Grafik Tegangan Keluaran vs Waktu
TINJAUAN PUSTAKA
1.1 Latar Belakang
Lempung adalah komponen yang melimpah terdapat di permukaan bumi. Lempung atau yang lebih dikenal juga sebagai tanah liat sangat mudah ditemukan dimana-mana serta memiliki manfaat dan kegunaan yang sangat luas. Terutama di daerah beriklim tropis seperti Indonesia kandungan lempung yang ada sangat melimpah ruah namun masih belum dimanfaatkan secara maksimal. Karakteristik utama dari mineral lempung adalah kemampuannya untuk berinteraksi dengan air; sifatnya sangatlah higroskopis, menyerap air dengan mudah dan menahannya dengan kuat. Lempung yang telah mengalami sintering atau pembakaran akan mengalami perubahan wujud menjadi keramik yang memiliki pori dan batas butir. Keramik berpori ini dapat dimanfaatkan sebagai filter atau penyaring polutan khususnya pada fluida.
Keistimewaan keramik berpori ini menjadikan jenis keramik ini sangat diunggulkan dalam perkembangan teknologi nanofilter. Berbeda dengan jenis keramik konvensional yang sangat menghindari atau bahkan mengurangi keberadaan porinya, keramik berpori justru mengharapkan agar keberadaan pori dapat diatur sedemikian rupa sehingga memberikan keuntungan. Keramik makropori dengan ukuran pori antara 400 nm sampai 4 mm dan nilai porositas antara 20-97% telah diproduksi dalam jumlah besar dan untuk aplikasi yang berbeda-beda seperti filtrasi logam molten, katalisis, insulasi keramik tahan panas dan filtasi gas panas. Dari sekian banyak aplikasi keramik berpori, teknologi keramik berpori sebagai filter uap air memberikan solusi pemanfaatan sifat porositas jenis keramik ini. Pemanfaatan keramik sebagai filter uap air masih jarang ditemui, karena aplikasi dari hasil penyaringan uap air masih belum dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Selain karena sifat porositas dan mikrostruktur keramik yang harus diperhatikan, filter uap air juga harus
memperhatikan fase material filtrasi dimana material uap air berada dalam fase gas yang berbeda dari sifat air pada wujud cairan.
Berdasarkan penelitian penelitian sebelumnya, Pardamean Sebayang et. al (2009) tentang pembuatan bahan filter keramik berpori berbasis zeolit alam dan arang sekam padi dengan berbagai variasi komposisi (dalam % massa). 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. Foto SEM menunjukkan bahwa bentuk partikel pada keramik berpori tidak beraturan berkisar antara 1–10
μm dan porinya bisa mencapai 20 μm.
Berdasarkan penelitian Anwar Dharma Sembiring (2010) telah dilakukan penelitian pemanfaatan limbah padat pulp untuk bahan baku pembuatan keramik berpori yang diaplikasikan sebagai filter gas buang kendaraan bermotor dengan bahan bakar premium. Pencampuran limbah padat pulp dan kaolin dilakukan dengan variasi persentase massa yaitu 100 : 0 ; 90 : 10 ; 80 : 20 ; 70 : 30 ; 60 : 40 ; 50 : 50. Pembakaran dilakukan dengan furnace pada temperatur 1100oC yang ditahan selama 2 jam, kemudian didinginkan selama 12jam. Dari pengujian fisis diperoleh susut massa 17,37 – 32,10%; susut bakar1,97 – 4,07%; porositas 27,96
– 54,27%; dan densitas 1,14 – 1,20 gr/cm3. Sedangkan pengujian mekanik diperoleh : kuat tekan 0,98-69,58 MPa; kuat impak 1,49 x 10-2 – 4,05 x 10-2 MPa, dan kekerasan 87-127 MPa.
Berdasarkan penelitian M.C.V Suriawan dan T.G.T. Nindhia tentang studi hubungan struktur mikro dan keaktifan zeolit alam akibat proses pengasaman dapat diketahui bahwa pengasaman dengan H2SO4 menyebabkan timbulnya rongga atau porositas yang ditandai dengan timbulnya fase terang dimana porositas terbesar yaitu pada konsentrasi H2SO4 sebesar 6%.
Fynnisa Zebua (2015) telah meneliti tentang pemanfaatan zeolit alam Pahae modifikasi sebagai filter uap air pada proses elektrolisa. Filter uap air
berbasis zeolit alam Pahae dengan menuangkan serbuk zeolit alam Pahae ke dalam larutan 6% H2SO4 dan diikuti dengan pemanasan 7000C, 8000C dan 9000C. Untuk meningkatkan adsorpsi filter uap air zeolit, kulit kakao digunakan sebagai filler. Uji adsorpsi dan life time terbaik diperlihatkan pada filter berbasis zeolit + kulit kakao + lempung yang diaktivasi pada suhu 7000C yaitu daya adsorpsi = 100% selama 1 jam 40 menit dan life time = 1 minggu ( 1 hari pengujian life time dilakukan selama 6 jam 30 menit).
Tulus Ikhsan Nasution et. al (2015) telah membuat filter uap air berbasis zeolit alam Pahae untuk sepeda motor berbahan bakar hidrogen. Zeolit alam Pahae diambil Tarutung,Tapanuli Utara-Indonesia. Tujuan penelitian ini untuk mengeksploitasi zeolit Pahae untuk mengadsorpsi molekul air yang mengalir ke dalam ruang pembakaran sepeda motor berbahan bakar hidrogen. Ukuran butir zeolit Pahae diperkecil sampai 60 dan 200 mesh yang kemudian diaktivasi kimia dengan mencucinya dengan larutan KOH 30% dan kalsinasi pada temperatur 3000C selama 2 jam. Hasil pengujian daya adsorpsi yang dilakukan pada zeolit 200 mesh yaitu : daya serap air = 62,61 % dan daya serap udara = 11,89 % ; sedangkan hasil pada zeolit 60 mesh : daya serap air = 48,45 % dan daya serap udara = 7,83 %. Tegangan keluaran pada sensor hidrogen zeolit 200 mesh = 3,569 Volt stelah diekspos pada molekul air yang dibawa oleh hidrogen selama 22 menit dan pada zeolit 60 mesh = 3,275 Volt selama durasi waktu yang sama.
Pada penelitan ini, telah dibuat keramik berpori berbahan dasar lempung dan arang aktif sebagai filter uap air. Keramik berpori yang akan dibuat menggunakan bahan dasar lempung dari Desa Iraonogeba Kecamatan Moroó Kabupaten Nias Barat dan dengan arang aktif Aquasorb ®1000 sebagai filler. Ukuran butir yang akan digunakan pada lempung dan arang aktif adalah 200 mesh dan lempung diaktivasi kimia dengan larutan H2SO4 6% serta dikalsinasi dengan suhu 3000C. Lempung dan arang aktif dicampur dengan menggunakan variasi campuran lempung dan arang aktif ( 100% : 0% ; 90% : 10% ; 80% : 20% ; 70% : 30% ; 60% : 40% ) dan variasi holding time ( 2 jam ; 3 jam ; 4 jam ). Teknik pencetakan yang digunakan menggunakan teknik cor/slip casting. Pengujian yang dilakukan berupa pengujian sifat fisis (porositas dan serapan air), sifat mekanis
Microscope – Energy Dispersive X-Ray ) untuk morfologi permukaan, ukuran diameter pori dan kandungan unsur dan pengujian daya adsoprsi uap air dengan menggunakan kit filter yang dilengkapi dengan sensor hidrogen TGS821.