PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA TESIS. Oleh FYNNISA ZEBUA / FIS

Transkripsi

1 PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA TESIS Oleh FYNNISA ZEBUA / FIS PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Oleh FYNNISA ZEBUA / FIS PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA Nama Mahasiswa : FYNNISA ZEBUA Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Magister Ilmu Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Menyetujui, Komisi Pembimbing Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc Ketua Dr. Susilawati, M.Si Anggota Ketua Program Studi, Dekan FMIPA USU, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc Nip Nip

4 PERNYATAAN ORISINALITAS PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA TESIS Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, Juli 2015 FYNNISA ZEBUA Nim

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai civitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Fynnisa Zebua NIM : Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul : PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti Non- Eksklusif ini, Berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasi tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, Juli 2015 Fynnisa Zebua Nim

6 Telah diuji pada Tanggal : 29 Juni 2015 PANITIA PENGUJIAN TESIS Ketua : Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc Anggota : 1. Dr. Susilawati, M.Si 2. Prof.Dr. Eddy Marlianto, M.Sc 3. Prof.Drs. M. Syukur, MS 4. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc 5. Drs. Junaidi Ginting, M.Si

7 DAFTAR RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap Berikut Gelar : Fynnisa Zebua, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Lhokseumawe, 26 September 1991 Alamat Rumah : Jl. Batangkuis, Gg.Sumber, Lrg.Mawar,Tg.Morawa No Hp/Pin BB /7E7B2C93 : fynnisa@yahoo.co.id Instansi Tempat Bekerja : - Alamat Kantor : - DATA PENDIDIKAN SD : Negeri PTPN II Tanjung Morawa Tamat : 2003 SMP : Swasta Bersubsidi Tanjung Morawa Tamat : 2006 SMA : Negeri 1 Tanjung Morawa Tamat : 2009 Strata-1 : FMIPA Universitas Negeri Medan Tamat : 2013 Strata-2 : FMIPA Tamat : 2015

8 KATA PENGANTAR Alhamdulillahirabbil alamin. Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah swt atas limpahan rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan judul Pemanfaatan Zeolit Alam Pahae Modifikasi sebagai Filter Uap Air pada Proses Elektrolisa. Begitu banyak dukungan, motivasi, perhatian, dan bantuan yang didapatkan selama penyusunan Tesis ini berlangsung. Oleh karena itu, dengan penuh kerendahan hati, diucapkan terima kasih kepada : 1. Rektor atas kesempatan yang diberikan untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. 2. Dekan Fakultas MIPA, Dr. Sutarman, M.Sc, atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA. 3. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA. 4. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh semangat dan kesabaran memberikan ide kreatif, motivasi, dorongan, bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan Tesis ini. Dan terima kasih yang tak terhingga diucapkan karena telah mengajari dan menuntun dalam menulis paper dan diberikan kesempatan untuk dapat bergabung di TOP USU. 5. Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Lapangan yang selalu bersedia meluangkan waktu dan pikiran yang sangat berharga untuk memberikan motivasi, bimbingan, masukan, dan arahan dalam menyelesaikan Tesis ini. Dan terima kasih yang tak terhingga diucapkan karena selalu ada disaat kesulitan. i

9 6. Prof.Dr.Eddy Marlianto, M.Sc., Prof.Drs.M.Syukur, MS., Dr.Nasruddin MN,M.Eng.Sc yang bersedia menjadi Dewan Penguji dan Penilai Tesis sekaligus memberikan masukan, koreksi, dan arahan untuk menjadikan Tesis ini lebih baik lagi. 7. Secara khusus penghargaan, rasa hormat, rasa sayang, dan terima kasih yang tak terhingga disampaikan kepada kedua orang tua, Saparuddin Zebua dan Rapasah yang telah membesarkan, mendidik, memberikan dukungan, motivasi, semangat, dan selalu mendoakan untuk dapat menyelesaikan Tesis ini. Terima kasih Ayah dan Mama. 8. Untuk adik-adik yang disayangi, Bimasa Zebua, Hatta Maulanasa Zebua dan Fadilla Sa adha Zebua terima kasih atas semua bantuan, motivasi dan perhatiannya untuk Kakak. Terima kasih adik-adik kakak. 9. Terima kasih Penulis ucapkan kepada Fitri, Komting (Iqbal), Iqbal, Fatur, Balian, TOP USU, teman-teman Pascasarjana Fisika USU angkatan 2013, dan teman-teman yang tidak dapat dicantumkan disini atas semua bantuan, motivasi, dan perhatiannya. Disadari bahwa Tesis ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan. Akhir kata, semoga Tesis ini bisa memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan menjadi sesuatu karya yang memberi dampak positif dalam penggunaannya. Medan, Juli 2015 Fynnisa Zebua Nim ii

