Analisis Kemurnian Premium Dengan Sensor Gas TGS 2620

(1)

ANALISIS KEMURNIAN PREMIUM DENGAN SENSOR GAS

TGS 2620

TESIS

OLEH

MOLANA PINEM

087006018/KIM

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

ANALISIS KEMURNIAN PREMIUM DENGAN SENSOR GAS

TGS 2620

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk

Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Kimia Pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

OLEH

MOLANA PINEM

087006018/KIM

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

Judul Tesis : ANALISIS KEMURNIAN PREMIUM DENGAN SENSOR GAS TGS 2620

Nama Mahasiswa : Molana Pinem

NIM : 087006018

Program Studi : Ilmu Kimia

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Harlem Marpaung) (Henry Hasian Lumbantoruan, ST,MT)

Ketua Anggota

Ketua Program Studi Dekan, FMIPA USU

(4)

Telah Diuji Pada Tanggal : 11 Mei 2010

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr. Harlem Marpaung

Anggota : 1. Henry Hasian Lumbantoruan, ST,MT 2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D 3. Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil 4. Prof. Dr. Yunazar Manjang

(5)

PERNYATAAN

ANALISIS KEMURNIAN PREMIUM DENGAN SENSOR GAS TGS 2620

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdaapt karya yang pernah diajukan Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali disebutkan sumbernya dalam daftaer pustaka.

Medan, Mei 2010 Penulis,

(6)

ABSTRAK

Premium adalah sejenis bahan bakar bensin yang dipasarkan di Indonesia. Spesifikasinya berdasarkan Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi, Nomor : 3674 K/24/PJM/2006, tanggal : 17 Maret 2006, dengan bilangan oktan 88. Premium digunakan sebagai bahan bakar mesin kendaraan yang memang dirancang dan dibuat berbahan bakar premium. Ketika premium lebih mahal daripada minyak tanah ada kecenderungan penjual eceran premium untuk mencampurkan sejumlah tertentu minyak tanah kedalam premium untuk memperoleh keuntungan lebih besar. Secara visual, tidak terdapat perbedaan yang kontras antara premium standard PERTAMINA dengan premium yang telah tercampur dengan sejumlah tertentu minyak tanah.

Oleh karena itu, penelitian ini telah dilakukan untuk menentukan dan menggambarkan hubungan kuantitatif antara persentase volume premium dalam campuran minyak tanah menggunakan Sensor Gas TGS 2620. Sensor Gas TGS 2620 digunakan pada temperature kamar dan campuran premium dengan minyak tanah

divariasi 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85. 90, dan 95 % volume premium berturut -turut. Kemudian Sensor Gas TGS 2620 digunakan untuk menentukan

tingkat kemurnian premium yang dipasarkan penjual eceran yang ada di jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan, berdasarkan hubungan kuantitatif resistensi dengan persentase campuran.

Ditemukan bahwa tingkat kemurnian premiun yang dijual eceran di jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan masih sesuai dengan mutu premium standard PERTAMINA.

(7)

Analysis of Premium Purity With TGS 2620 Gas Sensor

ABSTRACT

Premium is a kind of gasoline marketed in Indonesia. Its spesification is based on the regulation issued by General Director of Oil and Petroleum with the number 3674/24/DJM/2006, March 17, 2006, with oetane number 88.

Premium is used as fuel of vihicle engines specially designed and constructed to use premium as their fuel. When premium is more expensive than kerosene, there’s tendency of retail premium sellers to mix some amount of kerosene into premium gasoline to gain more profit. Visually, there’s no contrast difference between standard premium of PERTAMINA and premium mixed with some amount of kerosene.

Therefore, this research has been conducted to examine and describe the quantitative relation between the volume percentage of premium mixed with kerosene using TGS 2620 gas sensor. The TGS 2620 gas sensor was used at room temperature. The volume concentrasion of premium mixed with kerosene was in variation of 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85. 90, and 95 % respectively. Then, the TGS 2620 gas sensor was used to determine the purity level of premium sold by retail premium sellers on Jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan, based on the relation of resistancy with the percentage of the mixture.

It was discovered that the purity of premium sold on Jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan, was still in accordance with the standard quality of pemium sold by PERTAMINA.

(8)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “ Analisis Kemurnian Premium Dengan Sensor Gas TGS 2620.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Gubernur Sumatera Utara c.q Ketua Bappeda Propinsi Sumatera Utara yang telah memberikan beasiswa kepada penulis sebagai mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya penulisan tesis ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

Rektor Universitas Sumatera Utara atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan. Direktur Sekolah Pascasarjana Ibu Prof. Dr. Ir. Chairunnisa B., MSc, Dekan FMIPA USU Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc dan Ketua Program Studi Kimia Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D atas kesempatan yang diberikan untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : Prof. Dr. Harlem Marpaung, selaku Pembimbing Utama dan Henry Hasian Lumbantoruan, ST,MT, selaku anggota Komisi Pembimbing yang setiap saat penuh perhatian, selalu memberikan bimbingan, saran dan perbaikan dalam penyusunan tesis ini.

