PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR SKRIPSI ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR SKRIPSI ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026 DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan Busa Poliuretan Alam dari Isolasi Lignin
dengan Aditif Tawas untuk Penjernihan Air Kategori : Skripsi Nama : Zulfa Ummu Syahidah Nomor Induk Mahasiswa : 100802026 Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : KimiaFakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara
Disetujui di Medan, April 2015
KomisiPembimbing: Pembimbing 2, Pembimbing 1, Dr. Darwin YunusNasution, MS Prof. Dr. Thamrin, M.Sc NIP. 195508101981031006 NIP. 196007041989031003 Diketahui/DisetujuiOleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, DR. RumondangBulan, MS NIP. 195408301985032001
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASILIGNIN
DENGAN ADITIF TAWAS UNTUKPENJERNIHAN AIR
SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2015 ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026
Bismillahirrahmanirrahiim, Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti.
Penghargaan yang tinggi kepada orang tua tercinta, Ayahanda
SyafriAdnan dan Ibunda Erdina Munaf, terima kasih atas segala kasih sayang,
pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis.Kepada Adinda Fikra Fauzanah dan Yahya Assalam yang selalu membuat jengkel tetapi juga memberikan perhatian dan motivasi yang besar, semoga kita selalu bisa mengukir senyum di wajah kedua orang tua kita. Aamiin. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih juga kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Saharman Gea, Dasar. Terima kasih atas segala fasilitas selama mengerjakan penelitian. Untuk keluarga besar laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk 2010-2013, terima kasih atas persaudaraan selama ±4 tahun ini. Terkhusus untuk sahabat- sahabat penulis, Mery, Nirmala, Sumariah, Iis, Nami, Riana, dan Siska, terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama pendidikan ini dan terima kasih atas persahabatan yang tulus ini. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2010, terima kasih atas segala doa dan kekompakannya.
Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal ‘Alamiin.
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN
DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi penambahan tawas pada busa poliuretan terhadap waktu pengaliran pada penyaringan air payau. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu isolasi lignin dari serbuk kayu jati, pembuatan busa poliuretan-tawas (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), karakterisasi busa poliuretan-tawas, analisa permeabilitas, dan analisa parameter air payau yang meliputi pH, jumlah zat padat tersuspensi (TSS), dan jumlah zat padat terlarut (TDS). Air payau sebelum penyaringan menggunakan busa poliuretan dengan penambahan tawas tidak layak untuk digunakan, hal ini dapat dilihat dari hasil analisis air payau sebelum penyaringan. Hasil analisa FT-
IR untuk busa poliuretan tanpa tawas dan busa poliuretan dengan tawas menunjukkan tidak adanya gugus baru yang muncul pada spektrum yang mengindikasikan bahwa interaksi yang berlangsung antara tawas dan busa poliuretan hanya interaksi fisika saja. Hal ini didukung dengan hasil analisa SEM busa poliuretan dengan tawas yang menunjukkan adanya aglomerasi aditif tawas pada permukaan busa poliuretan. Adanya aglomerasi ini menyebabkan waktu pengaliran berbeda-beda setiap variasi tawas dalam busa poliuretan, dan diperoleh waktu pengaliran paling lama pada variasi busa poliuretan-tawas (30%-70%). Hasil analisa parameter air payau menggunakan busa poliuretan-tawas (30%- 70%) untuk pH tidak berubah sebelum dan sesudah penyaringan yaitu 6, untuk jumlah zat padat tersuspensi (TSS) mengalami penurunan sebesar 75%, dan untuk jumlah zat padat terlarut (TDS) mengalami penurunan sebesar 23,711%.
Kata kunci : Busa poliuretan, Lignin, Tawas, Penjernihan air
SYNTHESIZE OF POLYURETHANE FOAM FROM LIGNIN ISOLATE
WITH ALUM ADDITIVE FOR WATER PURIFICATION
ABSTRACT
This research purposed to learn the influence of the addition alum on foam polyurethane to flow time of the filtering brackish water. This research consists of some steps, are isolation of lignin from teak powder, synthesize of foam polyurethane-alum (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), characterization foam polyurethane-alum, analyze of permeability, and analyze parameter of brackish water include pH, turbidity, and total solid suspended (TSS). The brackish water before filtering using foam polyurethane with alum is not suitable to use, it can be seen from the result of analyze brackish water before filtering. The result of analyze FT-IR for foam polyurethane without alum and foam polyurethane with alum indicates there are no new groups that appear on spectrum, it indicates that interaction which took place between alum and foam polyurethane only physics interaction. It supported with the result of analyze SEM of foam polyurethane with alum that indicate presence aglomeration of alum on foam polyurethane surface. The presence of this aglomeration causing the differences of flow time every alum variation on foam polyurethane, and obtained the maximum flow time on variation foam polyurethane-alum (30%-70%). The result of parameter analysis of brackish water using foam polyurethane-alum (30%-70%) for pH is not changed before and after filtering, it is 6, for total suspended solid (TSS) goes down 75%, and for total dissolved solid goes down 23,711%.
