PENURUNAN KADAR LEMAK DAN MINYAK LIMBAH CAIR INDUSTRI BIODISEL DENGAN METODE ELEKTROLISIS DAN ADSORBSI MENGGUNAKAN KARBON AKTIF TESIS.

Transkripsi

1 PENURUNAN KADAR LEMAK DAN MINYAK LIMBAH CAIR INDUSTRI BIODISEL DENGAN METODE ELEKTROLISIS DAN ADSORBSI MENGGUNAKAN KARBON AKTIF TESIS Oleh SONY /KIM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 2 PENURUNAN KADAR LEMAK DAN MINYAK LIMBAH CAIR INDUSTRI BIODISEL DENGAN METODE ELEKTROLISIS DAN ADSORBSI MENGGUNAKAN KARBON AKTIF TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Sekolah Pascasarjana Oleh SONY /KIM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 3 Judul Tesis : PENURUNAN KADAR LEMAK DAN MINYAK LIMBAH CAIR INDUSTRI BIODISEL DENGAN METODE ELEKTROLISIS DAN ADSORBSI MENGGUNAKAN KARBON AKTIF Nama Mahasiswa : SONY Nomor Pokok : Program Studi : Ilmu Kimia Menyetujui Komisi Pembimbing Pembimbing I Pembimbing II (Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc) ( Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phill) Ketua Anggota Ketua Program Studi Dekan (Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D) (Dr. Sutarman, M.Sc) Tanggal Lulus : 22 Juli 2014

4 4 Telah diuji pada Tanggal : 22 Juli 2014 PANITIA PENGUJI TESIS KETUA : Prof.Dr. Zul Alfian, M.Sc ANGGOTA : 1. Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phill 2. Prof. Harlem Marpaung, M.Sc 3. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D 4. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc

5 5 PERNYATAAN PENURUNAN KADAR LEMAK DAN MINYAK LIMBAH CAIR INDUSTRI BIODISEL DENGAN METODE ELEKTROLISIS DAN ADSORBSI MENGGUNAKAN KARBON AKTIF TESIS Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan sumbernya dalam daftar pustaka. Medan, Juli 2014 Penulis SONY

6 6 PENURUNAN KADAR LEMAK DAN MINYAK LIMBAH CAIR INDUSTRI BIODISEL DENGAN METODE ELEKTROLISIS DAN ADSORBSI MENGGUNAKAN KARBON AKTIF ABSTRAK Penelitian tentang pengolahan limbah cair industri biodisel dengan proses elektrolisis dan adsorbsi menggunakan karbon aktif (KA) cangkang kelapa sawit telah dilakukan. Penelitian meliputi pembuatan karbon aktif, karakterisasi dan penggunaanya sebagai adsorben pada pengolahan limbah cair. Pada tahap pertama limbah cair dielektrolisis untuk menurunkan ph menjadi 2, kemud ian tahap kedua limbah cair diadsorbsi dengan karbon aktif dan difiltrasi menggunakan kertas saring, tahap berikutnya limbah cair kembali dielektrolisis kembali untuk menaikkan kembali ph ± 7. Dari penelitaian ini didapat lama proses elektrolisis untuk mendapatkan ph limbah 2 adalah selama 50 menit untuk 200 ml sampel limbah cair. Hasil uji limbah cair industri biodisel pada kondisi optimum didapat kadar lemak dan minyak (L & M) 12 ppm dan Kebutuhan Oksigen Kimiawi (KOK) 47 ppm. Kata kunci : Limbah cair, karbon aktif

7 7 REDUCTION OIL AND GREASE CONTENT OF BIODIESEL WASTEWATER INDUSTRY BY ELECTROLISYS METHOD AND ADSORBTION USING ACTIVATED CARBON ABSTRACT Research on biodiesel wastewater treatment by electrolysis and adsorption using activated carbon (AC) of oil palm shell has been done. The study includes the manufacture of activated carbon, characterization and its use as an adsorbent in wastewater treatment. In the first stage wastewater electrolyzed to lower the ph 2, then the second stage wastewater adsorbed with activated carbon and filtered using filter paper, the next stage of wastewater re-electrolyzed back to raise the ph of ± 7. From this study obtained long process of electrolysis to get waste ph 2 is for 50 minutes for a 200 ml sample of wastewater. Test results of biodiesel wastewater in optimum condition obtained oil and grease content (O & G) 12 ppm and Chemical Oxygen Demand (COD) ppm 47. Key Words : Waste water, Activated Carbon.

