Pengaruh Variasi Campuran Dan Holding Time Terhadap Keramik Berpori Berbahan Dasar Tanah Lempung Dan Arang Aktif Sebagai Filter Uap Air

LAMPIRAN A

DATA DAN CONTOH PEHITUNGAN

TABEL 1.A DATA PENGUKURAN SERAPAN AIR

CAMPURAN Holding Time Mb

(gram)

Mk (gram)

Serapan Air (%)

100% : 0%

2 jam 9,91 9,39 5,54

3 jam 9,85 9,42 4,56

4 jam 10,90 10,53 3,51

90% : 10%

2 jam 10.04 8,95 12,29

3 jam 9,02 8,61 4,76

4 jam 9,49 9,11 4,17

80% : 20%

2 jam 7,74 5,68 36,27

3 jam 8,57 7,72 11,01

4 jam 8,34 7,65 9,01

70% : 30%

2 jam 7,83 6,17 26,90

3 jam 7,17 6,25 14,72

4 jam 6,87 5,73 19,89

60% : 40%

2 jam 7,83 6,89 13,64

3 jam 6,64 5,51 20,51

Contoh perhitungan :

Pada campuran (100% : 0%) dengan holding time 2 jam 1. Dik : Mb = 9,91 gram

Mk = 9,39 gram Dit : Serapan Air = ... ? Jawab :

TABEL 2.A DATA PENGUKURAN POROSITAS

CAMPURAN Holding

Time

Mb (gram)

Mk (gram)

Vt (cm3)

Porositas (%)

100% : 0%

2 jam 10,63 10,04 4,554 12,96

3 jam 8,65 8,35 4,62 6,49

4 jam 8,73 8,47 4,84 5,37

90% : 10%

2 jam 9,17 8,60 4,356 13,08

3 jam 9,37 8,49 4,554 19,32

4 jam 9,43 8,96 5,06 9,29

80% : 20%

2 jam 8,60 5,93 5,29 50,47

3 jam 8,44 7,53 4,347 20,93

4 jam 7,67 7,05 4,84 12,81

70% : 30%

2 jam 7,64 6,20 5,29 27,36

3 jam 7,66 6,62 4,158 24,96

4 jam 6,93 6,15 4,356 17,91

60% : 40%

2 jam 7,82 6,97 6,25 13,60

3 jam 7,46 6,00 4,554 32,06

Contoh perhitungan :

Pada campuran (60% : 40%) dengan holding time 4 jam Dik : Mb = 7,85 gram

Mk = 5,79 gram

Vt = 4,554 cm3

ρair = 1 gr/cm3 Dit : Porositas = ...? Jawab :

TABEL 3.A DATA PENGUKURAN KUAT TEKAN

CAMPURAN Holding Time F

(kgf)

A (cm2)

P (MPa)

100% : 0%

2 jam 570 1,98 28,21

3 jam 620 2,1 28,93

4 jam 680 2,2 30,29

90% : 10%

2 jam 500 1,98 24,75

3 jam 360 2,07 17,03

4 jam 420 2,3 17,89

80% : 20%

2 jam 230 2,3 9,80

3 jam 300 1,89 15,56

4 jam 380 2,2 16,93

70% : 30%

2 jam 240 2,3 10,23

3 jam 250 1,89 12,96

4 jam 280 1,98 13,36

60% : 40%

2 jam 290 2,5 11,37

3 jam 240 2,07 11,36

Contoh perhitungan :

Pada campuran (80% : 20%) dengan holding time 3 jam

Dik : F = 300 kgf

A = 1,89 cm2

Dit : P = ...? Jawab

TABEL 4.A DATA PENGUKURAN KEKERASAN

CAMPURAN Holding

Time F (kgf) a (mm) b (mm) d (mm) Hv

(kgf/mm2) (MPa)

100 : 0

2 jam 5

0,201 0,201 0,201 229,50

1.196,06

0,218 0,218 0,218 195,10

0,223 0,223 0,223 186,45

3 jam 5

0,228 0,228 0,228 178,36

2.148,85

0,224 0,224 0,224 169,64

0,173 0,173 0,173 309,80

4 jam 10

0,270 0,270 0,270 254,38

2.765,17

0,262 0,262 0,262 270,15

0,240 0,240 0,240 321,94

90 : 10

2 jam 5

0,244 0,244 0,244 155,74

1.489,80

0,247 0,247 0,247 151,98

0,250 0,250 0,250 148,35

3 jam 5

0,303 0,303 0,303 100,99

1372

0,222 0,222 0,222 188,13

0,265 0,265 0,265 132,03

4 jam 5

0,219 0,219 0,219 193,32

1503,52

0,247 0,247 0,247 151,98

0,284 0,284 0,284 114,96

80 : 20

2 jam 1

0,371 0,371 0,371 13,47

183,73

0,290 0,290 0,290 22,05

0,297 0,297 0,297 21,02

3 jam 1

0,185 0,185 0,185 54,18

524,20

0,182 0,182 0,182 55,98

4 jam 5

0,273 0,273 0,273 124,41

1.424,14

0,242 0,242 0,242 158,32

0,246 0,246 0,246 153,22

70 : 30

2 jam 1

0,242 0,242 0,242 31,66

278,81

0,258 0,258 0,258 27,86

0,268 0,268 0,268 25,82

3 jam 1

0,214 0,214 0,214 40,49

455,80

0,186 0,186 0,186 53,60

0,202 0,202 0,202 45,45

4 jam 1

0,144 0,144 0,144 89,43

997,93

0,125 0,125 0,125 118,68

0,138 0,138 0,138 97,37

60 : 40

2 jam 1

0,240 0,240 0,240 32,19

414,25

0,231 0,231 0,231 34,75

0,176 0,176 0,176 59,87

3 jam 5

0,522 0,522 0,522 54,18

281,55

0,572 0,572 0,572 55,98

0,624 0,624 0,624 50,30

4 jam 5

0,545 0,545 0,545 31,22

259,60

0,581 0,581 0,581 27,47

Contoh perhitungan

Pada campuran (70% : 30%) holding time 4 jam Titik 1

Titik 2

TABEL 5.A DATA PENGUKURAN ADSORPSI UAP AIR CAMPURAN 80% : 20% DENGAN HOLDING TIME 2 JAM

Waktu (Menit) Voutput (Volt) Konsentrasi Hidrogen (%)

0 _{0 0}

1 _{0,35 7,04}

2 _{0,35 6,94}

3 _{0,34 6,74}

4 _{0,34 6,74}

5 _{0,33 6,65}

6 _{0,33 6,55}

7 _{0,32 6,45}

8 _{0,33 6,55}

9 _{0,35 6,94}

10 _{0,4 7,92}

11 _{0,48 9,68}

12 _{0,61 12,12}

13 _{0,73 14,56}

14 _{0,88 17,59}

15 _{1,02 20,43}

16 _{1,17 23,46}

17 _{1,32 26,39}

18 _{1,45 28,93}

19 _{1,56 31,28}

20 _{1,67 33,43}

21 _{1,77 35,38}

22 _{1,86 37,14}

23 _{1,94 38,71}

24 _{2 40,07}

26 _{2,13 42,52}

27 _{2,18 43,59}

28 _{2,22 44,47}

29 _{2,26 45,25}

30 _{2,3 46,04}

31 _{2,34 46,82}

32 _{2,37 47,40}

33 _{2,4 48,09}

34 _{2,43 48,67}

35 _{2,46 49,26}

36 _{2,48 49,65}

37 _{2,5 50,04}

38 _{2,52 50,43}

39 _{2,54 50,73}

40 _{2,56 51,12}

41 _{2,57 51,41}

42 _{2,59 51,80}

43 _{2,6 52,00}

44 _{2,62 52,39}

45 _{2,62 52,49}

46 _{2,64 52,88}

47 _{2,66 53,17}

48 _{2,67 53,46}

49 _{2,68 53,66}

50 _{2,7 53,95}

51 _{2,7 54,05}

52 _{2,71 54,15}

53 _{2,71 54,25}

54 _{2,72 54,44}

55 _{2,73 54,54}

57 _{2,73 54,64}

58 _{2,74 54,83}

59 _{2,74 54,83}

60 _{2,75 55,03}

61 _{2,76 55,13}

62 _{2,76 55,22}

63 _{2,77 55,42}

64 _{2,78 55,52}

65 _{2,78 55,61}

66 _{2,79 55,71}

67 _{2,79 55,81}

68 _{2,79 55,81}

69 _{2,79 55,81}

70 _{2,8 55,91}

71 _{2,8 55,91}

72 _{2,8 56,01}

73 _{2,81 56,10}

74 _{2,81 56,20}

75 _{2,81 56,30}

76 _{2,81 56,30}

77 _{2,82 56,40}

78 _{2,82 56,49}

79 _{2,83 56,59}

80 _{2,83 56,69}

81 _{2,83 56,69}

82 _{2,83 56,69}

83 _{2,83 56,69}

84 _{2,83 56,69}

85 _{2,83 56,69}

86 _{2,83 56,69}

88 _{2,84 56,79}

89 _{2,86 57,28}

90 _{2,9 57,96}

91 _{2,95 58,94}

92 _{2,99 59,72}

93 _{3,01 60,21}

94 _{3,04 60,79}

95 _{3,06 61,19}

96 _{3,07 61,48}

97 _{3,08 61,67}

98 _{3,09 61,87}

99 _{3,09 61,87}

100 _{3,09 61,87}

101 _{3,08 61,67}

102 _{3,05 61,09}

103 _{3,01 60,21}

104 _{2,96 59,13}

105 _{2,9 57,96}

106 _{2,84 56,79}

107 _{2,77 55,42}

108 _{2,71 54,15}

109 _{2,63 52,68}

110 _{2,56 51,22}

111 _{2,49 49,75}

112 _{2,42 48,38}

113 _{2,34 46,82}

114 _{2,27 45,35}

115 _{2,19 43,89}

116 _{2,12 42,42}

117 _{2,05 40,95}

119 _{1,91 38,12}

120 _{1,84 36,75}

121 _{1,77 35,48}

122 _{1,71 34,11}

123 _{1,65 32,94}

124 _{1,58 31,67}

125 _{1,52 30,49}

126 _{1,47 29,42}

127 _{1,42 28,44}

128 _{1,37 27,37}

129 _{1,32 26,39}

TABEL 6.A DATA PENGUKURAN ADSORPSI UAP AIR CAMPURAN 90% : 10% DENGAN HOLDING TIME 4 JAM

Waktu (Menit)