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak iv
Abstract v
Daftar Isi vi
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Daftar Singkatan xi
Daftar Lampiran xii
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Perumusan Masalah
4
1.3. Pembatasan Masalah
4
1.4. Tujuan Penelitian
5
1.5. Manfaat Penelitian
5
1.6. Lokasi Penelitian
5
1.7. Metodologi Penelitian
6 Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Kayu Jati
7
2.2. Polimer
8
2.3. Lignin
9
2.4.1. Komponen Pembentuk Poliuretan
14
2.4.1.1. Isosianat
14
2.4.1.2. Poliol
14
2.1.4.3. Bahan Pengembang (blowing agent)
15
2.4.2. Kegunaan Poliuretan
15
2.5. Busa Poliuretan
15
2.6. Tawas
16
2.7. Air Payau
17
2.7.1. Karakteristik Air Payau
18
2.8. Air Bersih
18
2.8.1. Syarat Air Bersih
18
2.9. Karakterisasi Polimer
3.4.2. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin
3.3.10. Persiapan Sampel Air Payau
30
3.3.11. Analisa Parameter Sampel Air Payau
30
3.3.11.1. Analisa Derajat Keasaman (pH)
30
3.3.11.2. Analisa Jumlah Zat Padat
31 Tersuspensi (TSS)
3.3.11.3. Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut
31 (TDS)
3.4. Bagan Penelitian
32 (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58))
33
3.3.9. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan
3.4.3. Bagan Pembentukan Busa Poliuretan
34 Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil
35
4.1.1. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati
35
4.1.2. Rendemen Lignin Isolat
36
4.1.3. Kadar Kemurnian Lignin
37
4.1.4. Pembuatan Busa Poliuretan
37
4.2. Pembahasan
29
29 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
22
3.3.1. Pembuatan Larutan H
2.9.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR)
22
2.9.2. Scanning Electron Microscopy (SEM)
23
2.9.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan
24 Bab 3. Metode Penelitian
3.1. Alat
25
3.2. Bahan
26
3.3. Prosedur Penelitian
26
2 SO 4 72%
3.3.8. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan
26
3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis
26 Linn. f)
3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati
27
3.3.4. Penentuan Kadar Kemurnian Lignin
27
3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier
28 Transform Infrared (FT-IR)
3.3.6. Pembuatan Busa Poliuretan
28
3.3.7. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan
29 Fourier Transform Infrared (FT-IR)
40
2.9. Karakterisasi Polimer
3.4.2. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin
3.3.10. Persiapan Sampel Air Payau
30
3.3.11. Analisa Parameter Sampel Air Payau
30
3.3.11.1. Analisa Derajat Keasaman (pH)
30
3.3.11.2. Analisa Jumlah Zat Padat
31 Tersuspensi (TSS)
3.3.11.3. Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut
31 (TDS)
3.4. Bagan Penelitian
32 (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58))
33
3.3.9. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan
3.4.3. Bagan Pembentukan Busa Poliuretan
34 Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil
35
4.1.1. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati
35
4.1.2. Rendemen Lignin Isolat
36
4.1.3. Kadar Kemurnian Lignin
37
4.1.4. Pembuatan Busa Poliuretan
37
4.2. Pembahasan
29
29 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
22
3.3.1. Pembuatan Larutan H
2.9.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR)
22
2.9.2. Scanning Electron Microscopy (SEM)
23
2.9.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan
24 Bab 3. Metode Penelitian
3.1. Alat
25
3.2. Bahan
26
3.3. Prosedur Penelitian
26
2 SO 4 72%
3.3.8. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan
26
3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis
26 Linn. f)
3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati
27
3.3.4. Penentuan Kadar Kemurnian Lignin
27
3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier
28 Transform Infrared (FT-IR)
3.3.6. Pembuatan Busa Poliuretan
28
3.3.7. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan
29 Fourier Transform Infrared (FT-IR)
40
4.2.4. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan
47 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
4.2.5. Analisa Parameter Air Payau
50 Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
52
5.2. Saran
53 Daftar Pustaka
54 Lampiran
58
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
2.1 Klasifikasi busa poliuretan
16
2.2 Hubungan DO dengan kualitas air
21
2.3 Penggolongan daerah radiasi inframerah
22
4.1 Data perolehan fluks setiap busa poliuretan
40
4.2 Pita serapan FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati
45
4.3 Pita serapan FT-IR busa poliuretan tanpa tawas
46
4.4 Pita serapan FT-IR busa poliuretan+tawas
47
4.5 Data hasil analisa parameter air payau
50
DAFTAR GAMBAR
39
48
46
44
4.10 Spektrum FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati Spektrum FT-IR PUF tanpa tawas dan PUF+tawas Hasil analisa SEM busa poliuretan tanpa penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x Hasil analisa SEM busa poliuretan dengan penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x
4.9
4.8
4.7
43
4.6 Grafik hubungan nilai fluks Vs variasi tawas dalam PUF
42
4.5 Grafik hubungan waktu pengaliran Vs variasi tawas dalam PUF
40
4.4 Proses analisa permeabilitas
4.3 Reaksi sintesis poliuretan
Nomor Judul Halaman Gambar
36
4.2 Lignin isolat serbuk kayu jati
36
30 4.1 (i) Serbuk kayu jati, (ii) Serbuk kayu jati ukuran 80 mesh
3.1 Sistem penyaringan air untuk analisa permeabilitas
14
2.4 Struktur PPG
14
2.3 Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI
12
2.2 Unit penyusun lignin
10
2.1 Struktur lignin
49
DAFTAR SINGKATAN
FT-IR = Fourier Transform Infrared MDI = Diphenylmethane diisocyanate MWL = Milled Wood Lignin NDI = Naphtalene diisocyanate PPG = Polipropilena glikol pphp = part per hundred polyol PUF = Polyurethane foam SEM = Scanning Electron Microscopy TDI = Toluena diisocyanate TDS = Total Dissolved Solid TSS = Total Suspended Solid