SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2008

PENGARUH ADITIF SERBUK KAYU DALAM PEMBUATAN KERAMIK BERPORI UNTUK DIGUNAKAN SEBAGAI FILTER GAS BUANG

TESIS

Oleh ANDRITA 067026002/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

L - 11

Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008


TESIS

Untuk memperoleh gelar Magister Sains Dalam Program Studi Magister Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

ANDRITA 067026002/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

L - 11


Judul Tesis

:


Nama Mahasiswa Nomor Induk Mahasiswa Program Studi

: : :

ANDRITA 06 70 26 002 Fisika

Menyetujui, Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc) Ketua

Ketua Program Studi,

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc)

(Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS) Anggota

Direktur,

(Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc)

Tanggal Lulus : 24 Juni 2008

L - 11


Telah diuji pada Tanggal

:

24 Juni 2008

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua

:

Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

Anggota

:

1. 2. 3. 4. 5.

Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS Dr. Marhaposan Situmorang Prof. H. Muhammad Syukur, MS Drs. Ferdinan Sinuhaji, M.Si Drs. Tenang Ginting, MS

L - 11


ABSTRACT

This research means to see the effect of the wood particle as additive in making the porous ceramic to be used as exhaust gases filter. The composition of basic ceramic substance that used caolin 30%, feldsfar 30%, clay 20%, kuarsa 20% and wood particle additive with the various composition 5%, 10%, 15%, 20% and 30%. All of the substances have a measurement of 100 mesh hat curved became sample with foundry shape cylinder, and it used slip casting method. And then burned with temperature 1000C. The sample has already burning ready to have test the porosity, density, pressure, XRD analysis and exhaust gases absorbtion. From the measurement result showed the porosity between 26,13% - 59,40% ; Average density between 0,658 – 1,363 gr/cm3, pressure 2,553 N/m2 – 11,447 N/m2, hardness (HV) 94 – 140 MPa and radical gases absorbtion CO 14,76 – 29,73%, CO2 27,85 – 26,09%, HC 0,31 – 17,86%. From the few sample optimum condition was composition 30% wood particle with temperature 11000C. Keyword : wood particle additive, exhaust gases filter.

L - 11


ABSTRAK

Penelitian ini dimaksudkan untuk melihat pengaruh aditif serbuk kayu damar dalam pembuatan keramik berpori untuk digunakan sebagai filter gas buang. Komposisi bahan dasar keramik yang digunakan kaolin 30%, feldsfar 30%, clay 20% dan kuarsa 20% serta aditif serbuk kayu damar dengan berbagai komposisi 5%, 10%, 15%, 20% dan 30%. Semua bahan berukuran 100 mesh dibentuk menjadi sampel berbentuk silinder dengan cara pengecoran dan kemudian dibakar dengan suhu 11000C. Sampel yang telah dibakar siap untuk diuji meliputi porositas, densitas, kekerasan, kuat tekan, analisa XRD dan absorsi gas buang. Dari hasil pengukuran menunjukkan bahwa porositas berkisar antara 26,13% 59,40%; densitas antara 0,658 – 1,363 gr/cm3; kuat tekan 2,533 – 11,447 N/m2; kekerasan 94 – 140 Mpa dan absorbsi gas radikal CO 14,76 – 29,73%; CO2 27,85 – 26,09%; HC 0,31 – 17,86%. Dari beberapa sampel yang dibuat ternyata kondisi optimum adalah komposisi 30% serbuk kayu damar dengan suhu 11000C. Kata kunci : serbuk kayu , filter gas buang

L - 11


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat kasih dan pertolonganNya sehingga tesis ini dapat terselesaikan. Ucapan terimakasih kepada Pemerintah Republik Indonesia cq. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat mengikuti Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Dengan

selesainya

tesis

ini,

perkenankanlah

penulis

mengucapkan

terimakasih kepada : Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.A(K), Ibu Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc beserta staf dan jajarannya, atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Bapak Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Sekretaris Program Studi Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc, beserta seluruh staf pengajar pada

Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas

Sumatera Utara atas kemudahan dan kebijakan administrasi yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. Bapak Ketua Komisi Pembimbing Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc dan Bapak Drs.Anwar Dharma Sembiring, MS selaku anggota pembimbing atas berkat bimbingannya mulai dari usulan penelitian sampai akhir penulisan Tesis ini dapat terselesaikan dengan baik. Bapak Drs. Eidi Sihombing, MS, yang banyak membantu memberikan saran dan masukan dalam melaksanakan penelitian ini. Bapak P. Sitindaon selaku Kepala Balai Logam Pusdiklat Perindustrian Medan, Bapak Nurdin Bukit, MS selaku Kepala Laboratorium Unimed, Prof. Dr. Azwar Manaf selaku Kepala Laboratorium MIPA

L - 11


UI Depok, Bapak Suparman selaku Kepala Bengkel dan Bapak Sudarto selaku Waka Bengkel AUTO 2000 Gatot Subroto, Bapak Manalu selaku Kades Naga Timbul Kec. Parmonangan Tapanuli Utara, Bapak Aman Batubara warga masyarakat Bandar Pulo dan Sdr. Larry yang turut membantu dalam pengambilan bahan. Teristimewa buat suami tercinta A. Tampubolon, SPd dan ananda terkasih Eirene Tampubolon yang penuh sabar dan pengertian serta kasih sayang yang tulus terlebih

dukungan doa yang tiada henti sehingga penulis dapat menyelesaikan

pendidikan tepat waktu. Teman-teman satu team penelitian (Debora Sihite dan keluarga, Tiar Tambunan dan keluarga serta Tao Nainggolan) yang saling bahu membahu dan saling memberi motivasi serta teman-teman seangkatan 2006 yang tidak dapat penulis sebut satu persatu, terimakasih atas semua dukungannya. Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam penyelesaian tesis ini, namun penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan seperti yang diharapkan. Namun demikian semoga tesis ini bermanfaat dalam memperkaya ilmu pengetahuan.

Penulis, ANDRITA

L - 11


RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI Nama

:

Andrita

Tempat/tgl lahir

:

Sabang, 30 November 1965

Alamat Rumah

:

Jln. Cempaka

Gg. Taslim No.4

Gaperta Ujung Telepon/HP

:

061-76287432 081361720537

Instansi Tempat Bekerja

:

SMA Neg.7 Medan

Alamat Kantor

:

Jln. Timor no. 36 Medan Telp. 061- 4559627 / 061- 4557332

DATA PENDIDIKAN 1.

SD

SD Negeri - 4 Sabang

Tamat

:

1977

2.

SMP

SMP Negeri – 1 Sabang

Tamat

:

1981

3.

SMA

SMA Negeri – 1 Sabang

Tamat

:

1984

4.

D-III

Tamat

:

1987

5.

S-1

Universitas Syah Kuala Banda Aceh IKIP Medan

Tamat

:

1997

6.

S-2

Program Studi Magister Fisika Sekolah Tamat Pascasarjana USU Medan

:

2008

L - 11


DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK ……………………………………..................................................

i

ABSTRACT…………………………………………………………………….

ii

KATA PENGANTAR…………………………………………………………..

iii

RIWAYAT HIDUP……………………………………………………………..

v

DAFTAR ISI……………………………………………………………………

vi

DAFTAR TABEL………………………………………………………………

viii

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………...

ix

DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………………

x

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang……………………………………………….

1

1.2

Ruang Lingkup Masalah……………………………………..

4

1.3

Pembatasan Masalah…………………………………………

5

1.4

Perumusan Masalah…………………………………………..

5

1.5

Tujuan Penelitian……………………………………………..

5

1.6

Manfaat Penelitian……………………………………………

6

TINJAUAN TEORITS 2.1

Pengertian dan Material Keramik…………………………...

7

2.2

Bahan-Bahan Keramik……………………………………...

8

2.2.1

Kaolin……………………………………………….

8

2.2.2

Feldsfar……………………………………………...

9

2.2.3

Clay (Lempung)……………………………………..

10

2.2.4

Kuarsa (Silika)………………………………………

10

2.2.5

Karbon dari Serbuk Kayu Damar...............................

11

Pembentukan Keramik……………………………………...

12

2.3

L - 11


BAB III

BAB IV

2.4

Keramik Berpori…………………………………………….

13

2.5

Absorbsi……………………………………………………..

15

2.6

Porositas…………………………………………………….

16

2.7

Densitas……………………………………………………..

16

2.8

Kekerasan…………………………………………………...

17

2.9

Tekanan……………………………………………………..

17

2.10

Susut Massa…………………………………………………

18

2.11

Susut Volume……………………………………………….

18

2.12

Difraksi Sinar-X…………………………………………….

19

2.13

Gas Analyzer………………………………………………..

21

METODOLOGI PENELITIAN 3.1

Tempat dan Waktu Penelitian………………………………

22

3.2

Alat dan Bahan Penelitian…………………………………..

22

3.3

Prosedur Penelitian………………………………………….

25

3.4

Variabel Penelitian dan Parameter Penelitian………………

25

3.5

Alat Pengumpulan Data Penelitian………………………….

26

3.6

Pembuatan Sampel………………………………………….

26

3.7

Pengujian Porositas dan Densitas…………………………...

29

3.8

Pengujian Kekerasan dan Tekan……………………………

29

3.9

Pengukuran Susut Volume dan Susut Massa……………….

30

3.10

Analisa Struktur Mikro dengan XRD.....................................

30

3.11

Uji Absorbsi…………………………………………………

31

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1

Hasil Pengujian Porositas dan Densitas.................................

32

4.2

Hasil Pengujian Kekerasan dan Uji Tekan.............................

35

4.3

Susut Massa dan Susut Volume.............................................

38

L - 11


BAB V

4.4

Hasil Pengujian Absorbsi Gas Buang……………………….

39

4.5

Hasil Identifikasi Uji Sampel dengan XRD………………...

43

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan…………………………………………………

49

5.2

Saran………………………………………………………..

50

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………

51

L - 11


DAFTAR TABEL

Nomor

Judul

2.1

Komposisi Unsur Kimia Kayu ..................................................

11

3.1

Perbandingan Bahan .................................................................

24

4.1

Hasil Pengukuran Porositas dan Densitas untuk Berbagai Komposisi Aditif Serbuk Kayu Damar .....................................

33

Data Pengukuran Kekerasan dengan Komposisi Aditif Serbuk Kayu Damar yang berbeda........................................................

36

Data Tekanan dengan Komposisi Aditif Serbuk Kayu Damar yang berbeda .............................................................................

36

4.4

Hasil Susut Massa dan Susut Volume ......................................

39

4.5

Persentase Absorbsi Gas CO, CO2 dan HC ............................

40

4.6

Hasil Identifikasi Uji XRD untuk Kode Sampel A0 .................

44

4.7

Hasil Identifikasi Uji XRD untuk Kode Sampel A5 ................

45

4.8

Hasil Identifikasi Uji XRD untuk Kode Sampel Sampel A20.............................................................................................

47

4.2 4.3

Halaman

L - 11


DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

2.1

Difraksi Sinar-X .........................................................

20

3.1

Prosudur Penelitian ....................................................

25

4.1

Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Persentase Porositas............................

33

Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Densitas..............................................

34

Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Kekerasan...........................................

37

Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Tekanan...............................................

37

Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Daya Absorbsi Gas CO.......................

