PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK (SALACCA EDULIS) DENGAN IMPREGNASI ASAM FOSFAT (H 3 PO 4 ) SKRIPSI

Transkripsi

1 PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK (SALACCA EDULIS) DENGAN IMPREGNASI ASAM FOSFAT (H 3 PO 4 ) SKRIPSI Oleh ARION SYAPUTRA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MARET 2015 i

2 PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK (SALACCA EDULIS) DENGAN IMPREGNASI ASAM FOSFAT (H 3 PO 4 ) SKRIPSI Oleh ARION SYAPUTRA SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MARET 2015 ii

3 i

4 ii

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca edulis) dengan Impregnasi Asam Fosfat (H 3 PO 4 ), berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, M.S, selaku dosen pembimbing penelitian yang telah banyak memberikan kepada penulis dalam penentuan judul, penelitian, dan penyusunan laporan. 2. Prof. Dr. Ir.Rosdanelli Hasibuan, MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing penulis dalam hal akademik selama penulis kuliah di Teknik Kimia USU. 3. Ir. Renita Manurung, MT, selaku Koordinator Penelitian dan Skripsi. 4. Dr. Eng. Irvan, ST, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia USU. 5. Dr. Fatimah, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU. 6. Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis dalam hal administrasi selama kuliah. 7. Leli dan Hari Abrido, selaku Koordinator Laboratorium Baristand Industri Medan. 8. Rekan mahasiswa Teknik Kimia USU, terutama angkatan 2010 yang telah mendukung dan membantu penulis mulai dari awal berjumpa di hari pertama kuliah di kampus hingga akhirnya penulis bisa menyelesaikan skripsi. 9. Adek-adek mahasiswa Teknik Kimia, terutama stambuk 2013 yang telah mendukung dan membantu penulis hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini. iii

6 Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, Maret 2015 Penulis, Arion Syaputra iv

7 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada keluarga besar penulis atas dukungan dan kasih sayang mereka, terutama kepada ayahanda Togar Aritonang dan ibunda Restauli Hutagalung. v

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama: Arion Syaputra NIM: Tempat/tgl lahir: Sitinjak, 05 Mei 1992 Nama orang tua: Togar Aritonang Alamat orang tua: Jalan Sibolga km. 16 Sitnjak Kab. Tapanuli Selatan Asal sekolah SD Negeri Sitinjak MTs Negeri Batangtoru tahun SMA N 1 Angkola Barat Pengalaman organisasi/kerja: 1. Covalen Study Group (CSG) sebagai anggota HUMAS 2. HIMATEK USU periode sebagai anggota HUMAS 3. HMI periode sebagai anggota 4. Kerja Praktek di PTPN III Pabrik Kelapa Sawit Sei Daun Labuhan Batu I tahun 2014 Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah: 1. Pengaruh Suhu dalam Pembuatan Karbon Aktif Dari Kulit Salak (Salacca edulis) dengan Impregnasi Asam Fosfat (H 3 PO 4 ) sebagai prosiding pada Seminar Nasional Sains, Teknologi dan Pameran yang berlangsung di 20 Desember Effect of Concentration Phosphoric Acid (H 3 PO 4 ) In Preparation Activated Carbon From Snake Fruit(Salacca edulis) pada seminar collaboration Chemical Engineering University of Sumatera Utara (USU) dan National University of Malaysia (UKM) yang berlangsung di Universitas Sumatera Utara 12 Februari vi

9 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi optimum dalam pembuatan karbon aktif dari kulit salak dengan impregnasi H 3 PO 4. Bahan yang digunakan antara lain kulit salak yang diperoleh dari Kabupaten Tapanuli Selatan, asam fosfat (H 3 PO 4 ), natrium thiosulfat, iodium,metilen biru, dan amilum. Variabelvariabel yang diamati antaralain yield karbon aktif, bilangan iodin, dan luas permukaan. Pada penelitian ini, kulit salak yang telah dikeringkan dihaluskan ukurannya menjadi 1-2 mm. Kemudian kulit salak direndam dengan asam fosfat dengan konsentrasi 10%, 15%, dan 20% selama 3 jam pada suhu 85 ºC. Setelah itu disaring dan dikeringkan selama 24 jam pada suhu 60 ºC di dalam oven. Setelah itu dipirolisis dengan menggunakan suhu ºC selama 1, 2, dan 3 jam.kemudian didinginkan pada desikator selama 30 menit dan dicuci hingga ph 6-7. Karbon aktif dikeringkan pada oven hingga massa konstan. Hasil penelitian menunjukkan yield tertinggi berada pada suhu 400 C selama 1 jam dengan konsentrasi 20% yaitu sebesar 88,29%, sedangkan yield terendah pada suhu 600 selama 3 jam pada konsentrasi 10% yaitu sebesar 41,76%. Bilangan iodin tertinggi berada pada suhu 600 C pada konsentrasi 20% dengan waktu pirolisis 3 jam yaitu 888,30 mg/g, sedangkan luas permukaan tertinggi berada pada suhu suhu 450 dengan konsentrasi 15% selama 2 jam yaitu 6140,065 m 2 /g. Kata kunci: karbon aktif, kulit salak, impregnasi, bilangan iodin, luas permukaan vii

