DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP ADSORPSI ZAT WARNA METILEN BIRU DENGAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN MENGGUNAKAN KOH SEBAGAI AKTIVATOR

SKRIPSI

Oleh

RIKARDO JGST GULTOM 110405097

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2017

Universitas Sumatera Utara


SKRIPSI

Oleh RIKARDO JGST GULTOM 110405097

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI2017


PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP ADSORPSI ZAT WARNA METILEN BIRU DENGAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN MENGGUNAKAN KOH SEBAGAI AKTIVATOR dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila di kemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan,

Januari 2017

Rikardo Jgst Gultom NIM. 110405097


PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI Skripsi dengan judul :


Dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui,

Medan,

Koordinator Skripsi,

Dosen Pembimbing,

Ir., Renita Manurung, M.T

Farida Hanum, ST, MT

NIP. 19681214 199702 2 002

NIP. 19780610 200212 2 003

Januari 2017


PENGESAHAN Skripsi dengan judul :

PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN PENGADUKAN TERHADAP ADSORPSI ZAT WARNA METILEN BIRU DENGAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN MENGGUNAKAN KOH SEBAGAI AKTIVATOR dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada Oktober 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Koordinator Skripsi,

Dosen Pembimbing,

Ir., Renita Manurung, M.T

Farida Hanum, ST, MT

NIP. 19681214 199702 2 002

NIP. 19780610 200212 2 003

Dosen Penguji I,

Dosen Penguji II,

Bode Haryanto, S.T, M.T, Ph.D

Oktabani, ST, MT

NIP. 19710130 199903 1 001

NIP. 19881101 201504 1 002


PRAKATA Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat yang telah dilimpahkan kepada kita semua, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul ”Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan Terhadap Adsorpsi Zat Warna Metilen Biru dengan Karbon Aktif Dari Kulit Durian Menggunakan KOH Sebagai Aktivator” sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Hasil penelitian bermanfaat untuk mengatasi permasalahan tentang pencemaran zat warna yang sering terdapat pada badan air. Solusi yang ditawarkan juga dinilai ekonomis, karena kulit durian dapat dengan mudah didapatkan dan belum dimanfaatkan. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1.

Dosen pembimbing penelitian ini, Ibu Farida Hanum, ST, MT.

2.

Dosen penguji penelitian, Bapak Prof. Dr. Ir., M. Turmuzi, MS, BapakBode Haryanto, S.T, M.T, Ph.Ddan Bapak Oktabani, ST, MT

3.

Koordinator

Penelitian,

Departemen

Teknik

Kimia,

Fakultas

Teknik,

Universitas Sumatera Utara, Ibu Ir., Renita Maurung, M.T. 4.

Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Eng. Ir., Irvan, M.Si. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna

untuk itu adanya kritik serta saran yang membangun sangat diperlukan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini ada manfaatnya bagi penulis dan para pembaca. Medan,

Januari 2017

Penulis


DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada: 1.

Kedua orangtua saya yaitu Ayahku S. Gultom dan Ibuku R. Limbong yang selalu sabar dan tabah mendidik dan membimbing serta memberi dukungan moril dan material hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

2.

Keempat saudara saya, yaitu Jems Gultom, Nona Gultom, Julia Gultom dan Veronica Gultom, yang telah memberikan motivasi dan doa dalam menyelesaikan studi. Doa penulis selalu beserta kalian semua.

3.

Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang juga telah banyak memberikan banyak ilmu selama penulis kuliah.

4.

Para pegawai administrasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5.

Partner penelitian, Maradona Simanjuntak yang telah bekerja sama di dalam penyelesaian penelitian dan skripsi ini.

6.

Sahabat-sahabat penulis, yaitu teman-teman mahasiswa Teknik Kimia terutama angkatan 2011 dan adek-adek mahasiswa Teknik Kimia USU lainnya yang tidak dapat saya ucapkan satu persatu, terima kasih atas dukungan moril yang diberikan sehingga penulisan skripsi ini dapat selesai dengan baik.


RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Rikardo Jgst Gultom NIM : 110405097 Tempat/Tanggal Lahir: Tarutung/21 Juli 1993 Nama Orangtua: S. Gultom dan R. Limbong Alamat Orangtua : Jl. Raja Johannes, Perumahan Asih Permata no. A.11, Tarutung. Asal Sekolah • TK Swasta Santa Maria Tarutung tahun 1998-1999 • SD Swasta Santa Maria Tarutung tahun 1999-2005 • SMP Swasta Santa Maria Tarutung tahun 2005-2008 • SMANegeri2Baligetahun 2008-2011 Pengalaman Organisasi/Kerja: 1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode 2011-2016, sebagai anggota 2. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV pada 27Januari – 27Februari 2015 3. Koordinator Publikasi, Dekorasi dan, Dokumentasi Natal Teknik Kimia USU tahun 2014 Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah: 1. Jurnal Teknik Kimia USU “Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan Terhadap Adsorpsi Zat Warna Metilen Biru dengan Karbon Aktif Dari Kulit Durian Menggunakan KOH Sebagai Aktivator”.


ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu kontak dan kecepatan pengadukan untuk mencapai nilai maksimum terhadap penyerapan zat warna metilen biru menggunakan karbon aktif dari kulit durian dengan aktivasi KOH 2%. Analisa FTIR menunjukkan proses aktivasi mempengaruhi intensitas serapan di daerah panjang gelombang dan mengakibatkan terbentuknya pita C=C aromatik pada karbon aktif kulit durian. Analisa dilakukan dengan menggunakan alat Spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui nilai absorbansi dan konsentrasi akhir larutan metilen biru pada tiap variasi waktu kontak dan kecepatan pengadukan. Hasil penelitian dengan aktivator KOH2% menunjukkan kapasitas adsorpsi maksimum berada pada kecepatan pengadukan 150 rpm dan waktu kontak 90 menit yaitu sebesar 3,92 mg/g, sedangkan luas permukaan maksimum adalah pada kecepatan pengadukan 130 rpm dan waktu kontak 120 menit yaitu sebesar 1785,263 m2/g. Dari hasil perhitungan teoritis, nilai koefisien korelasi (R2) orde dua lebih mendekati angka satu (1) dibandingkan dengan orde satu. Persamaan orde satu memiliki nilai R2 = 0,808 dan persamaan orde dua memiliki nilai R2 =0,993, sehingga kinetika orde dua lebih merepresentasikan data adsorpsi penelitian ini. Orde dua mengindikasikan adsorpsi melibatkan reaksi kimia. Kata kunci: karbon aktif, kulit durian, kapasitas adsopsi, luas permukaan, FTIR, Spektrofotometer UV-Vis


ABSTRACT This study aims to determine the effect of contact time and stirring speed to achieve the maximum value of the absorption dye methylene blue using durian shell activated carbon with KOH 2% as activator. FTIR analysis showed the activation process affects the absorption intensity in the wavelength region and resulted in the formation of C = C aromatic ribbon on activated carbon durian skin. Analysis performed using an UV-Vis spectrophotometer to determine the absorbance values and the final concentration of methylene blue solution at each variation of contact time and stirring speed. The results of the research with activators KOH 2% showed maximum adsorption capacity is at stirring speed of 150 rpm and contact time 90 minutes is equal to 3.92 mg/g, whereas the maximum surface area is at stirring speed 130 rpm and contact time 120 minutes that is equal to 1785,263 m2/g. From the results of theoretical calculations, the correlation coefficient (R2) of order two is closer to one (1) compared to the first order. The equation of first order has a value of R2 = 0.808 and equations second order has a value of R2 = 0.993, so that second order kinetics adsorption more represents to data of this study. Order two indicated that the adsorption involves chemical reactions. Keywords: activated carbon, durian shell, adsopsi capacity, surface area, FTIR, UV-Vis Spectrophotometer


DAFTAR ISI Halaman iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI

iv

PENGESAHAN

v

PRAKATA

vi

DEDIKASI

vii

RIWAYAT HIDUP PENULIS

viii

ABSTRAK

ix

ABSTRACT

x

DAFTAR ISI

xii

DAFTAR GAMBAR

xiv

DAFTAR TABEL

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

xvii

BAB I

PENDAHULUAN

1

1.1

LATAR BELAKANG

1

1.2

PERUMUSAN MASALAH

3

1.3

TUJUAN PENELITIAN

3

1.4

MANFAAT PENELITIAN

3

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN

3

BAB II

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

5

2.1

KULIT BUAH DURIAN (BOMBACEAE SP)