41

Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Daya Absorbsi Gas CO2................................

42

Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Daya Absorbsi Gas HC.......................

42

4.8

Pola Difraksi XRD Sampel A0...................................

45

4.9

Pola Difraksi XRD Sampel A5...................................

46

4.10

Pola Difraksi XRD Sampel A20.................................

47

4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

Halaman

L - 11


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Judul

A

Analisa Komposisi Kimia Basa Bahan Baku Kaolin……..…………....................................................

49

B

Analisa Komposisi Kimia Basa Bahan Baku Feldsfar ...

55

C

Analisa Komposisi Kimia Basa Bahan Baku Clay………………….....................................................

57

Analisa Komposisi Kimia Basa Bahan Baku Kuarsa..............................................................................

59

Tabel Korelasi Nilai Kekerasan Brinell, Rockwelldan Vickers.............................................................................

60

Perhitungan Persamaan Regresi Linier dan Koefisien Korelasi Porositas dan Densitas .....................................

62

G

Data Hasil Susut Mass………………….…………...…

65

H

Hasil Pengujian Absorbsi Gas Buang dari Toyota………………………………….………..……...

67

Persamaan Regresi Linier Aditif Serbuk Kayu Damar Terhadap Absorbsi Gas CO, CO2 dan HC.....................

73

J

Data Sampel Silinder…………………….………..…....

77

K

Contoh Keramik Berpori dan Alat yang Digunakan Peneliti serta Foto Penelitian...........................................

79

D E F

I

Halaman

L - 11


BAB I PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG Udara merupakan sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan

manusia. Tanpa udara manusia tidak akan dapat bertahan hidup. Seiring dengan tingginya laju pembangunan maka kualitas udarapun semakin menurun ditambah lagi tingginya arus transportasi kendaraan bermotor yang menghasilkan sisa pembakaran yang tidak sempurna. Kondisi ini sangat tampak di kota-kota besar khususnya negaranegara sedang berkembang karena masih rendahnya kebijakan yang mengatur tentang pencemaran lingkungan. Dampak negatif dari masalah sistem transportasi ini adalah tingginya kadar polutan akibat emisi (pelepasan) dari asap kendaraan bermotor. Hal ini bisa menjadi ancaman serius bila dibiarkan begitu saja. Bukan saja bagi lingkungan yang kita diami, tapi lebih jauh bisa mengakibatkan menurunnya derajat kesehatan masyarakat dengan berjangkitnya penyakit saluran pernapasan akibat polusi udara. Data Kompas menunjukkan ada 2-3 juta mobil berada di Kota Jakarta pada jam-jam kantor dan ada 3-4 juta untuk sepeda motor. Jika separuh saja dari jumlah kendaraan bermotor tersebut menderu pada saat yang sama, maka akan ada berjutajuta karbon monoksida (CO), nitrooksida (NOx) dan hidrokarbon (HC) yang melayang-layang mencari mangsa di udara kota. Ketiga jenis gas tersebut sangat

L - 111


berbahaya bagi kesehatan. CO adalah gas beracun yang apabila terhirup berlebihan dapat menyebabkan kematian mendadak. Demikian halnya dengan NOx dan HC, keduanya merusak paru-paru sediki demi sedikit Dampak lain yang begitu dirasakan akibat menurunnya kualitas udara adalah adanya pemanasan kota karena perubahan iklim dan penipisan lapisan ozon secara regional. Lapisan ozon itu sendiri merupakan pelindung di atmosfir yang dapat mencegah pemanasan bumi dan mengurangi dampak sinar matahari yang bisa membahayakan kesehatan. Jika pemanasan bumi terus meningkat, maka permukaan laut akan meningkat pula akibat melelehnya salju abadi di kutub-kutub bumi. Sementara sinar ultraviolet dari matahari yang tidak terfilter dengan baik oleh ozon bisa menyebabkan berbagai penyakit seperti kanker kulit yang akut. Faktanya, lubang ozon saat ini sudah semakin melebar dan upaya mencegahnya belum secepat dan sebesar tindakan merusak oleh tangan manusia. Seperti telah diuraikan diatas bahwa kendaraan bermotor merupakan salah satu sumber pencemaran udara di daerah perkotaan. Kondisi emisi kendaraan bermotor sangat dipengaruhi oleh kandungan bahan bakar dan kondisi pembakaran dalam mesin. Bahan pencemar yang terutama terdapat di dalam gas buang kendaraan bermotor adalah karbon monoksida (CO), berbagai senyawa hidrokarbon, berbagai oksida nitrogen (NOx) dan sulfur (SOx), serta partikulat debu termasuk timbal (Pb). Dari segi lingkungan, emisi gas buang kendaraan bermotor juga cenderung membuat kondisi tanah dan air menjadi asam. Pengalaman di negara maju membuktikan bahwa

L - 11


kondisi seperti ini dapat menyebabkan terlepasnya ikatan tanah atau sedimen dengan beberapa mineral/logam, sehingga logam tersebut dapat mencemari lingkungan (Tri, AT, 2006). Disisi lain perkembangan pengetahuan dan teknologi bahan keramik dirasakan begitu pesatnya. Dari masa lampau, keramik sudah dikenal hingga saat sekarang ini banyak digunakan untuk berbagai kebutuhan antara lain untuk keperluan rumah tangga, industri mekanik, elektronika, sebagai bahan filter, bahkan dipakai juga pada bidang teknologi ruang angkasa. Penelitian Van Vlack (1985),

menyatakan bahwa salah satu keramik

berporositas telah berhasil dibuat dan dimanfaatkan sebagai filter dalam penuangan logam cair, sebagai katalisator yang biasa ditempatkan dalam sistem gas buang kendaraan bermotor. Demikian halnya yang dilakukan oleh Lindqvist dan Liden pada pembuatan keramik berpori dari bahan alumina melalui cara slip casting dengan cara menambahkan tepung jagung (Lindqvist dan Liden, 2000), sementara untuk mereduksi pencemaran di atmosfer digunakan biofilter oleh E.Y. Lee, et al (2001). Di Indonesia potensi kayu sebagai filler sangat besar, terutama limbah serbuk kayu yang pemanfaatannya masih belum optimal. Pada industri pengolahan kayu sebagian limbah serbuk kayu biasanya hanya digunakan sebagai bahan bakar tungku, atau dibakar begitu saja tanpa penggunaan yang berarti, sehingga dapat menimbulkan pencemaran lingkungan (Febrianto,1999). Hal ini menambah daftar panjang penyebab terjadinya pencemaran lingkungan.

L - 11


Sementara menurut Strak dan Berger (1997), serbuk kayu memiliki kelebihan sebagai filler bila dibandingkan dengan filler mineral seperti mika, kalsium karbonat, dan talk yaitu antara lain temperatur proses lebih rendah (kurang dari 400ºF) yang dengan demikian akan mengurangi

biaya energi, dapat terdegradasi secara alami,

berat jenisnya jauh lebih rendah sehingga biaya per volume lebih murah, gaya geseknya rendah sehingga tidak merusak peralatan pada proses pembuatan serta berasal dari sumber yang dapat diperbaharui. Berdasarkan uraian diatas dan dalam rangka efisiensi penggunaan serbuk kayu, maka dirasa perlu mengupayakan pemanfaatan serbuk kayu menjadi produk yang lebih bermanfaat. Adapun jenis kayu yang dipilih adalah kayu damar, karena kayu ini tergolong kelas kuat HI dan paling sesuai digunakan sebagai bahan konstruksi ringan (Hadjib, N,2005) dan kayu ini sangat mudah didapat ditempattempat pengolahan kayu.

Untuk itu penulis berkeinginan melakukan penelitian

mencoba memanfaatkan serbuk kayu damar sebagai bahan aditif dalam pembuatan keramik berpori yang dapat digunakan sebagai filter gas buang kendaraan bermotor.

1.2

RUANG LINGKUP MASALAH Ruang lingkup masalah dalam penelitian ini adalah ingin mengetahui

pengaruh aditif serbuk kayu damar dalam pembuatan keramik berpori yang digunakan sebagai filter gas buang kendaraan bermotor.

L - 11


1.3

PEMBATASAN MASALAH

Pembatasan masalah dalam penelitian ini adalah pembuatan alat dari bahan keramik dengan bahan aditif serbuk kayu damar untuk mengetahui prosentase pengurangan jumlah gas-gas radikal berbahaya yaitu

CO, CO2 dan HC, yang

dihasilkan oleh gas buang kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar bensin (C6H12).

1.4

PERUMUSAN MASALAH Adapun yang menjadi perumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

a. Apakah peran karbon dari serbuk kayu damar dapat menghasilkan keramik berpori untuk dimanfaatkan mereduksi gas-gas radikal (CO, CO2 dan HC) yang berasal dari gas buang kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar bensin (C6H12) ? b. Berapa prosenkah gas radikal (CO, CO2 dan HC) yang berasal dari kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar bensin (C6H12) dapat berkurang jika dilewatkan dari keramik berpori yang diberi bahan aditif dari serbuk kayu damar?

1.5

TUJUAN PENELITIAN Yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah antara lain :

a. Mengetahui cara yang baik untuk pembuatan keramik berpori dengan bahan aditif serbuk kayu damar.

L - 11


b. Untuk mengetahui peranan karbon dari serbuk kayu damar dalam keramik berpori untuk mengurangi gas radikal (CO, CO2 dan HC) yang berasal dari gas buang kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar bensin (C6H12). c. Untuk mengetahui prosentasi berkurangnya gas radikal (CO, CO2 dan HC) yang berasal dari gas buang kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar bensin (C6H12) yang dilewatkan melalui keramik berpori dengan bahan aditif karbon dari serbuk kayu damar. d. Memanfaatkan bahan baku lokal.

1.6

MANFAAT PENELITIAN Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai :

a. Studi awal fungsi bahan aditif karbon dari serbuk kayu damar pada keramik berpori. b. Mengetahui prosentasi jumlah karbon bahan serbuk kayu damar pada keramik berpori dalam mengurang gas radikal (CO, CO2 dan HC) yang berasal dari gas buang kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar bensin (C6H12).

L - 11


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

PENGERTIAN DAN MATERIAL KERAMIK Keramik berasal dari kata “Ceramos” yang berarti batuan yang berasal dari

pegunungan, dan selanjutnya menjadi kata “ceramics” yang dalam bahasa Inggris berarti bahan inorganik dan metalik yang merupakan campuran metal dan non metal yang terikat secara ionik dan kovalen (Anwar, DS, 2007). Bahan keramik terdiri dari fasa kompleks yang merupakan senyawa unsur metal dan non metal yang terikat secara ionik maupun kovalen. Keramik pada umumnya mempunyai struktur kristalin dan sedikit elektron bebasnya. Susunan kimia keramik sangat bermacam-macam yang terdiri dari senyawa yang sederhana hingga campuran beberapa fasa kompleks. Hampir semua keramik merupakan senyawa antara unsur-unsur elektropositif dan elektronegatif. Keramik mempunyai sifat-sifat antara lain mudah pecah dan ketahanan rendah, kekuatan dan ikatan keramik menyebabkan tingginya titik lebur, kerapuhan, daya tahan terhadap korosi, rendahnya konduktivitas termal dan tingginya kekuatan kompressif dari material tersebut. Keramik secara umum dapat ditunjukkan oleh rumus kimia SiO2, Al2O3, CaO, Na2O, TiC, UO2, Pbs, MgSiO3, dll.

7 L - 11


2.2

BAHAN BAHAN KERAMIK

2.2.1

Kaolin Kaolin diklasifikasikan dalam 2 jenis yaitu pertama suatu endapan residu

berasal dari perubahan batu-batuan. Kedua adalah jenis pengendapan yang mana batu bagus dan partikel-partikel clay telah dipisahkan dari endapan. Kaolin yang berasal dari preshidrotermal yaitu pengikisan yang terjadi akibat pengaruh air panas yang terdapat pada retakan dan patahan serta daerah permeable lainnya dalam batu-batuan. Kaolin yang berasal dari proses pelapukan (sedimentasi) yaitu pelapukan batuan beku dan batuan metamorphic yang reaksinya adalah sbb : KAlSi 3 O8

HAlSi3O8 + KOH

(Hydrolysis)

HAlSi3O8

HAlSiO4 + 2Si O2

(Desilikation)

2HAlSiO4 + H2O

(OH)4Al2Si2O5

(Hydration)

Kaolin yang dipergunakan dalam pembuatan samlpe adalah kaolin yang berasal dari Kecamatan Bandar Pulau Kabupaten Asahan Sumatera Utara dengan cadangan dan potensi cukup banyak ± 7.913.000 ton (Dinas Pertambangan dan Energi Sumut, 2007). Bahan kaolin setelah dibakar mengalami perubahan fasa jika diamati pola difraksinya seperti pola bahan Amorf. Demikian halnya yang terjadi pada kaolin bangka pada temperatur 6000C pola difraksi yang terbentuk juga seperti pola bahan Amorf. (Syukur, M. 1982).

L - 11


2.2.2

Feldsfar Feldsfar merupakan suatu silikat alamiah pada umumnya digunakan dalam

pembuatan keramik sebagai bahan fluks (Fluxing Material) yaitu sebagai sumber alumina dalam gas dan sumber alkali dalam gelas serta sumber alkali dalam gelasir dan enamel. Bahan ini dapat berupa fondant (pelebur) dengan kandungan alumino-silikatalkali yang beraneka ragam terdiri dari : a. Arthose

: (Si3Al)O8K, Potassis

b. Albite

: (Si3Al)O8Na, Sodis

c. Anorthite

: (Si3Al)O8Ca, Kalsis

Dari komposisinya dapat dilihat bahwa struktur dari feldsfar tidak berbeda dengan struktur tanah liat. Feldsfar merupakan silikat alamiah, berwarna merah jambu atau kecoklat-coklatan dan merupakan mineral keramik dengan salah satu komposisinya adalah NaAlSi3O8. Feldsfar juga merupakan jaringan silikat dan satu diantara empat atom silikon digantikan oleh atom aluminium. Pada temperatur diatas 9000C feldsfar umumnya masih dalam keadaan stabil dan tidak mengalami perubahan fasa (www.The mineral Orthoclase) Feldsfar yang digunakan pada pembuatan sampel berasal dari Dolok Matutung di Desa Tanggahambing Kecamatan Pangaribuan Kabupaten Tapanuli Utara dengan cadangan diperkirakan terdapat ribuan ton (Dep. Perindustrian dan Pengembangan Industri, 1994).

L - 11


2.2.3

Clay (lempung) Clay dikenal sebagai tanah liat (Argiles), merupakan sejenis mineral halus

berbentuk kepingan, gentian atau hablur yang terbentuk dari batuan sediment (sedimensary rock) dengan ukuran butir < 1/256 mm. Pada umumnya ada 2 jenis clay yaitu ball clay dan fire clay. Ball Clay digunakan pada keramik putih karena memiliki plastisitas tinggi dan tegangan patah tinggi serta tidak pernah digunakan sendiri. Fire clay terdiri dari tiga jenis yaitu Flin Fire Clay (struktur kuat), Plastik Fire Clay (Workabilitas baik) dan High Alumina Clay (dipergunakan untuk refraktori dan bahan tahan api). Clay yang digunakan untuk pembuatan sampel berasal dari Desa Ranggitgit Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara dengan potensi ribuan ton (Dep. Perindustrian dan Pengembangan Industri, 1994).

2.2.4

Kuarsa (silika) Kuarsa adalah salah satu mineral berupa kristal sempurna berupa kristal-

kristal silika (SiO2). Kuarsa merupakan hasil dari proses pelapukan yang mengandung mineral utama seperti Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, Na2O3, TiO2, K2O. Kuarsa berwarna putih bening, memiliki sifat-sifat fisik antara lain kekerasan 7 (skala Mohs), berat jenis 2,65, titik lebur 17,160 C, panas spesifisik 0,185 dan konduktivitas panas berkisar dari 12-10000 C.

L - 11


Kuarsa yang digunakan untuk pembuatan sampel berasal dari Desa Naga Timbul Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara. 2.2.5

Karbon dari Serbuk Kayu Damar Kayu yang berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbeda.

Kayu tersusun atas komposisi unsur-unsur kimia sebagai berikut :

Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kimia Kayu No

Unsur-Unsur Kimia

Presentasi Berat Kering

1

Karbon

50

2

Hidrogen

6

3

Nitrogen

0,04-0,10

4

Abu

0,20-0,50

5

Sisanya adalah Oksigen

Karena sifat dan karakteristiknya yang unik, kayu merupakan bahan yang paling banyak digunakan untuk keperluan konstruksi.

Dari hasil penelitian

menunjukan bahwa rata-rata berat jenis kering udara kayu bekas sadapan adalah sebesar 0,521 sedangkan kayu yang tidak disadap 0,522. Rata-rata keteguhan lentur maksimum (MOR) adalah 409,590 kg/cm2 . Modulus elastisitas (MOE) sebesar 62,820 kg/cm2. Kayu damar baik yang disadap maupun yang tidak disadap tergolong kelas kuat HI. Setiap jenis kayu mengandung sejumlah senyawa organik seperti

L - 11


selulosa 40-50%, hemiselulosa dan lignin 18-33% yang bervariasi (SF Dumanauw 1996). Adapun kayu damar yang sejenis dengan Shorea parvifolra (Meranti) mengandung selulosa 50,07%, lignin 33%, abu 0,24% dan Silika 0,19% (Nurwati Hajib, Abdurahman, 2005). Dalam rangka efesiensi penggunaan kayu perlu diupayakan pemanfaatan serbuk kayu menjadi produk yang lebih bermanfaat. Serbuk hasil gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi braket atau karbon aktif (Samidi Amin 2000). Serbuk Kayu Gergajian (SKG) merupakan bahan komposit alternatif yang sangat tinggi (Sudirman, Aloma, K.K. 2002). Karbon aktif dikenal cukup luas penggunaannya baik untuk industri maupun rumah tangga, juga dapat mengabsorbsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat absorbsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan.

2.3

PEMBENTUKAN KERAMIK Proses pembentukan keramik dapat dilakukan dengan berbagai cara antara

lain : a. Die Pressing Pada proses ini bahan keramik dihaluskan hingga membentuk bubuk, lalu dicampur dengan pengikat (binder) organik kemudian di masukkan ke dalam cetakan dan ditekan hingga mencapai bentuk padat yang cukup kuat. Metode ini

L - 11


umumnya digunakan dalam pembuatan ubin, keramik elektronik atau produk dengan cukup sederhana karena metode ini cukup murah.

b. Rubber Mold Pressing Metode ini dilakukan untuk menghasilkan bubuk padat yang tidak seragam dan disebut rubber mold pressing karena dalam pembuatannya ini menggunakan sarung yang terbuat dari karet. Bubuk dimasukkan kedalam sarung karet kemudian di bentuk dalam cetakan hidrostatis. c. Extrusion Molding Pembentukan keramik pada metode ini melalui lobang cetakan. Metode ini biasa digunakan untuk membuat pipa saluran, pipa reactor atau material lain yang memiliki suhu normal untuk penampang lintang tetap. d. Slip Casting Metode ini dilakukan untuk memperkeras suspensi dengan air dan cairan lainnya, di tuang kedalam plester berpori, air akan diserap dari daerah kontak kedalam cetakan dan lapisan lempung yang kuat terbentuk. e. Injection Molding Bahan yang bersifat plastis diinjeksikan dan dicampur dengan bubuk pada cetakan. Metode ini banyak digunakan untuk memproduksi benda benda yang mempunyai bentuk yang komplek.

L - 11


2.4

KERAMIK BERPORI Keramik memiliki sifat-sifat yang dibutuhkan sebagai filter antara lain tahan

korosi, tidak bereaksi dengan campuran yang dipisahkan serta pori dan kekuatannya dapat diatur. Porositas dapat diatur antara lain dengan menambahkan bahan aditif seperti serbuk kayu dan bahan lain misalnya grog yang dapat menghasilkan gas pada saat dibakar sehinggal meninggalkan rongga yang disebut pori. Hasil pengukuran keramik cordierite berpori menunjukkan bahwa densitas berkisar 0,75-1,17 gr/cm3, porositas 58µ½, kekuatan patah 0,5-2 MPa, kekerasan (HV) 0,3-1,8 GPa (Perdamean Sebayang, 2006). Swedish Ceramic Institute dapat membuat keramik berpori dengan tehnik yang berbeda yang dinamakan tehnik protein suspensi hingga memperoleh porositas antara 50-80% dari volume keramik. Refractron Technologies Corp New York USA adalah badan yang meneliti dan memproduksi keramik berpori, dimana mereka memproduksi keramik berpori dengan karakteristik standar porositas antara 40-50% sedangkan HP Technical Ceramics memproduksi keramik berpori dengan standar porositas 35-50%. Pembuatan keramik berpori dari bahan limbah juga telah dilakukan oleh Ryo SASAI, Masahiro TORAZAWA, Katsuya SHIBAGUCHI dan Hideaki ITOH (2003) dengan mencampur limbah pabrik kertas, serbuk gergajian kayu (K2CO3) sebagai

L - 11


activator dan clay sebagai aditif dan dikalsinasi pada suhu 8500 C selama 1 jam pada tekanan 2 atmosfer. Richard L. Helferich dan Robert C. Schenck (1989) serta Aprilina Purbasari (2005) telah membuat keramik berpori sebagai filter partikulat gas buang diesel dimana beliau memanfaatkan limbah anorganik berupa abu terbang dan bahan dasar lempung dan air. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa sampel produk keramik berpori tersebut memiliki susut bakar 1,2-3,7%, porositas semu 46,2-51,7% dengan ukuran pori berkisar antara 10 – 20 µm.

2.5

ABSORBSI Absorbsi adalah terserapnya atau terikatnya suatu substansi (absorbet) pada

permukaan yang dapat menyerap (absorbent) . Absorbsi dapat terjadi diantara zat padat dan zat cair, zat padat dengan gas, zat cair dengan zat cair, dan zat cair dengan gas. Absorbsi terjadi karena molekul-molekul pada permukaan zat yang memiliki gaya tarik dalam keadaan tidak setimbang yang cenderung tertarik kearah dalam (gaya kohesi absorben lebih besar dari gaya adhesinya). Ketidakseimbangan gaya tarik tersebut mengakibatkan zat yang digunakan sebagai absorben cenderung menarik zat-zat lain yang bersentuhan dengan permukaannya. Berdasarkan interaksi molekular antara permukaan adsorbent dengan absorbet, absorbsi dibagi menjadi dua bagian, yaitu absorbsi fisika dan absorbsi

L - 11


kimia. Absorbsi fisika terjadi bila gaya intermolekuler lebih besar dari gaya tarik antar molekul atau gaya tarik menarik yang relatif lemah antara absorbet dengan permukaan absorbent, gaya ini disebut gaya Van der Waals. Adsorpsi ini berlangsung cepat, dapat membentuk lapisan jamak (multilayer), dan dapat bereaksi balik (reversible) karena energi yang dibutuhkan relatif rendah. Absorbsi kimia terjadi karena adanya reaksi antara molekul-molekul absorbet dengan adsorbent dimana terbentuk ikatan kovalen dengan ion. Gaya ikat absorbent ini bervariasi tergantung pada zat yang bereaksi. Absorbsi jenis ini bersifat irreversible dan hanya dapat membentuk lapisan tunggal (monolayer).

2.6

POROSITAS Porositas adalah untuk mengetahui pori-pori (porositas) yang terdapat dalam

sampel. Porositas merupakan satuan yang menyatakan keporositasan suatu material yang dihitung dengan mencari persen (%) berdasarkan daya serap bahan terhadap air dengan perbandingan volume air yang diserap terhadap volume total sampel. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :

porositas = Dimana :

(mb − mk ) × 100% ρair × Vt

mb

= massa basah (gr)

mk

= massa kering (gr)

ρ

= massa jenis (gr/cm3)

................................. (2.1)

L - 11


Vt

2.7

= Volume total sample (cm3)

DENSITAS Densitas pada material didefinisikan sebagai perbandingan antara massa (m)

dengan volume (v). Densitas dinyatakan dalam gr/cm3 dan dilambangkan dengan ρ (rho)

Densitas Dimana

: m = massa

=

ρ=

m V

..................................(2.2)

(gr)

: V = Volume (cm3) : ρ = Densitas (gr/cm3)

2.8

KEKERASAN Kekerasan didefenisikan sebagai ketahanan bahan terhadap penetrasi pada

permukaan, namun pada umumnya kekerasan menyatakan ketahanan terhadap deformasi plastis karena pada bahan yang ulet kekerasan memiliki hubungan yang sejajar dengan kekuatan. Untuk menguji kekerasan suatu material bisa digunakan berbagai macam cara, salah satu diantaranya adalah metode Vickers. Pengujian kekerasan di lakukan dengan alat digital Equotip Hardness Tester, dimana hasilnya dapat dibaca secara langsung dan diperoleh dalam satuan HB (Hardness of Brinnel) yang dapat dikorelasikan nilainya ke satuan Hardness of

L - 11


Vickers dari

tabel

korelasi

nilai

kekerasan Brinell, Rockwell dan Vickers

(Lampiran E)

2.9

TEKANAN Nilai kuat tekan sampel didapat melalui tata cara pengujian secara manual

dengan memberikan beban tekan bertingkat dengan peningkatan beban tertentu atas benda uji. Untuk mendapatkan nilai tekan digunakan rumus :

P=

F A

..............................................(2.3)

Dimana : P = Tekanan (N/m2) F = Gaya Tekan (N) A = Luas bidang tekan (m2)

2.10

SUSUT MASSA Pengukuran susut massa dilakukan pada sampel uji yang berbentuk pelet

dengan massa awal (sebelum dibakar). % Susut massa =

mo − ms x100% m mo

Dimana : mo

= massa sebelum dibakar

ms

= massa sesudah dibakar

.....................( 2.4)

L - 11


2.11

Susut Volume

Pengukuran susut volume dilakukan pada benda uji yang berbentuk pelet dengan volume awal (sebelum dibakar). % Susut Volume =

Vo − Vs x100% ………………..........(2.5) Vo

Dimana : Vo = Volume sebelum dibakar Vs = Volume sesudah di bakar

2.12

DIFRAKSI SINAR-X

Difraksi merupakan gejala hamburan yang terjadi apabila sinar-X datang pada atom-atom dalam bidang kristal. Pada tahun 1912 fisikawan Jerman Max Van Laue menyatakan bahwa jika kristal terdiri dari barisan-barisan atom-atom yang teratur dan sinar-X adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang yang sama dengan jarak antar atom pada kristal, maka kristal tersebut dapat mendifraksikan sinar-X. Apabila suatu kristal dihamburkan dengan berkas sinar-X, maka setiap atom dalam kristal yang dilalui oleh sinar-X mengabsorbsi energi dan kemudian memancarkan kembali ke segala arah. Dengan demikian atom-atom itu merupakan sumber energi sekunder atau dapat dikatakan bahwa sinar x dihamburkan oleh atomatom dalam kristal. Sinar sekunder yang berasal dari berbagai atom saling berinterferensi, ada yang saling menguat dan ada pula yang saling memusnahkan.

L - 11


Kemudian pada tahun 1913 teori tersebut dikembangkan oleh W. L. Bragg, yang beranggapan bahwa sinar-x yang menembus kristal akan dipantulkan oleh lapisan atom yang berikutnya seperti terlihat pada gambar dibawah ini : 1 2

Bidang 1

Bidang 2

Bragg’s Law and Diffraction Gambar 2.1. Difraksi Sinar –X.

Agar terjadi interferensi maksimum (saling menguat), sinar 1 dan sinar 2 harus se-fase. Ini berarti bahwa beda lintasan kedua harus sama dengan panjang gelombang sinar atau kelipatannya. Jadi hubungannya memenuhi persamaan : 2d sin θ = n λ

..............................................(2.6)

Persamaan tersebut diatas dikenal dengan Hukum Bragg Dimana

: λ = Panjang gelombang n = orde difraksi θ = sudut hamburan Bragg

L - 11


d = Jarak antar bidang. Besar Sudut difraksi θ tergantung pada panjang gelombang λ berkas sinar x dan jarak d antar bidang. 2.13

GAS ANALYZER

Untuk mengetahui besar persentase gas buang dari kendaraan bermotor yang terserap oleh sampel dapat ditentukan dengan persamaan matematis sebagai berikut : % Absorbsi =

Xo − Xs x100% Xo

..................................(2.7)

Dimana : Xo = banyaknya gas CO, CO2 dan HC sebelum menggunakan filter Xs = banyaknya gas CO, CO2 dan HC sesudah menggunakan filter

L - 11


BAB III METODE PENELITIAN

3.1

TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN

3.3.1 Penelitian ini Dilakukan di :

1. Laboratorium Fisika Kristalografi FMIPA USU 2. Laboratorium Fisika FMIPA Unimed 3. PUSLITBANG Fisika LIPI PUSPITEK Serpong Tangerang. 4. PUSLITBANG Perindustrian Tanjung Morawa. 5. PT. ASTRA INTERNASIONAL Tbk, Jl. Jend. Gatot Subroto No. 220 Medan 6. Laboratorium MIPA Universitas Indonesia Depok Jakarta.

3.3.2

Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan mulai akhir Nopember 2007 sampai dengan Mei 2008.

3.2

ALAT DAN BAHAN PENELITIAN

3.2.1 Alat Penelitian

1. AAS Type AA-680 2. Neraca Digital 3. Mortar 4. Retsch Test Sieve A Stmell 150 micron (100) / ayakan

L - 11


5. Furnace Programmable (1200oC)

6. EQUOTIP Hardness Tester 22

7. Gelas Kimia 8. Jangka Sorong 9. Mixer Merek Philips 10. Cetakan yang berbentuk Silinder dan pelet 11. Beban berbagai ukuran massa dari 0,5 kg s/d 10 kg 12. X-Ray difraction (XRD) 13. Gas Analyzer.

3.2.2

Bahan yang digunakan :

1. Kaolin, diambil dari desa Bandar Pulau Pekan Dusun III Batunanggor Kabupaten Asahan Sumatera Utara. 2. Feldsfar, diambil dari Desa Dolok Matutung Kecamatan Pangaribuan Kabupaten Tapanuli Utara. 3. Clay, diambil dari Desa Ranggitgit Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara 4. Kuarsa, diambil dari Desa Naga Timbul Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara. 5. Serbuk kayu damar, diambil dari Pabrik Penggergajian Kayu. 6. Air

L - 11


7. Vaselin

Semua bahan dasar untuk pembuatan keramik berpori yang digunakan masing-masing berukuran 100 mesh dan terlebih dahulu dianalisa komposisi kimia basanya dengan alat AAS type AA-680. Adapun spesifikasi dari bahan baku kaolin,

feldsfar, clay dan kuarsa serta analisa XRD dari masing-masing bahan baku terdapat pada lampiran A, B, C dan D. Adapun perbandingan bahan baku diatas adalah seperti tercantum dalam tabel di bawah ini :

Tabel 3.1 Perbandingan Bahan No

Bahan Keramik Kaolin 30%

Feldsfar 20%

Clay 30%

Kuarsa 20%

Aditif Seruk Kayu Damar %

1

100

0

2

95

5

3

90

10

4

85

15

5

80

20

70

30

6

L - 11


3.3 PROSEDUR PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dengan prosedur yang mengikuti skema berikut : Bahan

Kaolin

Feldsfar

Kuarsa

Clay

Aditif Sebuk Kayu damar

Analisis Bahan (AAS) XRD Semua Bahan Dicampur dengan komposisi tertentu Dicetak Dibakar 1100oC

Uji Porositas

Uji Densitas

Uji Tekan

Uji Absorbsi

Uji XRD

DATA ANALISA KESIMPULAN

Gambar 3.1. Prosedur Penelitian 3.4

VARIABEL PENELITIAN DAN PARAMETER PENELITIAN

3.4.1

Variabel Penelitian

Pada penelitian ini yang menjadi variabel tetap adalah prosentasi gas buang yang dapat disaring (difilter) oleh bahan keramik berpori, sedang variabel bebas

L - 11


adalah komposisi bahan Kaolin, Feldsfar, Clay, Kuarsa dan aditif dari serbuk kayu damar pada komposisi yang berbeda.

3.4.2

Parameter Penelitian

Parameter adalah ukuran data yang akan diperoleh dari hasil penelitian. Yang menjadi parameter dalam penelitian ini adalah : 1. Porositas 2. Densitas 3. Kekerasan 4. Kuat Tekan 5. Mikro Struktur dengan XRD 6. Absorbsi Gas buang kendaraan.

3.5

ALAT PENGUMPULAN DATA PENELITIAN

Alat pengumpulan data adalah Instrumen yang digunakan seperti AAS Type AA-680, Neraca Analitik, Ayakan, Furnace (Tungku), Jangka Sorong, EQUOTIP Hardness

Tester, XRD, Gas Analyzer.

3.6

PEMBUATAN SAMPEL

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan sampel pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

L - 11


1.

Pengilingan Bahan Seluruh bahan baku awalnya masih dalam bentuk bongkahan (batuan). Kemudian dihancurkan dengan menggunakan mortal, digiling dengan penghalus batuan sehingga menghasilkan butiran halus.

2.

