BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini akan menganalisis pengaruh dari aktivasi kimia pada bentonit dengan mengaktivasi menggunakan asam sulfat (H2SO4) sebagai perbaikan nilai tahanan pentanahan. Aktivasi dilakukan dengan cara merendam bentonit pada larutan H2SO4 dengan konsentrasi 0,8 M, 1 M dan 1,2 M. Dengan demikian dapat dilihat pengaruh perubahan konsentrasi pada H2SO4 untuk perbaikan nilai tahanan pentanahan. Dan juga pengaruh dari varisai konsentrasi H2SO4 pada tanah ladang dan tanah lempung dengan pemberian bentonit teraktivasi. Data yang diperoleh dari penelitian ini adalah nilai tahanan pentanahan pada setiap lubang. Metode analisis yang digunakan adalah dengan statistik dan dilakukan dengan deskriptif
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia FMIPA untuk proses aktivasi dan untuk proses pengujian dilakukan pada tanah disekitar Perumahan Bataranila untuk tanah ladang, dan tanah disekitar halaman Laboratorium Terpadu Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Lampung untuk tanah
22
jenis lempung. Penelitian ini dilakukan dari bulan Januari 2015 sampai agustus 2015. 3.3 Alat dan Bahan Beberapa alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain: a.
Batang elektroda pentanahan yang terbuat dari bahan tembaga sebanyak 10 batang dengan panjang 1 meter dan diameter 12 milimeter.
b.
Kawat pentanahan sebanyak 10 buah dengan panjang masing-masing 30 cm.
c.
Klem yang akan digunakan untuk mengaitkan antara batang pentanahan dan kawat pentanahan
d.
Satu set alat ukur pentanahan yaitu Earth Resistance Tester merk yokogawa dengan moodel 3235, 2 buah pasak besi, dan juga 3 buah kabel beda warna masing-masing 10 m digunakan untuk mengukur nilai pentanahan melalui batang elektroda pentanahan yang telah ditanam.
e.
Bor Biopori merupakan sebuah alat yang digunakan untuk membuat lubang pada tanah dengan cara memutar bor sampai kedalaman tertentu.
f.
Na-Bentonit sebanyak ± 80 kg.
g.
H2SO4 (asam sulfat) digunakan untuk proses aktivasi.
h.
Aquades digunakan untuk pembuatan larutan H2SO4.
i.
Toples kaca, digunakan untuk tempat bentonit saat aktivasi.
j.
Lemari asam, tempat untuk membuat larutan H2SO4
k.
Meteran digunakan untuk mengukur jarak pasak besi pada saat menggunakan earth tester.
23
l.
Timbangan, ember dan peralatan lainnya yang digunakan untuk penanaman batang pentanahan.
3.4 Metode Penelitian Dalam penyelesaian tugas akhir ini ada beberapa langkah kerja yang dilakukan diantaranya :
3.4.1 Studi Literatur Dalam studi literatur dilakukan pencarian informasi atau bahan materi baik dari buku, jurnal, maupun sumber-sumber lain yang berkaitan dengan penelitian ini. Materi tersebut diantaranya mengenai: 1. Sistem Pentanahan 2. Karateristik Bentonit 3. Pengaruh Aktivasi Pada Bentonit
3.4.2 Pengumpulan Alat dan Bahan Sebelum pengujian dilakukan, dilakukan pengumpulan alat dan bahan yang dipelukan untuk pengujian. Alat dan bahan tersebut yaitu yang tertera pada sub bab 3.3. Setelah alat dan bahan terkumpul maka dilakukan tahapan selanjutnya.
3.4.3 Aktivasi Bentonit Sebelum digunakan, bentonit diaktivasi terlebih dahulu dengan tujuan meningkatkan luas permukaan dan memodifikasi struktur bentonit
24
sehingga bentonit dapat berkerja dengan optimal. Pada penelitian ini bentonit akan di aktivasi dengan cara kontak asam. Langkah-langkah aktivasi bentonit adalah sebagai berikut: 1. Pembuatan Larutan H2SO4 Pada proses pembuatan larutan untuk aktivasi bentonit dilakukan varisai konsentasi H2SO4. Hal ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi H2SO4 terhadap penurunan nilai tahanan pentanahan. Cara pembuatan larutan H2SO4 ini dengan cara pencampuran antara aquades dengan H2SO4 pekat. Konsentrasi yang diberikan untuk pembuatan larutan H2SO4 yaitu 0,8 M, 1 M dan 1,2 M. Untuk mengetahui banyak H2SO4 pekat yang di butuhkan, digunakan rumus pengenceran berikut: = Dimana : V1 = Volume larutan sebelum diencerkan (L atau mL) M1 = Maritas larutan sebelum diencerkan V2 = Volume larutan setelah diencerkan (l atau mL) M2 = Maritas larutan setelah diencerkan
1. Pembuatan Larutan H2SO4 0.8 M Untuk proses pembuatan 1 liter H2SO4 dengan konsentrasi 0,8 M maka H2SO4 pekat yang di butuhkan adalah: Massa H2SO4 = 98% Massa jenis H2SO4 = 1,8 kg/liter M
=
%
25
=
98 ×1.8×10 98
= 18 M Maka :
=
= 18.
= 0,8.1000 =
, .
=
= 44,44
Sehingga untuk pembuatan 1 liter larutan H2SO4 0,8 M diperlukan 44,44 ml H2SO4 pekat.
2. Pembuatan Larutan H2SO4 1 M Untuk proses pembuatan 1 liter H2SO4 dengan konsentrasi 1 M maka H2SO4 pekat yang di butuhkan adalah: Massa H2SO4 = 98% Massa jenis H2SO4 = 1,8 kg/liter M
=
=
%
98 ×1.8×10 98
= 18 M Maka :
=
= 18.
= 1.1000 =
.
=
= 55,56
26
Sehingga untuk pembuatan 1 liter larutan H2SO4 1 M diperlukan 55,56 ml H2SO4 pekat.
3. Pembuatan Larutan H2So4 1,2 M Untuk proses pembuatan 1 liter H2SO4 dengan konsentrasi 1,2 M maka H2SO4 pekat yang di butuhkan adalah: Massa H2SO4 = 98% Massa jenis H2SO4 = 1,8 kg/liter M
=
=
%
98 ×1.8×10 98
= 18 M Maka :
=
= 18.
= 1,2.1000 =
, .
=
= 66,67
Sehingga untuk pembuatan 1 liter larutan H2SO4 1,2 M diperlukan 66,67 ml H2SO4 pekat.
2. Proses Aktivasi Proses aktivasi pertama yang dilakukan adalah dengan merendam bentonit dengan menggunakan larutan H2SO4 0.8 M Kemudian aktivasi dilakukan dengan mecampur bentonit dan larutan H2SO4 sambil diaduk, dan di biarkan selama 24 jam hingga bentonit
27
mengendap. Proses selanjutnya adalah mendekantasi yaitu dengan memisahkan larutan dan endapan bentonit. Setelah itu bentonit disaring, lalu di cuci dengan aquades, kemudian dikeringkan pada suhu 105oC sampai beratnya konstan. Setelah kering bentonit dihaluskan dan dipanaskan kembali pada suhu 105oC. Diulangi
perlakuan
yang
sama
untuk
proses
pembuatan
menggunakan larutan H2SO4 1 M dan 1.2 M. Setelah kering dan semuanya siap maka bentonit yang telah teraktivsi siap digunakan untuk menimbun lubang pentanahan. Secara sederhana, proses pembuatan bentonit teraktivasi dapat dilihat dari bagan 3.1 berikut.
Gambar 3.1 Proses aktivasi bentonit
28
Pada peoses aktivasi ini peranan asam sulfat yaitu sebagai katalis, katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi. Asam sulfat berpungsi untuk memisahkan air dari kandungan bentonit. Berikut ini adalah reaksi antara bentonit dan asam sulfat. Al2O3.4SiO3.H2O+ H2SO4 → Al2O3.4SiO3+H2O
3.4.4 Perancangan Pengujian Sebelum dilakukan pengambilan data, maka diperlukan perancangan pengujian yaitu dengan membuat lubang pentanahan dan melakukan penanaman elektroda pentanahan. 1. Pembuatan Lubang Pentanahan Pembuatan lubang pentanahan dilakukan agar terdapat ruang untuk mengisi bentonitnya. Pembuatan lubang dibuat pada tanah ladang dan tanah lempung dengan kedalaman 100 cm dan diameter 10 cm dengan menggunakan bor biopori.
