Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca edulis) dengan Impregnasi Asam Fosfat (H3PO4)
PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK
(SALACCA EDULIS) DENGAN IMPREGNASI
ASAM FOSFAT (H PO )3
4 SKRIPSI Oleh ARION SYAPUTRA 100405006 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MARET 2015
PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK
(SALACCA EDULIS) DENGAN IMPREGNASI
ASAM FOSFAT (H PO )3
4 SKRIPSI Oleh ARION SYAPUTRA 100405006 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MARET 2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca edulis) dengan Impregnasi Asam Fosfat (H
3 PO
4 )
”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, M.S, selaku dosen pembimbing penelitian yang telah banyak memberikan kepada penulis dalam penentuan judul, penelitian, dan penyusunan laporan.
2. Prof. Dr. Ir.Rosdanelli Hasibuan, MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing penulis dalam hal akademik selama penulis kuliah di Teknik Kimia USU.
3. Ir. Renita Manurung, MT, selaku Koordinator Penelitian dan Skripsi.
4. Dr. Eng. Irvan, ST, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia USU.
5. Dr. Fatimah, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU.
6. Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis dalam hal administrasi selama kuliah.
7. Leli dan Hari Abrido, selaku Koordinator Laboratorium Baristand Industri Medan.
8. Rekan mahasiswa Teknik Kimia USU, terutama angkatan 2010 yang telah mendukung dan membantu penulis mulai dari awal berjumpa di hari pertama kuliah di kampus hingga akhirnya penulis bisa menyelesaikan skripsi.
9. Adek-adek mahasiswa Teknik Kimia, terutama stambuk 2013 yang telah mendukung dan membantu penulis hingga akhirnya dapat menyelesaikan 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, Maret 2015 Penulis, Arion Syaputra
DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada keluarga besar penulis atas dukungan dan kasih sayang mereka, terutama kepada ayahanda Togar
Aritonang dan ibunda Restauli Hutagalung.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Arion Syaputra NIM: 100405006 Tempat/tgl lahir: Sitinjak, 05 Mei 1992 Nama orang tua: Togar Aritonang Alamat orang tua: Jalan Sibolga km. 16 Sitnjak Kab. Tapanuli Selatan
Asal sekolah SD Negeri 142483 Sitinjak 1998 – 2004 MTs Negeri Batangtoru tahun 2004 – 2007 SMA N 1 Angkola Barat 2007-2010 Pengalaman organisasi/kerja:
1. Covalen Study Group (CSG) 2012-2013 sebagai anggota HUMAS
2. HIMATEK USU periode 2013-2014 sebagai anggota HUMAS
3. HMI periode 2010-2011 sebagai anggota
4. Kerja Praktek di PTPN III Pabrik Kelapa Sawit Sei Daun Labuhan Batu I tahun 2014
Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah: 1.
Pengaruh Suhu dalam Pembuatan Karbon Aktif Dari Kulit Salak (Salacca
edulis ) dengan Impregnasi Asam Fosfat (H
3 PO 4 ) sebagai prosiding pada
Seminar Nasional Sains, Teknologi dan Pameran yang berlangsung di Universitas Sumatera Utara 20 Desember 2014.
2.
3 PO 4 ) In Preparation Activated
Effect of Concentration Phosphoric Acid (H Carbon From Snake Fruit(Salacca edulis) pada seminar collaboration Chemical Engineering University of Sumatera Utara (USU) dan National University of Malaysia (UKM) yang berlangsung di Universitas Sumatera Utara 12 Februari 2014.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi optimum dalam pembuatan karbon aktif dari kulit salak dengan impregnasi H
3 PO 4 . Bahan yang digunakan
antara lain kulit salak yang diperoleh dari Kabupaten Tapanuli Selatan, asam fosfat (H
3 PO 4 ), natrium thiosulfat, iodium,metilen biru, dan amilum. Variabel-
variabel yang diamati antaralain yield karbon aktif, bilangan iodin, dan luas permukaan. Pada penelitian ini, kulit salak yang telah dikeringkan dihaluskan ukurannya menjadi 1-2 mm. Kemudian kulit salak direndam dengan asam fosfat dengan konsentrasi 10%, 15%, dan 20% selama 3 jam pada suhu 85 ºC. Setelah itu disaring dan dikeringkan selama 24 jam pada suhu 60 ºC di dalam oven. Setelah itu dipirolisis dengan menggunakan suhu 400-600 ºC selama 1, 2, dan 3 6-7. Karbon aktif dikeringkan pada oven hingga massa konstan. Hasil penelitian menunjukkan yield tertinggi berada pada suhu 400 °C selama 1 jam dengan konsentrasi 20% yaitu sebesar 88,29%, sedangkan yield terendah pada suhu 600 selama 3 jam pada konsentrasi 10% yaitu sebesar 41,76%. Bilangan iodin tertinggi berada pada suhu 600 °C pada konsentrasi 20% dengan waktu pirolisis 3 jam yaitu 888,30 mg/g, sedangkan luas permukaan tertinggi berada pada suhu
2 suhu 450 dengan konsentrasi 15% selama 2 jam yaitu 6140,065 m /g.
