PEMANTAUAN BENSIN, PREMIX, MINYAK TANAH DAN SOLAR DALAM AIR DENGAN GUGUSAN SENSOR GAS

Transkripsi

1 PEMANTAUAN BENSIN, PREMIX, MINYAK TANAH DAN SOLAR DALAM AIR DENGAN GUGUSAN SENSOR GAS Soetarno Dosen Pembimbing Prof. Dr. R. Y. PERRY BURHAN, M.Sc. SUPRAPTO, M.Si, Ph.D

2 Alur Pembahasan 2 1. Pendahuluan 2. Metodologi penelitian 3. Hasil dan pembahasan 4. Kesimpulan dan saran

3 Pendahuluan 3 Industri berkembang kebutuhan energi energi meningkat Perlu Perlu waktu waktu lama lama Tak Tak dapat dapat diaplikasikan pada pada zat zat beracun dan dan berbahaya yang yang butuh butuh segera segera diatasi diatasi Permintaan produk mendorong minyak bumi, meningkat bumi, meningkat analisis Limbah dan dan tumpahan minyak menimbulkan menghasilkan Proses pengolahan Penyimpan an an Pendistribu sian sian Masalah lingkungan dan dan gangguan ekosistem

4 Pendahuluan 4 Pendeteksian gas masih melibatkan banyak sensor, persamaan matriks yang kompleks dan menghubungkan beberapa metode dalam satu sistem (Micon dan Guy, 2007). Zhang Zhang (2008) (2008) 6 sensor sensor TGS TGS untuk untuk menentukan kesegaran daging daging sapi sapi Fucks Fucks (2008) (2008) 6 sensor sensor TGS TGS untuk untuk evaluasi bau bau Gugusan sensor; 3 TGS, TGS, 1 Af Af dan dan metode statistik PCA PCA BISSI BISSI (2005) (2005) sensor sensor untuk untuk monitoring lingkungan Tzing Tzing (2003) (2003) enose enose untuk untuk identifikasi Metode dan dan tumpahan minyak. teknologi sensor, metode baru statistik, GC/MS GC/MS Delpha (2004), (2004), 6 Barbri Barbri (2008) (2008) 6 sensor sensor TGS, TGS, PCA PCA sensor sensor TGS, TGS, PCA PCA untuk untuk kontrol untuk untuk menentukan kelembaban kesegaran sardines atmosfera

5 PERMASALAHAN Permasalahan yang diselesaikan pada penelitian ini adalah bagaimana sensitivitas dan selektivitas gugusan sensor gas ini dalam mendeteksi produk minyak bumi (bensin, premix, minyak tanah, solar dan campuran dari masing-masing sampel tersebut) TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sensitivitas dan selektivitas gugusan sensor gas untuk mendeteksi bensin, premix, minyak tanah, solar dan campuran dari masing-masing sampel tersebut dalam air MANFAAT PENELITIAN Pendahuluan 5 Memberikan metode analisis alternatif kepada masyarakat dan pengelola instalasi pengolah limbah yang terkait mengenai metode pendeteksian bensin, premix, minyak tanah, solar dan campuran dari masing-masing sampel tersebut secara insitu dengan menggunakan gugusan sensor gas.

6 Metode penelitian 6 Uji Pendahuluan 4 buah Sensor Gas (TGS-2201 dengan 2 elemen, sedangkan TGS- 2620, Af-30 dan TGS-2602 masing-masing dengan 1 elemen. (ada 5 elemen yang dinyatakan sebagai,,, dan ) Gugusan Sensor Gas Profil Tegangan Sebagai Fungsi Waktu Disusun dalam satu sistem Diuji kelayakan dengan senyawa uji (uji pendahuluan)

7 Metode penelitian 7 Uji pendahuluan Sistem pengkondisi Komputer Sampel uji sensor gas Kabin dan sensor gas Generator gas/wadah sampel uji Injeksi sampel uji

