PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI BATUBARA SUBBITUMINUS SSSEBAGAI BAHAN PENYERAP KADAR ION LOGAM BERAT PADA .LIMBAH CAIR LABORATORIUM KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA.
Diajukan Sebagai Persyaratan untuk Meyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh RESKY 0612 3040 1071
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
i
LEMBAR PERSETUJUAN PENGESAHAN LAPORAN AKHIR PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI BATUBARA SUBBITUMINUS SESEBAGAI BAHAN PENYERAP KADAR ION LOGAM BERAT PADA .LIMBAH CAIR LABORATORIUM KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA.
Oleh Resky 0612 3040 1071
Palembang, Juni 2015 Menyetujui Pembimbing II
Mengetahui, Pembimbing 1
Ir. Robert Junaidi, M.T
Ir. Muhammad Taufik, M.Si. NIP 195810201991031001
NIP 196607121993031003
Mengetahui, a.n. KetuaJurusan Teknik Kimia Sekretaris
Zulkarnain, S.T., M.T. NIP. 197102251995021001
ii
Motto: "Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis dan pada kematianmu semua orang menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri yang tersenyum." (Mahatma Gandhi) “Keberhasilan adalah sebuah proses. Niatmu adalah awal keberhasilan. Peluh keringatmu adalah penyedapnya. Tetesan air matamu adalah pewarnanya. Doamu dan doa orang-orang disekitarmu adalah bara api yang mematangkannya. Kegagalan di setiap langkahmu adalah pengawetnya. maka dari itu, bersabarlah! Allah selalu menyertai orangorang yang penuh kesabaran dalam proses menuju keberhasilan. Sesungguhnya kesabaran akan membuatmu mengerti bagaimana cara mensyukuri arti sebuah keberhasilan.” (Resky)
KARYA INI KUPERSEMBAHKAN UNTUK: Sang Pencipta Allah SWT yang telah memberikan nikmat hidup yang luar biasa Kedua malaikat tanpa sayapku ayah dan ibu yang tak pernah lelah membimbing dan mendoakan penulis dalam menyelesaikan laporan ini Dosen pembimbing yang selalu memberi menasehat dan arahan tanpa lelah hingga membuat penulis dapat menyelesaikan laporanini Seluruh staf dosen dan teknisi yang selalu membimbing dan memotivasi penulis Teman-temanku seangkatan, sekelas, dan adik-adik kelas yang selalu memberikan canda tawa khasnya dalam proses menyelesaikan laporan ini Almamaterku
iii
ABSTRAK Pembuatan Karbon Aktif Dari Batubara Sub Bituminus Sebagai Bahan Penyerap Kadar Ion Logam Berat Pada Limbah Cair Laboratorium Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Email :
[email protected] Resky, 2015, 57 Halaman, 18 Tabel, 27 Gambar, 4 Lampiran Batubara subbituminus memiliki kandungan karbon dan energi yang rendah, kadar air, zat volatile dan mineral anorganik yang tinggi. Jadi batubara subbituminus tersebut selain sumber energi dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif. Karbon aktif merupakan bahan penyerap yang digunakan banyak industri. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh ukuran partikel dan konsentrasi aktivator HCl karbon aktif dari batubara subbituminus terhadap kualitas karbon aktif yang mengacu pada standar karbon aktif (SII No. 0258-79). Proses pembuatan karbon aktif karbon aktif terdiri dari proses karbonisasi dengan termperatur 500oC dan aktivasi dengan aktivator yaitu HCl dengan variasi konsentrasi 0,1 M, 0,2 M dan 0,3 M. Hasil penelitian menunjukan bahwa karbon aktif yang dibuat dengan ukuran partikel 200 mesh dan konsentrasi HCl 0,2 M menghasilkan kualitas yang baik. Kualitas karbon aktif yang dihasilkan memiliki kadar air 5%, kadar abu 6%, daya serap terhadap iodium yaitu 951,825 mg/g, semua kualitas yang dianalisis memenuhi standar (SII-0258-79). Sedangkan pada penyerapan kadar ion logam berat pada limbah cair laboratorium kimia hasil penelitian menunjukkan bahwa penyerapan optimal logam seng (Zn) terjadi pada ukuran partikel 200 mesh dengan konsentrasi HCl 0,2 M. Sedangkan penyerapan optimal logam besi (Fe) terrjadi pada ukuran partikel 200 mesh dengan konsentrasi HCl 0,2 M. Dari hasil penelitian ini didapat bahwa karbon aktif dari batubara subbituminus dapat digunakan untuk menyerap logam seng dan besi dari limbah cair laboratoium kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Kata Kunci : batubara subbituminus, karbon aktif, adsorpsi, logam Seng (Zn), logam Besi (Fe), HCl, logam berat
iv
ABSTRACK The Making Active Carbon From Subbituminous Coal As Absorbent Material Content Of Heavy Metal Ions In The Liquid Waste Land Chemical Laboratory Polytechnic State Of Sriwijaya . Email :
[email protected] (Resky, 2015, 57 Page, 18 Tabels, 27 Fig, 4 Attachment) Subbituminus coal has a carbon content and low energy, moisture content, volatile substances and inorganic mineral is high. So subbituminus coal is used as a raw material for making activated carbon. Activated carbon is an absorbent material that is used many industries. The purpose of this research is to determine the influence of size of particles and concentrate aktivator hcl active carbon from coal subbituminus on the quality activated carbon which refers to the standard activated carbon (SII No. 0258-79). The process of making activated carbon activated carbon consists of carbonization process with termperatur 500 0C and activation of the activator is HCl. The results showed that activated carbon is made with 0,2 M HCl concentrations produce a good quality. The quality of the resulting activated carbon has a moisture content of 5%, 6% ash content, absorption of iodine is 951.825 mg / g, all the analyzed quality standards-(SII 0258-79. The next step absorbent material content of heavy metal ions in the liquid waste land chemical laboratory. The result showed that the absorption of optimal zinc metal (Zn) happened to size of particles 200 mesh and concentration hcl 0.2 M. While the absorption of optimal iron metal (Fe) happened to size of particles 200 mesh and concentration hcl 0.2 m. From the research is obtainable that active carbon from coal subbituminus usable to absorb zink and iron of the liquid waste laboratoium chemical land polytechnic state of sriwijaya . Keyword: coal subbituminus, carbon active, adsorption, zn, fe, hcl, heavy metals
