Pencirian dan Pengolahan Fine Coal dengan Poliakrilamida sebagai Flokulan
PENCIRIAN DAN PENGOLAHAN FINE COAL DENGAN
POLIAKRILAMIDA SEBAGAI FLOKULAN
LESYA AGNESS KHAYATUN
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Pencirian dan Pengolahan Fine
Coal dengan Poliakrilamida sebagai Flokulan adalah benar karya saya dengan
arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2015
Lesya Agness Khayatun
NIM G44100051
ABSTRAK
LESYA AGNESS KHAYATUN. Pencirian dan Pengolahan Fine Coal dengan
Poliakrilamida sebagai Flokulan. Dibimbing oleh MUHAMMAD FARID dan
MOHAMMAD KHOTIB.
Fine coal merupakan hasil samping proses produksi batu bara yang tidak
dimanfaatkan dan tertimbun sebagai limbah. Sebelum dapat dimanfaatkan, fine
coal perlu dicirikan dan diolah terlebih dulu. Penelitian ini menggunakan 2
sampel fine coal dari kolam penampungan yang sama, di 2 titik lokasi yang
berbeda. Sampel memiliki kadar abu 33% dan 32% serta zat terbang 64% dan
68%. Tidak terdeteksi logam berat Cr dan Cd, serta ditemukan gugus fungsi yang
serupa dengan batu bara (rantai alifatik, cincin aromatik, dan karboksilat).
Poliakrilamida (PAM) digunakan sebagai flokulan. Polimer ini dipilih karena
bersifat hidrofilik, sehingga mudah larut dalam fase koloid fine coal. PAM
nonionik dan anionik dibandingkan untuk mengetahui interaksi amonium
aluminium sulfat (tawas) sebagai koagulan dengan kedua jenis PAM tersebut.
Kekeruhan fine coal setelah koagulasi dan flokulasi diukur secara turbidimetri.
Kekeruhan terendah ialah 128 NTU, yang diperoleh dengan konsentrasi tawas 250
mg/L dan PAM nonionik 25 mg/L. Nilai tersebut lebih rendah dibandingkan
dengan batas maksimum kekeruhan yang ditetapkan Keputusan Menteri Negara
Lingkungan Hidup No 113/2003, yaitu 400 NTU.
Kata kunci: fine coal, flokulasi, poliakrilamida
ABSTRACT
LESYA AGNESS KHAYATUN. Characterization and Treatment of Fine Coal
with Polyacrylamide as Flocculant. Supervised by MUHAMMAD FARID and
MOHAMMAD KHOTIB.
Fine coal is a by-product of coal production process that is not used and
buried as waste. Fine coal needs to be characterized and treated before being used.
The study used 2 fine coal samples that were obtained from 2 different sampling
points at the same pond. The samples contain 33% and 32% of ash, along with
64% and 68% of volatile matter. Chromium and cadmium heavy metals are not
detected. The functional groups observed are similar as coal (aliphatics, aromatic
rings, and carboxylates). Polyacrylamide (PAM) was used as flocculant. This
polymer is hydrophylic, so it is soluble in colloidal phase of fine coal. Anionic
and nonionic PAM were compared to study the interaction between ammonium
aluminum sulphate (alum) as coagulant with both types of PAM. The turbidity
analysis of fine coal after coagulation and flocculation process was measured by
turbidimetric. The lowest turbidity is 128 NTU, which is obtained by using 250
mg/L of alum and 25 mg/L of nonionic PAM. This value is below the maximum
turbidity allowed by the State Minister of Environment Decree No. 113/2003,
which is 400 NTU.
