BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar - Pembuatan Komposit Busa Poliuretan Dengan Mikrobentonit Dan Arang Aktif Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Bahan Penyaring Dalam Pengolahan Air Bersih DAS Belawan
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Busa poliuretan merupakan polikondensasi dari senyawa poli-hidroksi (poliol) dengan isosianat. Fenomena busa terjadi ketika sejumlah kecil bahan peniup (blowing
agent ) dan air ditambahkan selama proses polimerisasi. Air bereaksi dengan
kelompok isosianat memberikan asam karbamat yang secara spontan kehilangan CO 2 , sehingga menghasilkan gelembung busa (Esmaeilnezhad dkk, 2009).
Busa merupakan salah satu produk komersil yang paling penting dari poliuretan. Busa poliuretan diklasifikasikan sebagai busa fleksibel, semi-kaku atau kaku tergantung pada sifat mekanik dan kerapatannya (Cinelli dkk, 2013). Busa poliuretan adalah bahan penyerap yang sangat baik karena luas permukaannya yang tinggi, mudah diperoleh dan murah biaya. Selain itu, busa poliuretan juga stabil dalam larutan asam dan basa serta tidak mengalami perubahan struktur ketika
o dipanaskan sampai temperatur 180 C (El-Sahat dkk, 2008 dan Moawed, 2006).
Dengan demikian, busa poliuretan merupakan bahan yang sangat cocok digunakan sebagai adsorben untuk proses pemisahan dengan teknik perendaman maupun metode kolom.
Busa poliuretan telah banyak diaplikasikan pada berbagai proses pemisahan atau metode prakonsentrasi. Kemampuan busa poliuretan sebagai adsorben telah diteliti oleh Vidoti dkk (2005) dan Yasin (2011). Akhir-akhir ini, beberapa peneliti juga telah memodifikasi busa poliuretan untuk memperluas aplikasinya. Moawed dkk (2011) memodifikasi busa poliuretan dengan Rhodamin B untuk memisahkan ion logam trivalen Bi(III), Sb(III) dan Fe(III). Selain itu, Li dkk (2013) memodifikasi busa poliuretan dengan monomer oleofilik sebagai bahan penyerap solar dan minyak tanah dalam air.
Bentonit merupakan salah satu adsorben yang baik karena memiliki luas permukaan spesifik yang besar, kapasitas tukar kation yang tinggi, stabilitas kimia dan mekanik serta struktur yang berlapis (Melichova dan Hromada, 2012). Pada tahun- tahun terakhir, pemanfaatan bentonit untuk mengontrol pencemaran air akibat polutan organik maupun anorganik mengalami peningkatan. Beberapa hasil penelitian menunjukkan efektifitas bentonit alam dalam menurunkan kadar ion Cu(II), Ni(II) dan Co(II) (Ghomri dkk, 2013), Zn(II), Fe(II) (Sheta dkk, 2003), formaldehid (Salman dkk, 2012), Rhodamin B (Khulood dkk, 2007) dan zat warna congo red (Akl dkk, 2013).
Selain itu, adsorben alternatif yang penggunaannya menjanjikan adalah arang aktif dari limbah organik seperti limbah cangkang kelapa sawit. Proses pembuatan arang aktif dari cangkang kelapa sawit sangat sederhana yakni proses karbonasi dan aktifasi secara fisika maupun kimia (Hartanto dan Ratnawati, 2010; Rashidi dkk, 2012; Meisrilestari dkk, 2013 dan Rahman dkk, 2013). Arang aktif dapat digunakan aplikasi dari arang aktif yaitu sebagai penyerap gas CO (Widyastuti dkk, 2013);
2 Rhodamin B (Agusriyadin dkk, 2012); Fenol (Kulkarni dkk, 2013); BOD, COD dan TSS (Irmanto dan Suyata, 2010).
Di Provinsi Sumatera Utara khususnya kota Medan, sumber air yang banyak dimanfaatkan oleh masyarakat berasal dari air permukaan salah satunya yaitu air Sungai Belawan. Akan tetapi, saat ini air Daerah Aliran Sungai (DAS) Belawan telah tercemar akibat adanya aktivitas masyarakat dan industri yang membuang limbah ke sungai. Hasil penelitian Harahap (2008), status mutu air Sungai Belawan telah tercemar berat berdasarkan hasil analisa parameter air yaitu amonia, COD, BOD, E.
coli , Flouride (F) dan mangan (Mn). Selain itu Rukmana (2011) juga melaporkan
bahwa kadar besi (Fe) air Sungai Belawan telah melebihi batas standar maksimum menurut Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001. Hasil ini menunjukkan bahwa perlunya dilakukan pengolahan air guna memperbaiki kualitas air sungai sehingga tidak membahayakan bila dikonsumsi secara langsung dan berkelanjutan.