5

2.2

ADSORPSI

5

2.3

ADSORBEN

7

2.4

KARBON AKTIF

10

2.5

LIMBAH TEKSTIL

11

METODOLOGI PENELITIAN

12

3.1

LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

12

3.2

BAHAN

12

3.3

PERALATAN

12

3.4

PROSEDUR PERCOBAAN

13


3.4.1 3.5

Pembuatan Adsorben Kulit Durian

PROSEDUR ANALISA

13 13

3.5.1 Penentuan Luas Permukaan Adsorben dan Daya Serap Absorben

3.6

14

3.5.2 Penentuan Kinetika Adsorpsi

15

FLOWCHART PERCOBAAN

16

3.6.1

Flowchart Pembuatan Larutan metilen biru 30 ppm 16

3.6.2

Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit durian

17

3.6.3 Flowchart Penentuan Luas Permukaan dan Daya Serap Adsorben

18

3.6.4 Flowchart Prosedur Kinetika Adsorpsi BAB IV

19

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1

PENENTUAN GUGUS FUNGSI ADSORBEN

4.2

PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN

20

PENGADUKAN TERHADAP KAPASITAS ADSORPSI 22 4.3

PENGADUKAN TERHADAP LUAS PERMUKAAN

24

KINETIKA ADSORPSI

27

KESIMPULAN DAN SARAN

31

5.1

KESIMPULAN

31

5.2

SARAN

31

4.4 BAB V

PENGARUH WAKTU KONTAK DAN KECEPATAN

DAFTAR PUSTAKA

32


DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1

Flowchart Pembuatan Larutan metilen biru 30 ppm

Gambar 3.2

Flowchart Pembuatan dan Karaterisasi Gugus Fungsi

Halaman 16

Adsorben Kulit durian yang Diaktivasi menggunakan aktivatorKOH Gambar 3.3

17

Flowchart Penentuan Luas Permukaan dan Daya Serap Adsorben

Gambar 3.4

18

Flowchart Penentuan Luas Permukaan dan Daya Serap Adsorben

Gambar 4.1

19

HasilAnalisis FTIR padaKarbon Aktif Kulit Durian Sebelum Aktivasi

Gambar 4.2

20

HasilAnalisis FTIR padaKarbon Aktif Kulit Durian Setelah Aktivasi

Gambar 4.3

20

Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan terhadap Kapasitas Adsorpsi.

23

Gambar 4.4

Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru

25

Gambar 4.5

Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan terhadap Luas Permukaan

Gambar 4.6

23

Persentase Adsorpsi dengan Konsentrasi Larutan 30 ppm pada Ukuran Adsorben 50-60 mesh serta Kecepatan Pengadukan 130 rpm

Gambar 4.7

28

Pemodelan Pseudo Orde Satu pada Konsentrasi Larutam Metilen Biru 30 ppm dan Kecepatan Pengadukan 130 rpm

Gambar 4.8

29

Pemodelan Pseudo Orde Dua pada Konsentrasi Larutam Metilen Biru 30 ppm dan Kecepatan Pengadukan 130 rpm

30

Gambar L4.1

Sampel Kulit Durian yang telah Dikeringkan

47

Gambar L4.2

Sampel yang Diihaluskan

47

Gambar L4.3

Tempat Pengeringan sampel

47

Gambar L4.4

Aktivasi Sampel dengan Furnace

48


Gambar L4.5 Karbon Aktif Hasil aktivasi menggunakan furnace dan Desikator Gambar L4.6

48

Proses Pengadukan Larutan Metilen Biru dengan Magnetic Stirrer

48

Gambar L4.7

Shaker dan Sampel yang akan Dianalisa Adsorbansinya

49

Gambar L4.8

Spektrofotometer UV-Vis beserta Seperangkat Komputer

49


DAFTAR TABEL Halaman

Tabel 2.1

Komposisi Kimia Kulit Durian

5

Tabel 2.2

Perbedaan Karakteristik dari Powdered Activated Carbon (PAC) dan Granular Activated Carbon (GAC) Pada Karbon Aktif Komersial

Tabel 4.1

11

Pemodelan Pseudo Orde Satu Dan Pseudo Orde Dua Kinetika Adsorpsi Larutan Metilen Biru Pada Karbon aktif Kulit Durian

29

Tabel L1.1

Hasil Analisa Kapasitas Adsorpsi

36

Tabel L1.2

Hasil Analisa Luas Permukaan

37

Tabel L1.3

Hasil Data Kinetika Adsorpsi

37


DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN

36

L1.1 DATA ANALISA KAPASITAS ADSORPSI

37

L1.2 DATA ANALISA PENGUKURAN LUAS PERMUKAAN L1.3 DATA KINETIKA ADSORPSI

37

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN

38

L2.1 PERHITUNGANKAPASITAS ADSORPSI

38

L2.2 PERHITUNGAN LUAS PERMUKAAN ADSORBEN

38

LAMPIRAN 3 DATA HASIL ANALISA

41

LAMPIRAN 4 FOTO HASIL PENELITIAN

47

L4.1 FOTO PEMBUATAN KARBON AKTIF DENGAN AKTIVASI KALIUM HIDROKSIDA (KOH)

47

L4.2 FOTO ANALISA PENENTUAN LUAS PERMUKAAN ADSORBEN

42


DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

Recommend Documents