Pemanfaatan Zeolit Alam Pahae Modifikasi sebagai Filter Uap Air pada Proses Elektrolisa
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
TESIS
Oleh
FYNNISA ZEBUA
137026005 / FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
FYNNISA ZEBUA
137026005 / FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Fakultas
:
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE
MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR
PADA PROSES ELEKTROLISA
:
:
:
:
FYNNISA ZEBUA
137026005
Magister Ilmu Fisika
Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui,
Komisi Pembimbing
Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
Ketua
Dr. Susilawati, M.Si
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan FMIPA USU,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Nip. 19550706 198102 1 002
Dr. Sutarman, M.Sc
Nip. 19631026 199103 1 001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah
dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan,
Juli 2015
FYNNISA ZEBUA
Nim. 137026005
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
di bawah ini :
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Fynnisa Zebua
: 137026005
: Magister Ilmu Fisika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul :
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak menyimpan, mengalih media,
memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasi tesis
saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan,
Juli 2015
Fynnisa Zebua
Nim. 137026005
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal
: 29 Juni 2015
PANITIA PENGUJIAN TESIS
Ketua
: Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
Anggota
: 1. Dr. Susilawati, M.Si
2. Prof.Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
3. Prof.Drs. M. Syukur, MS
4. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc
5. Drs. Junaidi Ginting, M.Si
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar
: Fynnisa Zebua, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir
: Lhokseumawe, 26 September 1991
Alamat Rumah
: Jl. Batangkuis, Gg.Sumber,
Lrg.Mawar,Tg.Morawa
No Hp/Pin BB
: 081397067148/7E7B2C93
E-mail
: fynnisa@yahoo.co.id
Instansi Tempat Bekerja
: -
Alamat Kantor
: -
DATA PENDIDIKAN
SD
: Negeri 105855 PTPN II Tanjung Morawa
Tamat : 2003
SMP
: Swasta Bersubsidi Tanjung Morawa
Tamat : 2006
SMA
: Negeri 1 Tanjung Morawa
Tamat : 2009
Strata-1 : FMIPA Universitas Negeri Medan
Tamat : 2013
Strata-2 : FMIPA Universitas Sumatera Utara
Tamat : 2015
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin. Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah swt
atas limpahan rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat
diselesaikan dengan judul “Pemanfaatan Zeolit Alam Pahae Modifikasi sebagai
Filter Uap Air pada Proses Elektrolisa”.
Begitu banyak dukungan, motivasi, perhatian, dan bantuan yang
didapatkan selama penyusunan Tesis ini berlangsung. Oleh karena itu, dengan
penuh kerendahan hati, diucapkan terima kasih kepada :
1. Rektor Universitas Sumatera Utara atas kesempatan yang diberikan untuk
mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
2. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc,
atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program
Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng,Sc,
Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS
beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika
Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
4. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan
penuh semangat dan kesabaran memberikan ide kreatif, motivasi,
dorongan, bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan Tesis ini. Dan
terima kasih yang tak terhingga diucapkan karena telah mengajari dan
menuntun dalam menulis paper dan diberikan kesempatan untuk dapat
bergabung di TOP USU.
5. Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Lapangan yang selalu bersedia
meluangkan waktu dan pikiran yang sangat berharga untuk memberikan
motivasi, bimbingan, masukan, dan arahan dalam menyelesaikan Tesis ini.
Dan terima kasih yang tak terhingga diucapkan karena selalu ada disaat
kesulitan.
i
Universitas Sumatera Utara
6. Prof.Dr.Eddy Marlianto, M.Sc., Prof.Drs.M.Syukur, MS., Dr.Nasruddin
MN,M.Eng.Sc yang bersedia menjadi Dewan Penguji dan Penilai Tesis
sekaligus memberikan masukan, koreksi, dan arahan untuk menjadikan
Tesis ini lebih baik lagi.
7. Secara khusus penghargaan, rasa hormat, rasa sayang, dan terima kasih
yang tak terhingga disampaikan kepada kedua orang tua, Saparuddin
Zebua dan Rapasah yang telah membesarkan, mendidik, memberikan
dukungan, motivasi, semangat, dan selalu mendoakan untuk dapat
menyelesaikan Tesis ini. Terima kasih Ayah dan Mama.
8. Untuk adik-adik yang disayangi, Bimasa Zebua, Hatta Maulanasa Zebua
dan Fadilla Sa’adha Zebua terima kasih atas semua bantuan, motivasi dan
perhatiannya untuk Kakak. Terima kasih adik-adik kakak.
9. Terima kasih Penulis ucapkan kepada Fitri, Komting (Iqbal), Iqbal, Fatur,
Balian, TOP USU, teman-teman Pascasarjana Fisika USU angkatan 2013,
dan teman-teman yang tidak dapat dicantumkan disini
atas semua
bantuan, motivasi, dan perhatiannya.
Disadari bahwa Tesis ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, saran
dan kritik yang membangun sangat diharapkan. Akhir kata, semoga Tesis ini bisa
memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan menjadi sesuatu
karya yang memberi dampak positif dalam penggunaannya.
Medan, Juli 2015
Fynnisa Zebua
Nim. 137026005
ii
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
ABSTRAK
Filter uap air berbasis zeolit alam pahae telah berhasil dibuat dengan menuangkan
serbuk zeolit alam pahae ke dalam larutan 6% H2SO4 dan diikuti dengan
pemanasan 7000C, 8000C, and 9000C. Untuk meningkatkan adsorpsi filter uap air
zeolit, kulit kakao digunakan sebagai filler. Untuk memperkuat ikatan antara
matrik dan filler, clay dicampurkan dengan zeolit dan kulit kakao. Ini
menyebabkan, uap air yang berasal dari proses elektrolisa dapat difilter. Filter
berbasis zeolit+kulit kakao+clay memiliki persentase porositas tertinggi ketika
diaktivasi pada suhu 7000C . Sifat kekerasan terbaik diperlihatkan filter berbasis
zeolit+clay yang diaktivasi pada suhu 9000C. Hasil SEM-EDX menunjukkan filter
berbasis zeolit dan filter berbasis zeolit+kulit kakao+clay memiliki topografi yang
sama dan filter uap air ini termasuk kedalam golongan zeolit silika sedang. Uji
adsorpsi dan life time terbaik diperlihatkan pada filter berbasis zeolit+kulit
kakao+clay yang diaktivasi pada suhu 7000C.
Kata Kunci : filter uap air, zeolit alam pahae, kulit kakao, clay.
iii
Universitas Sumatera Utara
UTILIZATION OF NATURAL PAHAE ZEOLITE MODIFICATION AS
WATER VAPOUR FILTER IN THE PROCESS OF ELECTROLYSIS
ABSTRACT
The water vapour filter based on natural pahae zeolite has been succesfully
manufactured by pouring the zeolit powder in 6 % H2SO4 solution and followed
by heating it at 7000C, 8000C, and 9000C respectively. To improve the water
vapour filter absorbility of zeolite, rind cocoa was used as filler. Whole to
increase the chemical bonding between the matrik and filler, the clay was mixed
with zeolite and rind cocoa. In this case, water vapour filtered come from an
electrolysis process. The filter based on zeolite+rind cocoa+clay has highest
porosity percentage when activated at 7000C. The best hardness has been shown
by the filter based on zeolite+clay when activated at 9000C. The SEM results
showed that the filter based on zeolite and zeolite+rind cocoa+clay have same
topography whole EDX result showed that this water vapour filter is intermediate
zeolite. The best adsorption capacity and life time have been shown filter based on
zeolite+rind cocoa+clay when activated at 7000C.
Keywords: water vapour filter, natural pahae zeolite, rind cocoa, clay.
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
i
ABSTRAK
iii
ABSTRACT
iv
DAFTAR ISI
v
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
ix
DAFTAR LAMPIRAN
xi
BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
4
1.3 Batasan Masalah
4
1.4 Tujuan Penelitian
5
1.5 Manfaat Penelitian
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Zeolit
6
2.1.1 Karakteristik Kerangka Zeolit
10
2.1.2 Sifat Fisik dan Kimia Zeolit
11
2.2 Teori Adsorpsi
12
2.3 Kulit Kakao
13
2.4 Lempung (clay)
15
2.5 Elektrolisis Air
16
2.6 Pengujian
17
2.6.1 Porositas
17
2.6.2 Sifat Mekanik
18
2.6.1.1 Kekerasan
18
2.6.3 SEM-EDX
19
2.6.4 Uji Daya Adsorpsi Uap Air
20
v
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODE PENELITIAN
21
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
21
3.1.1 Waktu Penelitian
21
3.1.2 Tempat Penelitian
21
3.2 Alat dan Bahan
21
3.2.1 Alat Penelitian
21
3.2.2 Bahan Penelitian
21
3.3 Prosedur Penelitian
22
3.3.1 Proses Pengolahan Zeolit Alam Pahae
22
3.3.2 Proses Pengolahan Lempung (Clay)
22
3.3.3 Proses Pengolahan Kulit Kakao
23
3.3.4 Pembuatan Komposit
23
3.4 Pengujian
24
3.5 Diagram Alir Penelitian
26
3.5.1 Diagram Alir Penelitian Tahap I
3.5.2 Diagram Alir Penelitian Tahap II
26
.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
27
28
4.1 Hasil Uji Sifat Fisis (Porositas) Filter Komposit Uap Air
28
4.2 Hasil Uji Mekanik (Kekerasan) Filter Komposit Uap Air
29
4.3 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air
30
4.3.1 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air
menggunakan Scanning Electron Microscope
(SEM)
4.3.2 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air
menggunakan Energy Dispersive X-ray Spectrometer
(EDX)
4.4 Hasil Uji Adsorpsi Uap Air
32
35
4.5 Hasil Uji Life Time Filter Komposit Uap Air
39
30
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
42
5.1 Kesimpulan
42
5.2 Saran
43
DAFTAR PUSTAKA
44
LAMPIRAN
48
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
2.1
Selektivitas Adsorbat Terhadao Jenis Zeolit
7
2.2
Klasifikasi Zeolit Berdasarkan Rasio Si/Al
9
2.3
Stabilitas Zeolit Terhadap Suhu
9
2.4
Komposisi Zeolit Alam
11
2.5
Karakteristik Zeolit
11
2.6
Komposisi Buah Kakao
15
2.7
Komposisi Kulit Kakao Pada Basis Kering
15
3.1
Komposisi Pencampuran Komposit
23
4.1
Judul
Halaman
Data Hasil Uji Porositas Filter Uap Air
Berbasis Zeolit Alam Pahae Modifikasi
28
Data Hasil Uji Mekanik (Kekerasan) Filter
4.2
Uap Air Berbasis Zeolit Alam Pahae
29
Modifikasi
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
Judul
Halaman
Struktur Zeolit
10
2.2
Struktur Kerangka Zeolit
10
2.3
Ciri Anatomis Buah Kakao
14
2.4
Pod Kakao
14
2.5
Skema Air Menjadi Konverter Hidrogen
16
2.6
Zeolit Teraktivasi Fisika
20
3.1
Diagram Alir Penelitian Tahap I
26
3.2
Diagram Alir Penelitian Tahap II
27
Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit Alam
4.1.a
Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C
30
Dengan Perbesaran 250 Kali
Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit Alam
4.1.b
Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C
31
Dengan Perbesaran 750 Kali
Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit
4.2.a
Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C
31
Dengan Perbesaran 250 Kali
Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit
4.2.b
Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C
32
Dengan Perbesaran 750 Kali
Hasil Uji EDX Filter Uap Air Berbasis Partikel
4.3
Zeolit Alam Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu
33
7000C
Hasil Uji EDX Filter Uap Air Berbasis Zeolit+
4.4
Kulit Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu
7000C
34
ix
Universitas Sumatera Utara
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter
Berbasis Zeolit
Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter
Berbasis Zeolit+Kulit Kakao
Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter
Berbasis Zeolit+Clay
Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter
Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay
Hasil Pengujian Life Time Tanpa Filter Uap Air
Hasil Pengujian Life Time Untuk Filter Uap Air
Berbasis Zeolit
Hasil Pengujian Life Time Untuk Filter Uap Air
Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay
36
37
37
38
39
40
41
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
A
Data Pengujian Porositas
L-1
B
Data Pengujian Kekerasan
L-2
C
Hasil Pengujian Adsorpsi Filter Uap Air
L-3
D
Hasil Pengujian Life Time Filter Uap Air
L-10
E
Preparasi Zeolit Alam Pahae
L-16
F
Preparasi Kulit Kakao
L-17
G
Preparasi Lempung (Clay)
L-18
H
Pembuatan Komposit Filter Uap Air
L-19
I
Pengujian Filter Uap Air
L-20
J
Judul
Halaman
Surat Keterangan Telah Melakukan Penelitian di
Laboratorium Material PTKI Medan
L-21
xi
Universitas Sumatera Utara
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
TESIS
Oleh
FYNNISA ZEBUA
137026005 / FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