8 Metode penelitian 8 Uji sampel dalam air Air yang dicampur dengan senyawa uji* Perubahan tegangan sebagai fungsi waktu Di uji dengan gugusan sensor gas( 3 x pengulangan) Data grafik dengan pola tertentu Diolah dengan data statistik *) Bensin, Premix, Minyak tanah, Solar

9 Metode penelitian 9 Pemantauan/Uji sampel dalam air Gugusan sensor gas motor Air dan sampel Pengaduk sampel Air Pompa air

10 Metode penelitian 10 Monitoring data

11 11 Hasil dan pembahsan

12 Uji pendahuluan 12 Gas OFF Bensin Tegangan (Volt) Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.1 Plot tegangan terhadap waktu untuk bensin. Waktu respon dan waktu pemulihan = 2 detik dan 5 detik lebih baik dari pengamatan Cao (2005) 5 menit dan 20 menit.moreno dkk (2005), respon 9,4 menit dan 5 detik. Morisawa (2001), waktu respon 5 menit. Elosua waktu respon diatas 40 menit. Consales (2006) waktu respon 11 menit dan waktu pemulihan 6 menit. Gugusan sensor dapat merespon atau mendeteksi dengan baik kehadiran uap bensin. Urutan sensitivitas: Sensor4 memberikan tegangan yang paling tinggi yaitu 4,5985 Volt diikuti sebesar 1,4328, sebesar 0,6764, sebesar 0,2038 dan sebesar -0,0501 Volt.

13 Gas OFF Premix 13 Tegangan (Volt) Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.2 Plot tegangan terhadap waktu untuk Premix. waktu respon dan waktu pemulihan masing-masing sekitar 2 detik. Gugusan sensor gas yang dirancang dapat merespon atau mendeteksi dengan baik kehadiran uap Solar. Masing-masing sensor memiliki sensitivitas yang berbeda. Sensitivitas dari yang tinggi ke rendah terhadap solar adalah,,, dan sensor 5. Tetapi nilai tegangan masing-masing sensor paling rendah jika dibandingkan dengan bensin, Premix maupun minyak tanah

14 Gas OFF Minyak tanah 14 Tegangan (Volt) Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.3 Plot tegangan terhadap waktu untuk minyak tanah. waktu respon sekitar 2 detik dan waktu pemulihan sekitar 10 detik. Gugusan sensor gas yang dirancang dapat merespon atau mendeteksi dengan baik kehadiran uap minyak tanah. Masing-masing sensor memiliki sensitivitas yang berbeda. Sensitivitas dari yang tinggi ke rendah terhadap solar adalah,,, dan sensor 5. Tetapi nilai tegangan masingmasing sensor paling rendah jika dibandingkan dengan bensin, Premix maupun minyak tanah

15 Gas OFF Solar 15 Tegangan (Volt) Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.4 Plot tegangan terhadap waktu untuk sampel solar. Waktu respon sekitar 2 detik dan waktu pemulihan sekitar 25 detik. Gugusan sensor gas yang dirancang dapat merespon atau mendeteksi dengan baik kehadiran uap Solar. Masing-masing sensor memiliki sensitivitas yang berbeda. Sensitivitas dari yang tinggi ke rendah terhadap solar adalah,,, dan sensor 5. Tetapi nilai tegangan masing-masing sensor paling rendah jika dibandingkan dengan bensin, Premix maupun minyak tanah

16 PLOT TEGANGAN (Volt) TERHADAP WAKTU (detik) UNTUK BENSIN, PREMIX, MINYAK TANAH DAN SOLAR 16 Gas OFF Bensin Gas OFF Minyak tanah Tegangan (Volt) Gas ON Waktu (detik) Tegangan (Volt) Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.1 Plot tegangan terhadap waktu untuk bensin. Gambar 4.3 Plot tegangan terhadap waktu untuk minyak tanah. Gas OFF Premix Gas OFF Solar Tegangan (Volt) Gas ON Waktu (detik) Tegangan (Volt) Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.2 Plot tegangan terhadap waktu untuk Premix. Gambar 4.4 Plot tegangan terhadap waktu untuk sampel solar.

17 RESPON SENSOR TERHADAP SAMPEL UJI 17 Bensin Minyak tanah 6,0000 4,0000 Teg ang an ( Volt) 4,0000 2,0000 0,0000-2,0000 Bensin Teg ang an ( Volt) 3,0000 2,0000 1,0000 0,0000-1,0000 Minyak tanah Premix Solar Teg ang an ( Volt) Premix Teg ang an ( Volt) Solar

18 Tegangan sensor terhadap sampel uji 18 Teg ang an ( Volt) 6,0000 4,0000 2,0000 0,0000-2,0000 Jenis sensor Bensin Premix Minyak tanah Solar Bensin dan Premix menunjukkan resistansi yang hampir sama dan lebih tinggi dibanding Minyak tanah dan solar. Resistansi solar paling rendah. Hal ini dikarenakan sesuai dengan tingkat volatilitas dari bensin yang hampir sama dengan Premik, berikutnya secara berurutan dari tinggi ke rendah minyak tanah dan solar.

19 Plot tegangan sensor terhadap campuran sampel uji 19 Tegangan sensor terhadap sampel uji Tegangan (Volt) Premixbensin Premixminyak tanah Jenis sampel Premixsolar Bensinminyak tanah Bensinsolar Minyak tanahsolar Campuran sampel uji yang mengandung bensin atau Premix menunjukkan resistensi sensor yang tinggi. Campuran minyak tanah dan solar menunjukkan resistensi sensor yang rendah. Hal ini menunjukkan sensor mempunyai selektifitas yang baik

20 20 Sensitivitas Sensor 5,0000 Tegangan (Volt) 4,0000 3,0000 2,0000 1,0000 0,0000-1, (1 Bensin, 2 Premix, 3 Minyak tanah, 4 Solar) Gugusan sensor mempunyai sensitivitas yang baik namun lebh sensitif terhadap Bensin dan Premix dibanding Minyak tanah dan Solar

21 Plot score sampel uji 21 Gugusan sensor gas mempunyai selektifitas karena dapat membedakan sampel uji sesuai dengan tingkat volatilitasnya. Hal ini mendukung pengamatan Tzing (2003) bahwa kemampuan membedakan electronic nose dalam hal ini gugusan sensor gas karena sampel uji memiliki variasi tingkat volatilitas

22 Plot radar sampel uji Be nsin Premix (a) M inyak tanah (b) Solar (c) (d) Gambar 4.15 Plot radar tegangan sensor terhadap sampel uji (a) bensin, (b) premix, (c) minyak tanah, (d) solar. Area plot radar bensin dan Premix hampir sama dan lebih besar dibanding area plot radar minyak tanah dan solar yang mempunyai area yang paling kecil. Campuran yang mengandung bensin dan Premix area plot radar cenderung besar.

23 Plot radar campuran sampel uji Premix-Bensin Prem ix-minyak tanah (a) (b) Prem ix-solar Bensin-Minyak tanah (c) (d) Bensin-Solar minyak tanah-solar (e) (f) Gambar 4.16 Plot radar tegangan sensor terhadap sampel (a) Premix-bensin, (b) Premix-minyak tanah, (c) Premixsolar. (d) Bensin-minyak tanah, (e) Bensin-solar, (f) Minyak tanah-solar.

24 Pemantauan/uji Bensin, Premix, Minyak tanah dan Solar dalam air

25 Pemantauan/Uji Bensin dalam air Bensin Gas OFF 2,0000 Tegangan (Volt) 1,5000 1,0000 0, ppm 30 ppm 20 ppm 40 ppm 0, Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.18 Tegangan terhadap waktu untuk bensin dalam air Setiap kenaikan konsentrasi bensin dalam air, terjadi kenaikan tegangan

26 (ppm) Sensor1 Sensor2 Sensor3 Sensor4 Sensor5 10 0,0000±0,0000 0,0057±0,0025 0,0136±0,0109 0,4721±0,4345 0,0008±0, ,0000±0,0000 0,0086±0,0016 0,0307±0,0073 1,0269±0,1976 0,0008±0, ,0000±0,0000 0,0103±0,0010 0,0379±0,0029 1,2655±0,1027 0,0008±0, ,0000±0,0000 0,0117±0,0007 0,0442±0,0016 1,3806±0,0639 0,0008±0,0000 Tabel 4.1. Nilai rata-rata tegangan (Volt) dan simpangan baku pemantauan bensin dalam air. Bensin Tegangan (Volt) 1,5000 1,0000 0,5000 0,0000 Jenis sensor 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm Gambar 4.19 Hubungan antara konsentrasi bensin dalam air dengan tegangan sensor.

27 Pemantauan/Uji Premix dalam air Premix Gas OFF 2,5000 Tegangan (Volt) 2,0000 1,5000 1,0000 0,5000 0,0000-0, ppm 30 ppm 20 ppm 40 ppm Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.20 Tegangan terhadap waktu untuk Premix dalam air Setiap kenaikan konsentrasi Premix dalam air, diikuti dengan terjadinya kenaikan tegangan sensor waktu respon sekitar 50 detik dan waktu pemulihan sekitar 20 detik.

28 Tabel 4.2. Nilai rata-rata tegangan sensor (volt) dan simpangan baku Premix dalam air. (ppm) Sensor1 Sensor2 Sensor3 Sensor4 Sensor5 10 0,0000±0,0000 0,0057±0,0025 0,0136±0,0109 0,4721±0,4345 0,0008±0, ,0000±0,0000 0,0086±0,0016 0,0307±0,0073 1,0269±0,1976 0,0008±0, ,0000±0,0000 0,0103±0,0010 0,0379±0,0029 1,2655±0,1027 0,0008±0, ,0000±0,0000 0,0117±0,0007 0,0442±0,0016 1,3806±0,0639 0,0008±0,0000 Premix 2,0000 Tegangan (Volt) 1,5000 1,0000 0,5000 0,0000 Sensor1 Sensor2 Sensor3 Sensor4 Sensor5 Jenis sensor 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm Gambar 4.21 Hubungan antara konsentrasi Premix dalam air dengan tegangan sensor.

29 Pemantauan/Uji Minyak tanah dalam air Minyak tanah Gas OFF 2 Tegangan (Volt) 1,5 1 0,5 10 ppm 30 ppm 20 ppm 40 ppm Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.22 Tegangan terhadap waktu untuk minyak tanah dalam air Setiap kenaikan konsentrasi Premix dalam air, diikuti dengan terjadinya kenaikan tegangan sensor Waktu respon sekitar 30 detik dan waktu pemulihan sekitar 30 detik

30 Tabel 4.3. Nilai rata-rata tegangan dalam volt dan simpangan baku minyak tanah dalam air. (ppm) Sensor1 Sensor2 Sensor3 Sensor4 Sensor5 10 0,0000±0,0000 0,0073±0,0005 0,0138±0,0017 0,7841±0,1358 0,0007±0, ,0000±0,0000 0,0127±0,0020 0,0336±0,0054 1,3251±0,1769 0,0007±0, ,0000±0,0000 0,0148±0,0027 0,0402±0,0067 1,5707±0,1689 0,0006±0, ,0000±0,0000 0,0169±0,0023 0,0455±0,0078 1,7391±0,1582 0,0006±0,0000 Minyak tanah Tegangan (Volt) Jenis sensor 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm Gambar 4.23 Hubungan antara konsentrasi minyak tanah dalam air dengan rata-rata puncak perubahan tegangan sensor.

