Pengaruh Kadar Kalium Abu Kulit Buah Kelapa dalam Mengkatalisis Reaksi Transesterifikasi Crude Palm Oil (CPO) Menjadi Metil Ester

  PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG KELAPA SAWIT DENGAN AKTIVATOR H PO

  3

  4 SKRIPSI Oleh AMRAN JAPIP 080405024 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JULI 2014

  

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG

KELAPA SAWIT DENGAN AKTIVATOR H PO

  3

  4 SKRIPSI

Oleh

AMRAN JAPIP

  

080405024

  \

  

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JULI 2014

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

  

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG KELAPA SAWIT

DENGAN AKTIVATOR H

  3 PO

  4

  dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Sejauh yang saya ketahui, skripsi ini bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan atau yang pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

  Demikian pernyataan ini di buat apabila dikemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

  Medan, 4 Juli 2014 Amran Japip

  NIM 080405024

  

PENGESAHAN

  Skripsi dengan judul:

  

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG KELAPA SAWIT

DENGAN AKTIVATOR H PO

  3

  4

  dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang sarjana pada tanggal 16 Juli 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/ sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  Mengetahui, Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, MT

  Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, MS NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19611225 198903 1 003 Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dr. Ir. Taslim, MSi.

  NIP. 19650115 199003 1 002

  

PRAKATA

  Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Kadar Kalium Abu Kulit Buah Kelapa dalam Mengkatalisis Reaksi Transesterifikasi Crude Palm Oil (CPO) Menjadi Metil Ester

  ”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Melalui penelitian ini diperoleh kondisi operasi optimum, yaitu suhu pirolisis

  o

  400 _

  C, waktu pirolisis 1 jam dan konsentrasi aktivator asam fosfat (H

  3 PO 4 ) 20 % sehingga dihasilkan bilangan iodin tertinggi sebesar 403,5 mg/g.

  Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

  1. Bapak Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, MS selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.

  2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

  Medan, 7 Juli 2014 Penulis,

  Amran Japip

  

DEDIKASI

  Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1.

  Kedua orang tua penulis, Japip Soemarni dan Eluni Wy yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

  2. Seluruh keluarga penulis terutama abang dan adik saya, Japip Sidek, Susilo Japip, dan Liana Japip yang telah memberikan doa kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

  3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Koordinator penelitian Jurusan Teknik Kimia USU yang telah memberikan saran, motivasi dan semangat dalam menyelesaikan penelitian dan skripsi ini.

  4. Erika Mulyana Gultom atas kerjasamanya selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

  5. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2008 yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  Nama : Amran Japip NIM : 080405024 Tempat, tanggal lahir : Medan,29 September 1990 Nama orang tua : Japip Soemarni dan

  Eluni Wy Alamat orang tua : Jl. Mojopahit No. 45/67 Medan

  Asal Sekolah:  SD Hang Kesturi Medan tahun 1996-2002  SMP Sutomo 1 Medan tahun 2002 – 2005  SMA Sutomo 1 Medan tahun 2005 – 2008 Pengalaman Organisasi: 1.

  Asisten Laboratorium Operasi Teknik Kimia Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2011-2012 modul Ball Mill dan modul Heat Exchanger .

  

ABSTRAK

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi optimum karbon aktif yang terbuat dari cangkang kelapa sawit yang diaktivasi dengan H

  3 PO 4 berdasarkan

  bilangan iodin. Metodologi penelitian meliputi proses penyiapan bahan baku, aktivasi, pirolisis dan pengujian. Tahap aktivasi dilakukan dengan variasi konsentrasi aktivator H

  3 PO 4 , yaitu 10 %, 15 %, 20 % dan 25 %. Tahap pirolisis o o o o

  dilangsungkan dengan variasi suhu pirolisis 300

  C, 400

  C, 500 C dan 600 C serta dengan variasi waktu pirolisis yaitu 1 jam, 1,5 jam, 2 jam, dan 2,5 jam. Pengujian dilakukan dengan uji bilangan iodin karbon aktif metode standar ASTM D 4607 - 94 modified. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi

  o

  operasi optimum, yaitu konsentrasi aktivator H

  3 PO 4 20 %, suhu pirolisis 400 _ C

  dan waktu pirolisis 1 jam menghasilkan bilangan iodin tertinggi sebesar 403,5 _ mg/g.