v
KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada sumber dari suara-suara hati yang bersifat mulia, sumber ilmu pengetahuan, sumber segala kebenaran. Sang Maha Cahaya, Penabur Cahaya ilham, pilar nalar kebenaran dan kebaikan yang terindah. Sang Penabur Rezeki, Sang Kekasih tercinta yang tak terbatas, pencahayaan cinta-Nya dan ampunan-Nya bagi umat-Nya Shalawat serta salam teruntuk Nabi Muhammad SAW, yang telah memberikan dan menyampaikan kepada kita ajaran Rukun Iman dan Rukun Islam yang telah terbukti kebenaranya, dan semakin terus terbukti kebenaranya. Alhamdulillahirabbill’alamin, segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan karunia yang dilimpahkan-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis dalam penyelesaian Laporan Akhir ini, khususnya kepada: 1. RD. Kusumanto., S.T., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Ir. Robert Junaidi., M.T. selaku ketua Jurusan dan Pembimbing I di Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Zulkarnain, S.T ,M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Ir M. Taufik M.Si. selaku Pembimbing II di Politeknik Negeri Sriwijaya yang senantiasa memberikan bimbingan, arahan dan bantuannya dalam penyelesaian Laporan Akhir ini. 5. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 6. Seluruh Tekniksi di laboratorium kimia Politeknik Negeri Sriwijaya yang telah membimbing, memberikan bantuan pikiran, tenaga selama melakukan penelitian.
vi
Semoga dengan adanya Laporan Akhir ini dapat berguna bagi kita semua terutama bagi Bapak/Ibu dosen pengajar dan rekan-rekan Mahasiwa/i Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya, sehingga mendapatkan gambaran mengenai Karbon Aktif dari Batubara Subbituminus. Dengan penuh kesadaran diri dan dengan segala kerendahan hati penulis menyadari bahwa di dalam penulisan laporan ini masih terdapat kelemahan, oleh karena itu penulis dapat menerima masukan, kritik dan saran yang dapat menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat memenuhi fungsinya dan bermanfaat bagi yang membaca.
Palembang, Juni 2014
Resky NIM 061230401071
vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ............................................................................... HALAMAN PENGESAHAN................................................................. MOTTO .................................................................................................. ABSTRAK .............................................................................................. ABSTRACT ........................................................................................... KATA PENGANTAR............................................................................. DAFTAR ISI............................................................................................ DAFTAR TABEL ................................................................................. DAFTAR GAMBAR ............................................................................. DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................
i ii iii iv v vi viii x xi xii
BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................ 1.2 Rumusan Masalah .......................................................... 1.3 Manfaat Penelitian ........................................................... 1.4 Tujuan Penelitian ............................................................
1 2 3 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Batubara Subbituminus ................................................... 2.2 Karbon Aktif ................................................................... 2.2.1. Proses Pembuatan KarbonAktif ............................ 2.2.2. Standar Kualitas Karbon Aktif .............................. 2.2.3. Pemakaian Karbon Aktif ....................................... 2.3 Adsorpsi .......................................................................... 2.3.1 Mekanisme Adsorpsi .............................................. 2.3.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi ........ 2.4 Logam Seng (Zn) ............................................................. 2.4.1 Keberadaannya di alam ........................................... 2.4.2 Kegunaan ................................................................ 2.4.3 Sifat Fisik dan Kimia Seng (Zn) ............................. 2.4.4 Tingkat Bahaya Seng .............................................. 2.5 Logam Besi (Fe)............................................................... 2.5.1 Keberadaannya di alam ........................................... 2.5.2 Kegunaan ................................................................ 2.5.3 Sifat Fisik dan Kimia Besi (Zn) .............................. 2.5.4 Tingkat Bahaya Besi ...............................................