Serta tidak lupa penulis ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ketua Bappeda Provinsi Sumatera Utara yang memberikan beasiswa kepada

penulis sebagai mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, sehingga menyelesaikan tesis ini

2. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, Ms, Ph.D., Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini.

3. Kepala Laboratorium Kimia Analitik FMIPA Universitas Sumatera Utara beserta staf dan asisten atas fasilitas dan sarana yang telah diberikan.

4. Bapak/Ibu Dosen Pascasarjana Ilmu Kimia yang telah membimbing dan memotivasi saya sampai selesainya tesis ini.

5. Kepala SMA Negeri 5 Medan, Bapak Drs. Salmi Effendi, MPd yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti Program Pendidikan Pascasarjana di Universitas Sumatera Utara.

(9)

Akhirnya terima kasih kepada istri terkasih Sedar Br. Sinuraya, STh dan anak-anakku tersayang Christy Innova Pinem, Peran Gatra Pinem dan Wira Pratiwi Pinem yang dengan kesabaran dan perhatiannya serta dukungan doa dan dorongan semangatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. Semoga segala bantuan dan perhatian yang telah diberikan kepada penulis menjadi amal kebaikan. Penulis berharap penelitian ini bermanfaat bagi yang memerlukan di masa yang akan datang.

Medan, Mei 2010 Penulis

(10)

RIWAYAT HIDUP

Nama lengkap : Molana Pinem

Tempat / tanggal lahir : Kuta Buluh / 5 Juni 1959

Alamat Rumah : Jl. Bunga Sedap Malam 3F No. 35 Kel. Sempakata

Kec. Medan Selayang

Telepon/Faks/Hp : (061) 8225030 / 08126308560

Instansi Tempat Bekerja : Guru SMA Negeri 5 Medan

Alamat Kantor : Jl. Pelajar No. 17

Telp. : (061) 7345465

DATA PENDIDIKAN

SD : SD N Kuta Buluh Tamat : 1972

SMP : SMP N Kuta Buluh Tamat : 1975

SMA : SMA Masehi Berbantuan Kabanjahe Tamat : 1979

Strata 1 : S-1 Pendidikan Kimia IKIP Medan Tamat : 1984

(11)

DAFTAR ISI

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 4

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1. Premium 5

2.2. Minyak Tanah 6

2.3. Sensor Gas Tipe Semikonduktor 6 2.3.1 Prinsip Kerja Sensor Gas Tipe Semikonduktor 6

2.3.2 Karakteristik Sensor 9

2.3.2.1 Pengaruh Tekanan Parsial Oksigen 9 2.3.2.2 Sensitivitas Terhadap Gas 9 2.3.2.3Respons Sensor 10

2.3.2.4 Aksi Awal 11

2.3.2.5 Pengaruh Temperatur dan Kelembaban 12 2.3.2.6 Kestabilan Jangka Waktu Lama 13 2.3.2.7 Pengaruh Tegangan Rangkaian Pemanas 13 2.3.3 Rangkaian Pengukuran Dasar 14

BAB III : METODEPENELITIAN 16

3.1. Lokasi Penelitian 16

3.2. Populasi dan Sampel 16

3.3. Alat-alat dan Bahan-bahan 16

3.3.1 Alat-alat 16

3.3.2 Bahan-bahan 17

3.4. Prosedur Penelitian 17 3.4.1. Penyediaan Sampel 17 3.4.2. Uji Resistensi Sensor 19

(12)

Tingkat Kemurnian Premium 19

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN 20

4.1. Hasil Pengukuran Resistensi Sensor Gas dalam Lingkungan Uap Jenuh Campuran Premium Minyak Tanah 21

4.2. Pengolahan Data 22

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 26

5.1. Kesimpulan 26

5.2. Saran 27

(13)

DAFTAR TABEL

___________________________________________________________

Nomor

Judul

Halaman

4.1 Hasil Pengukuran Resistensi Sensor Gas Dalam Lingkungan Uap

Jenuh Campuran Premium – Minyak Tanah 21

4.2 Pengolahan Data Resistensi Sensor Gas dan Persentase Volum

(14)

DAFTAR GAMBAR

___________________________________________________________

Nomor

Judul

Halaman

2.1 Susunan Dasar Sensor Gas 6 2.2 Model Penghalang Antar – butir Pada Keadaan Tanpa Gas

Yang Dideteksi 7

2.3 Model Penghalang Potensial Antar – butir Dalam Lingkungan

Gas 8

2.4 Pengaruh Tekanan Parsial Gas Oksigen Pada Resistensi

Sensor 9

2.5 Karakteristik Sensitivitas Sensor Tertentu Terhadap

Berbagai Gas 10

2.6 Suatu Contoh Respon Sensor 11

2.7 Contoh Aksi Awal 12

2.8 Contoh Pengaruh Tempratur dan Kelembaban 12 2.9 Contoh Kestabilan Sensor Jangka Waktu Lama 13 2.10 Contoh Pengaruh Tegangan Pemanas 14 2.11 Rangkaian Pengukur Dasar 14

3.1 Bagan Penelitian 19

4.1. Grafik Hubungan Persentase Volum Premium (% v/v) Vs

(15)

DAFTAR LAMPIRAN

___________________________________________________________

Nomor

Judul

Halaman

1 Spesifikasi Bahan Bakar Minyak Jenis Bensin 88 30 2 Stasiun Pengisian Bahan Bakar Umum Milik Pertamina 31 3 Penyediaan Alat dan Bahan Serta Penyiapan Sampel

Penelitian 32

4 Pelaksanaan Penelitian Pengujian Sensor Gas Terhadap

Masing-masing Sampel 33

___________________________________________________________________

(16)

ABSTRAK

Premium adalah sejenis bahan bakar bensin yang dipasarkan di Indonesia. Spesifikasinya berdasarkan Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi, Nomor : 3674 K/24/PJM/2006, tanggal : 17 Maret 2006, dengan bilangan oktan 88. Premium digunakan sebagai bahan bakar mesin kendaraan yang memang dirancang dan dibuat berbahan bakar premium. Ketika premium lebih mahal daripada minyak tanah ada kecenderungan penjual eceran premium untuk mencampurkan sejumlah tertentu minyak tanah kedalam premium untuk memperoleh keuntungan lebih besar. Secara visual, tidak terdapat perbedaan yang kontras antara premium standard PERTAMINA dengan premium yang telah tercampur dengan sejumlah tertentu minyak tanah.

Oleh karena itu, penelitian ini telah dilakukan untuk menentukan dan menggambarkan hubungan kuantitatif antara persentase volume premium dalam campuran minyak tanah menggunakan Sensor Gas TGS 2620. Sensor Gas TGS 2620 digunakan pada temperature kamar dan campuran premium dengan minyak tanah

divariasi 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85. 90, dan 95 % volume premium berturut -turut. Kemudian Sensor Gas TGS 2620 digunakan untuk menentukan

tingkat kemurnian premium yang dipasarkan penjual eceran yang ada di jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan, berdasarkan hubungan kuantitatif resistensi dengan persentase campuran.

Ditemukan bahwa tingkat kemurnian premiun yang dijual eceran di jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan masih sesuai dengan mutu premium standard PERTAMINA.

(17)

Analysis of Premium Purity With TGS 2620 Gas Sensor

ABSTRACT

Premium is a kind of gasoline marketed in Indonesia. Its spesification is based on the regulation issued by General Director of Oil and Petroleum with the number 3674/24/DJM/2006, March 17, 2006, with oetane number 88.

Premium is used as fuel of vihicle engines specially designed and constructed to use premium as their fuel. When premium is more expensive than kerosene, there’s tendency of retail premium sellers to mix some amount of kerosene into premium gasoline to gain more profit. Visually, there’s no contrast difference between standard premium of PERTAMINA and premium mixed with some amount of kerosene.

Therefore, this research has been conducted to examine and describe the quantitative relation between the volume percentage of premium mixed with kerosene using TGS 2620 gas sensor. The TGS 2620 gas sensor was used at room temperature. The volume concentrasion of premium mixed with kerosene was in variation of 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85. 90, and 95 % respectively. Then, the TGS 2620 gas sensor was used to determine the purity level of premium sold by retail premium sellers on Jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan, based on the relation of resistancy with the percentage of the mixture.

It was discovered that the purity of premium sold on Jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan, was still in accordance with the standard quality of pemium sold by PERTAMINA.

(18)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bensin premium, yang disebut saja premium merupakan bahan bakar sebagian

besar mesin kenderaan. Mesin tersebut telah dirancang oleh pembuatnya untuk

menggunakan premium sebagai bahan bakarnya. Adanya bahan lain, misalnya

minyak tanah yang tercampur dan larut dalam premium dapat menyebabkan

kerusakan pada mesin ( Saft,2007).

Premium terutama terdiri dari senyawa-senyawa hidrokarbon dengan 5 sampai 10

atom karbon yang dapat berupa rantai lurus, bercabang, siklik, jenuh, tak jenuh,

ataupun aromatik. Campuran premium dan udara diinjeksikan ke dalam selinder.

Piston akan memampatkan campuran bahan bakar dan udara yang telah diuapkan,

yang selanjutnya disulut dengan percikan api busi pada titik kompressi maksimum.

Pembakaran bahan bakar tersebut menghasilkan gas- gas panas yang memuai cepat

dan mendorong piston ke posisi dasar selinder, yang akhirnya memutar roda

kenderaan.

Premium yang baik haruslah mudah diuapkan di karburator dan terbakar dalam

selinder tepat waktu sehingga tidak menimbulkan ketukan. Adanya campuran lain

dalam premium akan mengubah karakteristik pembakarannya dalam selinder

(19)

Secara visual, sulit dibedakan antara premium standar yang dipasarkan PERTAMINA

dengan yang telah bercampur dengan minyak tanah atau bahan lain yang larut.

