SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KERAMIK BERPORI BERBASIS CLAY DAN ZEOLIT DENGAN ADITIF TEMPURUNG KELAPA.
SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KERAMIK
BERPORI BERBASIS CLAY DAN ZEOLIT
DENGAN ADITIFTEMPURUNG KELAPA
Oleh :
Oripa Sitohang
NIM 4103240024
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur Penulis Ucapkan Kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
segala anugerah dan berkat yang telah memberikan kesempatan, kesehatan,
hikmat dan kebijaksanaan bagi penulis sehingga penulisan skripsi ini dapat
diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktunya. Skripsi ini diajukan sebagai
salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains di Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Ada pun judul skripsi ini
adalah “Sintesis Dan Karakterisasi Bahan Keramik Berpori Berbasis Clay Dan
Zeolit Dengan Aditif Tempurung Kelapa”.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada berbagai
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan sampai kepada penyusunan skripsi ini, Bapak
Drs. Usler Simarmata M.S selaku Dosen pembimbing skripsi penulis yang telah
banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal
penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini, Bapak Dr. Ridwan
A.Sani, M.Si selaku dosen penguji I, Bapak Drs.Eidi Sihombing, M.S selaku
dosen penguji II dan Bapak Prof. Dr. Mara Bangun Harahap, M.S selaku dosen
penguji III, yang telah member banyak saran demi penyempurnaan skripsi ini,
Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Siselaku Dosen Pembimbing Akademik yang
memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan yang telah
banyak membantu dalam penyelesaian penulisan skripsi ini. Ibu Dra. Derlina,
M.Si sebagai ketua jurusan dan Bapak Drs. Abdul Hakim, M.Si sebagai sekretaris
jurusan Fisika FMIPA Unimed. Bapak Prof.Dr. Herbert Sipahutar, M.S, M.Sc
selaku PD I serta Bapak dan Ibu Dosen atas bimbingan kepada penulis selama
perkuliahan juga Staf Pegawai Jurusan Fisika FMIPA Unimed yang sudah
membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Ucapan terimakasih teristimewa penulis ucapkan kepada orang tua penulis
yang terkasih J.Sitohang dan S.Simarmata (alm) serta Abang dan Kakak yang
sangat kubanggakan dan menjadi tempat persinggahan, yang begitu banyak
berjerih lelah mendengar, menyemangati dan menguatkan penulis terlebih dalam
dukungan dan sampai hari ini yang terus setia untuk itu.
v
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terimakasih kepada
pelayanan UKMKP khususnya UP-FMIPA secara khusus untuk KTB yang selalu
sama-sama berdiskusi dalam hal kerohanian meskipun karakter berbeda tapi tetap
dekat dalam doa (K’Resdi, K’Ika D, K’Era dan Sinta) juga untuk adek KTB yang
di anugerahkan kepada penulis (Penny, Nina, Julius, Eva,Ivana, Frida, Witha, dan
Marthin) yang terus berdoa dan banyak membantu dalam mengerjakan penelitian
penulis. Begitu juga kepada pengurus UKMKP (Hutri, Sonti,Dewi, Sinta, Eko,
Ricky, Amoy, Vince, Helma, Nova, Rony, Melda, Tuti, K’Dosma, danEvi)
teristimewa bagi koordinasi UP-MIPA yang member semangat dan mendoakan
penulis (Meyta, Reny, Fretty, Tahando, Rina.B, Rina R, Herti, Dewi, Berton,
Apriany, Marta, Sulasthry, Lea) dan kepada teman-teman TIM UP-MIPA atas
semangat dan doanya, kepada Mikha sebagai pendengar dan pendoa bagi penulis
juga kepada koordinasi 2103 UP-MIPA. Terimakasih buat teman-teman
seperjuangan keluarga besar Fisika Nondik Kece 2010 terkhusus bagi Vicky,
Denria, Marusaha, dan Grace juga teman-teman yang tak bisa kusebutkan yang
mendukung penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna
baik dari segi isi maupun tata bahasa. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan
kritik yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Kiranya skripsi ini
bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
Juli 2014
OripaSitohang
NIM. 4103240024
iii
SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KERAMIK BERPORI
BERBASIS CLAY DAN ZEOLIT DENGAN ADITIF
TEMPURUNG KELAPA
OripaSitohang (4103240024)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan arang
aktif tempurung kelapa dan suhu sintering terhadap karakterisasi keramik berpori
berbasis clay dan zeolit. Disamping itu, penelitian ini juga bertujuan untuk
mengetahui struktur keramik berpori yang dihasilkan dengan menggunakan
metode X-Ray diffraction (XRD).
Pembuatan keramik berpori dilakukan dengan cara mengarangkan
tempurung kelapa dan mengaktivasinya pada suhu 6000C, kemudian
menghaluskan clay dan zeolit dengan mortar penggerus. Ketiga bahan ini
dicampur dengan variasi arang aktif tempurung kelapa (0%, 5%, dan 10%) yang
kemudian diberikan sintering untuk tiap-tiap bahan dengan suhu sintering 9000C,
10000C dan 11000C. kemudian mencetak adonan tersebut dengan metode dry
pressing (tekan kering) lalu dikeringkan. Kemudian sampel dikeringkan dan
selanjutnya menguji sifat fisis masing-masing sampel (susut bakar, porositas, dan
rapat massa) serta menganalisis struktur keramik berpori yang dihasilkan.
Dari hasil penelitian diperoleh sifat fisis bahan keramik berpori dengan
nilai susut volum pada suhu 9000C-10000C sebesar (9,737-11,79)%, susut massa
(9,452-18,61)%, nilai porositas sebesar (4,194-40,31)%, nilai densitas sebesar
(1,547-1,670) gr/cm3 dan hasil analisa XRD pola difraksi sinar-X yang dihasilkan
untuk 0%, 5% dan 10% dengan suhu sintering yang berbeda yaitu 9000C, 10000C
dan 11000C, menunjukkan bahwa system Kristal adalah heksagonal dan triklinik
sedangkan fasa dominan yang didapati dalam keramik adalah Albite atau
AlNaO8Si3 (Sodium Aluminium silicate) dan Quartz atau SiO2 (Silicon Oxide).