Key words: fine coal, flocculation, polyacrylamide
PENCIRIAN DAN PENGOLAHAN FINE COAL DENGAN
POLIAKRILAMIDA SEBAGAI FLOKULAN
LESYA AGNESS KHAYATUN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains Kimia
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi: Pencirian dan Pengolahan Fine Coal dengan Poliakrilamida sebagai
Flokulan
Nama
: Lesya Agness Khayatun
NIM
: G44100051
Disetujui oleh
Drs Muhamad Farid, MSi
Pembimbing I
Mohammad Khotib, SSi, MSi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini ialah
Pencirian dan Pengolahan Fine Coal dengan Poliakrilamida sebagai Flokulan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Drs Muhamad Farid, MSi dan
Bapak M Khotib, SSi, MSi selaku pembimbing. Penghargaan penulis sampaikan
kepada staf Laboratorium Terpadu Kimia IPB Baranangsiang yang telah
membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih tak terhingga
penulis sampaikan kepada Ayah, Ibu, Kakak, serta teman-teman atas segala doa
dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2015
Lesya Agness Khayatun
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan dan Alat
Metode
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ciri-ciri Fine Coal
Hasil Koagulasi dan Flokulasi Fine Coal
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vii
vii
vii
1
2
2
2
4
4
6
11
11
12
12
14
31
DAFTAR TABEL
1 Kekeruhan (NTU) fase air fine coal setelah penambahan PAM nonionik
2 Kekeruhan (NTU) fase cair fine coal setelah penambahan PAM anionik
10
10
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Kadar logam pada fine coal AFC 04 dan AFC 05
Spektrum FTIR fine coal AFC 04, AFC 05, dan AFC 01
Spektrum inframerah batu bara
Spektrum FTIR akrilamida dan PAM nonionik
Spektrum FTIR PAM nonionik dan anionik
Fine coal tetap stabil dalam fase air setelah sentrifugasi
Penurunan kekeruhan fase air fine coal dengan penambahan tawas
Flokulasi fine coal dengan penambahan PAM nonionik (25, 50, 100, 150,
dan 250 mg/L dari kiri ke kanan)
Perubahan kekeruhan fase cair fine coal dengan penambahan PAM
nonionik
Ilustrasi penyerapan partikel koloid oleh sebagian besar polimer
Flokulasi fine coal dengan penambahan PAM nonionik (25, 50, 100, 150,
dan 250 mg/L dari kiri ke kanan) dan tawas: 50 mg/L (a), 100 mg/L (b),
250 mg/L (c)
Flokulasi fine coal dengan penambahan PAM anionik (25, 50, 100, 150,
dan 250 mg/L dari kiri ke kanan) dan tawas: 50 mg/L (a), 100 mg/L (b),
250 mg/L (c)
Mekanisme jembatan antara tawas dan PAM anionik
4
5
5
6
7
7
8
8
8
9
9
10
11
DAFTAR LAMPIRAN
1 Bagan alir penelitian
2 Hasil pengukuran kadar abu
3 Penentuan kadar zat terbang
4 Spesifikasi batu bara
5 Penentuan kadar logam secara SSA
6 Spektrum FTIR dan hasil analisis gugus fungsi
7 Hasil koagulasi dan flokulasi
14
15
16
18
18
24
28
PENDAHULUAN
Batu bara merupakan hasil tambang penting yang digunakan di berbagai
industri seperti energi, baja, dan semen. Menurut Stanford (2013), produksi batu
bara di Indonesia meningkat sejak tahun 2002 hingga 2011 dengan total produksi
naik dari 110 juta ton menjadi 350 juta ton per tahun. Hal ini membuat Indonesia
menjadi salah satu negara penghasil batu bara terbesar di dunia. Fine coal
merupakan hasil samping dari proses produksi batu bara dan memiliki ukuran
partikel
POLIAKRILAMIDA SEBAGAI FLOKULAN
LESYA AGNESS KHAYATUN
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Pencirian dan Pengolahan Fine
Coal dengan Poliakrilamida sebagai Flokulan adalah benar karya saya dengan
arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2015
Lesya Agness Khayatun
NIM G44100051
ABSTRAK
LESYA AGNESS KHAYATUN. Pencirian dan Pengolahan Fine Coal dengan
Poliakrilamida sebagai Flokulan. Dibimbing oleh MUHAMMAD FARID dan
MOHAMMAD KHOTIB.
Fine coal merupakan hasil samping proses produksi batu bara yang tidak
dimanfaatkan dan tertimbun sebagai limbah. Sebelum dapat dimanfaatkan, fine
coal perlu dicirikan dan diolah terlebih dulu. Penelitian ini menggunakan 2
sampel fine coal dari kolam penampungan yang sama, di 2 titik lokasi yang
berbeda. Sampel memiliki kadar abu 33% dan 32% serta zat terbang 64% dan
68%. Tidak terdeteksi logam berat Cr dan Cd, serta ditemukan gugus fungsi yang
serupa dengan batu bara (rantai alifatik, cincin aromatik, dan karboksilat).
Poliakrilamida (PAM) digunakan sebagai flokulan. Polimer ini dipilih karena
bersifat hidrofilik, sehingga mudah larut dalam fase koloid fine coal. PAM
nonionik dan anionik dibandingkan untuk mengetahui interaksi amonium
aluminium sulfat (tawas) sebagai koagulan dengan kedua jenis PAM tersebut.
Kekeruhan fine coal setelah koagulasi dan flokulasi diukur secara turbidimetri.
Kekeruhan terendah ialah 128 NTU, yang diperoleh dengan konsentrasi tawas 250
mg/L dan PAM nonionik 25 mg/L. Nilai tersebut lebih rendah dibandingkan
dengan batas maksimum kekeruhan yang ditetapkan Keputusan Menteri Negara
Lingkungan Hidup No 113/2003, yaitu 400 NTU.
Kata kunci: fine coal, flokulasi, poliakrilamida
ABSTRACT
LESYA AGNESS KHAYATUN. Characterization and Treatment of Fine Coal
with Polyacrylamide as Flocculant. Supervised by MUHAMMAD FARID and
MOHAMMAD KHOTIB.