Untuk membedakan premium standar sesuai yang dipasarkan PERTAMINA dengan

yang telah bercampur dengan bahan lain seperti minyak tanah diperlukan suatu cara

atau alat yang tepat. Alat yang mungkin digunakan adalah alat sensor gas

semikonduktor yang peka dengan uap pelarut-pelarut organik seperti premium.

Kromatografi gas ( GC= gas chromatography) dan GC yang dirangkai dengan

spektrometri massa (GC-MS = gas chromatography- mass spectrometry) sering

digunakan untuk menganalisis dan mengkarakterisasi bensin. Demikian juga

pengklasifikasian bensin dapat digunakan UV-IMS (ultra violet-ion mobility

spectrometry= spektrometri ultra violet-mobilitas ion), (F.Li, G.A.Eiceman,

V.Ruzsanyi dan J.I.Baumbach, 2003). Kedua cara di atas sangat teliti tetapi

membutuhkan peralatan yang relatif berat dan mahal. Diharapkan penggunaan sensor

gas semikonduktor akan lebih murah dan praktis untuk menganalisis bensin

(premium) karena peralatannya yang lebih ringan dan proses kerjanya lebih cepat.

1.2 Permasalahan

Yang menjadi permasalahan :

1.2.1 Bagaimana hubungan kuantitatif antara ingkat kemurnian premium dalam

premium yang bercampur dengan minyak tanah versus resistansi sensor Gas

(20)

1.2.2 Berapa tingkat kemurnian premium yang dijual secara eceran di Jalan Jamin

Ginting Padang Bulan Medan dibandingkan dengan yang dijual di SPBU

milik PERTAMINA. .

1.3 Hipotesa

Premium murni mempunyai tekanan uap jenuh yang tertentu pada setiap suhu

tertentu. Pada suhu yang sama, minyak tanah mempunyai tekanan uap jenuh yang

lebih rendah. Dengan demikian pada suhu yang sama, tekanan uap jenuh campuran

premium dengan minyak tanah juga memiliki tekanan uap jenuh yang lebih rendah

daripada uap jenuh premium murni.Tekanan uap berbanding lurus dengan konsentrasi

uap dalam satuan mol/L. Demikian juga komposisi senyawa-senyawa dalam uap

premium sudah tertentu. Dengan adanya minyak tanah atau bahan lain yang

tercampur di dalamnya akan mengubah komposisi tersebut.

Semakin rendah tingkat kemurnian premium atau semakin tinggi kadar minyak tanah

dalam premium campuran, maka semakin rendah pula tekanan uap jenuhnya.

Perubahan tekanan uap ini dan perubahan komposisinya akan mengubah resistensi

sensor gas.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan tingkat kemurnian premium

dalam premium yang bercampur dengan minyak tanah dengan mengukur resistensi

(21)

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil penelian ini diharapkan bermanfaat bagi calon pembeli premium untuk

membeli premium yang murni ataupun dengan tingkat kermurnian premium tertinggi

(22)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Premium

Premium terutama terdiri atas senyawa-senyawa hidrokarbon dengan 5

sampai 10 atom karbon yang diperoleh dari minyak bumi. Sebagian diperoleh

langsung dari hasil penyulingan bertingkat minyak bumi (fraksi dengan titik didih

berkisar 30oC -200o C ),sebagian besar lagi dari hasil proses pada kilang minyak yang

mengubah fraksi yang lebih ringan dan yang lebih berat dari premium menjadi

premium dengan reaksi reformasi.

Premium digunakan sebagai bahan bakar mesin-mesin yang dirancang khusus

menggunakan bahan bakar premium. Premium yang baik dengan sifat anti –

ketukan,terdiri atas senyawa-senyawa hidrokarbon yang ;

1. Memiliki berat molekul yang relatif rendah( C5- C10)

2. Memiliki rantai karbon yang bercabang

3. Memiliki ikatan-ikatan tak jenuh,siklik,dan terutama aromatik.

Kemampuan premium terbakar tanpa ketukan ditunjukkan dengan bilangan oktannya.

Pada awalnya rentang nilai oktan adalah 0 sampai 100, dengan normal heptana diberi

nilai 0 dan 2,2,4-trimetil pentana(isooktana) bernilai oktana 100. Suatu contoh, bila

suatu bahan bakar premium memiliki sifat bakar seperti yang ditunjukkan campuran

88 persen volum isooktana dengan 12 persen volum normal heptana, maka premium

(23)

Bumi bernomor : 3674 K/24/DJM/2006 tanggal: 17 Maret 2006 premium standar

bernilai oktan 88. Spesifikasi bahan bakar minyak bensin 88 selengkapnya dapat

dilihat pada lampiran 1.

2.2 Minyak Tanah

Minyak tanah adalah fraksi minyak bumi( C11- C14) dengan titik didih berkisar

antara 175o C – 300o C. Umumnya dipakai sebagai bahan bakar untuk memasak.

2.3 Sensor Gas Tipe Semikonduktor 2.3.1 Prinsip Kerja Sensor Gas Tipe Semikonduktor

Sensor gas terdiri dari elemen sensor, dasar sensor dan tudung sensor. Elemen

sensor terdiri dari bahan sensor dan bahan pemanas untuk memanaskan elemen.

Elemen sensor menggunakan bahan-bahan seperti timah (IV) oksida SnO2, wolfram

(VI) oksida WO3, dan lain-lain, tergantung pada gas yang hendak dideteksi.

Gambar berikut menunjukkan susunan (struktur) dasar sensor gas.

(24)

Bila suatu kristal oksida logam seperti SnO2 dipanaskan pada suhu tinggi tertentu di

udara, oksigen akan teradsorpsi pada permukaan kristal dengan muatan negatif .

Elektron-elektron donor pada permukaan kristal ditransfer ke oksigen teradsorpsi,

sehingga menghasilkan suatu lapisan ruang bermuatan positip. Akibatnya potensial

permukaan terbentuk, yang akan menghambat aliran elektron. Di dalam sensor, arus

listrik mengalir melalui bagian-bagian penghubung (batas butir) kristal-kristal mikro

SnO2. Pada batas-batas antar butir, oksigen yang teradsorpsi membentuk penghalang

potensial yang menghambat muatan bebas bergerak. Tahanan listrik sensor

disebabkan oleh penghalang potensial ini.

Gambar 2.2 berikut menunjukkan model penghalang potensial antar butir kristal

mikro SnO2 pada keadaan tanpa adanya gas yang dideteksi.

Keterangan :

eVs = nilai energi penghalang permukaan

Gbr 2.2Model penghalang antar butir pada keadaan tanpa gas yang dideteksi.

(25)

Dalam lingkungan adanya gas pereduksi, kerapatan oksigen teradsorpsi bermuatan

negatif pada permukaan semikonduktor sensor menjadi berkurang, sehingga

ketinggian penghalang pada batas antar butir berkurang. Ketinggian penghalang yang

berkurang menyebabkan berkurangnya tahanan sensor

butir dalam lingkungan gas.

Gbr 2.3 Model penghalang potensial antar - butir dalam linkungan gas.

Hubungan antar tahanan sensor dan konsentrasi gas pereduksi pada suatu rentang

konsentrasi gas dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

Rs = A [ C] -a , dengan :

Rs = tahanan listrik sensor

A = konstanta

[ C] = konsentrasi gas

(26)

2.3.2 Karakteristik Sensor

2.3.2.1 Pengaruh Tekanan Parsial Oksigen

Gambar berikut menunjukkan hubungan antara tekanan parsial oksigen di

atmosfir (PO2) dengan resistensi sensor gas tipe semikonduktor tertentu. Dalam udara

bersih semakin tinggi tekanan parsial gas oksigen, semakin tinggi pula resistensi

sensor.

Gambar 2.4 Pengaruh tekanan parsial gas oksigen (PO2)pada resistensi sensor

2.3.2.2 Sensitivitas Terhadap Gas

Sesuai dengan rumus Rs = A [ C ]-a sebelumnya, hubungan resistensi sensor

terhadap konsentrasi gas adalah linier dalam bentuk logaritma, dalam rentang tertentu

konsentrasi gas ( dari beberapa ppm ke beberapa ribu ppm ). Gambar 2.5 berikut

merupakan suatu contoh hubungan antara resistensi sensor dan konsentrasi gas.

Sensor memperlihatkan kepekaan yang berbeda-beda terhadap berbagai gas. Tingkat

kepekaan relatif suatu sensor terhadap gas juga tergantung pada jenis bahan sensor

dan temperatur. Karena resistensi sensor berbeda dari satu sensor ke sensor lain.

(27)

dalam berbagai konsentrasi gas (Rs) dengan resistensinya dalam konsentrasi tertentu

suatu gas target (Ro)

Gambar 2.5 Karakteristik sensitivitas sensor tertentu terhadap berbagai gas

.3.2.3 Respons Sensor

memperlihatkan sifat tertentu ketika suatu sensor dikenakan

(diekspos) terhadap suatu gas pendeoksidasi dan ketika sensor tersebut dijauhkan dari

gas pendeoksidasi. Resistensi sensor akan menurun tajam dengan cepat ketika

dikenakan pada gas, dan ketika dijauhkan dari gas, resistensinya akan kembali ke

harga semula setelah waktu yang singkat. Kecepatan respon dan kembalinya ke

keadan semula bervariasi sesuai dengan jenis sensor dan jenis gas yang dideteksi. 2

(28)

Gambar 2.6 Suatu contoh respons sensor

2.3.2.4 Aksi Awal

Seperti ditunjukkan pada gambar 2.7 berikut semua sensor memperlihatkan sifat

sementara yang disebut “ aksi awal , ketika sensor yang sebelumnya tak digunakan

ataupun disimpan kemudian digunakan / diberi energi di udara. Besarnya Rs turun

seketika dengan tajam selama beberapa detik setelah diberi energy, dalam keadaan

ada atau tidak ada gas yang dideteksi, yang selanjutnya akan mencapai tingkat yang

stabil sesuai dengan keadaan atmosfer sekitarnya. Lamanya aksi awal tergantung

(29)

Gambar 2. 7 Contoh Aksi Awal

2.3.2.5 Pengaruh Temperatur dan Kelembaban

Prinsip pendeteksian gas dengan sensor gas tipe semikonduktor adalah proses

adsorpsi dan desorpsi gas pada permukaan sensor. Sebagai akibatnya, temperatur

sekitar akan mempengaruhi karakteristik sensitivitas sensor, karena perubahan laju

adsorpsi dan desorpsi.

(30)

Demikian juga kelembaban akan menurunkan resistensi, karena uap air teradsorpsi

pada permukaan sensor. Gambar 2.8 berikut merupakan suatu contoh pengaruh

temperatur dan kelembabab pada Rs/Ro.

2.3.2.6 Kestabilan Jangka Waktu Lama

Gambar 2.9 berikut menunjukkan kestabilan sensor gas tipe semikonduktor

untuk jangka waktu yang lama

Gambar 2.9 Contoh Kestabilan Sensor Jangka Waktu Lama

2.3.2.7 Pengaruh Tegangan Rangkaian Pemanas

Sensor gas tipe semikonduktor menunjukkan karakteristik sensitivitas optimum

pada tegangan pemanas yang konstan dan tertentu. Gambar 2.10 berikut

menunjukkan suatu contoh pengaruh tegangan rangkaian pemanas pada sensitivitas

sensor terhadap gas. Karena sensitivitas sensor dipengaruhi tegangan pemanas, maka

(31)

Gambar 2.10 Contoh pengaruh tegangan pemanas

2.3.3 Rangkaian Pengukuran Dasar

Berikut ini adalah gambar rangkaian pengukur dasar merupakan rangkaian pengukur dasar.

Ket:

1 dan 4 elektroda pemanas 2 dan 3 elektroda sensor VH = Voltage pemanas

Vc = Voltage Sirkit Sensor

RL = tahanan beban

VRL = Voltage antar kedua terminal

tahanan beban Rs = tahanan semikonduktor sensor

(32)

Sensor memerlukan dua sumber tegangan, yakni tegangan pemanas (VH) dan

tegangan sirkit/rangkaian sensor (Vc). Tegangan pemanas dipakai pada pemanas

terintegrasi untuk mempertahankan elemen sensor pada suhu tertentu yang optimal.

Tegangan sirkit digunakan untuk memungkinkan pengukuran tegangan (VRL) antar

kedua terminal tahanan beban (RL) yang dihubungkan seri dengan sensor.

Suatu sirkit catu daya umum dapat digunakan baik untuk Vc maupun VH untuk

memenuhi kebutuhan listrik sensor. Konsumsi daya (Ps)pada semikonduktor dibawah

15 mW.

Besarnya konsumsi daya dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Ps = (Vc-V

RL

)

2

...(2.1)

Rs

Tahanan sensor dapat dihitung dengan rumus berikut:

Rs = V

c

-V

RL X RL ... ( 2.2)

V

RL

(33)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1Alat-alat dan bahan-bahan 3.1.1 Alat-alat

- sensor gas semikonduktor TGS 2620

- catu daya

- voltmeter/rangkaian mikrokotroler dan komputer

- gelas ukur

- botol plastik 330 mL serta tutupnya/prop karet

- corong

- pipet tetes

- termometer sebagai pengukur suhu lingkungan udara

3.1.2Bahan-bahan

- Premium standar dari SPBU PERTAMINA di Jl. Putri Hijau Medan

- Premium yang dijual eceran di 5 tempat di JL. Jamin Ginting Medan.

- Minyak tanah.

Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen. Kadar premium

dalam campuran premium dengan minyak tanah sebagai variabel bebas dan resistensi

(34)

3.2 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU Medan.

3.3 Populasi dan Sampel

Populasi adalah premium yang dijual pada SPBU milik PERTAMINA sedangkan yang menjadi sampel adalah permium yang akan diambil dari SPBU milik

PERTAMINA yang terletak di Jl. Putri Hijau Medan dan premium yang dijual secara

eceran di Jl. Jamin Ginting Medan.

3.4Prosedur Penelitian 3.4.1. Penyediaan sampel

Disediakan 16 botol plastik. Ke dalam botol plasti urut 1-11 dimasukkan

sampel berturut yakni:

1) Premium standar 100 %, diperoleh dengan mengambil 100 ml premium murni

dari PERTAMINA.

2) Premium berkadar 95 % v/v, diperoleh dengan mencampurkan 95 ml

premium murni dengan 5 ml minyak tanah.

premium dengan 10 ml minyak tanah .

4) Premium berkadar 85 % v/v, diperoleh dengan menambahkan 85 ml premium

(35)

premium dengan 20 ml minyak tanah.

oremium standar dengan 40 ml minyak tanah.

premium standar dengan 45 ml minyak tanah.

11) Premium berkadar 50 %v/v, diperoleh dengan mencampurkan 50 ml premium

murni dengan 50 ml minyak tanah.

Ke dalam 5 botol plastik berikutnya dimasukkan masing-masing 100 mL premium

yang diambil dari 5 pengecer di Jl. Jamin Ginting Medan.

Setiap botol plastik setelah diisi sampel dibiarkan terbuka sekitar 5 menit untuk

memberikan waktu pada uap premium mendesak udara yang ada di atasnya,

kemudian segera ditutup dengan rapat . Tekanan uap jenuh sampel-sampel inilah

yang akan diuji dengan alat sensor gas semikonduktor. Suhu udara di laboratorium

(36)

3.4.2 Uji Resistensi Sensor

Alat sensor dimasukkan dalam ruang tertutup yang berisi uap jenuh sampel,

kemudian diukur resistensinya dengan cara menghubungkannya dengan

mikrokontrolerdan komputer/laptop. Dimulai dan sampel premium berkadar 50

%sampai premium murni standar PERTAMINA.Bagan penelitian yang dilakukan

adalah sebagai barikut:

Setelah pemakaian sensor dengan suatu sampel dilakukan inisiasi terhadap sensor

tersebut sebelum dipakai untuk sampel berikutnya. Inisiasi dilakukan dengan

memanaskan sensor pada suhu tertentu selama waktu tertentu di udara.

3.4.3 Pembuatan Grafik Hubungan Resistensi Sensor dengan persentase volume premium dalam campurannya dengan minyak tanah

Resistensi sensor dalam lingkungan uap jenuh premium standar disebut Ro.

Resistensi sensor dalam lingkungan uap jenuh sampel-sampel lain disebut Rs. Data

(37)

Kemudian ke sebelas titik yang diperoleh dihubungkan satu dengan yang lain dengan

garis mulus yang menggambarkan hubungan antara kadar premium dengan rasio

resistensi sensor gas semikonduktor.

Pengambilan dan pengolahan data resistensi sensor serta penyajiannya dalam bentuk grafik

dilakukan secara otomatis dengan mikrokontroler dan laptop/komputer.

Selanjutnya grafik yang diperoleh digunakan untuk menetukan kadar premium yang dijual

(38)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil pengukuran resistensi sensor gas dalam lingkungan uap jenuh campuran

premium-minyak tanah.

Setelah dilakukan pengujian terhadap uap jenuh masing-masing sempel, mulai dari

campuran premium-minyak tanah dengan persentase volum premium 50% sampai sampel

premium 100% diperoleh data-data yang telah secara otomatis dihasilkan rangkaian

mikrokontroler dengan computer sebagai tertera dalam tabel berikut :

Tabel 4.1 Hasil pengukuran resistensi sensor gas dalam lingkungan uap jenuh campuran premiun – minyak tanah.

Persentase Volume

(39)

4.2. Pengolahan Data

Bila persentase volume premium (sebagai absis) diplotkan dengan besarnya

resistansi sensor (sebagai ordinat) diperoleh titik-titik. Melalui titik-titik tersebut

ditarik garis lurus.

Untuk mendapatkan hubungan yang linear antara persentase volume premium dalam

campuran dengan resentasi sensor diturunkan persamaan garis regresi linear dengan

metoda LEAST-SQUARE sebagai berikut:

Tabel 4.2 Pengolahan data resistensi sensor gas dan persentase volum premiun dalam campuran premiun minyak tanah 10 95 71,27 20 -6,222727 400 38,722331 -124,45454 11 100 69,5 25 -7,992727 625 63,883685 -199,81818

∑

825 852,42 0 0,000003 2750 237,793810 -805,1000

Keterangan:

xi = persentase volume premium dalam campurannya dengan

minyak tanah yi = resesitansi sensor

(40)

= 75

= 77,492727

Persamaan umum garis lurus : y = bx + a

b = kemiringan garis

a = perpotongan garis dengan sumbu y

= - 0,2927636

= 77,492727 – ( -0,2927036) (75) = 77,492727 + 21,95727

= 99,449997

(41)

y = -0,2927636x + 99,449997

persamaan ini selanjutnya dapat digunakan menentukan kadar kemurniaan premium

yang tercampur minyak tanah (x) bila harga resistansi sensor (y) diketahui.

Selanjutnya bila data persentase volum premium diplotkan dengan data

resistansi sensor pada masing-masing sampel di peroleh suatu grafik dan persamaan

garis regresi liniernya seperti grafik 4.1 sebagai berikut :

G rafik P ers entas e Volume P remium( % ) vs R es is tans i S ens or (ohm)

(42)

Pada pengujian sensor gas terhadap uap jenuh dari 5 sampel premium yang

diambil dari pengecer premium yang ada di sepanjang jalan Jamin Ginting Padang

Bulan ternyata menunjukkan resistansi sensor yang sama seperti yang ditunjukkan

uap jenuh sampel premium standar 100%, yakni masing-masing menunjukkan data

(43)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dengan berubahnya persentase volum premiun dalam campuran

premium-minyak tanah, berubah pula resistensi sensor dalam lingkungan uap jenuh

sampel tersebut.

