PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENT BERBASIS CHOLINE CHLORIDE (ChCl) DENGAN HYDROGEN BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL
SKRIPSI
Oleh
GOLDA CLAUDIA SIMANJUNTAK 110405127
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENT BERBASIS CHOLINE CHLORIDE (ChCl) DENGAN HYDROGEN BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL
SKRIPSI
Oleh
GOLDA CLAUDIA SIMANJUNTAK 110405127
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENTBERBASIS CHOLINE CHLORIDE (Ch Cl) DEN GAN HYDROGEN BOND DONOR
GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fak:ultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbemya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan,
Januari 2016
ij Golda Claudia Simanjuntak NIM 110405127
II
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN Skripsidenganjudul: PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENTBERBASIS CHOLINE
CHLORIDE (ChCI) DENGAN HYDROGEN BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL 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 27 Januari 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Medan,
Koordinator Skripsi,
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT.
Januari 2016
Ir. Renita Manurung, MT.
NIP. 19681214 199702 2 002
NIP. 19681214 199702 2 002
Dasen Penguji I
Dasen Penguji II
Dr. Ir. Taslim, M.Si.
Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT
NIP. 1965010 1199003 1 002
NIP. 19720412 200012 1 004
111
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Deep Eutectic Solvent Berbasis Choline Chloride (ChCl) dengan Hydrogen Bond Donor Glukosa dan Etilen Glikol”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu, arahan dan dana selama pelaksanaan penelitian ini serta banyak memberikan bimbingan dalam penulisan skripsi ini dan juga sekaligus selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2.
Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Penguji I dan Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku Dosen Penguji II yang telah banyak memberikan kritik dan saran yang mambangun dalam penyelesaian skripsi ini
3.
Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4.
Partner penelitian Raja Nico Perez Samosir yang selama ini bekerja sama, bertukar pikiran, dan berjuang bersama dalam penelitian dan penyelesaian skripsi demi meraih gelar sarjana teknik bersama-sama.
5.
Sahabat Anita Manullang dan Windi Monica Surbakti (Ivyflowershop) yang banyak memberikan semangat dan dukungan selama penelitian dan penyelesaian skripsi ini.
6.
Teman-teman seperjuangan angkatan 2011 Teknik Kimia USU Gerson Rico Harianja, Yosef Carol Sianipar, Alfa Rodo Silaban dll, adik-adik
v Universitas Sumatera Utara
angkatan 2014 Teknik Kimia USU, Anak Warkop, ALBUMED dan PARNAKES Medan yang banyak memberikan dukungan kepada penulis selama penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
Januari 2016
Penulis Golda Claudia Simanjuntak
vi Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi sarjana ini terkhusus untuk kedua orang tua penulis yaitu, Bapak Romulus Simanjuntak yang selalu mendoakan dan memotivasi saya untuk secepatnya menyelesaikan skripsi ini sebelum beliau berpulang ke rumah Bapa di sorga saat saya sedang menyelesaikan skripsi ini dan untuk Ibu terkasih Dumaria Nababan yang selalu menguatkan, mendukung, memotivasi dan menjadi tiang doa bagi penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi sarjana ini serta untuk kakak tersayang Lucky Trasya Simanjuntak dan Peronika Melita Simanjuntak dan adik tersayang Jordaniel Ebenezer
Simanjuntak dan Viola
Adelaide
Simanjuntak
yang selalu
mendukung, menghibur, dan memotivasi saya hingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