Voutput (Volt)

Konsentrasi Hidrogen (%)

0 0 0

1 _{0,38 7,62}

2 _{0,37 7,43}

3 _{0,36 7,23}

4 _{0,36 7,14}

5 _{0,35 7,04}

6 _{0,34 6,84}

7 _{0,34 6,74}

8 _{0,34 6,84}

9 _{0,37 7,33}

10 _{0,43 8,60}

11 _{0,53 10,65}

12 _{0,66 13,29}

13 _{0,81 16,22}

14 _{0,96 19,25}

15 _{1,12 22,38}

16 _{1,27 25,31}

17 _{1,41 28,15}

18 _{1,54 30,79}

19 _{1,66 33,13}

20 _{1,76 35,28}

21 _{1,86 37,14}

22 _{1,95 38,90}

23 _{2,02 40,37}

25 _{2,14 42,81}

26 _{2,19 43,79}

27 _{2,24 44,86}

28 _{2,28 45,64}

29 _{2,33 46,52}

30 _{2,36 47,21}

31 _{2,39 47,79}

32 _{2,41 48,28}

33 _{2,44 48,77}

34 _{2,46 49,16}

35 _{2,49 49,75}

36 _{2,51 50,14}

37 _{2,53 50,53}

38 _{2,55 50,92}

39 _{2,57 51,31}

40 _{2,58 51,61}

41 _{2,59 51,90}

42 _{2,61 52,19}

43 _{2,62 52,49}

44 _{2,64 52,88}

45 _{2,66 53,17}

46 _{2,67 53,37}

47 _{2,68 53,66}

48 _{2,7 53,95}

49 _{2,71 54,15}

50 _{2,72 54,44}

51 _{2,74 54,73}

52 _{2,75 54,93}

53 _{2,75 55,03}

54 _{2,76 55,22}

56 _{2,77 55,42}

57 _{2,78 55,52}

58 _{2,79 55,71}

59 _{2,79 55,81}

60 _{2,8 55,91}

61 _{2,8 56,01}

62 _{2,81 56,10}

63 _{2,81 56,20}

64 _{2,81 56,30}

65 _{2,82 56,40}

66 _{2,82 56,49}

67 _{2,82 56,49}

68 _{2,82 56,49}

69 _{2,83 56,59}

70 _{2,83 56,69}

71 _{2,84 56,79}

72 _{2,84 56,88}

73 _{2,84 56,88}

74 _{2,84 56,88}

75 _{2,85 56,98}

76 _{2,85 56,98}

77 _{2,85 57,08}

78 _{2,85 57,08}

79 _{2,85 57,08}

80 _{2,85 57,08}

81 _{2,85 57,08}

82 _{2,85 56,98}

83 _{2,84 56,88}

84 _{2,84 56,88}

85 _{2,84 56,79}

87 _{2,83 56,59}

88 _{2,82 56,49}

89 _{2,81 56,30}

90 _{2,81 56,1}

91 _{2,8 55,91}

92 _{2,76 55,22}

93 _{2,71 54,25}

94 _{2,66 53,17}

95 _{2,6 52,00}

96 _{2,54 50,82}

97 _{2,48 49,55}

98 _{2,41 48,28}

99 _{2,35 46,92}

100 _{2,28 45,55}

101 _{2,21 44,18}

102 _{2,14 42,81}

TABEL 7.A DATA VARIASI MASSA CAMPURAN

* Perhitungan variasi massa campuran dilakukan untuk perhitungan 1 sampel.

CAMPURAN

Total Massa Campuran

(gram)

Massa Tanah Lempung

(gram) Massa Arang Aktif

100% : 0% 12 100 0

90% : 10% 12 10,8 1,2

80% : 20% 12 9,6 2,4

70% : 30% 12 8,4 3,6

60% : 40% 12 7,2 4,8

Contoh perhitungan :

LAMPIRAN B

DOKUMENTASI PENELITIAN

1. Bahan

a. Tanah Lempung 200 mesh

c. H2SO4 6%

2. Peralatan

a. Mortar dan Lumpang

b. Ayakan 200 mesh

d. Magnetic and hot plate stirer

e. Neraca

g. Cawan keramik

h. Aluminium foil

j. pH meter digital

k. Cetakan 3 cm x 3 cm x 1 cm

m. Sampel sebelum dan sesudah disintering

n. Maekawa Testing Machine Tokyo Japan Type MR-20-CT

p. Scanning Electron Microscope – Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX)

r. Wadah Sampel

LAMPIRAN C

KARAKTERISTIK TANAH LEMPUNG DESA IRAONEGEBA KECAMATAN MOROÓ KABUPATEN NIAS BARAT

GAMBAR TAMPILAN SEM TANAH DESA IRAONOGEBA KECAMATAN MOROÓ KABUPATEN NIAS BARAT PADA

PERBESARAN (A) 5 RIBU KALI ; (B) 10 RIBU KALI ; (C) 15 RIBU KALI DAN (D) 30 RIBU KALI

(B)

HASIL PENGUJIAN KANDUNGAN UNSUR EDX DESA IRAONOGEBA KECAMATAN MOROÓ KABUPATEN NIAS BARAT

Element Line Type Wt% Wt% Sigma Atomic % Standard Label

O K series 49.75 0.26 64.54 SiO2

Na K series 1.16 0.07 1.05 Albite

Mg K series 1.66 0.07 1.42 MgO

Al K series 13.15 0.13 10.12 Al2O3

Si K series 26.03 0.19 19.24 SiO2

K K series 3.42 0.09 1.81 KBr

Ti K series 0.37 0.07 0.16 Ti

Fe K series 4.46 0.18 1.66 Fe

DAFTAR PUSTAKA

Ebele,E.2014.Development of Ceramic Filters for HouseHold Water Treatment in Nigeria. International Journal of Scientific Research. Volume 2 No. 6-10. Nigeria : The Federal University of Technology.

Mega, I.M. et.al.2010. Buku Ajar Klasifikasi Tanah dan Kesesuaian Lahan. Denpasar : Universitas Udayana.

Murray, H.H.2006.Applied Clay Mineralogy.Published by Elseviere.

Nasution,T.I., Susilawati, Zebua, F., Nainggolan, H., Nainggolan, I..2015.Manufacture of Water Vapour Filter Based on Natural Pahae Zeolit Used for Hydrogen Fueled Motor Cycle. Applied Mechanics and Materials.754-755:789-793.

Rytwo, G.2008.Clay Mineral as an Ancient Nanotechnology : Histrorical Uses of Clay Organic Interactions and Future Possible Perspectives.Enviromental Sciences Department Tel Hai Academic College : 15-17.

Sahara, E.2011.Regenerasi Lempung Bentonit dengan NH4+ Jenuh yang Diaktivasi Panas dan Daya Adsorpsinya terhadap Cr(III).Jurnal Kimia.5 (1) : 81-87.

Sebayang, P., Muljadi, Tetuko, A.P.2009.Pembuatan Bahan Filter Keramik Berpori Berbasis Zeolit Alam dan Arang Sekam Padi.Teknologi

Indonesia.32(2) : 99-105.

Sembiring, A.D.2010.Pemanfaatan Limbah Padat Pulp untuk Bahan Baku Pembuatan Keramik Berpori yang Diaplikasikan Sebagai Filter Gas Buang Kendaraan Bermotor dengan Bahan Bakar Premium.[Disertasi].Medan :

Universitas Sumatera Utara.Program Pasca Sarjana.

Sembiring, M.T., Sinaga, T.S. Arang Aktif (Pengenalan dan Proses Pembuatannya). Medan. USU Digital Library

Sinta, I.D.,Suarya, P. Santi, S.R.2015.Adsorpsi Ion Fosfat oleh Lempung Teraktivasi Asam Sulfat (H2SO4).Jurnal Kimia.9(2) : 217-225.

Studart, A.R, Gonzebach, U.T., Tervoort, E., Gauckler, L.J.2006.Processing Routes to Macroporous Ceramic : A Review.Journal of American Ceramic Society.89(6) : 1771-1789.

Suriawan, M.C.V dan Nindhia, T.G.T.2010.Studi Hubungan Struktur Mikro dan Keaktifan Zeolit Alam Akibat Proses Pengasaman.Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Cakra.4(2) :129-131.

Yanti, P.H. dan Mukhtar, A.2015.Karakterisasi Lempung Alam Desa Gema Teraktivasi Fisika. Jurnal Universitas Riau. 1-5.

Zebua, F.2015. Pemanfaatan Zeolit Alam Pahae Modifikasi Sebagai Filter Uap Air pada Proses Elektrolisa.[Tesis]. Medan : Universitas Sumatera. Program Pasca Sarjana.

Zhang, H., Gu, W., Li, M.J., Li, Z.Y., Hu, Z.Y., Tao, W.Q.2014. Experimental Study on the Kinetics of Water Vapour Sorption on the Inner Surface of

Silica Nano-porous Materials.International Journal of Heat and Mass Transfer.78 : 947-959.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1Tempat Penelitian

Proses penelitian, pembuatan sampel,dan pengujian dilakukan di - Laboratorium Kimia Dasar FMIPA USU Medan (preparasi sampel,

aktivasi kimia, pengujian sifat fisis)

- Laboratorium Fisika Terpadu USU Medan (uji daya adsorpsi)

- Laboratorium Material Unimed Medan (pengujian SEM-EDX keramik)

- PUSLABFOR POLRI Jakarta (pengujian SEM-EDX tanah lempung)

- Laboratorium Material PTKI ( pencetakan,aktivasi fisika dan pengujian sifat mekanik)

3.2Peralatan dan Bahan Penelitian 3.2.1 Peralatan

- Mortar dan Lumpang

Fungsi : untuk menggerus dan menghaluskan lempung

- Ayakan 200 mesh

Fungsi : untuk mengayak lempung dan arang aktif agar didapatkan lempung dan arang aktif dengan ukuran butir 200 mesh. - pH meter digital

Fungsi : untuk mengukur pH lempung sebelum dan setelah diaktivasi kimia.

