PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI
LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK
PENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
ZULFA UMMU SYAHIDAH
100802026
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI
LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK
PENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ZULFA UMMU SYAHIDAH
100802026
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan Busa Poliuretan Alam dari Isolasi Lignin dengan Aditif Tawas untuk Penjernihan Air
Kategori : Skripsi
Nama : Zulfa Ummu Syahidah
Nomor Induk Mahasiswa : 100802026
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia
Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, April 2015
KomisiPembimbing:
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Dr. Darwin YunusNasution, MS Prof. Dr. Thamrin, M.Sc NIP. 195508101981031006 NIP. 196007041989031003
Diketahui/DisetujuiOleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
DR. RumondangBulan, MS NIP. 195408301985032001
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASILIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUKPENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2015
ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026
Bismillahirrahmanirrahiim,
Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti.
Penghargaan yang tinggi kepada orang tua tercinta, Ayahanda SyafriAdnan dan Ibunda Erdina Munaf, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Kepada Adinda Fikra Fauzanah dan Yahya Assalam yang selalu membuat jengkel tetapi juga memberikan perhatian dan motivasi yang besar, semoga kita selalu bisa mengukir senyum di wajah kedua orang tua kita. Aamiin. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih juga kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Saharman Gea, Ph.D dan Kak Sri Rahayu, S.Si selaku kepala dan laboran Laboratorium Kimia Dasar. Terima kasih atas segala fasilitas selama mengerjakan penelitian. Untuk keluarga besar laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk 2010-2013, terima kasih atas persaudaraan selama ±4 tahun ini. Terkhusus untuk sahabat-sahabat penulis, Mery, Nirmala, Sumariah, Iis, Nami, Riana, dan Siska, terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama pendidikan ini dan terima kasih atas persahabatan yang tulus ini. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2010, terima kasih atas segala doa dan kekompakannya.
Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal ‘Alamiin.
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi penambahan tawas pada busa poliuretan terhadap waktu pengaliran pada penyaringan air payau. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu isolasi lignin dari serbuk kayu jati, pembuatan busa poliuretan-tawas (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), karakterisasi busa poliuretan-tawas, analisa permeabilitas, dan analisa parameter air payau yang meliputi pH, jumlah zat padat tersuspensi (TSS), dan jumlah zat padat terlarut (TDS). Air payau sebelum penyaringan menggunakan busa poliuretan dengan penambahan tawas tidak layak untuk digunakan, hal ini dapat dilihat dari hasil analisis air payau sebelum penyaringan. Hasil analisa FT-IR untuk busa poliuretan tanpa tawas dan busa poliuretan dengan tawas menunjukkan tidak adanya gugus baru yang muncul pada spektrum yang mengindikasikan bahwa interaksi yang berlangsung antara tawas dan busa poliuretan hanya interaksi fisika saja. Hal ini didukung dengan hasil analisa SEM busa poliuretan dengan tawas yang menunjukkan adanya aglomerasi aditif tawas pada permukaan busa poliuretan. Adanya aglomerasi ini menyebabkan waktu pengaliran berbeda-beda setiap variasi tawas dalam busa poliuretan, dan diperoleh waktu pengaliran paling lama pada variasi busa poliuretan-tawas (30%-70%). Hasil analisa parameter air payau menggunakan busa poliuretan-tawas (30%-70%) untuk pH tidak berubah sebelum dan sesudah penyaringan yaitu 6, untuk jumlah zat padat tersuspensi (TSS) mengalami penurunan sebesar 75%, dan untuk jumlah zat padat terlarut (TDS) mengalami penurunan sebesar 23,711%.
