Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca Sumatrana) dengan Aktivator Seng Klorida (ZnCl2)

  

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK

(SALACCA SUMATRANA) DENGAN AKTIVATOR SENG

KLORIDA (ZnCl )

  2 SKRIPSI

Oleh

  

ARDIANO OKTAVIANUS SAHAT TUA

100405022

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JUNI 2015

  

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK

(SALACCA SUMATRANA) DENGAN AKTIVATOR SENG

KLORIDA (ZnCl )

  2 SKRIPSI

Oleh

  

ARDIANO OKTAVIANUS SAHAT TUA

100405022

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JUNI 2015

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK (SALACCA

  

SUMATRANA) DENGAN AKTIVATOR SENG KLORIDA (ZnCl )

  2 Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada

  Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

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

  Medan, 11 Juni 2015 Ardiano Oktavianus Sahat Tua NIM. 100405022

  

PRAKATA

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan berkat dan kasih-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca

  Sumatrana) dengan Aktivator Seng Klorida (ZnCl

  2

  )”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan ketika menjadi mahasiswa Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

  Hasil penelitian ini:

  1. Memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan limbah dengan menggunakan karbon aktif dari kulit salak yang diaktivasi.

  2. Memberikan ide terhadap para entrepreneur untuk melakukan usaha dalam menghasilkan karbon aktif dari kulit salak yang diaktivasi.

  3. Menambah nilai ekonomi limbah kulit salak. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, Penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan Dosen pembimbing Penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada Dosen Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS.

  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, 11 Juni 2015 Penulis, Ardiano Oktavianus Sahat Tua

  

DEDIKASI

  Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

  1. Mereka yang tidak percaya bahwa pelayanan sangat baik dilakukan bila diiringi dengan studi terkhususnya di Teknik Kimia USU, Medan.

  2. Orang tua (B. Pangaribuan & T. D. Silalahi), abang (Yonathan Pangaribuan) dan adik (M. Angelina Pangaribuan) penulis yang tersayang.

  3. Dra. Siswarni MZ, MS, selaku dosen pembimbing akademik dan selaku dosen penguji yang memberikan saran serta kritik untuk kesempurnaan skripsi ini.

  4. Dr. Ir. Muhammad Yusuf Ritonga, MT, selaku dosen penguji yang memberikan saran dan kritik untuk kesempurnaan skripsi ini.

  5. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

  6. Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

  7. Ir. Renita Manurung, MT selaku Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

  8. Staf Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia USU yang telah membantu penulis dalam hal administrasi penyelesaian skripsi ini.

  9. Yustina Br Silitonga, ST sebagai sahabat beradu argumen dan alasan kuat penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

  10. Seluruh pihak yang telah memberi bantuan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini yang tidak dapat ditulis satu per satu.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  Nama : Ardiano Oktavianus Sahat Tua NIM : 100405022 Tempat / Tgl Lahir : Jakarta / 30 Oktober 1992 Nama Orang Tua : B. Pangaribuan Alamat Orang Tua : Jl. Gabus Raya No. 201, Perumnas II. Kelurahan Kayuringin Jaya. Kecamatan Bekasi Selatan. Kota Bekasi.

  Asal Sekolah  TK Strada Budiluhur Bekasi tahun 1997 – 1999  SD Strada Budiluhur Bekasi tahun 1999 – 2005  SMP Negeri 1 Bekasi tahun 2005 – 2008  SMA Negeri 1 Bekasi tahun 2008 – 2010 Pengalaman Organisasi  Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia Fakultas Teknik USU (GMKI FT-

  USU) periode 2011/2012 sebagai Biro Organisasi dan Komunikasi  Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia Fakultas Teknik USU (GMKI FT-

  USU) periode 2012/2013 sebagai Ketua  Himatek periode 2013 – 2014 sebagai Anggota Bidang Sosial dan Rohani

  

ABSTRAK

Karbon aktif dapat dibuat dari berbagai bahan baku baik anorganik maupun organik.

