BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Air bersih adalah kebutuhan yang sangat vital untuk kehidupan masyarakat. Namun seiring berjalannya waktu, air bersih di Indonesia sulit untuk diperoleh. Hal ini dikarenakan semakin meningkatnya limbah industri maupun limbah rumah tangga yang menyebabkan air menjadi tercemar dan tidak dapat digunakan lagi. Maka salah satu cara untuk meningkatkan cadangan air adalah mengolah air sehingga dapat menjadi bahan baku kembali. Salah satu teknologi pengolahan air bersih yang umum dilakukan oleh masyarakat adalah teknologi saringan pasir lambat. Teknologi saringan pasir lambat banyak diterapkan di Indonesia secara konvensional dengan arah aliran dari atas ke bawah (down flow). Namun teknologi ini masih kurang efektif bila musim hujan, karena akan terjadi penyumbatan pada saringan pasir sehingga harus dilakukan pencucian secara manual (Said, 1999). Air yang jarang dimanfaatkan oleh masyarakat untuk keperluan sehari-hari adalah air payau, yaitu campuran antara air tawar dan air laut. Hal ini disebabkan air payau memiliki tingkat salinitas yang tinggi sehingga memberikan rasa asin pada air. Proses desalinasi yang umum dilakukan adalah dengan evaporasi dan reverse osmosis. Namun cara tersebut membutuhkan biaya dan perawatan yang cukup mahal. Alternatif proses lain yang mungkin dilakukan adalah teknik resin penukar ion. Menurut Apriani (2010), dengan menggunakan resin penukar ion berupa Amberjet 1200 H + dan Amberjet 4400 OH - dapat menurunkan salinitas air payau sehingga memenuhi kriteria air bersih berdasarkan ketentuan Permenkes RI NO.907/MENKES/SK/VII/2002.

2 Penelitian mengenai bahan pengikat (binder) telah banyak dilakukan. Selain karet alam, poliuretan juga sangat baik digunakan sebagai bahan pengikat. Kehadiran poliuretan dapat meningkatkan sifat termal dan mekanik sehingga memungkinkan poliuretan dijadikan sebagai komposit yang serbaguna. Dalam penelitiannya, Donateet al (2011) memanfaatkanserbuk kalsium karbonat (PCC) kedalam perekat termoplastik poliuretan (TPU) dapat meningkatkan sifat viskoelastis dan reologi dari TPU. Interaksinya dapat dilihat berdasarkan peningkatan bilangan gelombang dari poliuretan melalui analisa ATR-IR. Kristalinitas dari segmen lunak di dalam poliuretan menurun karena penambahan PCC, tetapi daya rekat dari TPU dapat meningkat. Dimana daya rekat paling optimum dihasilkan dari TPU berisi 10% dari berat PCC. Namun tidak dikemukakan aplikasi dari pembuatan TPU tersebut. Ozbelge et al (2001) membuat komposit dari karet alam dengan menambahkan empat jenis koagulan yang berbeda yaitu (Al 2 (SO 4 ) 3, Fe 2 (SO 4 ) 3, FeSO 4, FeCl 3 ) disertai penambahan Ca(OH) 2. Komposit ini diaplikasikan untuk menghilangkan senyawa fenolik. Zhang (2009) telah melakukan penelitian dengan mencampurkan serbuk silika, silane modified kaolin (SMK), dan karet alam yang diproses melalui melt blending. Kaolinit terdispersi ke dalam karet alam yang berperan sebagai matriks. Sifat mekanik dari NR/SMK sangat baik dibandingkan karet alam murni saja. Sedangkan komposit NR/PS memiliki sifat gas pembawa yang baik. Dalam penelitian Spirkova (2014) pembuatan komposit polibutadiena dari poliuretan dan nanokarbon menhghasilkan campuran yang homogen, dimana poliuretan dijadikan sebagai matriks. Sarkawi (2014) dalam penelitiannya menyatakan bahwa pencampuran antara silika (pasir) sebagai filler ke dalam karet alam dapat meningkatkan suhu transisi gelas komposit dan mengurangi gangguan yang mungkin timbul dari protein. Manik (2014) membuat komposit busa poliuretan dengan pengisi mikrobentonit dan arang aktif yang diaplikasikan sebagai bahan penyaring untuk pengolahan air bersih DAS belawan. Analisa air setelah penyaringan menunjukkan penurunan kadar TSS dan nilai kekeruhan.

3 Penelitian mengenai komposit berbasis bahan alam sangat dianjurkan untuk dikembangkan pada saat ini untuk mengurangi tingkat pencemaran lingkungan dan memanfaatkan limbah-limbah biomassa. Pembuatan poliuretan berbasis minyak jarak kepyar (castor oil) telah dilakukan oleh Rahmawati, T.I (2012) dengan kombinasi polipropilena glikol, sebagai sumber poliol alami dan polipropilena glikol sebagai sumber poliol sintetis. Hasilnya menunjukkan semakin besar jumlah castor oil yang digunakan, rasio ekspansi volume dan diameter sel semakin menurun dan densitas sel semakin meningkat. Sementara Wang, T (2007) mensintesis busa poliuretan dari jagung yang dicairkan (liquified corn stover) dengan campuran polimetilena polifenilisosianat (PAPI) dengan metode one-shoot. Sifat mekanik dapat diatur sesuai kebutuhan dan penggunaan dengan cara mengubah rasio [NCO]/[OH]. Biofiltrasi juga dimanfaatkan oleh Amarsana (2005) dengan mensintesis busa poliuretan dengan variasi adsorben pengisi yaitu zeolit, barit, sepiolit, dan dolomit untuk menyaring gas toluena di udara. Lemos (2006) memanfaatkan busa poliuretan dalam proses pemisahan zatzat anorganik untuk ekstraksi fase padat. Penggunaan poliuretan telah mengalami banyak perkembangan, hingga terbukti dapat dijadikan sebagai binder yang dapat dibuat sesuai peruntukannya.poliuretan dapat disintesis dengan mereaksikan senyawa poliol dan senyawa isosianat. Poliol yang digunakan dapat berupa poliol alami seperti lignin maupun poliol sintetis seperti polipropilena glikol. Berdasarkan uraian di atas, peneliti tertarik untuk mensintesis poliuretan dengan memanfaatkan lignin isolat kayu sebagai sumber poliol alami yang dikombinasikan dengan polipropilen glikol 1000 sebagai sumber poliol sintetis. Poliuretan yang disintesis digunakan sebagai binder, lalu ditambahkan bahan aditif berupa pasir sehingga poliuretan yang dihasilkan dapat dimanfaatkan sebagai penyaring air.