Pengayakan Ayakan digunakan untuk menyaring bahan baku agar diperoleh besar butiran yang seragam. Ayakan yang digunakan adalah 100 mesh dengan jenis Retsch

Test Sieve A Stmell 150 micron. Hasil pengayakan menjadi bahan baku berupa serbuk halus yang dapat melewati ayakan tersebut. 3.

Penimbangan Bahan sampel yang telah dicampur kemudian ditimbang dengan menggunakan neraca digitalcsesuai komposisi yang dibutuhkan.

4.

Pencampuran Semua bahan-bahan keramik tersebut dicampur dengan menambahkan media air lalu dikocok dengan mengunakan mixer merek philips. Pencampuran dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh suatu bahan yang merata (homogen) agar bahan tidak berkelompok pada satu bagian bahan. Pengocokan/pencampuran ini dilakukan

± selama 60 menit. Persentase

campuran yang digunakan adalah kaolin 30%, feldsfar 20%, clay 30%, kuarsa 20% dan penambahan zat aditif. Dalam penambahan zat aditif dimulai dari 5%, 10%, 15%, 20% dan 30%.

L - 11


5.

Pembentukan sampel a. Bahan yang telah dicampur dituang kedalam dua jenis cetakan dalam bentuk silinder besar : 1. Cetakan pertama berupa silinder besar dengan diameter 3,75 cm, tebal (tinggi) 6 cm, yang bertujuan untuk pengujian absorbsi gas buang. 2. Cetakan kedua berupa pelet dengan diameter 2,19 cm, tebal 1,30 cm, yang bertujuan untuk pengujian porositas, densitas, tekan, kekerasan dan XRD. b. Selanjutnya sampel dibiarkan dalam cetakan selama ± 20 jam c. Kemudian sampel dikeluarkan dari cetakan dengan tujuan mempercepat penguapan air. Sampel dibiarkan dalam ruangan bebas selama 5 – 6 hari dimaksudkan untuk menghindari kemungkinan benda uji melengkung pada saat dibakar. d. Setelah sampel cukup kering, lalu ditimbang kembali untuk tiap-tiap sampel dengan menggunakan Neraca digital di laboratorium kimia FMIPA USU. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan massa sampel sebelum dibakar.

6.

Pembakaran Sampel Tahap pembakaran merupakan tahap paling penting dalam pembuatan keramik berpori. Pada tahap pembakaran ini akan terjadi perubahan-perubahan, baik secara fisik maupun secara kimia. Semua sampel yang telah ditimbang dan diukur dengan jangka sorong lalu dimasukkan dalam tungku pembakar

L - 11


(furnace) secara teratur sesuai kode sampel, lalu dibakar mulai suhu kamar sampai pada temperatur 1100oC secara intensif selama ± 2 jam dan penahanan selama 2 jam. 7.

Pendinginan Sampel Setelah pembakaran sampel selama 2 jam dan penahanan selama 2 jam dilakukan pendinginan secara perlahan-perlahan untuk menghindari keretakan akibat tegangan termal. Lamanya pendinginan dilakukan ± 15 jam dengan

furnace tetap dalam keadaan tertutup.

3.7

PENGUJIAN POROSITAS DAN DENSITAS

Sampel-sampel yang telah diketahui ukuran massa dan volume setelah pembakaran, lalu dicelupkan kedalam wadah yang berisi air dan direndam atau dibiarkan dengan tidak disentuh sampai mencapai berat jenuhnya ± 48 jam. Kemudian sampel dikeluarkan dan dilap dengan menggunakan tissue bersih lalu langsung ditimbang untuk mendapatkan nilai massa basah. Kemudian dilakukan hal yang sama untuk setiap komposisi yang telah diberi kode yang berbeda untuk tiap sampel. Persentase porositas sampel dapat dihitung dengan persamaan (2.1) sedangkan untuk pengujian densitas sampel dapat dihitung dengan persamaan (2.2).

3.8

PENGUJIAN KEKERASAN DAN TEKAN

Pengujian kekerasan dan uji tekan dilakukan pada sampel yang berbeda karena pengujian ini menyebabkan sampel rusak (pecah). Pengujian kekerasan

L - 11


dilakukan dengan alat digital equotip hardness tester sedangkan uji tekan dilakukan secara sederhana (manual). Uji tekan dilakukan dengan memberikan beban secara bertahap yang ukuran massanya diatas ukuran sampel. Hal ini dilakukan dengan cara meletakkan beban diatas sampel dengan perlahan-lahan sambil dilakukan pengamatan sampai sampel pecah (rusak) akibat beban yang diberikan, sehingga dengan demikian beban yang diberikan dapat dihitung.

3.9

PENGUKURAN SUSUT VOLUME DAN SUSUT MASSA

Setelah pendinginan sampel diukur kembali baik massa, diameter dan tebalnya untuk mengetahui susut massa sampel dan susut volume sampel. Besarnya susut volume dan susut massa dapat ditentukan dengan persamaan (2.4) dan (2.5).

3.10

ANALISA STRUKTUR MIKRO DENGAN XRD

X-Ray Difraktometer (X-RD) adalah alat untuk menganalisa padatan kristalin yaitu meneliti ciri utama struktur untuk mendapatkan data-data difraksi dan kuantitas intensitas difraksi pada sudut-sudut difraksi dari suatu bahan. Dalam penelitian ini analisa mikro struktur dilakukan dengan menggunakan

X-ray difraction (XRD) yang ada di laboratorium MIPA Universitas Indonesia Depok dengan spesifikasi alat sebagai berikut :

L - 11


3.11

1. Nama Alat

: X-Ray Difractometer – Philips

2. Type

: PW 3710

3. Tegangan Kerja

: V-40 Kv

4. Arus

: 30 mA

5. Radiasi

: COKα=α=1,78897Ǻ

UJI ABSORPSI

Prosedur kerja yang dilakukan untuk memperoleh data kemampuan sampel mengabsorpsi gas buang kendaraan bermotor adalah sebagai berikut : a.

Sensor dari alat analyser gas diletakkan pada ujung knalpot kendaraan tanpa adanya filter (penyaring) ± 50 cm dengan tujuan gas yang dikeluarkan melalui knalpotnya dapat di analisa . Hal ini terlihat pada printout Analyzer gas dimana banyak kandungan gas CO, CO2 dan HC yang berasal dari kendaraan tersebut.

b.

Sampel keramik dimasukkan keujung sambungan knalpot yang berfungsi sebagai filter (penyaring). Lalu sensor analyser gas dimasukkan ke ujung knalpot yang telah berisi sampel ± 50 cm. Printout analyzer gas akan bekerja dan menunjukkan berapa banyak CO, CO2 dan HC yang dapat diserap oleh sampel keramik tersebut.

c.

Mengulangi perlakuan (b) untuk sampel-sampel lainnya dengan komposisi yang berbeda.

L - 11


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil pengukuran yang telah dilakukan terhadap sampel keramik berpori dengan penambahan aditif serbuk kayu damar maka di peroleh data pengukuran seperti terdapat pada lampiran G.

Data pengukuran tersebut meliputi pengujian

porositas, pengujian densitas, pengujian tekan, pengujian kekerasan, susut massa dan susut volume, analisa struktur mikro XRD serta uji absorbsi terhadap gas buang kendaraan bermotor.

4.1

HASIL PENGUJIAN POROSITAS DAN DENSITAS

Besarnya persentase porositas sangat ditentukan oleh komposisi bahan baku keramik yaitu kaolin, feldsfar, clay, kuarsa serta penambahan aditif dari serbuk kayu damar. Pemanasan dengan suhu tinggi dapat membentuk pori pada badan keramik lebih banyak lagi. Semakin meningkatnya porositas terlihat nilai densitas cenderung berkurang atau menurun. Data hasil pengujian porositas dan densitas dihitung dengan menggunakan persamaan (2.1) dan (2.2) yang hasilnya ditunjukkan dalam tabel berikut ini :

L - 11


Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Porositas dan Densitas untuk Berbagai Komposisi Aditif Serbuk Kayu Damar

No

Aditif (%)

1 2 3 4 5 6

0 5 10 15 20 30

Massa Sampel Kering Basah (gr) (gr)

4,532 4,735 4,621 4,335 3,845 3,789

3,803 3,621 3,460 2,795 2,242 2,001

32 Volume (cm3)

Porositas (%)

Densitas (gr/cm3)

2,79 2,85 2,88 2,78 2,84 3,04

26,13 39,09 40,31 55,40 56,44 58,82

1,363 1,271 1,201 1,005 0,789 0,658

Hubungan antara penambahan zat aditif terhadap nilai porositas dan densitas

% Porositas

dapat diperlihatkan pada gambar grafik dibawah ini :

60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0

5

10

15

20

25

30

35

% Massa Aditif Serbuk Kayu Damar Gambar 4.1 Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Persentase Porositas

L - 11


Densitas 0

5

10

15

20

25

30

35

%Massa Aditif Serbuk Kayu Damar Gambar 4.2 Grafik Hubungan Persentase Aditif Serbuk Kayu Damar dengan Densitas

Dari grafik hubungan persentase aditif dengan persentase porositas diatas terlihat bahwa semakin banyak penambahan aditif kayu damar maka nilai porositas sampel cenderung naik. Penambahan aditif 5% dan 15% terjadi kenaikan yang lebih besar berkisar 10% dibandingkan dengan penambahan lainnya yang hanya dibawah 5%. Dengan kata lain penambahan aditif kayu damar yang lebih banyak maka akan semakin baik pembentukan keramik tersebut dan semakin sedikit rapat pori-pori pada permukaan sampel. Sehingga dengan demikian gas buang kendaraan yang akan melewati sampel juga akan lebih banyak terserap. Dari data porositas diatas dapat dibuat persamaan regresi linier x atas y yaitu y = 31,39 + 1,098x, dimana hasil perhitungan terdapat pada lampiran E. Selanjutnya dari hasil perhitungan tersebut dapat ditentukan koefisien korelasinya yaitu r = 0,92. Hal ini dapat disimpulkan bahwa adanya hubungan yang kuat antara

L - 11


penambahan serbuk kayu sebagai aditif dengan porositas. Artinya semakin banyak serbuk kayu maka porositas keramik juga akan cenderung naik. Beda halnya dengan porositas, nilai densitas cenderung menurun jika semakin banyak penambahan aditif.

Tampak nilai densitas menurun sesuai dengan

penambahan aditif yaitu dari 1,363% ; 1,271% ; 1,201% ; 1,005% ; 0,789% dan 0,658%. Hal ini sejalan dengan pembuatan keramik yang baik, apabila nilai porositas semakin meningkat maka nilai densitas akan cenderung menurun dengan demikian akan dapat digunakan sebagai filter gas buang. Dari data densitas diatas dapat dibuat persamaan regresi linier x atas y yaitu y = 1,388 – 0,025x, dimana hasil perhitungan terdapat pada lampiran E. Selanjutnya dari hasil perhitungan tersebut dapat ditentukan koefisien korelasinya yaitu r = - 0,98. Hal ini dapat disimpulkan bahwa adanya hubungan yang kuat antara penambahan serbuk kayu sebagai aditif dengan densitas. Artinya semakin banyak serbuk kayu maka densitas keramik juga akan cenderung turun.