- Beker glass 2L

Fungsi : sebagai wadah ketika lempung diaktivasi dengan H2SO4 6%. - Gelas ukur

Fungsi : untuk mengukur volume larutan. - Magnetic and Hot Plate Stirer

Fungsi : untuk mengaduk campuran lempung dan H2SO4 agar homogen. - Magnetic Bar

- Neraca digital

Fungsi : untuk menimbang massa lempung yang akan diaktivasi. - Aluminium foil

Fungsi : untuk menutup wadah beker glass 2 L yang berisi larutan lempung.

- Kertas saringan, corong dan kaki tiga

Fungsi : untuk menyaring larutan lempung dan H2SO4 - Kertas label

Fungsi : untuk memberi label pada sampel yang telah dibuat.

- SEM-EDX ( Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-ray Spectrometer)

Fungsi : untuk mengamati dan menguji morfologi permukaan, ukuran diameter pori dan kandungan unsur keramik.

- Hardness Tester Matsuzawa Seiki Co,LTD No, 71C4 Fungsi : untuk menguji nilai kekerasan sampel.

- Maekawa Testing Machine Tokyo Japan Type MR-20-CT Fungsi : sebagai alat cetak tekan sampel.

- Sensor hidrogen TGS821

Fungsi : untuk mengukur konsentrasi hidrogen serta tegangan keluaran. - KIT filter

Fungsi : sebagai alat untuk menguji daya adsorpsi uap air. - PSA ( Power Supply Adaptor)

Fungsi : sebagai sumber tegangan untuk alat sensor hidrogen. - Kabel Penjepit

Fungsi : sebagai penghubung rangkaian sensor hidrogen dan multimeter.

- Stopwatch

Fungsi : untuk mengukur waktu. - Cetakan (3 cm x3 cm x1 cm)

- Cawan porselen

Fungsi : sebagai wadah ketika lempung diaktivasi fisika dan wadah sampel ketika dibakar pada tanur.

- Tanur

Fungsi : sebagai tempat pembakaran sampel. - Alat lain-lain

Fungsi : sebagai alat pendukung eksperimen.

3.2.2 Bahan

1. Lempung dari Desa Iraonogeba Kecamatan Moroó Kabupaten Nias Barat.

2. Arang aktif Aquasorb ® 1000. 3. Aquadest

4. H2SO4 dengan konsentrasi 6%.

3.3Prosedur Penelitian

Pertama-tama lempung yang telah diperoleh dijemur pada terik sinar matahari untuk menghilangkan kadar air yang ada pada lempung selama 7 hari. Apabila lempung telah mengering dan mengeras, maka lempung kemudian digerus atau diremukkan dengan menggunakan mortar dan lumpang agar didapat ukuran lempung yang semakin halus. Arang aktif yang masih berupa granula juga harus digerus agar menjadi semakin halus. Lempung dan arang aktif yang telah digerus kemudian diayak dengan menggunakan ayakan berukuran 200 mesh untuk menyeragamkan ukuran butiran. Lempung yang terbentuk kemudian diukur pH awal sebelum diaktivasi dengan menggunakan pH meter digital. Setelah didapat lempung yang berukuran 200 mesh maka lempung akan diaktivasi secara kimia dengan menggunakan larutan H2SO4 6% dengan menggunakan perbandingan massa lempung per volume H2SO4 yaitu sebesar 3 gr : 1 mL. Campuran lempung dan H2SO4 kemudian diaduk dengan menggunakan magnetic dan hot plate stirer dengan kecepatan putaran stirer 350 rpm dan suhu hot plate 800C selama 2 jam.Lempung yang telah diaktivasi kimia kemudian didiamkan selama 2 jam.Setelah didiamkan, lempung kemudian disaring dengan menggunakan kertas

saring dan corong untuk membuang cairan yang terdapat pada lempung. Lempung yang telah disaring kemudian diukur pH nya dengan menggunakan pH meter digital untuk mendapatkan nilai pH setelah diaktivasi. Lempung yang telah diaktivasi diketahui adalah lempung yang bersifat asam oleh sebab itu pH lempung akan dinetralkan kembali sesuai dengan pH awal sebelum diaktivasi. Penetralan pH dilakukan dengan mencuci lempung dengan aquadest berulang kali sampai didapat pH lempung yang sama dengan lempung yang belum diaktivasi. Setelah didapat lempung yang pH nya sama dengan sebelum diaktivasi, maka lempung kemudian akan diaktivasi fisika dengan memanaskan lempung pada suhu 3000C. Lempung kemudian siap untuk dicampur dengan arang aktif. Pencampuran lempung dan arang aktif dilakukan dengan variasi campuran lempung dan arang aktif : 100% : 0% ; 90% : 10% ; 80% : 20% ; 70% : 30% dan 60% : 40%. Campuran ini kemudian dicetak pada cetakan berukuran 3 cm x 3 cm x 1 cm dengan menggunakan teknik slip casting/cor. Sampel yang telah dicetak kemudian dibiarkan diam di suhu ruangan selama 7 hari untuk menghilangkan kadar airnya. Sampel yang telah mengering kemudian disimpan pada wadah tertutup rapat dan diberi label sesuai variasi campuran dan akan disintering dengan variasi holding time. Setelah sampel terbentuk maka sampel siap untuk disintering dengan menggunakan tanur pada suhu sintering 10000C dengan variasi holding time 2 jam ; 3 jam dan 4 jam. Sampel yang disintering kemudian didiamkan 1 malam sampai sampel mencapai suhu kamar. Sampel yang telah terbentuk ini kemudian siap untuk diuji yaitu pengujian fisis (serapan air dan porositas) ; pengujian mekanis (kuat tekan dan kekerasan) ; morfologi permukaan, ukuran diameter pori, kandungan unsur (SEM-EDX) dan pengujian daya adsorpsi uap air (kit filter dilengkapi dengan sensor hidrogen TGS 821).

3.4Diagram Alir Penelitian

Diagram alir merupakan sebuah diagram dengan simbol-simbol grafis yang menyatakan aliran algoritma atau proses yang menampilkan langkah-langkah yang disimbulkan dalam bentuk kotak beserta urutannya dengan menghubungkan langkah-langkah tersebut menggunakan tanda panah. Diagram alir penelitian ini menunjukkan langkah-langkah mulai dari preparasi sampel, proses aktivasi (kimia dan fisika), proses pencampuran dan pencetakan, sintering sampel hingga pengujian sampel untuk mendapatkan data penelitian yang pada akhirnya menghasilkan hasil penelitian.

START

Tanah lempung

Dikeringkan selama 7 hari di bawah terik matahari.

Peremukan (crushing)

Diayak dengan ukuran 200 mesh.

Diaktivasi kimia dengan larutan H2SO4 6 % dengan perbandingan massa lempung dan

volume H2SO4 1 gr : 3 mL . Diaduk dengan magnetic and hot plate stirer dengan kecepatan 350 rpm selama

2 jam dengan suhu 800_C

Didiamkan selama 2 jam.

Disaring larutan dengan menggunakan kertas saringan

Dicuci berulang kali dengan menggunakan larutan aquades sampai di dapat pH lempung yang sama

dengan pH sebelum dilakukan aktivasi kimia.

Diaktivasi fisika dengan suhu 3000 C.

Arang Aktif

Peremukan (crushing)

Diayak dengan ukuran 200 mesh.

Dicetak sampel dengan teknik slip casting dengan ukuran cetakan 3 cm x 3 cm x 1 cm.

Dibakar sampel dengan suhu sintering 10000

C dengan variasi holding time 2 jam, 3 jam dan 4 jam.

Pengujian

Sifat Mekanis

Sifat Fisis Morfologi permukaan

Porositas Daya Serap

Air Kekerasan Kuat tekan SEM-EDX

Data Analisa

Data SELESAI

Daya Adsorpsi Dicampur lempung dan arang aktif dengan variasi campuran lempung dan arang aktif 100% : 0% ;

90% : 10% ; 80% : 20% ; 70% : 30% dan 60% : 40%.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian Sifat Fisis Keramik Berpori 4.1.1 Serapan Air

Pengujian serapan air dilakukan dengan mengukur massa kering sampel setelah dibakar dan massa basah sampel setelah direndam selama 24 jam dan didiamkan selama 5 jam setelah diangkat dari perendaman . Hasil pengujian serapan air ditunjukkan oleh gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik Variasi Campuran vs Serapan air

Gambar 4.1 menunjukkan bahwa nilai serapan air maksimum terjadi pada keramik berpori campuran tanah lempung dan arang aktif 80% : 20% yang disintering pada suhu 10000C dengan holding time 2 jam yaitu sebesar 36,27% sedangkan nilai serapan air minimum terjadi pada campuran tanah lempung dan arang aktif 100% :0% yang disintering pada suhu 10000C dengan holding time 4 jam yaitu sebesar 3,51%.

5.54

12.29

36.27

26.9

13.64

4.56 4.76

11.01

19.04 20.51

3.51 5.27

9.01 13.56 21.45 0 5 10 15 20 25 30 35 40

100% : 0% 90 % : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60 % : 40%

S E R A P A N A IR ( % ) Variasi Campuran

Grafik Serapan Air vs Variasi Campuran

2 JAM 3 JAM 4 JAM

Untuk melihat pengaruh penambahan arang aktif pada campuran keramik berpori maka harus dilihat pada holding time yang sama. Pada variasi holding time 2 jam dapat diketahui bahwa nilai serapan air mengalami kenaikan pada campuran 100% : 0% , 90% : 10% hingga mencapai titik maksimum serapan air pada campuran 80% : 20 % dan akhirnya mengalami penurunan pada variasi campuran 70% : 30% dan 60% : 40%. Hal ini menunjukkan bahwa pada pembakaran sampel dengan suhu sintering 10000C dan holding time 2 jam campuran 80% : 20% adalah campuran optimal yang menandakan bahwa apabila arang aktif ditambahkan 20% dari total campuran maka dapat diduga bahwa nilai serapan air akan mengalami penurunan. Penyebab dari penurunan nilai daya serap ini adalah akibat dari proses karbonisasi yaitu proses mengurainya karbon yang terdapat pada arang aktif ketika mengalami proses sintering dan berikatan dengan oksigen (O2) pada udara bebas membentuk karbondioksida (CO2) serta menimbulkan jejak keporian pada keramik.

Pada variasi holding time 3 jam, nilai serapan air menunjukkan kenaikan nilai pada semua variasi campuran (100% : 0%, 90% :10%, 80% : 20%, 70% : 30% dan 60% : 40%). Hal ini menandakan bahwa penambahan arang aktif pada campuran dengan holding time selama 3 jam dapat menambah nilai serapan air pada sampel. Demikian juga pada variasi holding time 4 jam, terjadi kenaikan nilai pada semua variasi campuran, sehingga penambahan arang aktif pada sampel dapat dikatakan berbanding lurus dengan nilai serapan air.

