PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN ADITIF SEBAGAIPENJERNIH AIR GAMBUT SKRIPSI CHOLIQ DOLOKSARIBU

Transkripsi

1 PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN ADITIF SEBAGAIPENJERNIH AIR GAMBUT SKRIPSI CHOLIQ DOLOKSARIBU DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN ADITIF SEBAGAIPENJERNIH AIR GAMBUT SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains CHOLIQ DOLOKSARIBU DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 PERSETUJUAN Judul : Pemanfaatan Busa Poliuretan-Lignin Isolat Kayu Jati Dan Beberapa Bahan Aditif Sebagai Penjernih Air Gambut Kategori : Skripsi Nama : Choliq Doloksaribu Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen Fakultas : Kimia : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Disetujui di Medan, Januari 2016 KomisiPembimbing: Pembimbing 2, Pembimbing 1, Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Prof. Dr. Thamrin, M.Sc NIP NIP Disetujuioleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Dr. RumondangBulanNst, MS NIP

4 PERNYATAAN PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN ADITIF SEBAGAI PENJERNIH AIR GAMBUT SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri.kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Januari 2016 CHOLIQ DOLOKSARIBU

5 PENGHARGAAN 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 Ramahdin Doloksaribu dan Ibunda Juliana Siagian, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Untuk keluarga penulis Khairani Doloksaribu,A.Md, Ilham Doloksaribu, Srikandi Doloksaribu, Sriwahyuni Doloksaribu, dan susi Susanti Doloksaribu. 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 Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D 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 Lamek Marpaung, M.Phill, Ph.D 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 keluarga besar laboratorium kimia fisika dan kimia polimer, rekan-rekan stambuk Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2011, 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 PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN ADITIF SEBAGAI PENJERNIH AIR GAMBUT ABSTRAK Pemanfaatan busa poliuretan-lignin isolat kayu jati dan beberapa bahan aditif sebagai bahan penjernih air gambut telah dilakukan. Pembuatan busa poliuretan sebagai media penyaring air gambut dari lignin isolat kayu jati dengan beberapa bahan aditif arang, batu kapur, pasir dan tawas dilakukan melalui dua tahap. Tahap pertama adalah proses isolasi lignin dari serbuk kayu jati dengan menggunakan H 2 SO 4 60% yang dianalisis menggunakan analisis FTIR dan menunjukkan serapan O-H pada bilangan gelombang 3448,72cm -1 yang merupakan serapan khas lignin kayu keras. Tahap kedua adalah proses pembuatan busa poliuretan dengan mereaksikan lignin isolat, PPG 1000, air, TDI, dan bahan aditif arang, batu kapur, pasir dan tawas yang kemudian dikarakterisasi dengan uji penyaringan dengan air gambut,ftir, dan SEM. Berdasarkan uji penyaringan, busa poliuretan-bahan aditif dengan perbandingan 6:4 menunjukkan hasil paling optimum dengan waktu alir sebesar 607 detik. Analisa FTIR menunjukkan adanya serapan N-H pada bilangan gelombang 3414,00cm -1 yang merupakan gugus penting poliuretan. Analisa SEM menunjukkan ukuran pori-pori yang lebih kecil dan permukaan yang homogen.analisa ph, TSS, TDS dan kekeruhan dilakukan terhadap air gambut hasil penyaringan yang menunjukkan hasil ph air adalah 6, nilai TSS sebesar38 mg/l,nilai TDS sebesar 400 mg/l dan nilai kekeruhan air 4,8 NTU. Dapat disimpulkan bahwa air gambut setelah penyaringan memenuhi parameter air bersih. Kata Kunci: Lignin isolat, Zat Aditif (Arang, Batu Kapur, Pasir, Tawas),Busa Poliuretan, Penyaring, Air Gambut.

7 USAGE OF FOAM POLYURETHANE-ISOLATED LIGNIN FROM TEAK AND SOME ADDITIVEMATERIALSAS PEAT WATER PURIFIER ABSTRACT Usage of foam polyurethane-isolated lignin from teak and some additivematerialsaspeat water purifier has been done. Preparation of foam polyurethane as a media of peat water filter from isolated lignin of teak with as additive materials (Sand,Charcoal, Alum, Limestone) is done with two main steps. The first step is isolation lignin processing with teak powder use H 2 SO 4 60% and analyzed with FTIR instrument and showed wavenumber of O-H vibration at 3448,72cm -1 as characteristic absorptions of lignin in hardwoods. The second steps is preparation of foam polyurethane which use isolate lignin, PPG 1000, water, TDI, and additive materials (Sand,Charcoal, Alum, Limestone) and then characterized with filtering test, FTIR, SEM. Based on filtering test, foam polyurethane-additive materals with ratio 6:4 showed the optimum result which the flow time is 607 seconds. FTIR analysis show N-H vibration at wavenumber 3414,00 cm -1 that important groups of polyurethane. SEM analysis show the small size of pore and homogeneous surface. Analysis of ph, TDS,TSS, and turbidity is done towards peat water after filtering test and the result showed that ph is become 6, TSS value is 38 mg/l, TDS value is 400 mg/l and turbidity value is 4,8 NTU. It can be concluded that peat water after filtering by foam polyurethaneisolated lignin from teak is comply with pure water parameters. Keywords: Isolated lignin, Additive Materials (Sand,Charcoal, Alum, and Limestone),Foam Polyurethane, Filter, Peat Water.