  Kata kunci : cangkang kelapa sawit, karbon aktif, asam fosfat, bilangan iodin

  

ABSTRACT

  This research is aimed to determine the optimum operation condition of preparing activated carbon from palm kernel shell by chemical activation using phosphoric acid (H

  3 PO 4 ) as activating agent. The research methodology consists of

  preparation of raw material, activation, pyrolysis, and testing. Activation step is carried out by varying the activator concentration, that is, 10 %, 15 %, 20% and 25 %. The pyrolysis stage is executed by setting the variation of pyrolysis

  o o o o

  temperature, namely 300

  C, 400

  C, 500 C and 600 C as well as the variation of pyrolysis time, i.e 1 hour, 1,5 hours, 2 hours and 2,5 hours. The testing step is investigated by using standard iodine number method (ASTM D 4607 - 94

  modified ). The result shows the optimum condition of activated carbon prepared

  based on the variation of activator concentration 20 %, pyrolysis temperature 400

  o C, and pyrolysis time 1 hour generates the highest iodine number 403,5 mg/g.

  Keywords: palm kernel shell, activated carbon, phosphoric acid, iodine number

DAFTAR ISI

  PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii

  PRAKATA iii

  DEDIKASI iv

  RIWAYAT HIDUP PENULIS v

  ABSTRAK vi

  ABSTRACT vii

  DAFTAR ISI viii

  DAFTAR GAMBAR xi

  DAFTAR TABEL xiii

  DAFTAR SIMBOL xiv

  DAFTAR LAMPIRAN xv

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  1.2 PERUMUSAN MASALAH

  3

  1.3 TUJUAN PENELITIAN

  3

  1.4 MANFAAT PENELITIAN

  3

  1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

  3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  4

  2.1 CANGKANG KELAPA SAWIT

  4

  2.2 KARBON AKTIF

  5

  2.2.1 Proses pembuatan Karbon Aktif

  9

  9

  