31 Pemantauan/Uji Solar dalam air Solar Gas OFF Tegangan (Volt) 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0-0,2 40 ppm 30 ppm 20 ppm 10 ppm Gas ON Waktu (detik) Gambar 4.24 Tegangan terhadap waktu untuk solar dalam air Setiap kenaikan konsentrasi Premix dalam air, diikuti dengan terjadinya kenaikan tegangan sensor Waktu respon sekitar 30 detik dan waktu pemulihan sekitar 15 detik

32 Tabel 4.4. Nilai rata-rata tegangan sensor dalam volt dan simpangan baku solar dalam air. (ppm) Sensor1 Sensor2 Sensor3 Sensor4 Sensor5 10 0,0000±0,0000 0,0068±0,0011 0,0095±0,0029 0,5311±0,1571 0,0008±0, ,0000±0,0000 0,0088±0,0015 0,0143±0,0048 0,7753±0,1931 0,0008±0, ,0000±0,0000 0,0105±0,0011 0,0175±0,0037 0,9508±0,1305 0,0008±0, ,0015±0,0027 0,0112±0,0013 0,0188±0,0038 1,0059±0,1514 0,0008±0,0000 Solar Tegangan (Volt) 1,5 1 0, ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm Jenis sensor Gambar 4.25 Hubungan antara konsentrasi solar dalam air dengan tegangan sensor.

33 Score Plot of Petroleum Derivatives 10 ppm 1,0 Bensin Minyak tanah Solar 0,5 Minyak tanah Solar PCA2 (9,6) 0,0 P remix Ben sin Bensin P remix S o lar Minyak tanah Premix Minyak tanah Ben sin S o lar -0,5-1,0 Premix PCA 1 (88,2%) Sampel produk minyak bumi dalam air yang merupakan senyawa hidrokarbon dapat dikelompokkan dan dipisahkan dengan baik, yang menunjukkan kemampuan membedakan dari gugusan senor gas. Kesimpulannya gugusan sensor gas memiliki sensitivitas dan selektivitas serta dapat mendeteksi sampel uji

34 Kesimpulan dan saran

35 Kesimpulan Gugusan sensor gas yang dirancang dengan menggabungkan sensor tipe TGS dan Af yaitu Sensor1 (TGS2201a), Sensor2 (TGS2201b), Sensor3 (TGS2620), Sensor4 (Af30) dan Sensor5 (TGS2602), dapat digunakan untuk mendeteksi bensin, premix, minyak tanah, solar dan campuran dari masing-masing sampel produk minyak bumi maupun campurannya dalam air. Hal ini menunjukkan bahwa gugusan sensor sensitif dan selektif terhadap sampel uji Kemampuan gugusan sensor gas mendeteksi adanya sampel uji tersebut didasarkan adsorbsi sampel uji pada permukaan bahan aktif sensor yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan sensor gas. Tegangan sensor yang tinggi terhadap bensin dan Premix namun rendah untuk minyak tanah dan solar, menjelaskan bahwa gugus sensor lebih sensitif terhadap bensin dan Premix, dan campuran yang mengandung bensin dan Premix dibanding minyak tanah dan solar. Selain itu tegangan sensor cenderung naik sesuai dengan kenaikan konsentrasi sampel uji, hal ini menunjukkan gugusan sensor juga sensitif terhadap perubahan konsentrasi

36 Data analisis komponen utama memperlihatkan bahwa gugusan sensor dapat mengelompokkan sampel uji atas dasar tingkat volatilitasnya. Bensin dan Premix cenderung satu kelompok dengan volatilitas tinggi, kelompok yang lain adalah minyak tanah dan solar dengan volatilitas rendah. Hal ini menunjukan bahwa gugusan sensor gas memiliki selektivitas yang baik karena mampu membedakan bensin dan Premix dengan minyak tanah dan solar. Saran Berdasarkan hasil uji bensin, Premix, minyak tanah, solar dan campuran dari masing-masing sampel produk minyak bumi pada penelitian ini, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mendeteksi tumpahan atau limbah produk minyak pada lingkungan air. Penelitian ini perlu dilakukan untuk mengetahui akurasi dan realiabilitas sistem sensor pada monitoring tumpahan atau limbah minyak dalam lingkungan air

37 Sekian Terima kasih,

38

39