8 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Daftar Singkatan Halaman i ii iii iv v vi viii ix x xi BAB 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Permasalahan Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Lokasi Penelitian Metodologi Penelitian 4 BAB 2. Tinjauan Pustaka 2.1. Kayu Jati Lignin Poliuretan Komponen Pembentuk Busa Poliuretan Isosianat Poliol Bahan Pengembang (blowing agent) Kegunaan Poliuretan Busa Poliuretan (foam polyurethane) Bahan Aditif Pasir Tawas Arang Batu Kapur Air Gambut Air Bersih Karakterisasi Polimer Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) Scanning Electron Microscope (SEM) Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan Uji Kualitas Air Derajat Keasaman Zat Padat Tersuspensi (TSS) Zat Padat Terlarut (TDS) 22

9 Kekeruhan 22 BAB 3. Metode Penelitian 3.1. Alat Bahan Prosedur Kerja Pembuatan Pereaksi Pembuatan Larutan H 2 SO 4 60% Preparasi Serbuk Kayu Jati Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metoda Klason) Kadar Kemurnian Lignin (Metoda Klason) Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan FT-IR Pembuatan Poliuretan Preparasi Sampel Air Gambut Penyaringan Air Gambut Analisa Parameter Air Analisa Derajat Keasaman (ph) Analisa Total Zat Padat Tersuspensi Analisa Total Zat Padat Terlarut Analisa Kekeruhan Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dengan FT-IR Analisa Sifat Morfologi Poliuretan dengan SEM Bagan Penelitian Bagan Preparasi Serbuk Kayu Jati Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin Bagan Preparasi Bahan Aditif Bagan Pembuatan Busa Poliuretan Bagan Penyaringan Air Gambut 34 BAB 4. Hasil dan Pembahasan 4.1. Hasil Isolasi Lignin dari Kayu Jati Hasil Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan FTIR Hasil Pembuatan Poliuretan/Zat Aditif Hasil Analisa Waktu Alir Poliuretan Hasil Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dengan FTIR Hasil Analisa Morfologi Poliuretan dengan SEM Hasil Analisa Parameter Air Gambut 46 BAB 5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan Saran 47 Daftar Pustaka 48 Lampiran 52

10 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Klasifikasi Busa Poliuretan Penggolongan Radiasi Inframerah Perbandingan Berat PU/Zat Aditif 4.1 Pita Serapan FT-IR Lignin Isolat Kayu Jati Data Perolehan fluks setiap busa poliuretan Pita Serapan FT-IR Busa Poliuretan tanpa Zat Aditif Pita Serapan FT-IR Busa Poliuretan+Zat Aditif Analisa Air Gambut PU:Bahan Aditif (6:4)

11 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman 2.1 Struktur lignin Struktur lignin pada kayu Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI Struktur PPG Skema penyaringan air untuk analisa fluks Lignin isolat serbuk kayu jati Poliuretan-Zat Aditif Spektrum FT-IR PU tanpa zat aditif dan PU+zat aditif Hasil Analisa SEM Poliuretan dengan Perbesaran 100 kali Hasil Analisa SEM Poliuretan dengan Perbesaran 1000 kali 44

12 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman 1 Sampel Serbuk Kayu Jati (Tectona grandis) yang 53 Digunakan dalam Penelitian 2 Proses Isolasi Lignin 53 3 Spektrum FTIR Lignin Isolat Kayu Jati 54 4 Spektrum FTIR PU tanpa zat aditif dan PU+Zat Aditif 54 5 Perhitungan Pengenceran H 2 SO 4 60% Menjadi H 2 SO % 6 Penentuan Rendemen Lignin Isolat Kayu Jati 55 7 Penentuan Kadar Kemurnian Lignin Isolat Kayu Jati 55 8 Jumlah Padatan Terlarut (TDS) Dalam Air Gambut 56 9 Jumlah Padatan Tersuspensi (TSS) Dalam Air Gambut Jumlah Padatan Terlarut (TDS) Dalam Air Payau 56 Setelah Penyaringan dengan PU/Zat Aditif6:4 11 Jumlah Padatan Tersuspensi (TSS) Dalam Air Payau 57 Setelah Penyaringan dengan PU/Zat Aditif6:4 12 Persentase Penyerapan Poliuretan Berdasarkan Nilai 57 TDS dan TSS 13 Peraturan Kementerian Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/

13 DAFTAR SINGKATAN ATR-IR DAS FTIR NR/PS NR/SMK PCC ph PPG PPHP PU SEM SMK SNI TDI TDS TSS NTU = Attenuated Total Reflectance-Infra Red = Daerah Aliran Sungai = Fourier Transform Infrared = Natural Rubber/Precipitated Silica = Natural Rubber/Silane Modified Kaolin = Precipitated Calcium Carbonate = Power of Hydrogen = Polipropilena glikol = Part Per Hundred Polyol = Polyurethane = Scanning Electron Microscope = Silane Modified Kaolin = Standar Nasional Indonesia = Toluene diisocyanate = Total Dissolved Solid = Total Suspended Solid = Nephelometric Turbidity Units