10 ABSTRACT The purpose of this research is to study condition optimum of preparation activated carbon snake fruit peel by impregnation phosphoric acid. Observed variable were yield activated carbon, iodine number and surface area. Raw materials used include snake fruit peel from South Tapanuli, phosphoric acid (H 3 PO 4 ), sodium thiosulfate, iodine, methylene blue, and starch. The variables research is yield activated carbon, iodine, and surface area.in this research, snake fruit peel dried crushed into 1-2 mm in size. Then snake fruit peel soaked with phosphoric acid at a concentration of 10%, 15%, and 20% for 3 hours at a temperature of 85 ºC. After it was filtered and dried for 24 hours at 60 C in an oven. After that pyrolisis using temperatures of C for 1, 2, and 3 hours. Then cooled in a desiccator for 30 minutes and washed to ph 6-7. Activated carbon was dried in an oven until constant mass. The results showed the highest yield is at a temperature of 400 C for 1 hour with a concentration of 20% in the amount of 88.29%, while the lowest yield at 600 for 3 hours at a concentration of 10% in the amount of 41.76%. The highest iodine is at a temperature of 600 C at a concentration of 20% with a time of 3 hours pyrolysis is mg / g, while the area of highest surface temperature is at a temperature of 450 at a concentration of 15% for 2 hours ie m 2 /g Keyword: activated carbon, snake fruit, impregnation, iodine number, surface area viii

11 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI v RIWAYAT HIDUP PENULIS vi ABSTRAK vii ABSTRACT viii DAFTAR ISI ix DAFTAR GAMBAR xii DAFTAR TABEL xiii DAFTAR LAMPIRAN xiv DAFTAR SINGKATAN xvi DAFTAR SIMBOL xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup Penelitian 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Kulit Buah Salak (Salacca edulis) Karbon aktif Adsorpsi Proses Pembuatan Karbon Aktif Proses Fisika Proses Kimia Proses Aktifasi dengan Impregnasi Asam Fosfat Analisa Biaya 14 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 16 ix

12 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Bahan dan Peralatan Bahan Peralatan Prosedur Karbonisasi Kulit salak dengan Impregnasi Asam Fosfat (H 3 PO 4 ) Prosedur Analisa Penentuan Luas Permukaan Penentuan Waktu Setimbang Adsorpsi, Kapasitas Adsorpsi, dan Isotherm Prosedur Analisa Bilangan Iodine Flowchart Percobaan Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit salak Flowchart Penentuan Luas Permukaan Flowchart Analisa Bilangan Iodine 21 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap Yield Pengaruh Suhu,Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap Luas Permukaan 29 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 34 DAFTAR PUSTAKA 35 LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN 41 L1.1 Data Aktivasi Secara Kimia 41 L1.2 Data Yield Karbon Aktif 41 L1.2.1 Data Yield Pirolisis Selama 1 Jam 41 L1.2.2 Data Yield Pirolisis Selama 2 Jam 42 L1.2.3 Data Yield Pirolisis Selama 3 Jam 42 x

13 L1.3 Data Analisa Bilangan Iodin 43 L1.3.1 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 1 Jam 43 L1.3.2 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 2 Jam 43 L1.3.3 Data Analisa Bilangan Iodindengan Pirolisis Selama 3 Jam 44 L1.4 Data Analisa Luas Permukaan 44 L1.4.1 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 1 Jam 44 L1.4.2 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 2 Jam 45 L1.4.3 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 3 Jam 45 LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 46 L2.1 Perhitungan Persen Yield 46 L2.2 Perhitungan Bilangan Iodin 46 L2.3 Perhitungan Luas Permukaan 47 LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PERHITUNGAN 49 L3.1 Foto Pembuatan Karbon Aktif Dengan Impregnasi Asam Fosfat(H 3 PO 4 ) 50 L3.2 Foto Analisa Bilangan Iodin 54 L3.3 Foto Analisa Luas Permukaan 53 xi

