Pemanfaatan Limbah Kopi Sebagai Dasar Pembuatan Fluorescent Carbon Nanoparticles (F-CNPs) melalui Oksidasi Soot Dengan HNO3 Encer
PEMANFAATAN LIMBAH KOPI SEBAGAI DASAR PEMBUATAN
FLUORESCENT CARBON NANOPARTICLES (F-CNPs) MELALUI OKSIDASI
SOOT DENGAN HNO3 ENCER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
SHERLY
130802083
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pemanfaatan Limbah Kopi
Sebagai Dasar
Pembuatan Fluorescent Carbon Nanoparticles (FCNPs) melalui Oksidasi Soot Dengan HNO3
Encer
: Skripsi
: Sherly
: 130802083
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan,
Komisi Pembimbing
Pembimbing 2
Juni 2017
:
Prof. Basuki Wirjosentono, PhD
NIP. 195204181980021001
Pembimbing 1
Saharman Gea, PhD
NIP. 196811101999031001
Disetujui oleh:
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Cut Fatimah Zuhra, S.Si, M.Si
NIP. 197404051999032001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMANFAATAN LIMBAH KOPI SEBAGAI DASAR PEMBUATAN
FLUORESCENT CARBON NANOPARTICLES (F-CNPs) MELALUI
OKSIDASI SOOT DENGAN HNO3 ENCER
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebuthkan sumbernya.
Medan,
Juni 2017
SHERLY
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji Syukur yang tak terhingga penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmatNya sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian ini dengan sebaik
mungkin. Keberhasilan dari penelitian dan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari
bantuan berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak serta telah
memberikan dukungan baik secara moril maupun materil. Dalam kesempatan ini
penulis ingin mengucapkan ucapan terima kasih yang tidak terhingga kepada:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Orang tua penulis, untuk Papa, Herman Rohawi dan Mama, Chai Fung
Tjandra yang selalu memberikan kasih sayang, perhatian dan motivasi.
Kepada kakak dan abang, Silvia, Steven dan Stephanie yang senantiasa
memberikan semangat dan tempat untuk bercerita.
Ibu Cut Fatimah Zuhra, M.Si dan Ibu Sovia Lenny, S.Si selaku Ketua dan
Sekretaris jurusan Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
USU.
Dr Saharman Gea, PhD selaku dosen pembimbing I dan Prof Basuki
Wirjosentono, PhD selaku dosen pembimbing II yang telah dengan sabar
meluangkan waktu, tenaga dan pikirannya serta memberikan masukan, saran
dan arahan kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan
skripsi.
Bapak dan Ibu dosen Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam USU
yang telah membimbing dan memotivasi swera memberi disiplin ilmu selama
menjalani studi.
Kepada sahabat terbaik Joshua, S.Si, Fredy Putra, Robert, Jenny Elvira,
Hartaty Tia dan Stefan Pratama yang selalu menyemangati dalam
menyelesaikan penelitian dan skripsi.
Kepada rekan – rekan asisten Laboratorium Kimia Fisika, Organik dan LIDA
yang telah membantu selama masa penelitian.
Kepada rekan – rekan seperjuangan di stambuk 2013 yang telah menemani
seluruh proses awal studi hingga skripsi selesai.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan.
Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun dari pihak pembaca sangat
diharapkan demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini
bermanfaat bagai penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan
datang.
Penulis
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN LIMBAH KOPI SEBAGAI DASAR PEMBUATAN
FLUORESCENT CARBON NANOPARTICLES (F-CNPs) MELALUI
OKSIDASI SOOT DENGAN HNO3 ENCER
ABSTRAK
Pemanfaatan limbah kopi sebagai dasar pembuatan fluorescent carbon
nanoparticles (F-CNPs) melalui oksidasi soot dengan HNO3 encer telah dilakukan.
Soot diperoleh melalui tiga perlakuan yang berbeda terhadap limbah kopi; dibakar
di dalam tanur pada suhu 550oC dan 650oC dan pembakaran langsung di wadah
tahan panas. Kemudian dilakukan uji morfologi ketiga macam soot dengan SEM.
Soot dari pembakaran langsung memberikan hasil yang paling optimum dengan
memiliki paling banyak pori – pori kecil per 10 cm dibandingkan hasil SEM soot
yang lain. Soot dari pembakaran langsung limbah kopi dioksidasi dengan HNO3
encer dalam refluks selama 12 jam dan menghasilkan supernatant coklat
kekuningan yang memberikan fluoresensi hijau bening di bawah lampu UV.