vii Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama: Golda Claudia Simanjuntak NIM: 110405127 Email:
[email protected] /
[email protected] Tempat/tgl lahir: Sabungannihuta 1/18 November 1993 Nama orang tua:Dumaria Nababan, S.pd Alamat orang tua: Desa Sabungannihuta 1, Kec. Sipahutar, Kab. Tapanuli Utara
Asal sekolah : SD N 173165 SIPAHUTAR tahun 1999 – 2005 SMP N 1 SIPAHUTAR tahun 2005 – 2008 SMA Swasta RK BUDI MULIA PEMATANGSIANTAR tahun 2008 – 2011 Beasiswa yang pernah diperoleh: Beasiswa PPA tahun 2012-2013 Pengalaman organisasi/kerja: 1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) USU periode 2014-2015 2. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero) Unit Usaha: Pabatu (PAB) Indonesia tahun 2014 3. Sekretaris Himpunan Alumni Budi Mulia Pematangsiantar-Medan (ALBUMED) periode 2013-2015 4. Anggota Himpunan Alumni Budi Mulia Pematangsiantar-Medan (ALBUMED) periode 2011/2012, 2012/2013 dan 2015/2016 5. Anggota Himpunan Parsadaan Naposo Kecamatan Sipahutar Medan (PARNAKES MEDAN) tahun 2013 hingga sekarang 6. Anggota Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia (GMKI) Fakultas Teknik USU periode 2012-2013 Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah:
“Pembuatan Deep Eutectic Solvent Berbasis Choline Chloride (ChCl) dengan Hydrogen Bond Donor Glukosa dan Etilen Glikol”
viii Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Deep eutectic solvent (DES) merupakan generasi baru dari pelarut ionik (ionic liquids/ILs) karena memiliki sifat fisik dan sifat pelarut yang sebanding dengan ILs. Akan tetapi, DES memiliki kelebihan dalam hal biaya dan dampak lingkungan dibandingkan dengan ILs, sehingga DES berpotensi sebagai pelarut ramah lingkungan yang dapat menggantikan ILs dalam berbagai aplikasi industri. DES adalah campuran sederhana dari suatu garam dan suatu senyawa Hidrogen Bond Donor (HBD) dan keduanya terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Karakteristik DES sangat dipengaruhi oleh rasio molar garam/HBD dan jenis HBD penyusunnya, sehingga dapat disintesis suatu DES dengan karakteristik tertentu yang diinginkan. Pada penelitian ini, DES disintesis dari garam ChCl dan HBD D-Glukosa dan Etilen Glikol pada rasio molar yang berbeda. Karakteristik DES, meliputi titik beku, densitas, pH dan viskositas diamati berdasarkan pengaruh rasio molar garam/HBD dan jenis HBD yang digunakan. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa rasio molar ChCl:D-Glukosa untuk menghasilkan DES dengan titik beku dan densitas terendah adalah pada rasio molar 2:1 dan rasio molar ChCl:Etilen Glikol untuk menghasilkan DES dengan titik beku, densitas dan viskositas terendah adalah pada rasio molar 1:2,5. Selain itu, DES berbasis ChCl/D-Glukosa dan ChCl/Etilen Glikol yang dihasilkan memiliki pH pada kisaran pH netral. Dari hasil analisis karakteristik DES yang dilakukan diperoleh bahwa DES berbasis D-Glukosa dan Etilen Glikol berpotensi untuk diaplikasikan dalam industri, seperti dalam sintesis biodiesel dan industri gula. Kata kunci: deep eutectic solvent, pelarut, ChCl, hidrogen bond donor, D-glukosa, etilen glikol
