Pembuatan Keramik Berpori Sebagai Filter Gas Buang Dengan Aditif Karbon Aktif

TESIS

Oleh

TIAR DELIMAWATI TAMBUNAN

067026024/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

TESIS

Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

TIAR DELIMAWATI TAMBUNAN

067026024/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

Program Studi : Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc) (Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS) Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Direktur,

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

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. Anggota : 1. Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS

2. Prof. H. Muhammad Syukur, MS 3. Dr. Marhaposan Situmorang 4. Drs. Ferdinan Sinuhaji, M.Si 5. Drs. Tenang Ginting, MS

1100º C. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa terdapat korelasi yang signifikan antara pertambahan karbon aktif dengan daya absorbsi keramik berpori.Keramik dibuat dengan bahan dasar kaolin, clay, feldspar, dan kuarsa yang semuanya dari daerah setempat, keramik dibuat dengan metode slip casting, dan pembakaran pada suhu 1100º C. Keramik berpori yang terbentuk adalah keramik berpori dengan ukuran susut bakar sebesar1,96% s/d 3,59%, porositas antara 35,54% s/d 63,30%, densitas 1,36 gr/cm3 s/d 0,70 gr/cm3, kekerasan 140 kgf/mm2 s/d 86 kgf/mm2, kekuatan tekan 11,48 x 105 s/d 0,88 x 105 Pa, serta dapat mengabsorbsi CO sebesar 14% s/d 27,65%, CO2 sebesar 7,85% s/d 26,09%,dan HC 0,31% s/d 15,11%.

gas filter with active carbon as aditif and furnace at 1100º C. The values shown there,s a significant corresponding between active carbon with the absorbstion. The rute materials for making ceramics are caolin, clay, feldspar, and quartzs, they all came from native materials, and its used slip casting method, then burned in temperature 1100º C .The porous ceramic,s characteristic are burned shrinking 1,96% - 3,59%, porosity 35,54% - 63,30%, density 1,36 gr/ cm3 – 0,70 gr/cm3, hardness 140 kgf/mm2 – 86 kgf/mm2, strength pressure 11,48 – 0,88 x 105 Pa, and the absorbtion of CO is 14% - 27,65%, CO2 7,85% -26,09%, HC 0,31% - 15,11%

mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

Pemerintah Provinsi Sumatera Utara c/q. BAPEDA PROVSU yang telah memberikan kesempatan kepada penulis mengecap pendidikan S-2.

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.AK, Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Ir. Chairun Nisa, M.Sc, atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Pembimbing Utama, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc dan Pembimbing Lapangan Drs. Anwar Darma Sembiring M.Si yang telah memberikan arahan dan motivasi yang sangat berarti bagi penulis untuk menyelesaikan penelitian ini.

Kepada Bp.Drs.Eidi Sihombing MS, yang banyak membantu memberikan masukan dalam melaksanakan penelitian ini.

Kepada Bp. P.Sitindaon, Kepala Balai Logam, Bp. Nurdin Bukit, MS Kepala Laboratorium Fisika Unimed, Bp. Prof. DR.Azward Manaf, Kepala lab. MIPA UI Depok, Bp.Sudarto WaKa Bengkel AUTO 2000 Gatot Subroto, Bp.Manalu Kades Naga Timbul Kec. Parmonangan TAPUT, Bpk. Aman Batubara, pemandu jalan desa Batu Nanggor, Sdr. Larry yang turut dalam pencarian bahan penelitian. Terimakasih atas segala bantuannya.

Ibunda Ny MT Tambunan, D.br.Panjaitan, terimakasih karena telah menanamkan prinsip-prinsip hidup yang baik, dan telah menjadi pendorong untuk menjadi yang lebih baik.

yang dengan penuh pengertian dan antusias menanti selesainya penelitian ini, dan kepada seluruh keluarga besar Marbun dan Tambunan, terimakasih atas dukungan dan doanya.

Kepada teman-teman satu tim yang bahu membahu saling memberi dorongan demi terselesaikannya penelitian ini, dan tidak lupa teman – teman angkatan 2006 terimakasih atas dukungan morilnya.

Penulis menyadari tulisan ini masih jauh dari sempurna sehingga sangat diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaannya. Dan akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi pembaca khususnya untuk Sekolah Pascasarjana Program Studi Magister Fisika Universitas Sumatera Utara.

Nama lengkap berikut gelar : Tiar Delimawati. Tambunan Tempat dan Tanggal lahir : Medan, 05 Oktober 1966

Alamat rumah : Jl. Pasar V Timur Blok VI No.8. Medan Estate Telp./HP : 061- 7385689 / 06176312954

e-mail : tambunantiar@yahoo.co.id Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 20 Medan

Alamat Kantor : Jl.Besar Bagan Deli. Medan Belawan Telepon : 061-6944495

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri 060879 TAMAT : 1979

SMP : SMP Negeri X Medan TAMAT : 1982 SMA : SMA Negeri 3 Medan TAMAT : 1985

Diploma -3 : IKIP Negeri Medan TAMAT : 1988 Strata-1 : IKIP Negeri Medan TAMAT : 1997 Strata-2 : Program Studi Magister Fisika TAMAT : 2008

ABSTRAK... i

ABSTRACT ...ii

KATA PENGANTAR ………..iii

RIWAYAT HIDUP ………..………..v

DAFTAR ISI ………...vi

DAFTAR TABEL ………...…..viii

DAFTAR GAMBAR ……….ix

DAFTAR LAMPIRAN ………..x

BAB I. PENDAHULUAN ……….1

1.1. Umum ………..1

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ………4

2.1. Prinsip Dasar Keramik ………6

2.2. Senyawa Keramik ………. 8

2.3. Bahan-bahan Keramik ……….9

2.4. Keramik Berpori ……….15

2.5. Absorbsi ………17

2.6 Pengukuran dan Analisa ……….18

2.6.1 Penyusutan (shrinkage) ………...18

2.6.2 Porositas ………..19

2.6.3 Densitas ………...20

2.6.4 Kekerasan ………...21

2.6.5 Analisa Kualitatif XRD ………..22

2.6.6 Uji Emisi Gas Buang ………...23

BAB III. METODE PENELITIAN ………24

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ………..24

3.2. Alat dan Bahan ………24

3.2.1 Alat-Alat yang Dipergunakan ………..24

3.2.2 Bahan-Bahan yang Dipergunakan ………. 25

3.2.3 Prosedur Penelitian ………... 26

3.2.4 Variabel dan Parameter Penelitian ………... 28

3.2.5 Alat Pengumpul Data Penelitian ……… 28

3.2.11 Uji Absorbsi Gas Buang……… 32

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ………... 33

4.1. Susut Massa ………. 33

4.2. Susut Volum (susut bakar) ………. 34

4.3. Densitas dan Porositas ……… 35

4.4. Kekuatan Tekan ………. 37

4.5. Hasil Uji Kekerasan ……… ……….. 38

4.6. Hasil Uji Absorbsi Gas Buang ………. 39

4.7. Hasil Uji Analisa XRD ………. 41

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ………... 45

5.1. Kesimpulan ………. 45

5.2. Saran ... 46

Nomor J u d u l Halaman

3.1 Komposisi Bahan Dasar... 26

4.1 Hasil Pengukuran Susut Massa ... 33

4.2 Hasil Pengukuran Susut Bakar ... 34

4.3 Hasil Pengukuran Densitas dan Porositas ... 35

4.4 Hasil Uji Kekuatan Tekan ... 37

4.5 Hasil Uji Kekerasan ... 38

4.6 Hasil Uji Absorbsi Gas Buang ... 39

4.7 Hasil Analisa XRD Aditif 0% ... 42

4.8 Hasil Analisa XRD Aditif 5% ... 43

2.1 Difraksi Sinar X ... 23

3.1 Diagram Alir Penelitian ... 27

4.1 Grafik Hubungan Antara Porositas dengan Aditif ... 36

4.2 Grafik Hubungan Antara Densitas dengan Aditif ... 36

4.3 Grafik Hubungan Antara Kekerasan dengan Aditif ... 38

4.4 Grafik Hubungan Antara Absorbsi CO dengan Aditif .. 40

4.5 Grafik Hubungan Antara Absorbsi CO2 dengan Aditif... 40

4.6 Grafik Hubungan Antara Absorbsi HC dengan Aditif... 41

4.7 Pola XRD Sampel Aditif 0 %... 41

4.8 Pola XRD Sampel Aditif 5 % ... 42

A Tabel Hasil Analisa AAS Bahan Dasar ... 49

B Grafik Hasil XRD Bahan Dasar ... 50

C Tabel Data Pengukuran Massa Sampel ... 54

D Tabel Data Pengukuran Diameter dan Tebal Sampel ... 58

E Tabel Data Pengukuran Silinder ... 62

F Tabel Data Pengukuran Volum Silinder ... 64

G Tabel Data Hasil Pengujian ... 65

H Regresi Porositas ... 66

I Regresi CO ... 68

J Regresi CO2 ... 69

K Regresi HC ... 70

L Foto-Foto Dokumentasi ... 71

1.1 UMUM

Kesadaran masyarakat akan pencemaran udara akibat gas buang kendaraan bermotor di kota-kota besar dewasa ini semakin tinggi. Di banyak kota besar, gas buang kendaraan bermotor menyebabkan ketidaknyamanan pada orang yang berada di tepi jalan dan menyebabkan masalah pencemaran udara pula. Di DKI Jakarta, kontribusi bahan pencemar dari kendaraan bermotor ke udara adalah sekitar 70 % (Tugaswati T. A, Suzuki, 1995) dan dari data Kementerian Lingkungan Hidup menyebutkan, polusi udara dari kendaraan bermotor bensin menyumbang 70 % karbon monoksida (CO), 100 % plumbum (Pb), 60 % hidrokarbon (HC), dan 60 % oksida nitrogen (NOX).

Bahan-bahan pencemaran udara yang terdapat pada gas buang kendaraan bermotor seperti oksida-oksida sulfur dan nitrogen, partikulat-partikulat dan senyawa-senyawa oksidan, menyebabkan iritasi pada mata maupun kulit dan radang pada saluran pernafasan. Juga terdapat sulfur oksida (SO2) yang dapat terabsorbsi di dalam

hidung, saluran pernafasan dan saluran ke paru-paru, sedangkan nitrogen oksida (NO2) yang dapat mengganggu fungsi saluran pernafasan ( Tugaswati T.,2000).

Mengingat luasnya akibat-akibat yang disebabkan oleh pencemaran yang diakibatkan oleh gas buang kendaraan bermotor tersebut maka terlintas keinginan untuk sekedar mengurangi pencemaran yang berasal dari gas buang kendaraan

bermotor, yaitu dengan membuat semacam filter yang dibuat dari bahan keramik berpori yang ditempatkan pada knalpot kendaraan.

Keramik pada awalnya berasal dari bahasa yunani keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran (Keramik Wikimedia, 2008). Tetapi seiring kemajuan teknologi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat. Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya.

