BAB III PERCOBAAN III.1. DIAGRAM ALIR PERCOBAAN. 17 Ibnu Maulana Yusuf

Transkripsi

1 BAB III PERCOBAAN III.1. DIAGRAM ALIR PERCOBAAN Gambar 3.1. Skema proses pembuatan filter air dari karbon serbuk dan pasir silika 17

2 III.2. TAHAP PERSIAPAN Pada tahap persiapan, proses-proses yang dilakukan meliputi pengayakan untuk mendapatkan serbuk karbon atau pasir silika dengan ukuran 106μm, pembuatan larutan aditif dari campuran antara PVA dan PEG 400, proses granulasi, dan pembuatan larutan KMnO 4 untuk proses aktivasi filter silika. III.2.1. Pengayakan Bahan Baku (Material Sieving) Dari hasil penelitian sebelumnya [3] diperoleh data bahwa filter yang terbuat dari serbuk dengan ukuran μm memiliki formability yang rendah dan produk yang dihasilkan lebih mudah hancur jika dibandingkan dengan pemakaian serbuk berukuran 106 μm. Dengan pertimbangan tersebut, pada penelitian ini dipergunakan serbuk dengan ukuran 106 μm. Serbuk karbon maupun pasir silika yang diperoleh dari penjual, memiliki ukuran yang beragam sehingga untuk mendapatkan serbuk dengan ukuran 106 μm, dilakukan pengayakan (sieving). Gambar 3.2. Mesin pengayak yang terdapat di Lab. Material Proses Teknik Fisika ITB. 18

3 III.2.2. Pembuatan Larutan Aditif Dalam pemrosesan keramik, aditif memiliki peran yang sangat penting, terutama pada pemrosesan yang bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu. Pada penelitian ini, proses pembuatan aditif dilakukan dengan cara mencampurkan binder PVA, plasticizer PEG 400, dan aquades dengan perbandingan berat masing-masing 1:1:2. Campuran tersebut kemudian diaduk dan dipanaskan pada temperatur ~80 o C selama dua jam sampai membentuk gel. Gambar 3.3. Pembuatan larutan aditif: (a) PVA dan PEG 400, (b) Aquades, dan (c) Larutan aditif dalam bentuk gel. 19

4 III.2.3. Pembuatan Granul Larutan aditif yang telah berbentuk gel dicampurkan dengan serbuk karbon atau silika sehingga membentuk adonan. Untuk menghasilkan campuran yang homogen dan mudah diaduk, adonan tersebut dibentuk menjadi slurry dengan menambahkan air. Perbandingan komposisi berat antara karbon atau silika dengan aditif dibuat dalam lima variasi komposisi, sebagaimana ditunjukkan pada tabel berikut, Tabel 3.1. Variasi Komposisi Berat Material terhadap Aditif Variasi Komposisi (%w) Material I II III IV V Karbon/ Silika PVA PEG Proses pembuatan granul dilakukan dengan metode ekstrusi sehingga campuran material dan aditif harus bersifat plastis. Campuran yang semula berbentuk slurry, dipanaskan menggunakan oven untuk menurunkan kadar airnya sehingga berubah menjadi plastis dengan kadar air %. Selanjutnya adonan plastis tersebut dimasukkan ke dalam mesin pencacah daging untuk diekstrusi. Hasil proses ekstrusi yang berbentuk seperti sphagetti dengan diameter 5mm, dipotong-potong dengan panjang berkisar antara 3 8 mm. Gambar 3.4. Proses ekstrusi granul: (a) Ekstruder, dan (b) Granul yang dihasilkan. 20

5 III.2.4. Pembuatan Larutan KMnO 4 KMnO 4 merupakan senyawa oksidator kuat yang banyak dipergunakan sebagai oksidator logam-logam yang terlarut di dalam air. Filter silika yang dibuat pada penelitian ini, diaktivasi menggunakan KMnO 4 [0,003 M]. dibuat dengan cara melarutkan ~0,5 gram KMnO 4 (M r 158,04 g/mol) ke dalam satu liter aquades. Setelah KMnO 4 larut merata ke dalam air dan membentuk cairan berwarna ungu-muda, larutan tersebut siap digunakan untuk mengaktivasi filter. Gambar 3.5. KMnO 4 sebelum (a), dan setelah (b) dilarutkan dalam air. [ III.3. TAHAP PEMBENTUKAN (Forming) Proses pembentukan yang dipilih adalah pressing dengan pertimbangan bahwa produk yang dibuat memiliki bentuk yang sederhana dengan penampang yang seragam. Selain itu, produk yang dibuat diharapkan memiliki harga kompaksi yang tinggi sehingga sifat mekaniknya meningkat. Pada proses yang dilakukan, granul-granul yang dibuat melalui ekstrusi dimasukkan ke dalam dies sambil digetar-getarkan untuk meningkatkan filling density. Kemudian proses pressing dilakukan menggunakan alat hydraulic-pressing dengan tekanan antara 9,8 10 MPa. 21