SYNTHESIZE OF POLYURETHANE FOAM FROM LIGNIN ISOLATE WITH ALUM ADDITIVE FOR WATER PURIFICATION
ABSTRACT
This research purposed to learn the influence of the addition alum on foam polyurethane to flow time of the filtering brackish water. This research consists of some steps, are isolation of lignin from teak powder, synthesize of foam polyurethane-alum (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), characterization foam polyurethane-alum, analyze of permeability, and analyze parameter of brackish water include pH, turbidity, and total solid suspended (TSS). The brackish water before filtering using foam polyurethane with alum is not suitable to use, it can be seen from the result of analyze brackish water before filtering. The result of analyze FT-IR for foam polyurethane without alum and foam polyurethane with alum indicates there are no new groups that appear on spectrum, it indicates that interaction which took place between alum and foam polyurethane only physics interaction. It supported with the result of analyze SEM of foam polyurethane with alum that indicate presence aglomeration of alum on foam polyurethane surface. The presence of this aglomeration causing the differences of flow time every alum variation on foam polyurethane, and obtained the maximum flow time on variation foam polyurethane-alum (30%-70%). The result of parameter analysis of brackish water using foam polyurethane-alum (30%-70%) for pH is not changed before and after filtering, it is 6, for total suspended solid (TSS) goes down 75%, and for total dissolved solid goes down 23,711%.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak iv
Abstract v
Daftar Isi vi
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Daftar Singkatan xi
Daftar Lampiran xii
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Perumusan Masalah 4
1.3. Pembatasan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 5
1.5. Manfaat Penelitian 5
1.6. Lokasi Penelitian 5
1.7. Metodologi Penelitian 6
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Kayu Jati 7
2.2. Polimer 8
2.3. Lignin 9
2.4. Poliuretan 13
2.4.1. Komponen Pembentuk Poliuretan 14 2.4.1.1. Isosianat 14
2.4.1.2. Poliol 14
2.1.4.3. Bahan Pengembang (blowing agent) 15
2.4.2. Kegunaan Poliuretan 15
2.5. Busa Poliuretan 15
2.6. Tawas 16
2.7. Air Payau 17
2.7.1. Karakteristik Air Payau 18
2.8. Air Bersih 18
2.8.1. Syarat Air Bersih 18
2.9. Karakterisasi Polimer 22 2.9.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR) 22 2.9.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 23 2.9.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 24 Bab 3. Metode Penelitian
3.1. Alat 25
3.2. Bahan 26
3.3. Prosedur Penelitian 26
3.3.1. Pembuatan Larutan H2SO4 72% 26
3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis 26 Linn. f)
3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 27 3.3.4. Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 27 3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier 28 Transform Infrared (FT-IR)
3.3.6. Pembuatan Busa Poliuretan 28 3.3.7. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 29 Fourier Transform Infrared (FT-IR)
3.3.8. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 29 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
3.3.9. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 29 3.3.10. Persiapan Sampel Air Payau 30 3.3.11. Analisa Parameter Sampel Air Payau 30 3.3.11.1. Analisa Derajat Keasaman (pH) 30 3.3.11.2. Analisa Jumlah Zat Padat 31 Tersuspensi (TSS)
3.3.11.3. Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut 31 (TDS)
3.4. Bagan Penelitian 32
3.4.1. Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58))
32 3.4.2. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 33 3.4.3. Bagan Pembentukan Busa Poliuretan 34 Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil 35
4.1.1. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 35 4.1.2. Rendemen Lignin Isolat 36 4.1.3. Kadar Kemurnian Lignin 37 4.1.4. Pembuatan Busa Poliuretan 37
4.2. Pembahasan 40
4.2.1. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 40 4.2.2. Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan 43 Fourier Transform Infrared (FT-IR)