10 PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA ABSTRAK Filter uap air berbasis zeolit alam pahae telah berhasil dibuat dengan menuangkan serbuk zeolit alam pahae ke dalam larutan 6% H 2 SO 4 dan diikuti dengan pemanasan C, C, and C. Untuk meningkatkan adsorpsi filter uap air zeolit, kulit kakao digunakan sebagai filler. Untuk memperkuat ikatan antara matrik dan filler, clay dicampurkan dengan zeolit dan kulit kakao. Ini menyebabkan, uap air yang berasal dari proses elektrolisa dapat difilter. Filter berbasis zeolit+kulit kakao+clay memiliki persentase porositas tertinggi ketika diaktivasi pada suhu C. Sifat kekerasan terbaik diperlihatkan filter berbasis zeolit+clay yang diaktivasi pada suhu C. Hasil SEM-EDX menunjukkan filter berbasis zeolit dan filter berbasis zeolit+kulit kakao+clay memiliki topografi yang sama dan filter uap air ini termasuk kedalam golongan zeolit silika sedang. Uji adsorpsi dan life time terbaik diperlihatkan pada filter berbasis zeolit+kulit kakao+clay yang diaktivasi pada suhu C. Kata Kunci : filter uap air, zeolit alam pahae, kulit kakao, clay. iii

11 UTILIZATION OF NATURAL PAHAE ZEOLITE MODIFICATION AS WATER VAPOUR FILTER IN THE PROCESS OF ELECTROLYSIS ABSTRACT The water vapour filter based on natural pahae zeolite has been succesfully manufactured by pouring the zeolit powder in 6 % H 2 SO 4 solution and followed by heating it at C, C, and C respectively. To improve the water vapour filter absorbility of zeolite, rind cocoa was used as filler. Whole to increase the chemical bonding between the matrik and filler, the clay was mixed with zeolite and rind cocoa. In this case, water vapour filtered come from an electrolysis process. The filter based on zeolite+rind cocoa+clay has highest porosity percentage when activated at C. The best hardness has been shown by the filter based on zeolite+clay when activated at C. The SEM results showed that the filter based on zeolite and zeolite+rind cocoa+clay have same topography whole EDX result showed that this water vapour filter is intermediate zeolite. The best adsorption capacity and life time have been shown filter based on zeolite+rind cocoa+clay when activated at C. Keywords: water vapour filter, natural pahae zeolite, rind cocoa, clay. iv

12 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN i iii iv v viii ix xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Zeolit Karakteristik Kerangka Zeolit Sifat Fisik dan Kimia Zeolit Teori Adsorpsi Kulit Kakao Lempung (clay) Elektrolisis Air Pengujian Porositas Sifat Mekanik Kekerasan SEM-EDX Uji Daya Adsorpsi Uap Air 20 v

13 BAB III METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Waktu Penelitian Tempat Penelitian Alat dan Bahan Alat Penelitian Bahan Penelitian Prosedur Penelitian Proses Pengolahan Zeolit Alam Pahae Proses Pengolahan Lempung (Clay) Proses Pengolahan Kulit Kakao Pembuatan Komposit Pengujian Diagram Alir Penelitian Diagram Alir Penelitian Tahap I Diagram Alir Penelitian Tahap II. 27 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Sifat Fisis (Porositas) Filter Komposit Uap Air Hasil Uji Mekanik (Kekerasan) Filter Komposit Uap Air Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air menggunakan Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDX) Hasil Uji Adsorpsi Uap Air Hasil Uji Life Time Filter Komposit Uap Air 39 vi

14 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 43 DAFTAR PUSTAKA 44 LAMPIRAN 48 vii

15 DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halaman 2.1 Selektivitas Adsorbat Terhadao Jenis Zeolit Klasifikasi Zeolit Berdasarkan Rasio Si/Al Stabilitas Zeolit Terhadap Suhu Komposisi Zeolit Alam Karakteristik Zeolit Komposisi Buah Kakao Komposisi Kulit Kakao Pada Basis Kering Komposisi Pencampuran Komposit Data Hasil Uji Porositas Filter Uap Air Berbasis Zeolit Alam Pahae Modifikasi Data Hasil Uji Mekanik (Kekerasan) Filter Uap Air Berbasis Zeolit Alam Pahae Modifikasi viii

16 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Struktur Zeolit Struktur Kerangka Zeolit Ciri Anatomis Buah Kakao Pod Kakao Skema Air Menjadi Konverter Hidrogen Zeolit Teraktivasi Fisika Diagram Alir Penelitian Tahap I Diagram Alir Penelitian Tahap II 27 Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit Alam 4.1.a 4.1.b 4.2.a 4.2.b Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu C Dengan Perbesaran 250 Kali Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit Alam Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu C Dengan Perbesaran 750 Kali Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu C Dengan Perbesaran 250 Kali Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu C Dengan Perbesaran 750 Kali Hasil Uji EDX Filter Uap Air Berbasis Partikel Zeolit Alam Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu C Hasil Uji EDX Filter Uap Air Berbasis Zeolit+ Kulit Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu C ix

17 4.5 Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter Berbasis Zeolit Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter Berbasis Zeolit+Kulit Kakao Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter Berbasis Zeolit+Clay Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay Hasil Pengujian Life Time Tanpa Filter Uap Air Hasil Pengujian Life Time Untuk Filter Uap Air Berbasis Zeolit Hasil Pengujian Life Time Untuk Filter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay 41 x

18 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman A Data Pengujian Porositas L-1 B Data Pengujian Kekerasan L-2 C Hasil Pengujian Adsorpsi Filter Uap Air L-3 D Hasil Pengujian Life Time Filter Uap Air L-10 E Preparasi Zeolit Alam Pahae L-16 F Preparasi Kulit Kakao L-17 G Preparasi Lempung (Clay) L-18 H Pembuatan Komposit Filter Uap Air L-19 I Pengujian Filter Uap Air L-20 J Surat Keterangan Telah Melakukan Penelitian di Laboratorium Material PTKI Medan L-21 xi