FIS

PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA

TESIS

Oleh

FYNNISA ZEBUA 137026005 / FIS

PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

Universitas Sumatera Utara


TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

FYNNISA ZEBUA 137026005 / FIS

PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015


PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis

Nama Mahasiswa Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Fakultas

:

PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA : : : :

FYNNISA ZEBUA 137026005 Magister Ilmu Fisika Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Sumatera Utara

Menyetujui, Komisi Pembimbing

Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc Ketua

Dr. Susilawati, M.Si Anggota

Ketua Program Studi,

Dekan FMIPA USU,

Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Nip. 19550706 198102 1 002

Dr. Sutarman, M.Sc Nip. 19631026 199103 1 001


PERNYATAAN ORISINALITAS


TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan,

Juli 2015

FYNNISA ZEBUA Nim. 137026005


PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama NIM Program Studi Jenis Karya Ilmiah

: Fynnisa Zebua : 137026005 : Magister Ilmu Fisika : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul :


Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasi tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan,

Juli 2015

Fynnisa Zebua Nim. 137026005


Telah diuji pada Tanggal

: 29 Juni 2015

PANITIA PENGUJIAN TESIS Ketua

: Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc

Anggota

: 1. Dr. Susilawati, M.Si 2. Prof.Dr. Eddy Marlianto, M.Sc 3. Prof.Drs. M. Syukur, MS 4. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc 5. Drs. Junaidi Ginting, M.Si


DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI Nama Lengkap Berikut Gelar

: Fynnisa Zebua, S.Si

Tempat dan Tanggal Lahir

: Lhokseumawe, 26 September 1991

Alamat Rumah

: Jl. Batangkuis, Gg.Sumber, Lrg.Mawar,Tg.Morawa

No Hp/Pin BB

: 081397067148/7E7B2C93

E-mail

: [email protected]

Instansi Tempat Bekerja

: -

Alamat Kantor

: -

DATA PENDIDIKAN SD

: Negeri 105855 PTPN II Tanjung Morawa

Tamat : 2003

SMP

: Swasta Bersubsidi Tanjung Morawa

Tamat : 2006

SMA

: Negeri 1 Tanjung Morawa

Tamat : 2009

Strata-1 : FMIPA Universitas Negeri Medan

Tamat : 2013

Strata-2 : FMIPA Universitas Sumatera Utara

Tamat : 2015


KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirabbil’alamin. Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah swt atas limpahan rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan judul “Pemanfaatan Zeolit Alam Pahae Modifikasi sebagai Filter Uap Air pada Proses Elektrolisa”. Begitu banyak dukungan, motivasi, perhatian, dan bantuan yang didapatkan selama penyusunan Tesis ini berlangsung. Oleh karena itu, dengan penuh kerendahan hati, diucapkan terima kasih kepada : 1. Rektor Universitas Sumatera Utara atas kesempatan yang diberikan untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. 2. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc, atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. 3. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. 4. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh semangat dan kesabaran memberikan ide kreatif, motivasi, dorongan, bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan Tesis ini. Dan terima kasih yang tak terhingga diucapkan karena telah mengajari dan menuntun dalam menulis paper dan diberikan kesempatan untuk dapat bergabung di TOP USU. 5. Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Lapangan yang selalu bersedia meluangkan waktu dan pikiran yang sangat berharga untuk memberikan motivasi, bimbingan, masukan, dan arahan dalam menyelesaikan Tesis ini. Dan terima kasih yang tak terhingga diucapkan karena selalu ada disaat kesulitan.

i Universitas Sumatera Utara

6. Prof.Dr.Eddy Marlianto, M.Sc., Prof.Drs.M.Syukur, MS., Dr.Nasruddin MN,M.Eng.Sc yang bersedia menjadi Dewan Penguji dan Penilai Tesis sekaligus memberikan masukan, koreksi, dan arahan untuk menjadikan Tesis ini lebih baik lagi. 7. Secara khusus penghargaan, rasa hormat, rasa sayang, dan terima kasih yang tak terhingga disampaikan kepada kedua orang tua, Saparuddin Zebua dan Rapasah yang telah membesarkan, mendidik, memberikan dukungan, motivasi, semangat, dan selalu mendoakan untuk dapat menyelesaikan Tesis ini. Terima kasih Ayah dan Mama. 8. Untuk adik-adik yang disayangi, Bimasa Zebua, Hatta Maulanasa Zebua dan Fadilla Sa’adha Zebua terima kasih atas semua bantuan, motivasi dan perhatiannya untuk Kakak. Terima kasih adik-adik kakak. 9. Terima kasih Penulis ucapkan kepada Fitri, Komting (Iqbal), Iqbal, Fatur, Balian, TOP USU, teman-teman Pascasarjana Fisika USU angkatan 2013, dan teman-teman yang tidak dapat dicantumkan disini