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Struktur Karbon Aktif 7 Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit salak yang Diaktivasi Secara Kimia 19 Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Luas Permukaan Adsorben 20 Gambar 3.3 Flowchart Analisa Bilangan Iodin 21 Gambar 4.1 Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Selama (a) 1 jam, (b) 2 jam dan (c) 3 jam terhadap Yield 23 Gambar 4.2 Pengaruh Suhu, Konsentrasi Waktu Pirolisis Selama (a) 1 Jam, (b) 2 Jam, dan 3 Jam Terhadap Bilangan Iodin 27 Gambar 4.3 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru 30 Gambar 4.4 Pengaruh Suhu, Konsentrasi Waktu Pirolisis Selama (a) 1 Jam, (b) 2 Jam, dan 3 Jam Terhadap Luas Permukaan 32 Gambar B.1 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru 47 Gambar L3.1 Sampel Kulit Salak yang telah Dikeringkan 49 Gambar L3.2 Sampel yang Diihaluskan 49 Gambar L3.3 Tempat Pengeringan sampel 50 Gambar L3.4 Proses Impregnasi 50 Gambar L3.5 Penimbangan Sampel yang telah diimpregnasi 51 Gambar L3.6 Rangkaian Alat Pirolisis 51 Gambar L3.7 Hasil Sampel yang Telah Dipirolis dan Desikator 52 Gambar L3.8 Proses Pencucian Karbon Aktif 52 Gambar L3.9 Proses penyaringan larutan iodin dan Hasil iodin 53 Gambar L3.10 Hasil Titrasi Iodometri Hingga Kuning Gading dan hingga bening 53 Gambar L3.11 Proses Pengadukan Larutan Metilen Biru dengan Magnetic Stirrer 54 Gambar L3.12 Shaker dan Sampel yang akan Dianalisa Adsorbansinya 54 Gambar L3.13 Spektrofotometer UV-Vis beserta Seperangkat Komputer 54 xii

15 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Produksi Salak di Sekitar Padang Sidempuan (Tapanuli Selatan) 5 Tabel 2.2 Kandungan Salak 6 Tabel 2.3 Standar kualitas karbon aktif menurut SNI Tabel L1.1 Hasil Aktivasi Secara Kimia 41 Tabel L1.2Hasil YieldPirolisis Selama 1 Jam 41 Tabel L1.3Hasil Yield Pirolisis Selama 2 Jam 42 Tabel L1.4Hasil Yield Pirolisis Selama 3 Jam 42 Tabel L1.5Hasil Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 1 Jam 43 Tabel L1.6Hasil Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 2 Jam 43 Tabel L1.7Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 3 Jam 44 Tabel L1.8Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 1 Jam 44 Tabel L1.9Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 2 Jam 45 Tabel L1.9Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 3 Jam 45 xiii

16 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN 41 L1.1 DATA AKTIVASI SECARA KIMIA 41 L1.2 DATA YIELD KARBON AKTIF 41 L1.2.1 Data Yield Pirolisis Selama 1 Jam 41 L1.2.2 Data Yield Pirolisis Selama 2 Jam 42 L1.2.3 Data Yield Pirolisis Selama 3 Jam 42 L1.3 DATA ANALISA BILANGAN IODIN 43 L1.3.1 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 1 Jam 43 L1.3.2 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 2 Jam 43 L1.3.3 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 3 Jam 44 L1.4 DATA ANALISA PENGUKURAN LUAS PERMUKAAN 44 L1.3.1 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 1 Jam 44 L1.3.2 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 2 Jam 45 L1.3.3 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 3 Jam 45 LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 46 L2.1 PERHITUNGAN PERSEN YIELD 46 L2.2 PERHITUNGANBILANGAN IODINE 46 L2.3 PERHITUNGAN LUAS PERMUKAAN ADSORBEN 47 LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 49 L3.1 FOTO PEMBUATAN KARBON AKTIF DENGAN IMPREGNASI ASAM FOSFAT (H 3 PO 4 ) 49 xiv

17 L3.2 FOTO ANALISA BILANGAN IODIN 53 L3.3 FOTO ANALISA PENENTUAN LUAS PERMUKAAN ADSORBEN 54 xv

18 DAFTAR SINGKATAN TKBP KPDR IUPAC SNI PVC N UV-VIS PPM Tandan Kosong Buah Pisang Kacang Polong Delonix Regia International Union of Pure and Aplied Chemistry Standar Nasional Indonesia Polivinil Cloride Normalitas Ultra Violet Visible Part Per Million xvi

19 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi S Luas permukaan adsorben m 2 /g N Bilangan Avogrado 6,002 x 10-2 mol -1 X m Berat adsorbat teradsorpsi g/g a Luas penutupan 1 molekul metilen 197 x m 2 biru Mr Massa molekul relatif metilen biru g/mol DSI Daya serap iodin mg/g V Filtrat yang dititrasi ml T Volume titrasi ml C 1 Konsentrasi Na 2 SO 3 N C 2 Konsentrasi iod N W 1 Berat iod mg/l Fp Faktor pengenceran ml ρ B Densitas batang kg/m 3 T Suhu celcius y Absorbansi ppm x Konsentrasi metilen biru ppm Y Yield % M 1 Massa karbon aktif gr M 2 Massa sampel kering tanpa aktivator gr C Konsentrasi activator % xvii