ANALISIS PERUBAHAN TEGANGAN DALAM DETEKSI KEADAAN AIR DENGAN FREE-DIPPING METHOD MENGGUNAKAN SENSOR KITOSAN TESIS. Oleh

Transkripsi

1 ANALISIS PERUBAHAN TEGANGAN DALAM DETEKSI KEADAAN AIR DENGAN FREE-DIPPING METHOD MENGGUNAKAN SENSOR KITOSAN TESIS Oleh MUHAMMAD FICKY AFRIANTO /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 ANALISIS PERUBAHAN TEGANGAN DALAM DETEKSI KEADAAN AIR DENGAN FREE-DIPPING METHOD MENGGUNAKAN SENSOR KITOSAN TESIS Oleh MUHAMMAD FICKY AFRIANTO /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

3 ANALISIS PERUBAHAN TEGANGAN DALAM DETEKSI KEADAAN AIR DENGAN FREE-DIPPING METHOD MENGGUNAKAN SENSOR KITOSAN T E S I S Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika Pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Oleh MUHAMMAD FICKY AFRIANTO /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

4 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : ANALISIS PERUBAHAN TEGANGAN DALAM DETEKSI KEADAAN AIR DENGAN FREE-DIPPING METHOD MENGGUNAKAN SENSOR KITOSAN Nama Mahasiswa : MUHAMMAD FICKY AFRIANTO Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Magister Ilmu Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui, Komisi Pembimbing Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M. Sc K e t u a Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc Anggota Ketua Program Studi, Dekan, Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc Dr. Sutarman, M. Sc NIP NIP

5 PERNYATAAN ORISINILITAS ANALISIS PERUBAHAN TEGANGAN DALAM DETEKSI KEADAAN AIR DENGAN FREE-DIPPING METHOD MENGGUNAKAN SENSOR KITOSAN T E S I S Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, 24 Juli 2013 Muhammad Ficky Afrianto NIM

6 PERNYATAAN PERSETUJAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini : N a m a : Muhammad Ficky Afrianto N I M : Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : T e s i s Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : ANALISIS PERUBAHAN TEGANGAN DALAM DETEKSI KEADAAN AIR DENGAN FREE-DIPPING METHOD MENGGUNAKAN SENSOR KITOSAN Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif ini, berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 24 Juli 2013 Muhammad Ficky Afrianto NIM

7 Telah diuji pada Tanggal : 24 Juli 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota : Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M. Sc : 1. Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc 2. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 3. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.S 4. Dr. Susilawati, M. Si

8 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar : Muhammad Ficky Afrianto Tempat dan Tanggal Lahir : Tebing Tinggi, 18 Januari 1986 Alamat Rumah : Jalan Aurduri Raya III Blok Kelurahan Penyengat Rendah kecamatan Telanaipura Jambi Telepon /Fax/HP : mhd.ficky@ymail.com Instansi Tempat Bekerja : - Alamat Kantor : - Telepon : - DATA PENDIDIKAN SD : SD Negeri 21 Pangkalan LimaPuluh Kota Tamat : 1998 SMP : SMP Negeri 1 Padang Tamat : 2001 SMA : SMA Negeri 1 Padang Tamat : 2004 Strata-1 : Universitas Negeri Medan Tamat : 2010 Strata-2 : FMIPA USU Medan Tamat : 2013