4 5 7 9 11 12 14 15 16 16 16 17 17 18 18 19 19 19
viii
III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................... 3.2 Alat dan Bahan ................................................................. 3.2.1 Alat yang digunakan................................................ 3.2.2 Bahan yang digunakan ............................................ 3.3 Perlakuan dan Rancangan Percobaan............................... 3.4 Pembuatan Karbon Aktif............................................ 3.4.1 Proses Dehidrasi .................................................... 3.4.2 Proses Karbonisasi................................................... 3.4.3 Tahap Aktivasi......................................................... 3.5 Analisa Karakteristik Mutu Karbon Aktif........................ 3.5.1 Uji Kadar Air........................................................... 3.5.2 Uji Kadar Abu.......................................................... 3.5.3 Uji Daya Serap Iodine ............................................. 3.6 Prosedur Analisa Dengan AAS ........................................ 3.6.1 Persiapan sampel Limbah ....................................... 3.6.2 Analisa Konsentrasi dan Ukuran Partikel................ 3.6.3 Analisa Kadar Seng (Zn) ......................................... 3.6.4 Analisa Kadar Besi (Fe) .........................................
21 21 21 21 22 23 23 23 23 23 23 24 25 25 26 26 26 27
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil ................................................................................. 4.2 Pembahasan......................................................................
32 33
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan....................................................................... 5.2 Saran.................................................................................
44 44
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. LAMPIRAN
ix
45
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
Tabel 1. Kategori Batubara dan Nilai Kalori ............................................ Tabel 2. Syarat Mutu Karbon Aktif Menurut SII ..................................... Tabel 3. Perbedaan antara adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia .................. Tabel 4. Hasil Analisa Kualitas Karbon Aktif ......................................... Tabel 5. Hasil Penyerapan Menggunakan AAS........................................ Tabel 6. Data Pengamatan Analisis Kadar Air ......................................... Tabel 7. Data Pengamatan Analisis Kadar Abu ....................................... Tabel 8. Data Analisa Daya Serap Terhadap Larutan Iodine ................... Tabel 9. Data Hasil Penyerapan Menggunakan AAS ............................... Tabel 10.Hasil Perhitungan % Kadar Air Batubara Subbituminus........... Tabel 11. Hasil Perhitungan % Kadar Abu Batubara Subbituminus ........ Tabel 12. Hasil Perhitungan Daya Serap Terhadap Larutan Iodine ......... Tabel 13. Pengaruh Ukuran Partikel -20+60# Terhadap Zn Dan Fe...... Tabel 14. Pengaruh Ukuran Partikel -60+170# Terhadap Zn Dan Fe.... Tabel 15. Pengaruh Ukuran Partikel -170+200# Terhadap Zn Dan Fe .. Tabel 16. Data Kualitas Batubara dengan Proximate Analysis ................ Tabel 17. Data Kualitas Batubara dengan Ultimate Analysis................... Tabel 18. Standar Kualitas Karbon Aktif Menurut SII-0258-79 ..............
x
5 9 14 32 33 43 44 44 45 46 47 48 50 50 50 51 51 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
Gambar 1. Karbon aktif fase cair dan fase gas.......................................... Gambar 2. Sketsa Karbon Sebelum dan Sesudah di Aktivasi................... Gambar 3. Diagram Alir Pembuatan Karbon Aktif .................................. Gambar 4. Diagram Blok Alir Penelitian Secara Umum.......................... Gambar 5. Grafik Konsentrasi Terhadap Kadar Air............................... Gambar 6. Grafik Konsentrasi Terhadap Kadar Abu ............................. Gambar 7. Grafik Konsentrasi Terhadap Daya Serap Iodine ................. Gambar 8. Grafik Konsentrasi Terhadap Konsentrasi Akhir Zn ............ Gambar 9. Grafik Konsentrasi Terhadap Konsentrasi Akhir Fe............ Gambar 15. Batubara Subbituminus dari PT. Bukit Asam ..................... Gambar 16. Jaw Chusher ......................................................................... Gambar 17. Grinder ................................................................................. Gambar 18. Sieve Shaker .......................................................................... Gambar 19. Batubara setelah di grinding.................................................. Gambar 20. Karbon Aktif Ukuran -20+60 mesh ...................................... Gambar 21. Karbon Aktif Ukuran -60+170 mesh .................................. Gambar 22. Karbon Aktif Ukuran -170+200 mesh .................................. Gambar 23. Proses Aktivasi dan Penyaringan Karbon Aktif.................... Gambar 24. Analisa Kadar Air dan Kadar Abu ....................................... Gambar 25. Analisa Daya Serap Iodine.................................................... Gambar 26. Alat Spektrofotometri Serapam Atom ................................... Gambar 27. Sampel Logam sebelum dan sesudah diolah.........................
xi
6 9 29 30 33 34 35 37 38 52 52 53 53 53 54 54 54 55 55 55 56 57
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
Lampiran 1. Data Penelitian...................................................................... Lampiran 2. Perhitungan .......................................................................... Lampiran 3. Data Literatur........................................................................ Lampiran 4. Gambar-Gambar ...................................................................
xii
43 46 51 54