4 1.2 Perumusan Masalah 1. Apakah lignin dapat diisolasi dari kayu jati menggunakan H 2 SO 4 60%. 2. Bagaimana cara pembuatan poliuretan dari campuran lignin isolat kayu jati dengan PPG 1000, air, TDI serta penambahan pasir sebagai bahan aditif. 3. Bagaimana pengaruh variasi penambahan pasir terhadap air hasil penyaringan dengan poliuretan yang dihasilkan. 4. Bagaimana karakteristik dari poliuretan yang dihasilkan dengan analisa gugus fungsi dan analisa morfologi. 5. Bagaimana analisa derajat keasaman (ph), TDS dan TSS dari air yang telah disaring menggunakan poliuretan. 1.3 Pembatasan Masalah 1. Lignin yang digunakan diisolasi dari serbuk gergajian kayu jati yang berasal dari toko perabot jati daerah Pasar 3 Medan Tembung. 2. Pasir yang digunakan adalah jenis pasir komersil dari toko bahan bangunan Panglima Denai. 3. Pereaksi yang digunakan Toluena Diisosianat (TDI) dan Polipropilena Glikol (PPG) Perbandingan berat PU/Pasir yang digunakan adalah 10:0, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8, 1:9 (dalam satuan gram). 5. Air payau diambil di daerah Medan Belawan. 6. Karakterisasi poliuretan untuk analisa gugus fungsi dengan menggunakan Fourier Transform-InfraRed (FTIR), analisa morfologi dengan Scanning Electron Microscope(SEM), dan analisa derajat keasaman (ph), TDS serta TSS untuk analisa parameter air payau.

5 1.4 Tujuan Penelitian 1. Untuk mengetahui apakah lignin dapat diisolasi dari kayu jati menggunakan H 2 SO 4 60%. 2. Untuk mengetahui cara pembuatan poliuretan dari campuran lignin isolat kayu jati, Polipropilena Glikol 1000, air, TDI dan penambahan pasir sebagai bahan aditif. 3. Untuk mengetahui pengaruh variasi penambahan pasir terhadap air hasil penyaringan dengan poliuretan yang dihasilkan. 4. Untuk mengetahui analisa gugus fungsi poliuretan yang dihasilkan dengan menggunakan Fourier Transform-Infra Red (FTIR) dan analisa morfologi dengan Scanning Electron Microscope(SEM). 5. Untuk mengetahui analisa derajat keasaman (ph), TDS dan TSS dari air yang telah disaring menggunakan poliuretan. 1.5 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan dalam proses penyaringan air, sehingga meningkatkan cadangan air masyarakat dan nilai tambah limbah penggergajian kayu jati dalam bidang industri. 1.6 Lokasi penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Dasar FMIPA USU Medan, Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU dan Laboratorium Organik FMIPA UGM untuk analisa gugus fungsi dengan FTIR, Laboratorium Terpadu FMIPA USU untuk analisa morfologi dengan SEM, Laboratorium Penelitian Teknik Kimia Fakultas Teknik USU untuk hot press, Labotarorium Ilmu Dasar FMIPA USU untuk analisa ph, TDS dan TSS.

6 1.7 Metodologi Penelitian Penelitian ini berupa eksperimental laboratorium, terdiri dari 2 tahapan, yaitu: 1. Tahap penyiapan serbuk kayu jati kemudian diisolasi untuk mendapatkan lignin. Karakterisasi yang digunakan adalah analisa gugus fungsi dengan menggunakan Spektroskopi FTIR. Variabel-variabel yang digunakan adalah: - Variabel tetap: Suhu ( C) Berat serbuk kayu jati (gram) Waktu hidrolisis (menit) Volume (ml) Konsentrasi H 2 SO 4 (%) - Variabel terikat: Analisa gugus fungsi dengan FTIR 2. Tahap pembuatanpoliuretan dengan mencampurkan lignin, PPG 1000, air, dan TDI dalam reactor. Ditaburkan pasir perlahan ke dalam reaktor, panaskan dan aduk 5 menit, tuang ke dalam cetakan, biarkan proses curing selama 2 hari, press selama 10 menit. Dikarakterisasi analisa gugus fungsi dengan FTIR, analisa morfologi dengan SEM, dan analisa parameter air payau. Perbandingan berat PU/pasir yang digunakan adalah 10:0, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8, 1:9 (dalam satuan gram). Variabel yang digunakan adalah : - Variabel tetap: Suhu ( C) Waktu (menit) - Variabel terikat: Analisa gugus fungsi dengan FTIR Analisa ph Analisa morfologi dengan SEM Analisa TSS Analisa TDS - Variabel bebas: Berat TDI (gram) Berat pasir (gram) Berat air (pphp) Berat lignin (gram) Berat PPG 1000 (gram)