4.2

HASIL PENGUJIAN KEKERASAN DAN UJI TEKAN

Data hasil pengujian kekerasan dan uji tekan dapat ditunjukkan pada tabel berikut :

L - 11


Tabel 4.2 Data Pengukuran Kekerasan dengan Komposisi Aditif Serbuk Kayu Damar yang Berbeda

No

Aditif

Kekerasan Hardness of Brinnel

1 2 3 4 5 6

0 5 10 15 20 25

133 115 108 104 98 89

Kekerassan Hardness of Vickers (9,8)MPa

140 121 113 109 103 94

Tabel 4.3 Data Tekanan dengan Komposisi Aditif Serbuk Kayu Damar yang Berbeda

No

Aditif

Diameter sampel (cm)

Luas bidang tekan (cm2)

Massa Beban (Kg)

Tekanan (.......x105 Pa)

1 2 3 4 5 6

0 5 10 15 20 25

2,02 2,01 2,02 2,00 2,02 2,08

3,72 3,19 3,22 3,16 3,22 3,42

38 16 15 13 11 9

11,447 4,865 4,519 3,991 3,314 2,553

Hubungan antara aditif dengan kekerasan dan tekanan dapat ditunjukkan pada grafik dibawah ini :

L - 11


Kekerasan

160 140 120 100 80 60 40 20 0 0

5

10

15

20

25

30

35

% Massa Aditif Serbuk Kayu Damar

Tekanan

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Persentase Serbuk Kayu Damar dengan Kekerasan

14 12 10 8 6 4 2 0 0

5

10

15

20

25

30

35


Gambar 4.4. Grafik Hubungan Persentase Serbuk Kayu Damar dengan Tekanan

Dari grafik hubungan aditif dengan kekerasan menunjukkan bahwa semakin banyak aditif kayu damar ditambahkan pada sampel maka tingkat kekerasannya cenderung menurun sekalipun penurunan nilai kekerasan yang terjadi tidak menunjukkan penurunan yang berarti. Tetapi dapat diartikan semakin banyak serbuk

L - 11


kayu damar ditambahkan pada sampel keramik maka mengakibatkan sampel menjadi lebih rapuh dan nyaris pecah. Hal

ini besar kemungkinan disebabkan karena

besarnya jumlah porositas pada sampel keramik tersebut. Demikian dengan nilai uji tekan, penambahan aditif yang lebih banyak maka nilai tekan juga cenderung menurun, karena memang kondisi kekerasan sebanding dengan perubahan tekan. Dengan penambahan aditif terjadi penurunan tekanan yang signifikan yaitu dari 11,447 x105 Pa ketika diberi aditif 5% maka tekanan menjadi 4,865 x105 Pa. Namun untuk selanjutnya ketika diberi aditif dengan berbagai komposisi penurunan tidak terjadi penurunan tekanan yang tajam.

4.3

SUSUT MASSA DAN SUSUT VOLUME

Hasil pengujian terhadap susut massa maupun susut volume yang telah dilakukan maka didapat perolehan data seperti tercantum pada lampiran G. Berdasarkan data tersebut maka dapat dihitung besarnya susut massa maupun susut volume dengan menggunakan persamaan (2.4) dan (2.5). Hasil perhitungan susut massa dan susut volume tersebut disajikan pada tabel bawah ini :

L - 11


Tabel 4.4 Hasil Susut Massa dan Susut Volume No

Aditif (%)

Susut Volume

Susut Massa

1 2 3 4 5 6

0 5 10 15 20 30

3,13 2,33 2,05 2,28 2,27 2,15

14,92 19,27 23,77 28,28 33,27 43,85

Dari tabel diatas dapat digambarkan bahwa semakin banyak aditif yang ditambahkan kedalam sampel keramik maka susut volume enderung semakin mengecil. Beda dengan susut massa, semakin banyak aditif maka susut massanya semakin besar. Hal ini dapat disebabkan karena setiap badan keramik yang telah mengalami proses pembakaran akan mengalami penyusutan. Terjadinya penyusutan disebabkan karena hilangnya kandungan air melalui reaksi dehidrasi dan terurainya zat-zat yang mudah terbakar melalui reaksi dissosiasi. Seiring dengan meningkatnya suhu pembakaran maka penyusutan akan bertambah besar karena pada saat sintering terjadi pemadatan bahan yang dipadatkan dan penyusutan volume sampel.

4.4

HASIL PENGUJIAN ABSORBSI GAS BUANG

Pengujian absorbsi gas buang dilakukan di Toyota sementara pengujian dilakukan untuk tiap sampel dengan berbagai komposisi bahan aditif karbon serbuk kayu.

Secara lengkap hasil pengujian absorbsi gas buang

dicantumkan pada

lampiran H.

L - 11


Berdasarkan hasil uji dari Toyota maka diperoleh data hasil perhitungan prosentase absorbsi gas radikal pada tabel berikut :

Tabel 4.5 Persentase Absorbsi Gas CO, CO2 dan HC

No

Aditif (%)

CO (%)

1 2 3 4 5 6 7

normal 0 5 10 15 20 30

9,62 8,20 8,15 7,95 7,45 7,22 6,76

Absorbsi CO (%) 100 14,76 15,28 17,40 22,56 24,95 29,73

CO2 (%)

10,96 10,10 9,50 9,40 8,40 8,30 8,10

Absorbsi CO2 (%) 100 7,85 13,32 14,23 23,36 24,27 26,09

HC (%)

655 653 615 576 561 547 538

Absorbsi HC (%) 100 0,31 6,11 12,06 14,35 16,49 17,86

Hubungan penambahan aditif terhadap gas CO, CO2 dan HC dapat ditentukan dengan berikut ini : a. Persamaan

Regresi

Linier

aditif

terhadap

absorbsi

gas

CO,

y = 14,670 + 0,458x b. Persamaan Regresi Linier aditif terhadap absorbsi gas CO2, y = 9,673 + 0,639x c. Persamaan Regresi Linier aditif terhadap absorbsi gas HC, y = 3,511 + 0,576x Ketiga persamaan diatas diperoleh dari hasil perhitungan linier yang terdapat pada lampiran I.

L - 11


Hubungan penambahan aditif terhadap gas CO, CO2 dan HC lebih rinci di gambarkan pada grafik dibawah ini :

Persentase Gas CO

35 30 25 20

Nilai Absorbsi CO

15

y=14.670+0.458x

10 5 0 0

5

10

15

20

25

30

35

% Massa Aditif Serbuk Kayu Damar Gambar 4.5. Grafik Persentase Serbuk Kayu Damar dengan Daya Absorbsi Gas CO

L - 11


Persentase Gas CO2

35 30 25 20 15

Nilai Absorbsi CO2

10

y=14.670+0.458x

5 0 0

5

10

15

20

25

30

35


Gambar 4.6.Grafik Persentase Serbuk Kayu Damar dengan Daya Absorbsi Gas CO2

Persentase Gas HC

25 20 15

Nilai absorsi HC y=3.511+0.576x

10 5 0

0

5

10

15

20

25

30

35

% Massa Aditif Serbuk Kayu Damar Gambar 4.7. Grafik Persentase Serbuk Kayu Damar dengan Daya Absorbsi Gas HC

Dari ketiga gambar grafik diatas dapat dilihat secara umum dengan adanya penambahan aditif maka daya absorbsi gas cenderung meningkat baik gas CO, CO2

L - 11


maupun HC. Dari ketiga gas tersebut terlihat gas CO merupakan persentase penyerapan gas radikal terbesar, menyusul CO2 dan yang paling sedikit adalah HC. Hal ini dibuktikan dengan penambahan aditif 30%, CO terserap sebesar 29,73%, CO2 terserap 26.09% dan HC terserap 17,86%. Besarnya gas CO terserap kemungkinan adalah karena kandungan gas CO lebih banyak diudara dibanding gas lainnya. Gas CO tidak saja dihasilkan dari buangan gas kendaraan yang lalulalang di jalanan tetapi juga dari hasil bakaran yang dihasilkan oleh masyarakat, industri dan lainnya. Dari hasil perhitungan ketiga persamaan regresi linier diatas maka dapat ditentukan koefisien korelasi masing-masing yaitu untuk CO, r = 0,83 ; CO2, r = 0,93 ; HC, r = 0,92. Hal ini dapat diartikan bahwa adanya hubungan yang kuat antara penambahan serbuk kayu damar sebagai aditif terhadap bahan keramik yang menghasilkan porositas yang tinggi sehingga meningkatkan daya absorbsi gas buang CO, CO2 dan HC. Artinya semakin banyak serbuk kayu damar yang ditambahkan pada keramik maka daya absorbsi keramik berpori terhadap persentase gas buang yang dihasilkan kendaraan bermotor juga cenderung meningkat.

4.5.

HASIL IDENTIFIKASI UJI SAMPEL DENGAN XRD

Dengan

menggunakan

peralatan

XRD

(X-Ray

Diffracometer)

pada

laboratorium MIPA Universitas Indonesia Depok, diperoleh pola difraksi yang menunjukkan puncak-puncak intensias diraksi sinar-X pada sampel A0, A5 dan A20.

L - 11


Analisa yang didapat dari hasil identifikasi uji XRD serta pola grafik yang terbentuk ditunjukkan pada tabel berikut ini :

Tabel 4.6. Hasil Identifikasi Uji X-RD untuk Kode Sampel A0

d-value [A]

d-ref [A]

fasa

(h k l)

no.ref

31.145

3.3319

3.3300

SiO2

101

83 – 2466

22.8

24.335

4.1625

4.2359

SiO2

110

83 – 2466

3

18.0

70.995

1.5404

1.5418

K5Na5AlSi3O8

531

84 – 0710

4

13.2

58.995

1.8166

1.8135

K5Na5AlSi3O8

262

84 - 0710

5

9.2

46.305

2.2750

2.2742

K5Na5AlSi3O8

332

84 - 0710

6

8.7

42.735

2.4550

2.4479

K5Na5AlSi3O8

240

84 - 0710

7

6.2

49.8

2.1245

2.1350

K5Na5AlSi3O8

241

84 – 0710

8

4.8

47.275

2.2309

2.2312

K5Na5AlSi3O8

223

84 – 0710

9

4.5

53.81

1.9767

1.9741

K5Na5AlSi3O8

222

84 – 0710

10

1.9

65.4

1.6557

1.6551

K5Na5AlSi3O8

551

79 – 1570

No

Rel.int [%]

Angle [2theta]

1

100

2

L - 11


Gambar 4.8

Pola Difraksi XRD Sampel A0

L - 11


Tabel 4.7. Hasil Identifikasi Uji X-RD untuk Kode Sampel A5 d-value [A]

d-ref [A]

fasa

(h k l)

no.ref

30.745

3.3742

3.3300

SiO2

101

83 – 2466

36.8

23.98

4.3151

4.2359

SiO2

100

83 – 2466

3

2.3

25.070

4.1213

4.2359

SiO2

100

83 – 2466

4

15.5

42.405

2.4732

2.4675

K5Na5AlSi3O8

150

84 - 0710

5

12.9

70.69

1.5462

1.5418

K5Na5AlSi3O8

531

84 - 0710

6

8.2

58.730

1.8241

1.8273

K5Na5AlSi3O8

420

84 - 0710

7

5.8

49.475

2.1375

2.1350

K5Na5AlSi3O8

241

84 - 0710

8

5.6

53.485

1.9878

1.9864

K5Na5AlSi3O8

422

84 - 0710

9

4.3

45.9

2.2940

2.2899

K5Na5AlSi3O8

042

84 - 0710

10

32

46 920

2 2468

2 2374

K N AlSi O

332

84 0710

No

Rel.int [%]