Bahan baku keramik yang umum dipakai adalah kaolin, feldspar, clay, dan kuarsa. Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal, komposisi kimia dan mineral bawaannya. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung pada lingkungan geologi dimana bahan diperoleh. Secara umum strukturnya sangat rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas, kurangnya beberapa elekton bebas keramik membuat sebagian besar bahan keramik secara kelistrikan bukan merupakan konduktor dan juga menjadi konduktor panas yang jelek. Disamping itu keramik mempunyai sifat rapuh, keras, dan kaku. Keramik secara umum mempunyai kekuatan tekan lebih baik dibanding kekuatan tariknya. Sifat keporian dari bahan filter yang akan dibuat diperoleh dari bahan keramik itu sendiri juga dengan pemberian aditif karbon aktif. Karbon berpori atau yang lebih dikenal dengan nama karbon aktif digunakan secara luas sebagai adsorben dalam proses industri untuk menghilangkan sejumlah pengotor, terutama yang berhubungan dengan zat warna, pengolahan limbah, pemurnian air, obat-obatan, dan lain-lain.

Bahan baku utama dalam pembuatan karbon aktif adalah semua bahan organik yang memiliki kandungan karbon tinggi seperti tempurung kelapa, kayu, gambut, tulang, batubara, dan lain-lain. Penggunaan filter dimaksudkan menangkap polutan partikel pada permukaan filter. Absorben mempunyai daya kejenuhan sehingga selalu diperlukan pergantian, bersifat disposal (sekali pakai buang) atau dibersihkan kemudian dipakai kembali.

Bahan dasar sampel keramik berpori seluruhnya berasal dari bahan lokal , sedangkan pembuatan sampel dilakukan di Lab.Kristalografi Departemen Fisika FMIPA USU, Lab Material UNIMED, PUSLITBANG Perindustrian. Pengujian sampel dilakukan di Lab MIPA USU, PUSLITBANG Perindustian, dan Lab. MIPA UI Depok.

Pengukuran kualitas udara oleh Kementerian Lingkungan Hidup (KLH) tahun 2002 menunjukkan, kualitas udara enam kota, yaitu Jakarta, Surabaya, Bandung, Medan, Jambi dan Pekan Baru dalam kategori baik (tingkat kualitas udara tidak memberikan efek buruk bagi kesehatan manusia serta tidak berpengaruh pada tumbuhan dan nilai estetika bangunan) hanya terjadi 22 – 62 hari dalam setahun

Seperti telah disebutkan bahwa penyumbang terbanyak polusi udara adalah gas buang kendaraan bermotor, dimana bahan-bahan pencemar udara yang terdapat didalamnya seperti oksida-oksida sulfur dan nitrogen, partikulat dan senyawa-senyawa oksidan lainnya adalah merupakan penyumbang polusi terbesar dikota-kota besar, bahan-bahan pencemar ini mempunyai dampak yang sangat luas bagi kesehatan manusia. Komponen utama bahan bakar adalah hidrogen (H) dan karbon (C), pembakarannya akan menghasilkan senyawa HC, CO, CO2, serta NOX pada

kendaraan berbahan bakar bensin. Dari senyawa-senyawa itu yang paling berbahaya bagi kesehatan adalah HC dan CO.

Penyebab tingginya HC antara lain pengapian tidak tepat, kompresi lemah, maupun kabel busi yang sudah aus, sedangkan kadar CO akan bertambah tinggi jika dalam proses pengapian, komposisi bahan bakar lebih banyak dari pada udara (O2) yang

diperlukan untuk mengubah CO menjadi CO2 .

Dampak emisi gas buang kendaraan bermotor antara lain adalah :

a. Pb (Timbal) dapat mengakibatkan penurunan tingkat kecerdasan dan perkembangan mental anak, mengakibatkan tekanan darah tinggi, fungsi reproduksi laki-laki, terganggunya fungsi ginjal.

b. CO (Karbon Monoksida) dapat menyebabkan pengurangan kadar oksigen dalam darah sehingga mengakibatkan pusing, gangguan berpikir, penurunan reflek, gangguan jantung, bahkan kematian.

c. NOX (Oksida Nitrogen) dapat menimbulkan iritasi mata, batuk, gangguan

jantung dan paru-paru, asma, dan infeksi saluran pernapasan.

d. HC (Hidrokarbon) menyebabkan iritasi mata, pusing, batuk, mengantuk, bercak kulit, perubahan kode genetik, memicu asma dan kanker paru-paru.

Publikasi yang dikeluarkan Bank Dunia tahun 1994 menyebutkan pencemaran udara di Jakarta mengakibatkan munculnya 1200 kasus kematian prematur, 32 kasus penyakit pernafasan, dan 464 kasus asma

Oleh sebab itu dianjurkan kepada pemilik kendaraan bermotor untuk secara berkala menguji emisi gas buang kendaraannya dengan alat yang bernama Gas Analyzer agar dapat meminimalkan polusi akibat gas buang kendaraan bermotor .

Tetapi desain mobil sekarang ini telah mengacu pada kesehatan lingkungan hidup, seperti misalnya Toyota yang memasang catalytic converter pada mesin mobil yang diproduksi diatas tahun 2005. Catalytic converter itu sendiri bahan utamanya platinum, paladium, iridium, dan rodium . Katalik ini bekerja berdasarkan Three

Ways Catalytic Converter (TWC) , yaitu sebagai katalis, pengoksidasi dan deoksidasi yang bekerja dalam satu sistem, sehingga zat polutan dapat diubah menjadi zat-zat tidak berbahaya bagi lingkungan.

2.1 PRINSIP DASAR KERAMIK

Keramik didefinisiktan sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Tetapi saat ini definisi keramik aadalah semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat. Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya.

Keramik mempunyai sifat rapuh, keras, dan kaku. Sifat bahan keramik ini sangat tergantung pada ikatan kimianya. Ikatan kovalen memberi sifat dapat mengarah pada kekuatan kristal dan strukturnya lebih rumit dari ikatan logam atau ion, dimana struktur kristalnya digambarkan seperti bola-bola yang tersusun rapat. Ikatan kovalen sangat kuat sehingga keristalnya bersifat kuat dan mempunyai titik didih serta sifat isolator yang baik. Keramik secara umum mempunyai kekuatan tekan lebih baik dibandingkan kekuatan tariknya. Pada prinsipnya keramik terbagi atas mikkeram tradisional dan keramik halus.

Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam seperti kaolin, feldspar, ball clay, kuarsa. Yang termasuk keramik ini adalah : barang pecah belah (dinner ware), keperluan rumah tangga (tile, bricks) dan untuk industri (refractory).

Keramik halus (fine ceramics) atau keramik modern biasa disebut keramik teknik, advanced ceramic, engineering ceramic, technikal ceramic, adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti : oksida logam (Al2O3, ZrO2, MgO, dll). Penggunaannya sebagai elemen pemanas,

semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis. (Refractron Technologies Corp. 2001 )

Keramik berbeda dengan logam bila ditinjau dari strukturnya yang lebih rumit dibanding logam. Beberapa hal yang penting dari keramik dan logam dinyatakan sebagai berikut:

a. Logam mempunyai konduksi panas dan listrik yang lebih baik daripada keramik yang dalam kenyataannya berhubungan dengan elektron valensi bebas di dalam logam. Sebaliknya, keramik mempunyai sifat dielektrik yang lebih baik dari pada logam.

b. Bahan keramik lebih stabil dari pada logam dalam keperluan kimia dan panas. Hal ini merujuk kepada energi bebas lebih rendah dari pada seyawa keramik dibanding logam.

c. Logam mempunyai regangan yang sebanding dengan kekuatan tekan, dimana bahan keramik mempunyai kuat tekan yang lebih besar dibanding tegangannya. Perbedaan struktur logam dan keramik sangat kontras.

Pada senyawa keramik yang mengandung bahan bukan logam dan elemen-elemen semi logam, karena pembagian elektronnya dapat terjadi polimerisasi yang mungkin ditemukan dalam beberapa bahan keramik. Kebanyakan bahan keramik dari gelas mengalami polimerisasi tinggi. (Sembiring,A.D 1990 )

2.2 SENYAWA KERAMIK

Bahan keramik terdiri dari fasa kompleks yang merupakan senyawa unsur

metal dan nonmetal 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 kompleks. Pada dasarnya bahan baku keramik adalah:

a. Bahan Plastis

Bahan ini berupa tanah liat (argiles) dengan kandungan mineral yang bersifat liat dan mineral tambahan yang berasal dari endapan kotoran. Mineral ini berupa Silikat, Mg, Fe, bersifat kapur dan alkalis.

b. Bahan Fondant (Pelebur)

Bahan ini berupa feldsfar dengan kandungan alumino silikat alkalin beranekaragam, yang terdiri dari:

1). Ortose : (Si3Al)O8 K : Potassis

2). Albite : (Si3Al) O8 Na : Sodis

c. Bahan Penghilang Lemak

Bahan ini adalah bahan baku yang mudah dihaluskan dan koefisien penyusutannya sangat rendah. Biasanya bahan ini berfungsi sebagai penutup kekurangan-kekurangan yang ada, karena plastisitas yang eksesip dari tanah liat, terdiri dari silika (SiO2) atau kwarsa yang berbeda

bentuknya. Untuk bahan baku keramik tahan panas adalah terdiri dari bahan yang mengandung Mg dan silikat aluminium.

d. Bahan Tahan Panas

Bahan ini terdiri dari bahan yang mengandung Mg dan silikat aluminium.

2.3 BAHAN-BAHAN KERAMIK

a. Kaolin

Kaolin dipercaya berasal dari bahasa cina kaoling, yang berarti pegunungan tinggi (Norton, 1973) yaitu gunung yang terletak di dekat sauchaufa yang tanah lempungnya telah diambil sejak dahulu kala. Kaolin digolongkan dalan dua type, yaitu :

1. Kaolin yang berasal dari proses hidrotermal, yaitu pengikisan yang terjadi akibat pengaruh air panas yang terdapat pada retakan, patahan dan daerah permeabel lainnya dalam batu-batuan.

2. Kaolin yang berasal dari proses pelapukan (sedimentasi) , yaitu pelapukan batuan beku dan batuan metamorphic, yang reaksinya adalah :

HAlSi3O8 HAlSiO4 + 2 SiO2 (desilikation)

2 HAlSiO4 + H2O (OH)4 Al2Si2O5 (hydration)

Kaolin pada suhu diatas 600º C bersifat amorf , tetapi pada saat suhunya mencapai 1300ºC berubah menjadi mulit (M,Syukur, 1982), hingga pada grafik XRD tidak ditemukan lagi puncak-puncak (peak) yang dipergunakan untuk pembuatan sampel adalah kaolin yang berasal dari Kec. Bandar Pulau Kab. Asahan Sumatera Utara dengan spesifikasi SiO2 71,20 %, Al2O3 13,36%, Fe2O3 2,00%, LiO2 0,26%,

CaO 0,15%, MgO 3,55%, K2O 0,27%, Na2O 0,51%, LOI 8,70%.(Lampiran A)

Hasil analisa sinar X dari kaolin ditunjukkan dalam lampiran B (hal 50) b. Kuarsa (Silika)

Kuarsa adalah salah satu mineral yang berupa kristal yang sempurna yang terdiri dari kristal-kristal silika (SiO2). Kuarsa merupakan hasil pelapukan batuan

yang mengandung mineral utama seperti, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, Na2O3, TiO2, K2O.

Hasil pelapukan kemudian tercuci dan terbawa oleh air dan angin dan terendapkan di tepi-tepi sungai, danau atau laut. Endapan yang berupa hasil pelapukan tersebut jika sudah bertahun-tahun dapat membentuk semacam bukit batu yang sangat keras dan kokoh.