Hubungan antara holding time dengan nilai serapan air sampel dapat dilihat pada variasi campuran yang sama. Pada variasi campuran tanah lempung dan arang aktif 100% : 0%, 80% : 20% dan 70% : 30% terjadi penurunan serapan air seiring dengan penambahan waktu holding time. Dapat dilihat bahwa pada masing-masing variasi campuran nilai serapan air terbesar berada pada sampel yang disintering dengan holding time 2 jam sedangkan sampel dengan nilai serapan air terendah adalah sampel yang disintering dengan holding time 4 jam. Dari hubungan ini dapat digambarkan bahwa pengaruh penambahan holding timepada variasi campuran 100% : 0%, 80% : 20% dan 70% : 30 adalah hubungan yang berbanding terbalik dengan nilai serapan airnya.

Pada variasi campuran 90% : 10% dan 60% dan 40% terjadi ketidaktentuan nilai dimana pada campuran 90% : 10% terjadi kenaikan dan penurunan nilai serapan air yang tidak teratur, sedangkan pada campuran 60% : 40% terjadai kenaikan nilai serapan air seiring dengan penambahan lamanya holding ini. Hal ini disebabkan ketidakmerataan/ketidakhomogenan pencampuran tanah lempung dan arang aktif pada saat pencampuran serta pengaruh dari panas yang tidak merata ketika proses sintering.

4.1.2 Porositas

Pengujian porositas keramik berpori dilakukan dengan mengukur massa kering sampel setelah dibakar, massa basah sampel setelah direndam selama 24 jam dan didiamkan selama 5 jam setelah diangkat dari perendaman dan mengukur volume sampel setelah dibakar. Hasil pengujian porositas keramik ditunjukkan oleh Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik Variasi Campuran vs Porositas

Gambar 4.2 menunjukkan bahwa nilai maksimum porositas pada keramik berpori campuran tanah lempung dan arang aktif 80% : 20% yang disintering pada suhu 10000C dengan holding time 2 jam yaitu sebesar 50,73% sedangkan nilai minimum porositas ada pada campuran tanah lempung dan arang aktif 100% : 0%

12.96 13.08

50.47

27.36

13.6

6.49 8.56

20.93 24.96 32.06 5.37 9.29 12.81 17.91 45.23 0 10 20 30 40 50 60

100% : 0% 90 % : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60 % : 40%

P O R O S IT A S ( % ) Variasi Campuran

Grafik Porositas vs Variasi Campuran

2 JAM

3 JAM

yang disintering pada suhu 10000C dengan holding time 4 jam yaitu sebesar 5,37%.

Pengaruh dari campuran tanah lempung dan arang aktif dapat dilihat pada keramik yang disintering dengan holding time yang sama. Pada holding time 2 jam dapat dilihat bahwa nilai porositas mengalami kenaikan dimulai dari variasi campuran 100% : 0 ; 90% : 10% hingga mencapai titik tertinggi nilai porositas pada campuran 80% : 20%. Hal ini menandakan bahwa penambahan arang aktif sebesar 20% dari total campuran total merupakan campuran optimum untuk mendapatkan nilai keporian keramik yang tinggi. Sama halnya dengan pengujian serapan air, keporian memiliki nilai tertinggi pada variasi campuran ini.Dari hal ini dapat diatrik kesimpulan bahwa nilai serapan air dari keramik berpori berbanding lurus dengan nilai porositasnya. Pada holding time 3 jam dan 4 jam dapat diketahui juga bahwa nilai porositas cenderung mengalami kenaikan seiring dengan penambahan arang aktif pada campuran. Kecenderungan kenaikan nilai porositas ini menandakan bahwa penambahan arang aktif pada campuran berbanding lurus dengan nilai porositasnya.

Pengaruh holding time terhadap porositas dapat diambil dengan melihat kecenderungan nilai porositas pada variasi campuran yang sama. Pada variasi campuran 100% : 0%; 80% : 20% dan 70% : 30% terjadi kecenderungan penurunan nilai porositas seiring dengan penambahan lamanya waktu holding time. Kesimpulannya, nilai porositas keramik ternyata berbanding terbalik dengan holding time. Namun pada campuran 90% : 10% dan 60% :40% terjadi ketidaktentuan kecenderungan nilai porositas yang sama halnya dengan hasil pengujian serapan air. Hasil pengujian porositas ini sesuai dengan hasil pengujian serapan air.

Keramik pada komposisi optimum (campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam) merupakan keramik makropori dikarenakan mempunyai nilai porositas > 50%.

4.2 Hasil Pengujian Sifat Mekanis Keramik Berpori 4.2..1 Kuat Tekan

Pengujian kuat tekan keramik berpori dilakukan dengan mengukur kuat tekan maksimal yang dapat ditahan oleh keramik dan luas permukaan tekan keramik. Hasil pengujian keramik berpori ditunjukkan oleh gambar 4.3.

Gambar 4.3 Grafik Variasi Campuran vs Kuat Tekan

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa nilai maksimum kuat tekan keramik berpori campuran tanah lempung dan arang aktif terjadi pada campuran tanah lempung dan arang aktif 100% : 0% yang disintering dengan holding time selama 4 jam yaitu sebesar 30,29 MPa, sedangkan nilai minimum kuat tekan keramik berpori terjadi pada campuran tanah lempung dan arang aktif 80% : 20% yang disintering dengan holding time selama 2 jam yaitu sebesar 9,8 MPa.

Pengaruh dari penambahan arang aktif pada campuran dapat dilihat pada holding time yang sama. Pada holding time 2 jam dapat dilihat bahwa penurunan nilai kuat tekan terjadi pada campuran lempung dan arang aktif 100% : 0 ; 90% : 10% hingga mencapai titik terendah nilai kuat tekan pada campuran 80% : 20% dan kemudian nilainya mengalami kenaikan kembali pada campuran 70% : 30% dan 60% : 40%. Hal ini disebabkan bahwa campuran lempung dan arang aktif pada komposisi 80% : 20% adalah campuran optimum terjadinya proses

28.21

24.75

9.8 10.23 11.37

28.93 17.03 15.56 12.96 11.36 30.29

17.89 _16.93

13.36 9.4 0 5 10 15 20 25 30 35

100% : 0% 90 % : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60 % : 40%

K U A T T E K A N ( M P a ) Variasi Campuran

Grafik Kuat Tekan vs Variasi Campuran

2 JAM 3 JAM 4 JAM

karbonisasi, sehingga proses karbonisasi yang optimum terjadi pada campuran ini adalh yang paling banyak. Alasan ini dikuatkan dengan data pengujian porositas dan serapan air yang menunjukkan bahwa campuran 80% : 20% memiliki nilai porositas dan serapan air yang terbesar yang pada akhirnya mengakibatkan penurunan sifat mekanis kuat tekan. Pada holding time 3 jam dan 4 jam dapat dilihat bahwa nilai kuat tekan mengalami penurunan dimulai dari campuran 100% : 0% hingga akhirnya mencapai nilai terendah pada campuran 60% : 40%. Dari penurunan nilai kuat tekan ini dapat diambil kesimpulan bahwa penambahan arang aktif pada keramik berpori dapat mengakibatkan penurunan nilai kuat tekan atau dengan kata lain bahwa penambahan arang aktif berbanding terbalik dengan nilai kuat tekan keramik berpori.

Hubungan antara holding time dengan nilai kuat tekan dapat dilihat pada masing-masing variasi campuran. Ketidaktentuan nilai kuat tekan terjadi pada campuran 90% : 10% dimana nilai kuat tekan pada 2 jam sebesar 24,75 MPa mengalami penurunan ketika waktu holding time mengalami penambahan menjadi 3 jam yaitu sebesar 17,03 MPa dan mengalami kenaikan kembali pada holding time 4 jam yaitu sebesar 17,89%. Hal ini diakibatkan adanya proses pencampuran lempung dan arang aktif yang tidak homogen sehingga penyebaran arang aktif tidak merata pada setiap bagian keramik. Demikian juga pada campuran 60% : 40% terjadi ketidaktentuan penurunan nilai kuat tekan seiring penambahan waktu holding time. Nilai kuat tekan pada holding time 2 jam sebesar 11,37 MPa mengalami penurunan pada holding time 3 jam yaitu sebesar 11,36 MPa dan kemudian mengalami penurunan kembali pada holding time 4 jam yaitu sebesar 9,40 MPa. Ketidaktentuan ini terjadi karena penyebaran panas yang tidak merata pada saat proses sintering sehingga proses karbonisasi masih terjadi.Pada campuran 100% : 0% ; 80% : 20% dan 70% : 30% dapat dilihat bahwa semakin lama waktu penahanan holding time pada keramik berpori maka nilai kuat tekan keramik akan semakin bertambah. Dari hal ini dapat diambil kesimpulan bahwa penambahan waktu holding time berbanding lurus dengan nilai kuat tekan.

4.2.2 Kekerasan

Pengujian kekerasan keramik berpori dilakukan dengan mengukur kekerasan pada tiga titik keramik serta diukur panjang diagonal horizontal (a) dan panjang diagonal vertikal (b) lalu dicari panjang diagonal sampel (d) dengan menggunakan beban tertentu pada tiap sampel, kemudian hasil pengukuran kekerasan di ketiga titik diambil nilai rata-ratanya. Hasil pengujian kekerasan keramik ditunjukkan oleh Gambar 4.4 :

Grafik 4.4 Grafik Variasi Campuran vs Kekerasan

Gambar 4.4 menunjukkan bahwa nilai kekerasan maksimum yang terjadi pada keramik berpori terjadi pada campuran tanah lempung dan arang aktif 100% : 0% yang disintering dengan holding time selama 4 jam yaitu sebesar 2765,17 MPa sedangkan nilai kekerasan minimum terjadi pada campuran tanah lempung dan arang aktif 80% : 20% yang disintering dengan holding time selama 2 jam yaitu sebesar 184,73 MPa.

