PENGARUH LOGAM TEMBAGA DALAM PROSES
PENYISIHAN LOGAM NIKEL DARI LARUTANNYA
DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEKTRODEPOSISI
THE EFFECT OF COPPER IN NICKEL REMOVAL PROCESS
BY ELECTRODEPOSITION METHOD
TUGAS AKHIR
Oleh : Irma Ariyanti
091431015
Siska Rohmatika
091431025
PROGRAM STUDI ANALIS KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Juli, 2012
PENGARUH LOGAM TEMBAGA DALAM PROSES
PENYISIHAN LOGAM NIKEL DARI LARUTANNYA
DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEKTRODEPOSISI
THE EFFECT OF COPPER IN NICKEL REMOVAL PROCESS
BY ELECTRODEPOSITION METHOD
Laporan Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Diploma III Analis Kimia di Politeknik Negeri Bandung
Oleh : Irma Ariyanti
091431015
Siska Rohmatika
091431025
PROGRAM STUDI ANALIS KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Juli, 2012
CURRICULUM VITAE
IRMA ARIYANTI
091431015
Tempat, Tanggal Lahir
: Bandung, 26 Januari 1992
SD Lulus Tahun
: 2003
SMPN Lulus Tahun
: 2006
SMAN Lulus Tahun
: 2009
SISKA ROHMATIKA 091431025
Tempat, Tanggal Lahir
: Bandung, 09 Desember 1990
SD Lulus Tahun
: 2002
SMPN Lulus Tahun
: 2005
SMKN Lulus Tahun
: 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul “Pengaruh logam tembaga dalam proses penyisihan
logam
nikel dari
larutannya dengan
menggunakan
metode
elektrodeposisi”. Laporan tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk
menyelesaikan program studi Diploma III Program studi Analis Kimia Politeknik
Negeri Bandung. Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan, petunjuk dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Ir. Dwi Nirwantoro Nur, MT,
selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung. 2. Ibu Endang Widiastuti, Dra., M.Si., selaku Ketua Program Studi Analis Kimia Politeknik Negeri Bandung. 3. Ibu Nancy Siti Djenar, selaku Koordinator Tugas Akhir. 4. Bapak Drs. Edi Wahyu SM, M.Si. Apt, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing penulis. 5. Bapak Djaenudin, ST, MT, selaku Pembimbing Lapangan Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing penulis. 6. Keluarga Besar LIPI ( Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia) Bandung yang selalu setia memberikan bimbingan yang tiada hentinya. 7. Seluruh staf dan teknisi jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung yang telah membantu memperlancar penyelesaian tugas akhir ini. 8. Kedua orang tua yang tidak henti-hentinya memberikan doa dan dukungan baik moral maupun materil. 9. Teman-teman Analis Kimia tercinta terutama angkatan 2009 yang samasama berjuang mencapai kesuksesan di Politeknik Negeri Bandung. i
10. Seluruh pihak yang telah banyak membantu dalam penyusunan laporan tugas akhir yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini memiliki banyak
kekurangan yang belum bisa terpenuhi secara menyeluruh. Untuk itu kritik dan
saran penulis harapkan demi penyempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Akhirnya dengan segala kerendahan hati penulis memohon kepada Allah SWT agar semua kebaikan yang telah diberikan
senantiasa mendapat keridhoan-Nya dan mendapat imbalan yang sesuai. Amin.
Bandung, Juli 2012
Penulis
ii
ABSTRAK
Logam nikel khususnya dalam bentuk ion Ni2+ merupakan salah satu logam berat yang berbahaya baik bagi lingkungan maupun bagi kesehatan manusia. Untuk mengurangi kadar ion Ni2+ dalam limbah cair elektroplating nikel, salah satu caranya dapat dilakukan melalui proses elektrodeposisi. Prinsip metode elektrodeposisi adalah dengan mengalirkan arus searah melalui larutan elektrolit diantara dua buah elektroda, yaitu logam Cu sebagai katoda dan grafit sebagai anoda. Larutan elektrolit yang digunakan merupakan limbah artifisial elektroplating nikel dengan konsentrasi Ni sebesar 2500 ppm dan larutan elektrolit support (KNO3) dengan konsentrasi 0,1 M. Keberadaan logam lain pada limbah dapat mengganggu proses penyisihan Ni. Oleh karena itu, pada penelitian ini dipelajari pengaruh variabel proses dari tegangan dan konsentrasi logam pengganggu. Tegangan yang digunakan yaitu 1 ; 1,5 dan 2 volt. Sedangkan logam pengganggu yang ditambahkan adalah logam tembaga dengan variasi konsentrasi yaitu 1% ; 5% dan 10%. Dari hasil penelitian proses elektrodeposisi dengan variabel tegangan dan konsentrasi logam pengganggu diperoleh persen penyisihan nikel terbesar terdapat pada tegangan 2 volt dengan persen penyisihan nikel sebanyak 4,01 %. Selain itu, diperoleh persen penyisihan nikel pada konsentrasi 10 % Cu terhadap massa nikel dengan persen penyisihan terbesar sebanyak 10,10 % dengan tegangan sebesar 2 volt. Konstanta laju reaksi pada tegangan 2 volt dengan proses elektrodeposisi menghasilkan nilai konstanta sebesar 2,96 x 102/menit. Sedangkan untuk proses elektrodeposisi yang ditambahkan logam Cu diperoleh konstanta laju reaksi sebesar 4,3 x 10-2/menit. Nilai konstanta yang diperoleh menunjukkan reaksi orde-1.