Kuarsa mempunyai struktur atomik tetrahedron (SiO4) dalam tiga dimensi,

dimana tiap atom silikon dikelilingi oleh empat atom oksigen. Kuarsa berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya, memiliki sifat-sifat fisik antara lain, kekerasan 7 (skala Mohs), berat jenis 2,65, titik lebur 17,16º C, panas spesifik 0,185, dan konduktivitas panas 12 - 100º C.

Kuarsa yang dipergunakan untuk pembuatan sampel berasal dari Desa Naga Timbul Kec.Parmonangan Kab.Tapanuli Utara, dengan spesifikasi sebagai berikut: SiO b2 98,66%, Al2O3 0,39%, Fe2O3 0,07%, TiO2 0,01%, CaO 0,10%, MgO 0,02%,

K2O 0,12%, Na2O 0,09%, LOI 0,54% (Lamp. A). Pada lampiran gambar kelihatan

endapan kuarsa yang menurut penduduk setempat telah berusia puluhan tahun yang awalnya hanya berupa gundukan batu kuarsa biasa yang semakin membesar sampai membentuk bukit batu. Hasil analisa sinar X dari kuarsa ditunjukkan pada lampiran B

c. Feldspar

Feldspar terbentuk dari pengkristalan magma intisiv maupun ekstrusiv dan merupakan mineral batuan metamorphic, batuan pegmatic dan juga batuan sedimen. Feldspar berwarna kemerah-merahan atau pink pucat dan memiliki kekerasan 6 (skala

Mohs). Sebagai mineral silikat pembentuk batuan, feldspar mempunyai kerangka struktur tektosilikat yang menunjukkan empat atom oksigen dalam struktur

tetrahedral SiO2 yang dipakai juga oleh strutur tetrahedral lainnya. Kondisi ini

menghasilkan kisi-kisi kristal seimbang terutama bila ada kation lain yang masuk ke dalam struktur tersebut seperti penggantian silikon oleh aluminium.

Terlepas dari bentuk strukturnya, apakah triklin atau monoklin, feldspar

secara kimiawi dibagi menjadi empat kelompok mineral, yaitu. kalium feldspar

(KAlSi3O8), natrium feldpar (NaAlSi3O8), kalsium feldspar (CaAl2Si2O8), dan

barium feldspar (BaAl2Si2O8), sedangkan secra mineralogi feldspar dikelompokkan

menjadi plagioklas dan K-feldspar. Plagioklas merupakan seri larutan padat yang tersusun dari variasi komposisi natrium feldspar dan kalsium feldspar..

Feldspar yang digunakan untuk pembuatan sampel berasal dari Dolok Matutung di Desa Tanggahambing Kec. Pangaribuan Kab. Tapanuli Utara, dengan spesifikasi sebagai berikut: SiO2 66,87%, Al2O3 19,46%, Fe2O3 0,10%, TiO2 0,36%,

CaO 1,23%, MgO 0,07%, K2O 0,34%, Na2O 10,83%, LOI 0,74% (Tabel A). Dan

digolongkan dalam K – fedspar, K-fedspar dapat digolongkan dalam 3 jenis, yaitu (Amethyst Galleries Inc,2008):

1. Microcline (Potassium Aluminium Silikate) 2. Sanidine (Potassium Sodium Aluminium Silicate) 3. Orthoclase (Potasium Aluminium Silicate)

Golongan K-feldspar ini disebut polymorphs, sebab ketiganya mempunyai sifat kimia yang sama (KalSi3O8), tetapi berbeda strukturnya. Hasil analisa sinar x dari feldspar

terlampir (Lamp. B)

d. Lempung (Clay)

Lempung (clay) dikenali sebagai tanah liat, merupakan sejenis mineral halus, berbentuk kepingan, gentian atau hablur yang terbentuk dari batuan sedimen (sedimensary rock) dengan ukuran butir < 1/256 mm (skala wentworth), clay tersusun atas group alumina silikat (seperti Al, Fe, Mg, Si) bisa terbentuk di laut (marine clay), atau di darat (terrestrial clay), dengan proses pembentukan dapat secara allogenic clay (dari luar cekungan sedimentasi), atau secara authigenic clay (terbentuk di dalam lingkaran sedimentasi), misalnya perubahan atau proses alterasi dari mineral feldspar

menjadi clay mineral. Lempung (clay) membentuk gumpalan keras dan kaku apabila kering, bersifat plastis dan melekit apabila basah terkena air dan bersifat viterius bila

dibakar pada suhu tinggi. Yang termasuk clay adalah : ball clay, fire clay, kaolin, brick clay. Ball clay biasanya digunakan untuk pembuatan keramik putih memiliki plastisitas tinggi dan tegangan patah yang baik.

Fire clay merupakan yang terdiri dari mineral kaolinit yang bentuk kristalnya tidak sempurna, mengandung sedikit mika kuarsa dan mineral lempung yang bersifat lunak dan tidak mempunyai perlapisan, fire clay tahan terhadap suhu tinggi (> 1500º C). Fire clay terbentuk karena soil yang tertimbun oleh sedimen lain di daratan atau cekungan lakustrin ataupun delta yang umumnya mengandung batubara. Fire clay

digunakan untuk pembuatan refraktori, batu tahan panas.

Clay yang digunakan untuk pembuatan sampel berasal dari Desa Ranggitgit Kec. Parmonangan Kab.Tapanuli Utara, dengan spesifikasi sebagai berikut: SiO2

62,94%,Al2O3 23,83%, Fe2O3 0,62%, TiO2 0,93%, CaO 0,88%, MgO 0,19%, K2O

0,52%, Na2O 0,45%, LOI 9,64% (Lamp. A).

Hasil analisa sinar X dari bahan clay dapat dilihat pada lampiran B e. Karbon Aktif

Karbon aktif adalah bahan yang mengandung karbon yang telah ditingkatkan daya absorpsinya. Aktivasi merupakan suatu proses yang menyebabkan perubahan fisik pada permukaan karbon melalui penghilangan hidrokarbon, gas-gas dan air dari permukaan tersebut sehingga permukaan karbon semakin luas dan berpori.Sehingga akan lebih mudah menyerap zat-zat lain (Sudirjo ,2006). Karbon aktif atau karbon berpori digunakan secara luas sebagai adsorben dalam proses industri untuk menghilangkan sejumlah pengotor, terutama yang berhubungan dengan zat warna,

pengolahan limbah, pemurnian air, obat-obatan, yang biasanya digunakan dalam bentuk bubuk. Untuk adsorben gas biasanya digunakan dalam bentuk padatan (granular). Bahan baku utama dalam pembuatan karbon aktif adalah semua bahan anorganik yang memiliki kandungan karbon tinggi seperti tempurung kelapa, kayu, gambut, tulang, batubara, dan lain-lain.

Hak paten pertama dalam pembuatan karbon aktif diperoleh eleh R.V.Ostrejko pada 1900, dan pada tahun 1909 didirikan pabrik penghasil karbon aktif pertama di Raciborz Jerman dengan nama EPONIT, dan pada tahun 1911 diproduksi karbon aktif yang dikenal dengan nama norit.

Secara umum faktor yang menyebabkan adanya daya serap karbon aktif antara lain adalah:

a. Dengan adanya pori-pori mikro yang sangat banyak jumlahnya pada karbon aktif, akan menimbulkan gaya kapiler yang menyebabkan adanya daya serap.

b. Luas permukaan yang dimiliki karbon aktif dapat menimbulkan daya serap.

Karbon aktif yang digunakan dalam pembuatan sampel adalah karbon aktif produksi

MERCK, ( kode katalog 102186, hal 217), dan spesifikasi sebagai berikut :

Substances Soluble in Ethanol < 0,2%

Substances Soluble in Hidrocloric Acid < 1%

Ph Value (5% water) 4 – 7

Sulphate (SO4) < 0,01%

Heavy metal (as Pb) < 0,003%

Zn (zinc) < 0,001%

Iodine absorptive capacity (0,05 mol/ I) > 70 ml/gr

Metylene blue absorbtion (0,15% solition) > 12 ml/0,1gr

Residu on ignation (600º C) < 1%

Loss on drying (120º C) < 10%

Particle size - < 100 µm about 90% - d 50 about 30 µm

2.4 KERAMIK BERPORI

Keramik berpori merupakan keramik yang dewasa ini banyak dimanfaatkan, seperti filtrasi ion-ion logam berat, absorbsi gas pada temperatur tinggi, kromatolografi, vacuum chuck, reaktor kimia atau bioreaktor )

Keramik berporositas telah berhasil dibuat dan dimanfaatkan sebagai filter

dalam penuangan logam cair, sebagai katalisator yang biasa ditempatkan dalam sistem gas buang kenderaan bermotor (Van Vlack, 1985). 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). Untuk mereduksi pencemaran di atmosfer digunakan

Refractron Technologies Corp New York USA, adalah badan yang meneliti dan memproduksi keramik berpori, dengan karakteristik standar porositas antara 40 – 50%, sedangkan HP Technical Ceramics memproduksi keramik berpori dengan standar porositas 35 – 50%.

Bahkan Swedish Ceramic Institute dapat membuat keramik berpori dengan tehnik yang berbeda yang dinamakan tehnik protein suspensi hingga memperoleh porositas antara 50 – 80% dari volum keramik.

Pembuatan keramik berpori dari bahan limbah juga telah dilakukan oleh Ryo SASAI, et al (2003), dengan mencampur limbah pabrik kertas, serbuk gergajian kayu (K2CO3) sebagai activator dan clay sebagai aditif. Dikalsinasi pada suhu 850º C

selama 1 jam pada tekanan 2 atmosfer.

Keramik berpori sebagai filter partikulat gas buang diesel juga telah dilakukan oleh Richard L.H dan Robert C.Schenck (1989), serta Purbasari (2005) dimana beliau memanfaatkan limbah anorganik dalam hal ini abu terbang dan bahan dasar lempung dan air. 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.

Keramik berpori yang berfungsi sebagai filter lebih banyak dipergunakan sebagai penyaring air untuk menjernihkan dan menghilangkan aroma, tetapi dewasa ini aplikasinya sudah lebih luas dan variatif .

2.5 ABSORBSI

Absorbsi adalah terserapnya atau terikatnya suatu substansi (adsorbat) pada permukaan yang dapat menyerap (adsorben) . Adsorbsi 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 adsorben lebih besar dari gaya adhesinya). Ketidakseimbangan gaya tarik tersebut mengakibatkan zat yang digunakan sebagai adsorben cenderung menarik zat-zat lain yang bersentuhan dengan permukaannya.

Berdasarkan interaksi molekular antara permukaan adsorben dengan adsorbat, adsorbsi dibagi menjadi dua bagian, yaitu adsorbsi fisika dan adsorbsi kimia.

Adsorbsi fisika terjadi bila gaya intermolekubeslar lebih besar dari gaya tarik antar molekul atau gaya tarik menarik yang relatif lemah antara adsorbat dengan permukaan adsorben, gaya ini disebut gaya Van der Waals, sehingga adsorbat dapat bergerak dari satu bagian permukaan ke bagian permukaan lain dari adsorben.