Hubungan antara penambahan arang aktif pada campuran dengan nilai kekerasan dapat dilihat pada masing-masing holding time. Pada holding time 2 jam dapat dilihat bahwa nilai kekerasan pada campuran 100% : 0% sebesar

1996.06

1489.8

184.73 278.81

414.25 2148.85

1372

524.2 _455.8

281.55 2765.17 1503.52 1424.14 997.93 259.6 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

100% : 0% 90 % : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60 % : 40%

K E K E R A S A N ( M P a ) Variasi Campuran

Grafik Kekerasan vs Variasi Campuran

2 JAM 3 JAM 4 JAM

1996,06 MPa mengalami penurunan pada campuran 90% : 10% yaitu menjadi 1498,90 MPa hingga mencapai titik terendah nilai kekerasan pada 80% : 20% yaitu 184,73 MPa dan kemudian nilai kekerasan mengalami kenaikan pada campuran 90% : 10% yaitu 278,81 MPa dan campuran 414,25 MPa. Hal ini terjadi karena pada komposisi 80% : 20% terjadi proses karbonisasi optimum sehingga pori-pori yang terbentuk semakin banyak dan pada akhirnya menurunkan nilai kekerasan. Pada holding time 3 jam dan 4 jam terjadi penurunan nilai kekerasan dimulai dari campuran 100% : 0% hingga mencapai nilai terendah pada campuran 60% : 40%. Dari hal ini dapat diambil kesimpulan bahwa penambahan arang aktif pada campuran mengakibatkan penurunan nilai kekerasan pada keramik berpori. Hasil pengujian porositas, serapan air dan kuat tekan juga menyatakan hal yang sama.

Hubungan antara holding time dengan nilai kekerasan dapat dilihat pada masing masing campuran lempung dan arang aktif. Pada campuran 90% : 10% terjadi ketidaktentuan nilai kekerasan dimana nilai kekerasan pada holding time 2 jam sebesar 1.489,80 MPa mengalami penurunan pada holding time 3 jam menjadi 1372 MPa dan kembali mengalami kenaikan pada holding time 4 jam menjadi 1.503,52 MPa. Ketidaktentuan ini terjadi karena pencampuran yang tidak merata atau homogen antara arang aktif dan lempung. Ketidaktentuan lain terjadi pada campuran 60% : 40% dimana nilai kekerasan mengalami penurunan seiring penambahan waktu holding time. Hal ini diakibatkan ketidakmerataan penyebaran panas ketika proses sintering sehingga pada keramik masih terjadi proses karabonisasi. Kesimpulan dari hubungan antara holding time dengan nilai kekerasan dapat diambil dari variasi campuran 100% : 0% ; 80% : 20% dan 70% : 30%. Pada variasi campuran tersebut nilai kekerasan semakin bertambah seiring penamabahan waktu lamanya holding time.

Dari hasil pengujian sifat fisis (serapan air dan porositas) dan hasil pengujian sifat mekanis (kuat tekan dan kekerasan), diambil sampel 80% : 20% pada holding time 2 jam sebagai sampel terbaik dikarenakan sampel ini memiliki nilai serapan dan porositas terbesar serta nilai kuat tekan dan kekerasan yang terkecil. Sampel terburuk sebagai perbandingan diambil pada variasi campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam dikarenakan sampel ini memiliki nilai

serapan air dan porositas terkecil serta kuat tekan dan kekerasan terbesar pada campuran tanah lempung dan arang aktif.

4.3 Hasil Karakterisasi Scanning Electron Microscope – Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX)

Karakterisasi dengan Scanning Electron Microscope – Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) dilakukan untuk mengamati morfolgi permukaan, ukuran pori serta kandungan unsur yang terdapat pada sampel.

4.3.1 Morfologi Permukaan

Karakterisasi morfologi permukaan dilakukan dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM). Sampel yang dikarakterisasi diambil seberat kurang lebih 5 gram dari tiap sampel. Karakterisasi morfologi permukaan ini dilakukan pada sampel dengan campuran lempung dan arang aktif 80% : 20% dengan holding time 2 jam sebagai sampel terbaik dan sampel dengan campuran lempung dan arang aktif 90% : 10% dengan holding time 4 jam sebagai sampel pembanding. Sampel yang akan dikarakterisasi akan diperbesar sesuai dengan perbesaran yang diperlukan. Dari hasil karakterisasi permukaan dapat dilihat morfologi permukaan serta penyebaran pori pada keramik.

Gambar 4. 5 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 80% : 20% dengan Holding Time 2 Jam pada Perbesaran 500 kali.

Gambar 4.6 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 90% : 10% dengan Holding Time 4 jam pada Perbesaran 500 kali

Gambar 4.5 dan Gambar 4.6 merupakan hasil pengamatan SEM pada perbesaran yang sama yaitu sebesar 500 kali dapat dilakukan perbandingan antara sampel campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam dengan sampel campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam. Pada sampel 80% : 20% dengan holding time 2 jam dapat dilihat bahwa persebaran pori-pori yang ditimbulkan akibat proses karbonisasi terlihat lebih banyak dan merata dibandingkan sampel campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam yang memiliki pori-pori yang lebih sedikit dan tidak tersebar merata. Hal ini sesuai dengan data hasil pengujian porositas yang menyatakan bahwa porositas dari sampel campuran 80% : 20% dengan 2 jam lebih baik daripada sampel campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam.

4.3.2 Ukuran Diameter Pori

Gambar 4.7 dan Gambar 4.8 merupakan hasil pengamatan SEM yang menunjukkan ukuran diameter pori. Sampel yang diuji adalah sampel keramik berpori dengan campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam dan sampel dengan campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam pada perbesaran yang sama yaitu 1.500 kali.

Gambar 4.7 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 80% : 20% dengan Holding Time 2 Jam pada Perbesaran 1500 kali Beserta Ukuran

Gambar 4.8 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel denganCampuran 90% : 10% dengan Holding Time 4 Jam pada Perbesaran 1500 kali Beserta Ukuran

Pori

Pada perbesaran 1.500 kali dilakukan pengukuran diameter pori pada tiap tiap sampel pada 3 pori yang berbeda dan diukur nilai rata-rata diameter pori pada sampel. Pada sampel campuran 80% : 20 % dengan holding time 2 jam nilai rata-rata diameter pori yang didapat adalah 8,606 µm sedangkan nilai rata-rata-rata-rata diameter pori dari sampel campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam adalah 10,687 µm. Dari hasil ini ternyata didapat bahwa ukuran pori dari sampel campuran 90% : 10% dengan holding time ternyata lebih besar dibandingkan ukuran pori sampel campuran 80% : 20% dengan holding time 4 jam. Penyebab dari hal ini adalah sampel campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam lebih banyak mengandung arang aktif, sehingga pada proses sintering yang mengakibatkan karbonisasi renik yang yang dihasilkan lebih tersebar merata dan ukuran nya lebih halus dibandingkan sampel campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam yang lebih memiliki sedikit kandungan arang aktif. Besarnya ukuran pori ini juga dapat membuat semakin banyak uap air yang dilewatkan ketika proses filtrasi dan pada akhirnya mengakibatkan rendahnya daya adsorpsi uap air. Dari pembacaan ukuran diameter pori menggunakan SEM dapat juga

disimpulkan bahwa keramik dengan campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam serta keramik dengan campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam merupakan jenis macroporous ceramic dikarenakan keramik tersebut memiliki ukuran pori lebih besar dari 50 nm (d >50 nm).

4.3.3 Kandungan Unsur

Karakterisasi unsur yang terdapat pada keramik berpori dilakukan dengan menggunakan Energy Dispersive X-Ray (EDX). Unsur yang ditembak dengan sinar X akan memantulkan kembali sinar dengan spektrum dan panjang gelombang tertentu yang kemudian akan dibaca pada hasil keluaran berupa puncak puncak gelombang dan akhirnya unsur unsur yang terdapat pada sampel akan dapat ditentukan. Unsur unsur yang didapat kemudian akan menampilkan hasil pembacaan konsentrasi pada keadaan tidak normal berdasarkan massa total (unn. C [wt.%]), konsentrasi pada keadaan normal berdasarkan massa total (nor. C [wt.%]) serta konsentrasi unsur berdasarkan massa atomik (Atom. C [at.%]) dimana massa total pada tiap sampel adalah kurang lebih 5 gram.

Gambar 4.9 Hasil Pembacaan Kandungan Unsur EDX Sampel dengan Campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam pada Perbesaran 1000 kali

Dari hasil pembacaan unsur EDX dapat dilihat bahwa 9 unsur yang terdeteksi pada sampel campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam yang terbaca pada keadaan tidak normal (unn. C[wt.%]) yaitu O = 58,11% ; Si = 24,04% ; Al = 12,33% ; Na = 3,06% ; K = 2,51% ; Ca = 2,22 % ; Fe = 2,01% ; Mg = 1,60% dan C = 1,54%. Unsur O, Si, Al, Fe, K, Mg dan Na yang terdapat pada keramik yang telah disintering ini ternyata dapat ditemukan juga sebagai unsur yang sama yang terdapat pada tanah lempung. Namun unsur Ti yang pada awalnya terdapat pada tanah lempung yang belum diaktivasi ternyata hilang bila dibandingkan dengan kandungan unsur pada keramik yang telah disintering. Hal ini dapat disimpulkan bahwa proses aktivasi kimia dan fisika pada tanah lempung dapat menghilangkan kandungan unsur pengotor Ti pada keramik. Unsur Ca dan C yang terbaca pada keramik campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam dapat diduga berasal dari kandungan unsur arang aktif karena tidak terdapat pada pembacaan kandungan unsur tanah lempung.

Keberadaan unsur O yang paling banyak berasal dari ikatannya dengan Si yang membentuk SiO2 serta dari oksigen yang terperangkap pada pori-pori keramik. Hal ini juga dapat mengindikasikan bahwa dari hasil analisa unsur keramik dengan campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam memiliki porositas yang tinggi yang sesuai dengan hasil pengujian sifat fisis porositas keramik.

Unsur karbon (C) pada keadan tidak normal (unn. C[wt.%]) yang memiliki konsentrasi 1,54% menandakan bahwa proses pengikatan arang aktif dengan tanah lempung telah terjadi.