Kata kunci : nikel, recovery, elektrodeposisi, logam pengganggu
iii
ABSTRACT
Nickel metal, especially in ionic Ni2+ form is one of heavy metals which is dangerous not only for environment but also for human health. To reduce ion Ni2+ concentration in nickel electroplating wastewater, one way could be done through the electrodeposition process. The principle of electrodeposition method was applying direct current electricity through electrolyte solution between two electrodes, they are Cu as cathode and graphite as anode. The electrolyte solution that used was nickel electroplating artificial waste with Ni concentration was 2500 ppm and electrolyte support solution (KNO3) in concentration of 0,1 M. The existence other metals on waste often disturb the reduce Ni process. Therefore, this research was studied of the influence of process variables from voltage and metal disturber concentrations. The voltage which was used were 1 ; 1,5 and 2 volt. While disturber metal which was added was Cupper with concentration variation were 1% ; 5% and 10%. From the results of electrodeposition process research with variable voltage and metal disturber concentration variable was obtained the biggest of nickel removal percentage was 4,01% for the voltage of 2 volt. Furthermore, was obtained nickel removal percentage at concentration of 10% Cu on a mass nickel with the biggest of nickel removal percentage was 10,10% for the voltage of 2 volt. Constant of reaction velocity in electrodeposition process for the voltage of 2 volt is resulted constant value was 2,96 x 10-2/minutes. While for electrodeposition process which was added Cupper metal in concentration of 10% was obtained rate of reaction constant of 4,3 x 10-2/minutes. Constant value that was obtained showed orde-1 reaction.
Key words : nickel, recovery, electrodeposition, disturber metal
iv
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......................................................................................... i
ABSTRAK ......................................................................................................... iii
ABSTRACT ....................................................................................................... iv
DAFTAR ISI ....................................................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian........................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 3 1.4 Ruang Lingkup ........................................................................................... 3 1.5 Tahapan Penelitian ..................................................................................... 4 1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................. 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Elektrokimia............................................................................................... 6 2.2 Elektroplating ............................................................................................. 7 2.3 Elektrodeposisi ........................................................................................... 8 2.4 Limbah Elektroplating ................................................................................ 9 2.5 Prinsip Kerja Elektroplating ..................................................................... 10 2.6 Hukum Faraday ........................................................................................ 11 2.7 Laju Reaksi .............................................................................................. 12 2.7.1 Reasi Orde Satu ................................................................................. 12 2.7.2 Konstanta Laju Reaksi Elektrolisis .................................................... 13 2.8 Tembaga .................................................................................................. 13 2.9 Nikel ........................................................................................................ 14 2.10 Paduan Ni-Cu ......................................................................................... 15 2.10.1 Karakteristik dan Komposisi Monel ................................................ 16 2.11 Spektrofotometer Serapan Atom............................................................. 16 2.11.1 Prinsip Dasar .................................................................................. 16 2.12.2 Keuntungan metode AAS ............................................................... 18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tahap Pelaksanaan ................................................................................... 20 3.1.1 Tahap Awal ...................................................................................... 20 3.1.2 Tahap Elektrodeposisi ...................................................................... 22 3.1.3 Tahap Analisis .................................................................................. 23 v
3.2 Tahap Pengolahan Data ............................................................................ 24 3.3 Tahap Pembuatan Laporan ....................................................................... 24 IV HASIL DAN PEMBAHASAN BAB
Limbah Artifisial dan Kondisi Operasi ..................................................... 25 4.1 4.2 Variasi Tegangan .................................................................................... 27 4.3 Variasi Konsentrasi Logam Tembaga ....................................................... 27 4.4 Kinetika Reaksi ........................................................................................ 29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 32 Saran ........................................................................................................ 32 5.2
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 33 LAMPIRAN ...................................................................................................... 35
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Effluent Dari Industri Elektroplating ...................................................9 Tabel 2.2 Sifat unsur nikel .................................................................................15 Tabel 4.1 Hasil Penelitian Variasi Tegangan ......................................................27 Tabel 4.2 Kadar Ni pada Variasi Konsentrasi Logam Cu....................................28 Tabel 4.3 Data Kinetika Reaksi Penyisihan Ni Tanpa Logam Cu .......................29 4.4 Data Kinetika Reaksi Penyisihan Ni dengan Logam Cu ......................30 Tabel
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Anoda, Katoda, dan Elektrolit .........................................................7 Gambar 2.2 Diagram proses elektrodeposisi.......................................................8 Gambar 2.3 Proses Elektroplating ......................................................................10 Gambar 2.4 Grafik reaksi orde satu ....................................................................13 Gambar 3.1 Diagram tahap pelaksanaan TA.......................................................19 Gambar 4.1 Grafik % Penyisihan Ni terhadap Variasi Tegangan dan Variasi Konsentrasi Logam Cu ...................................................................28 Gambar 4.2 Grafik Kinetika Reaksi Penyisihan Ni .............................................30 Gambar 4.3 Grafik Kinetika Reaksi Penyisihan Ni dengan Logam Cu ...............31
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A........................................................................................................35 Lampiran B ........................................................................................................38 Lampiran C ........................................................................................................39 Lampiran D........................................................................................................40 Lampiran E ........................................................................................................46
ix