8 8 KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim Puji Syukur yang tak terhingga penulis ucapkan dengan segala kerendahan hati dan diri kepada Allah SWT, Sang Khaliq yang senantiasa mencurahkan segala nikmat Iman, Islam dan Ihsan, serta Shalawat dan salam kepada Nabi Allah sebagai patron insan terbaik ; Rasulullah Muhammad sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian hingga selesainya penulisan tesis ini dengan sebaik mungkin. Tesis ini berjudul PENURUNAN KADAR LEMAK DAN MINYAK LIMBAH CAIR INDUSTRI BIODISEL MENGGUNAKAN METODE ELEKTROLISIS DAN ADSORBSI MENGGUNAKAN KARBON AKTIF. Tesis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains (M.Si) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universias Sumatera Utara Medan. Keberhasilan dari penelitian dan penulisan tesis ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung dan telah memberikan dukungan baik secara moril maupun materil. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga kepada : Orangtua penulis, buat Ayahanda Sunarto dan Ibunda Ngatinem yang selalu sabar dan mendoakan, memberi perhatian, dan menjadikan inspirasi di setiap langkah hidup kami. Kepada kakak saya tersayang Sriyani dan adik saya tersayang Yunita yang selalu memotivasi dan menginspirasi disetiap langkah hidup kami. Istri penulis Khairina safitri, S.Si, yang senantiasa mendoakan dan menjadi teman untuk berbagi, beserta ibunda Khairotun Nisaiah, S.Pd, abangda Khairi Saputra, ST, adik-adik kami Irmaliyani, S.Pd dan Widya Faridayanti. Bapak Prof.Dr. Zul Alfian, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc. M.Phill selaku dosen pembimbing II yang telah dengan sabar meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya serta memberikan masukan, saran, dan petunjuk kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan tesis ini.

9 9 Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DMT&H, M.Sc, (CTM), Sp.A(K) dan Dr. Sutarman, M.Sc selaku Rektor dan Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Bapak Prof.Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D dan Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc selaku ketua program studi dan sekretaris Pascasarjana Ilmu Kimia. Bapak dan Ibu dosen Pascasarjana Ilmu Kimia yang telah membimbing dan memotivasi serta memberi disiplin ilmu selama penulis menjalani studi. Kak Lely selaku tata usaha Pascasarjana Ilmu Kimia. Rekan-rekan penulis diprogram Pascasarjana Ilmu Kimia yang telah berbagi banyak ilmu yang bermanfaat. Sahabat terbaik yang selalu mengerti, membantu, dan berbagi dalam suka dan duka, Benny Hudaya, S.Si, Rivan,S.Si dan Hendi Surya Lubis, S.Si. Semua saudara dan temanteman yang selalu mendoakan yang terbaik kepada penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah dengan sabar mendengarkan segala keluh kesah dan memberikan masukannya kepada penulis. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun dari pihak pembaca sangat diharapkan penulis demi kesempurnaan tesis ini. Akhir kata semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk massa yang akan datang. Medan, Juli2014 Penulis Sony

10 10 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap berikut gelar : Sony, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Solo, 10 Maret 1987 Alamat Rumah : Jl. Melati No. 5 DSN I. Helvetia, Kec. Labuhan Deli. Kab. Deli Serdang. Sumatera Utara Telepon/HP : sony_soenarto@yahoo.co.id Nama Ayah : Sunarto Nama Ibu : Ngatinem DATA PENDIDIKAN SD : SD Negeri Labuhan deli, Kab. Deli Serdanng Tamat : 1999 SMP : SLTP N 1 Labuhan Deli, Kab. Deli Serdang Tamat : 2002 SMA : YPI Amir Hamzah Medan, Medan Tamat : 2005 Strata-1 : Kimia FMIPA USU Tamat : 2019 Strata-2 : Program Magister Ilmu Kimia USU Tamat : 2014

11 11 DAFTAR ISI Halaman ABASTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR RIWAYAT HIDUP DAFATR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR SNGKATAN i ii iii v vi viii ix x xi BAB 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metode Penelitian Lokasi Penelitian 4 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA Limbah Karbon Aktif Adsorbsi 17