Adsorbsi 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 adsorbat dengan adsorben dimana terbentuk ikatan kovalen dengan ion. Gaya ikat adsorben ini bervariasi tergantung pada zat yang bereaksi.Absorbsi jenis ini bersifat irreversible

2.6 PENGUKURAN DAN ANALISA

2.6.1 Penyusutan (Shrinkage)

Penyusutan terjadi akibat menurunnya porositas dimana keporian terisi oleh bahan-bahan yang mudah melebur, penyusutan suatu produk erat kaitannyanya dengan proses pembuatan (fabrication) bahan tersebut.

Suhu pembakaran sangat berpengaruh terhadap penyusutan. Semakin tinggi temperatur pembakaran yang diberikan terhadap bahan maka keporian akan semakin tertutupi oleh bahan yang mudah melebur sehingga terjadi penyusutan yang semakin besar , selain temperatur terdapat faktor lain yang mempengaruhi penyusutan tersebut.

Faktor-faktor lain yang mempengaruhi penyusutan antara lain : a.Pembentukan

b.Lama pembakaran

c.Ukuran butiran, komposisi, dll.

Penyusutan massa adalah persentasi penyusutan massa sebelum dan sesudah dibakar, dan secara matematis dirumuskan sebagai:(Sembiring,A. 1995)

Msbl - Mkrg

% susut massa = x 100% ... (2.1) Msbl

Msbl = massa sebelum dibakar

Penyusutan volum (susut bakar) adalah persentasi penyusutan volume sebelum dan sesudah dibakar. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut

Vsbl – Vkrg

% susut bakar = x 100% ... (2.2) Vsbl

Vsbl = volum sebelum dibakar

Vkrg = volum sesudah dibakar

2.6.2 Porositas

Porositas sangat dipengaruhi oleh bentuk renik dan distribusinya. Secara umum porositas dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu :

a. Porositas semu (apparent porosity), yaitu perbandingan volum renik terbuka dengan volum total.

b.Porositas total, yaitu perbandingan jumlah volum renik terbuka dengan volum renik tertutup terhadap volum total.

Porositas semu dapat ditentukan dengan metoda serapan (absorbtion method).Persentase porositas keramik dapat diketahui berdasarkan daya serap bahan terhadap air, yaitu perbandingan volum air yang diserap dengan volum total sampel. Secara matematis hal inidapat dirumuskan sebagai berikut (Gurning ,J. 1994)

(

)

% 100%

b k air t

m m

porositas x

V ρ −

dimana: mb = massa basah (gr) = massa jenis (gr/cm3)

mk = massa kering (gr) Vt = volum total sampel (cm3)

2.6.3 Densitas

Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volum benda. Semakin tinggi densitas (massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumnya. Densitas rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumnya. Sebuah benda yang memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki volum yang lebih rendah dari pada benda bermassa sama yang memiliki densitas lebih rendah.

Densitas (massa jenis) berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat yang sama berapapun massanya dan berapapun volumenya akan memiliki densitas yang sama pula, oleh sebab itu dikatakan bahwa massa jenis atau densitas merupakan ciri khas (sidik jari) suatu zat.

Untuk menghitung besarnya densitas dipergunakan persamaan matemetis berikut, (Gurning, J. 1994)

M

=

... ( 2.4) V

= densitas (gr/cm

3

) M = massa (gr)

2.6.4 Kekerasan

Kekerasan dapat didefenisikan sebagai ketahanan bahan terhadap penetrasi pada permukaannya. Cara pengukuran kekerasan dapat ditetapkan dengan deformasi yang berbeda, yaitu kekerasan Brinnel, Rochwell, Vickers, yaitu yang disebut Static Hardness Tests.

Dynamic Hardness Tests contohnya Shore Scleroscope, Pendulum Hardness,

CloudburstTest, Equotip Hardness.Alat uji kekerasan yang sering digunakan adalah

Brinnel Hardness, Rockwell dan Vickers. Ketiga alat uji ini menggunakan indentor yang bentuknya berupa bola kecil, piramid, atau tirus.Identor berfungsi sebagai pembuat jejak pada logam (sampel) dengan pembebanan tertentu, nilai kekerasan diperoleh setelah diamater jejak diukur

Pada penelitian ini digunakan alat uji kekerasan Equotip Hardness, alat uji ini diperkenalkan pada tahun 1977, dengan satuan pengukurannya disebut Leeb Value

sesuai dengan nama penemunya Dietmar Leeb, meggunakan baterai dalam mengoperasikannya dan bekerja secara otomatis (digital), penggunaannya sangat praktis sesuai dengan bentuknya yang kecil dan sedarhana dan dapat dibawa kemanapun. Untuk menghitung besarnya kekerasan sampel dipergunakan (Vander Voort, 1995)

HB = 0,941 HV ... (2.5)

HB = Hardness of Brinnel

2.6.5 Analisa Kualitatif XRD

Analisa kualitatif XRD adalah suatu cara untuk menentukan identifikasi substansi atau kristal yang terkandung dalam sampel, biasanya selalu memperhatikan pola difraksi yang unik, kecuali bila sampel tersebut amorf atau gas. Pola difraksi yang muncul mencerminkan substansi apa saja yang dikandung sampel tersebut. Analisa ini dimulai dengan mengidentifikasi pola-pola difraksi yang muncul.

Pola-pola itu adalah merupakan substansi seperti apa adanya suatu sampel. Misalnya suatu sampel mengandung senyawa Ax By, maka analisa kuantitatif XRD tetap akan mengungkap senyawa Ax By. Berbeda dengan analisa kimia yang memberikan adanya dua unsur A dan B. Selanjutnya, jika sampel tersebut mengandung Ax By dan A2x By, maka analisa XRD tetap mengungkapkan senyawa

Ax By dan A2x By. Sedangkan menurut analisa kimia hanya memberi dua unsur A

dan B. Untuk mengerjakan analisa kualitatif dimulai dengan menganalisa dan menyusun pola difraksi metoda bubuk. Pola difraksi yang telah dikoreksi merupakan kumpulan substansi yang dapat dikenal. Suatu cara dibutuhkan dalam penyusunan pola-pola difraksi sehingga penelusuran dapat dilakukan dengan cepat.

Nilai puncak pada grafik hasil XRD adalah merupakan pola difraksi yang dihasilkan suatu bahan , akan mematuhi Hukum Bragg. Dari nilai d (jarak antar bidang) dapat ditentukaan sifat khas bahan tersebut.

Pada gambar berikut ditunjukkan jalannya sinar pada bidang difraksi pada peristiwa difraksi sinar x, hingga diperoleh persamaan n = 2 d sin

(Brag,s Law and Diffraction , Glenn A.R, Mineral Physics Institute, 2007) Gambar.2.1 Gambar difraksi sinar X

2.6.6 Uji Emisi Gas Buang

Uji emisi gas buang dengan menggunakan alat Gas Analyzer,alat ini dapat menunjukkan kadar zat-zat polutan yaitu CO, CO2, HC, dan NOX yang keluar dari

knalpot kendaraan bermotor.Hasil pengukurannya dapat langsung diketahui melalui

print- out yang langsung keluar dari alat tersebut, hasil pengukuran meliputi kadar CO (%), HC (ppm), CO2 (%), maupun O2. Gas analyzer dihubungkan dengan mobil

melalui pipa listrik yang dihubungkan ke baterai dan mesin mobil , kemudian mobil dihidupkan sementara gas analyzer diset ke posisi nol, kemudian sensor dimasukkan kedalam knalpot kendaraan dan secara otomatis alat bekerja serta hasil langsung tertera pada monitor alat.

3.1 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN 3.1.1 Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di :

1. Laboratorium MIPA Universitas Sumatera Utara (USU) Medan 2. Laboratorium MIPA (Kimia) UNIMED Medan

3. Laboratorium Material UNIMED Medan

4. PUSLITBANG Departemen Perindustrian Medan Jl. SM.Raja Medan 5. Bengkel PT. Astra Motor (AUTO 2000) Jl. Gatot Subroto Medan 6. Laboratorium MIPA Universitas Indonesia (UI) Depok

7. Pusat Penelitian Fisika-LIPI , Kawasan Puspiptek Serpong Tangerang 3.1.2 Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan mulai akhir Nopember 2007 sampai dengan Mei 2008

3.2 ALAT DAN BAHAN

3.2.1 Alat-Alat Yang Dipergunakan:

1. Neraca Analitis / Digital 2. Ayakan 100 mesh

3. Furnace

4. Cetakan

5. Alat penghancur 6. XRD

7. Alat uji tekan

8. Equotip Hardness Tester

9.Gas Analyzer

10.Jangka Sorong 11.Mixer

12.Gelas Ukur

3.2.2 Bahan-Bahan yang Dipergunakan:

1. Kaolin dari Desa Batu Nanggor Kec.Bandar Pulo Pekan Asahan 2. Felsdpar dari Desa Dolok Matutung Kec.Pangaribuan Tapanuli Utara 3. Clay dari desa Ranggitgit Kec.Parmonangan Tapanuli Utara

4. Batu Kuarsa dari Desa Naga Timbul Kec.Parmonangan Tapanuli Utara 5. Karbon Aktif (Merck)

6. Air

Perbandingan antara bahan dasar (kaolin, feldspar, clay, kuarsa) dengan aditif (karbon aktif) adalah seperti Tabel 3.1 dibawah ini,dimana bahan dasar kaolin, clay, fedspar, dan kuarsa dibuat dengan perbandingan 30%, 30%, 20%, 20%, seperti yang diperlihatkan pada Tabel 3.1 berikut ini.

Tabel 3.1 Komposisi Bahan Dasar dan Aditif

3.2.3 Prosedur Penelitian

a. Pengumpulan bahan-bahan lokal

b. Penghancuran bahan dengan ukuran butir 100 mesh .

c. Analisa Spesifikasi Bahan dengan AAS d. Analisa bahan dengan XRD

e. Pembuatan cetakan f. Pembuatan sampel g. Pembakaran

h. Pengamatan dilakukan dengan analisa XRD, Porositas dan Densitas i. Uji mekanik (uji tekan dan kekerasan)

j. Uji Absorbsi gas buang (Gas Analyzer) No

Bahan Dasar (%)

(kaolin 30%, clay30%, fedspar 20%, kuarsa 20% )

Aditif (%)

1 100 0

2 95 5

3 90 10

4 85 15

5 80 20

k. Diagram Alir Penelitian

a

Gambar. 3.1 Diagram Alir Penelitian Kaolin

BAHAN PENYUSUN

Kuarsa Feldspar Clay Karbon Aktif

Analisa Bahan AAS & XRD Dicampur menurut komposisi

Dimixer 45 menit Dicetak Pengeringan (4 hari)

Dibakar (1100º C) Penahanan 4 jam Pendinginan (1 hari)

Ditimbang, diukur Uji

Tekan

Uji

Kekerasan

Porositas Densitas XRD Gas Analyzer DATA

KESIMPULAN Analisa Data

3.2.4 Variabel dan Parameter Penelitian

a. Variabel Penelitian

Yang menjadi variabel terikat pada penelitian ini adalah presentase gas buang yang terabsorb sedangkan yang menjadi variabel bebas adalah karbon aktif (sebagai aditif).

b. Parameter Penelitian

Parameter adalah ukuran data yang akan diperoleh dari hasil penelitian. Dan yang menjadi parameter dalam penelitian ini adalah :

1. Porositas 2. Densitas 3. Kekerasan 4. Kekuatan Tekan 5.Mikrostruktur (XRD)

6. Absorbsi terhadap gas buang 3.2.5 Alat Pengumpul Data Penelitian

Alat pengumpul data adalah instrumen yang digunakan untuk mengumpulkan data,yaitu :

Atomic Absorbtion Spectrometer Type A- 680 untuk menganalisa komposisi kimia bahan dasar sampel, X- Ray Difraction (XRD) untuk menganalisa struktur mikro sampel, Jangka sorong untuk mengukur diameter dan tebal sampel, Neraca Analitis untuk mengukur massa sampel, Gas Analyzer untuk

mengukur seberapa besar gas radikal CO, CO2, HC, dapat diabsorb, Equatip

Hardness Tester untuk mengukur kekerasan sampel. 3.2.6 Pengolahan Bahan

a. Pembutiran

Pembutiran dilakukan di PUSLITBANG Departemen Perindustrian Medan Jl. Medan- Tj.Morawa, dengan menggunakan alat penggiling cangkang kelapa, lalu diayak dengan ukuran butiran 100 mesh untuk keempat bahan dasar (kaolin, clay, feldspar, kuarsa).

b. Pencampuran (mixed)

Bahan dasar yang telah dalam bentuk serbuk ditimbang, dalam hal ini dengan komposisi kaolin 30%, clay 30%, feldspar 20%, kuarsa 20%, lalu dicampur merata, karbon aktif ditimbang masing-masing dengan komposisi 5%, 10%, 15%, 20%, dan 30%.

c. Pembentukan sampel

Bahan yang telah ditimbang dicampur (bahan dasar + adatif) lalu ditambahkan air, untuk tiap 100 gr bahan keramik ditambahkan sebanyak 90 ml air, diaduk dengan menggunakan mixer selama 1 jam, kemudian dimasukkan kedalam cetakan yang ukuran diameternya 2,19 cm dan tebalnya 1,30 cm untuk sampel yang berbentuk pelet sedangkan untuk sampel yang berbentuk silinder (sampel aplikasi) cetakan yang berukuran besar berdiameter 3,75 cm, diameter cetakan yang berukuran lebih kecil berdiameter 1,64 cm, sedangkan tinggi silinder 6 cm..

Untuk sampel aplikasi cetakan kecil dimasukkan kedalam cetakan besar, baru kemudian campuran bahan keramik yang berupa bubur dituang diantara kedua cetakan.

Cetakan sampel dapat dibuka setelah 24 jam untuk silinder dan 5 jam untuk pelet, lalu dibiarkan diruang terbuka selama 4 hari agar siap untuk dibakar, tetapi sebelum itu ditimbang dan diukur volumenya lebih dahulu. d. Pembakaran

Pembakaran dengan menggunakan oven dari suhu kamar hingga suhu 1100º C selama 2 jam, kemudian ditahan selama 2 jam, kemudian oven

dimatikan (off). e. Pendinginan

Pendinginan dilakukan secara perlahan-lahan , dengan membiarkan sampel tetap didalam oven yang telah dalam kondisi off sampai selama satu hari, baru kemudian dikeluarkan untuk dilakukan pengukuran-pengukuran.

3.2.7 Pengukuran Volum dan Massa Sampel

Pengukuran volum sampel dilakukan dengan menggunakan jangka sorong, yaitu dengan mengukur diameter dan tebal sampel. Hasil pengukuran volum sampel ditunjukkan pada Tabel 4.2

Pengukuran massa sampel dilakukan dengan menggunakan neraca analitis, pengukuran ini berguna untuk membandingkan massa sampel sebelum dan

sesudah dibakar, hingga diperoleh persentasi penyusutannya, yang ditunjukkan pada Tabel 4.1

3.2.8 Pengukuran Porositas dan Densitas

Pengukuran densitas dilakukan dengan membandingkan massa dan volume sampel setelah dibakar, sedangkan pengukuran porositas dilakukan dengan merendam sampel didalam air selama satu hari (24 jam), kemudian massa sampel yang telah direndam tersebut ditimbang, lalu dihitung besarnya porositas dengan menggunakan persamaan (2.3) dan densitas dengan menggunakan persamaan (2.4).

3.2.9 Pengujian Kekerasan dan Uji Tekan

Pengujian kekerasan dilakukan di PUSLITBANG Departemen Perindustrian Medan, yaitu dengan menggunakan Equatip Hardness Tester. Hasil pengujian langsung tertera di monitor alat dalam satuan BH (Brinell Hardness), yang kemudian dikonversikan ke VH (Vickers Hardness) menurut persamaan (2.5) Pengujian tekan dilakukan di Laboratorium Ilmu Dasar (LIDA) USU Medan, dengan menggunakan alat pembeban.

3.2.10 Analisa Kualitatif XRD

Analisa mikrostruktur dilakukan dengan menggunakan X- Ray Difraction

(XRD) yang ada di Laboratorium MIPA UI Depok, dengan spesifikasi alat : Nama alat : X-Ray Difractometer – Philips

Type : PW3710 Tegangan Kerja : V = 40 KV

Arus : I = 30 mA(milli ampere) Radiasi : COK : = 1,78897 Aº

3.2.11 Uji Absorb Gas Buang

Uji absorbsi gas buang dilakukan di PT.Astra International Tbk, dengan menggunakan Gas Analyzer, yang bekerja secara komputerisasi, pengujian dilakukan dengan menggunakan sampel aplikasi yang berbentuk silinder dengan cara menempatkan sampel silinder didalam knalpot kendaraan dengan bantuan baut, kemudian dimasukkan sensor pendeteksi gas buang kedalam sampel, pengujian untuk tiap sampel dilakukan selama 10 menit.

Telah dilakukan pengukuran, pengujian dan analisa terhadap sampel dengan menggunakan jangka sorong, neraca analitik, equatip hardness tester, alat uji tekan, XRD, gas analyzer. Hasil-hasilnya adalah sebagai tersebut berikut.

4.1 SUSUT MASSA

Dari hasil pengukuran terhadap massa sampel sebelum dan sesudah dibakar diperoleh hasil seperti pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Susut Massa

No

Aditif

(%)

Msebelum

dibakar (gr)

Mkering

(gr)

Susut

massa (%)

1 0 4,640 3,968 14,483 2 5 4,001 3,240 19,024 3 10 4,200 3,194 23,952 4 15 3,926 2,800 28,673 5 20 3,200 2,165 32,344 6 30 3,700 2,143 42,081

Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin besar aditif yang diberikan akan semakin besar susut massanya. Hal ini dimungkinkan karena karbon aktif dalam hal ini sebagai aditif akan hilang bila dipanaskan pada suhu 1100º C.

4.2 SUSUT VOLUM (SUSUT BAKAR)

Dari hasil pengukuran volum terhadap sampel sebelum dan sesudah pembakaran diperoleh hasil seperti Tabel berikut ini.

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Susut Bakar

No

Aditif (%)

DSBL

(cm)

TSBL

(cm)

DKRG

(cm)

TKRG

(cm)

VSBL

(cm³)

VKRG

(cm³)

Susut Bakar (%)

1 0 2,040 0,920 2,020 0,910 3,005 2,915 3,018

2 5 2,060 0,920 2,050 0,900 3,065 2,955 3,593

3 10 2,065 0,960 2,050 0,955 3,213 3,151 1,961

4 15 2,050 0,950 2,045 0,935 3,134 3,069 2,059

5 20 2,070 0,840 2,060 0,820 2,826 2,732 3,322

6 30 2,065 1,040 2,050 1,030 3,481 3,398 2,395

Dari data hasil pengukuran susut bakar pada menunTabel 4.2 menunjukkan bahwa tidak terdapat korelasi antara besarnya penyusutan volum dengan penambahan aditif, adanya penyusutan pada sampel setelah dibakar menunjukkan telah terjadi

perubahan susunan atom pada sampel dan telah terjadi proses sintering. Besarnya susut bakar yang diperoleh yaitu antara 1,96 s/d 3,59.

4.3 DENSITAS dan POROSITAS

Setelah dilakukan pengamatan dan pengukuran terhadap sampel yang telah dibakar dengan menggunakan persamaan (2.3) untuk pengukuran porositas dan persamaan (2.4) untuk pengukuran densitas maka diperoleh hasil seperti di bawah ini.

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Densitas dan Porositas No

Aditif

(%)

MKRG

(gr)

MBSH

(gr)

VKRG

(cm³)

Densitas

(gr/cm³)

Porositas

(%)

1 0 3,966 5,002 2,915 1,361 35,54 2 5 3,240 4,560 2,955 1,097 44,68 3 10 3,257 4,791 3,150 1,034 48,68 4 15 2,800 4,383 3,069 0,977 51,57 5 20 2,185 3,700 2,732 0,800 55,46 6 30 2,364 4,515 3,398 0,696 63,30

Hasil pengukuran densitas dan porositas menunjukkan bahwa terdapat korelasi yang jelas antara besarnya densitas dengan penambahan aditif dan besarnya porositas terhadap penambahan aditif . Besarnya densitas berbanding terbalik dengan pertambahan aditif, semakin besar persentase aditif semakin kecil densitas sampel .

Sebaliknya terdapat korelasi linier yang positif antara porositas dengan pertambahan aditif, semakin besar pertambahan aditif semakin besar pula porositasnya.

Gambar.4.1 Grafik hubungan antara porositas dengan aditif

Gambar.4.2 Grafik hubungan antara densitas dengan aditif

Dari kedua grafik porositas dan densitas diatas dapat dilihat hubungan antara porositas dengan densitas dimana keduanya berbanding terbalik.

0 5 10 15 20 25 30

35 40 45 50 55 60 65 Aditif (%) P o ro s it a s (% ) Grafik Porositas-Aditif

0 5 10 15 20 25 30

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 Aditif (%) D e n s it a s (g r/ c m 3 )

4.4 KEKUATAN TEKAN

Setelah melakukan pengujian terhadap kekuatan tekan maka diperoleh hasil pengujian seperti pada tabel berikut.

Tabel 4.4 Hasil Uji Kekuatan Tekan

No

Aditif

(%)

Mbeban

(kg)

Gaya (F)

(newton)

Luas (A)

(cm²)

Kekuatan Tekan (P)

105 Pa

1 0 38 368,6 3,20 11,48 2 5 16 155,2 3,14 4,92 3 10 13 126,1 3,29 3,82 4 15 7 67,9 3,27 2,08 5 20 5 48,5 3,33 1,46 6 30 3 29,1 3,29 0,88

Dari Tabel 4.4 terlihat bahwa pada penambahan aditif sampai 5 % nilai tekanan menurun tajam , tetapi pada penambahan aditif 10- 30 % terjadi penurunan yang cenderung konstan yang semakin kecil untuk aditif yang bertambah besar, hal ini besar kemungkinan disebabkan karena besarnya jumlah porositas pada sampel, sehingga keramik tersebut bertambah rapuh.

4.5 HASIL UJI KEKERASAN

Dari hasil pengujian kekerasan yang telah dilakukan dengan menggunakan

Equotip Harness Tester diperoleh data hasil pengujian sebagaimana tertera pada Tabel 4.5 di bawah ini.

Tabel 4.5 Hasil Uji Kekerasan No Aditif

(%)

Brinell Hardness (HB)

Vickers Hardness (9,8Hv)

1 0 133 140

2 5 111 117

3 10 104 109

4 15 101 106

5 20 99 104

6 30 81 85

Gambar.4.3 Grafik hubungan antara kekerasan dengan aditif

0 5 10 15 20 25 30

80 90 100 110 120 130 140

Aditif (%)

K

e

ke

ra

sa

n

(H

v)

Dari grafik kekerasan – aditif diatas dapat dilihat bahwa pada penambahan aditif sampai 5% besarnya kekerasan menurun tajam, kemudian perlahan-lahan berkurang sampai penambahan aditif 10%, setelah itu penurunan besarnya kekerasan cenderung konstan terhadap pertambahan aditif, hal ini disebabkan karena porositas yang semakin besar sehingga nilai kekerasan semakin kecil.

4.6 HASIL UJI ABSORBSI GAS BUANG

Tabel 4.6 Hasil Uji Absorbsi Gas Buang Tanpa Filter

Dengan Filter Hasil (%)

Aditif

(%)

CO CO2 HC CO CO2 HC CO CO2 HC

0 9,62 10,96 655 8,20 10,1 653 14,76 7,85 0,31 5 9,62 10,96 655 8,04 9,20 609 16,42 16,06 7,02 10 9,62 10,96 655 7,89 8,90 607 17,98 18,80 7,33 15 9,62 10,96 655 7,47 8,80 569 22,35 19,71 13,13 20 9,62 10,96 655 7,44 8,50 582 22,66 22,45 11,15 30 9,62 10,96 655 6,96 8,10 556 27,65 26,09 15,11

Dari grafik 4.4 dibawah terlihat bahwa pertambahan aditif dari 0% sampai 10% mengakibatkan daya absorbsi terhadap CO cenderung stabil tetapi pada penambahan aditif 10% sampai 15% kenaikan daya absorbsi sangat tajam, dari

penambahan15% sampai 20% aditif tidak terlalu banyak perubahan, dan selanjutnya hingga 30 % keaikan kembali konstan.

Gambar. 4.4 Grafik hubungan antara absorbsi CO dengan aditif

Pada grafik 4.5 Absorbsi CO2 – Aditif dibawah ini terlihat bahwa grafik

pengalami kenaikan yang sangat tajam pada penambahan aditif dari 0% sampai dengan 5%, selanjutnya kenaikannya cenderung konstan terhadap daya absorbsi CO2.

CO2

Gambar. 4.5 Grafik hubungan antara absorbsi CO2 dengan aditif

0 5 10 15 20 25 30

14 16 18 20 22 24 26 28 Aditif (%) A b so rb si C O (% )

Grafik Absorbsi CO - Aditif

0 5 10 15 20 25 30

5 10 15 20 25 30 Aditif (%) A bs or b C O 2 ( % )

Gambar. 4.6 Grafik hubungan antara absorbsi HC dengan aditif

Dari grafik 4.6 Absorbsi HC- aditif diatas kelihatan bahwa terjadi kenaikan grafik yang sangat tajam pada penambahan aditif sampai 5%, begitu juga dengan penambahan aditif dari 10% sampai 15% terjadi kenaikan yang tajam, tetapi selanjutnya sampai aditif 30% kenaikannya cenderung konstan.

4.7 HASIL UJI ANALISA XRD

Pola Difraksi XRD Sampel A0

0 50 100 150 200 250 300 350 400

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Sudut 2 Theta (deg)

In te n s it a s (c p s ) . Gambar.4.7 Pola XRD sampel aditif 0º

0 5 10 15 20 25 30

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Aditf (%) A bs or b H C (% )

Tabel 4.7 Hasil Analisa XRDAditif 0 %

Dari hasil analisa XRD terhadap sampel menunjukkan pola yang sama sebelum diberi aditif maupun setelahnya, tetapi pada aditif 20% kelihatan intensitas menurun. Dari hasil ketiga sampel dapat disimpulkan bahwa intensitas maksimum pada 0% , minimum pada 20%, sedangkan puncak difraksi bernilai maksimum pada aditif 5% dan bernilai minimum pada aditif 0%.

Pola Difraksi XRD Sampel R2

0 100 200 300 400 500 600

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Sudut 2 Theta (deg)

In te n s it a s (c p s ) 4.3182 2.476 2.1373 1.456 SiO2 3.3705

1.5465 1 3783

1.8239

Gambar.4.8 Pola XRD sampel aditif 5% No Rel.int

[%] Angle [2theta] d-value [A] d-ref

[A] fasa ( h k l ) no.ref

1 100 31.145 3.3319 3.3300 SiO2 1 0 1 83 – 2466

2 22.8 24.335 4.1625 4.2359 SiO2 1 1 0 83 – 2466

3 18.0 70.995 1.5404 1.5418 K5Na5AlSi3O8 5 3 1 84 – 0710

4 13.2 58.995 1.8166 1.8135 K5Na5AlSi3O8 2 6 2 84 - 0710

5 9.2 46.305 2.2750 2.2742 K5Na5AlSi3O8 3 3 2 84 - 0710

6 8.7 42.735 2.4550 2.4479 K5Na5AlSi3O8 2 4 0 84 - 0710

7 6.2 49.8 2.1245 2.1350 K5Na5AlSi3O8 2 4 1 84 – 0710

8 4.8 47.275 2.2309 2.2312 K5Na5AlSi3O8 2 2 3 84 – 0710

9 4.5 53.81 1.9767 1.9741 K5Na5AlSi3O8 2 2 2 84 – 0710

Tabel 4.8 Hasil Analisa XRD Aditif 5%

Hal tersebut mungkin disebabkan karena semakin besar persentase karbon aktif yang diberikan semakin kecil persentase keempat bahan dasar sehingga menyebabkan penurunan kadar unsur-unsur yang dikandungnya. Setelah pembakaran fasa yang terbentuk adalah SiO2 (Silika Oksida) dan K5Na5AlSi3O8 (Feldspar Potassium)

Pola Difraksi XRD Sampel R5

0 100 200 300 400 500 600

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Sudut 2 Theta (deg)

In te n s it a s ( c p s ) 4.2837 3.3556 2.4655 2.2816 2.2421 2.1337 1.822 1.9844 1.5446 1.6749 1.3737 1.1815 1.2304 SiO2

Gbr.4.9 Pola difraksi XRD sampel aditif 20% No Rel.int

[%] Angle [2theta] d-value [A] d-ref

[A] fasa

( h k l

) no.ref

1 100 30.78 3.3705 3.3300 SiO2 1 0 1 83-2466

2 22.2 23.91 4.3182 4.2359 SiO2 1 0 0 83-2466

3 22.2 24.005 4.3013 4.2359 SiO2 1 0 0 83-2466

4 10.2 49.48 2.1373 2.1350 K5Na5AlSi3O8 2 4 1 84-0710

5 4.7 75.81 1.4560 1.4574 K5Na5AlSi3O8 2 8 2 84-0710

6 4.7 42.355 2.4760 2.4675 K5Na5AlSi3O8 1 5 0 84-0710

7 4.1 45.92 2.2930 2.2899 K5Na5AlSi3O8 0 4 2 84-0710

8 3.7 46.9 2.2477 2.2374 K5Na5AlSi3O8 3 3 2 84-0710

9 3.5 70.675 1.5465 1.5418 K5Na5AlSi3O8 5 3 1 84-0710

10 3.4 58.735 1.8239 1.8273 K5Na5AlSi3O8 4 2 0 84-0710

11 2.3 53.465 1.9885 1.9864 K5Na5AlSi3O8 4 2 2 84-0710

12 1.4 40.905 2.5598 2.5514 K5Na5AlSi3O8 1 1 2 84-0710

13 1.3 38.375 2.7148 2.7532 K5Na5AlSi3O8 1 3 2 84-0710

Tabel 4.9 Hasil Analisa XRD Aditif 20% No Rel.int

[%]

Angle [2theta]

d-value [A]

d-ref

[A] fasa (h k l) no.ref

1 100 30.92 3.3556 3.3300 SiO2 1 0 1 83-2466

2 29.8 24.105 4.2837 4.2359 SiO2 1 0 0 83-2466

3 9.9 42.545 2.4655 2.4675 K5Na5AlSi3O8 1 5 0 84-0710

4 8.5 70.775 1.5446 1.5418 K5Na5AlSi3O8 5 3 1 84-0710

5 7.5 58.805 1.8220 1.8273 K5Na5AlSi3O8 1 5 2 84-0710

6 6 49.57 2.1337 2.1350 K5Na5AlSi3O8 2 4 1 84-0710

7 5.8 47.025 2.2421 2.2374 K5Na5AlSi3O8 2 2 3 84-0710

8 4.5 64.56 1.6749 1.6812 K5Na5AlSi3O8 3 5 3 84-0710

9 4.1 46.035 2.2876 2.2899 K5Na5AlSi3O8 2 4 2 84-0710

10 3.6 53.585 1.9844 1.9864 K5Na5AlSi3O8 4 2 2 84-0710

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap sampel keramik berpori dengan pemberian aditif karbon aktif 0% - 30% dan pembakaran sampai suhu11000 C, dapat disimpulkan bahwa :

1.Semakin besar pertambahan karbon aktif maka semakin besar harga porositasnya

2. Terdapat hubungan yang berbanding terbalik antara banyaknya karbon aktif dengan densitas, kekuatan tekan, dan kekerasan.

3. Besarnya daya absorbsi terhadap gas-gas radikal CO, CO2, dan HC sebanding

dengan banyaknya pori (porositas) pada keramik berpori.

4. Pola difraksi sinar x yang dihasilkan untuk 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, dan 30% adalah sama , perbedaannya hanya pada besar kecilnya intensitas, sedangkan fasa yang terbentuk adalah silika oksida (SiO), dan Feldspar Potassium (K5Na5AlSi3O8).

5.2 SARAN

1. Pembuatan keramik berpori sebaiknya pada suhu diatas 1100º C agar diperoleh hasil yang maksimal, diantaranya kekuatan tekan dan kekerasan yang semakin baik sebab dalam aplikasinya sebagai filter gas buang pada kendaraan bermotor tersebut harus tahan terhadap getaran.

2. Sebaiknya filter yang dibuat lebih tipis, yaitu untuk menghindari pemanasan mesin kendaraan, dan lebih panjang, yaitu agar gas buang kendaraan menyentuh permukaan keramik yang lebih luas.

Glenn A.R. 2007. Braggs Law and Diffraction, How Waves Reveal The Atomic Structure of Crystals.Mineral Phisics Institute, SUNY Stony Brook.New York Gurning, J.1994. Pengaruh Karbon aktif Pada Produksi Keramik Terhadap Sifat

Mekanisnya. Universitas Sumatera Utara. Skripsi

Indah,K.2201 Dampak dan Upaya Penanggulangan Pencemaran Udara.Balitbang Dephan Indonesia.

Keramik.Wikimedia Foundation, Inc (Diakses : 11 Januari 2008)

Norton, F. H. 1973, Elements of Ceramics, Addison – Wesley Publishing Company Purbasari,A.2005, The Development of Porous Ceramics Product By Extrusion

Process in Laboratory Scale.Master Thesis. Bandung – Institute of Tecnology Bandung.

Richard,L.H. and Robert,C.Schenck 1989, Process for Producing Porous Ceramic Filter for Filtering of Particulates From Diesel Exhaust Gases. In United State Patent 4871495. US Patent Storm

Sahrul E.A 2004 Kajian Pembuatan Karbon Aktif Dari Batubaraagai Autrasit Bukit Asam Menggunakan Metode Kombinasi Teknik Aktifasi Kimia Dan Fisika. Departemen Teknik Pertambangan ITB.Ganesha Digital Library

Sasai, R, Masahiro Torazawa, Katsuya Shibaguchi, Hideaki Itoh, 2003, Preparation of Porous Ceramis Materials Dispersed with Activated Carbon from Industrial Solid Wastes and Their Characterization, Journal of Ceramic Society of Japan. Vol 111 (2003) no 1299 (november) pp. 826-830.

Sembiring, A.D. 1995 Pembuatan Keramik Berpori dengan Menggunakan Karbon Aktif sebagai Aditifnya, FMIPA USU Medan

Sembiring,A.D. 1990 Penguat Bahan Keramik Untuk Konstruksi, Universitas Indonesia. Tesis

Smith, W. F 1986, Principles of Materials Science and Engineering, Mc.Graw Hill, New York

Sudirjo,E. 2006, Penentuan Distribusi Benzena – Toluena Pada Kolom Absorbsi Fixed - Bed Karbon Aktif, Fak.Teknik UI.

Sudjana, 1989, Metode Statistika, Tarsito Bandung

Surdia,T.dan Saito Shinroku 1985, Pengetahuan Bahan Teknik, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Syukur,M. 1982, Studi Difraksi Sinar X Mengenai Perubahan Fasa Kaolin Bangka Yang Dipanaskan. Sekolah Pasca Sarjana, ITB, Bandung.

Thorton, P.A,Colangelo, Vito J. 1985, Fundamentals of Engineering Materials, Prentise – Hall International, Inc

Tugaswati, T .A, 2000 Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Dan Dampaknya Terhadap Kesehatan. Universitas Indonesia, Jakarta

Tugaswati, T. A., Suzuki S., Kiryu Y., Kawada T 1995, Automotive Air Pollution in Jakarta With Special Emphasis on Lead, and Nitrogen Dioksida. In : Japan J of Health and Human Ecologi 61: 261-75

Vander Voort, G.F. 1995 , Metallography, Principles and Practice. McGraw- Book Company.

_____Wikipedia Indonesia, Ensiklopedia Bebas Berbahasa Indonesia 2007

10 Februari 2008)

_____www.Distam- propsu.go.id. Proyek Kerja Dinas Pertambangan Sumatera Utara (diakses : 13 Januari 2008)

______1998.Porous Ceramics. In IVF Industrial Research and Development Corp, Argongatan, Sweden

_____2001. Porous Ceramics. In Ceramic Application and Industries Served. Refractron Technologies Corp.Newark, New York.

Tabel Hasil Analisa AAS Bahan Dasar

Tabel Data Pengukuran Massa Sampel No

Aditif

(%)

Kode Sampel MSebelum(gr) MKering (gr)

1 0 R0.1 4,640 3,968

2 0 R0.2 4,640 3,967

3 0 R0.3 4,640 3,968

4 0 R0.4 4,640 3,969

5 0 R0.5 4,640 3,968

6 0 R0.6 4,640 3,966

7 0 R0.7 4,640 3,970

8 0 R0.8 4,640 3,967

9 0 R0.9 4,640 3,969

10 0 R0.10 4,640 3,968

11 5 R1.1 4,001 3,240

12 5 R1.2 4,001 3,238

13 5 R1.3 4,001 3,241

14 5 R1.4 4,001 3,242

15 5 R1.5 4,001 3,239

16 5 R1.6 4,001 3,244

17 5 R1.7 4,001 3,236

Tabel (lanjutan) No

Aditif

(%)

Kode Sampel MSebelum(gr) MKering (gr)

19 5 R1.9 4,001 3,237

20 5 R1.10 4,001 3,243

21 10 R2.1 4,200 3,194

22 10 R2.2 4,200 3,195

23 10 R2.3 4,200 3,196

24 10 R2.4 4,200 3,192

25 10 R2.5 4,200 3,193

26 10 R2.6 4,200 3,194

27 10 R2.7 4,200 3,196

28 10 R2.8 4,200 3,192

29 10 R2.9 4,200 3,195

30 10 R2.10 4,200 3,193

31 15 R3.1 3,926 2,800

32 15 R3.2 3,926 2,798

33 15 R3.3 3,926 2,800

34 15 R3.4 3,926 2,800

35 15 R3.5 3,926 2,802

Tabel (lanjutan) No

Aditif

(%)

Kode Sampel MSebelum(gr) MKering (gr)

37 15 R3.7 3,926 2,800

38 15 R3.8 3,926 2,797

39 15 R3.9 3,926 2,803

40 15 R3.10 3,926 2,800

41 20 R4.1 3,200 2,165

42 20 R4.2 3,200 2,165

43 20 R4.3 3,200 2,163

44 20 R4.4 3,200 2,165

45 20 R4.5 3,200 2,167

46 20 R4.6 3,200 2,168

47 20 R4.7 3,200 2,162

48 20 R4.8 3,200 2,164

49 20 R4.9 3,200 2,166

50 20 R4.10 3,200 2,167

51 30 R5.1 3,700 2,143

52 30 R5.2 3,700 2,100

53 30 R5.3 3,700 2,143

Tabel (lanjutan) No

Aditif

(%)

Kode Sampel MSebelum(gr) MKering (gr)

55 30 R5.5 3,700 2,145

56 30 R5.6 3,700 2,141

57 30 R5.7 3,700 2,143

58 30 R5.8 3,700 2,142

59 30 R5.9 3,700 2,144

Tabel Data Pengukuran Diameter dan Tebal Sampel No

Aditif

(%)

Kode

Sampel

DSBL DKRG TebalSBL TebalKRG

1 0 R0.1 2,04 2,00 0,92 0,91 2 0 R0.2 2,08 2,06 0,80 0,86 3 0 R0.3 2,06 2,02 0,94 0,96 4 0 R0.4 2,00 2,00 0,90 0,93 5 0 R0.5 2,02 2,00 1,04 0,91 6 0 R0.6 2,07 2,04 0,92 0,89 7 0 R0.7 2,05 2,04 0,90 0,87 8 0 R0.8 2,01 2,00 0,94 0,90 9 0 R0.9 2,03 2,03 0,90 0,92 10 0 R0.10 2,04 2,01 0,92 0,95 11 5 R1.1 2,00 2,07 0,92 0,90 12 5 R1.2 2,1 2,01 0,90 0,95 13 5 R1.3 2,08 2,05 0,96 0,92 14 5 R1.4 2,06 2,09 0,94 0,96 15 5 R1.5 2,04 2,05 0,92 0,90 16 5 R1.6 2,00 2,03 0,88 0,88 17 5 R1.7 2,09 2,06 0,89 0,84

Tabel (lanjutan) No

Aditif

(%)

Kode

Sampel

DSBL DKRG TebalSBL TebalKRG

18 5 R1.8 2,04 2,02 0,95 0,85 19 5 R1.9 2,06 2,08 0,92 0,91

20

5 R1.10 2,07 2,04 0,92 0,89 21 10 R2.1 2,10 2,10 0,96 0,95

22 10 R2.2 2,05 2,30 0,90 0,97 23 10 R2.3 2,05 2,05 0,94 1,00 24 10 R2.4 2,026 2,08 0,92 0,90 25 10 R2.5 2,07 2,07 0,96 0,84 26 10 R2.6 2,07 2,00 1,02 0,98 27 10 R2.7 2,07 2,02 1,00 0,96 28 10 R2.8 2,05 2,04 1,00 1,00 29 10 R2.9 2,04 2,06 0,98 0,92 30 10 R2.10 2,09 2,05 0,92 1,03 31 15 R3.1 2,05 2,06 0,95 0,93 32 15 R3.2 2,00 2,00 0,90 0,97 33 15 R3.3 2,10 2,04 0,93 0,90 34 15 R3.4 2,08 2,02 0,90 0,97

Tabel (lanjutan) No

Aditif

(%)

Kode

Sampel

DSBL DKRG TebalSBL TebalKRG

35 15 R3.5 2,04 2,08 0,91 0,93 36 15 R3.6 2,02 2,02 0,95 0,94 37 15 R3.7 2,03 2,07 1,00 0,92 38 15 R3.8 2,05 2,05 1,00 0,94 39 15 R3.9 2,07 2,09 0,99 0,92 40 15 R3.10 2,06 2,02 0,97 0,93 41 20 R4.1 2,08 2,04 0,84 0,82 42 20 R4.2 2,03 2,01 0,80 0,84 43 20 R4.3 2,10 2,06 0,84 0,80 44 20 R4.4 2,10 2,09 0,82 0,79 45 20 R4.5 2,09 2,10 0,85 0,82 46 20 R4.6 2,10 2,08 0,84 0,82 47 20 R4.7 2,04 2,06 0,83 0,78 48 20 R4.8 2,06 2,02 0,88 0,82 49 20 R4.9 2,07 2,07 0,84 0,85 50 20 R4.10 2,03 2,07 0,86 0,86 51 30 R5.1 2,10 2,10 1,04 1,03

Tabel (lanjutan) No

Aditif

(%)

Kode

Sampel

DSBL DKRG TebalSBL TebalKRG

52 30 R5.2 2,05 2,00 1,08 1,00 53 30 R5.3 2,04 2,05 1,10 1,01 54 30 R5.4 2,09 2,08 1,00 1,08 55 30 R5.5 2,08 2,05 1,04 1,03 56 30 R5.6 2,06 2,07 1,02 1,02 57 30 R5.7 2,05 2,02 1,00 1,05 58 30 R5.8 2,06 2,03 1,01 1,05 59 30 R5.9 2,07 2,09 1,04 1,04 60 30 R5.10 2,05 2,01 1,07 1,06

Tabel Data Pengukuran Silinder (sampel aplikasi)

No

Kode Sampel

Aditif (%)

Diameter dalam(cm) Sbl Krg

Diameter luar (cm) Sbl Krg

TSBL

(cm)

TKRG

(cm)

1 R0.1 0 1,66 1,68 3,73 3,71 4,20 4,18

2 R0.2 0 1,65 1,67 3,72 3,70 4,21 4,19

3 R0.3 0 1,67 1,68 3,74 3,72 4,19 4,17

4 R1.1 5 1,66 1,68 3,72 3,70 4,13 4,11

5 R1.2 5 1,67 1,69 3,73 3,72 4,14 4,12

6 R1.3 5 1,65 1,67 3,71 3,69 4,12 4,00

7 R2.1 10 1,67 1,68 3,73 3,70 4,27 4,24

8 R2.2 10 1,68 1,67 3,72 3,69 4,26 4,23

9 R2.3 10 1,66 1,65 3,74 3,71 4,28 4,25

10 R3.1 15 1,67 1,69 3,72 3,69 4,00 3,98

11 R3.2 15 1,67 1,69 3,73 3,70 4,00 3,98

12 R3.3 15 1,67 1,69 3,71 3,68 4,00 3,97

13 R4.1 20 1,66 1,68 3,74 3,71 3,89 3,87

Tabel (lanjutan)

No

Kode Sampel

Aditif (%)

Diameter dalam(cm) Sbl Krg

Diameter luar (cm) Sbl Krg

TSBL

(cm)

TKRG

(cm)

14 R4.2 20 1,67 1,69 3,75 3,72 3,90 3,88

15 R4.3 20 1,65 1,67 3,73 3,71 3,87 3,86

16 R5.1 30 1,66 1,68 3,73 3,71 4,30 4,28

17 R5.2 30 1,67 1,69 3,72 3,70 4,29 4,27

Tabel Data Pengukuran Volume Silinder

Aditif (%)