2.9. Karakterisasi Polimer 22 2.9.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR) 22 2.9.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 23 2.9.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 24 Bab 3. Metode Penelitian
3.1. Alat 25
3.2. Bahan 26
3.3. Prosedur Penelitian 26
3.3.1. Pembuatan Larutan H2SO4 72% 26
3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis 26 Linn. f)
3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 27 3.3.4. Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 27 3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier 28 Transform Infrared (FT-IR)
3.3.6. Pembuatan Busa Poliuretan 28 3.3.7. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 29 Fourier Transform Infrared (FT-IR)
3.3.8. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 29 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
3.3.9. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 29 3.3.10. Persiapan Sampel Air Payau 30 3.3.11. Analisa Parameter Sampel Air Payau 30 3.3.11.1. Analisa Derajat Keasaman (pH) 30 3.3.11.2. Analisa Jumlah Zat Padat 31 Tersuspensi (TSS)
3.3.11.3. Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut 31 (TDS)
3.4. Bagan Penelitian 32
3.4.1. Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58))
32 3.4.2. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 33 3.4.3. Bagan Pembentukan Busa Poliuretan 34 Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil 35
4.1.1. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 35 4.1.2. Rendemen Lignin Isolat 36 4.1.3. Kadar Kemurnian Lignin 37 4.1.4. Pembuatan Busa Poliuretan 37
4.2. Pembahasan 40
4.2.1. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 40 4.2.2. Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan 43 Fourier Transform Infrared (FT-IR)
4.2.4. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 47 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
4.2.5. Analisa Parameter Air Payau 50 Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan 52
5.2. Saran 53
Daftar Pustaka 54
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1 Klasifikasi busa poliuretan 16
2.2 Hubungan DO dengan kualitas air 21
2.3 Penggolongan daerah radiasi inframerah 22
4.1 Data perolehan fluks setiap busa poliuretan 40 4.2 Pita serapan FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati 45 4.3 Pita serapan FT-IR busa poliuretan tanpa tawas 46 4.4
4.5
Pita serapan FT-IR busa poliuretan+tawas Data hasil analisa parameter air payau
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Struktur lignin 10
2.2 Unit penyusun lignin 12
2.3 Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI 14
2.4 Struktur PPG 14
3.1 Sistem penyaringan air untuk analisa permeabilitas 30 4.1 (i) Serbuk kayu jati, (ii) Serbuk kayu jati ukuran 80
mesh
36
4.2 Lignin isolat serbuk kayu jati 36
4.3 Reaksi sintesis poliuretan 39
4.4 Proses analisa permeabilitas 40
4.5 Grafik hubungan waktu pengaliran Vs variasi tawas dalam PUF
42 4.6 Grafik hubungan nilai fluks Vs variasi tawas dalam
PUF
43 4.7
4.8 4.9 4.10
Spektrum FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati Spektrum FT-IR PUF tanpa tawas dan PUF+tawas Hasil analisa SEM busa poliuretan tanpa penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x Hasil analisa SEM busa poliuretan dengan penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x
DAFTAR SINGKATAN
FT-IR = Fourier Transform Infrared MDI = Diphenylmethane diisocyanate MWL = Milled Wood Lignin
NDI = Naphtalene diisocyanate PPG = Polipropilena glikol pphp = part per hundred polyol PUF = Polyurethane foam
SEM = Scanning Electron Microscopy TDI = Toluena diisocyanate
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
1 Proses Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 59 2 Busa Poliuretan dengan Berbagai Variasi
Tawas
60 3 Spektrum FT-IR Lignin Isolat Serbuk Kayu
Jati
61 4 Spektrum FT-IR Indulin AT dengan Isolat
Lignin (Heradewi. 2007)
61 5 Spektrum FT-IR Busa Poliuretan Tanpa
Tawas
62
6 Spektrum FT-IR Busa Poliuretan+Tawas 63
7 Hasil Perhitungan Penentuan Rendemen Lignin Isolat Serbuk Kayu Jati
63
8 Hasil Perhitungan Penentuan Kadar
Kemurnian Lignin Isolat
64
9 Hasil Perhitungan Jumlah Padatan Terlarut 64
10 Hasil Perhitungan Jumlah Padatan Tersuspensi 65 11 Peraturan Kementerian Kesehatan Republik
Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi penambahan tawas pada busa poliuretan terhadap waktu pengaliran pada penyaringan air payau. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu isolasi lignin dari serbuk kayu jati, pembuatan busa poliuretan-tawas (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), karakterisasi busa poliuretan-tawas, analisa permeabilitas, dan analisa parameter air payau yang meliputi pH, jumlah zat padat tersuspensi (TSS), dan jumlah zat padat terlarut (TDS). Air payau sebelum penyaringan menggunakan busa poliuretan dengan penambahan tawas tidak layak untuk digunakan, hal ini dapat dilihat dari hasil analisis air payau sebelum penyaringan. Hasil analisa FT-IR untuk busa poliuretan tanpa tawas dan busa poliuretan dengan tawas menunjukkan tidak adanya gugus baru yang muncul pada spektrum yang mengindikasikan bahwa interaksi yang berlangsung antara tawas dan busa poliuretan hanya interaksi fisika saja. Hal ini didukung dengan hasil analisa SEM busa poliuretan dengan tawas yang menunjukkan adanya aglomerasi aditif tawas pada permukaan busa poliuretan. Adanya aglomerasi ini menyebabkan waktu pengaliran berbeda-beda setiap variasi tawas dalam busa poliuretan, dan diperoleh waktu pengaliran paling lama pada variasi busa poliuretan-tawas (30%-70%). Hasil analisa parameter air payau menggunakan busa poliuretan-tawas (30%-70%) untuk pH tidak berubah sebelum dan sesudah penyaringan yaitu 6, untuk jumlah zat padat tersuspensi (TSS) mengalami penurunan sebesar 75%, dan untuk jumlah zat padat terlarut (TDS) mengalami penurunan sebesar 23,711%.
SYNTHESIZE OF POLYURETHANE FOAM FROM LIGNIN ISOLATE WITH ALUM ADDITIVE FOR WATER PURIFICATION
ABSTRACT
This research purposed to learn the influence of the addition alum on foam polyurethane to flow time of the filtering brackish water. This research consists of some steps, are isolation of lignin from teak powder, synthesize of foam polyurethane-alum (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), characterization foam polyurethane-alum, analyze of permeability, and analyze parameter of brackish water include pH, turbidity, and total solid suspended (TSS). The brackish water before filtering using foam polyurethane with alum is not suitable to use, it can be seen from the result of analyze brackish water before filtering. The result of analyze FT-IR for foam polyurethane without alum and foam polyurethane with alum indicates there are no new groups that appear on spectrum, it indicates that interaction which took place between alum and foam polyurethane only physics interaction. It supported with the result of analyze SEM of foam polyurethane with alum that indicate presence aglomeration of alum on foam polyurethane surface. The presence of this aglomeration causing the differences of flow time every alum variation on foam polyurethane, and obtained the maximum flow time on variation foam polyurethane-alum (30%-70%). The result of parameter analysis of brackish water using foam polyurethane-alum (30%-70%) for pH is not changed before and after filtering, it is 6, for total suspended solid (TSS) goes down 75%, and for total dissolved solid goes down 23,711%.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air bersih merupakan salah satu masalah utama yang sedang dihadapi oleh masyarakat Indonesia pada saat ini. Sementara, kita tahu bahwa air merupakan kebutuhan utama dalam kehidupan manusia dan terbatas kesediaannya. Air bersih akan menjadi bahan yang sukar diperoleh ketika manusia tidak mampu mengelolanya dengan bijaksana. Oleh karena itu, telah dilakukan beberapa penelitian yang berkaitan dengan perlakuan penjernihan air, seperti yang dilakukan Saryati, dkk (2002) telah melakukan penelitian tentang komposit tawas, arang aktif, dan zeolit untuk memperbaiki kualitas air. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh bahwa komposit tawas, arang aktif, dan zeolit mempunyai kemampuan menurunkan kekeruhan air lebih besar daripada komponen-komponennya, hanya saja penelitian ini tidak jelas mengatakan peranan pengikat atau binder yang digunakan. Selain itu, Haslindah dan Zulkifli (2012) melakukan penelitian tentang uji jar test yang menghasilkan grafik Hubungan Dosis (mg/L) dengan Kekeruhan (NTU) dan diperoleh 65 mg/L koagulan (tawas) diperlukan dalam tiap 1 liter air baku.