Kata kunci: karbon aktif, kulit salak, impregnasi, bilangan iodin, luas permukaan
ABSTRACT
The purpose of this research is to study condition optimum of preparation activated carbon snake fruit peel by impregnation phosphoric acid. Observed variable were yield activated carbon, iodine number and surface area. Raw materials used include snake fruit peel from South Tapanuli, phosphoric acid (H PO ), sodium thiosulfate, iodine, methylene blue, and starch. The variables
3
4
research is yield activated carbon, iodine, and surface area.In this research, snake fruit peel dried crushed into 1-2 mm in size. Then snake fruit peel soaked with phosphoric acid at a concentration of 10%, 15%, and 20% for 3 hours at a temperature of 85 ºC. After it was filtered and dried for 24 hours at 60 ° C in an oven. After that pyrolisis using temperatures of 400-600 °C for 1, 2, and 3 hours. Then cooled in a desiccator for 30 minutes and washed to pH 6-7. Activated carbon was dried in an oven until constant mass. The results showed the highest yield is at a temperature of 400 ° C for 1 hour with a concentration of 20% in the amount of 88.29%, while the lowest yield at 600 for 3 hours at a concentration of 10% in the amount of 41.76%. The highest iodine is at a temperature of 600 ° C at a concentration of 20% with a time of 3 hours pyrolysis is 888.30 mg / g, while the area of highest surface temperature is at a temperature of 450 at a concentration of 15% for 2 hours ie 6140.065 m /g Keyword: activated carbon, snake fruit, impregnation, iodine number, surface area
DAFTAR ISI
10
5
2.1 Kulit Buah Salak (Salacca edulis)
5
2.2 Karbon aktif
6
2.3 Adsorpsi
8
2.4 Proses Pembuatan Karbon Aktif
2.2.1 Proses Fisika
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
11
2.2.2 Proses Kimia
11
2.5 Proses Aktifasi dengan Impregnasi Asam Fosfat
12
2.6 Analisa Biaya
14 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
16
4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DAFTAR SINGKATAN xvi
DEDIKASI v
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
DAFTAR SIMBOL xvi
1.4 Manfaat Penelitian
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
2
1.3 Tujuan Penelitian
3
3
3.1
16 Lokasi dan Waktu Penelitian
3.2
16 Bahan dan Peralatan
3.2.1 Bahan
16
3.2.2 Peralatan
16
3.3 Prosedur Karbonisasi Kulit salak dengan Impregnasi Asam
Fosfat (H
3 PO 4 )
17
3.4
17 Prosedur Analisa
3.4.1
17 Penentuan Luas Permukaan
3.4.2 Penentuan Waktu Setimbang Adsorpsi, Kapasitas
Adsorpsi, dan Isotherm
18
3.4.3
18 Prosedur Analisa Bilangan Iodine
3.5
19 Flowchart Percobaan
3.5.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit salak
19
3.5.2 Flowchart Penentuan Luas Permukaan
20
3.5.4 Flowchart Analisa Bilangan Iodine
21 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
22
4.1 Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap Yield
22
4.2 Pengaruh Suhu,Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin
25
4.3 Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap Luas Permukaan
29 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
34
5.1
34 KESIMPULAN
5.2
34 SARAN DAFTAR PUSTAKA
35 LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN
41 L1.1
41 Data Aktivasi Secara Kimia L1.2
41 Data Yield Karbon Aktif L1.2.1
41 Data Yield Pirolisis Selama 1 Jam L1.2.2