Angle [2theta]

1

100

2

Gambar 4.9


L - 11


Gambar 4.9


No

Rel.int [%]

Angle [2theta]

d-value [A]

d-ref [A]

fasa

(h k l)

no.ref

1

100

30.6.45

3.380

3.3300

SiO2

101

2

41.2

23.875

4.3224

4.2359

SiO2

100

83 – 2466 83 – 2466

3

12.1

46.880

2.2535

2.2742

K5Na5AlSi3O8

332

84 - 0710

4

10.3

49.39

2.1410

2.4494

8.3

58.6

1.8317

1.8336

K5Na5AlSi3O8 K5Na5AlSi3O8

313

5

352

84 - 0710 84 - 0710

6

8.0

42.37

2.4806

2.4870

K5Na5AlSi3O8

240

84 - 0710

7

5.5

45.83

2.2973

2.2899

K5Na5AlSi3O8

042

84 - 0710

422

84 - 0710

353

84 - 0710

8

3.7

53.465

1.9885

1.9864

K5Na5AlSi3O8

9

2.9

64.43

1.6815

1.6812

K5Na5AlSi3O8

Tabel 4.8. Hasil Identifikasi Uji X-RD untuk Kode Sampel A20

Pola Difraksi XRD Sampel A20 450

400

350

Intensitas (cps)

300

250

200

150

100

50

0 20

30

40

50

60

70

80

90

100

Sudut 2 Theta (deg)

L - 11


Gambar 4.10


Dari hasil uji XRD yang dilakukan tampak pada sampel tanpa aditif kode A0, aditif 5% kode A5 dan aditif 20% kode A20. Intensitas dari ketiga sampel cenderung menurun sementara fasa yang terbentuk dari ketiga sampel adalah sama yaitu membentuk fasa dengan komposisi SiO2 (silicon oxide) yang berupa kandungan kuarsa dan komposisi K5Na5AlSi3O8 (potassium sodium aluminium silicat) yang berupa kandungan feldsfar.

L - 11


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan antara lain : 1. Keramik berpori dengan penambahan

serbuk kayu damar sampai 30%

ternyata dapat menyerap gas CO sebesar 29,73%, CO2 sebesar 26,09% dan HC sebesar 17,86% yang keluar dari gas buang kendaraan. 2. Semakin banyak penambahan aditif serbuk kayu damar pada pembuatan keramik berpori diperoleh hasil bahwa porositas keramik cenderung bertambah. 3. Semakin banyak penambahan aditif serbuk kayu damar pada pembuatan keramik berpori

diperoleh hasil

densitas,

kekerasan maupun tekan

cenderung rendah atau menurun. 4. Dari hasil uji XRD pada sampel keramik dengan atau tanpa aditif terbentuk fasa yang sama yaitu SiO2 (silicon oxide) dan komposisi K5Na5AlSi3O8 (potassium sodium aluminium silicat).

L - 11


5.2

SARAN

49 Untuk mencapai kesempurnaan pada penelitian ini perlu adanya penelitian yang berkelanjutan dengan memperhatikan : 1. Komposisi bahan baku dalam pembuatan keramik berpori, agar diperoleh keramik berpori yang memiliki kekerasan dan tekanan yang kuat. 2. Perlu dilakukan pengamatan struktur mikro dengan SEM untuk melihat jumlah pori-pori yang terbentuk.

L - 11


DAFTAR PUSTAKA Allport, H. Burnham, (1977), Activated Carbon. Vol 1: 69, Encyclopedia of Science and Technology, Mc Graw Hill Book Company, New York Cheremisinoff., Morresi, (1978), Carbon Adsorption Applications. Carbon Adsorption Handbook, Ann Arbor Science Publishers, Inc, Michigan Dinas Pertambangan dan Energi Sumatera Utara (2007). E. Y. Lee,, K. S. Cho, H. D. Han and H.W. Ryu,(2001), Hydrogen Sulfide Effects on Ammonia Removal by a Biofilter Seeded with Earthworm Casts. Febrianto, (1999) dalam Komposit Serbuk Kayu Plastik Daur Ulang : Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah Kayu dan Plastik. Dina Setyawati Hadjib Nurwati, (2005). Sifat Fisis Mekanis Kayu Damar Mata Kucing Bekas Sadapan dan Kemungkinan Pemanfaatannya untuk Kayu Konstruksi. Jurnal Penelitian Hasil Hutan : Volume 23 No.3 Lindqvist, Karin and Eva Liden, (2000). Porous Ceramic. Swedish Ceramic Institute : Sweden Lyckfeldt. O and Ferreira, (1997). Processing of Porous Ceramics. by Starch Consolidation. Swedish Ceramic Institute, Sweden Samaniego, R; A., I de Leon, (1940), Activated Carbon From Some Agricultural Waste Products . V 29, No.4: 275-295, The Philippine Agriculturist Sasai R, et al, (2003). Preparation of Pourous Ceramic Material Dispersed with Activated Carbon from Industrial Solid Wastes and Their Caracerization. Jurnal of Ceramic Society of Japan. Vol III no. 1299 (November) pp. 826 – 830 Sebayang Perdamean, (2006). Pengaruh Penambahan Serbuk Kayu Terhadap Karakteristik Keramik Cordierite Berpori Sebagai Bahan Filter Gas Buang. Pusat Penelitian Fisika - LIPI, Serpong.

L - 11


Sembiring Anwar Dharma, (1995), Pembuatan Keramik Berpori Dengan Menggunakan Karbon Aktif Sebagai Aditifnya . FMIPA, USU, Medan Sembiring Anwar Dharma, (1990), Penguat Bahan Keramik Untuk Konstruksi. Tesis, Fakultas Pascasarjana Universitas Indonesia, Jakarta Subagyo, Joko, (1994). Pengukuran dan Mutu Departemen Perindustrian dan Pengembangan Industri, Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin. Sudirman, Aloma (2002). Sintesis dan Karakterisasi Komposit Polipropilena/Serbuk Kayu Gergaji. Jurnal Sains Materi Indonesia : Vol.4 Sujana, (1989). Metoda Statistik. Tarsito, Bandung Syukur, M (1982) Studi Difraksi Sinar-X Mengenai Perubahan Fasa Kaolin Bangka yang Dipanaskan. Tesis. S-2 Fisika. ITB. Bandung. Tugaswati, T.A (2000) Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Dan Dampaknya Terhadap Kesehatan. Jurnal. Van Vlack, Lawrence H, (1985). Ilmu dan Teknologi Bahan. Ed ke 5 (Djapri, Sriati, Trans), Erlangga, Jakarta. www.kompas.com.bahayapolusikendaraanbermotor.update November.2007 www.orthoclase.Potasium Aluminum Silicate.update Juni.2008

_________(2001). Poros Ceramies in ceramic Applicattion and industries Served Refracron Technologies Corp. Newark, New York.

L - 11


Kepustakaan Tiar

DAFTAR PUSTAKA

1. Norton, F. H. (1973), Elements of Ceramics, Addison – Wesley Publishing Company 2. Tri - Tugaswati A, Suzuki S, Kiryu Y, Kawada T (1995), Automotive Air Pollution in Jakarta With Special Emphasis on Lead, and Nitrogen Dioksida. Japan J of Health and Human Ecologi 61: 261-75 3. Tri – Tugaswati A (2000) Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Dan Dampaknya Terhadap Kesehatan. Jurnal. 4. Wikipedia Indonesia, Ensiklopedia Bebas Berbahasa Indonesia (2007) Keramik.Wikimedia Foundation, Inc 5. Indah Kastiyowati (2201) Dampak dan Upaya Penanggulangan Pencemaran Udara.Balitbang Dephan Indonesia. Jurnal 6. Sahrul Efendi A (2004) Kajian Pembuatan Karbon Aktif Dari Batubara Autrasit Bukit Asam Menggunakan Metode Kombinasi Teknik Aktifasi Kimia Dan Fisika. Departemen Teknik Pertambangan ITB.Ganesha Digital Library 7. Sembiring, Anwar-Darma (1990) Penguat Bahan Keramik Untuk Konstruksi, Universitas Indonesia. Tesis 8. Gurning, Jamin (1994). Pengaruh Karbon aktif Pada Produksi Keramik Terhadap Sifat Mekanisnya. Universitas Sumatera Utara. Skripsi

L - 11


9. Smith William F (1986), Principles of Materials Science and Engineering, Mc.Graw Hill, New York 10. Thorton, Peter A,Colangelo, Vito J. (1985), Fundamentals of Engineering Materials, Prentise – Hall International, Inc 11. Vander Voort, George F. (1995), Metallography, Principles and Practice. McGraw- Book Company. 12. Surdia Tata dan Saito Shinroku (1985), Pengetahuan Bahan Teknik, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

L - 11


PEROLEHAN DATA NO NO % Urut sampel aditif

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

A19 A20 A21 A27 A29 A6 A7 A8 A9 A10 A1 A2 A3 A4 A5 A2 A3 A4 A5 A6 A2 A3 A4 A5 A6 A4 A5 A6 …… ……

0

5

10

15

20

30

Sebelum dibakar Diameter (cm) 2,04 2,06 2,07 2,04 2,4 2,01 2,01 2,01 2,01 2,01 2,01 2,03 2,01 2,00 2,01 2,01 2,02 2,02 2,01 2,01 2,02 2,02 2,03 2,02 2,03 2,09 2,08 2,09

Tebal (cm) 0,92 0,86 0,88 0,88 0,91 0,92 0,91 0,91 0,91 0,92 0,92 0,91 0,92 0,91 0,91 0,89 0,90 0,91 0,91 0,90 0,91 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,89 0,88

Volume (cm3) 3,01 2,87 2,96 2,88 2,97 2,94 2,90 2,93 2,93 2,97 2,94 2,96 2,94 2,88 2,90 2,84 2,90 2,93 2,90 2,87 2,93 2,90 2,93 2,90 2,93 3,11 3,04 3,04

Sesudah dibakar Massa (gr) 4,655 4,400 5,615 4,480 4,485 4,485 4,474 4,453 4,453 4,485 4,518 4,527 4,522 4,268 4,283 3,876 3,851 3,824 3,825 3,830 3,351 3,362 3,386 3,290 3,243 3,593 3,791 3,753

Diameter (cm) 2,02 2,05 2,05 2,02 2,02 1,99 2,00 2,01 2,01 1,99 2,00 2,02 2,00 1,99 2,00 2,00 2,01 2,01 2,00 2,00 2,01 2,01 2,02 2,01 2,01 2,08 2,07 2,08

Tebal (cm) 0,91 0,84 0,87 0,87 0,90 0,91 0,90 0,90 0,90 0,91 0,91 0,90 0,91 0,90 0,90 0,88 0,89 0,89 0,90 0,89 0,90 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 0,88 0,87