Dewasa ini penelitian mengenai bahan pengikat polimer (binder polymer) telah banyak dipublikasikan, diantara yang terpenting adalah penelitian yang dilakukan Sarkawi et al (2014), mengenai pemanfaatan karet alam sebagai bahan pengikat (binder) dengan pasir atau silika sebagai filler, beliau menyimpulkan bahwa gabungan kedua bahan ini menghasilkan ketahanan panas karet semakin tinggi, disamping itu juga memiliki pori-pori yang lebih kecil. Akan tetapi penelitian ini tidak dicoba untuk bahan penjernih air. Rahtet al (2014) juga telah mencoba pembuatan material dengan menggunakan poliuretan sebagai pengikat (binder) dengan menambahkan filler clay, dan menyimpulkan bahwa adanya reaksi kimia dan ikatan fisika yang terjadi dari perpaduan dua komponen sehingga material yang dihasilkan semakin mengarah ke nanopori. Donate et al (2011) juga telah mencampurkan kalsium karbonat dengan pengikat (binder) poliuretan untuk bahan material yang mampu meningkatkan sifat reologi dan menurunkan peralihan kaca, akan tetapi penelitian ini tidak menjelaskan aplikasi dari material yang dihasilkan. Zhang et al(2010) juga menggunakan karet alam sebagai pengikat pada kaolin dan menghasilkan komposit kaolin yang mampu memiliki pori-pori yang sangat homogen. Gomezet al(2013) telah menggunakan bahan grafit dengan menggunakan pengikat poliuretan-polikarbonatdiol sebagai bahan protektif coating. Patel and R. T. Vashi (2010) juga telah menggunakan kitosan dan lateks sebagai pengikat untuk peningkatan kualitas air dari limbah pabrik tekstil.
Penelitian poliuretan berbasis poliol alam juga sangat berkembang akhir-akhir ini, diantaranya penelitianFerreret al (2008), telah mengkarakteristik pembuatan perekat poliuretan dari bahan poliol berbasis vegetable oil. Menyimpulkan bahwa binder dari poliuretan berbasis poliol alam ini mendekati sifat mekanik dari poliuretan komersial. Begitu juga penelitian perekat poliuretan oleh Zanetti et al (2006) tentang pembuatan poliuretan nano partikel dari poliol alam. Tamrin, dkk (2014) juga telah mengembangkan pembuatan perekat poliuretan berbasis poliol alam dengan bahan baku lignin hasil isolat.
Poliuretan telah terbukti sangat baik sebagai binder dalam pembuatan berbagai material dalam kegunaan tertentu. Lignin dari kayu dapat digunakan sebagai natural binder atau aditif dengan harga yang relatif lebih murah dengan memanfaatkan serbuk gergajian kayu, karena diperkirakan serbuk gergajian kayu tersebut mengandung lignin yang dapat diisolasi dengan menggunakan metode ekstraksi dan isolasi. Disisi lain, sintesis poliuretan dapat dilakukan dengan lignin isolat yang direaksikan dengan difenilmetana 4,4’-diisosianat (MDI) atau toluena diisosianat (TDI). Dimana dengan adanya isosianat berlebih dari poliuretan hasil sintesis dapat direaksikan langsung dengan agregat untuk pembuatan material dengan pori-pori lebih kecil (Supri. 2000). Sementara itu, bahan koagulan populer yang sering digunakan masyarakat sebagai bahan penjernih air adalah tawas, karena kemampuan tawas yang dapat memisahkan padatan yang tak terendapkan.
