PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL SKRIPSI Oleh JEFFRY HARYADI NASUTION 100405053 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA AGUSTUS 2015 5
PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL SKRIPSI Oleh JEFFRY HARYADI NASUTION 100405053 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA AGUSTUS 2015 6
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai aturan yang berlaku. Medan, 13 Agustus 2015 Jeffry Haryadi Nasution NIM 100405053 i
PENGESAHAN Skripsi dengan judul : PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 13 Agustus 2015 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. ii
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Pembuatan Adsorben Dari Cangkang Kerang Bulu yang Diaktivasi secara Termal Sebagai Pengadsorpsi Fenol, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Hasil penelitian ini: Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai adsorben yang dibuat dari cangkang kerang bulu yang diaktivasi secara termal dan karakteristiknya sebagai pemanfaatan limbah yang terbuang Penelitian ini membantu pengolahan fenol dengan proses adsorpsi sehingga tidak membahayakan kehidupan masyarakat. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada Ibu Dr. Ir. Iriany, MSi. 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, 13 Agustus 2015 Penulis Jeffry Haryadi Nasution iii
DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua saya yaitu Ayahanda Ashari Nasution, SE dan Ibunda Yenny Batubara, serta kepada adik, tante, paman, sepupu dan keluarga besar saya yang telah memberikan dukungan moril maupun materiil yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini dengan baik. iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Jeffry Haryadi Nasution NIM : 100405053 Tempat/tgl lahir : Medan / 13 Juni 1992 Nama orang tua : Ashari Nasution Alamat orang tua : Jl. Kiwi 23 No. 444 P. Mandala Medan 20226 Asal Sekolah : TK Islam Radhatul Atfah Medan tahun 1996-1998 SD Negeri 060853 Medan tahun 1998-2004 SMP Negeri 7 Medan tahun 2004-2007 SMA Negeri 1 Medan tahun 2007-2010 Beasiswa yang diperoleh : Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2011/2012 Pengalaman Organisasi : Covalen Study Group periode 2012 2013 sebagai Anggota Bidang Kremi (Kreativitas dan Minat) HIMATEK periode 2013 2014 sebagai Anggota Bidang Rohani v
ABSTRAK Adsorben cangkang kerang dapat digunakan untuk menjerap fenol. Kemampuan adsorpsi dari adsorben dapat ditingkatkan dengan proses aktivasi secara termal. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh suhu aktivasi terhadap karakteristik adsorben yang dibuat dari cangkang kerang. Bahan bahan yang digunakan antara lain cangkang kerang dan larutan fenol. Parameter yang diamati antara lain luas permukaan adsorben, berat jenis adsorben, kadar air, kadar abu, serta konsentrasi sisa fenol setelah adsorpsi. Penelitian dilakukan dengan memanaskan cangkang kerang pada suhu 110 0 C, 500 0 C dan 800 0 C di furnace. Adsorben yang dihasilkan dikarakterisasi dengan peralatan BET serta diuji kemampuan adsorpsi dengan menggunakan larutan fenol. Konsentrasi sisa fenol setelah adsorpsi yang diperoleh diukur dengan peralatan Spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian memperlihatkan karakteristik adsorben yaitu luas permukaan adsorben, kadar air dan abu telah memenuhi Standard Nasional Indonesia (SNI). Selain itu, penjerapan fenol yang mengikuti model Isoterm Langmuir. Kata kunci: aktivasi termal, metode BET, isoterm Langmuir dan Freundlich vi