Karakterisasi F-CNPs yang dilakukan dengan TEM memberikan ukuran distribusi
partikel 7,4 – 23,4 nm dan analisa dengan FT-IR menunjukkan stretching O-H pada
puncak sekitar 3000 – 3500 cm-1, stretching sp2 dan sp3 C-H pada daerah 2500 –
3000 cm-1, C=C pada daerah 2000 – 1500 cm-1 serta adanya C-O-C simetris dan
asimetris dan C-OH pada daerah puncak 1000 dan 500 cm-1.
Keyword: limbah kopi, soot, oksidasi soot, material fluoresensi
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
THE SYNTHESIS OF FLUORESCENT CARBON NANOPARTICLES (FCNPs) FROM DILUTED ACID OXIDISED GROUND COFFEE WASTE
SOOT
ABSTRACT
Coffee ground waste utilization for fluorescent carbon nanoparticles (F-CNPs)
through soot oxidation with diluted HNO3 has been done. Soot is obtained through
three different treatments to coffee ground waste; which is furnace burning in
550oC and 650oC and direct burning in heat proof container. Then they are
analyzed with Scanning Electron Microscope (SEM) instrument. Soot from direct
burning gives the most optimum result where it has denser pores than the other two
types of soot. Soot from direct burning is reflux in diluted HNO3 for 12 hours to
oxidize it to give yellowish brown supernatant which gives green fluorescence
under UV light. F-CNPs characterization is done in Transmission Electron
Microscope (TEM), which shows 7.4 – 23.4 nm of particle size distribution and
Fourier Transform Infrared Microscope (FT-IR) gives O-H stretching at peak
between 3000 – 3500 cm-1, C-H stretching sp2 and sp3 within the range of 2500 –
3000 cm-1, C=C in between 2000 – 1500 cm-1 also it shows symmetry and
asymmetry C-O-C and finally C-OH at peak in 1000 dan 500 cm-1 consecutively.
Keyword: ground coffee waste, soot, soot oxidation, fluorescence material
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
BAB 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Pembatasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Metodologi Penelitian
1.7 Lokasi Penelitian
1
1
2
3
3
4
4
4
BAB 2 Tinjauan Pustaka
5
2.1 Kopi dan hasilnya
3
2.1.1 Kopi di Sumatera
5
2.1.2 Perkembangan Retail Kopi di Sumatera
5
2.2 Limbah Kopi
6
2.2.1 Kandungan Limbah Kopi
6
2.2.2 Pemanfaatan Limbah Kopi
6
2.3 Fluorescent Material
7
2.4 Nanoteknologi
8
2.5 Fluorescent Nanopartikel (F-NPs)
8
2.6 Fluorescent Carbon Nanopartikel (F-CNPs)
9
2.7 Aplikasi Fluorescent Nanopartikel (F-CNPs)
9
2.8 Sintesis F-CNPs melalui Oksidasi Soot dengan HNO3 Encer
10
2.9 Karakterisasi F-CNPs melalui Oksidasi Soot dengan HNO3 Encer 11
BAB 3 Metode Penelitian
3.1 Alat
3.2 Bahan
3.3 Prosedur Penelitian
12
12
12
13
3.3.1 Pembuatan Soot dari Limbah Kopi
3.3.2 Oksidasi Partikel Soot
3.3.3 Pemisahan Bertahap Nanopartikel Karbon
3.3.4 Karakterisasi F-CNPs
3.3.4.1 Pengujian Fisik Fluoresensi dengan Lampu UV
3.3.4.2 Karakterisasi dengan Alat TEM
13
13
14
14
14
14
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3.3.4.3 Karakterisasi dengan Alat FT-IR
3.4 Bagan Penelitian
3.4.1 Pembuatan Soot dari Limbah Kopi
3.4.1.1 Dalam Tanur
3.4.1.2 Pembakaran Langsung
3.4.2 Oksidasi Partikel Soot
3.4.3 Pemisahan Bertahap Nanopartikel Karbon
3.4.4 Karakterisasi F-CNPs
14
15
15
15
16
17
18
18
BAB 4 Hasil dan Pembahasan
4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil Analisa Morfologi Soot dengan Alat SEM
4.1.2 Hasil Uji Fisik Fluoresensi dengan Lampu UV
4.1.3 Hasil Analisa Ukuran Distribusi Partikel F-CNPS
dengan Alat TEM
4.1.3 Hasil Analisa Gugus Fungsi dengan Alat FT-IR
4.2 Pembahasan
4.2.1 Perbandingan Morfologi Soot dengan Alat SEM
4.2.2 Hasil Uji Fisik Fluoresensi dengan Lampu UV
4.1.3 Ukuran Distribusi Partikel F-CNPS dengan Alat TEM
4.1.3 Analisa Gugus Fungsi dengan Alat FT-IR
19
19
19
20
20
21
22
22
23
23
23
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
25
25
25
Daftar Pustaka
26
Universitas Sumatera Utara
FLUORESCENT CARBON NANOPARTICLES (F-CNPs) MELALUI OKSIDASI
SOOT DENGAN HNO3 ENCER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
SHERLY
130802083
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pemanfaatan Limbah Kopi
Sebagai Dasar
Pembuatan Fluorescent Carbon Nanoparticles (FCNPs) melalui Oksidasi Soot Dengan HNO3
Encer
: Skripsi
: Sherly
: 130802083
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan,
Komisi Pembimbing
Pembimbing 2
Juni 2017
:
Prof. Basuki Wirjosentono, PhD
NIP. 195204181980021001
Pembimbing 1
Saharman Gea, PhD
NIP. 196811101999031001
Disetujui oleh:
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Cut Fatimah Zuhra, S.Si, M.Si
NIP. 197404051999032001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMANFAATAN LIMBAH KOPI SEBAGAI DASAR PEMBUATAN
FLUORESCENT CARBON NANOPARTICLES (F-CNPs) MELALUI
OKSIDASI SOOT DENGAN HNO3 ENCER
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebuthkan sumbernya.