Dalam penelitian ini, penulis memanfaatkan lignin isolat serbuk kayu jati sebagai poliol, yang kemudian akan ditambahkan dengan polipropilena glikol (PPG) 1000 dan toluena diisosianat (TDI) sehingga dapat menghasilkan pengikat poliuretan yang diharapkan dapat bertindak sebagai pengikat (binder) aditif tawas dan selanjutnya perpaduan ini menghasilkan material yang dapat dimanfaatkan sebagai alternatif dalam penjernihan air, khususnya air payau.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini yaitu :
1. Bagaimana metode yang digunakan dalam pembuatan busa poliuretan+tawas?
2. Bagaimana karakterisasi material busa poliuretan-tawas melalui analisa gugus fungsi dan analisa sifat morfologi?
3. Berapa variasi penambahan tawas paling optimum pada busa poliuretan yang memiliki kemampuan permeabilitas yang paling baik?
4. Bagaimana hasil analisa parameter air payau sebelum dan sesudah penyaringan dengan menggunakan busa poliuretan+tawas?
1.3 Pembatasan Masalah
Penelitian ini mengambil batasan-batasan sebagai berikut :
1. Lignin yang digunakan diisolasi dari serbuk kayu jati yang berasal dari daerah Medan Denai.
3. Karakterisasi busa poliuretan yang diperoleh dari serbuk kayu jati untuk analisa gugus fungsi dengan menggunakan Fourier Transform Infrared (FT-IR), analisa morfologi dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM), dan analisa permeabilitas.
4. Air payau yang digunakan untuk ditentukan parameternya berasal dari daerah Medan Belawan.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui metode yang digunakan dalam pembuatan busa poliuretan-tawas.
2. Untuk mengetahui karakterisasi busa poliuretan tanpa tawas dan busa poliuretan+tawas untuk analisa gugus fungsi dengan menggunakan FT-IR. 3. Untuk mengetahui variasi penambahan tawas paling optimum pada busa
poliuretan dengan mengetahui kemampuan permeabilitas yang paling baik. 4. Untuk mengetahui karakterisasi busa poliuretan+tawas untuk analisa sifat
morfologi dengan menggunakan SEM.
5. Untuk mengetahui hasil analisa parameter air payau sebelum dan sesudah penyaringan dengan menggunakan busa poliuretan+tawas.
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Dasar FMIPA USU, Laboratorium Kimia Organik UGM, Laboratorium Terpadu USU, Laboratorium Penelitian Teknik Kimia Fakultas Teknik USU, dan Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU.
1.7 Metodologi Penelitian
Penelitian ini berupa eksperimen laboratorium, dengan beberapa tahapan yaitu : 1. Tahap pertama adalah penyiapan serbuk kayu jati yang kemudian diisolasi
untuk mendapatkan lignin.
2. Tahap kedua adalah pembuatan busa poliuretan dari lignin isolat-PPG dengan menggunakan pereaksi isosianat dan tawas.
3. Tahap ketiga adalah karakterisasi busa poliuretan untuk analisa gugus fungsi dengan menggunakan FT-IR, analisa sifat morfologi dengan menggunakan SEM, dan analisa permeabilitas.