L - 11


Volume (cm3) 2,92 2,77 2,87 2,79 2,88 2,85 2,84 2,87 2,87 2,85 2,88 2,90 2,88 2,82 2,84 2,78 2,84 2,84 2,84 2,81 2,87 2,84 2,87 2,84 2,84 3,04 2,98 2,97

Mass (gr) 3,976 3,743 4,780 3,803 3,823 3,621 3,630 3,582 3,582 3,621 3,460 3,469 3,416 3,240 3,225 2,795 2,741 2,744 2,745 2,748 2,231 2,242 2,243 2,210 2,153 2,001 2,130 2,30

Tabel 1 PERHITUNGAN PERSAMAAN LINIER ADITIF TERHADAP KUAT TEKAN X2

Y2

X.Y

0

KUAT TEKAN .........10 X 5 n/M2 Y 11,447

0

131,03

0

2

5

4,865

25

23,67

24,33

3

10

4,519

100

20,42

45,19

4

15

3,991

225

15,93

59,87

5

20

3,314

400

10,98

66,28

6

30

2,553

900

6,52

76,59

Σ

80

30,69

1650

208,55

272,26

NO

% ADITIF X

1

a=

(Σy )(Σx 2 ) − (Σx)(Σxy ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

(30,69)(1650) − (80)(272,26) 6(1650) − (80) 2 6(272,26) − (80)(30,69) b= 6(1650) − (80) 2 28857,7 a= 3500

b=

n( xy ) − (Σx)( y ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

b=

− 82,164 3500

a=

a = 8,245 b = −0,235 .................................................................................................................................y = 8,245 -0,235

R=

n(Σxy ) − (Σx)(Σy ) 〈 nΣx − (Σx) 2 〉〈 n(Σy 2 ) − (Σy ) 2 2


L - 11

R=

R=

6(272,26) − (80)(30,69) 〈6(1650) − (80) 2 〉〈 6(203,55) − (30,69) 2 〉 − 82,164 1040,66

R = −0,790 TABEL 2. PERHITUNGAN PERSAMAAN LINIER ADITIF TERHADAP POROSITAS % POROSITAS Y 26,13

X2

Y2

X.Y

1

% ADITIF X 0

0

682,78

0

2

5

39,09

25

1528,03

195,45

3

10

40,31

100

1624,90

403,1

4

15

55,40

225

3069,16

831

5

20

56,44

400

3185,47

1128,8

6

30

58,82

900

3459,79

1764,6

Σ

80

276,19

1650

13350,13

4322,95

NO

a=

(Σy )(Σx 2 ) − (Σx)(Σxy) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

(276,19)(1650) − (80)(4322,95) 6(1650) − (80) 2 6(4322,95) − (80)(276,19) b= 6(1650) − (80) 2 109877,5 a= 3500

b=

n( xy) − (Σx)( y ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

b=

3482,5 3500

a=


L - 11

a = 31,39

b = 1,098

Maka di dapat persamaan y = 31,39+ 1,098x

R=

R=

n(Σxy ) − (Σx)(Σy ) 〈 nΣx 2 − (Σx) 2 〉〈 n(Σy 2 ) − (Σy ) 2 6(4322,95) − (80)(276,19) 〈6(1650) − (80) 2 〉〈 6(13350,13) − (276,19) 2 〉

R= R=


L - 11

TABEL 3. PERHITUNGAN PERSAMAAN LINIER ADTIF TERHADAP DENSITAS

% DENSITAS Y 1,363

X2

Y2

X.Y

1

% ADITIF X 0

0

1,858

0

2

5

1,271

25

1,615

6,355

3

10

1,201

100

1,442

12,010

4

15

1,005

225

1,010

15,075

5

20

0,789

400

0,623

15,780

6

30

0,658

900

0,433

19,740

Σ

80

6,287

1650

6,981

68,960

NO

TABEL 3. PERHITUNGAN PERSAMAAN LINIER ADTIF TERHADAP DENSITAS

a=

(Σy )(Σx 2 ) − (Σx)(Σxy ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

(6,287)(1650) − (80)(68,960) 6(1650) − (80) 2 6(68,960) − (80)(6,287) b= 6(1650) − (80) 2 4856,75 a= 3500

b=

n( xy ) − (Σx)( y ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

b=

− 89,2 3500

a=

a = 1,388 Maka di dapat persamaan y = 1,388 – 0,025

b = −0,025


L - 11

R=

R=

n(Σxy ) − (Σx)(Σy ) 〈 nΣx 2 − (Σx) 2 〉〈 n(Σy 2 ) − (Σy ) 2 6(68,960) − (80)(6,287) 〈 6(1650) − (80) 2 〉〈 6(6,981) − (6,287) 2 〉

R= R=


L - 11

Lampiran : K NO 1 2 3 4 5 6

PERSAMAAN LINIER ADITIF TERHADAP ABSORPSI GAS CO Y2 X.Y % ADITIF % GAS CO X2 X Y 0 14,76 0 217,86 0 5 15,28 25 233,49 76,40 10 17,40 100 302,76 174,00 15 22,56 225 508,95 338,40 20 24,95 400 622,50 499,00 30 29,73 900 883,87 891,90

Σ

80

124,68

a=

(Σy )(Σx 2 ) − (Σx)(Σxy ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

a=

(124,68)(1650) − (80)(1929,70) 6(1650) − (80) 2

1650

2769,43 b=

6(1929,70) − (80)(124,68) 6(1650) − (80) 2 51346 a= 3500 a = 14,670

1929,70

n( xy ) − (Σx)( y ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

b=

1603,8 3500 b = 0,458 b=

Maka di dapat persamaan y = 14,670 + 0,458x GAS CO2 % GAS CO2 Y 7,850 13,32 14,23 23.36 24,27 26,09

X2

Y2

X.Y

1 2 3 4 5 6

% ADITIF X 0 5 10 15 20 30

0 25 100 225 400 900

61,62 177,42 202,50 545,69 589,03 680,69

0 66,60 142,30 350,40 485,40 782,70

Σ

80

109,12

1650

2256,95

1827,4

NO


L - 11

R=

R=

R=


6(1929,70) − (80)(124,689) 〈6(1650) − (80) 2 〉〈 6(2769,43) − (124,68) 2 〉 1607,8 963,54

R = 0,83 GAS HC % GAS HC Y 0,31 6,11 12,06 14,35 16,49 17,86

X2

Y2

X.Y

1 2 3 4 5 6

% ADITIF X 0 5 10 15 20 30

0 25 100 225 400 900

0,096 37,33 145,44 205,92 271,92 318,98

0 30,55 120,6 215,25 329,8 535,8

Σ

80

67,18

1650

979,69

1232

NO

a=

(Σy )(Σx 2 ) − (Σx)(Σxy ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

(67,18)(1650) − (80)(1232) 6(1650) − (80) 2 6(1232) − (80)(67,18) b= 6(1650) − (80) 2 12287 a= 3500

b=

n( xy ) − (Σx)( y ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

b=

2017,6 3500

a=

a = 3,511

b = 0,576

Maka di dapat persamaan y = 3,511 + 0,576x


L - 11

R=

R=


6(1232) − (80)(67,18) 〈6(1650) − (80) 2 〉〈 6(979,69) − (67,18) 2 〉

TABEL 5 PERHITUNGAN PERSAMAAN LINIER TERHADAP ABSORPSI GAS CO2 NO % ADITIF % GAS CO2 X2 Y2 X.Y


L - 11

1

X 0

Y 7,850

0

61,62

0

2

5

13,32

25

177,42

66,60

3

10

14,23

100

202,50

142,30

4

15

23.36

225

545,69

350,40

5

20

24,27

400

589,03

485,40

6

30

26,09

900

680,69

782,70

Σ

80

109,12

1650

2256,95

1827,4

(Σy )(Σx 2 ) − (Σx)(Σxy ) a= n(Σx 2 ) − (Σx) 2 (109,12)(1650) − (80)(1827,4) 6(1650) − (80) 2 6(1827,4) − (80)(109,12) b= 6(1650) − (80) 2 33856 a= 3500

b=

n( xy ) − (Σx)( y ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

b=

2234,8 3500

a=

a = 9,673

b = 0,639

.................................................................................................................................y = 9,673+ 0,639x

R=

R=


6(1827,4) − (80)(109,12) 〈6(1650) − (80) 2 〉〈 6(2256,95) − (109,12) 2 〉


L - 11

R= R=

TABEL 6 PERHITUNGAN PERSAMAAN LINIER ADITIF TERHADAP ABSORBSI GAS HC % GAS HC Y 0,31

X2

Y2

X.Y

1

% ADITIF X 0

0

0,096

0

2

5

6,11

25

37,33

30,55

3

10

12,06

100

145,44

120,6

4

15

14,35

225

205,92

215,25

5

20

16,49

400

271,92

329,8

6

30

17,86

900

318,98

535,8

Σ

80

67,18

1650

979,69

1232

NO

(Σy )(Σx 2 ) − (Σx)(Σxy ) a= n(Σx 2 ) − (Σx) 2 (67,18)(1650) − (80)(1232) 6(1650) − (80) 2 6(1232) − (80)(67,18) b= 6(1650) − (80) 2 12287 a= 3500

b=

n( xy ) − (Σx)( y ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

b=

2017,6 3500

a=

a = 3,511

b = 0,576


L - 11

.................................................................................................................................y = 3,511 + 0,576x

R=

R=

n(Σxy ) − (Σx)(Σy ) 〈 nΣx 2 − (Σx) 2 〉〈 n(Σy 2 ) − (Σy ) 2 6(1232) − (80)(67,18) 〈6(1650) − (80) 2 〉〈 6(979,69) − (67,18) 2 〉

R= R=

TABEL 7 PERHITUNGAN PERSAMAAN LINIER ADITIF TERHADAP KEKERASAN Y2 X.Y NO % ADITIF % KEKERASAN X2 X Y 1 0 133 0 17689 0 2

5

115

25

13225

575

3

10

108

100

11664

1080

4

15

104

225

10816

1560

5

20

98

400

9604

1960

6

30

89

900

7921

2670

Σ

80

647

1650

70919

7845


L - 11

a=

(Σy )(Σx 2 ) − (Σx)(Σxy ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

(647)(1650) − (80)(7845) 6(1650) − (80) 2 439950 a= 3500

b=

n( xy ) − (Σx)( y ) n(Σx 2 ) − (Σx) 2

6(7845) − (80)(647) 6(1650) − (80) 2 − 4690 b= 3500

a=

b=

a = 125,7

b = −1,34

...............................................................................................................y = 125,7 -1,34x

R=

R=

R=

n(Σxy ) − (Σx)(Σy ) 〈 nΣx 2 − (Σx) 2 〉〈 n(Σy 2 ) − (Σy ) 2 6(7845) − (80)(647) 〈 6(1650) − (80) 2 〉〈 6(70919) − (647) 2 〉 − 4690 4916

R = - 0,95


L - 11

Maka di dapat persamaan y = 1,388 – 0,025

R=

R=

n(Σxy ) − (Σx)(Σy ) 〈 nΣx 2 − (Σx) 2 〉〈 n(Σy 2 ) − (Σy ) 2 6(68,960) − (80)(6,287) 〈 6(1650) − (80) 2 〉〈 6(6,981) − (6,287) 2 〉

R = - 0,98


L - 11

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2008

Recommend Documents