PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR SKRIPSI ZULFA UMMU SYAHIDAH

Transkripsi

1 PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR SKRIPSI ZULFA UMMU SYAHIDAH DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains ZULFA UMMU SYAHIDAH DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 PERSETUJUAN Judul : Pembuatan Busa Poliuretan Alam dari Isolasi Lignin dengan Aditif Tawas untuk Penjernihan Air Kategori : Skripsi Nama : Zulfa Ummu Syahidah Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : Kimia Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Disetujui di Medan, April 2015 KomisiPembimbing: Pembimbing 2, Pembimbing 1, Dr. Darwin YunusNasution, MS Prof. Dr. Thamrin, M.Sc NIP NIP Diketahui/DisetujuiOleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, DR. RumondangBulan, MS NIP PERNYATAAN

4 PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASILIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUKPENJERNIHAN AIR SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, April 2015 ZULFA UMMU SYAHIDAH PENGHARGAAN

5 Bismillahirrahmanirrahiim, Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti. Penghargaan yang tinggi kepada orang tua tercinta, Ayahanda SyafriAdnan dan Ibunda Erdina Munaf, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Kepada Adinda Fikra Fauzanah dan Yahya Assalam yang selalu membuat jengkel tetapi juga memberikan perhatian dan motivasi yang besar, semoga kita selalu bisa mengukir senyum di wajah kedua orang tua kita. Aamiin. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya. Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih juga kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Saharman Gea, Ph.D dan Kak Sri Rahayu, S.Si selaku kepala dan laboran Laboratorium Kimia Dasar. Terima kasih atas segala fasilitas selama mengerjakan penelitian. Untuk keluarga besar laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk , terima kasih atas persaudaraan selama ±4 tahun ini. Terkhusus untuk sahabatsahabat penulis, Mery, Nirmala, Sumariah, Iis, Nami, Riana, dan Siska, terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama pendidikan ini dan terima kasih atas persahabatan yang tulus ini. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2010, terima kasih atas segala doa dan kekompakannya. Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal Alamiin. Penulis

6 PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi penambahan tawas pada busa poliuretan terhadap waktu pengaliran pada penyaringan air payau. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu isolasi lignin dari serbuk kayu jati, pembuatan busa poliuretan-tawas (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), karakterisasi busa poliuretan-tawas, analisa permeabilitas, dan analisa parameter air payau yang meliputi ph, jumlah zat padat tersuspensi (TSS), dan jumlah zat padat terlarut (TDS). Air payau sebelum penyaringan menggunakan busa poliuretan dengan penambahan tawas tidak layak untuk digunakan, hal ini dapat dilihat dari hasil analisis air payau sebelum penyaringan. Hasil analisa FT- IR untuk busa poliuretan tanpa tawas dan busa poliuretan dengan tawas menunjukkan tidak adanya gugus baru yang muncul pada spektrum yang mengindikasikan bahwa interaksi yang berlangsung antara tawas dan busa poliuretan hanya interaksi fisika saja. Hal ini didukung dengan hasil analisa SEM busa poliuretan dengan tawas yang menunjukkan adanya aglomerasi aditif tawas pada permukaan busa poliuretan. Adanya aglomerasi ini menyebabkan waktu pengaliran berbeda-beda setiap variasi tawas dalam busa poliuretan, dan diperoleh waktu pengaliran paling lama pada variasi busa poliuretan-tawas (30%-70%). Hasil analisa parameter air payau menggunakan busa poliuretan-tawas (30%- 70%) untuk ph tidak berubah sebelum dan sesudah penyaringan yaitu 6, untuk jumlah zat padat tersuspensi (TSS) mengalami penurunan sebesar 75%, dan untuk jumlah zat padat terlarut (TDS) mengalami penurunan sebesar 23,711%. Kata kunci : Busa poliuretan, Lignin, Tawas, Penjernihan air

7 SYNTHESIZE OF POLYURETHANE FOAM FROM LIGNIN ISOLATE WITH ALUM ADDITIVE FOR WATER PURIFICATION ABSTRACT This research purposed to learn the influence of the addition alum on foam polyurethane to flow time of the filtering brackish water. This research consists of some steps, are isolation of lignin from teak powder, synthesize of foam polyurethane-alum (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), characterization foam polyurethane-alum, analyze of permeability, and analyze parameter of brackish water include ph, turbidity, and total solid suspended (TSS). The brackish water before filtering using foam polyurethane with alum is not suitable to use, it can be seen from the result of analyze brackish water before filtering. The result of analyze FT-IR for foam polyurethane without alum and foam polyurethane with alum indicates there are no new groups that appear on spectrum, it indicates that interaction which took place between alum and foam polyurethane only physics interaction. It supported with the result of analyze SEM of foam polyurethane with alum that indicate presence aglomeration of alum on foam polyurethane surface. The presence of this aglomeration causing the differences of flow time every alum variation on foam polyurethane, and obtained the maximum flow time on variation foam polyurethane-alum (30%-70%). The result of parameter analysis of brackish water using foam polyurethane-alum (30%-70%) for ph is not changed before and after filtering, it is 6, for total suspended solid (TSS) goes down 75%, and for total dissolved solid goes down 23,711%. Keywords : Polyurethane foam, Lignin, Alum, Water purification