Variabel yang digunakan adalah : - Variabel tetap :
Suhu dan waktu pengeringan (105oC selama 4 jam) Waktu pembuatan busa poliuretan (30 detik dan 15 menit) Waktu curing busa poliuretan (2 hari)
Air (1,335 pphp) - Variabel bebas :
Komposisi poliuretan (50%; 40%; 30%; 20%; dan 10%) Komposisi tawas (50%; 60%; 70%; 80%; dan 90%) - Variabel terikat :
Spektrum inframerah Morfologi
Sifat permeabilitas
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kayu Jati
Jati (Tectona Grandis Linn. F) adalah sejenis pohon penghasil kayu bermutu tinggi dan sampai sekarang masih menjadi komoditas mewah yang banyak diminati masyarakat walaupun harga jualnya mahal. Berikut ini taksonomi dan tatanama dari kayu jati :
Divisi : Spermatophyta Kelas : Angiospermae Sub kelas : Dicotyledoneae Ordo : Verbenales Famili : Verbenaceae Genus : Tectona
Spesies : Tectona grandis
Jati memiliki tekstur kayu agak kasar dengan serat lurus. Kulit jati berwarna abu-abu kecoklatan. Sementara itu, batang bagian tengah (teras) berwarna coklat muda dan bagian dalam (galih) berwarna coklat kemerahan. Permukaan kayu jati relatif licin dan memiliki corak yang estetis (Mawardi, P. 2012).
Secara umum, kayu jati termasuk ke dalam kelas kuat II-III dan kelas awet II. Ciri fisik lainnya dari kayu jati sebagai berikut :
- Berat jenis 0,62-0,75
- Keteguhan patah 800-1200 kg/cm2 dengan penyusutan kering tanur 2,8-5,2%
- Keteguhan lentur statik 718 kg/cm2
- Keteguhan tekan sejajar dengan arah serat maksimum 550 kg/cm2
- Daya resistensi tinggi terhadap serangan jamur dan rayap karena terdapat zat ekstraktif tectoquinon atau metil antraqinon. Semakin tua umur jati, semakin kecil risiko terserang jamur dan rayap.
Sementara itu, ciri kimia kayu jati diantaranya kadar selulosa 47,5%; lignin 29,9%; pentosan 14,4%; abu 1,4%; silika 0,4%; dan nilai kalori 5,081 kal/gram (Mawardi, P. 2012). Menurut data statistik dari Departemen Kehutanan (2004), pada tahun 2003 produksi log Indonesia mencapai 10.086.217,06 m3 yang berasal dari hutan alam, hutan tanaman industri dan hutan rakyat. Perkembangan industri perkayuan yang pesat tentunya juga menimbulkan hasil samping berupa limbah. Dalam proses pengolahan kayu hanya sekitar 60-70% dari komoditi kayu yang diolah menjadi produk, dengan limbah sisa kayu dan serbuk gergajiannya mencapai jumlah kurang lebih 30-40% (Darmaji, dkk. 1998) atau sekitar 3,03-4,03 juta m3 untuk tahun 2003.
2.2 Polimer
Polimer tinggi adalah molekul yang mempunyai massa molekul besar. Polimer tinggi terdapat di alam (benda hidup, baik binatang maupun tumbuhan, mengandung sejumlah besar bahan polimer) dan dapat juga disintesis di laboratorium (Cowd, M. A. 1991).
Polimer umumnya diklasifikasikan menjadi 3, yaitu elastomer, serat, dan plastik. Elastomer mempunyai perpanjangan yang sangat cepat yang bisa mencapai 1000% atau lebih. Serat mempunyai modulus awal yang tinggi. Sifat mekanik dari serat sintetik komersil tidak banyak berubah dalam range temperatur antara -50°C dan sekitar 150°C. Plastik mempunyai modulus tegang pertengahan (Rudin, A. 1998).
2.3 Lignin
Lignin adalah suatu produk alami yang dihasilkan oleh semua tumbuhan berkayu yang merupakan komponen kimia dan morfologi ciri dari jaringan tumbuhan tingkat tinggi (Dumanauw, J. F. 1992). Pada tahun 1838, Payen mereaksikan HNO3 pekat dengan kayu, hasilnya adalah residu padat dan berserat yang disebut
selulosa (meskipun ada juga polisakarida lain). Bagian terlarut yang lebih tinggi kadar karbonnya, oleh Schulze pada tahun 1865 disebut lignin. Pada tahun 1897, Klason mempelajari lignosulfonat (lignin produk pabrik pulp sulfit), dan menyimpulkan bahwa lignin terdiri dari fenilpropana (Achmadi, S. S. 1990).