2. Semakin besar persentase volum premium dalam campuran premium-minyak

tanah, semakin kecil resistensi sensor dalam lingkungan uap jenuh sampel

tersebut.

3. Sampel premium yang diambil dari pengecer premium di sepanjang Jalan

Jamin Ginting Padang Bulan, menunjukkan kwalitas yang sama dengan

premium standar 100%, dengan kata lain tidak tercampur dengan minyak

tanah.

4. Masyarakat dapat membeli premium di jalan Jamin Ginting dengan mutu

(44)

5.2 Saran

1. Perlu dilakukan penelitian hubungan antara resistensi sensor gas dengan

persentase volum premium dalam campurannya dengan bahan lain selain dari

minyak tanah.

2. Perlu dilakukan penelitian apakah setiap pasokan premium dari

PERTAMINA memiliki uap jenuh yang menghasilkan resistensi yang sama

(45)

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous, 2005, General Information for TGS Sensors, Figaro USA Inc,121 S.

Arifin Zaenal E., 2003, Dasar-Dasar Penulisan Karangan Ilmiah, PT. Grasindo, Jakarta.

Bishop Owen, 2002, Dasar-Dasar Elektronika, Erlangga, Jakarta.

Carr. Joseph J., 1993, Sensors and Circuit. TR Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersay.

Carey Francis A, 2008. Organic Chemistry, Seventh Edition Mc Graw Hills Company Inc, 1221 Avenue of The Americas, New York.

Chand S., Bahl B.S, Bahl Arum, and Tuli G.D., 2008, Essentials of Physical Chemistry, Fifteenth Edition, S. Chand & Company Ltd,., 7361, Tam Nagar, New Delhi – 110055.

Cotton Albert F. Wilkinson Geofrey, Murillo Carlos A., and Bochman Manfrerd, 2004, Advanced Inorganic Chemistry, Sixth Edition, John Wiley & Sons Pte, Ltd, Singapore 1330.

Daryanto, 2004, Pengetahuan Teknik Elektronika, PT. Bumi Aksara, Jakarta.

Eisenberg David and Crothers Donald, 1979, Physical Chemistry With Applications to the Life Science, First Edition, The Benjamin Publishing Company, Inc., 2727, Sand Hill Road, Menlo park, California 94025.

Hornback Joseph M., 2006, Organic Chemistry, Second Edition, Thomson Higher Education 10 Davis Drive Belmont, USA.

http://www.bph migas.go.id/p/bph migas pages/bbm/jenis_bbm.html.

Kelter Paul B., Seott Andrew and Carr James D., 2003, Chemistry, A World of Choices, Second Education, The Mc Graw Hill Companies, Inc, 1221, Avenue of the Americas, New York, NY 10020.

(46)

Madan R.D., and Chand S., 2002., Modern Inorganic Chemistry, Second Edition, S. Chand & Company Ltd, 7361, Ram Nagar, New Delhi – 110055.

Miessler Gary L., and Tarr Donald A., 2004, Inorganic Chemistry, Third Edition, pearson Education, Inc, Upper Saddle River, New Jersey 07458.

Moore John W., Stamiski Conrad L., and Jurs Peter C., 2008, Chemistry, The Molecular Science, Third Edition, Thomson Higher Education, 10 Davis Drive, Belmont, CA 94002 – 3098 USA.

Puri R.K., and Babbar V.K., 2007, Solid State Physics and Electronics, First Edition, S.Chand & Company Ltd., 7361, Ram Nagar, New Delhi-110055.

Seager Spencer L., Slabaugh Michael R., 2008, Chemistry For Today, sixth Edition, Thomson Learning, Inc, 10 Davis Drive, Belmont, CA 94002 USA.

Silberg Martin S., 2007, Principles of General Chemistry, Fourth Edition, The Mc Graw. Hill Companies, Inc, 1221, Avenne of the Americans, New York, NY 10020.

Shoemaker David P., Nilber Joseph W., and Garland Carl W, 2003, Experiments in Physical Chemistry, Seventh Edition, The Mc Graw-Hill Companies Inc, 1221, Avenue of the Americas, New York, NY 10020.

Ternay, JR. Andrew L., 1979, Contomporary Organic Chemistry Second Edition, WB. Saunders Company West Washington Square, Philadelphia.

Timberlake Karen C., 2007, General, Organic, and Biological Chemistry, Second Edition, Pearson Education Inc, 1301 Sansame St, San Fransisco, CA 94111. Wingrove Alan S., and Caret Robert L., 1981, Organic Chemistry, Harper & Row,

Publishers, New York.

Wilke Rd. Suite 300, Airlington Heights, IL 60005 USA.

Wartawan Anton L, Ir., Dipl.Ing.,1997, Bahan Bakar Bensin Otomotif, Penerbit

(47)

Lampiran 2

(48)

Lampiran 3

(49)

Lampiran 4