Medan,
Juni 2017
SHERLY
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji Syukur yang tak terhingga penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmatNya sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian ini dengan sebaik
mungkin. Keberhasilan dari penelitian dan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari
bantuan berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak serta telah
memberikan dukungan baik secara moril maupun materil. Dalam kesempatan ini
penulis ingin mengucapkan ucapan terima kasih yang tidak terhingga kepada:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Orang tua penulis, untuk Papa, Herman Rohawi dan Mama, Chai Fung
Tjandra yang selalu memberikan kasih sayang, perhatian dan motivasi.
Kepada kakak dan abang, Silvia, Steven dan Stephanie yang senantiasa
memberikan semangat dan tempat untuk bercerita.
Ibu Cut Fatimah Zuhra, M.Si dan Ibu Sovia Lenny, S.Si selaku Ketua dan
Sekretaris jurusan Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
USU.
Dr Saharman Gea, PhD selaku dosen pembimbing I dan Prof Basuki
Wirjosentono, PhD selaku dosen pembimbing II yang telah dengan sabar
meluangkan waktu, tenaga dan pikirannya serta memberikan masukan, saran
dan arahan kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan
skripsi.
Bapak dan Ibu dosen Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam USU
yang telah membimbing dan memotivasi swera memberi disiplin ilmu selama
menjalani studi.
Kepada sahabat terbaik Joshua, S.Si, Fredy Putra, Robert, Jenny Elvira,
Hartaty Tia dan Stefan Pratama yang selalu menyemangati dalam
menyelesaikan penelitian dan skripsi.
Kepada rekan – rekan asisten Laboratorium Kimia Fisika, Organik dan LIDA
yang telah membantu selama masa penelitian.
Kepada rekan – rekan seperjuangan di stambuk 2013 yang telah menemani
seluruh proses awal studi hingga skripsi selesai.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan.
Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun dari pihak pembaca sangat
diharapkan demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini
bermanfaat bagai penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan
datang.
Penulis
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN LIMBAH KOPI SEBAGAI DASAR PEMBUATAN
FLUORESCENT CARBON NANOPARTICLES (F-CNPs) MELALUI
OKSIDASI SOOT DENGAN HNO3 ENCER
ABSTRAK
Pemanfaatan limbah kopi sebagai dasar pembuatan fluorescent carbon
nanoparticles (F-CNPs) melalui oksidasi soot dengan HNO3 encer telah dilakukan.
Soot diperoleh melalui tiga perlakuan yang berbeda terhadap limbah kopi; dibakar
di dalam tanur pada suhu 550oC dan 650oC dan pembakaran langsung di wadah
tahan panas. Kemudian dilakukan uji morfologi ketiga macam soot dengan SEM.
Soot dari pembakaran langsung memberikan hasil yang paling optimum dengan
memiliki paling banyak pori – pori kecil per 10 cm dibandingkan hasil SEM soot
yang lain. Soot dari pembakaran langsung limbah kopi dioksidasi dengan HNO3
encer dalam refluks selama 12 jam dan menghasilkan supernatant coklat
kekuningan yang memberikan fluoresensi hijau bening di bawah lampu UV.
Karakterisasi F-CNPs yang dilakukan dengan TEM memberikan ukuran distribusi
partikel 7,4 – 23,4 nm dan analisa dengan FT-IR menunjukkan stretching O-H pada
puncak sekitar 3000 – 3500 cm-1, stretching sp2 dan sp3 C-H pada daerah 2500 –
3000 cm-1, C=C pada daerah 2000 – 1500 cm-1 serta adanya C-O-C simetris dan
asimetris dan C-OH pada daerah puncak 1000 dan 500 cm-1.