Gambar 4.10 Hasil Pembacaan Kandungan Unsur EDX Sampel dengan Campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam pada Perbesaran 1000 kali

Pembacaan unsur pada keadaan tidak normal (unn.C[wt.%]) pada keramik dengan campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam menunjukkan bahwa terdapat 8 unsur yang terdeteksi pada keramik yaitu O = 29,20% ; Si = 19,71% ; Al = 14,06% ; C = 6,56% ; K = 3,23% ; Fe = 3,50% ; Mg = 1,51% dan Na = 0,68%. Dapat dilihat bahwa ternyata unsur Ti yang dijumpai pada tanah lempung sebelum diaktivasi telah hilang dan tidak terbaca pada keramik campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam. Hal ini sama seperti pada pembacaan unsur pada campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam yang menandakan proses aktivasi telah mampu menghilangkan unsur pengotor pada tanah lempung.

Bila dibandingkan dengan keramik campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam maka dapat dilihat bahwa konsentrasi dari unsur O dan Si jumlahnya lebih banyak dan konsentrasi Al jumlahnya lebih sedikit daripada keramik dengan campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam. Hal ini dikarenakan bahwa pembacaan unsur EDX campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam pada keadaan tidak normal(unn. C[wt.%] tidaklah sempurna karena total konsentrasi unsur pada variasi ini adalah 77,67% yang artinya masih ada unsur yang tidak terbaca oleh mesin EDX. Hal ini dipengaruhi oleh proses preparasi sampel sebelum pembacaan EDX yang kurang sempurna. Dapat dilihat pula bahwa unsur Ca yang terbaca pada campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam ternyata tidak ditemukan pada keramik campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam. Hal ini juga diakibatkan pada preparasi sampel pada pengamatan SEM yang kurang sempurna.

Konsentrasi O yang bernilai 29,20% pada keadaan tidak normal (unn. C [wt.%]) juga dapat mengindikasikan bahwa nilai keporian pada campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam adalah bernilai kecil dibandingkan sampel campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam. Hal ini sesuai dengan pengujian sifat fisis porositas sampel yang juga bernilai kecil. Konsentrasi karbon (C) sebagai unsur keempat (6,56%) menunjukkan bahwa proses pengikatan arang aktif dengan tanah lempung telah terjadi.

Kesimpulan yang dapat diambil dari pengujian EDX adalah unsur penyusun utama dari keramik setelah disintering adalah oksigen (O), silika (Si) dan aluminium (Al), besi (Fe), kalium (K), magnesium (Mg) dan natrium (Na).

4.4 Hasil Pengujian Daya Adsorpsi Uap Air

Pengujian daya adsorpsi uap air dilakukan dengan menggunakan kit filter yang dilengkapi dengan sensor hidrogen TGS821 yang hasil pembacaanya akan ditampilkan di layar monitor. Pengujian dilakukan dengan menempatkan sampel yang akan diuji pada chamber yang akan dilalui oleh hidrogen, uap air dan oksigen, lalu sensor hidrogen akan membaca konsentrasi hidrogen yang dilewatkan. Semakin banyak hidrogen yang dilewatkan oleh sampel menandakan bahwa uap air telah banyak diadsopsi oleh sampel dan demikian juga sebaliknya.Pengujian juga dilakukan dengan membaca hasil tegangan keluaran yang terukur. Semakin banyak konsentrasi hidrogen maka hasil tegangan keluaran akan semakin besar. Hasil pembacaan yang muncul pada monitor berupa banyaknya konsentrasi hidrogen yang terbaca sensor (%) dan tegangan keluaran yang dihasilkan (Volt). Nilai maksimal dari konsentrasi adalah 100% dan nilai maksimal dari tegangan keluaran yang dihasilkan adalah 5 Volt.

Gambar 4.11 Grafik Waktu Pengujian Daya Adsorpsi Uap Air Berdasarkan Konsentrasi Hidrogen 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 30 60 90 120

K o n se n tr a si H id ro g e n ( % ) Waktu (menit)

Grafik Konsentrasi Hidrogen vs Waktu

80% : 20% + Holding Time 2 Jam

90% : 10% + Holding Time 4 Jam

Gambar 4.11 menunjukkan bahwa keramik dengan campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam ternyata lebih banyak melewatkan hidrogen dibandingkan keramik dengan campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam. Konsentrasi hidrogen maksimal yang dilewatkan oleh sampel campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam adalah sebesar 61,87% pada menit ke 98 sedangkan sampel campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam hanya melewatkan hidrogen maksimal sebesar 57,08% pada menit ke 77. Banyaknya hidrogen yang terbaca oleh sensor hidrogen ini menandakan bahwa uap air telah banyak diadsorpsi oleh keramik dengan campuran tanah lempung dan arang aktif, sehingga dapat disimpulkan bahwa keramik ini sudah termasuk keramik berpori yang baik dalam aplikasinya sebagai uap air.

Waktu pengujian pada keramik campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam ternyata lebih lama dibandingkan keramik campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam. Hal ini dapat mengindikasikan bahwa pori-pori pada keramik campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam memerlukan waktu yang lebih lama untuk dapat terisi penuh dalam mengadsorpsi uap air yang dapat juga disimpulkan sebagai kesimpulan bahwa pori-pori yang terdapat pada keramik campuran 80 % : 20% dengan holding time 2 jam lebih banyak dibandingkan keramik campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam atau dengan kata lain nilai porositasnya lebih besar.

Hal ini menguatkan hasil pengujian sifat fisis (serapan air dan porositas) dan sifat mekanis (kuat tekan dan kekerasan) sebelumnya yaitu bahwa sampel yang paling baik untuk adsorpsi uap air adalah sampel yang memiliki sifat fisis (serapan air dan porositas) yang paling baik namun sifat mekaniknya (kuat tekan dan kekerasan) yang bernilai rendah.

Gambar 4.12 Grafik Waktu Pengujian Daya Adsorpsi Uap Air Berdasarkan Tegangan Keluaran

Gambar 4.12 menunjukkan bahwa pembacaan tegangan pada keluaran dari keramik dengan campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam ternyata lebih tinggi dari keramik dengan campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam. Pembacaan tegangan pada keluaran terbesar pada keramik dengan campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam adalah sebesar 3,09 Volt pada menit ke 98 sedangkan pembacaan tegangan keluaran terbesar pada keramik dengan campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam adalah sebesar 2,85 Volt pada menit ke 75. Besarnya tegangan keluaran berhubungan dengan banyaknya konsentrasi hidrogen yang dilewatkan oleh keramik. Semakin banyak hidrogen yang dilewatkan pada keramik maka semakin besar pula nilai tegangan keluaran yang dibaca oleh sensor.

0 1 2 3 4 5

0 30 60 90 120

T e g a n g a n K e lu a ra n ( V o lt ) Waktu (menit)

Grafik Tegangan Keluaran vs Waktu

80% : 20% + Holding Time 2 Jam

90% : 10% + Holding Time 4 Jam

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

1. Keramik berpori berbahan dasar tanah lempung dan arang aktif sudah dibuat dengan teknik cor/slip casting

2. Campuran optimum keramik berpori sebagai filter uap air adalah campuran tanah lempung dan arang aktif 80% :20%.

3. Nilai holding time optimum keramik berpori berbahan dasar tanah lempung dan arang aktif sebagai filter uap air adalah 2 jam.

4. Pengaruh variasi campuran berbanding lurus dengan sifat fisis (serapan air dan porositas), tetapi pengaruh variasi campuran berbanding terbalik dengan sifat mekanis (kuat tekan dan kekerasan).

Pengaruh variasi holding time berbanding terbalik dengan sifat fisis (serapan air dan porositas), tetapi pengaruh variasi holding time berbanding lurus dengan sifat mekanis (kuat tekan dan kekerasan).

Hasil pembacaan SEM menunjukkan bahwa pada campuran optimum penyebaran pori semakin merata dan ukuran diameter pori rata-rata =8,606 µm, sedangkan hasil analisa unsur EDX menunjukkan campuran optimum memiliki unsur O = 58,11% ; Si = 24,04% ; Al = 12,33% ; Na = 3,06% ; K = 2,51% ; Ca = 2,22 % ; Fe = 2,01% ; Mg = 1,60% dan C = 1,54% sebagai unsur penyusun keramik.

5. Hasil pengujian daya adsorpsi uap air juga menunjukkan bahwa pada variasi optimum konsentrasi hidrogen maksimum yang dilewatkan = 61,87% pada menit ke 77 serta tegangan keluaran maksimum yang dibaca = 3,09 Volt pada menit ke 98.

5.2Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan pengujian homogenitas pencampuran agar menjamin pencampuran tanah lempung dan arang aktif yang lebih merata.

2. Untuk penelitian selanjutnya perlu ditambahkan variasi campuran yang lebih besar dari 60% : 40% (misalnya 70% :30% ; 80% : 20% dst.) pada holding time 3 jam dan 4 jam untuk mendapatkan campuran optimum pada holding time 3 jam dan 4 jam.

3. Untuk proses sintering sebaiknya alat tanur diperiksa agar dapat menjamin penyebaran panas ketika sintering yang lebih merata.

4. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan pengamatan tentang pengaruh suhu pada keramik sebagai filter uap air.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Lempung (Tanah liat)

Lempung atau tanah liat adalah partikel mineral berkerangka dasar silikat yang berdiameter kurang dari 4 milimeter. Lempung mengandung leburan silika dan/atau aluminium yang halus. Unsur-unsur ini : silika, oksigen dan aluminium adalah unsur yang paling banyak menyusun kerak bumi. Lempung terbentuk oleh proses pelapukan batuan silika oleh asam karbonat dan sebagian dihasilkan dari aktivitas panas bumi. Lempung membentuk gumpalan keras saat kering dan lengket apabila basah terkena air. Sifat ini ditentukan oleh jenis mineral lempung yang mendominasinya. Mineral lempung digolongkan berdasarkan susunan lapisan oksida silikon dan oksida aluminium yang membentuk kristalnya. Kata

“lempung” memiliki definisi yang saling bertentangan (Bergaya, 2000). Pada satu

sisi kata lempung digunakan sebagai definisi segala partikel tanah yang lebih kecil dari 2µm, tetapi di sisi lain termasuk juga kelompok besar microcrystalline.

Menurut ahli mineralogi, mineral lempung adalah mineral silikat berlapis (pilosilikat) atau mineral lain yang bersifat liat (plasticity) dan mengalami pengerasan saat dipanaskan atau dalam keadaan kering. Istilah lempung digunakan di Amerika Serikat dan International Society of Soil Science untuk menyatakan suatu batuan atau partikel mineral yang terdapat pada tanah (soil) dengan diameter kurang dari 0,002 mm. Sedangkan menurut sedimentologis, partikel lempung berukuran kurang dari 0,004 mm.