atas semua

bantuan, motivasi, dan perhatiannya. Disadari bahwa Tesis ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan. Akhir kata, semoga Tesis ini bisa memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan menjadi sesuatu karya yang memberi dampak positif dalam penggunaannya.

Medan, Juli 2015

Fynnisa Zebua Nim. 137026005

ii Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK

Filter uap air berbasis zeolit alam pahae telah berhasil dibuat dengan menuangkan serbuk zeolit alam pahae ke dalam larutan 6% H2SO4 dan diikuti dengan pemanasan 7000C, 8000C, and 9000C. Untuk meningkatkan adsorpsi filter uap air zeolit, kulit kakao digunakan sebagai filler. Untuk memperkuat ikatan antara matrik dan filler, clay dicampurkan dengan zeolit dan kulit kakao. Ini menyebabkan, uap air yang berasal dari proses elektrolisa dapat difilter. Filter berbasis zeolit+kulit kakao+clay memiliki persentase porositas tertinggi ketika diaktivasi pada suhu 7000C . Sifat kekerasan terbaik diperlihatkan filter berbasis zeolit+clay yang diaktivasi pada suhu 9000C. Hasil SEM-EDX menunjukkan filter berbasis zeolit dan filter berbasis zeolit+kulit kakao+clay memiliki topografi yang sama dan filter uap air ini termasuk kedalam golongan zeolit silika sedang. Uji adsorpsi dan life time terbaik diperlihatkan pada filter berbasis zeolit+kulit kakao+clay yang diaktivasi pada suhu 7000C.

Kata Kunci : filter uap air, zeolit alam pahae, kulit kakao, clay.

iii Universitas Sumatera Utara

UTILIZATION OF NATURAL PAHAE ZEOLITE MODIFICATION AS WATER VAPOUR FILTER IN THE PROCESS OF ELECTROLYSIS

ABSTRACT

The water vapour filter based on natural pahae zeolite has been succesfully manufactured by pouring the zeolit powder in 6 % H2SO4 solution and followed by heating it at 7000C, 8000C, and 9000C respectively. To improve the water vapour filter absorbility of zeolite, rind cocoa was used as filler. Whole to increase the chemical bonding between the matrik and filler, the clay was mixed with zeolite and rind cocoa. In this case, water vapour filtered come from an electrolysis process. The filter based on zeolite+rind cocoa+clay has highest porosity percentage when activated at 7000C. The best hardness has been shown by the filter based on zeolite+clay when activated at 9000C. The SEM results showed that the filter based on zeolite and zeolite+rind cocoa+clay have same topography whole EDX result showed that this water vapour filter is intermediate zeolite. The best adsorption capacity and life time have been shown filter based on zeolite+rind cocoa+clay when activated at 7000C.

Keywords: water vapour filter, natural pahae zeolite, rind cocoa, clay.