12 Elektrolisis Elektrolisis Air Elektrolisis Larutan Metanol 24 BAB 3. METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Alat Bahan Prosedur Penelitian Pembuatan Arang Aktif Penentuan Kadar Air Karbon Aktif Uji Adsorbsi Metilen Biru dengan Karbon Aktif Pembuatan Larutan Standar Metilen Biru Penentuan λ Maksimum Adsorbsi Metilen dengan Karbon Aktif Uji Adsorbsi Karbon Aktif Terhadap Iodine (ASTM D ) Penentuan Kadar Lemak dan Minyak Uji Adsorbsi Lemak dan Minyak menggunakan Karbon Aktif Uji Penurunan ph dengan Proses Elektrolisis Pembuatan Jembatan Garam Deadsorbsi Lemak dan Minyak dalam Karbon Aktif Bagan Penelitian 30 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Limbah Cair Industri Biodisel Karakterisasi Karbon Aktif Penentuan Kadar Air 37

13 Uji Adsorbsi KArbon Aktif Terhadap Metilen Biru Uji Adsorbsi KArbon Aktif Terhadap Iodin Penentuan Kondisi Optimum Penentuan ph Optimum Penentua Waktu kontak Optimum Isoterm Adsorbsi Freunlich Penurunan Liabah Cair Industri Biodisel Adsorbsi Minyak dan Lemak Deadsorbsi dan Uji Pemakaian Kembali Arang aktif 45 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 47 DAFTAR PUSTAKA 48 LAMPIRAN

14 14 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel 2.1 Baku Mutu Air Limbah 9 Tabel 4.1 Hasil Analisis Limbah Cair Industri Biodisel 37 Tabel 4.2 Hasil Analisis Kadar Air Karbon Aktif 38 Tabel 4.3 Uji adsorbsi Metilen Biru 40 Tabel 4.4 Uji Adsorbsi Iodin 40 Tabel 4.5 Isoterm adsorbsi Freunlich 42 Tabel 4.6 Analisis Limbah cair Industri Biodisel Setelah Pengolahan 44 Tabel 4.7 Perbandingan Daya Adsorbsi Karbon Aktif bekas dan Baru 45

15 15 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Bagan proses pembuatan biodisel 5 Gambar 2.2 Raksi esterifikasi asam lemak dengan katalis asam 7 Gambar 2.3 Mekanisme reaksi transesterifikasi trigliserida dengan katalis basa 8 Gambar 2.4 Mekanisme aktivasi arang aktif dengan larutan H 3 PO 4 15 Gambar 2.5 Hasil analisa SEM karbon aktif dari tempurung kelapa sebelum dan setelah aktivasi dengan NaOH 15 Gambar 2.5 Oksidasi elektrolisis air 21 Gambar 4.1 Kurva Panjang Gelombang Optimum metilen Biru 38 Gambar 4.2 Kurva Kalibrasi Metilen Biru 39 Gambar 4.3 Pengaruh ph Terhadap Adsorbsi Minyak dan Lemak 41 Gambar 4.4 Pengaruh Waktu Kontak 41 Gambar 4.5 Kurva Isoterm Adsorbsi Freunlich 42 Gambar 4.6 Kurva Penurunan Limbah Cair Industri Biodisel 43 Gambar 4.7 Kurva Peningkatan Limbah Cair Industri Biodisel 44

16 16 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lampiran 1 Perhitungan Penentuan Kadar air karbon aktif 51 Lampiran 2 Perhitungan Penentuan Adsorbsi Iodin 52 Lampiran 3 Penentuan Garis Regresi Kurva Kalibrasi Metilen Biru 54 Lampiran 4 Penentuan Garis Regresi Isoterm Adsorbsi Freunlich 56 Lampiran 5 Gambar Peralatan dan Bahan Penelitian 58

17 17 DAFTAR SINGKATAN MEAL KA ASTM L&M KOK O&G COD SNI SEM DC : Metil Ester Asam Lemak : Karbon Aktif : American Standart for Testing and Material : Lemak Dan Minyak : Kebutuhan Oksigen Kimiawi : Oil & Grease : Chemical Oxygen Demand : Standar Nasional Indonesia : Scanning Electron Microscopy : Direct Curent