Akhir-akhir ini, salah satu teknologi yang banyak digunakan di negara-negara maju adalah teknologi komposit. Komposit merupakan campuran dua material atau lebih secara makroskopik untuk menghasilkan material baru. Komposit memiliki banyak kelebihan, salah satunya dapat dimodifikasi untuk kepentingan tertentu dengan mempertahankan sifat fisik dan kimianya. Oleh karena itu, peneliti tertarik untuk mencoba membuat dan menggunakan komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit sebagai bahan penyaring dalam pengolahan air bersih DAS Belawan. Penelitian ini merupakan langkah awal dalam penyediaan metode sederhana dan relatif murah dalam pengolahan air untuk menghasilkan air bersih yang sesuai dengan Peraturan Mentri Kesehatan No. 416 Tahun 1990 tentang Persyaratan Kualitas Air Bersih dan Peraturan Pemerintah No.
82 Tahun 2001 tentang Kriteria Mutu Air.
1. Apakah busa poliuretan dapat digunakan sebagai pengikat (binder) pada komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit 2. Apakah komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit efektif sebagai bahan penyaring dalam pengolahan air bersih DAS Belawan
1.3 Pembatasan Masalah
Pada penelitian ini, permasalahan dibatasi pada: 1.
Sampel air sungai yang digunakan yaitu air di Daerah Aliran Sungai (DAS) Belawan, Medan 2. Bentonit yang digunakan berasal dari Kabupaten Bener Meriah, Aceh
3. Cangkang kelapa sawit yang digunakan diperoleh dari pabrik Pengolahan
Kelapa Sawit PTPN V Sei Garo, Kec. Tapung, Kab. Kampar, Provinsi Riau 4. Karakterisasi bentonit dilakukan dengan difraksi dinar-X 5.
Karakterisasi arang aktif cangkang kelapa sawit yang dilakukan yaitu uji kadar air, kadar abu dan daya serap iodium
6. Karakterisasi komposit busa poliuretan yang dilakukan yaitu analisis gugus fungsi dengan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), analisis permukaan dan pori dengan Scanning Electron Microscopy dan sifat termal dengan Thermogravimetric Analisis (TGA)
7. Parameter air yang analisis yaitu pH, total padatan terlarut (TDS), total padatan tersuspensi (TSS) dan kekeruhan
1.4 Tujuan Penelitian 1.
Memodifikasi dan mengkarakterisasi komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit Mengevaluasi hasil penyaringan dengan Peraturan Mentri Kesehatan No. 416
Tahun 1990 tentang Persyaratan Kualitas Air Bersih dan Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 tentang Kriteria Mutu Air 3. Mengetahui efektifitas komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit sebagai bahan penyaring dalam pengolahan air bersih DAS Belawan
1.5 Manfaat Penelitian 1.
Memberikan informasi ilmiah dalam pembuatan dan penggunaan komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit
2. Sebagai informasi tambahan tentang karakter fisik dan kimia komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit
3. Memberikan sebuah teknologi/ metode yang sederhana dan relatif murah dalam pengolahan air menggunakan saringan komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit
1.6 Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :
1. Preparasi mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit 2.
Karakterisasi mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit Pada tahapan ini, mikrobentonit dikarakterisasi dengan difraksi sinar-X dan uji kualitas arang aktif berdasarkan SNI 06-3730-1995 yang meliputi uji kadar air, kadar abu dan daya serap terhadap iodium 3. Pembuatan komposit
Pada tahapan ini, komposit busa poliuretan dengan mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit dibuat dengan metode one shot process yang mikrobentonit/ arang aktif cangkang kelapa sawit, air, silicone surfactan,
dimethylethanolamine (DMEA) dan methylene chloride (MC) dicampur dan
diaduk selama 15 detik. Kedalam campuran ditambahkan toluen diisosianat (TDI) dan cosmonate, kemudian diaduk selama 5 detik. Hasil reaksi kemudian dituang kedalam cetakan dan dibiarkan untuk mengalami proses
curing selama 2 hari.
4. Karakterisasi komposit Karakterisasi meliputi analisis gugus fungsi dengan Fourier Transform
Infrared Spectroscopy (FTIR), permukaan dan pori-pori dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) dan sifat termal dengan Thermogravimetric Analisis (TGA) 5.
Penyaringan
Penyaringan dilakukan dengan metode kolom yaitu dengan mengalirkan sampel air melalui kolom (d: 5 cm, p: 100 cm) yang telah dilengkapi dengan komposit. Parameter air yang analisis yaitu pH, total padatan terlarut (TSS), total padatan tersuspensi (TDS) dan kekeruhan
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
- Variabel Bebas : Variasi berat mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit yang gunakan yaitu 25; 50; 75; 100 (% wt, terhadap berat PPG)
- Variabel Tetap : Mikrobentonit dan arang aktif cangkang kelapa sawit berukuran 100 mesh, berat polipropilen glikol (PPG) 10 g,
dimethylethanolamine (DMEA) 0,2 pphp, silicon surfactan
2,04 pphp, air 2,67 pphp, methylene chloride 3 pphp, toluen diisosianat (TDI) 5 g dan cosmonate 5 g
- Variabel Terikat : - Difraksi Sinar-X >
- Scanning Electron Microscopy (SEM)
- - Thermogravimetric Analisis (TGA)
- - pH meter
- TDS meter
- Turbidimeter
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Terpadu Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan