Prosedur Kinetika Adsorpsi 19 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 PENENTUAN GUGUS FUNGSI ADSORBEN PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP KAPASITAS ADSORPSI PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP LUAS PERMUKAAN KINETIKA ADSORPSI 27 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 31 DAFTAR PUSTAKA 32

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Larutan metilen biru 30 ppm 16 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Flowchart Pembuatan dan Karaterisasi Gugus Fungsi Adsorben Kulit durian yang Diaktivasi menggunakan aktivatorkoh 17 Flowchart Penentuan Luas Permukaan dan Daya Serap Adsorben 18 Flowchart Penentuan Luas Permukaan dan Daya Serap Adsorben 19 HasilAnalisis FTIR padakarbon Aktif Kulit Durian Sebelum Aktivasi 20 HasilAnalisis FTIR padakarbon Aktif Kulit Durian Setelah Aktivasi 20 Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan terhadap Kapasitas Adsorpsi. 23 Gambar 4.4 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru 25 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan terhadap Luas Permukaan 23 Persentase Adsorpsi dengan Konsentrasi Larutan 30 ppm pada Ukuran Adsorben mesh serta Kecepatan Pengadukan 130 rpm 28 Pemodelan Pseudo Orde Satu pada Konsentrasi Larutam Metilen Biru 30 ppm dan Kecepatan Pengadukan 130 rpm 29 Pemodelan Pseudo Orde Dua pada Konsentrasi Larutam Metilen Biru 30 ppm dan Kecepatan Pengadukan 130 rpm 30 Gambar L4.1 Sampel Kulit Durian yang telah Dikeringkan 47 Gambar L4.2 Sampel yang Diihaluskan 47 Gambar L4.3 Tempat Pengeringan sampel 47 Gambar L4.4 Aktivasi Sampel dengan Furnace 48

14 Gambar L4.5 Karbon Aktif Hasil aktivasi menggunakan furnace dan Desikator 48 Gambar L4.6 Proses Pengadukan Larutan Metilen Biru dengan Magnetic Stirrer 48 Gambar L4.7 Shaker dan Sampel yang akan Dianalisa Adsorbansinya 49 Gambar L4.8 Spektrofotometer UV-Vis beserta Seperangkat Komputer 49

15 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Komposisi Kimia Kulit Durian 5 Tabel 2.2 Perbedaan Karakteristik dari Powdered Activated Carbon (PAC) dan Granular Activated Carbon (GAC) Pada Karbon Aktif Komersial 11 Tabel 4.1 Pemodelan Pseudo Orde Satu Dan Pseudo Orde Dua Kinetika Adsorpsi Larutan Metilen Biru Pada Karbon aktif Kulit Durian 29 Tabel L1.1 Hasil Analisa Kapasitas Adsorpsi 36 Tabel L1.2 Hasil Analisa Luas Permukaan 37 Tabel L1.3 Hasil Data Kinetika Adsorpsi 37

16 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN 36 L1.1 DATA ANALISA KAPASITAS ADSORPSI 37 L1.2 DATA ANALISA PENGUKURAN LUAS PERMUKAAN L1.3 DATA KINETIKA ADSORPSI 37 LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 38 L2.1 PERHITUNGANKAPASITAS ADSORPSI 38 L2.2 PERHITUNGAN LUAS PERMUKAAN ADSORBEN 38 LAMPIRAN 3 DATA HASIL ANALISA 41 LAMPIRAN 4 FOTO HASIL PENELITIAN 47 L4.1 FOTO PEMBUATAN KARBON AKTIF DENGAN AKTIVASI KALIUM HIDROKSIDA (KOH) 47 L4.2 FOTO ANALISA PENENTUAN LUAS PERMUKAAN ADSORBEN 42