42 Data Yield Pirolisis Selama 2 Jam L1.2.3
42 Data Yield Pirolisis Selama 3 Jam L1.3
43 Data Analisa Bilangan Iodin L1.3.1
Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama
1 Jam
43 L1.3.2 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama
2 Jam
43 L1.3.3 Data Analisa Bilangan Iodindengan Pirolisis Selama
3 Jam
44 L1.4
44 Data Analisa Luas Permukaan L1.4.1
Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama
1 Jam
44 L1.4.2 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama
2 Jam
45 L1.4.3 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama
3 Jam
45 LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN
46 L2.1
46 Perhitungan Persen Yield L2.2
46 Perhitungan Bilangan Iodin L2.3
47 Perhitungan Luas Permukaan LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PERHITUNGAN
49 L3.1 Foto Pembuatan Karbon Aktif Dengan Impregnasi Asam
Fosfat(H
3 PO 4 )
50 L3.2
54 Foto Analisa Bilangan Iodin L3.3
53 Foto Analisa Luas Permukaan
DAFTAR GAMBAR
50 Gambar L3.4 Proses Impregnasi
54 Gambar L3.13 Spektrofotometer UV-Vis beserta Seperangkat Komputer
54 Gambar L3.12 Shaker dan Sampel yang akan Dianalisa Adsorbansinya
Stirrer
53 Gambar L3.11 Proses Pengadukan Larutan Metilen Biru dengan Magnetic
53 Gambar L3.10 Hasil Titrasi Iodometri Hingga Kuning Gading dan hingga bening
52 Gambar L3.9 Proses penyaringan larutan iodin dan Hasil iodin
52 Gambar L3.8 Proses Pencucian Karbon Aktif
51 Gambar L3.7 Hasil Sampel yang Telah Dipirolis dan Desikator
51 Gambar L3.6 Rangkaian Alat Pirolisis
50 Gambar L3.5 Penimbangan Sampel yang telah diimpregnasi
49 Gambar L3.3 Tempat Pengeringan sampel
Halaman
49 Gambar L3.2 Sampel yang Diihaluskan
47 Gambar L3.1 Sampel Kulit Salak yang telah Dikeringkan
32 Gambar B.1 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru
30 Gambar 4.4 Pengaruh Suhu, Konsentrasi Waktu Pirolisis Selama (a) 1 Jam, (b) 2 Jam, dan 3 Jam Terhadap Luas Permukaan
27 Gambar 4.3 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru
23 Gambar 4.2 Pengaruh Suhu, Konsentrasi Waktu Pirolisis Selama (a) 1 Jam, (b) 2 Jam, dan 3 Jam Terhadap Bilangan Iodin
21 Gambar 4.1 Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Selama (a) 1 jam, (b) 2 jam dan (c) 3 jam terhadap Yield
20 Gambar 3.3 Flowchart Analisa Bilangan Iodin
19 Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Luas Permukaan Adsorben
7 Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit salak yang Diaktivasi Secara Kimia
Gambar 2.1 Struktur Karbon Aktif54
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Produksi Salak di Sekitar Padang Sidempuan (Tapanuli Selatan)5 Tabel 2.2 Kandungan Salak
6 Tabel 2.3 Standar kualitas karbon aktif menurut SNI 06-3730-1995
8 Tabel L1.1 Hasil Aktivasi Secara Kimia
41 Tabel L1.2Hasil YieldPirolisis Selama 1 Jam
41 Tabel L1.3Hasil Yield Pirolisis Selama 2 Jam
42 Tabel L1.4Hasil Yield Pirolisis Selama 3 Jam
42 Tabel L1.5Hasil Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 1 Jam
43 Tabel L1.6Hasil Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 2 Jam
43 Tabel L1.7Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 3 Jam
44 Tabel L1.8Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 1 Jam
44 Tabel L1.9Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 2 Jam
45 Tabel L1.9Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 3 Jam
45