9 ANALISIS PERUBAHAN TEGANGAN DALAM DETEKSI KEADAAN AIR DENGAN FREE-DIPPING METHOD MENGGUNAKAN SENSOR KITOSAN ABSTRAK Telah dilakukan deteksi kualitas beberapa jenis air yaitu air sungai tamiang sebelum dan sesudah treatment, air mineral serta aqudes berdasarkan perubahan tegangan air terhadap waktu pengamatan. Penelitian ini bertujuan untuk mendeteksi kualitas beberapa jenis air berdasarkan Perubahan tegangan menggunakan sensor kitosan sehingga didapat perbedaan terhadap air yang diamati. Sensor kitosan merupakan sensor yang difabrikasi dengan lapisan film tipis menggunakan kitosan. Metode tanpa-pencelupan merupakan sebuah metode baru dalam mendeteksi keadaan air. Pendeteksian dilakukan dengan mengekspos molekul air, Pengeksposan molekul molekul air tersebut dalam waktu tertentu akan menyebabkan nilai tegangan keluaran sensor berubah karena sensor akan merespon kehadiran molekul molekul air. Perubahan tegangan listrik tersebut menunjukkan perbedaan kualitas air. Hasil pengujian menunjukkan tegangan terbesar berada pada sampel air sungai sebelum treatment yaitu sebesar 184mV diikuti oleh air sungai setelah treatment sebesar 131mV sedangkan tegangan untuk air mineral diperoleh tegangan sebesar 121mV. Pengulangan dalam pengujian menunjukkan bahwa sensor kitosan memiliki respon, sensitifitas, pemulihan, stabilitas, pengulangan serta reprodubility yang baik. Pengeksposan sensor kitosan mampu untuk mendeteksi kualitas air, sehingga sensor kitosan dapat digunakan dalam menentukan kualitas air dengan metode tanpa-pecelupan. Kata Kunci : sensor kitosan, perubahan tegangan, kualitas air ANALYSIS OF VOLTAGE IN WATER DETECTION WITH FREE-DIPPING METHOD USING CHITOSAN SENSOR

10 ABSTRACT Detection of water quality river water before and after treatment, mineral water and aqudes based on the observation time. This study aims to detect multiple types of water quality based sensor voltage change using chitosan in order to get water to the observed differences. Chitosan sensor is a sensor fabricated by coating a thin film using chitosan. Non-immersion method is a new method to detect the state of the water. The detection is done by exposing the water molecules, molecules Exposures - the water molecules within the specified time will cause the value of the sensor output voltage change due to the sensor will respond to the presence of molecules - molecules of water. The voltage changes indicate differences in water quality. The test results showed the greatest stress on river water samples before treatment is equal to 184mV followed by river water after treatment while the voltage of 131mV for mineral water obtained voltage of 121mV. Repetition in testing demonstrated that the chitosan has a response, sensitivity, recovery, stability, repeatability and reprodubility good. Exposure chitosan sensor capable of detecting water quality, so that the sensor can be used in determining the chitosan water quality with no-pecelupan method. Keyword: chitosan sensor, voltage changes, water quality

11 KATA PENGANTAR Segala puja dan puji hanya kepada Allah SWT, shalawat serta salam semoga terusmenerus dilimpahkan oleh Allah SWT kepada baginda Rasulullah Muhammad SAW, keluarga dan sahabat sekalian. Dengan selesainya Tesis ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada : Rektor, Bapak Prof. Dr. dr. Syahrial Pasaribu, DTH&H., M. Sc., (CTM)., Sp. A(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis dalam mengikuti dan menyelesaikan pendidikan di. Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Sutarman, M.Sc., atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc., serta Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika, Bapak Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S., beserta seluruh staf pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Terima kasih yang tak terhingga serta penghargaan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada Bapak Dr.Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku Pembimbing I serta Bapak Dr Nasruddin MN, M.Eng.Sc, selaku Pembimbing II, atas semua sumbangan pikiran dan saran serta bimbingan dengan penuh kesabaran, dorongan, motivasi serta arahan-arahan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis ini tepat pada waktunya.terima kasih yang tak terhingga juga penulis ucapkan kepada Dewan Penguji dan Penilai Tesis, yaitu Bapak Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S., Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc.serta Ibu Dr. Susilawati, M.Si, atas kesediaannya untuk menguji dan menilai penulis. Ucapan terima kasih khusus, penulis sampaikan kepada Ayahanda dan Ibunda, Bapak H. Ir.Sucipto dan Ibu Elly Afrida yang telah bersusah payah membesarkan, menyekolahkan, membiayai dan mendidik penulis dengan penuh kasih sayang. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada rekan mahasiswa-mahasiswi Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pasca Sarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Angkatan 2011 atas kebersamaan dan persahabatan yang telah terjalin selama ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Abangda Zulkarnain Putra, Witri Mirza Yuhanan, Mulyadi, Winsyah Ritonga, Warkum, Ucok Oka Rakasiwi Harahap yang selalu seiring jalan dalam suka maupun duka, semoga persahabatan dan persaudaraan ini tetap terjaga serta menjadi kenangan terindah hingga akhir hayat.

