PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
PERSETUJUAN
Judul
:
Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: : : : : :
Pembuatan Busa Poliuretan Alam dari Isolasi Lignin dengan Aditif Tawas untuk Penjernihan Air Skripsi Zulfa Ummu Syahidah 100802026 Sarjana (S1) Kimia Kimia Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, April 2015
KomisiPembimbing: Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dr. Darwin YunusNasution, MS NIP. 195508101981031006
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc NIP. 196007041989031003
Diketahui/DisetujuiOleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
DR. RumondangBulan, MS NIP. 195408301985032001
PERNYATAAN
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASILIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUKPENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2015
ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahiim, Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti. Penghargaan yang tinggi kepada orang tua tercinta, Ayahanda SyafriAdnan dan Ibunda Erdina Munaf, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Kepada Adinda Fikra Fauzanah dan Yahya Assalam yang selalu membuat jengkel tetapi juga memberikan perhatian dan motivasi yang besar, semoga kita selalu bisa mengukir senyum di wajah kedua orang tua kita. Aamiin. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya. Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih juga kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Saharman Gea, Ph.D dan Kak Sri Rahayu, S.Si selaku kepala dan laboran Laboratorium Kimia Dasar. Terima kasih atas segala fasilitas selama mengerjakan penelitian. Untuk keluarga besar laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk 2010-2013, terima kasih atas persaudaraan selama ±4 tahun ini. Terkhusus untuk sahabatsahabat penulis, Mery, Nirmala, Sumariah, Iis, Nami, Riana, dan Siska, terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama pendidikan ini dan terima kasih atas persahabatan yang tulus ini. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2010, terima kasih atas segala doa dan kekompakannya. Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal ‘Alamiin.
Penulis
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi penambahan tawas pada busa poliuretan terhadap waktu pengaliran pada penyaringan air payau. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu isolasi lignin dari serbuk kayu jati, pembuatan busa poliuretan-tawas (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), karakterisasi busa poliuretan-tawas, analisa permeabilitas, dan analisa parameter air payau yang meliputi pH, jumlah zat padat tersuspensi (TSS), dan jumlah zat padat terlarut (TDS). Air payau sebelum penyaringan menggunakan busa poliuretan dengan penambahan tawas tidak layak untuk digunakan, hal ini dapat dilihat dari hasil analisis air payau sebelum penyaringan. Hasil analisa FTIR untuk busa poliuretan tanpa tawas dan busa poliuretan dengan tawas menunjukkan tidak adanya gugus baru yang muncul pada spektrum yang mengindikasikan bahwa interaksi yang berlangsung antara tawas dan busa poliuretan hanya interaksi fisika saja. Hal ini didukung dengan hasil analisa SEM busa poliuretan dengan tawas yang menunjukkan adanya aglomerasi aditif tawas pada permukaan busa poliuretan. Adanya aglomerasi ini menyebabkan waktu pengaliran berbeda-beda setiap variasi tawas dalam busa poliuretan, dan diperoleh waktu pengaliran paling lama pada variasi busa poliuretan-tawas (30%-70%). Hasil analisa parameter air payau menggunakan busa poliuretan-tawas (30%70%) untuk pH tidak berubah sebelum dan sesudah penyaringan yaitu 6, untuk jumlah zat padat tersuspensi (TSS) mengalami penurunan sebesar 75%, dan untuk jumlah zat padat terlarut (TDS) mengalami penurunan sebesar 23,711%.
Kata kunci : Busa poliuretan, Lignin, Tawas, Penjernihan air
SYNTHESIZE OF POLYURETHANE FOAM FROM LIGNIN ISOLATE WITH ALUM ADDITIVE FOR WATER PURIFICATION
ABSTRACT
This research purposed to learn the influence of the addition alum on foam polyurethane to flow time of the filtering brackish water. This research consists of some steps, are isolation of lignin from teak powder, synthesize of foam polyurethane-alum (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), characterization foam polyurethane-alum, analyze of permeability, and analyze parameter of brackish water include pH, turbidity, and total solid suspended (TSS). The brackish water before filtering using foam polyurethane with alum is not suitable to use, it can be seen from the result of analyze brackish water before filtering. The result of analyze FT-IR for foam polyurethane without alum and foam polyurethane with alum indicates there are no new groups that appear on spectrum, it indicates that interaction which took place between alum and foam polyurethane only physics interaction. It supported with the result of analyze SEM of foam polyurethane with alum that indicate presence aglomeration of alum on foam polyurethane surface. The presence of this aglomeration causing the differences of flow time every alum variation on foam polyurethane, and obtained the maximum flow time on variation foam polyurethane-alum (30%-70%). The result of parameter analysis of brackish water using foam polyurethane-alum (30%-70%) for pH is not changed before and after filtering, it is 6, for total suspended solid (TSS) goes down 75%, and for total dissolved solid goes down 23,711%. Keywords : Polyurethane foam, Lignin, Alum, Water purification
DAFTAR ISI
Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Singkatan Daftar Lampiran Bab 1.
Bab 2.
Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1.2. Perumusan Masalah 1.3. Pembatasan Masalah 1.4. Tujuan Penelitian 1.5. Manfaat Penelitian 1.6. Lokasi Penelitian 1.7. Metodologi Penelitian Tinjauan Pustaka 2.1. Kayu Jati 2.2. Polimer 2.3. Lignin 2.4. Poliuretan 2.4.1. Komponen Pembentuk Poliuretan 2.4.1.1. Isosianat 2.4.1.2. Poliol 2.1.4.3. Bahan Pengembang (blowing agent) 2.4.2. Kegunaan Poliuretan 2.5. Busa Poliuretan 2.6. Tawas 2.7. Air Payau 2.7.1. Karakteristik Air Payau 2.8. Air Bersih 2.8.1. Syarat Air Bersih 2.8.2. Kualitas Air Bersih
Halaman i ii iii iv v vi ix x xi xii
1 4 4 5 5 5 6
7 8 9 13 14 14 14 15 15 15 16 17 18 18 18 20
2.9. Karakterisasi Polimer 2.9.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR) 2.9.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 2.9.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan Bab 3.