  

Salah satu bahan organik yang potensial adalah kulit salak. Tujuan penelitian ini adalah

mengetahui kondisi optimum pembuatan karbon aktif yang terbuat dari kulit salak yang

diaktivasi dengan ZnCl . Metodologi penelitian meliputi proses penyiapan bahan baku,

₂ aktivasi, pirolisa dan pengujian. Rasio sampel-ZnCl ^{2 yang digunakan adalah} _o 1: 1 2

  C

⁄ , 1: 2 3 ⁄ , 1:1 dan 1:2 g/g, temperatur pirolisa adalah 400, 450, 500, 550 dan 600

serta waktu pirolisa adalah 1, 2 dan 3 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi

operasi optimum, yaitu rasio sampel-ZnCl ^{2 1:2 g/g, temperatur pirolisa 550 °C dan waktu}

pirolisa 3 jam menghasilkan nilai iodine tertinggi sebesar 772,24 mg/g yang telah sesuai

dengan SNI 1995 yaitu minimal 750 mg/g.

  Kata kunci: Karbon aktif, Kulit salak, ZnCl , Nilai Iodine ₂

  

ABSTRACT

Activated carbon can be made of organic or anorganic materials. Salak peel is a

potential organic material as activated carbon. This research aimed to understand the

optimum condition to produce activated carbon made from salak peel with activating agent

Zinc Chloride (ZnCl ). The method included preparation of raw material, chemical

₂ activation, pyrolysis and iodine value test. The ratios of ZnCl ^{2 are} 1: 1 2

  ⁄ , 1: 2 3 ⁄ , 1:1 and 1:2 g/g, the activation times are 1, 2 and 3 hours, and the acivation _o temperatures are 400, 450, 500, 550 and 600 C. Results showed that the optimum conditions are at 1:2 ratio of sample- ZnCl ^{2 , 550 °C of activation temperature, and 3 hours of activation}

time. The highest iodine value was 772,24 mg/g which has passed SNI 1995 with the

minimum value 750 mg/g.

  Keywords: Activated carbon, salak peel, ZnCl , Iodine value

₂

DAFTAR ISI

  halaman 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 xii

  DAFTAR LAMPIRAN xiii

  DAFTAR SINGKATAN xiv

  DAFTAR SIMBOL xv

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  1.2 PERUMUSAN MASALAH

  2

  1.3 TUJUAN PENELITIAN

  2

  1.4 MANFAAT PENELITIAN

  3

  1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

  3 BAB II TINJUAN PUSTAKA

  4

  2.1 KULIT BUAH SALAK

  4

  2.2 KARBON AKTIF

  4

  2.3 PROSES PENGAKTIVAN KARBON

  6

  2.3.1 Aktivasi Fisika

  7

  2.3.2 Aktivasi Kimia

  8

  2.4 Zat Aktivator

  8

  2.4.1 Zat Aktivator KOH

  9

  2.4.2 Zat Aktivator ZnCl

  2

  9

  2.4.3 Zat Aktivator H

3 PO

  4

  10

  

2

  2.5 ADSORBEN TERMODIFIKASI ZnCl

  11

  2

  2.5.1 Kualitas Adsorben dari Bahan Baku Limbah Termodifikasi ZnCl

  11

  2.5.2 Kualitas Adsorben dari Bahan Bahan Baku Alami Termodifikasi ZnCl

  2

  12

  2.6 FAKTOR - FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KUALITAS KARBON AKTIF

  13

  2.6.1 Bahan Baku

  13

  2.6.2 Temperatur Aktivasi

  13

  2.6.3 Waktu Aktivasi

  14

  2.6.4 Konsentrasi Zat Aktivator

  15

  2.7 PIROLISA

  15

  2.7.1 Reaksi dalam Proses Pirolisa

  16

  2.7.1.1 Reaksi Dehidrasi

  16

  2.7.1.2 Reaksi Fragmentasi

  17

  2.7.2 Jenis-jenis Pirolisa

  17

  2.7.2.1 Pirolisa Lambat-Karbonisasi

  17

  2.7.2.2 Pirolisa Cepat

  18

  2.7.2.3 Pirolisa Lambat-Torrefaction

  18

  2.8 ADSORPSI

  18

  2.9 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI ADSORPSI

  19

  2.10 APLIKASI KARBON AKTIF

  20

  2.10.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Aplikasi Karbon Aktif

  20

  2.11 APLIKASI INDUSTRI

  22

  2.12 ANALISA EKONOMI

  22 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  24

  3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

  24

  3.2 BAHAN PENELITIAN

  24

  3.3 PERALATAN PENELITIAN

  24

  3.4 RANGKAIAN PERALATAN

  25

  3.4.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Arang Aktif dan Analisa Nilai Iodine 25

