MODIFIKASI SURFAKTAN CPC (CETYLPYRIDINIUM CHLORIDE) BERBANTU IRRADIASI ULTRASONIK PADA KARBON AKTIF UNTUK ADSORPSI UREA

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

WAHAI NURLINAH

1403020025

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO

MEI 2018 ii

iii

Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu memberikan rahmat dan nikmat-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan penelitian dan membuat larutan penelitian ini yang berjudul “Modifikasi Surfaktan Cpc (Cethylpydinium Chloride) Berbanutu Irradiasi Ultrasonik Pada Karbon Akti Untuk

Adsorpsi Urea”

Penelitian ini dibuat untuk memenuhi persyaratan akademik di Fakultas Teknik dan Sains Prodi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Purwokerto yang tersusun berkat adanya bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak dan Ibu yang telah memberi dorongan dan doa serta bantuan moril maupun spiritual kepada penulis

2. Ir.Regawa Bayu Pamungkas, M.T. selaku dosen pembimbing penelitian yang dengan sabar memberikan bimbingan dari awal penelitian sampai selesai

3. Haryanto, Ph.D. selaku ketua Program Studi Teknik Kimia

4. Haris Mulyadi, S.T.,M.T. selaku Pembimbing Akademik 5.

Anwar Ma’ruf, S.T.,M.T. dan Neni Damajanti, S.T.,M.T. selaku penguji yang telah memberikan kritik, saran dan masukkan yang membangun kepada penulis

6. Teman- teman teknik kimia angkatan ’14 yang telah banyak membantu secara langsung maupun tidak langsung

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan laporan penelitian jauh dari kata sempurna, walaupun itu sudah merupakan usaha maksimal dari penulis. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Harapan penulis semoga penyusunan laporan penelitian ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan terutama bagi penulis sendiri.

Purwokerto, 30 Mei 2018 penulis

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii HALAMAN ORISINALITAS ......................................................................... iv KATA PENGANTAR ..................................................................................... v DAFTAR ISI .................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... x ABSTRAK ....................................................................................................... xii ABSTRACT ..................................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang ............................................................................... 14 I.2. Rumusan Masalah .......................................................................... 16 I.3. Tujuan Penelitian ........................................................................... 16 I.4. Manfaat Penelitian ......................................................................... 16 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1. Urea .............................................................................................. 17 II.2. Adsorpsi ........................................................................................ 18 II.3. Isoterm Adsorpsi ........................................................................... 18 II.4. Gelombang Ultrasonik .................................................................. 20 II.4.1. Pemanfaatan Gelombang Ultrasonik ................................ 21

vii

II.5.1. Ikatan Karbon Trigonal .................................................... 24

II.6. Daya Serap Karbon Aktif ............................................................. 27

II.7. Karakteristik Karbon .................................................................... 28

II.8. Identifikasi .................................................................................... 33

II.8.1. Spektrofotometri .............................................................. 33

II.8.2. Spektrofotometer UV-Vis ................................................ 34

II.9. Surfaktan ....................................................................................... 36

BAB III METODE PENELITIAN III.1. Rancangan Penelitian .................................................................. 39 III.2. Alat dan Bahan ............................................................................ 39 III.3. Prosedure Kerja ........................................................................... 39 III.3.1. Ultrasonic Homogenizer ................................................. 41 III.3.2. Pengujian Bilangan Iodium Pada Karbon Aktif ............. 41 III.3.3. Adsorpsi Urea ................................................................. 41 III.3.4. Spektrofootometer Uv-Vis .............................................. 42 III.4. Jadwal Kegiatan .......................................................................... 44 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Preparasi Sampel ......................................................................... 45 IV.2. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan ................................................. 45

1V.2.1. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Karbon ....... 45

IV.4. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Kapasitas ...... 48

IV.3.1. Pengaruh Waktu Utrasonik Terhadap Kualitas Karbon . 51

IV.3.1. Pengaruh Waktu Ultrasonik Terhadap Kapasitas ........... 53

IV.4. Gugus Fungsional ....................................................................... 57