FYNNISA ZEBUA
137026005 / FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Fakultas
:
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE
MODIFIKASI SEBAGAI FILTER UAP AIR
PADA PROSES ELEKTROLISA
:
:
:
:
FYNNISA ZEBUA
137026005
Magister Ilmu Fisika
Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui,
Komisi Pembimbing
Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
Ketua
Dr. Susilawati, M.Si
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan FMIPA USU,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Nip. 19550706 198102 1 002
Dr. Sutarman, M.Sc
Nip. 19631026 199103 1 001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah
dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan,
Juli 2015
FYNNISA ZEBUA
Nim. 137026005
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
di bawah ini :
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Fynnisa Zebua
: 137026005
: Magister Ilmu Fisika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul :
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak menyimpan, mengalih media,
memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasi tesis
saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan,
Juli 2015
Fynnisa Zebua
Nim. 137026005
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal
: 29 Juni 2015
PANITIA PENGUJIAN TESIS
Ketua
: Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
Anggota
: 1. Dr. Susilawati, M.Si
2. Prof.Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
3. Prof.Drs. M. Syukur, MS
4. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc
5. Drs. Junaidi Ginting, M.Si
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar
: Fynnisa Zebua, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir
: Lhokseumawe, 26 September 1991
Alamat Rumah
: Jl. Batangkuis, Gg.Sumber,
Lrg.Mawar,Tg.Morawa
No Hp/Pin BB
: 081397067148/7E7B2C93
: fynnisa@yahoo.co.id
Instansi Tempat Bekerja
: -
Alamat Kantor
: -
DATA PENDIDIKAN
SD
: Negeri 105855 PTPN II Tanjung Morawa
Tamat : 2003
SMP
: Swasta Bersubsidi Tanjung Morawa
Tamat : 2006
SMA
: Negeri 1 Tanjung Morawa
Tamat : 2009
Strata-1 : FMIPA Universitas Negeri Medan
Tamat : 2013
Strata-2 : FMIPA Universitas Sumatera Utara
Tamat : 2015
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin. Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah swt
atas limpahan rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat
diselesaikan dengan judul “Pemanfaatan Zeolit Alam Pahae Modifikasi sebagai
Filter Uap Air pada Proses Elektrolisa”.
Begitu banyak dukungan, motivasi, perhatian, dan bantuan yang
didapatkan selama penyusunan Tesis ini berlangsung. Oleh karena itu, dengan
penuh kerendahan hati, diucapkan terima kasih kepada :
1. Rektor Universitas Sumatera Utara atas kesempatan yang diberikan untuk
mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
2. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc,
atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program
Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng,Sc,
Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS
beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika
Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
4. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan
penuh semangat dan kesabaran memberikan ide kreatif, motivasi,
dorongan, bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan Tesis ini. Dan
terima kasih yang tak terhingga diucapkan karena telah mengajari dan
menuntun dalam menulis paper dan diberikan kesempatan untuk dapat
bergabung di TOP USU.
5. Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Lapangan yang selalu bersedia
meluangkan waktu dan pikiran yang sangat berharga untuk memberikan
motivasi, bimbingan, masukan, dan arahan dalam menyelesaikan Tesis ini.
Dan terima kasih yang tak terhingga diucapkan karena selalu ada disaat
kesulitan.
i
Universitas Sumatera Utara
6. Prof.Dr.Eddy Marlianto, M.Sc., Prof.Drs.M.Syukur, MS., Dr.Nasruddin
MN,M.Eng.Sc yang bersedia menjadi Dewan Penguji dan Penilai Tesis
sekaligus memberikan masukan, koreksi, dan arahan untuk menjadikan
Tesis ini lebih baik lagi.
7. Secara khusus penghargaan, rasa hormat, rasa sayang, dan terima kasih
yang tak terhingga disampaikan kepada kedua orang tua, Saparuddin
Zebua dan Rapasah yang telah membesarkan, mendidik, memberikan
dukungan, motivasi, semangat, dan selalu mendoakan untuk dapat
menyelesaikan Tesis ini. Terima kasih Ayah dan Mama.
8. Untuk adik-adik yang disayangi, Bimasa Zebua, Hatta Maulanasa Zebua
dan Fadilla Sa’adha Zebua terima kasih atas semua bantuan, motivasi dan
perhatiannya untuk Kakak. Terima kasih adik-adik kakak.
9. Terima kasih Penulis ucapkan kepada Fitri, Komting (Iqbal), Iqbal, Fatur,
Balian, TOP USU, teman-teman Pascasarjana Fisika USU angkatan 2013,
dan teman-teman yang tidak dapat dicantumkan disini
atas semua
bantuan, motivasi, dan perhatiannya.