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
Riwayat Hidup
Abstrak
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
i
ii
iii
iv
vi
viii
ix
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1.1. Latar Belakang
1.1.2. Batasan Masalah
1.1.3. Rumusan Masalah
1.1.4. Tujuan Penelitian
1.1.5. Manfaat Penelitian
1
1
5
5
5
6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Zeolit
2.1.1. Struktur karakter Zeolit
2.1.2. Zeolit Mordenit
2.2. Tanah Liat (Clay)
2.3. Tempurung Kelapa
2.4. Arang Aktif
2.5. Keramik
2.5.1. Sifat Keramik
2.5.2. Jenis Bahan Keramik Berbahan dasar Lempung
2.5.3. Jenis bahan keramik menurut Bahan Galian Industri
2.5.4. Senyawa Keramik
2.5.5. Klasifikasi Keramik
2.6. Keramik Berpori
2.6.1. Aplikasi Keramik Berpori
2.6.2. SeratKeramik
2.6.2. Proses Pembuatan Keramik Berpori
2.6.3. Pengujian Sifat Fisis
2.7. Analisa Struktur
2.7.1. Struktur Kristal
2.7.2. Pengujian Difraksi Sinar-X
7
7
10
10
10
14
16
19
20
21
22
23
23
24
24
25
27
31
33
33
33
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat dan Bahan
35
35
35
vii
3.3.
3.4.
Prosedur Penelitian
Diagram Alir Penelitian
36
41
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Hasil Pengukuran Susut Bakar
4.1.2. Hasil Pengukuran Porositas
4.1.3. Hasil Pengukuran Rapat Massa (Densitas)
4.1.4. Hasil Pengujian XRD (X-Ray Diffraction)
4.2. Pembahasan Penelitian
4.2.1. Pembahasan Susut Bakar
4.2.2. Pembahasan Porositas
4.2.3. Pembahasan Rapat Massa (Density)
4.2.4. Pembahasan XRD
42
42
42
42
44
44
48
49
49
50
50
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
52
52
52
DAFTAR PUSTAKA
53
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1.
Tabel 2.2.
Tabel 2.3.
Tabel 2.4.
Tabel 2.5.
Tabel 2.6.
Tabel 2.7.
Tabel 3.1.
Tabel 4.1.
Tabel 4.2.
Tabel 4.3.
Tabel 4.4.
Tabel 4.5.
Tabel 4.6.
Tabel 4.7.
Tabel 4.8.
Tabel 4.9.
Tabel 4.10.
Komposisi Zeolit Pahae
Komposisi Kimia Tanah Liat
Komposisi Tempurung Kelapa
Sifat Fisika dan Kimia Unsur Karbon
Sifat Fisis Bahan Baku pembuat Keramik
Suhu operasi kontinu untuk Serat Keramik
Struktur Geometri Kristal
Persentase Sampel Keramik
Hasil Perhitungan SusutVolum
Hasil Perhitungan Susut Massa
Hasil Perhitungan Porositas
Hasil Perhitungan Rapat Massa
Hasil pengujian XRD untuk sampel dengan komposisi
50% clay, 50% zeolit dan 0% aditif pada suhu 9000C
Fraksi Massa untuk sampel dengan komposisi 50% clay,
50% zeolit dan 0% aditif pada suhu 9000C
Hasil pengujian XRD untuk sampel dengan komposisi
50% clay, 45% zeolit dan 5% aditif pada suhu 10000C
Fraksi Massa untuk sampel dengan komposisi 50% clay,
45% zeolit dan 5% aditif pada suhu 10000C
Hasil pengujian XRD untuk sampel dengan komposisi
50% clay, 40% zeolit dan 10% aditif pada suhu 11000C
Hasil fraksi massa untuk sampel dengan komposisi 50%
clay, 40% zeolit dan 10% aditif pada suhu 11000C
7
13
15
15
22
25
33
37
42
42
43
44
45
45
46
47
47
48
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar2.1.
Gambar2.2.
Gambar 2.3.
Gambar 2.4.
Gambar 4.1.
Gambar 4.2.
Gambar 4.3.
.
Zeolit
Tanah Liat
Tempurung Kelapa
Arang Tempurung Kelapa
Hasil Analisa XRD Suhu 9000C
Hasil Analisa XRD Suhu 10000C
Hasil Analisa XRD Suhu 11000C
8
13
14
14
44
46
47
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.
Lampiran 2.
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Data Perhitungan SusutVolum
Data Perhitungan Susut Massa
Data Perhitungan Porositas
Data Perhitungan Rapat Massa (Densitas)
Analisa XRD dan Kartu Standart JCPDS
Dokumentasi
56
59
62
65
68
71
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Produk keramik adalah suatu produk industri yang sangat penting dan
berkembang pesat pada masa sekarang ini. Hal ini disebabkan oleh pesatnya
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang telah banyak membawa
pengaruh dan perubahan berbagai aspek kehidupan.
Dengan adanya ilmu pengetahuan dan teknologi tentang keramik, telah
dapat diidentifikasikan struktur dan komposisi kimia penyusunya dan bahan
pencampur lain
yang dapat membuat sifat keramik lebih baik, maka dapat
dihasilkan suatu produk keramik untuk berbagai kebutuhan industri mekanik,
elektronik, filter bahkan dipakai pada bidang teknologi ruang angkasa.
Secara fungsional produk keramik memiliki beberapa keunggulan bila
dibandingkan dengan logam antara lain memiliki titik lebur yang tinggi, sangat
keras, tahan korosi, lebih ringan, bahan bakunya merupakan hasil alam dan mudah
di jumpai. Kekuatan dan kekerasan keramik dipengaruhi oleh ukuran dan bentuk
butiran serta jenis dan fasa batas butiran, temperatur pemanasan, modal
pembentukan. Keramik berpori telah berhasil dibuat dan dimanfaatkansebagai
filter dalam penuangan logam cair, sebagai katalisator yang biasa di tempatkan
dalam system gas buang kendaraan bermotor(van Vlack dalam Nainggolan,
2008).
Keramik berpori merupakan keramik yang mempunyai pori-pori dengan
distribusi ukuran tertentu dan porositas yang relatif tinggi, secara luas keramik
berpori insulasi termal dan sebagai bahan bangunan. Material yang biasa
digunakan sebagai bahan baku keramik berpori adalah lempung dan senyawa
oksida seperti alumina (Al2O3), silika (SiO2), titania(TiO2), dan zirkonia (ZrO2).
Pada umumnya penggunaan keramik berpori dengan ukuran pori sekitar 10-800
µm sebagai filter, sedangkan keramik dengan ukuran pori hingga 0,1 nm sebagai
membran menggunakan material dengan kandungan alumina yang tinggi karena
2
alumina mempunyai keunggulan pada kekuatan, kekerasan dan ketahanan
terhadap tekanan, panas, maupun bahan kimia.
Clay mengandung hidrated aluminium silica (Al2O3,SiO2,H2O) yang
berfungsi mempermudah proses pembentukan keramik, mempunyai sifat plastis
mudah dibentuk, mempunyai daya ikat bahan baku tidak plastis, dan juga
dicampur dengan kuarsa yang merupakan bentuk lain dari silika yang bertujuan
untuk mengurangi retak-retak dalam pengeringan.
Zeolit merupakan batuan atau mineral alam yang secara kimiawi termasuk
golongan mineral silika dan dinyatakan sebagai alumina silika terhidrasi
berbentuk halus dan merupakan hasil produk sekunder yang stabil pada kondisi
permukaan karena berasal dari proses sedimentasi, pelapukan maupun aktivasi
hidrotermal. Zeolit telah banyak diaplikasikan sebagai absorben, penukar ion, dan
sebagai katalis menurut (Chetam dalam Sinaga, 2012).
Di Indonesia zeolit tampaknya belum mendapat perhatian yang memadai
sebagai media filtrasi air bersih. Padahal Indonesia secara geografis terletak pada
jalur gunung berapi yang memiliki potensi zeolit yang cukup besar (Srihapsari,
2006).Penggunaan zeolit sebagai salah satu bahan penyusun dikarenakan struktur
zeolit yangberpori dengan molekul air didalamnya, melalui pemanasan
menyebabkan molekul air mudah lepas sehingga menjadikan zeolit spesifik
sebagai absorben,molecular sieving, penukar ion, dan katalisator (Mumpton
dalam Afrianita, 2010) .
Selain tanah liat dan zeolit yang digunakan untuk membuat keramik
berpori adalah tempurung kelapa yang digunakan sebagai zat aditifnya.
Tempurung kelapa sebagai bahan baku alternatif ditunjukkan dengan jumlahnya
yang banyak didapati di daerah Sumatera Utara. Tempurung kelapa mengandung
silikat 21-26%, lignin 35-45%, dan selulosa 23-43%, disamping komponen
komponen ini terdapat komponen lain antara lain: CaO, MgO, Al2O3, dan NaO.
Tempurung kelapa merupakan bahan terbaik yang dapat dibuat menjadi karbon
aktif karena karbon aktif yang terbuat dari tempurung kelapa memiliki mikropori
yang banyak, kadar abu yang rendah, kelarutan dalam air yang tinggi dan
reaktivitas yang tinggi, sehingga dari komposisi tempurung kelapa tersebut dapat
3
digunakan sebagai salah satu bahan baku pembuatan keramik berpori (Pambayun
dkk, 2013).
Pada penelitian yang dilakukan oleh Nainggolan (2008) tentang
pembuatan keramik berpori dengan aditif cangkang kelapa sebagai filter gas
buang kendaraan bermotor dengan bahan dasar feldsfar, clay, dan kwarsa
menggunakan suhu pembakaran pada 10000C, menghasilkan porositas 48,98%,
susut bakar antara 1,09% - 2,47%, massa jenis 1,015 gram/cm3 dan nilai
kekerasanya adalah 102 kgf/mm2.
Penelitian ini telah dilakukan oleh
Siagian (2012) sintesis dan
karakterisasi keramik berpori berbasis Clay dan Kaolin dengan cara pengarangan
tempurung kelapa pada suhu 6000C dengan suhu 9000C, 9500C dan 10000C.
Diperoleh susut volum sebesar (1,609-10,14)%, susut massa (13,56-20,92)%,
porositas (26,16-45,33)% dan nilai densitas sebesar (1,230-1,619)gr/cm3.
Menurut penelitian Sebayang(2010) telah dilakukan pembuatan keramik
gerabah berbasis limbah padat dari industri pulp (sludge) dan tanah liat dengan
berbagai variasi komposisi (dalam persentase massa). Preparasi bahan baku
dilakukan dengan cara giling menggunakan ball mill selama 24 jam sehingga
diperoleh serbuk yang lolos ayakan 100 mesh. Kemudian pada bahan tersebut
dicampur dengan perekat Polivinylalcohol (PVA) sebanyak 50 ml, dan diaduk
hingga rata. Pembentukan benda uji dengan cara cetak, tekanan sebesar 25
kgf/cm², dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60°C selama 24 jam. Proses
sintering menggunakan tungku listrik (heating rate sebesar 10°C/menit), saat
mencapai suhu 900°C lalu ditahan selama dua jam. Dari hasil pembuatan keramik
gerabah diperoleh komposisi optimum adalah 50% limbah padat dari industri pulp
(sludge) dan 50% tanah liat dengan suhu sintering 900°C yang ditahan selama dua
jam. Pada kondisi ini diperoleh nilai bulk density = 1,37 g/cm³, crystal density =
2,71 g/cm³, porositas = 39,26%, dan kuat tekan = 62,9 kgf/cm2.
Menurut penelitian Afrianita (2010) pembuatan keramik berpori berbasis
zeolit dengan aditifserbuk kayu dengan tahapan : penggilingan dengan ball mill
selama 24 jam, pada suhu 900, 1000, dan 1100°C. Penambahan serbuk kayu
divariasi mulai dari 10, 20, 30, 40, dan 50 % massa, diaduk dengan perekat PVA.
4
Keramik berpori yang dihasilkan mempunyai nilai: densitas berkisar antara 1,704
- 2,303 g/cm3,susut bakar: 6,55 – 54,096 %, porositas: 25,556 –82,033%,
penyerapan air : 11,08 – 48,13 % , koefisien ekspansi termal : 4-6 x 10-6/0C,
kekuatanpatah: 0,851 – 17,859 MPa, dan kekuatan tekan : 573 – 8,396 MPa.
Telah dilakukan pembuatan bahan filter keramik berpori berbasis zeolit
alam dan arang sekam padi dengan berbagai variasi komposisi (dalam % massa)
oleh Sebayang dkk (2009). Preparasi zeolit dilakukan dengan cara giling
menggunakan ballmill selama 24 jam, arang sekam padi dengan vibrating mill
selama 1 jam, sehingga diperoleh serbuk yang lolos ayakan 100 mesh. Kedua
serbuk tersebut sebanyak 2 gram dicampur dan ditambahkan perekat
Polivinylalcohol (PVA) 50 ml, kemudian diaduk hingga rata. Pembentukan benda
uji dengan cara cetak, tekanan sebesar 25 kgf/cm², dan dikeringkan dalam oven
pada suhu 60 °C selama 24 jam. Proses sintering menggunakan tungku listrik
(heating rate sebesar 10°C/menit) hingga mencapai suhu 900 dan 1000 °C, pada
masing-masing suhu tersebut ditahan selama 2 jam. Dari hasil pembuatan bahan
filter keramik berpori, komposisi optimum (40% arang sekam padi + 60% Zeolit)
dan suhu sintering 1000 °C. Pada kondisi ini diperoleh nilai densitas = 2,16 g/cm³,
susut bakar = 35,94%, porositas = 66,05%, penyerapan air = 31,10%, kuat patah =
7,47 MPa, kuat tekan = 4,38 MPa dan koefisien ekspansi termal = 5 x 10 -6 °C-1.
Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa Zeolit mempunyai fasa Mordenite (Na8
[Al8Si40O96] 24H2O) sebagai mayor dan Clinoptilolit(Na6[Al6Si36O72]24H2O)
sebagai minor. Sedangkan pada komposisi (40% arang sekam padi + 60% Zeolit)
dan suhu sintering 1000 °C, fasa Mullite (3Al2O3SiO2) adalah sebagai mayor dan
minornya adalah Tridimite (SiO2).Sementara itu, foto SEM menunjukkan bahwa
bentuk partikel pada keramik berpori tidak beraturan berkisar antara 1–10 μ m dan
porinya bisa mencapai 20 μ m.
Berdasarkan manfaat serta kegunaan masing – masing bahan keramik
diatas, penulis ingin lebih meneliti tentang karakteristik keramik berpori dengan
manfaat zeolit dan clay dengan zat aditif yang berbeda yaitu ampas tebu. Dengan
harapan bahan–bahan tersebut lebih dimanfaatkan dan menghasilkan nilai
ekonomi yang lebih tinggi. Selain itu penulis juga ingin mengetahui dengan jelas
5
bagaimanakah pengaruh variasi aditif ampas tebu yang dimulai dari volume 0%,
5%, dan 10%. Dengan nilai susut volum pada suhu 9000C-10000C sebesar (9,73711,79)%, susut massa (9,452-18,61)%, nilai porositas sebesar (4,194-40,31)%,
nilai densitas sebesar (1,547-1,670) gr/cm3. Untuk itu penulis memilih judul :
“Sintesis Dan Karakterisasi Bahan Keramik Berpori Berbasis Clay Dan Zeolit
Dengan Aditif Tempurung Kelapa.”
1.2.Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sintesis dan karakterisasi
bahan keramik berpori dengan bahan aditif karbon dari tempurung kelapa yang
digunakan untuk mengetahui susut bakar, massa jenis, porositas, dan uji struktur
kristal dengan variasi aditif tempurung kelapa yang di mulai dari volume 0%, 5%,
dan 10% pada suhu 900°C, 1000°C, dan 1100°C.
1.3.Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah pengaruh variasi persen aditif tempurung kelapa terhadap
karakteristik keramik berpori dari bahan dasar clay dan zeolit ?
2. Bagaimanakah pengaruh suhu pemanasanterhadap sifat fisis keramik
berpori yang menggunakan bahan dasar clay dan zeolit ?
3. Bagaimakah struktur kristal keramik berpori dengan menggunakan metode
X-Ray Diffraction (XRD) ?
1.4.Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini antara lain :
1. Mengetahui pengaruh variasi fraksi massa bahan aditif terhadap
karakteristik keramik berpori dari bahan dasar clay dan zeolit.
2. Mengetahui pengaruh suhu sinteringterhadap sifat fisis keramik berpori
yang menggunakan bahan dasar clay dan zeolit.
6
3. Mengetahui struktur kristal keramik berpori dengan menggunakan metode
X-Ray Diffraction (XRD).
1.5.Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memperoleh informasi mengenai
karakteristik keramik berpori yang baik dari bahan dasar clay dan zeolit dengan
bahan aditif tempurung kelapa.
52
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan
terhadap sampel
keramik dengan pengaruh penambahan aditif arang aktif tempurung kelapa dan
suhu sintering terhadap karakteristik keramik berpori (susut bakar, porositas,
densitas dan struktur kristal) berbasis clay dan zeolit dapat disimpulkan:
1. Pengaruh variasi fraksi massa aditif terhadap karakteristik keramik berpori,
adalah terjadinya peningkatan terhadap susut massa dan porositas sedangkan
rapat massa mengalami penurunan.
2. Pengaruh suhu sintering terhadap sifat fisis keramik berpori yaitu,
menyebabkan peningkatan susut bakar volum dan rapat massa keramik
meningkat, sedangkan susut bakar massa dan porositasnya menurun.
3. Struktur kristal keramik berpori yang didapat dengan metode X-Ray
diffraction adalah heksagonal dan triklinik sedangkan fasa dominan yang
didapati dalam keramik adalahAlbite atau AlNaO8Si3 (Sodium Aluminium
silicate) danQuartz atau SiO2 (Silicon Oxide).
5.2. Saran
1. Untuk mendapatkan sifat fisis keramik berpori yang lebih baik dan berkualitas
perlu dilakukan variasi komposisi aditif yang lebih banyak dan variasi suhu
yang lebih tinggi diatas suhu 11000C
2. Pencampuran bahan keramik berpori harus benar-benar homogen, karena akan
berpengaruh terhadap sifat fisis bahan keramik
3. Untuk
pengujian
selanjutnya
karakteristik yang lain.
diharapkan
memvariasikan
pengujian
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di desa Urat Samosir, pada tanggal 12 desember 1992.
Ibu bernama S.Simarmata dan Ayah J.Sitohang, dan anak ke sebelas dari sebelas
bersaudara. Pada tahun1998 penulis masuk SD Negeri 173722 Urat, dan lulus
pada tahu 2004. Pada tahun 2004 penulis melanjutkan sekolah SMP Negeri 1
Palipi dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun 2007 penulis melanjutkan sekolah di
SMA Negeri 1 Palipi dan lulus pada tahun 2010. Pada tahun 2010, penulis
diterima di Program Studi Fisika Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan, dan Lulus ujian pada tanggal 22
Juli 2014. Kegiatan intrakurikuler di Universitas Negeri Medan yang pernah
diikuti adalah UKMKP.
BERPORI BERBASIS CLAY DAN ZEOLIT
DENGAN ADITIFTEMPURUNG KELAPA
Oleh :
Oripa Sitohang
NIM 4103240024
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur Penulis Ucapkan Kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
segala anugerah dan berkat yang telah memberikan kesempatan, kesehatan,
hikmat dan kebijaksanaan bagi penulis sehingga penulisan skripsi ini dapat
diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktunya. Skripsi ini diajukan sebagai
salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains di Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Ada pun judul skripsi ini
adalah “Sintesis Dan Karakterisasi Bahan Keramik Berpori Berbasis Clay Dan
Zeolit Dengan Aditif Tempurung Kelapa”.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada berbagai
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan sampai kepada penyusunan skripsi ini, Bapak
Drs. Usler Simarmata M.S selaku Dosen pembimbing skripsi penulis yang telah
banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal
penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini, Bapak Dr. Ridwan
A.Sani, M.Si selaku dosen penguji I, Bapak Drs.Eidi Sihombing, M.S selaku
dosen penguji II dan Bapak Prof. Dr. Mara Bangun Harahap, M.S selaku dosen
penguji III, yang telah member banyak saran demi penyempurnaan skripsi ini,
Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Siselaku Dosen Pembimbing Akademik yang
memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan yang telah
banyak membantu dalam penyelesaian penulisan skripsi ini. Ibu Dra. Derlina,
M.Si sebagai ketua jurusan dan Bapak Drs. Abdul Hakim, M.Si sebagai sekretaris
jurusan Fisika FMIPA Unimed. Bapak Prof.Dr. Herbert Sipahutar, M.S, M.Sc
selaku PD I serta Bapak dan Ibu Dosen atas bimbingan kepada penulis selama
perkuliahan juga Staf Pegawai Jurusan Fisika FMIPA Unimed yang sudah
membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Ucapan terimakasih teristimewa penulis ucapkan kepada orang tua penulis
yang terkasih J.Sitohang dan S.Simarmata (alm) serta Abang dan Kakak yang
sangat kubanggakan dan menjadi tempat persinggahan, yang begitu banyak
berjerih lelah mendengar, menyemangati dan menguatkan penulis terlebih dalam
dukungan dan sampai hari ini yang terus setia untuk itu.
v
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terimakasih kepada
pelayanan UKMKP khususnya UP-FMIPA secara khusus untuk KTB yang selalu
sama-sama berdiskusi dalam hal kerohanian meskipun karakter berbeda tapi tetap
dekat dalam doa (K’Resdi, K’Ika D, K’Era dan Sinta) juga untuk adek KTB yang
di anugerahkan kepada penulis (Penny, Nina, Julius, Eva,Ivana, Frida, Witha, dan
Marthin) yang terus berdoa dan banyak membantu dalam mengerjakan penelitian
penulis. Begitu juga kepada pengurus UKMKP (Hutri, Sonti,Dewi, Sinta, Eko,
Ricky, Amoy, Vince, Helma, Nova, Rony, Melda, Tuti, K’Dosma, danEvi)
teristimewa bagi koordinasi UP-MIPA yang member semangat dan mendoakan
penulis (Meyta, Reny, Fretty, Tahando, Rina.B, Rina R, Herti, Dewi, Berton,
Apriany, Marta, Sulasthry, Lea) dan kepada teman-teman TIM UP-MIPA atas
semangat dan doanya, kepada Mikha sebagai pendengar dan pendoa bagi penulis
juga kepada koordinasi 2103 UP-MIPA. Terimakasih buat teman-teman
seperjuangan keluarga besar Fisika Nondik Kece 2010 terkhusus bagi Vicky,
Denria, Marusaha, dan Grace juga teman-teman yang tak bisa kusebutkan yang
mendukung penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna
baik dari segi isi maupun tata bahasa. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan
kritik yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Kiranya skripsi ini
bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
Juli 2014
OripaSitohang
NIM. 4103240024
iii
SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KERAMIK BERPORI
BERBASIS CLAY DAN ZEOLIT DENGAN ADITIF
TEMPURUNG KELAPA
OripaSitohang (4103240024)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan arang
aktif tempurung kelapa dan suhu sintering terhadap karakterisasi keramik berpori
berbasis clay dan zeolit. Disamping itu, penelitian ini juga bertujuan untuk
mengetahui struktur keramik berpori yang dihasilkan dengan menggunakan
metode X-Ray diffraction (XRD).
Pembuatan keramik berpori dilakukan dengan cara mengarangkan
tempurung kelapa dan mengaktivasinya pada suhu 6000C, kemudian
menghaluskan clay dan zeolit dengan mortar penggerus. Ketiga bahan ini
dicampur dengan variasi arang aktif tempurung kelapa (0%, 5%, dan 10%) yang
kemudian diberikan sintering untuk tiap-tiap bahan dengan suhu sintering 9000C,
10000C dan 11000C. kemudian mencetak adonan tersebut dengan metode dry
pressing (tekan kering) lalu dikeringkan. Kemudian sampel dikeringkan dan
selanjutnya menguji sifat fisis masing-masing sampel (susut bakar, porositas, dan
rapat massa) serta menganalisis struktur keramik berpori yang dihasilkan.
Dari hasil penelitian diperoleh sifat fisis bahan keramik berpori dengan
nilai susut volum pada suhu 9000C-10000C sebesar (9,737-11,79)%, susut massa
(9,452-18,61)%, nilai porositas sebesar (4,194-40,31)%, nilai densitas sebesar
(1,547-1,670) gr/cm3 dan hasil analisa XRD pola difraksi sinar-X yang dihasilkan
untuk 0%, 5% dan 10% dengan suhu sintering yang berbeda yaitu 9000C, 10000C
dan 11000C, menunjukkan bahwa system Kristal adalah heksagonal dan triklinik
sedangkan fasa dominan yang didapati dalam keramik adalah Albite atau
AlNaO8Si3 (Sodium Aluminium silicate) dan Quartz atau SiO2 (Silicon Oxide).
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
Riwayat Hidup
Abstrak
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
i
ii
iii
iv
vi
viii
ix
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1.1. Latar Belakang
1.1.2. Batasan Masalah
1.1.3. Rumusan Masalah
1.1.4. Tujuan Penelitian
1.1.5. Manfaat Penelitian
1
1
5
5
5
6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Zeolit
2.1.1. Struktur karakter Zeolit
2.1.2. Zeolit Mordenit
2.2. Tanah Liat (Clay)
2.3. Tempurung Kelapa
2.4. Arang Aktif
2.5. Keramik
2.5.1. Sifat Keramik
2.5.2. Jenis Bahan Keramik Berbahan dasar Lempung
2.5.3. Jenis bahan keramik menurut Bahan Galian Industri
2.5.4. Senyawa Keramik
2.5.5. Klasifikasi Keramik
2.6. Keramik Berpori
2.6.1. Aplikasi Keramik Berpori
2.6.2. SeratKeramik
2.6.2. Proses Pembuatan Keramik Berpori
2.6.3. Pengujian Sifat Fisis
2.7. Analisa Struktur
2.7.1. Struktur Kristal
2.7.2. Pengujian Difraksi Sinar-X
7
7
10
10
10
14
16
19
20
21
22
23
23
24
24
25
27
31
33
33
33
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat dan Bahan
35
35
35
vii
3.3.
3.4.
Prosedur Penelitian
Diagram Alir Penelitian
36
41
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Hasil Pengukuran Susut Bakar
4.1.2. Hasil Pengukuran Porositas
4.1.3. Hasil Pengukuran Rapat Massa (Densitas)
4.1.4. Hasil Pengujian XRD (X-Ray Diffraction)
4.2. Pembahasan Penelitian
4.2.1. Pembahasan Susut Bakar
4.2.2. Pembahasan Porositas
4.2.3. Pembahasan Rapat Massa (Density)
4.2.4. Pembahasan XRD
42
42
42
42
44
44
48
49
49
50
50
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
52
52
52
DAFTAR PUSTAKA
53
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1.
Tabel 2.2.
Tabel 2.3.
Tabel 2.4.
Tabel 2.5.
Tabel 2.6.
Tabel 2.7.
Tabel 3.1.
Tabel 4.1.
Tabel 4.2.
Tabel 4.3.
Tabel 4.4.
Tabel 4.5.
Tabel 4.6.
Tabel 4.7.
Tabel 4.8.
Tabel 4.9.
Tabel 4.10.
Komposisi Zeolit Pahae
Komposisi Kimia Tanah Liat
Komposisi Tempurung Kelapa
Sifat Fisika dan Kimia Unsur Karbon
Sifat Fisis Bahan Baku pembuat Keramik
Suhu operasi kontinu untuk Serat Keramik
Struktur Geometri Kristal
Persentase Sampel Keramik
Hasil Perhitungan SusutVolum
Hasil Perhitungan Susut Massa
Hasil Perhitungan Porositas
Hasil Perhitungan Rapat Massa
Hasil pengujian XRD untuk sampel dengan komposisi
50% clay, 50% zeolit dan 0% aditif pada suhu 9000C
Fraksi Massa untuk sampel dengan komposisi 50% clay,
50% zeolit dan 0% aditif pada suhu 9000C
Hasil pengujian XRD untuk sampel dengan komposisi
50% clay, 45% zeolit dan 5% aditif pada suhu 10000C
Fraksi Massa untuk sampel dengan komposisi 50% clay,
45% zeolit dan 5% aditif pada suhu 10000C
Hasil pengujian XRD untuk sampel dengan komposisi
50% clay, 40% zeolit dan 10% aditif pada suhu 11000C
Hasil fraksi massa untuk sampel dengan komposisi 50%
clay, 40% zeolit dan 10% aditif pada suhu 11000C
7
13
15
15
22
25
33
37
42
42
43
44
45
45
46
47
47
48
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar2.1.
Gambar2.2.
Gambar 2.3.
Gambar 2.4.
Gambar 4.1.
Gambar 4.2.
Gambar 4.3.
.
Zeolit
Tanah Liat
Tempurung Kelapa
Arang Tempurung Kelapa
Hasil Analisa XRD Suhu 9000C
Hasil Analisa XRD Suhu 10000C
Hasil Analisa XRD Suhu 11000C
8
13
14
14
44
46
47
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.
Lampiran 2.
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Data Perhitungan SusutVolum
Data Perhitungan Susut Massa
Data Perhitungan Porositas
Data Perhitungan Rapat Massa (Densitas)
Analisa XRD dan Kartu Standart JCPDS
Dokumentasi
56
59
62
65
68
71
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Produk keramik adalah suatu produk industri yang sangat penting dan
berkembang pesat pada masa sekarang ini. Hal ini disebabkan oleh pesatnya
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang telah banyak membawa
pengaruh dan perubahan berbagai aspek kehidupan.
Dengan adanya ilmu pengetahuan dan teknologi tentang keramik, telah
dapat diidentifikasikan struktur dan komposisi kimia penyusunya dan bahan
pencampur lain
yang dapat membuat sifat keramik lebih baik, maka dapat
dihasilkan suatu produk keramik untuk berbagai kebutuhan industri mekanik,
elektronik, filter bahkan dipakai pada bidang teknologi ruang angkasa.
Secara fungsional produk keramik memiliki beberapa keunggulan bila
dibandingkan dengan logam antara lain memiliki titik lebur yang tinggi, sangat
keras, tahan korosi, lebih ringan, bahan bakunya merupakan hasil alam dan mudah
di jumpai. Kekuatan dan kekerasan keramik dipengaruhi oleh ukuran dan bentuk
butiran serta jenis dan fasa batas butiran, temperatur pemanasan, modal
pembentukan. Keramik berpori telah berhasil dibuat dan dimanfaatkansebagai
filter dalam penuangan logam cair, sebagai katalisator yang biasa di tempatkan
dalam system gas buang kendaraan bermotor(van Vlack dalam Nainggolan,
2008).
Keramik berpori merupakan keramik yang mempunyai pori-pori dengan
distribusi ukuran tertentu dan porositas yang relatif tinggi, secara luas keramik
berpori insulasi termal dan sebagai bahan bangunan. Material yang biasa
digunakan sebagai bahan baku keramik berpori adalah lempung dan senyawa
oksida seperti alumina (Al2O3), silika (SiO2), titania(TiO2), dan zirkonia (ZrO2).
Pada umumnya penggunaan keramik berpori dengan ukuran pori sekitar 10-800
µm sebagai filter, sedangkan keramik dengan ukuran pori hingga 0,1 nm sebagai
membran menggunakan material dengan kandungan alumina yang tinggi karena
2
alumina mempunyai keunggulan pada kekuatan, kekerasan dan ketahanan
terhadap tekanan, panas, maupun bahan kimia.
Clay mengandung hidrated aluminium silica (Al2O3,SiO2,H2O) yang
berfungsi mempermudah proses pembentukan keramik, mempunyai sifat plastis
mudah dibentuk, mempunyai daya ikat bahan baku tidak plastis, dan juga
dicampur dengan kuarsa yang merupakan bentuk lain dari silika yang bertujuan
untuk mengurangi retak-retak dalam pengeringan.
Zeolit merupakan batuan atau mineral alam yang secara kimiawi termasuk
golongan mineral silika dan dinyatakan sebagai alumina silika terhidrasi
berbentuk halus dan merupakan hasil produk sekunder yang stabil pada kondisi
permukaan karena berasal dari proses sedimentasi, pelapukan maupun aktivasi
hidrotermal. Zeolit telah banyak diaplikasikan sebagai absorben, penukar ion, dan
sebagai katalis menurut (Chetam dalam Sinaga, 2012).
Di Indonesia zeolit tampaknya belum mendapat perhatian yang memadai
sebagai media filtrasi air bersih. Padahal Indonesia secara geografis terletak pada
jalur gunung berapi yang memiliki potensi zeolit yang cukup besar (Srihapsari,
2006).Penggunaan zeolit sebagai salah satu bahan penyusun dikarenakan struktur
zeolit yangberpori dengan molekul air didalamnya, melalui pemanasan
menyebabkan molekul air mudah lepas sehingga menjadikan zeolit spesifik
sebagai absorben,molecular sieving, penukar ion, dan katalisator (Mumpton
dalam Afrianita, 2010) .
Selain tanah liat dan zeolit yang digunakan untuk membuat keramik
berpori adalah tempurung kelapa yang digunakan sebagai zat aditifnya.
Tempurung kelapa sebagai bahan baku alternatif ditunjukkan dengan jumlahnya
yang banyak didapati di daerah Sumatera Utara. Tempurung kelapa mengandung
silikat 21-26%, lignin 35-45%, dan selulosa 23-43%, disamping komponen
komponen ini terdapat komponen lain antara lain: CaO, MgO, Al2O3, dan NaO.
Tempurung kelapa merupakan bahan terbaik yang dapat dibuat menjadi karbon
aktif karena karbon aktif yang terbuat dari tempurung kelapa memiliki mikropori
yang banyak, kadar abu yang rendah, kelarutan dalam air yang tinggi dan
reaktivitas yang tinggi, sehingga dari komposisi tempurung kelapa tersebut dapat
3
digunakan sebagai salah satu bahan baku pembuatan keramik berpori (Pambayun
dkk, 2013).
Pada penelitian yang dilakukan oleh Nainggolan (2008) tentang
pembuatan keramik berpori dengan aditif cangkang kelapa sebagai filter gas
buang kendaraan bermotor dengan bahan dasar feldsfar, clay, dan kwarsa
menggunakan suhu pembakaran pada 10000C, menghasilkan porositas 48,98%,
susut bakar antara 1,09% - 2,47%, massa jenis 1,015 gram/cm3 dan nilai
kekerasanya adalah 102 kgf/mm2.
Penelitian ini telah dilakukan oleh
Siagian (2012) sintesis dan
karakterisasi keramik berpori berbasis Clay dan Kaolin dengan cara pengarangan
tempurung kelapa pada suhu 6000C dengan suhu 9000C, 9500C dan 10000C.
Diperoleh susut volum sebesar (1,609-10,14)%, susut massa (13,56-20,92)%,
porositas (26,16-45,33)% dan nilai densitas sebesar (1,230-1,619)gr/cm3.
Menurut penelitian Sebayang(2010) telah dilakukan pembuatan keramik
gerabah berbasis limbah padat dari industri pulp (sludge) dan tanah liat dengan
berbagai variasi komposisi (dalam persentase massa). Preparasi bahan baku
dilakukan dengan cara giling menggunakan ball mill selama 24 jam sehingga
diperoleh serbuk yang lolos ayakan 100 mesh. Kemudian pada bahan tersebut
dicampur dengan perekat Polivinylalcohol (PVA) sebanyak 50 ml, dan diaduk
hingga rata. Pembentukan benda uji dengan cara cetak, tekanan sebesar 25
kgf/cm², dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60°C selama 24 jam. Proses
sintering menggunakan tungku listrik (heating rate sebesar 10°C/menit), saat
mencapai suhu 900°C lalu ditahan selama dua jam. Dari hasil pembuatan keramik
gerabah diperoleh komposisi optimum adalah 50% limbah padat dari industri pulp
(sludge) dan 50% tanah liat dengan suhu sintering 900°C yang ditahan selama dua
jam. Pada kondisi ini diperoleh nilai bulk density = 1,37 g/cm³, crystal density =
2,71 g/cm³, porositas = 39,26%, dan kuat tekan = 62,9 kgf/cm2.
Menurut penelitian Afrianita (2010) pembuatan keramik berpori berbasis
zeolit dengan aditifserbuk kayu dengan tahapan : penggilingan dengan ball mill
selama 24 jam, pada suhu 900, 1000, dan 1100°C. Penambahan serbuk kayu
divariasi mulai dari 10, 20, 30, 40, dan 50 % massa, diaduk dengan perekat PVA.
4
Keramik berpori yang dihasilkan mempunyai nilai: densitas berkisar antara 1,704
- 2,303 g/cm3,susut bakar: 6,55 – 54,096 %, porositas: 25,556 –82,033%,
penyerapan air : 11,08 – 48,13 % , koefisien ekspansi termal : 4-6 x 10-6/0C,
kekuatanpatah: 0,851 – 17,859 MPa, dan kekuatan tekan : 573 – 8,396 MPa.
Telah dilakukan pembuatan bahan filter keramik berpori berbasis zeolit
alam dan arang sekam padi dengan berbagai variasi komposisi (dalam % massa)
oleh Sebayang dkk (2009). Preparasi zeolit dilakukan dengan cara giling
menggunakan ballmill selama 24 jam, arang sekam padi dengan vibrating mill
selama 1 jam, sehingga diperoleh serbuk yang lolos ayakan 100 mesh. Kedua
serbuk tersebut sebanyak 2 gram dicampur dan ditambahkan perekat
Polivinylalcohol (PVA) 50 ml, kemudian diaduk hingga rata. Pembentukan benda
uji dengan cara cetak, tekanan sebesar 25 kgf/cm², dan dikeringkan dalam oven
pada suhu 60 °C selama 24 jam. Proses sintering menggunakan tungku listrik
(heating rate sebesar 10°C/menit) hingga mencapai suhu 900 dan 1000 °C, pada
masing-masing suhu tersebut ditahan selama 2 jam. Dari hasil pembuatan bahan
filter keramik berpori, komposisi optimum (40% arang sekam padi + 60% Zeolit)
dan suhu sintering 1000 °C. Pada kondisi ini diperoleh nilai densitas = 2,16 g/cm³,
susut bakar = 35,94%, porositas = 66,05%, penyerapan air = 31,10%, kuat patah =
7,47 MPa, kuat tekan = 4,38 MPa dan koefisien ekspansi termal = 5 x 10 -6 °C-1.
Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa Zeolit mempunyai fasa Mordenite (Na8
[Al8Si40O96] 24H2O) sebagai mayor dan Clinoptilolit(Na6[Al6Si36O72]24H2O)
sebagai minor. Sedangkan pada komposisi (40% arang sekam padi + 60% Zeolit)
dan suhu sintering 1000 °C, fasa Mullite (3Al2O3SiO2) adalah sebagai mayor dan
minornya adalah Tridimite (SiO2).Sementara itu, foto SEM menunjukkan bahwa
bentuk partikel pada keramik berpori tidak beraturan berkisar antara 1–10 μ m dan
porinya bisa mencapai 20 μ m.
Berdasarkan manfaat serta kegunaan masing – masing bahan keramik
diatas, penulis ingin lebih meneliti tentang karakteristik keramik berpori dengan
manfaat zeolit dan clay dengan zat aditif yang berbeda yaitu ampas tebu. Dengan
harapan bahan–bahan tersebut lebih dimanfaatkan dan menghasilkan nilai
ekonomi yang lebih tinggi. Selain itu penulis juga ingin mengetahui dengan jelas
5
bagaimanakah pengaruh variasi aditif ampas tebu yang dimulai dari volume 0%,
5%, dan 10%. Dengan nilai susut volum pada suhu 9000C-10000C sebesar (9,73711,79)%, susut massa (9,452-18,61)%, nilai porositas sebesar (4,194-40,31)%,
nilai densitas sebesar (1,547-1,670) gr/cm3. Untuk itu penulis memilih judul :
“Sintesis Dan Karakterisasi Bahan Keramik Berpori Berbasis Clay Dan Zeolit
Dengan Aditif Tempurung Kelapa.”
1.2.Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sintesis dan karakterisasi
bahan keramik berpori dengan bahan aditif karbon dari tempurung kelapa yang
digunakan untuk mengetahui susut bakar, massa jenis, porositas, dan uji struktur
kristal dengan variasi aditif tempurung kelapa yang di mulai dari volume 0%, 5%,
dan 10% pada suhu 900°C, 1000°C, dan 1100°C.
1.3.Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah pengaruh variasi persen aditif tempurung kelapa terhadap
karakteristik keramik berpori dari bahan dasar clay dan zeolit ?
2. Bagaimanakah pengaruh suhu pemanasanterhadap sifat fisis keramik
berpori yang menggunakan bahan dasar clay dan zeolit ?
3. Bagaimakah struktur kristal keramik berpori dengan menggunakan metode
X-Ray Diffraction (XRD) ?
1.4.Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini antara lain :
1. Mengetahui pengaruh variasi fraksi massa bahan aditif terhadap
karakteristik keramik berpori dari bahan dasar clay dan zeolit.
2. Mengetahui pengaruh suhu sinteringterhadap sifat fisis keramik berpori
yang menggunakan bahan dasar clay dan zeolit.
6
3. Mengetahui struktur kristal keramik berpori dengan menggunakan metode
X-Ray Diffraction (XRD).
1.5.Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memperoleh informasi mengenai
karakteristik keramik berpori yang baik dari bahan dasar clay dan zeolit dengan
bahan aditif tempurung kelapa.
52
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan
terhadap sampel
keramik dengan pengaruh penambahan aditif arang aktif tempurung kelapa dan
suhu sintering terhadap karakteristik keramik berpori (susut bakar, porositas,
densitas dan struktur kristal) berbasis clay dan zeolit dapat disimpulkan:
1. Pengaruh variasi fraksi massa aditif terhadap karakteristik keramik berpori,
adalah terjadinya peningkatan terhadap susut massa dan porositas sedangkan
rapat massa mengalami penurunan.
2. Pengaruh suhu sintering terhadap sifat fisis keramik berpori yaitu,
menyebabkan peningkatan susut bakar volum dan rapat massa keramik
meningkat, sedangkan susut bakar massa dan porositasnya menurun.
3. Struktur kristal keramik berpori yang didapat dengan metode X-Ray
diffraction adalah heksagonal dan triklinik sedangkan fasa dominan yang
didapati dalam keramik adalahAlbite atau AlNaO8Si3 (Sodium Aluminium
silicate) danQuartz atau SiO2 (Silicon Oxide).
5.2. Saran
1. Untuk mendapatkan sifat fisis keramik berpori yang lebih baik dan berkualitas
perlu dilakukan variasi komposisi aditif yang lebih banyak dan variasi suhu
yang lebih tinggi diatas suhu 11000C
2. Pencampuran bahan keramik berpori harus benar-benar homogen, karena akan
berpengaruh terhadap sifat fisis bahan keramik
3. Untuk
pengujian
selanjutnya
karakteristik yang lain.
diharapkan
memvariasikan
pengujian
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di desa Urat Samosir, pada tanggal 12 desember 1992.
Ibu bernama S.Simarmata dan Ayah J.Sitohang, dan anak ke sebelas dari sebelas
bersaudara. Pada tahun1998 penulis masuk SD Negeri 173722 Urat, dan lulus
pada tahu 2004. Pada tahun 2004 penulis melanjutkan sekolah SMP Negeri 1
Palipi dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun 2007 penulis melanjutkan sekolah di
SMA Negeri 1 Palipi dan lulus pada tahun 2010. Pada tahun 2010, penulis
diterima di Program Studi Fisika Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan, dan Lulus ujian pada tanggal 22
Juli 2014. Kegiatan intrakurikuler di Universitas Negeri Medan yang pernah
diikuti adalah UKMKP.