iv Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

i

ABSTRAK

iii

ABSTRACT

iv

DAFTAR ISI

v

DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

ix

DAFTAR LAMPIRAN

xi

BAB I

PENDAHULUAN

1

1.1 Latar Belakang

1

1.2 Rumusan Masalah

4

1.3 Batasan Masalah

4

1.4 Tujuan Penelitian

5

1.5 Manfaat Penelitian

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

6

2.1 Zeolit

6

2.1.1 Karakteristik Kerangka Zeolit

10

2.1.2 Sifat Fisik dan Kimia Zeolit

11

2.2 Teori Adsorpsi

12

2.3 Kulit Kakao

13

2.4 Lempung (clay)

15

2.5 Elektrolisis Air

16

2.6 Pengujian

17

2.6.1 Porositas

17

2.6.2 Sifat Mekanik

18

2.6.1.1 Kekerasan

18

2.6.3 SEM-EDX

19

2.6.4 Uji Daya Adsorpsi Uap Air

20

v Universitas Sumatera Utara

BAB III METODE PENELITIAN

21

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

21

3.1.1 Waktu Penelitian

21

3.1.2 Tempat Penelitian

21

3.2 Alat dan Bahan

21

3.2.1 Alat Penelitian

21

3.2.2 Bahan Penelitian

21

3.3 Prosedur Penelitian

22

3.3.1 Proses Pengolahan Zeolit Alam Pahae

22

3.3.2 Proses Pengolahan Lempung (Clay)

22

3.3.3 Proses Pengolahan Kulit Kakao

23

3.3.4 Pembuatan Komposit

23

3.4 Pengujian

24

3.5 Diagram Alir Penelitian

26

3.5.1 Diagram Alir Penelitian Tahap I 3.5.2 Diagram Alir Penelitian Tahap II

26 .

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

27

28

4.1 Hasil Uji Sifat Fisis (Porositas) Filter Komposit Uap Air

28

4.2 Hasil Uji Mekanik (Kekerasan) Filter Komposit Uap Air

29

4.3 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air

30

4.3.1 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) 4.3.2 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air menggunakan Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDX) 4.4 Hasil Uji Adsorpsi Uap Air 4.5 Hasil Uji Life Time Filter Komposit Uap Air

30

32 35 39

vi Universitas Sumatera Utara

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

42

5.1 Kesimpulan

42

5.2 Saran

43

DAFTAR PUSTAKA

44

LAMPIRAN

48

vii Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel 2.1

Selektivitas Adsorbat Terhadao Jenis Zeolit

7

2.2

Klasifikasi Zeolit Berdasarkan Rasio Si/Al

9

2.3

Stabilitas Zeolit Terhadap Suhu

9

2.4

Komposisi Zeolit Alam

11

2.5

Karakteristik Zeolit

11

2.6

Komposisi Buah Kakao

15

2.7

Komposisi Kulit Kakao Pada Basis Kering

15

3.1

Komposisi Pencampuran Komposit

23

4.1

Judul

Halaman

Data Hasil Uji Porositas Filter Uap Air Berbasis Zeolit Alam Pahae Modifikasi

28

Data Hasil Uji Mekanik (Kekerasan) Filter 4.2

Uap Air Berbasis Zeolit Alam Pahae

29

Modifikasi

viii Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar 2.1

Judul

Halaman

Struktur Zeolit

10

2.2

Struktur Kerangka Zeolit

10

2.3

Ciri Anatomis Buah Kakao

14

2.4

Pod Kakao

14

2.5

Skema Air Menjadi Konverter Hidrogen

16

2.6

Zeolit Teraktivasi Fisika

20

3.1

Diagram Alir Penelitian Tahap I

26

3.2

Diagram Alir Penelitian Tahap II

27

Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit Alam 4.1.a

Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C

30

Dengan Perbesaran 250 Kali Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit Alam 4.1.b

Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C

31

Dengan Perbesaran 750 Kali Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit 4.2.a

Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C

31

Dengan Perbesaran 250 Kali Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit 4.2.b

Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C

32

Dengan Perbesaran 750 Kali Hasil Uji EDX Filter Uap Air Berbasis Partikel 4.3

Zeolit Alam Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu

33

7000C Hasil Uji EDX Filter Uap Air Berbasis Zeolit+ 4.4

Kulit Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C

34

ix Universitas Sumatera Utara

4.5

4.6

4.7

4.8 4.9 4.10

4.11

Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter Berbasis Zeolit Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter Berbasis Zeolit+Kulit Kakao Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter Berbasis Zeolit+Clay Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay Hasil Pengujian Life Time Tanpa Filter Uap Air Hasil Pengujian Life Time Untuk Filter Uap Air Berbasis Zeolit Hasil Pengujian Life Time Untuk Filter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay

36

37

37

38 39 40

41

x Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Lampiran A

Data Pengujian Porositas

L-1

B

Data Pengujian Kekerasan

L-2

C

Hasil Pengujian Adsorpsi Filter Uap Air

L-3

D

Hasil Pengujian Life Time Filter Uap Air

L-10

E

Preparasi Zeolit Alam Pahae

L-16

F

Preparasi Kulit Kakao

L-17

G

Preparasi Lempung (Clay)

L-18

H

Pembuatan Komposit Filter Uap Air

L-19

I

Pengujian Filter Uap Air

L-20

J

Judul

Halaman

Surat Keterangan Telah Melakukan Penelitian di Laboratorium Material PTKI Medan

L-21

xi Universitas Sumatera Utara

FIS

Recommend Documents