Disadari bahwa Tesis ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, saran
dan kritik yang membangun sangat diharapkan. Akhir kata, semoga Tesis ini bisa
memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan menjadi sesuatu
karya yang memberi dampak positif dalam penggunaannya.
Medan, Juli 2015
Fynnisa Zebua
Nim. 137026005
ii
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM PAHAE MODIFIKASI SEBAGAI
FILTER UAP AIR PADA PROSES ELEKTROLISA
ABSTRAK
Filter uap air berbasis zeolit alam pahae telah berhasil dibuat dengan menuangkan
serbuk zeolit alam pahae ke dalam larutan 6% H2SO4 dan diikuti dengan
pemanasan 7000C, 8000C, and 9000C. Untuk meningkatkan adsorpsi filter uap air
zeolit, kulit kakao digunakan sebagai filler. Untuk memperkuat ikatan antara
matrik dan filler, clay dicampurkan dengan zeolit dan kulit kakao. Ini
menyebabkan, uap air yang berasal dari proses elektrolisa dapat difilter. Filter
berbasis zeolit+kulit kakao+clay memiliki persentase porositas tertinggi ketika
diaktivasi pada suhu 7000C . Sifat kekerasan terbaik diperlihatkan filter berbasis
zeolit+clay yang diaktivasi pada suhu 9000C. Hasil SEM-EDX menunjukkan filter
berbasis zeolit dan filter berbasis zeolit+kulit kakao+clay memiliki topografi yang
sama dan filter uap air ini termasuk kedalam golongan zeolit silika sedang. Uji
adsorpsi dan life time terbaik diperlihatkan pada filter berbasis zeolit+kulit
kakao+clay yang diaktivasi pada suhu 7000C.
Kata Kunci : filter uap air, zeolit alam pahae, kulit kakao, clay.
iii
Universitas Sumatera Utara
UTILIZATION OF NATURAL PAHAE ZEOLITE MODIFICATION AS
WATER VAPOUR FILTER IN THE PROCESS OF ELECTROLYSIS
ABSTRACT
The water vapour filter based on natural pahae zeolite has been succesfully
manufactured by pouring the zeolit powder in 6 % H2SO4 solution and followed
by heating it at 7000C, 8000C, and 9000C respectively. To improve the water
vapour filter absorbility of zeolite, rind cocoa was used as filler. Whole to
increase the chemical bonding between the matrik and filler, the clay was mixed
with zeolite and rind cocoa. In this case, water vapour filtered come from an
electrolysis process. The filter based on zeolite+rind cocoa+clay has highest
porosity percentage when activated at 7000C. The best hardness has been shown
by the filter based on zeolite+clay when activated at 9000C. The SEM results
showed that the filter based on zeolite and zeolite+rind cocoa+clay have same
topography whole EDX result showed that this water vapour filter is intermediate
zeolite. The best adsorption capacity and life time have been shown filter based on
zeolite+rind cocoa+clay when activated at 7000C.
Keywords: water vapour filter, natural pahae zeolite, rind cocoa, clay.
