KAJIAN NANOPARTIKEL DARI ARANG BAMBU DENGAN PENUMBUK BOLA BAJA (GOTRI) UKURAN ¼ INCHI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR KAJIAN NANOPARTIKEL DARI ARANG BAMBU DENGAN PENUMBUK BOLA BAJA (GOTRI) UKURAN ¼ INCHI Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh: SURYA INDRA WARDANA NIM: D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017 i

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 MOTTO Hai orang-orang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar (Al-Baqarah: 153) Orang yang menuntut ilmu berarti menuntut rahmat; orang yang menuntut ilmu berarti menjalankan rukun Islam dan Pahala yang diberikan kepadanya sama dengan Para Nabi (HR. Dailani dari Anas r.a) Aku meminta kekuatan dan Allah memberiku kesulitan untuk membuatku semakin kuat (Salahuddin Al Ayyubi) Jangan pernah pikirkan apa yang kelak terjadi di masa depan, tapi kerjakan apa yang ada di hadapan sekarang untuk memuluskan langkah di masa depan (Penulis) vi

7 HALAMAN PERSEMBAHAN Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, Saya persembahkan Tugas Akhir ini kepada: Bapak, Ibu, Kakak dan seluruh Keluarga tercinta yang dengan segala kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan pengorbanannya senantiasa membimbing dan mendo akanku. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2013 yang selalu menyemangati dan hadir seperti Keluarga. Teman seperjuangan mahasiswa bimbingan Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D yang selalu saling membantu dan berjuang bersama. Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membimbing Saya di dalam perkuliahan. Bapak Wijianto, ST, M.Eng.Sc selaku Pembimbing Akademik. Saya berterimakasih atas pengarahan dan bimbingannya yang telah banyak Saya terima selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bapak Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D selaku Pembimbing Utama Tugas Akhir. Saya berterimakasih atas pengarahan dan bimbingannya yang telah banyak Saya terima selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta. vii

8 KAJIAN NANO PARTIKEL DARI ARANG BAMBU DENGAN PENUMBUK BOLA BAJA (GOTRI) UKURAN ¼ INCHISurya Indra Wardana, Dr. Supriyono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Pabelan Tromol Pos I Pabelan, Kartasura wardanasuryaindra18@gmail.com ABSTRAK Nanopartikel menjadi kajian yang sangat menarik, karena nanopartikel menunjukkan sifat yang benar-benar baru atau lebih baik berdasarkan karakteristik spesifik (ukuran, morfologi, fasa, dll). Bambu sebagai karbon nanopartikel memiliki berbagai keunggulan dari segi sifat fisika dan kimia serta merupakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui. Pada penelitian ini dilakukan kajian nanopartikel arang bambu wulung yang diproduksi dengan pendekatan topdownmenggunakan metode tumbukan dengan model shaker mils. Ukuran bola baja yang digunakan adalah ¼ inchi. Siklus yang digunakan adalah 2 juta siklus tumbukan, 3 juta siklus tumbukan dan 4 juta siklus tumbukan. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari hubungan antara siklus dengan penumbuk (bola baja ukuran ¼ inchi) terhadap ukuran partikel arang bambu / karbon serta mempelajari morfologi permukaan dan komposisi kimia yang terkandung dalam material hasil tumbukan.karakterisasi partikel dengan uji PSA, Uji SEM dan uji EDX untuk menganalisa ukuran partikel karbon, morfologi permukaan dan komposisi kimia yang terkandung dalam material hasil tumbukan. Dari hasil uji PSA, dengan siklus yang paling banyak (4 juta siklus) diperoleh ukuran partikel karbon semakin kecil. Dari hasil uji SEM terlihat juga pada siklus 4 juta siklus lebih baik untuk menghasilkan ukuran partikel karbon yang kecil lebih banyak. Hasil uji EDX unsur yang paling mencolok adalah C, O, Si dan K. Karbon adalah unsur yang paling tinggi pada ketiga siklus 2 juta, 3 juta, 4 juta adalah sebesar 91,78%, 79,66% dan 82,30%, diikuti unsur oksigen sebesar 3,24%, 6,95% dan 6,43%, unsur Silika sebesar 2,00%, 2,19% dan 3,17% serta unsur Kalium sebesar 0,95%, 6.09% dan 5,17%. Unsurunsur tersebut dapat dikatakan tidak homogen. Kata Kunci:Nanopartikel, Siklus, ArangBambu viii