2.2.1.1 Proses pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivasi

Fisika

2.2.1.2 Proses pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivasi

  10 Kimia

2.2.1.2.1 Proses Pembuatan Karbon Aktif dengan

  11 Aktivator H

  3 PO

  4

  2.3 PIROLISIS

  13

  2.3.1 Jenis - Jenis Pirolisis

  13

  2.3.1.1 Slow Pyrolysis (Pirolisis Lambat)

  13

  2.3.1.2 Fast Pyrolysis (Pirolisis Cepat)

  13

  2.3.1.3 Flash Pyrolysis (Pirolisis Kilat)

  14

  2.4 FAKTOR - FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KUALITAS

  14 KARBON AKTIF

  2.4.1

  14 Suhu Pirolisis

  2.4.2

  15 Konsentrasi Zat Aktivator

  2.4.3

  16 Laju Alir Nitrogen

  2.4.4

  17 Waktu Pirolisis

  2.5 METODE KARAKTERISASI KARBON AKTIF

  19

  2.5.1 Bilangan Iodin

  19

  2.6 APLIKASI KARBON AKTIF

  19

  2.7 ANALISA EKONOMI

  20 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  22

  3.1

  22 LOKASI PENELITIAN

  3.2

  22 BAHAN PENELITIAN

  3.3

  22 PERALATAN PENELITIAN

  3.4 RANGKAIAN PERALATAN

  23

  3.4.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Arang Aktif dan Analisa

  23 Bilangan Iodin

  3.4.2 Vertical Tubular Reactor (Furnace)

  24

  3.5 PROSEDUR PENELITIAN

  25

  3.5.1 Prosedur Aktivasi Cangkang Kelapa Sawit dengan Asam

  25 Fosfat (H

  3 PO 4 )

  3.5.2 Prosedur Pirolisis Cangkang Kelapa Sawit

  25

  3.5.3 Prosedur Analisa Bilangan Iodin

  26

  3.6 FLOWCHART PERCOBAAN

  27

  3.6.1 Prosedur Aktivasi Cangkang Kelapa Sawit dengan Asam

  27 Fosfat (H PO )

  3

  4

  3.6.2 Flowchart Pirolisis Cangkang Kelapa Sawit

  28

  3.6.3 Flowchart Analisa Bilangan Iodin

  29 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  29

  4.1 PENDAHULUAN

  29

  4.2 PENGARUH KONSENTRASI AKTIVATOR H

  3 PO

  4 TERHADAP 29

  BILANGAN IODIN KARBON AKTIF

  4.3 PENGARUH SUHU PIROLISIS TERHADAP BILANGAN IODIN 32 KARBON AKTIF

  4.4 PENGARUH WAKTU PIROLISIS TERHADAP BILANGAN

  35 IODIN KARBON AKTIF

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  39

  5.1 KESIMPULAN

  39

  5.2 SARAN

  39 DAFTAR PUSTAKA

  40

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1 Perkembangan Struktur Internal Karbon Aktif

  7 Gambar 2.2 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin

  15 Karbon Aktif

Gambar 2.3 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H

  3 PO

  4 Terhadap

  16 Bilangan Iodin Karbon Aktif

Gambar 2.4 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H

  3 PO

  4 Terhadap

  16 Bilangan Iodin Karbon Aktif

Gambar 2.5 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap

  17 Bilangan Iodin Karbon Aktif

Gambar 2.6 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap

  18 Bilangan Iodin Karbon Aktif

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Arang Aktif dan Analisa

  23 Bilangan Iodin

Gambar 3.2 Vertical Tubular Reactor (Furnace)

  24 Gambar 3.3 Flowchart Aktivasi Cangkang Kelapa Sawit dengan Asam Fosfat 27 (H

  3 PO 4 )

Gambar 3.4 Flowchart Pirolisis Cangkang Kelapa Sawit

  28 Gambar 3.5 Flowchart Analisa Bilangan Iodin

  29 Gambar 4.1 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H

  3 PO

  4 Terhadap

  30

  o

  Bilangan Iodin pada Suhu Pirolisis 300 C

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H

  3 PO

  4 Terhadap

  31

  o

  Bilangan Iodin pada Suhu Pirolisis 400 C

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H

  3 PO

  4 Terhadap

  31

  o

  Bilangan Iodin pada Suhu Pirolisis 500 C

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H

  3 PO

  4 Terhadap

  32

  o

  Bilangan Iodin pada Suhu Pirolisis 600 C

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 33

  Waktu Pirolisis 1 jam

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 34

  Waktu Pirolisis 1,5 jam

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 34

  Waktu Pirolisis 2 jam

  

3

PO

  49 Gambar L3.3 Analisa Bilangan Iodin

  49 Gambar L3.2 Aktivasi dan Pirolisis

  Gambar L3.1 Persiapan Bahan

  3 PO 4 25 %

  38 pada Konsentrasi Aktivator H

Gambar 4.12 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin

  20 %

  4

  37 pada Konsentrasi Aktivator H

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 35Gambar 4.11 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin

  3 PO 4 15 %

  37 pada Konsentrasi Aktivator H

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin

  3 PO 4 10 %

  36 pada Konsentrasi Aktivator H

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin

  Waktu Pirolisis 2,5 jam

  50

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1 Kandungan Cangkang Kelapa Sawit

  5 Tabel 2.2 Kandungan dan Tekstur Karbon Aktif yang Dihasilkan

  6 Tabel 2.3 Distribusi Volum Pori Karbon Aktif

  8 Tabel 2.4 Kondisi Operasi pada Setiap Jenis Proses Pirolisis Beserta Produk 13

Tabel 2.5 Aplikasi Penggunaan Karbon Aktif dalam Industri

  20 Tabel 2.6 Rincian Singkat Bahan Baku yang Digunakan Beserta

  21 Total Biaya Tabel L1.1 Data Percobaan Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator

  H

3 PO

  4

  45

DAFTAR SIMBOL

  Simbol Keterangan Dimensi

  IAN Iodine Adsorption mg/gram

  Number (Bilangan Iodin)

  Ms Molaritas Natrium N Tiosulfat

  Vb Volume Natrium ml Tiosulfat yang Terpakai Saat Titrasi

  Vs Volume Natrium ml Tiosulfat yang Terpakai Saat Titrasi Blanko

  Ma Massa Karbon Aktif