6 Gambar 3.6. Proses pressing menggunakan alat hydraulic-pressing milik Balai Besar Keramik Bandung. Gambar 3.7. Mekanisme kompaksi yang terjadi pada uniaxial-pressing. [ 22

7 Gambar 3.8. Produk hasil pressing: (a) Filter karbon, dan (b) Filter silika. III.4. TAHAP PENGERINGAN DAN PEMBAKARAN (Drying and Firing) Tahap berikutnya setelah proses pembentukan adalah pengeringan dan pembakaran. Proses pengeringan diawali dengan dibiarkan di udara terbuka selama 1 hari, untuk memastikan pengeringan yang terjadi berlangsung secara merata. Pengeringan selanjutnya, dilakukan dengan menggunakan tungku pada temperatur sekitar 60 o C selama 1jam. Kemudian dilakukan pembakaran dengan menaikkan temperatur tungku menjadi ~200 o C. Proses pembakaran dilakukan selama 5jam, setelah itu dibiarkan mendingin di dalam tungku. Gambar 3.9. Pengeringan dan pembakaran filter. 23

8 III.5. PENGUJIAN DAN KARAKTERISASI Pengujian dilakukan untuk mengetahui efektivitas filter dan kekuatan mekanik dari filter tersebut. Efektivitas filterisasi menunjukkan performansi filter dalam mengadsorpsi kontaminan-kontaminan yang terlarut dalam air, dengan cara membandingkan kualitas air sebelum dan setelah difilterisasi. Kekuatan mekanik, dalam hal ini kekuatan lentur menunjukkan kemampuan filter dalam menahan pembebanan yang mungkin terjadi pada saat instalasi, backwashing, dan akibat aliran fluida. III.5.1. Pengujian (Testing) A. Pengujian Efektivitas Filterisasi Sampel produk yang dipergunakan untuk pengujian efektivitas filterisasi, memiliki alas berbentuk persegi dengan ukuran 60 x 60 mm 2 dan tinggi 15 mm. Sampel untuk pengujian efektivitas filter diperlihatkan pada gambar 3.9. Gambar Sampel untuk pengujian efektivitas filterisasi: (a) Karbon-aktif, dan (b) Silika-aktif. Filterisasi dilakukan dengan cara memasang sampel filter pada alat bantu yang terbuat dari bahan akrilik. Dimensi-ruang akrilik dibuat lebih luas dibandingkan sampel untuk mempermudah pemasangan atau penggantian sampel. Untuk menghindari breakthrough, celah antara akrilik dengan sampel ditutup dengan lilin mainan (wax). Air yang dipergunakan untuk menguji filter adalah air sawah yang berasal dari kompleks perumahan Griya Bandung Asri. 24

9 Gambar Pengujian efektivitas filterisasi. B. Pengujian Kekuatan Lentur Filter Dimensi sampel untuk pengujian kuat-lentur dibuat dengan ukuran, panjang 150 mm, lebar 20 mm, dan tebal 10 mm. Pengujian dilakukan dengan pembebanan three-point bending. Pembebanan pada pengujian kuat- lentur dilakukan secara manual dengan penambahan beban perlahan-lahan. Gambar Sampel uji kekuatan lentur: (a) Karbon-aktif, dan (d) Silika-aktif. 25

10 Gambar Pengujian kuat-lentur filter. III.5.2. Karakterisasi (Characterization) A. Luas Permukaan Spesifik (metode BET) [20] Karakterisasi luas permukaan spesifik dilakukan menggunakan metode BET (Brunauer, Emmett, dan Teller), berdasarkan standard ASTM C untuk specific surface area of carbon or graphite. Sampel uji berupa serbuk karbon dan pasir silika dari hasil pengayakan. Gambar Alat karakterisasi BET. 26

11 B. Scanning Electron Microscope (SEM) Karakterisasi menggunakan SEM dilakukan untuk mengetahui ukuran pori-pori dan struktur permukaan filter. Sampel yang dikarakterisasi adalah sampel dalam bentuk bulk, hasil pemotongan sampel yang telah dibakar. Gambar Alat karakterisasi SEM/ EDS. [ 27