9 KAJIAN NANO PARTIKEL DARI ARANG BAMBU DENGAN PENUMBUK BOLA BAJA (GOTRI) UKURAN ¼ INCHI Surya Indra Wardana, Dr. Supriyono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Pabelan Tromol Pos I Pabelan, Kartasura wardanasuryaindra18@gmail.com ABSTRACT Nanoparticles are a very interesting study, because nanoparticles exhibit properties that are completely new or better based on specific characteristics (size, morphology, phase, etc.). Bamboo as carbon nanoparticles has many advantages in terms of physical and chemical properties and is a renewable natural resource. In this study, a study of bamboo wulung charcoal nanoparticles produced with a top-down approach using collision method with mils shaker model. The size of the steel ball used is ¼ inch. The cycle used is 2 million cycles, 3 million cycles and 4 million cycles. The purpose of this study is to study the relationship between cycles with pounder (¼ inch steel ball) to bamboo / carbon charcoal particle size and to study the surface visualization and morphology and chemical composition contained in the collision material. Particle characterization with PSA test, SEM test and EDX test to analyze carbon particle size, surface morphology and chemical composition contained in the impact material. From the PSA test results, with the most cycles (4 million cycles) the smaller particle size of carbon is produced. From the SEM test results also seen in the cycle of 4 million cycles better to produce smaller size of carbon particles. EDX results of the most striking elements above 1% were C, O, Si and K. Carbon was the highest element in the three cycles 2 million, 3 million, 4 million were 91.78%, 79.66% and 82, 30%, followed by oxygen at 3.24%, 6.95% and 6.43%, silica elements of 2.00%, 2.19% and 3.17% and potassium by 0.95%, 6.09% And 5.17%. The elements contained in bamboo charcoal nanoparticles can be said not homogeneous. Keywords: Nanoparticles, Cycles, Bamboo Charcoal ix

10 KATA PENGANTAR Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-nya yang telah melimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mandapat bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis dengan penuh keikhlasan hati ingin menyampaikan terimakasih kepada: 1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Subroto, MT, Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Wijianto, ST, M.Eng.Sc selaku Pembimbing Akademik yang telah banyak membimbing saya selama berada di Universitas Muhammadiyah Surakarta. 4. Bapak Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Dosen Jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas Teknik. 6. Ibu tercinta dan teristimewa yang senantiasa selalu mencintai, menyayangi, memberikan dukungan, menenangkan hati dan mendo akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 7. Bapak tercinta yang telah memberikan kasih sayang, mendidik dan memberikan pendidikan akan hidup kepada penulis. 8. Kakak tercinta yang selalu menyemangati dan memberikan masukan kepada penulis. x

11 9. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2013 yang sudah banyak membantu saya dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di Universitas Muhammadiyah Surakarta. Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini, yang disebabkan karena adanya keterbatasan-keterbatasan antara lain waktu, dana, literatur yang ada dan pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk pembaca. Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan pihak laun yang membutuhkan, Amin ya Robbal Allamin. Surakarta, 13 Juli 2017 Penulis xi

12 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir... ii Halaman Persetujuan... iii Halaman Pengesahan... iv Lembar Soal Tugas Akhir... v Halaman Motto... vi Halaman Persembahan... vii Abstrak... viii Kata Pengantar... x Daftar Isi... xii Daftar Gambar... xiv Daftar Tabel... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka... 6 xii

13 2.2 Landasan Teori Nanopartikel Tumbukan PSA (Particle Size Analyzer) SEM (Scanning Electron Microscope) EDX BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian Alat Dan Bahan Bahan Penelitian Alat Penelitian Pembuatan Bahan Uji Langkah-langkah Penelitian Teknik Analisa Pengamatan Ukuran Partikel Pengamatan Struktur Mikro BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian PSA (Particle Size Analyzer) Pengujian SEM (Scanning Electron Microscope) - EDX Hasil Uji EDX BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Instrumensasi PSA (Particle Size Analyzer) Gambar 2.2 Prinsip Kerja SEM (Scanning Electron Microscopy)-EDX.. 12 Gambar 2.3 Instrumensasi SEM-EDX Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2 Arang Bambu Gambar 3.3 Aquades Gambar 3.4 Botol Aqua Gambar 3.5 Gotri ¼ Gambar 3.6 Toples Gambar 3.7 Centrifuge Gambar 3.8 Alat Pengering Gambar 3.9 Shaker mils Gambar 3.10 Tabung Uji Gambar 4.1 Diagram Hasil Pengujian PSA (Particle Size Analyzer) Gambar 4.2 Hasil SEM dengan pembesaran hingga kali xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil EDX 2 Juta Siklus Tumbukan, 3 Juta Siklus Tumbukan, 4 Juta Siklus Tumbukan xv