ix Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT Deep eutectic solvent (DES) is a new generation of ionic liquids / ILS because it has physical properties and solvent properties comparable with ILS. However, DES has advantages in terms of cost and environmental impact compared to the ILS, because of that DES has the potential as an environmentally friendly solvent that can replace ILS in various industrial applications. DES is a simple mixture of a salt and a compound of Hydrogen Bond Donor (HBD) and both are connected to each other through hydrogen bonds. DES greatly influenced by the characteristics of the molar ratio of salt / HBD and HBD constituent species, so it can be synthesized a DES with certain desirable characteristics. In this research, DES was synthesized from salt ChCl and HBD D-Glucose and Ethylene Glycol at different molar ratios. DES characteristics, including the freezing point, density, pH and viscosity was observed based on the influence of the molar ratio of salt / HBD and which type of HBD were used. The result showed that the molar ratio ChCl : D-glucose to generate DES with freezing and density was the lowest in the molar ratio 2: 1 and the molar ratio of ChCl: Ethylene Glycol to generate DES with freezing point, density and viscosity was the lowest on the molar ratio 1: 2,5. In addition, the ChCl / D-Glucose – based DES and ChCl / Ethylene Glycol which was produced has a pH in the neutral range. Analysis characteristics of DES showed that D-Glucose and Ethylene Glycol – based DES has the potential to be applied in the industry, such as in the synthesis of biodiesel and sugar industry. Key words: deep eutectic solvent, solvent, ChCl, hidrogen bond donor, D-glucose, ethylene glycol
x Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
ii
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
iii
PENGESAHAN
iv
PRAKATA
v
DEDIKASI
vii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
viii
ABSTRAK
ix
ABSTRACT
x
DAFTAR ISI
xi
DAFTAR GAMBAR
xiv
DAFTAR TABEL
xv
DAFTAR LAMPIRAN
xvi
DAFTAR SINGKATAN
xvii
DAFTAR ISTILAH
xviii
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
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1
INDUSTRI KIMIA DAN PERKEMBANGANNYA
5
2.2
DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)
6
2.3
SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)
8
2.3.1
Choline Chloride (ChCl)
8
2.3.2
Hydrogen Bond Donor (HBD)
9
2.4
KARAKTERISTIK DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)
10
2.4.1
Titik Beku
10
2.4.2
Densitas
11
2.4.3
Viskositas
12
xi Universitas Sumatera Utara
2.4.3
pH
12
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
13
3.1
LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
13
3.2
BAHAN DAN PERALATAN
13
3.2.1
Bahan Penelitian
13
3.2.2
Peralatan Penelitian
13
3.3
3.4
RANCANGAN PERCOBAAN SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)
14
PROSEDUR PENELITIAN
14
3.4.1
Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
14
3.4.2
Sketsa Percobaan Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent
3.4.3
3.5
(DES)
15
Prosedur Analisis
16
3.4.3.1
Analisis Freezing Point Deep Eutectic Solvent
16
3.4.3.2
Analisis pH Deep Eutectic Solvent (DES)
16
3.4.3.3
Analisis Densitas Deep Eutectic Solvent (DES)
16
3.4.3.4
Analisis Viskositas Deep Eutectic Solvent (DES)
17
FLOWCHART PROSES SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)
17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
18
4.1
SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)
18
4.2
KARAKTERISTIK DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)
19
4.2.1
4.2.2
Pengaruh Rasio Molar Garam dan Hidrogen Bond Donor (HBD) terhadap Karakteristik DES
19
4.2.1.1
Titik Beku
19
4.2.1.2
Densitas
24
4.2.1.3
pH
28
4.2.1.4
Viskositas
31
Pengaruh Jenis Hidrogen Bond Donor (HBD) terhadap Karakteristik DES
35
4.2.2.1
Titik Beku
36
4.2.2.2
Densitas
37
xii Universitas Sumatera Utara
4.2.2.3
pH
38
4.2.2.4
Viskositas
38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
40
5.1
KESIMPULAN
40
5.2
SARAN
40
DAFTAR PUSTAKA
42
LAMPIRAN
49
xiii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1
Diagram Representasi Teori Titik Eutektik Campuran
Gambar 3.1
Rangkaian Peralatan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