VDalam (cm3)

Sbl Krg

VLuar (cm3)

Sbl Krg

VSilinder (cm3)

Sbl Krg

Susut Bakar (%)

0 5,473 5,513 12,298 12,174 6,825 6,661 2,40

5 5,382 5,420 12,060 11,937 6,678 6,517 2,41

10 5,598 5,592 12,503 12,315 6,905 6,723 2,64

15 5,244 5,280 11,681 11,529 6,437 6,249 2,92

20 5,069 5,104 11,421 11,271 6,352 6,167 2,91

30 5,603 5,644 12,591 12,431 6,988 6,787 2,88

Tabel Data Hasil-Hasil Pengukuran dan Pengujian Sampel Komponen

Pengujian

0 % 5 % 10 % 15 % 20 % 30 %

Susut

Massa(%)

14,48 19,02 23,95 28,67 32,34 42,08 Susut

Bakar (%)

3,02 3,59 1,96 2,06 3,32 2,39 Porositas

(%)

35,54 44,68 48,68 51,57 55,46 63,30 Densitas

(gr/cm³)

1,361 1,097 1,034 0,977 0,800 0,696 Tekan (105)

Pa

11,485 4,943 3,822 2,078 1,456 0,882 Kekerasan

(VH)

140 118 111 107 105 86 Absorb (%) CO CO2 HC 14,76 7,85 0,31 16,42 16,06 7,02 17,98 18,80 7,33 22,35 19,71 13,13 22,66 22,45 11,15 27,65 26,09 15,11 65

REGRESI POROSITAS

n x y x2 y2 xy

1 0 35.539 0 1263.021 0 2 5 44.683 25 1996.57 223.415 3 10 48.681 100 2369.84 486.81 4 15 51.572 225 2659.671 773.58 5 20 55.462 400 3076.033 1109.24 6 30 63.304 900 4007.396 1899.12

∑ 80 299.241 1650 15372.53 4492.165

a =

( )(

) ( )(

)

(

₂

) ( )

2

2

∑

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n XY X X Y =

(

)(

) ( )(

)

(

1.650

) (

6400

)

6 160 . 492 . 4 80 650 . 1 241 . 299 − − = 3500 374 . 134 3500 80 . 372 . 359 65 . 747 . 493 = −

= 38

b =

(

) ( )( )

( )

2

2

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n Y X XY n =

(

) ( )(

)

( ) ( )

2 80 1650 6 241 . 299 80 160 . 492 . 4 6 − − = 3500 013 . 3 6400 900 . 9 939 . 23 952 . 26 = − −

= 0.86 y = a ±bx

y = 38 + 0.86x

Regresi (R) =

( )( )

( )

{

_∑

∑

−

_∑

∑

}

{

_∑

∑

−

( )

_∑

}

− 2 2 2

2 _{X n Y Y}

X n Y X XY n

R =

(

) ( )(

)

(

) ( )

{

2

}

{

(

) (

)

2

}

241 . 299 51 . 372 . 15 6 80 650 . 1 . 6 241 . 299 80 160 . 492 . 4 6 − − − R =

(

9.900 6400

)(

92.235.060 89.545.176

)

280 . 939 . 23 960 . 952 . 26 − − − R =

(

3500

)(

2.689.884

)

680 . 013 . 3 R = 594 . 414 . 9 680 . 013 . 3 = 321 . 068 . 3 680 . 013 . 3

R = 0,982

Dengan cara yang sama dilakukan untuk data hasil pengujian densitas, kekuatan tekan, dan kekerasan sehingga diperoleh hasil sebagai berikut ini:

Densitas : a = 1,272 b = 0,020 y = 1,272 + 0,02x R = 0,952 Kekuatan Tekan : a = 8,216 b = - 0,307 y = 8,216- 0,307x R = - 0,85 Kekerasan : a = 131,16 b = -1,574 y = 131,16 -1,574x R = -0,943

Regresi CO

n X Y X2 Y2 XY

1 0 14,76 0 217,857 0 2 5 16,42 2,5 269,616 82,100 3 10 17,98 100 23,280 179,800 4 15 22,66 400 513,475 453,200 5 20 22,66 400 513,475 453,200 6 30 27,65 900 764,522 829,500

∑ 80 121,820 1650 2.588.272 1.879.850

a =

( )(

) ( )(

)

( )

∑

∑

∑

∑

∑

∑

− − 2 2 2 x x n XY X X Y = 3500 615 . 50 3500 388 . 150 003 . 210 = −

= 14,46

b =

(

) ( )( )

( )

2

2

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n Y X XY n = 3500 5 , 533 . 1 3500 600 , 745 . 9 100 , 279 . 11 = −

= 0,438 Y = 14,46 + 0,438x

R =

( )( )

(

)

( )

{

_∑

∑

−

_∑

∑

}

{

_∑

∑

−

( )

_∑

}

− 2 2 2 2 Y Y n X X n Y X XY n =

(

) ( )(

)

( ) ( )

{

2

}

{

(

) (

)

2

}

820 , 121 272 , 2588 6 80 1650 . 6 820 , 121 80 850 , 879 . 1 6 − − −

R = 0,987 320 . 413 . 2 5 , 533 . 1 =

Regresi CO2

n x y x2 y2 xy

1 0 7,85 0 61,622 0 2 5 16,06 25 257,923 80,300 3 10 18,80 100 353,440 188,800 4 15 19,71 22,5 388,484 295,650 5 20 22,45 400 504,002 449,000 6 30 26,09 900 680,688 782,700 ∑ 80 110,96 1650 2.246,159 179,450

a =

( )(

) ( )(

)

(

₂

) ( )

2

2

∑

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n XY X X Y = 3500 716 . 143 084 , 183 − = 11,248

b. =

(

) ( )( )

( )

2

2

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n Y X XY n =

(

) ( )(

)

( ) ( )

3500

8 , 876 . 8 7 , 778 . 10 80 1650 6 96 , 110 80 45 , 1796 6 2 − = − − = 0,543

y = 11,248 + 0,543x

R) =

( )( )

(

)

( )

{

_∑

∑

−

_∑

∑

}

{

_∑

∑

−

( )

_∑

}

− 2 2 2 2 Y Y n X X n Y X XY n R =

(

3500

)(

13.476,954 12.312,121

)

8 , 876 , 8 7 , 778 . 10 − −

REGRESI HC

n X Y X2 Y2 XY

1 0 0.31 0 0.0961 0 2 5 7.02 25 49.2804 35.1 3 10 7.33 100 53.7289 73.3 4 15 13.13 225 172.3969 196.95 5 20 11.15 400 124.3225 223 6 30 15.11 900 228.3121 453.3

∑ 80 54.05 1650 628.1369 981.65

a =

( )(

) ( )(

)

(

₂

) ( )

2

2

∑

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n XY X X Y

= 3.043 3500 5 . 650 . 10 =

b =

(

) ( )( )

( )

2

2

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n Y X XY n

= 0.447 3500 324 . 4 9 . 889 . 5 = −

R =

( )( )

(

) ( )

{

_∑

∑

−

_∑

∑

}

{

_∑

∑

−

( )

_∑

}

− 2 2 2 2 Y Y n X X n Y X XY n R =

(

3500

)(

3.768.804 2.921.402

)

323 . 4 9 . 889 . 5 − −

Foto-Foto Dokumentasi

Gambar. Equotip Hardness Tester

Gambar. Cetakan sampel Gambar. Gas Analyzer

Regresi CO

n X Y X2 Y2 XY

1 0 14,76 0 217,857 0 2 5 16,42 2,5 269,616 82,100 3 10 17,98 100 23,280 179,800 4 15 22,66 400 513,475 453,200 5 20 22,66 400 513,475 453,200 6 30 27,65 900 764,522 829,500 ∑ 80 121,820 1650 2.588.272 1.879.850

a =

( )(

) ( )(

)

( )

∑

∑

∑

∑

∑

∑

− − 2 2 2 x x n XY X X Y = 3500 615 . 50 3500 388 . 150 003 . 210 = −

= 14,46

b =

(

) ( )( )

( )

2 2

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n Y X XY n = 3500 5 , 533 . 1 3500 600 , 745 . 9 100 , 279 . 11 = −

= 0,438 Y = 14,46 + 0,438x

R =

( )( )

(

)

( )

{

_∑

∑

−

_∑

∑

}

{

_∑

∑

−

( )

_∑

}

− 2 2 2 2 Y Y n X X n Y X XY n =

(

) ( )(

)

( ) ( )

{

2

}

{

(

) (

)

2

}

820 , 121 272 , 2588 6 80 1650 . 6 820 , 121 80 850 , 879 . 1 6 − − −

R = 0,987 320 . 413 . 2 5 , 533 . 1 = Lampiran i

Regresi CO2

n x y x2 y2 xy

1 0 7,85 0 61,622 0 2 5 16,06 25 257,923 80,300 3 10 18,80 100 353,440 188,800 4 15 19,71 22,5 388,484 295,650 5 20 22,45 400 504,002 449,000 6 30 26,09 900 680,688 782,700 ∑ 80 110,96 1650 2.246,159 179,450

a =

( )(

) ( )(

)

(

₂

) ( )

2 2

∑

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n XY X X Y = 3500 716 . 143 084 , 183 − = 11,248

b. =

(

) ( )( )

( )

2 2

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n Y X XY n =

(

) ( )(

)

( ) ( )

3500 8 , 876 . 8 7 , 778 . 10 80 1650 6 96 , 110 80 45 , 1796 6 2 − = − − = 0,543

y = 11,248 + 0,543x

R) =

( )( )

(

)

( )

{

_∑

∑

−

_∑

∑

}

{

_∑

∑

−

( )

_∑

}

− 2 2 2 2 Y Y n X X n Y X XY n R =

(

3500

)(

13.476,954 12.312,121

)

8 , 876 , 8 7 , 778 . 10 − − R = 0,942

REGRESI HC

n X Y X2 Y2 XY

1 0 0.31 0 0.0961 0 2 5 7.02 25 49.2804 35.1 3 10 7.33 100 53.7289 73.3 4 15 13.13 225 172.3969 196.95 5 20 11.15 400 124.3225 223 6 30 15.11 900 228.3121 453.3 ∑ 80 54.05 1650 628.1369 981.65

a =

( )(

) ( )(

)

(

₂

) ( )

2 2

∑

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n XY X X Y

= 3.043 3500 5 . 650 . 10 =

b =

(

) ( )( )

( )

2 2

∑

∑

∑

∑

∑

− − X X n Y X XY n

= 0.447

3500 324 . 4 9 . 889 . 5 = −

R =

( )( )

(

) ( )

{

_∑

∑

−

_∑

∑

}

{

_∑

∑

−

( )

_∑

}

− 2 2 2 2 Y Y n X X n Y X XY n R =

(

3500

)(

3.768.804 2.921.402

)

323 . 4 9 . 889 . 5 − −

R = 0,91 Lampiran K

Foto-Foto Dokumentasi

Gambar. Equotip Hardness Tester

Gambar. Furnace tempat membakar Gambar. Sampel aplikasi yang sudah dibakar Lampiran L

Gambar. Cetakan sampel Gambar. Gas Analyzer

Gambar. Difraktometer Sinar X