Seringkali, clay disamakan dengan lempung, padahal clay berbeda dengan lempung. Lempung dan clay adalah fraksi-fraksi butiran yang membentuk tekstur tanah. Menurut Haridjadja (1980) tekstur tanah adalah distribusi besar butir-butir tanah atau perbandingan secara relatif dari besar butir-butir tanah. Butir-butir tersebut adalah pasir, debu dan liat. Gabungan dari ketiga fraksi tersebut dinyatakan dalam persen dan disebut sebagai kelas tekstur. Pada umumnya tanah asli merupakan campuran dari butiran-butiran yang mempunyai ukuran yang

berbeda-beda (Braja,1993). Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah. Kelas tekstur tanah dikelompokkan berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu dan liat. Tanah-tanah yang bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit menyerap (menahan) air dan unsur hara. Tanah-tanah bertekstur liat mempunyai luas permukaan yang besar sehingga

kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi

(Hardjowigeno,1995). Braja (1993) menyatakan bahwa kelas tekstur dapat ditetapkan denganmenggunakan diagram segi tiga tekstur menurut USDA dalam Gambar 2.1. Sistem ini didasarkan pada ukuran batas dari butiran tanah yang meliputi:

a. Pasir : butiran dengan diameter 2,0 s.d. 0,05 mm b. Debu : butiran dengan diameter 0,05 s.d. 0,002 mm c. Clay : butiran dengan diameter lebih kecil dari 0,002 mm

Gambar 2.1 Segitiga Tekstur Tanah

Paling tidak ada dua alasan yang menjadikan mineral lempung sangat aktif dalam proses di alam dan menjadi kunci untuk aplikasi yang sangat luas. (a) Permukaan yang sangat luas yang muncul dari partikel yang berukuran sangat

kecil (skala nano) dan (b) Fakta bahwa partikel tersebut bermuatan elektrik, yang akhirnya membuat interaksi elektrostatisnya relatif kuat.

2.2Jenis-jenis Lempung

Klasifikasi lempung ada beberapa jenis yaitu :

a) Klasifikasi lempung berdasarkan batuan induk pelapukannya

1) Lempung primer atau lempung residual terbentuk dari permukaan batuan induk.Sangat jarang dijumpai dibandingkan dengan lempung sekunder (yang dipindahkan atau diendapkan), tetapi pada umumnya lebih putih dari lempung sekunder dan bebas dari bahan pengotor. Karena lempung ini berasal dari pelapukan yang dibawa oleh air tanah dan tidak berpindah tempat, maka ukuran partikelnya akan bermacam-macam dan lempung ini biasanya tidaklah plastis dan sangat kaku. Kebanyakan kaolin adalah lempung primer.

2) Lempung sekunder adalah jenis lempung yang telah mengalami perpindahan lokasi yang dibawa dari banyak sumber oleh air (aluvial), atau angin (aeolian) atau oleh gletser (glacial). Banyak tipe lempung sekunder yang mengandung bahan organik (carbonaceous) dan bahan pengotor lain (besi, pasir kuarsa, mika dan lain lain). Beberapa jenis kaolin yang bersifat plastis adalah golongan lempung sekunder. Contoh lempung sekunder yang lain adalah : ball lempung, stoneware lempung, firelempung, earthenware lempung, slip lempungs dan volcanic lempung. b) Klasifikasi lempung berdasarkan susunan lapisan tetrahedral dan oktehedral.

1) Lempung tipe 1 : 1

Lempung tipe ini terdiri dari 1 lembar silika yang berbentuk tetrahedral dan 1 lembar alumina atau magnesium oksida yang berbentuk oktahedral. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah kaolinite.

2) Lempung tipe 2 : 1

Lempung tipe ini terdiri dari 1 lembar silika yang berbentuk tetrahedral dan 2 lembar alumina atau magnesium oksida yang berbentuk oktahedral. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah smektit.

Gambar 2.2 Diagram Struktur Lapisan Oktahedron

Gambar 2.3 Diagram Struktur Lapisan Tetrahedron

Struktur dasar kristal pada mineral lempung terdiri atas satu atau dua lapisan silikon dioksida dengan satu lembaran aluminium oksida atau magnesium oksida. Di dalam lapisan silika, unit dasarnya adalah silika tetrahderon.Pada struktur silika tetrahedron, atom silika terikat pada 4 atom oksigen. Jika tiap tetrahedron membagi 3 dari 4 oksigen lain maka akan terbentuk struktur heksagonal yang disebut lapisan tetrahedral. Unit dasar alumina atau magnesium adalah oktahedron. Oktahedron ini dibentuk oleh aluminium atau magnesium dan ion hodroxide. Atom aluminium atau magnesium terikat pada 6 atom oksigen. Tiap oktahedron membagi seluruh 6 atom oksigennya untuk membentuk struktur heksagonal yang disebut lapisan oktahedral. Dalam lapisan ini bisa terdapat atom aluminium saja, magnesium saja atau keduanya.

c) Klasifikasi lempung berdasarkan kandungan mineral dan komposisi 1) Mineral Kaolin

Struktur dasar mineral kaolin (yang termasuk di dalamnya kaolinite, dickite, nacrite dan halloysite) yaitu satu lembar lapisan lapisan tetrahedral

dan satu lembar lapisan oktahedral. Kedua lapisan ini bergabung membentuk sebuah unit dimana ujung-ujung dari lapisan silika tetrahedron bergabung dengan lapisan oktahedron. Semua puncak oksigen dari lapisan silika tetrahedron menunjuk ke arah yang sama sehingga gugus oksigen/hidroksil (yang dapat saja muncul untuk menyeimbangkan muatannya) digunakan secara bersama oleh silikon pada lapisan tetrahedral dan oleh aluminium pada lapisan oktahedral. Rumus struktural dari kaolinite adalah Al4Si4O10(OH)8 dan komposisi kimia secara teoritis yaitu SiO2 = 46,54 %, Al2O3 =39,50 %dan H2O = 13,96 %. Mineral-mineral dari kelompok kaolin seperti kaolinite, dickite, nacrite dan halloysite mengandung lapisan tipe 1 : 1 yang merupakan kombinasi lapisan oktahedral dan tetrahedral yang terus bersambung pada arah sumbu a dan b dan saling tumpang tindih pada arah sumbu c. Ketebalan unit lapisan ini adalah 7,13 A0.

O

OH

Al

Si

2) Mineral Smectite

Mineral umum yang termasuk golongan smectite yaitu natrium

montmorillonite, kalsium monmorillonite, nontronite (besi

montmorillonite), hectorite (litium montmorillonite) dan beidellite (aluminium montmorillonite). Mineral smectite merupakan komposisi gabungan dari dua lapisan silika tetrahedral dengan satu lapisan oktahedral sebagai pusat dan membentuk lapisan mineral tipe 2 : 1. Molekul air dan kation – kation mengisi ruang antara lapisan 2 : 1.

Rumus teoritis smectite adalah (OH)4Si8Al4O20.NH2O (antarlapisan) dan komposisi teoritis tanpa materi antarlapisan adalah SiO2 = 66,7 %, Al2O3 = 28,3 % dan H2O = 5 %. Bagaimanapun juga, pada smectite terdapat materi/unsur pengganti yang harus diperhatikan pada lapisan oktahedral dan beberapa pada lapisan tetrahedral. Pada lapisan tetrahedral terdapat penggantian silikon menjadi aluminium hingga 15 % (Grim, 1968) dan pada lapisan oktahedral aluminium digantikan magnesium dan besi.

3) Mineral Illite

Illite adalah mineral mika tanah liat yang dinamakan oleh Grim et. al (1937). Strukturnya adalah lapisan 2 : 1 dimana kation antar lapisannya adalah kalium. Ukuran, muatan dan bilangan koordinasi dari kalium menyesuaikan diri pada cincin heksagonal oksigen yang berbatasan dengan lapisan silika tetrahedral. Hal ini memberikan sambungan yang kuat dari ikatan ionik yang menahan tiap-tiap lapisan secara bersama-sama pada strukturnya dan mencegah molekul air untuk mengisi posisi antarlapisan seperti pada smectite. Illite berbeda dengan muscovite yang mengkristal secara baik yaitu lebih sedikit penggantian Si4+ menjadi Al3+ pada lapisan tetrahedral. Pada muscovite, ¼ dari ion Si 4+ digantikan oleh Al3+ sedangkan pada illite hanya 1/6 saja. Pada lapisan oktahedral dapat juga terjadi penggantian ion Al3+ oleh Mg2+ dan Fe2+. Jarak antarbidang d(001) dari illite adalah 10 Ao.

4) Chlorite

Chlorite umumnya muncul dalam bentuk serpihan dan juga di dalam lempung yang bercampur dengan lapisan batu bara. Mineral liat chlorite berbeda dengan chlorite yang mengkristal secara baik dalam hal adanya susunan acak dari lapisannya dan juga adanya hidrasi. Chlorite adalah mineral dengan tipe lapisan 2 : 1 dengan satu lapisan brusit (Mg(OH)2) pada antarlapisannya. Banyak jenis kation pengganti pada chlorite, namun yang paling umum adalah Mg2+, Fe2+, Al3+ dan Fe3+. Komposisi umum chlorite yaitu (OH)4(SiAl)8(MgFe)6O20. Lapisan yang menyerupai brusit pada posisi antarlapisan mempunyai komposisi (MgAl)6(OH)12. Jarak antar bidang d(001) dari chlorite kurang lebih 14 Ao.

5) Palygorskite (Attapulgite) : Sepiolite

Istilah palygorskite dan attapulgite adalah sinonim, tetapi Komite Nomenklatur Internasional (International Nomenclature Committee) telah mengumumkan bahwa nama yang lebih baik digunakan adalah palygorskite. Bagaimanapun, istilah attapulgite masih digunakan terutam oleh mereka yang bekerja di bidang pertambangan, pengolahan dan penggunaan mineral liat. Palygorskite dan sepiolite adalh silika tipe lapisan 2 : 1. Lapisan tetrahedral dihubungkan tak terbatas pada dua dimensi. Namun, jenis tanah liat ini berbeda secara struktur dari mineral liat yang lain yaitu bahwa lapisan oktahedralnya sambung menyambung hanya pada satu dimensi dan lapisan tetrahedralnyadibagi menjadi pita-pita oleh pembalikan perodik dari baris-baris tetrahedron. Pada palygorskite, dimensi dari salurannya kira-kira antara 4 Ao sampai 6 Ao dan pada sepiolite kira-kira 4 Ao sampai 9,5 Ao. Kedua jenis mineral liat ini adalah jenis magnesium silika tetapi palygorskite mempunyai kandungan alumina lebih tinggi. Rumus umum palygorskite adalah (OH2)4Mg5Si8O20.4H2O. Rumus umum untuk sepiolite adalah (OH2)4(OH)4Mg8Si12O30.8H2O.