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
i
ABSTRAK
iii
ABSTRACT
iv
DAFTAR ISI
v
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
ix
DAFTAR LAMPIRAN
xi
BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
4
1.3 Batasan Masalah
4
1.4 Tujuan Penelitian
5
1.5 Manfaat Penelitian
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Zeolit
6
2.1.1 Karakteristik Kerangka Zeolit
10
2.1.2 Sifat Fisik dan Kimia Zeolit
11
2.2 Teori Adsorpsi
12
2.3 Kulit Kakao
13
2.4 Lempung (clay)
15
2.5 Elektrolisis Air
16
2.6 Pengujian
17
2.6.1 Porositas
17
2.6.2 Sifat Mekanik
18
2.6.1.1 Kekerasan
18
2.6.3 SEM-EDX
19
2.6.4 Uji Daya Adsorpsi Uap Air
20
v
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODE PENELITIAN
21
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
21
3.1.1 Waktu Penelitian
21
3.1.2 Tempat Penelitian
21
3.2 Alat dan Bahan
21
3.2.1 Alat Penelitian
21
3.2.2 Bahan Penelitian
21
3.3 Prosedur Penelitian
22
3.3.1 Proses Pengolahan Zeolit Alam Pahae
22
3.3.2 Proses Pengolahan Lempung (Clay)
22
3.3.3 Proses Pengolahan Kulit Kakao
23
3.3.4 Pembuatan Komposit
23
3.4 Pengujian
24
3.5 Diagram Alir Penelitian
26
3.5.1 Diagram Alir Penelitian Tahap I
3.5.2 Diagram Alir Penelitian Tahap II
26
.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
27
28
4.1 Hasil Uji Sifat Fisis (Porositas) Filter Komposit Uap Air
28
4.2 Hasil Uji Mekanik (Kekerasan) Filter Komposit Uap Air
29
4.3 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air
30
4.3.1 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air
menggunakan Scanning Electron Microscope
(SEM)
4.3.2 Hasil Karakterisasi Filter Komposit Uap Air
menggunakan Energy Dispersive X-ray Spectrometer
(EDX)
4.4 Hasil Uji Adsorpsi Uap Air
32
35
4.5 Hasil Uji Life Time Filter Komposit Uap Air
39
30
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
42
5.1 Kesimpulan
42
5.2 Saran
43
DAFTAR PUSTAKA
44
LAMPIRAN
48
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
2.1
Selektivitas Adsorbat Terhadao Jenis Zeolit
7
2.2
Klasifikasi Zeolit Berdasarkan Rasio Si/Al
9
2.3
Stabilitas Zeolit Terhadap Suhu
9
2.4
Komposisi Zeolit Alam
11
2.5
Karakteristik Zeolit
11
2.6
Komposisi Buah Kakao
15
2.7
Komposisi Kulit Kakao Pada Basis Kering
15
3.1
Komposisi Pencampuran Komposit
23
4.1
Judul
Halaman
Data Hasil Uji Porositas Filter Uap Air
Berbasis Zeolit Alam Pahae Modifikasi
28
Data Hasil Uji Mekanik (Kekerasan) Filter
4.2
Uap Air Berbasis Zeolit Alam Pahae
29
Modifikasi
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
Judul
Halaman
Struktur Zeolit
10
2.2
Struktur Kerangka Zeolit
10
2.3
Ciri Anatomis Buah Kakao
14
2.4
Pod Kakao
14
2.5
Skema Air Menjadi Konverter Hidrogen
16
2.6
Zeolit Teraktivasi Fisika
20
3.1
Diagram Alir Penelitian Tahap I
26
3.2
Diagram Alir Penelitian Tahap II
27
Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit Alam
4.1.a
Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C
30
Dengan Perbesaran 250 Kali
Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit Alam
4.1.b
Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C
31
Dengan Perbesaran 750 Kali
Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit
4.2.a
Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C
31
Dengan Perbesaran 250 Kali
Morfologi Flter Uap Air Berbasis Zeolit+Kulit
4.2.b
Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu 7000C
32
Dengan Perbesaran 750 Kali
Hasil Uji EDX Filter Uap Air Berbasis Partikel
4.3
Zeolit Alam Pahae Yang Diaktivasi Pada Suhu
33
7000C
Hasil Uji EDX Filter Uap Air Berbasis Zeolit+
4.4
Kulit Kakao+Clay Yang Diaktivasi Pada Suhu
7000C
34
ix
Universitas Sumatera Utara
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter
Berbasis Zeolit
Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter
Berbasis Zeolit+Kulit Kakao
Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter
Berbasis Zeolit+Clay
Hasil Pembacaan Sensor Hidrogen Pada Filter
Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay
Hasil Pengujian Life Time Tanpa Filter Uap Air
Hasil Pengujian Life Time Untuk Filter Uap Air
Berbasis Zeolit
Hasil Pengujian Life Time Untuk Filter Uap Air
Berbasis Zeolit+Kulit Kakao+Clay
36
37
37
38
39
40
41
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
A
Data Pengujian Porositas
L-1
B
Data Pengujian Kekerasan
L-2
C
Hasil Pengujian Adsorpsi Filter Uap Air
L-3
D
Hasil Pengujian Life Time Filter Uap Air
L-10
E
Preparasi Zeolit Alam Pahae
L-16
F
Preparasi Kulit Kakao
L-17
G
Preparasi Lempung (Clay)
L-18
H
Pembuatan Komposit Filter Uap Air
L-19
I
Pengujian Filter Uap Air
L-20
J
Judul
Halaman
Surat Keterangan Telah Melakukan Penelitian di
Laboratorium Material PTKI Medan
L-21
xi
Universitas Sumatera Utara