8 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Singkatan Daftar Lampiran Halaman i ii iii iv v vi ix x xi xii Bab 1. Bab 2. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Lokasi Penelitian Metodologi Penelitian 6 Tinjauan Pustaka 2.1. Kayu Jati Polimer Lignin Poliuretan Komponen Pembentuk Poliuretan Isosianat Poliol Bahan Pengembang (blowing agent) Kegunaan Poliuretan Busa Poliuretan Tawas Air Payau Karakteristik Air Payau Air Bersih Syarat Air Bersih Kualitas Air Bersih 20

9 2.9. Karakterisasi Polimer Fourier Transform Infrared (FT-IR) Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 24 Bab 3. Bab 4. Metode Penelitian 3.1. Alat Bahan Prosedur Penelitian Pembuatan Larutan H 2 SO 4 72% Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis 26 Linn. f) Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati Penentuan Kadar Kemurnian Lignin Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier 28 Transform Infrared (FT-IR) Pembuatan Busa Poliuretan Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 29 Fourier Transform Infrared (FT-IR) Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 29 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan Persiapan Sampel Air Payau Analisa Parameter Sampel Air Payau Analisa Derajat Keasaman (ph) Analisa Jumlah Zat Padat 31 Tersuspensi (TSS) Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut 31 (TDS) 3.4. Bagan Penelitian Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 32 (Metode Klason (SII dan )) Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin Bagan Pembentukan Busa Poliuretan 34 Hasil dan Pembahasan 4.1. Hasil Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati Rendemen Lignin Isolat Kadar Kemurnian Lignin Pembuatan Busa Poliuretan Pembahasan Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan 43 Fourier Transform Infrared (FT-IR) Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 45 Fourier Transform Infrared (FT-IR)

10 2.9. Karakterisasi Polimer Fourier Transform Infrared (FT-IR) Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 24 Bab 3. Bab 4. Metode Penelitian 3.1. Alat Bahan Prosedur Penelitian Pembuatan Larutan H 2 SO 4 72% Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis 26 Linn. f) Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati Penentuan Kadar Kemurnian Lignin Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier 28 Transform Infrared (FT-IR) Pembuatan Busa Poliuretan Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 29 Fourier Transform Infrared (FT-IR) Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 29 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan Persiapan Sampel Air Payau Analisa Parameter Sampel Air Payau Analisa Derajat Keasaman (ph) Analisa Jumlah Zat Padat 31 Tersuspensi (TSS) Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut 31 (TDS) 3.4. Bagan Penelitian Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 32 (Metode Klason (SII dan )) Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin Bagan Pembentukan Busa Poliuretan 34 Hasil dan Pembahasan 4.1. Hasil Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati Rendemen Lignin Isolat Kadar Kemurnian Lignin Pembuatan Busa Poliuretan Pembahasan Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan 43 Fourier Transform Infrared (FT-IR) Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 45 Fourier Transform Infrared (FT-IR)

11 Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 47 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisa Parameter Air Payau 50 Bab 5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan Saran 53 Daftar Pustaka 54 Lampiran 58

12 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel 2.1 Klasifikasi busa poliuretan Hubungan DO dengan kualitas air Penggolongan daerah radiasi inframerah Data perolehan fluks setiap busa poliuretan Pita serapan FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati Pita serapan FT-IR busa poliuretan tanpa tawas Pita serapan FT-IR busa poliuretan+tawas Data hasil analisa parameter air payau 47 50

13 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Struktur lignin Unit penyusun lignin Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI Struktur PPG Sistem penyaringan air untuk analisa permeabilitas (i) Serbuk kayu jati, (ii) Serbuk kayu jati ukuran mesh 4.2 Lignin isolat serbuk kayu jati Reaksi sintesis poliuretan Proses analisa permeabilitas Grafik hubungan waktu pengaliran Vs variasi tawas 42 dalam PUF 4.6 Grafik hubungan nilai fluks Vs variasi tawas dalam PUF Spektrum FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati Spektrum FT-IR PUF tanpa tawas dan PUF+tawas Hasil analisa SEM busa poliuretan tanpa penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x Hasil analisa SEM busa poliuretan dengan penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x

14 DAFTAR SINGKATAN FT-IR MDI MWL NDI PPG pphp PUF SEM TDI TDS TSS = Fourier Transform Infrared = Diphenylmethane diisocyanate = Milled Wood Lignin = Naphtalene diisocyanate = Polipropilena glikol = part per hundred polyol = Polyurethane foam = Scanning Electron Microscopy = Toluena diisocyanate = Total Dissolved Solid = Total Suspended Solid

15 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman 1 Proses Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 59 2 Busa Poliuretan dengan Berbagai Variasi 60 Tawas 3 Spektrum FT-IR Lignin Isolat Serbuk Kayu 61 Jati 4 Spektrum FT-IR Indulin AT dengan Isolat 61 Lignin (Heradewi. 2007) 5 Spektrum FT-IR Busa Poliuretan Tanpa 62 Tawas 6 Spektrum FT-IR Busa Poliuretan+Tawas 63 7 Hasil Perhitungan Penentuan Rendemen 63 Lignin Isolat Serbuk Kayu Jati 8 Hasil Perhitungan Penentuan Kadar 64 Kemurnian Lignin Isolat 9 Hasil Perhitungan Jumlah Padatan Terlarut Hasil Perhitungan Jumlah Padatan Tersuspensi Peraturan Kementerian Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/