29
Gambar 3.2 Variasi pengujian bentonit: a. Tanpa zat adiktif; b. Dengan bentonit; c. Bentonit teraktivasi 0,8 M, d.Bentonit teraktivasi 1 M; e. Bentonit teraktivasi 1,2 M Setiap jenis tanah yang akan di uji akan dibuat 5 buah lubang dengan kedalaman dan diameter yang sama untuk pengujian tanpa penambahan zat adiktif, penambahan bentonit tanpa aktivasi, penambahan bentonit teraktivasi H2SO4 0.8 M, penambahan bentonit teraktivasi H2SO4 1 M, dan penambahan bentonit teraktivasi H2SO4 1.2 M. 2. Penanaman batang elektroda pentanahan Setelah lubang selesai dibuat masing-masing lubang dimasukkan satu batang elektroda pentanahan yang telah diklem dengan kawat pentanahan. Lubang-lubang tersebut kemudian diisi dengan bahan
30
yang berbeda. Lubang 1 tanpa penambahan zat adiktif, Lubang 2 dengan bentonit tanpa aktivasi, Lubang 3 dengan bentonit teraktivasi H2SO4 0.8 M, Lubang 4 dengan bentonit teraktivasi H2SO4 1 M, dan lubang 5 dengan bentonit teraktivasi H2SO4 1.2 M. Masing-masing lubang diisi dengan bentonit sebanyak 10 Kg. Setelah masing-masing pentanahan siap, dilakukan pengukuran nilai masing-masing pentanahan dengan menggunakan earth tester.
3.4.5 Pengukuran Nilai Tahanan Pentanahan Pengukuran nilai tahanan pentanahan pada masing-masing lubang pentanahan dilakukan dengan menggunakan alat ukur earth tester model 3235 dengan menggunakan metoda 3 titik. Pengukuran tahanan pentanahan pada tanah lempung dilakukan dengan cara sebagai berikut : 1. Hubungkan panel berwarna hijau pada elektroda pentanahan yang akan di ukur, panel berwarna kuning pada elektroda bantu 1 dan panel berwarna merah pada elektroda bantu 2. 2. Elektroda pentanahan dan elektroda bantu harus satu garis. 3. Untuk memastikan bahwa baterai masih layak pakai, baterai dapat dicek dengan cara set selektor swicth pada posisi B, lalu tekan botton switch. 4. Checking tegangan tanah (Earth voltage) dengan cara sebagai berikut :
31
•
Set selector switch pada posisi V, besar tegangan Ev dibaca pada galvanometer.
•
Bila Ev < 10 volt, pengukuran tahanan pentanahan dapat dilakukan.
•
Bila Ev > 10 volt, pengukuran tahanan pentanahan tidak dapat dilakukan. Agar pengukuran dapat dilakukan maka elektroda pengukuran E dijauhkan dari pentanahan alat-alat listrik yang ada di tempat tersebut.
•
Bila Ev tidak diperoleh, maka jarak elektroda E dan P harus diperbesar (10-20 m).
5. Set selector switch pada posisi Ω, lalu tekan botton switch sambil mengatur piringan skala (dial) hingga jarum penunjuk pada golvanometer menunjuk angka nol, Saat penunjukan galvanometer nol dicatat nilai yang ditunjukkan pada piringan skala (dial). Nilai yang dibaca tersebut adalah harga tahanan pentanahan yang diukur (Rp). Berikut ini adalah rangkaian skematik pengukuran nilai tahanan pentanahan pada masing-masing pengujian:
32
Gambar 3.3 Skematik pengukuran tanpa zat adiktif
Gambar 3.4 Skematik pengukuran dengan bentonit tanpa aktivasi
Gambar 3.5 Skematik pengukuran dengan bentonit teraktivasi 0.8 M
33
Gamabr 3.6 Skematik pengukuran dengan bentonit teraktivasi 1 M
Gambar 3.7 Skematik pengukuran dengan bentonit teraktivasi 1.2 M
Perlakuan yang sama juga dilakukan pada tanah ladang. Pengukuran nilai tahanan pentanahannya akan diukur sebanyak 2 kali dalam sehari (pukul 08.00 dan 15.00) dan dilakukan selama 14 hari berturut-turut.
3.4.6 Analisis Data Data
hasil
pengukuran
menggunakan
earth
resistance
tester
dimasukkan ke dalam tabel, dan kemudian diolah dengan menggunakan microsoft effice excel sehingga diketahui:
34
1. karakteristik pengaruh penambahan bentonit teraktivasi kontak asam terhadap perubahan nilai tahanan pentanahan. 2. Dapat diketahui pengaruh konsentasi asam sulfat terhadap penurunan nilai tahanan pentanahan pada tanah lempung dan ladang. 3. Perbandingkan tahanan pentanahan tanpa penambahan zat adiktif, penambahan bentonit dan penambahan bentonit teraktivasi kontak asam.
35
3.5
Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.2 Diagram alir penelitian