7
dari Choline Cloride dan Glukosa
15
Gambar 3.4
Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
17
Gambar 4.1
Mekanisme Interaksi Hidrogen Bond Aceptor (ChCl) Dan Hidrogen Bond Donor (R-OH)
Gambar 4.2
18
Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : D-Glukosa Terhadap Densitas DES
Gambar 4.3
24
Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol Terhadap Densitas DES
Gambar 4.4
26
Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : D-Glukosa Terhadap pH DES
Gambar 4.5
28
Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol Terhadap pH DES
Gambar 4.6
30
Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol Terhadap Viskositas DES
33
Gambar 4.7
Grafik Pengaruh Jenis HBD terhadap Densitas DES
37
Gambar 4.8
Grafik Pengaruh Jenis HBD terhadap pH DES
38
Gambar L4.1 Bahan Baku ChCl
56
Gambar L4.2 Bahan Baku D-Glukosa
56
Gambar L4.3 Bahan Baku Etilen Glikol
57
Gambar L4.4 Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
57
Gambar L4.5 Hasil DES yang Diperoleh
58
Gambar L4.6 DES Berwujud Colourless Liquid
58
Gambar L4.7 DES Berwujud Turbid White Liquid
59
Gambar L4.8 Analisis Densitas DES
59
Gambar L4.9 Analisis pH DES
60
Gambar L4.10 Analisis Viskositas DES
60
xiv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1
Rancangan Percobaan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
14
Tabel 4.1
Struktur Garam dan HBD Penyusun DES
18
Tabel 4.2
Pengkodean dan Wujud DES Berbasis ChCl/D-Glukosa
20
Tabel 4.3
Pengkodean dan Wujud DES Berbasis ChCl/Etilen Glikol
20
Tabel 4.4
Wujud dan Titik Beku DES
36
Tabel L1.1 Karakteristik ChCl
49
Tabel L1.2 Karakteristik D-Glukosa
49
Tabel L1.3 Karakteristik Etilen Glikol
49
Tabel L2.1 Densitas DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 oC)
50
Tabel L2.2 Densitas DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 oC)
50
Tabel L2.3 pH DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 oC)
51
Tabel L2.4 pH DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 oC)
51
Tabel L2.5 Viskositas DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 oC)
52
Tabel L2.6 Viskositas DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 oC) 52
xv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1
Lampiran 2
Lampiran 3
Data Bahan Baku
49
L1.1
Karakteristik Choline Chloride (ChCl)
49
L1.2
Karakteristik D-Glukusa
49
L1.3
Karakteristik Etilen Glikol
49
Data Hasil Penelitian
50
L2.1
Densitas DES Berbasis D-Glukosa
50
L2.2
Densitas DES Berbasis Etilen Glikol
50
L2.3
pH DES Berbasis D-Glukosa
51
L2.4
pH DES Berbasis Etilen Glikol
51
L2.5
Viskositas DES Berbasis D-Glukosa
52
L2.6
Viskositas DES Berbasis Etilen Glikol
52
Contoh Perhitungan L3.1
53
Perhitungan Kebutuhan ChCl dan D-Glukosa pada Sintesis DES Berbasis D-Glukosa
L3.2
Lampiran 4
53
Perhitungan Kebutuhan ChCl dan Etilen Glikol pada Sintesis DES Berbasis Etilen Glikol
53
L3.3
Perhitungan Densitas DES
54
L3.4
Perhitungan Viskositas DES
54
Dokumentasi Penelitian
56
L4.1
Bahan Baku ChCl
56
L4.2
Bahan Baku D-Glukosa
56
L4.3
Bahan Baku Etilen Glikol
57
L4.4
Proses Sintesis DES
57
L4.5
Hasil DES
58
L4.6
DES Berwujud Colourless Liquid
58
L4.7
DES Berwujud Turbid White Liquid
59
L4.8
Analisis Densitas DES
59
L4.9
Analisis pH DES
60
L4.10 Analisis Viskositas DES
60
xvi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN ILs
Ionic Liquids
DES
Deep Eutectic Solvent
HBD
Hydrogen Bond Donor
ChCl
Choline Chloride
RT
Room Temperature
xvii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISTILAH Simbol
Keterangan
Dimensi
k
Konstanta kalibrasi viskosimeter
Kg/m.s2
Viskositas
Kg/m.s
Densitas
gr/ml
s
specific gravity
t
Waktu alir
s
T
Suhu
0
C
xviii Universitas Sumatera Utara