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ................................................................................... 59 V.2. Saran ............................................................................................. 60 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 61 LAMPIRAN 1 .................................................................................................. 64 LAMPIRAN 2 .................................................................................................. 67 LAMPIRAN 3 .................................................................................................. 75 LAMPIRAN 4 .................................................................................................. 83 LAMPIRAN 5 .................................................................................................. 86 LAMPIRAN 6 .................................................................................................. 86 LAMPIRAN 7 .................................................................................................. 88 LAMPIRAN 8 .................................................................................................. 91

viii

2.1. Tabel Syarat Mutu Karbon Aktif .............................................................. 27

3.1. Jadwal Kegiatan ........................................................................................ 44

4.1. Konsentrasi Surfaktan Terhadap Kualitas Karbon Aktif .......................... 46

4.2. Post Hoc Konsentrasi Sutfaktan Terhadap Kualitas Karbon Aktif ........... 46

4.3. Konsentrasi Surfaktan Terhadap Adsorpsi Urea ....................................... 49

4.4. Pengaruh konsentrasi Terhadap Kapasitas Adsropsi ................................ 50

4.5. Waktu Gelombang Ultrasonik Terhadap Kualitas Karbon Aktif .............. 52

4.6. Post Hoc Waktu G.Ultrasonik Terhadap Kualitas Karbon Aktif .............. 52

4.7. Post Hoc Waktu G.Ultrasonik Terhadap Kapasitas Adsropsi ................... 54

4.8.Waktu G.Ultrasonik Terhadap Kapasitas Adsorpsi ................................... 54

4.9.Serapan Sinar Infra Merah pada Gugus Fungsioanal ................................. 58

2.1. Struktur Urea ............................................................................................. 18

2.2. Enam tipe Isoterm Adsorpsi ...................................................................... 19

2.3. Evek Kafitasi ............................................................................................. 20

2.4. Ultrasonic Homogenizer ........................................................................... 23

2.5. Orbital Hybrid sp ..................................................................................... 25

2.6. Bentuk Planar Orbital Hybrid sp atom karbon ........................................ 25

2.7. Bentuk tiga dimensi struktur grafit ........................................................... 26

2.8. Alat Surface Area Analyzer (SAA)........................................................... 28

2.9. Korelasi luas permukaan metode BET ...................................................... 29

2.10. Sekema SEM ........................................................................................... 32

2.11. Sekema alat Spektrometer UV-VIS ........................................................ 34

2.12. Alat Spektrometer UV-VIS ..................................................................... 36 2.13.a. Resparasi Surfaktan nonionik ............................................................... 37 2.13.b. Contoh Surfaktan anionik. ................................................................... 37 2.13.c. Contoh Surfaktan kationik ................................................................... 38 2.13.d. Contoh Surfaktan amfoter .................................................................... 38

2.14. Struktur CPC ........................................................................................... 39

3.1. Bagian alir tahapan eksperimen ................................................................ 43

4.1. Konsentrasi Surfaktan Terhadap Bilangan Iod ......................................... 47 4.2.a. Molekul Surfaktan .................................................................................. 47 4.2.b. Molekul Misel ........................................................................................ 47

4.3. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan dengan Kapasitas Adsorpsi .................. 50

4.4. Waktu G.Ultrasonik terhadap Kapasitas Adsorpsi.................................... 53

4.5. Waktu G.Ultrasonik Terhadap Kapasitas Adsorpsi .................................. 55

4.6. Kurva Larutan Standar Urea ..................................................................... 56

4.7. Perbandingan Gugus Karbon nonmodifikasi Vs Karbon modifikasi ........ 57

Pengembangan pupuk urea lepas lambat (slow release) tipe matriks memiliki keuntungan dapat meningkatkan pengambilan N, memenuhi kebutuhan nutrisi N, dan meningkatkan kesuburan tanah. Pada penelitian ini bahan organik yang digunakan untuk memodifikasi urea adalah karbon. Karbon memiliki kelebihan yaitu ramah lingkungan, mempunyai pori yang bervariasi dengan luas permukaan yang besar dan dapat dimodifikasi kimia permukaannya. Pada Penelitian untuk meningkatkan kualitas penjerapan urea pada karbon telah melakukan modifikasi karbon dengan surfaktan CPC berbantu gelombang ultrasonik. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari dua faktor utama (konsentrasi surfaktan dan waktu gelombang ultrasonik) terhadap kualitas karbon aktif yaitu daya adsorpsi terhadap iod, dan kapasitas penjerapan urea dalam karbon. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan konsentrasi surfaktan berpengaruh terhadap kualitas karbon aktif. Peningkatan konsentrasi surfaktan berpengaruh secara signifikan terhadap peningkatan kualitas karbon aktif dan tidak memerlukan proses tambahan lagi jadi lebih efisien, tidak memerlukan waktu yang lama. Pada rentang konsentrasi penelitian, hasil kualitas terbaik adalah karbon aktif yang dimodifikasi surfaktan CPC pada konsentrasi 15 mmol/L yakni daya jerap terhadap iod sebesar 1048,477388000 mg/g dengan kapasitas adsorpsinya yakni sebesar 90,08 mg/g. Hasil yang berbeda ditunjukan pada pengaruh waktu gelombang ultrasonik. Pada rentang waktu gelombang ultrasonik, Hasil yang berbeda ditunjukan pada pengaruh waktu gelombang ultrasonik. Pada rentang waktu 8 menit yang memiliki daya jerap terhadap iod sebesar 803.4550 mg/g dengan kapasitas adsorpsi yakni sebesar 82,54 mg/g. Kapasitas adsorpsi urea pada karbon termodifikasi su rfaktan jauh lebih besar (≈±185%) dibanding kapasitas adsorpsi pada karbon yang tak termodifikasi surfaktan.

Kata kunci: karbon aktif, Pupuk Urea, Cetylpyridinium Chloride, Ultrasound, SRF

xii

ABSTRACT

The development of slow release urea (slow release) matrix type has the advantage of increasing N uptake, meeting N nutrient requirements, and improving soil fertility. In this study the organic material used to modify urea is carbon. Carbon has advantages that are environmentally friendly, have varying pores with large surface area and can be modified surface chemistry. In this study to improve the quality of urea adsorption on carbon has been carried out by modification with CPC surfactant assisted ultrasonic irradiation. In this study the quality of urea adsorption on carbon has been carried out by surfactant modification of activated carbon assisted ultrasonic irradiation. There are two aims of this study, mainly study of concentration effect on the quality of activated carbon and study of time irradiation on adsorption. The respons of this study are iodine number and urea adsorption capacity on carbon. Increased surfactant concentration significantly affects the quality of activated carbon and does not require additional process to be more efficient, does not require a long time. In the concentration range of research, the best quality result is activated carbon modified CPC surfactant at concentration 15 mmol/L that is the absorption power of iod 1048,477388000 mg / g with the adsorption capacity that is equal to 90,08 mg / g. Different results are shown on the effect of ultrasonic wave time. In the time range of ultrasonic waves, different results are shown on the influence of ultrasonic wave time. In the 8 minute time span that has the absorption power of iod 803.4550 mg/g with the adsorption capacity of 82.54 mg/g. The urea adsorption capacity of the surfactant-mod ified carbon is much greater (≈±185%) than the adsorption capacity of the unmodified carbon surfactant.

Keywords: Activated carbon, Urea Fertilizer, Cetylpyridinium Chloride, Ultrasound, SRF

xiii

MODIFIKASI SURFAKTAN CPC (CETYLPYRIDINIUM CHLORIDE) BERBANTU IRRADIASI ULTRASONIK PADA KARBON AKTIF UNTUK ADSORPSI UREA