ABSTRACT Fur shells adsorbent can be used to adsorp phenol. Adsorption capability of the adsorbent can be enchanced by thermally activation process. The purpose of this research is to study the effect of activation temperature on the characteristics of fur shells adsorbent. Materials that used in this research are fur shells and phenol solution. Observed variables are surface area of adsorbent, density of adsorbent, moisture and fly ash content of adsorbent, and residual concentration of phenol. The research is started by heating fur shells at temperature 110 0 C, 500 0 C and 800 0 C in a furnace. The adsorbents obtained were characterized by BET metode. The adsorption capability of adsorbents were analized by phenol solution. The residual concentration of phenol was measured with Spectrophotometer UV-Vis. The result shows that surface area of adsorbent, moisture and fly ash content have fulfilled National Standard of Indonesia (SNI). The phenol adsorption behaviour follow Langmuir Isoterm. Key words: thermal activation, BET methode, Langmuir and Freundlich Isoterm vii
DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI iv RIWAYAT HIDUP PENULIS v ABSTRAK vi ABSRACT vii DAFTAR ISI viii DAFTAR GAMBAR x DAFTAR TABEL xii DAFTAR LAMPIRAN xiv DAFTAR SINGKATAN xvi DAFTAR SIMBOL xvii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 PERUMUSAN MASALAH 3 1.3 TUJUAN PENELITIAN 3 1.4 MANFAAT PENELITIAN 4 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1 ADSORPSI 5 2.2 AKTIVASI FISIKA 9 2.3 AKTIVASI KIMIA 9 2.4 PROSES KALSINASI ADSORBEN CANGKANG KERANG 10 2.5 ADSORBEN 10 2.6 KERANG 12 2.7 PENCEMARAN LINGKUNGAN 16 2.8 ANALISA EKONOMI 19 viii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 21 3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 21 3.2 BAHAN 21 3.3 PERALATAN 21 3.4 PROSEDUR PENELITAN 22 3.5 PROSEDUR ANALISA 23 3.6 FLOWCHART PENELITIAN 26 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31 4.1 AKTIVASI ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 31 4.2 KARAKTERISTISASI ADSORBEN DENGAN BET 34 4.3 PENENTUAN BERAT JENIS ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 35 4.4 PENENTUAN KADAR AIR ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 36 4.5 PENENTUAN KADAR ABU ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 37 4.6 PENENTUAN MODEL ADSORPSI ISOTERM YANG TERJADI PADA PENJERAPAN FENOL 38 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 42 5.1 KESIMPULAN 42 5.2 SARAN 43 DAFTAR PUSTAKA 44 LAMPIRAN 1 49 LAMPIRAN 2 55 LAMPIRAN 3 58 ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 ADSORPSI DAN DESORPSI 6 Gambar 2.2 CANGKANG BAGIAN LUAR DAN DALAM KERANG HIJAU 13 Gambar 2.3 CANGKANG KERANG BULU 14 Gambar 2.4 DATA PERKEMBANGAN KONSUMSI KERANG / SIPUT TAHUN 2006-2009 16 Gambar 2.5 DATA KONSUMSI KERANG/ SIPUT TAHUN 2006-2009 16 Gambar 2.6 SKEMA PENGELOMPOKAN BAHAN YANG TERKANDUNG DALAM LIMBAH AIR BUANGAN 18 Gambar 3.1 FLOWCHART PEMBUATAN ADSORBEN CANGKANG KERANG YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL DAN 26 KARAKTERISASI Gambar 3.2 FLOWCHART PENENTUAN BERAT JENIS ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 27 Gambar 3.3 FLOWCHART PENENTUAN KADAR AIR ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 28 Gambar 3.4 FLOWCHART PENENTUAN KADAR ABU ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 29 Gambar 3.5 FLOWCHART PENENTUAN JUMLAH FENOL YANG TERJERAP DALAM ADSORBEN 30 Gambar 4.1 HASIL PEMANASAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU DENGAN VARIASI SUHU 110 0 C, 31 500 0 C, DAN800 0 C Gambar 4.2 KURVA ADSORPSI ISOTERM LANGMUIR UNTUK LARUTAN FENOL 40 Gambar 4.3 KURVA ADSORPSI ISOTERM FREUNDLICH UNTUK LARUTAN FENOL 40 Gambar L3.1 TEMPAT AYAKAN 140 MESH 58 Gambar L3.2 HASIL SAMPEL YANG LOLOS AYAKAN 140 MESH 58 Gambar L3.3 TEMPAT PEMANASAN SAMPEL DI FURNACE 59 Gambar L3.4 HASIL PEMANASAN SAMPEL PADA SUHU 100, 500, DAN 800 0 C 59 Gambar L3.5 TIMBANGAN DIGITAL DAN DESIKATOR 59 Gambar L3.6 FOTO LARUTAN FENOL YANG DIBUAT 60 Gambar L3.7 FOTO LARUTA FENOL YANG DIADSORPSI DENGAN ADSORBEN 60 Gambar L3.8 TEMPAT PENEMPATAN SAMPEL YANG AKAN DIUJI DENGAN UV-Vis SPEKTROFOTOMETRI 60 Gambar L3.9 PERALATAN SPEKTROFOTOMETER UV-Vis 61 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 STANDARD KUALITAS ARANG AKTIF MENURUT SNI 06-3730-1995 11 Tabel 2.2 