  3.4.2 Vertical Tubular Reactor (Furnace)

  26

  3.5 PROSEDUR PENELITIAN

  27

  3.5.1 Persiapan Bahan Baku

  27

  3.5.2 Pembuatan Karbon Aktif

  27

  3.6 PROSEDUR ANALISA NILAI IODINE

  28

  3.7 FLOWCHART PERCOBAAN

  29

  3.7.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku

  29

  3.7.2 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif

  30

  3.7.3 Flowchart Analisa Nilai Iodine

  31 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  32

  4.1 ANALISA PERSEN YIELD

  32

  4.1.1 Pengaruh Waktu Aktivasi terhadap %Yield

  32

  4.1.2 Pengaruh Rasio Sampel-ZnCl

  2 terhadap %Yield

  34

  4.1.3 Pengaruh Temperatur Aktivasi terhadap %Yield

  35

  4.2 ANALISA NILAI IODINE

  36

  4.2.1 Pengaruh Temperatur Aktivasi terhadap Nilai Iodine

  36

  4.2.2 Pengaruh Waktu Aktivasi terhadap Nilai Iodine

  38

  2

  4.2.3 Pengaruh Rasio Sampel-ZnCl terhadap Nilai Iodine

  39

  4.3 ANALISA RECYLE ZnCl

  2

  40 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  43

  5.1 KESIMPULAN

  43

  5.1 SARAN

  43 DAFTAR PUSTAKA

  44

  

DAFTAR GAMBAR

  halaman

Gambar 2.1 Karbon Aktif Granular

  6 Gambar 2.2 Karbon Aktif Serbuk

  6 Gambar 2.3 Model Norit

  7

  10

  2 Gambar 2.4 Mekanisme Reaksi Aktifasi dengan Aktifator ZnCl

  3

  11 Gambar 2.6 Hubungan Temperatur Aktivasi Terhadap Nilai Iodine Karbon Aktif 14

  4 Gambar 2.5 Mekanisme Reaksi Aktifasi dengan Aktifator H PO

Gambar 2.7 Hubungan Waktu Aktivasi terhadap Nilai Iodine Karbon Aktif

  15 Gambar 2.8 Hubungan Rasio sampel-ZnCl

  2 terhadap Nilai Iodine Karbon Aktif 15

Gambar 2.9 Alat Pirolisa Lambat-Karbonisasi

  18 Gambar 2.10 Alat Pirolisa Cepat

  18 Rangkaian Peralatan Pembuatan Karbon Aktif dan Analisa Nilai Iodine Gambar 3.1

  25 Gambar 3.2 Vertical Tubular Reactor (Furnace)

  26 Gambar 3.3 Flowchart Persiapan Bahan Baku

  29 Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif

  30 Gambar 3.5 Flowchart Analisa Bilangan Iodine

  31 Gambar 4.1 Hubungan Waktu Aktivasi terhadap %Yield

  32

  34 Gambar 4.3 Hubungan Temperatur Aktivasi terhadap %Yield

  

2

Gambar 4.2 Hubungan Rasio Sampel-ZnCl terhadap %Yield

  35 Gambar 4.4 Hubungan Temperatur Aktivasi terhadap Nilai Iodine

  36 Gambar 4.5 Hubungan Waktu Aktivasi terhadap Nilai Iodine

  38

  39 Gambar 4.7 Hubungan % Yield Recycle ZnCl

  

2

Gambar 4.6 Hubungan Rasio Sampel-ZnCl terhadap Nilai Iodine

  2 terhadap Temperatur Aktivasi

  41 Gambar L3.1 Persiapan Bahan Baku

  52 Gambar L3.2 Aktivasi Kimia dan Pirolisa

  52 Gambar L3.3 Analisa Nilai Iodine

  53

  

DAFTAR TABEL

  halaman

Tabel 2.1 Komposisi Kulit Salak Pondoh dan Gading

  4 Tabel 2.2 Kandungan Karbon Aktif yang Dihasilkan

  5 Tabel 2.3 Kondisi Operasi pada Setiap Jenis Proses Pirolisis Beserta Produk

  17 Tabel 2.4 Rincian Singkat Bahan Baku yang Digunakan Beserta Total Biaya

  23

  50 Tabel L4.1 Standar Kualitas Arang Aktif Menurut SNI (1995)

  2 Tabel L1.1 Data Pembuatan Karbon Aktif Dengan Aktivator ZnCl

  56 Tabel L4.2 Standar Kualitas Arang Aktif Menurut PERTAMINA

  57