Kata kunci: Starch, Polycrylamide, Polyaluminium Chloride, dye removal, dyes

Transkripsi

1 PADUAN FLOKULAN HASIL SINTESA STARCH-GRAFT-POLYACRYLAMIDE DENGAN POLYALUMINIUM CHLORIDE UNTUK MENGHILANGKAN WARNA PADA LIMBAH CAIR Nama Mahasiswa/NRP : 1. Nadia Permata/ Putri Purnamasari/ Jurusan : Teknik Kimia FTI-ITS Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Sumarno, M.Eng Abstrak Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pengaruh dosis flokulan dan pengaruh ph terhadap kinerja flokulasi dari Starch-graft-Polyacrylamide (St-g-PAM), Polyaluminium chloride (PAC), dan perpaduan antara St-g-PAM dan PAC untuk menghilangkan warna pada limbah cair. Starch-g-Polyacrylamide (St-g-PAM) merupakan flokulan modifikasi polimer alami dan sintetik yang lebih efektif dibanding homopolimer Starch maupun Polyacrylamide. Pada penelitian ini, Starch-g-Polyacrylamide disintesa dengan metode grafting to dan teknik polimerisasi larutan. Sintesa flokulan ini dilakukan dalam dua tahap terpisah yaitu mensintesa non-terminated Polyacrylamide (nt-pam) dari acrylamide, dan mencangkokkan non-terminated Polyacrylamide (nt-pam) pada polimer backbone starch kemudian melakukan terminasi. Penelitian ini diawali dengan proses pelarutan starch dalam reaktor gelas dalam aquadest dan dipanaskan sampai suhu 68 o C, kemudian didinginkan hingga mencapai suhu ruangan. Kedua, polimerisasi acrylamide dilakukan dalam reaktor gelas secara batch yang dilengkapi dengan pengaduk dan suhu dijaga konstan. Produk yang dihasilkan diuji kemampuannya dalam menghilangkan warna pada limbah cair. Limbah cair yang digunakan adalah Reactive Red Dyes dan Direct Orange Dyes. Studi mengenai kemampuan dari flokulan komersial seperti Polyaluminum Chloride juga dilakukan untuk membandingkan kinerja flokulan antara St-g-PAM saja maupun dengan kombinasi dari kedua flokulan tersebut. Dari hasil uji penghilangan warna diperoleh bahwa dengan penambahan St-g-PAM, % dye removal yang diperoleh sebesar 45,553% untuk Direct Orange dan 44,199% untuk Reactive Red pada konsentrasi 0,0125 ppm, sementara untuk PAC, diperoleh % dye removal sebesar 35,654% untuk Direct Orange dan 47,202% untuk Reactive Red pada konsentrasi 1 ppm. Untuk perpaduan diperoleh hasil yang lebih baik dibandingkan dengan St-g-PAM maupun PAC saja. Kondisi terbaik dalam penghilangan warna dari Direct Orange dan Reactive Red dicapai pada ph 11. Kata kunci: Starch, Polycrylamide, Polyaluminium Chloride, dye removal, dyes 1

2 THE COMBINATION OF SELF SYNTHESIZED STARCH- GRAFT- POLYACRYLAMIDE WITH POLYALUMINIUM CHLORIDE FOR DYE REMOVAL OF WASTE WATER Name/NRP : 1. Nadia Permata/ Putri Purnamasari/ Department : Teknik Kimia FTI-ITS Advisor : Dr. Ir. Sumarno, M.Eng Abstract The purpose of this research for studied the effect of flocculant dose and ph adjustment on flocculation performance of Starch-graft-Polyacrylamide (St-g-PAM), Polyaluminium Chloride (PAC), and the combination between St-g-PAM and PAC to removal color from waste water. Starch-graft-Polyacrylamide (St-g-PAM) was flocculant modification between natural and synthetic flocculant that more effective than homopolymer of Starch or Polyacrylamide. In this research, Starch-graft-Polyacrylamide was synthesized by grafting to method and solution polymerization technic. This synthesized divide in two parts, synthesized of non-terminated Polyacrylamide (nt-pam) from acrylamide monomer and then grafted it into starch backbone then terminated it. This research was begun by dissolved starch with aquadest in polymerization reactor and the solution was heated up to 68 o C and then the solution was cooled until the room temperature. This batch polymerization was done in glass reactor completed with stirrer and the temperature was kept constant. The ability of the product was tested in dye removal of waste water. The dyes that we used are Reactive Red and Direct Orange. The study of commercial flocculant performance, PAC, was done to compare the flocculant St-g-PAM and the combination of both of them was studied to determined the performance of both flocculant. From the dye removal test, we could obtain that the percent of dye removal increases as the raising of flocculant dose and ph value. For St-g-PAM flocculant the best percentage of dye removal was 45,553% for Direct Orange and 44,195% for Reactive Red in 0,0125 ppm. While for PAC, the best percentage of dye removal was 35,654% for Direct Orange and 47,202% for Reactive Red in 1 ppm. And for the combination of both flocculant was better than St-g-PAM alone or PAC alone. The best condition for removal dyes was obtain at ph 11. Key words: starch, polyacrylamide, polyaluminium chloride, dye removal 2