Pada penelitian ini tanah lempung yang digunakan adalah tanah lempung dari Desa Iraonogeba Kecamatan Moroó Kabupaten Nias Barat Provinsi Sumatera Utara yang dalam bahasa derah setempat sering juga disebut dengan gambo. Pemilihan jenis lempung ini didasarkan atas karakteristik dari tanah lempung ini yaitu berwarna putih keabu-abuan dan tidak mudah kering ketika musim kemarau. Tanah lempung ini pada umumnya digunakan sebagai bahan dasar pembuatan periuk tanah yang dalam bahasa daerah setempat disebut dengan bowoa tanö. Karakteristik dari jenis tanah lempung ini telah dilakukan dengan melakukan pengamatan morfologi permukaan SEM dan kandungan unsur dengan menggunakan EDX. Hasil pengamatan morfologi permukaan dari tanah lempung ini memperlihatkan bahwa ukuran butiran yang beragam karena belum dilakukan pengayakan ketika pengamatan SEM dan memiliki pori-pori yang beragam bentuk serta ukurannya.Dari hasil pembacaan kandungan unsur dapat dilihat bahwa unsur-unsur yang terdapat pada tanah lempung ini adalah unsur O = 49,75% ; Si = 26,03% ; Al = 13,15% ; Fe = 4,46% ; K = 3,42% ; Mg = 1,66% ; Na = 1,16% ; Ti = 0,37%. (Lampiran C)

2.3Arang Aktif

Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara di dalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan aktivator bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif.

Arang aktif dibagi atas 2 tipe, yaitu arang aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Arang aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk powder yang

sangat halus, diameter pori mencapai 1000A0, digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat penganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia. Diperoleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. Arang aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 A0 , tipe pori lebih halus, digunakan dalam fase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batubata atau bahan baku yang mempunyai bahan baku yang mempunyai struktur keras.

Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu :

1. Sifat Adsorben

Arang aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing- masing berikatan secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar. Selain kompisisi dan polaritas, struktur pori juga merupakan faktor yang penting diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan. Jumlah atau dosis arang aktif yang digunakan, juga diperhatikan.

2. Sifat Serapan

Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari stuktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorpsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan.

3. Temperatur

Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk menyelidiki.temperatur pada saat berlangsungnya proses. Karena tidak ada peraturan umum yang bisa diberikan

mengenai temperatur yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih kecil.

4. pH (Derajat Keasaman)

Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.

5. Waktu Singgung

Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selain ditentukan oleh dosis arang aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama.

Pada penelitian ini arang aktif yang digunakan adalah arang aktif Aquasorb® 1000. Arang aktif Aquasorb ® 1000 adalah media kerja yang berbentuk butiran-butiran karbon aktif yang dibuat dengan aktivasi uap dari batubara bitumen yang mutunya diseleksi. Produk arang aktif ini memiliki bahan adsorbent dengan nilai densitas yang tinggi dan menghasilkan volume pengaktivasi yang maksimum. Arang aktif ini memiliki karakteristik antara lain sebagai berikut luas permukaan = 950 m2/g ; total volume pori = 0,88 cm3/g ; apparent density = 500 kg/m3 ; pH = 8 ; ball pan hardness number = 96%. (Lampiran D)

2.4Keramik

Keramik didefinisikan sebagai seni dan ilmu membuat dan menggunakan partikel padat yang mempunyai bagian material inorganik nonmetalik sebagai komponen terpentingnya (Kingery et al., 1976). Keramik adalah bahan yang keras, memiliki senyawa polikristalin, biasanya inorganik, termasuk silika, metalik oksida, karbida dan bahan bahan hidrida, sulfida dan seleneida. Oksida seperti Al2O3, MgO, SiO2 dan ZrO2 mengandung bahan metalik dan unsur nonmetalik serta garam ionik seperti NaCl, CsCl dan ZnS.

Keramik berasal dari bahasa Yunani keramos/keramikos yang berarti periuk atau belanga yang terbuat dari tanah yang dibakar. Keramik adalah semua benda-benda yang terbuat dari tanah liat/lempung yang mengalami suatu proses pengerasan dengan pembakaran suhu tinggi. Pengertian keramik yang lebih luas

dan umum adalah “bahan yang dibakar tinggi” termasuk di dalamnya semen, gips, metal dan lainnya. Sebelum diproses menjadi keramik, segi penting sifat bubuk mineralnya adalah ukuran partikel (yang mengganti sifat akhir) serta distribusi sifat partikel (mempengaruhi rapatan).

Secara umum keramik merupakan paduan antara logam dan non logam , senyawa paduan tersebut memiliki ikatan ionik dan ikatan kovalen yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

a. Sifat Mekanik

Keramik merupakan material yang kuat, keras dan juga tahan korosi.Selain itu keramik memiliki kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi.Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Di dalam keramik, karena kombinasi dari ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser.

Faktor rapuh terjadi bila pembentukan dan propagasi keretakan yang cepat. Dalam padatan kristalin, retakan tumbuh melalui butiran (trans granular)

2.6.2 Porositas 26

2.7 Pengujian Sifat Mekanis Keramik 26

2.7.1 Kuat Tekan 26

2.7.2 Kekerasan 27

2.8 Analisa Mikrostruktur Keramik 27

2.8.1 SEM-EDX (Scanning Electron Microscope Energy 27

Dispersive X-Ray Spectometer)

2.9 Uji Daya Adsorpsi Uap Air 28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 30

3.1 Tempat Penelitian 30

3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian 30

3.2.1 Peralatan 30

3.2.2 Bahan 32

3.3 Prosedur Penelitian 32

3.4 Diagram Alir Penelitian 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 37

4.1 Hasil Pengujian Sifat Fisis Keramik Berpori 37

4.1.1 Serapan Air 37

4.1.2 Porositas 39

4.2 Hasil Pengujian Sifat Mekanis Keramik Berpori 41

4.2.1 Kuat Tekan 41

4.2.2 Kekerasan 43

4.3 Hasil Karakterisasi Scanning Electron Microscope 45

– Energy Dispersive (X – Ray)

4.3.1 Morfologi Permukaan 45

4.3.2 Ukuran Diameter Pori 47

4.3.3 Kandungan Unsur 49

4.4 Hasil Pengujian Daya Adsorpsi Permukaan Uap Air 54

5.2 Saran 58

DAFTAR PUSTAKA 59

LAMPIRAN 61

LAMPIRAN A (DATA DAN CONTOH PERHITUNGAN) 62

LAMPIRAN B (DOKUMENTASI PENELITIAN) 81

LAMPIRAN C (KARAKTERISTIK TANAH LEMPUNG 90 DESA IRAONOGEBA KECAMATAN MOROÓ

KABUPATEN NIAS BARAT)

LAMPIRAN D (KARAKTERISTIK ARANG AKTIF 96 AQUASORB ®1000)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.A DATA PENGUKURAN SERAPAN AIR 62

Tabel 2.A DATA PENGUKURAN POROSITAS 64

Tabel 3.A DATA PENGUKURAN KUAT TEKAN 66

Tabel 4.A DATA PENGUKURAN KEKERASAN 68

Tabel 5.A DATA PENGUKURAN ADSORPSI UAP AIR 71

CAMPURAN 80% : 20% DENGAN HOLDING TIME 2 JAM

Tabel 6.A DATA PENGUKURAN ADSORPSI UAP AIR 76

CAMPURAN 90% : 10% DENGAN HOLDING TIME 4 JAM

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Segitiga Tekstur Tanah 8

Gambar 2.2 Diagram Struktur Lapisan Oktahedron 10

Gambar 2.3 Diagram Struktur Lapisan Tetrahedron 10

Gambar 2.4 Diagram Struktur Kaolinte 11

Gambar 2.5 Diagram Struktur Smectite 12

Gambar 2.6 Diagram Struktur Illite 13

Gambar 2.7 Diagaram Struktur Chlorite 14

Gambar 2.8 Diagram Struktur Palygorskite dan Sepiolite 15

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 35

Gambar 4.1 Grafik Variasi Campuran vs Serapan Air 37 Gambar 4.2 Grafik Variasi Campuran vs Porositas 39 Gambar 4.3 Grafik Variasi Campuran vs Kuat Tekan 41 Gambar 4.4 Grafik Variasi Campuran vs Kekerasan 43 Gambar 4.5 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 46

80% : 20% dengan Holding Time 2 Jam pada Perbesaran 500 kali.

Gambar 4.6 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 46 90% : 10% dengan Holding Time 4 jam pada

Perbesaran 500 kali

Gambar 4.7 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 47 80% : 20% dengan Holding Time 2 Jam pada

Perbesaran 1500 kali Beserta Ukuran Pori

Gambar 4.8 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 48 90% : 10% dengan Holding Time 4 Jam pada

Perbesaran 1500 kali Beserta Ukuran Pori

Gambar 4.9 Hasil Pembacaan Kandungan Unsur EDX Sampel 50 dengan Campuran 80% : 20% dengan holding time 2 jam

pada Perbesaran 1000 kali

Gambar 4.10 Hasil Pembacaan Kandungan Unsur EDX Sampel 52 dengan Campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam

pada Perbesaran 1000 kali

Gambar 4.11 Grafik Waktu Pengujian Daya Adsorpsi Uap Air 54 Berdasarkan Konsentrasi Hidrogen

Gambar 4.12 Grafik Waktu Pengujian Daya Adsorpsi Uap Air 56 Berdasarkan Tegangan Keluaran

DAFTAR PERSAMAAN

Halaman

Persamaan 2.1 Serapan Air 26

Persamaan 2.2 Porositas 26

Persamaan 2.3 Kuat Tekan 26

Persamaan 2.4 Kekerasan 27