Keyword: limbah kopi, soot, oksidasi soot, material fluoresensi
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
THE SYNTHESIS OF FLUORESCENT CARBON NANOPARTICLES (FCNPs) FROM DILUTED ACID OXIDISED GROUND COFFEE WASTE
SOOT
ABSTRACT
Coffee ground waste utilization for fluorescent carbon nanoparticles (F-CNPs)
through soot oxidation with diluted HNO3 has been done. Soot is obtained through
three different treatments to coffee ground waste; which is furnace burning in
550oC and 650oC and direct burning in heat proof container. Then they are
analyzed with Scanning Electron Microscope (SEM) instrument. Soot from direct
burning gives the most optimum result where it has denser pores than the other two
types of soot. Soot from direct burning is reflux in diluted HNO3 for 12 hours to
oxidize it to give yellowish brown supernatant which gives green fluorescence
under UV light. F-CNPs characterization is done in Transmission Electron
Microscope (TEM), which shows 7.4 – 23.4 nm of particle size distribution and
Fourier Transform Infrared Microscope (FT-IR) gives O-H stretching at peak
between 3000 – 3500 cm-1, C-H stretching sp2 and sp3 within the range of 2500 –
3000 cm-1, C=C in between 2000 – 1500 cm-1 also it shows symmetry and
asymmetry C-O-C and finally C-OH at peak in 1000 dan 500 cm-1 consecutively.
Keyword: ground coffee waste, soot, soot oxidation, fluorescence material
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
BAB 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Pembatasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Metodologi Penelitian
1.7 Lokasi Penelitian
1
1
2
3
3
4
4
4
BAB 2 Tinjauan Pustaka
5
2.1 Kopi dan hasilnya
3
2.1.1 Kopi di Sumatera
5
2.1.2 Perkembangan Retail Kopi di Sumatera
5
2.2 Limbah Kopi
6
2.2.1 Kandungan Limbah Kopi
6
2.2.2 Pemanfaatan Limbah Kopi
6
2.3 Fluorescent Material
7
2.4 Nanoteknologi
8
2.5 Fluorescent Nanopartikel (F-NPs)
8
2.6 Fluorescent Carbon Nanopartikel (F-CNPs)
9
2.7 Aplikasi Fluorescent Nanopartikel (F-CNPs)
9
2.8 Sintesis F-CNPs melalui Oksidasi Soot dengan HNO3 Encer
10
2.9 Karakterisasi F-CNPs melalui Oksidasi Soot dengan HNO3 Encer 11
BAB 3 Metode Penelitian
3.1 Alat
3.2 Bahan
3.3 Prosedur Penelitian
12
12
12
13
3.3.1 Pembuatan Soot dari Limbah Kopi
3.3.2 Oksidasi Partikel Soot
3.3.3 Pemisahan Bertahap Nanopartikel Karbon
3.3.4 Karakterisasi F-CNPs
3.3.4.1 Pengujian Fisik Fluoresensi dengan Lampu UV
3.3.4.2 Karakterisasi dengan Alat TEM
13
13
14
14
14
14
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3.3.4.3 Karakterisasi dengan Alat FT-IR
3.4 Bagan Penelitian
3.4.1 Pembuatan Soot dari Limbah Kopi
3.4.1.1 Dalam Tanur
3.4.1.2 Pembakaran Langsung
3.4.2 Oksidasi Partikel Soot
3.4.3 Pemisahan Bertahap Nanopartikel Karbon
3.4.4 Karakterisasi F-CNPs
14
15
15
15
16
17
18
18
BAB 4 Hasil dan Pembahasan
4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil Analisa Morfologi Soot dengan Alat SEM
4.1.2 Hasil Uji Fisik Fluoresensi dengan Lampu UV
4.1.3 Hasil Analisa Ukuran Distribusi Partikel F-CNPS
dengan Alat TEM
4.1.3 Hasil Analisa Gugus Fungsi dengan Alat FT-IR
4.2 Pembahasan
4.2.1 Perbandingan Morfologi Soot dengan Alat SEM
4.2.2 Hasil Uji Fisik Fluoresensi dengan Lampu UV
4.1.3 Ukuran Distribusi Partikel F-CNPS dengan Alat TEM
4.1.3 Analisa Gugus Fungsi dengan Alat FT-IR
19
19
19
20
20
21
22
22
23
23
23
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
25
25
25
Daftar Pustaka
26
Universitas Sumatera Utara