3 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Dengan mengucap puji syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT atas segala rahmat, karunia, taufik dan hidayah-nya, kami diberi kesempatan dan kekuatan untuk menyelesaikan penyusunan laporan skripsi dengan judul: PADUAN FLOKULAN HASIL SINTESA STARCH-GRAFT-POLYACRYLAMIDE DENGAN POLYALUMINIUM CHLORIDE UNTUK MENGHILANGKAN WARNA PADA LIMBAH CAIR Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk menyelesaikan pendidikan dan memperoleh gelar kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS. Dalam menyusun laporan ini kami banyak menemui kesulitan yang dapat terselesaikan berkat bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu kami mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Tri Widjaja, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Kima FTI ITS 2. Dr. Ir. Susianto, DEA, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia FTI - ITS 3. Prof. Dr. Ir. Kusno Budhikarjono, MT selaku koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia FTI ITS. 4. Dr. Ir. Sumarno, M.Eng. selaku Kepala Laboratorium Teknologi Material dan selaku dosen pembimbing kami atas segala waktu serta saran untuk membimbing kami dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Dr. Ir. Kuswandi, DEA, Firman Kurniawansyah, ST, M.Eng, Sc, dan Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng, selaku dosen penguji kami. 6. Seluruh dosen dan karyawan jurusan Teknik Kimia FTI ITS atas semua jasa serta bimbingan selama kami kuliah dikampus Orange tercinta ini. 7. Kedua Orang Tua kami, yang selalu kami cintai, atas segala perhatian, kasih sayang serta doa dan berkat yang selalu tercurah untuk kebahagiaan dan keberhasilan kami. 8. Material crew yang selalu menghibur dan memotivasi kami untuk selalu semangat mengerjakan pra desain pabrik ini. 9. Para pejuang K-45 yang selalu memberikan motivasi dan hiburan pada kami disaat kami sedang suntuk. 10. Adik-adik K-46, K-47 dan 2008 yang memberikan sedikit keceriaan dikala suntuk walaupun hanya sekedar basa-basi untuk menyapa kami. 11. Adik-adik kami (Ryoki dan Tanti), yang selalu kami sayangi. 12. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya baik dari segi moril ataupun materil. Terima kasih atas bantuan, bimbingan, serta semangat yang diberikan kepada kami hingga melecut semangat kami untuk segera menyelesaikan laporan skripsi ini. Kami menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam laporan ini, oleh karena itu kami sangat mengharapkan berbagai kritik dan saran yang dapat membawa kami ke arah yang lebih baik. Terima kasih atas perhatiannya, semoga laporan ini dapat memberikan manfaat baik bagi kami sendiri maupun bagi yang membacanya. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Surabaya, 27 Juli 2009 Penyusun 3

4 DAFTAR ISI Lembar Persetujuan Abstrak... 1 Kata Pengantar... 3 Daftar Isi... 4 Daftar Gambar... 6 Daftar Tabel... 8 Daftar Notasi BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang I.2 Perumusan Masalah I.3 Tujuan Penelitian I.4 Manfaat Penelitian BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Pemisahan Partikel II.2 Flokulan II.3 Polimer II.4 Kopolimerisasi Starch-graft-Polyacrylamide II.5 Dyes II.6 Uji Dye Removal BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Bagan Metodologi Penelitian III.2 Bahan III.3 Variabel Penelitian III.4 Peralatan Penelitian

5 III.5 Prosedur Penelitian III.6 Menghitung % Dye Removal BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Penentuan panjang gelombang maksimum IV.2 Uji Penghilangan Warna dengan Starch-graft-Polyacrylamide (St-g-PAM) IV.3 Uji Penghilangan Warna dengan Polyalumunium chloride (PAC) IV.4 Uji Penghilangan Warna dengan paduan Starch-graft-polyacrylamide dan Polyalumunium chloride BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan V.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B 5