12 Sekali lagi penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setinggitingginya kepada mereka yang telah penulis sebutkan satu persatu. Semoga kebaikkan mereka dibalas dengan limpahan pahala yang berlipat ganda, terjaga kesehatannya, tetap dalam rahmat dan hidayah serta perlindungan Tuhan Yang Maha Esa. Penulis menyadari bahwa Tesis ini tidak mungkin terlepas dari kesalahan. Oleh sebab itu dengan senang hati penulis menerima kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaannya. Medan, 24 Juli 2013 Penulis, Muhammad Ficky Afrianto

13 DAFTAR ISI Kata Pengantar Abstrak Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel i iii v vi vii Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalahan Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian 3 Bab II Tinjauan Pustaka 2.1 Air Faktor Faktor Fisika dan Kimia Air Model Pengolahan Air Metode DeteksiKualitas Air Sensor Kitosan 14 Bab III Metode Penelitian 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Alat Penelitian Bahan Penelitian Diagram Alir Penelitian Analisa Kualitas Air dengan Metode Tanpa Celup Prosedur Kerja 22 Bab IV Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Deteksi Kualitas Air sungai Sebelum Treatment Hasil Deteksi Kualitas Air Sungai Sesudah Treatment Hasil Deteksi Kualitas Air Mineral Hasil Deteksi Kualitas Aquadest Hasil Gabungan Deteksi Kualitas Seluruh Sampel Karakteristik Air 33

14 Bab V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran 38 Daftar Pustaka Lampiran

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses Elektrolisa Air 9 Gambar 2.2 Elektrolizer 11 Gambar 2.3 Prinsip free-dipping method 12 Gambar 2.4 Pembentukan sensor kitosan pada permukaan tembaga (Cu) 12 Gambar 2.5 Ekivalen Sensor 13 Gambar 2.6 Struktur Kitosan 15 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 20 Gambar 3.2 Skematik Alat 21 Gambar4.1 Grafik Perubahan Tegangan Air Sungai Tamiang Sebelum Treatment 23 Gambar4.2 Grafik Perubahan Kelembapan Relative Air Sungai Tamiang Sebelum Treatment 25 Gambar4.3 Grafik Perubahan Temperatur Air Sungai Tamiang Sebelum Treatment 25 Gambar4.4 Grafik Perubahan Tegangan Air Sungai Tamiang Sesudah Treatment 26 Gambar 4.5 Grafik Perubahan Tegangan Air Mineral 27 Gambar 4.6 Grafik Perubahan Kelembapan Relative Air Mineral 29 Gambar 4.7 Grafik Perubahan Temperatur Air Mineral 29 Gambar 4.8 Grafik Perubahan Tegangan Aquades 30 Gambar 4.9 Grafik Gabungan Kualitas Air yang diuji 31 Gambar Gambar kitosan dalam bentuk membran yang diendapkan ke atas lapisan Cu. 35 Gambar Gambar SEM kitosan yang diendapkan pada suatu substrat 36

16 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Warna Endapan Setelah elektrolisa air 10 Tabel 2.2. Bentuk Kitosan serta Sifatnya 17 Tabel 4.1 Tegangan Maksimum Sensor Untuk Air Sungai 24 Tabel 4.2 Tegangan Maksimum Sensor Untuk Air Sungai Sesudah Treatment 27 Tabel 4.3 Tegangan Maksimum untuk Sampel Air Mineral 28 Tabel 4.4 Tegangan Maksimum Untuk Air Aquadest 31 Tabel 4.5 Pengujian air sungai sebelum pengolahan 33