KOMPOSISI KIMIA CANGKANG KERANG 15 Tabel 2.3 BAKU MUTU LIMBAH CAIR 18 Tabel 2.4 PERHITUNGAN BIAYA BAHAN BAKU 19 Tabel 2.5 PERHITUNGAN BIAYA KEBUTUHAN LISTRIK 19 Tabel 4.1 DATA KARAKTERISITIK ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU HASIL ANALISA 34 DENGAN METODE BET Tabel 4.2 BERAT JENIS ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU PADA BERBAGAI SUHU AKTIVASI 35 Tabel 4.3 KADAR AIR ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 36 Tabel 4.4 KADAR ABU ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU 37 Tabel 4.5 DATA KONSENTRASI LARUTAN FENOL 38 Tabel 4.6 DATA PERHITUNGAN UNTUK MODEL ADSORPSI LANGMUIR 39 Tabel 4.7 DATA PERHITUNGAN UNTUK MODEL ADSORPSI FREUNDLICH 39 Tabel 4.8 NILAI KONSTANTA MASING-MASING ADSORPSI 40 Tabel L1.1 DATA KARAKTERISITIK CANGKANG KERANG HASIL ANALISA DENGAN METODE BET 49 Tabel L1.2 DATA KALIBRASI FENOL 51 Tabel L1.3 DATA HASIL PERCOBAAN KONSENTRASI FENOL 51 Tabel L1.4 DATA HASIL PERHITUNGAN BERAT JENIS ADSORBEN 52 Tabel L1.5 DATA HASIL PERHITUNGAN KADAR AIR ADSORBEN CANGKANG KERANG 110 0 C 52 Tabel L1.6 DATA HASIL PERHITUNGAN KADAR AIR ADSORBEN CANGKANG KERANG 500 0 C 52 xi
Tabel L1.7 DATA HASIL PERHITUNGAN KADAR AIR ADSORBEN CANGKANG KERANG 800 0 C Tabel L1.8 DATA HASIL PERHITUNGAN KADAR ABU ADSORBEN CANGKANG KERANG 110 0 C Tabel L1.9 DATA HASIL PERHITUNGAN KADAR ABU ADSORBEN CANGKANG KERANG 500 0 C Tabel L1.10 DATA HASIL PERHITUNGAN KADAR ABU ADSORBEN CANGKANG KERANG 800 0 C Tabel L1.11 DATA HASIL PERHITUNGAN KONSENTRASI FENOL DENGAN ADSORBEN CANGKANG KERANG 53 53 53 54 54 xii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 49 L1.1 DATA HASIL PERCOBAAN 49 L1.1.1 Data Karakteristik Adsorben Cangkang Kerang Hasil BET Adsorben Cangkang 49 Kerang pada Suhu 110,500, dan 800 0 C L1.1.2 Data Hasil Percobaan Penentuan Berat Jenis Adsorben 49 L1.1.3 Data Penentuan Kadar Air 50 L1.1.4 Data Penentuan Kadar Abu 50 L1.1.5 Data Kalibrasi Fenol 51 L1.1.6 Data Hasil Percobaan Untuk Fenol 51 L1.2 DATA HASIL PERHITUNGAN 52 L1.2.1 Data Hasil Perhitungan Berat Jenis Adsorben Cangkang Kerang 52 L1.2.2 Data Hasil Perhitungan Kadar Air Adsorben Suhu 110 0 C 52 L1.2.3 Data Hasil Perhitungan Kadar Air Adsorben Suhu 500 0 C 52 L1.2.4 Data Hasil Perhitungan Kadar Air Adsorben Suhu 800 0 C 53 L1.2.5 Data Hasil Perhitungan Kadar Abu Adsorben Suhu 110 0 C 53 L1.2.6 Data Hasil Perhitungan Kadar Abu Adsorben Suhu 500 0 C 53 L1.2.7 Data Hasil Perhitungan Kadar Abu Adsorben Suhu 800 0 C 54 L1.2.8 Data Hasil Perhitungan Jumlah Fenol Yang Terjerap 54 LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 55 L2.1 PERHITUNGAN BERAT JENIS ADSORBEN 55 L2.2 PERHITUNGAN KADAR AIR ADSORBEN 56 L2.3 PERHITUNGAN KADAR ABU ADSORBEN 56 xiii
L2.4 PERHITUNGAN JUMLAH FENOL YANG DIJERAP 56 LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 58 L3.1 FOTO PENELITIAN PEMBUATAN ADSORBEN CANGKANG KERANG 58 L3.2 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LARUTAN FENOL 60 xiv
DAFTAR SINGKATAN UV-Vis SNI ph Ultraviolet-Visible Standar Nasional Indonesia Power of Hydrogen xv
DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi Ca Kalsium C Karbon O Oksigen % Persen CaCO 3 Kalsium karbonat CaO Kalsium oksida / kalsit CO 2 Karbondioksida H 3 PO 4 Asam pospat ZnCl 2 HCl H 2 SO 4 CaCl 2 K 2 S NaCl Zink klorida Asam klorida Asam sulfat Calsium klorida Kalium sulfit Natrium klorida H 2 O Air CaO Kalsium oksida H + HCl Ion hidrogen Asam klorida A Berat adsorben g B Volume piknometer ml m 1 Berat piknometer 9 m 2 Berat piknometer + air g m 3 Berat piknometer + adsorben g m 4 Berat piknometer + air +adsorben 9 a Berat jenis adsorben g/ml w Berat jenis air g/ml Q Berat fenol yang terjerap oleh satu gram sampel mg/g m Berat sampel yang digunakan g C 1 Konsentrasi larutan fenol awal ppm C 2 Konsentrasi larutan fenol akhir ppm xvi
V Volume larutan fenol yang digunakan ml y Absorbansi x Konsentrasi larutan ppm R 2 Koefisien korelasi xvii