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses Koagulasi Gambar 2.2 Proses Flokulasi Gambar 2.3 Colloid Entrapment Gambar 2.4 Proses Aglomerasi Gambar 2.5 Skema Model Bridging Gambar 2.6 Skema netralisasi dari flokulan Gambar 2.7 Skema Flokulasi model network Gambar 2.8 Struktur kimia Polyaluminium Chloride Gambar 2.9 Struktur Polyacrylamide Gambar 2.10 Struktur dari Polyacrylamide Kationik Gambar 2.11 Struktur dari starch: (a) Amylose dan (b) Amylopectin Gambar 2.12 Teknik Polimerisasi Larutan Gambar 3.1. Skema garis besar penelitian Gambar 3.2. Peralatan sintesa Starch-g-Polyacrylamide Gambar 3.3 Skema prosedur sintesis non-terminated Polyacrylamide Gambar 3.4 Sintesa Starch-g-Polyacrylamide Gambar 3.5 Uji Dye Removal Gambar 4.1 Pengaruh perubahan konsentrasi St-g-PAM terhadap % dye removal Direct Orange pada berbagai kondisi ph Gambar 4.2 Pengaruh perubahan konsentrasi St-g-PAM terhadap % dye removal Reactive Red pada berbagai kondisi ph Gambar 4.3 Pengaruh perubahan nilai ph terhadap % dye removal Direct Orange pada berbagai konsentrasi St-g-PAM Gambar 4.4 Pengaruh perubahan nilai ph terhadap % dye removal Reactive Red pada berbagai konsentrasi St-g-PAM Gambar 4.5 Pengaruh perubahan konsentrasi PAC terhadap % dye removal Direct Orange pada berbagai kondisi ph Gambar 4.6 Pengaruh perubahan konsentrasi PAC terhadap % dye removal Reactive Red pada berbagai kondisi ph Gambar 4.7 Pengaruh perubahan nilai ph terhadap % dye removal Direct Orange pada berbagai konsentrasi PAC Gambar 4.8 Pengaruh perubahan nilai ph terhadap % dye removal Reactive Red 6

7 pada berbagai konsentrasi PAC Gambar 4.9 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Direct Orange pada kondisi ph Gambar 4.10 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Direct Orange pada kondisi ph Gambar 4.11 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Direct Orange pada kondisi ph Gambar 4.12 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Direct Orange pada kondisi ph Gambar 4.13 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Direct Orange pada kondisi ph Gambar 4.14 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Reactive Red pada kondisi ph Gambar 4.15 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Reactive Red pada kondisi ph Gambar 4.16 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Reactive Red pada kondisi ph Gambar 4.17 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Reactive Red pada kondisi ph Gambar 4.18 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal Reactive Red pada kondisi ph Gambar B.1 Spektrum Absorbsi Zat Warna Reactive Red Gambar B.2 Spektrum Absorbsi Zat Warna Direct Orange Gambar B.3 Kurva Kalibrasi Zat Warna Reactive Red pada Panjang Gelombang 515 nm Gambar B.4 Kurva Kalibrasi Zat Warna Direct Orange pada Panjang Gelombang 495 nm

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Properti dari butiran starch Tabel 4.1 Struktur Dyes dan nilai panjang gelombang maksimum Tabel B.1 Data Absorbansi Awal Reactive Red Tabel B.2 Data Absorbansi Awal Direct Orange Tabel B.3 Data Kalibrasi Reactive Red Tabel B.4 Data Kalibrasi Direct Orange Tabel B.5 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.6 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.7 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.8 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.9 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.10 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.11 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.12 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.13 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.14 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.15 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph Tabel B.16 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph Tabel B.17 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph

9 Tabel B.18 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph Tabel B.19 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orange dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph Tabel B.20 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.21 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.22 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.23 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.24 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan PAC pada kondisi ph Tabel B.25 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.26 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.27 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.28 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.29 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g- PAM pada kondisi ph Tabel B.30 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph Tabel B.31 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph Tabel B.32 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph Tabel B.33 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph Tabel B.34 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Red dengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi ph

10 DAFTAR NOTASI Simbol Keterangan Satuan C Konsentrasi ppm BM Berat Molekul gram/mol M Molaritas Mol/L V Volume L ρ Densitas gram/ml λ Panjang Gelombang nm A Absorbansi - A o Absorbansi Awal - A 1 Absorbansi Akhir - 10