Fine coal is a by-product of coal production process that is not used and
buried as waste. Fine coal needs to be characterized and treated before being used.
The study used 2 fine coal samples that were obtained from 2 different sampling
points at the same pond. The samples contain 33% and 32% of ash, along with
64% and 68% of volatile matter. Chromium and cadmium heavy metals are not
detected. The functional groups observed are similar as coal (aliphatics, aromatic
rings, and carboxylates). Polyacrylamide (PAM) was used as flocculant. This
polymer is hydrophylic, so it is soluble in colloidal phase of fine coal. Anionic
and nonionic PAM were compared to study the interaction between ammonium
aluminum sulphate (alum) as coagulant with both types of PAM. The turbidity
analysis of fine coal after coagulation and flocculation process was measured by
turbidimetric. The lowest turbidity is 128 NTU, which is obtained by using 250
mg/L of alum and 25 mg/L of nonionic PAM. This value is below the maximum
turbidity allowed by the State Minister of Environment Decree No. 113/2003,
which is 400 NTU.
Key words: fine coal, flocculation, polyacrylamide
PENCIRIAN DAN PENGOLAHAN FINE COAL DENGAN
POLIAKRILAMIDA SEBAGAI FLOKULAN
LESYA AGNESS KHAYATUN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains Kimia
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi: Pencirian dan Pengolahan Fine Coal dengan Poliakrilamida sebagai
Flokulan
Nama
: Lesya Agness Khayatun
NIM
: G44100051
Disetujui oleh
Drs Muhamad Farid, MSi
Pembimbing I
Mohammad Khotib, SSi, MSi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini ialah
Pencirian dan Pengolahan Fine Coal dengan Poliakrilamida sebagai Flokulan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Drs Muhamad Farid, MSi dan
Bapak M Khotib, SSi, MSi selaku pembimbing. Penghargaan penulis sampaikan
kepada staf Laboratorium Terpadu Kimia IPB Baranangsiang yang telah
membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih tak terhingga
penulis sampaikan kepada Ayah, Ibu, Kakak, serta teman-teman atas segala doa
dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2015
Lesya Agness Khayatun
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan dan Alat
Metode
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ciri-ciri Fine Coal
Hasil Koagulasi dan Flokulasi Fine Coal
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vii
vii
vii
1
2
2
2
4
4
6
11
11
12
12
14
31
DAFTAR TABEL
1 Kekeruhan (NTU) fase air fine coal setelah penambahan PAM nonionik
2 Kekeruhan (NTU) fase cair fine coal setelah penambahan PAM anionik
10
10
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Kadar logam pada fine coal AFC 04 dan AFC 05
Spektrum FTIR fine coal AFC 04, AFC 05, dan AFC 01
Spektrum inframerah batu bara
Spektrum FTIR akrilamida dan PAM nonionik
Spektrum FTIR PAM nonionik dan anionik
Fine coal tetap stabil dalam fase air setelah sentrifugasi
Penurunan kekeruhan fase air fine coal dengan penambahan tawas
Flokulasi fine coal dengan penambahan PAM nonionik (25, 50, 100, 150,
dan 250 mg/L dari kiri ke kanan)
Perubahan kekeruhan fase cair fine coal dengan penambahan PAM
nonionik
Ilustrasi penyerapan partikel koloid oleh sebagian besar polimer
Flokulasi fine coal dengan penambahan PAM nonionik (25, 50, 100, 150,
dan 250 mg/L dari kiri ke kanan) dan tawas: 50 mg/L (a), 100 mg/L (b),
250 mg/L (c)
Flokulasi fine coal dengan penambahan PAM anionik (25, 50, 100, 150,
dan 250 mg/L dari kiri ke kanan) dan tawas: 50 mg/L (a), 100 mg/L (b),
250 mg/L (c)
Mekanisme jembatan antara tawas dan PAM anionik
4
5
5
6
7
7
8
8
8
9
9
10
11
DAFTAR LAMPIRAN
1 Bagan alir penelitian
2 Hasil pengukuran kadar abu
3 Penentuan kadar zat terbang
4 Spesifikasi batu bara
5 Penentuan kadar logam secara SSA
6 Spektrum FTIR dan hasil analisis gugus fungsi
7 Hasil koagulasi dan flokulasi
14
15
16
18
18
24
28
PENDAHULUAN
Batu bara merupakan hasil tambang penting yang digunakan di berbagai
industri seperti energi, baja, dan semen. Menurut Stanford (2013), produksi batu
bara di Indonesia meningkat sejak tahun 2002 hingga 2011 dengan total produksi
naik dari 110 juta ton menjadi 350 juta ton per tahun. Hal ini membuat Indonesia
menjadi salah satu negara penghasil batu bara terbesar di dunia. Fine coal
merupakan hasil samping dari proses produksi batu bara dan memiliki ukuran
partikel