Bab 4.
Metode Penelitian 3.1. Alat 3.2. Bahan 3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1. Pembuatan Larutan H2SO4 72% 3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis Linn. f) 3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 3.3.4. Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) 3.3.6. Pembuatan Busa Poliuretan 3.3.7. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) 3.3.8. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) 3.3.9. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 3.3.10. Persiapan Sampel Air Payau 3.3.11. Analisa Parameter Sampel Air Payau 3.3.11.1. Analisa Derajat Keasaman (pH) 3.3.11.2. Analisa Jumlah Zat Padat Tersuspensi (TSS) 3.3.11.3. Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut (TDS) 3.4. Bagan Penelitian 3.4.1. Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58)) 3.4.2. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 3.4.3. Bagan Pembentukan Busa Poliuretan Hasil dan Pembahasan 4.1. Hasil 4.1.1. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 4.1.2. Rendemen Lignin Isolat 4.1.3. Kadar Kemurnian Lignin 4.1.4. Pembuatan Busa Poliuretan 4.2. Pembahasan 4.2.1. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 4.2.2. Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) 4.2.3. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR)
22 22 23 24
25 26 26 26 26 27 27 28 28 29 29 29 30 30 30 31 31 32 32 33 34
35 35 36 37 37 40 40 43 45
2.9. Karakterisasi Polimer 2.9.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR) 2.9.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 2.9.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan Bab 3.
Bab 4.
Metode Penelitian 3.1. Alat 3.2. Bahan 3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1. Pembuatan Larutan H2SO4 72% 3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis Linn. f) 3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 3.3.4. Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) 3.3.6. Pembuatan Busa Poliuretan 3.3.7. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) 3.3.8. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) 3.3.9. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 3.3.10. Persiapan Sampel Air Payau 3.3.11. Analisa Parameter Sampel Air Payau 3.3.11.1. Analisa Derajat Keasaman (pH) 3.3.11.2. Analisa Jumlah Zat Padat Tersuspensi (TSS) 3.3.11.3. Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut (TDS) 3.4. Bagan Penelitian 3.4.1. Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58)) 3.4.2. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 3.4.3. Bagan Pembentukan Busa Poliuretan Hasil dan Pembahasan 4.1. Hasil 4.1.1. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 4.1.2. Rendemen Lignin Isolat 4.1.3. Kadar Kemurnian Lignin 4.1.4. Pembuatan Busa Poliuretan 4.2. Pembahasan 4.2.1. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 4.2.2. Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) 4.2.3. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR)
22 22 23 24
25 26 26 26 26 27 27 28 28 29 29 29 30 30 30 31 31 32 32 33 34
35 35 36 37 37 40 40 43 45
4.2.4. 4.2.5. Bab 5.
Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisa Parameter Air Payau
Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran
Daftar Pustaka Lampiran
47 50
52 53 54 58
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel 2.1 2.2 2.3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
Judul
Klasifikasi busa poliuretan Hubungan DO dengan kualitas air Penggolongan daerah radiasi inframerah Data perolehan fluks setiap busa poliuretan Pita serapan FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati Pita serapan FT-IR busa poliuretan tanpa tawas Pita serapan FT-IR busa poliuretan+tawas Data hasil analisa parameter air payau
Halaman
16 21 22 40 45 46 47 50
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10
Judul
Struktur lignin Unit penyusun lignin Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI Struktur PPG Sistem penyaringan air untuk analisa permeabilitas (i) Serbuk kayu jati, (ii) Serbuk kayu jati ukuran 80 mesh Lignin isolat serbuk kayu jati Reaksi sintesis poliuretan Proses analisa permeabilitas Grafik hubungan waktu pengaliran Vs variasi tawas dalam PUF Grafik hubungan nilai fluks Vs variasi tawas dalam PUF Spektrum FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati Spektrum FT-IR PUF tanpa tawas dan PUF+tawas Hasil analisa SEM busa poliuretan tanpa penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x Hasil analisa SEM busa poliuretan dengan penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x
Halaman
10 12 14 14 30 36 36 39 40 42 43 44 46 48 49
DAFTAR SINGKATAN
FT-IR MDI MWL NDI PPG pphp PUF SEM TDI TDS TSS
= Fourier Transform Infrared = Diphenylmethane diisocyanate = Milled Wood Lignin = Naphtalene diisocyanate = Polipropilena glikol = part per hundred polyol = Polyurethane foam = Scanning Electron Microscopy = Toluena diisocyanate = Total Dissolved Solid = Total Suspended Solid
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Judul
Proses Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati Busa Poliuretan dengan Berbagai Variasi Tawas Spektrum FT-IR Lignin Isolat Serbuk Kayu Jati Spektrum FT-IR Indulin AT dengan Isolat Lignin (Heradewi. 2007) Spektrum FT-IR Busa Poliuretan Tanpa Tawas Spektrum FT-IR Busa Poliuretan+Tawas Hasil Perhitungan Penentuan Rendemen Lignin Isolat Serbuk Kayu Jati Hasil Perhitungan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin Isolat Hasil Perhitungan Jumlah Padatan Terlarut Hasil Perhitungan Jumlah Padatan Tersuspensi Peraturan Kementerian Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010
Halaman
59 60 61 61 62 63 63 64 64 65 67
