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 PO3
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 H3 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 PO3
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
Fisika2.2.1.2 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 Aktif7 Gambar 2.2 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin
15 Karbon Aktif
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H3 PO
4 Terhadap
16 Bilangan Iodin Karbon Aktif
Gambar 2.4 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H3 PO
4 Terhadap
16 Bilangan Iodin Karbon Aktif
Gambar 2.5 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap17 Bilangan Iodin Karbon Aktif
Gambar 2.6 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap18 Bilangan Iodin Karbon Aktif
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Arang Aktif dan Analisa23 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 Sawit28 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 H3 PO
4 Terhadap
31
o
Bilangan Iodin pada Suhu Pirolisis 400 C
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H3 PO
4 Terhadap
31
o
Bilangan Iodin pada Suhu Pirolisis 500 C
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H3 PO
4 Terhadap
32
o
Bilangan Iodin pada Suhu Pirolisis 600 C
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 33Waktu Pirolisis 1 jam
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 34Waktu Pirolisis 1,5 jam
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 34Waktu Pirolisis 2 jam
3
PO49 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 Iodin20 %
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 Iodin3 PO 4 15 %
37 pada Konsentrasi Aktivator H
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin3 PO 4 10 %
36 pada Konsentrasi Aktivator H
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap Bilangan IodinWaktu Pirolisis 2,5 jam
50
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kandungan Cangkang Kelapa Sawit5 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 Industri20 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