Penyelidikan lignin didasarkan pada isolasi ligninnya, misalnya lignin kayu-giling (milled wood lignin, MWL), lignin hasil degradasi oksidatif, reduksi, hidrolisis, asam atau basa. Selanjutnya dilakukan identifikasi produk reaksi dengan teknik kromatografi dan spektroskopi (Achmadi, S. S. 1990).
H3CO
OH CH
OCH3
HC CH
H2COH
O CH
HCOH H2COH
H3CO
O CH H2COH
O
CH3O OCH3
HCOH
HC H2COH
O O OCH3 HCOH CH CH CH O HCOH HCOH O
H2COH
H3CO HCOH HCOR H2COH
H2COH
H2COH
H2COH
OCH3
HC HC
H3CO
O
HCOH H2COH
H3CO OH
C
O
CH
HC H2COH
HC H2COH
O H3CO
HCOH
HCOH
HC H2COH
O H3CO
O
OCH3
H2COH HO
H3CO
HC HC H2C
O CH CH CH2 O OCH3 OH HCOH HCOR O HOH2C CH CHO
O
Lignin adalah bahan polimer alam kedua terbanyak setelah selulosa, membuat kayu keras dan mampu menahan stress mekanik. Lignin berada dengan polisakarida kayu, seperti selulosa dan hemiselulosa yang mempunyai afinitas yang kuat terhadap molekul air (hidrofobik) dan berfungsi mengontrol penyerapan air oleh kayu. Lignin merupakan perekat alam, suatu polimer kompleks penyusun kayu.
Jumlah dan sifat lignin kayu sangat bervariasi bergantung pada jenis kayu, kayu daun jarum (soft wood) atau kayu daun lebar (hard wood), lingkaran usia kayu. Kayu daun tropis mempunyai kandungan lignin lebih tinggi dibandingkan dengan kayu dari daerah temperatur sedang. Kandungan lignin kayu jarum bervariasi antara 24-33% dan kayu daun tropis 26-35%. Dalam tanaman bukan kayu kandungan lignin umumnya antara 12-17%.
Lignin merupakan senyawa polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan C-O-C dan C-C (Judoamidjojo, dkk. 1989). Molekul lignin memiliki derajat polimerisasi tinggi. Oleh karena ukuran dan strukturnya yang tiga dimensi bisa memungkinkan lignin berfungsi sebagai semen atau lem bagi kayu yang dapat mengikat serat dan memberikan kekerasan struktur serat. Bagian tengah lamela pada sel kayu, sebagian besar terdiri dari lignin, berikatan dengan sel-sel lain dan menambah kekuatan struktur kayu. Selain itu, dinding sel kayu juga mengandung lignin (Muzzie, M. D. 2006).
OH
OH OH
OH
OCH3 OCH3
OH CH3O
OH
p-coumaryl coniferyl sinapyl
OH OH OH
OCH3 CH3O OCH3
p-hydroxyphenyl (H) guaiasyl (G) syringyl(S) Gambar 2.2 Unit penyusun lignin (Lewis and Etsuo. 1990)
Biosintesis lignin dimulai dengan turunan glukosa yang berasal dari proses fotosintesis, yang mana akan dikonversi menjadi asam sikhimat yang berperan penting pada jalannya metabolisme (Fengel and Wegner. 1995).
Lignin mempunyai gugus fungsi antara lain metoksil, hidroksil fenolik, hidroksil non fenolik, karbonil, eter, dan karboksilat. Gugus hidroksil fenolik ini sangat mempengaruhi stabilitas warna putih pulp. Hal ini karena kemampuannya memecah ikatan eter yang dibantu oleh katalis basa dan degradasi oksidatif lignin. Reaktivitas kimiawi lignin sangat dipengaruhi kandungan hidroksil fenolik (Supri. 2000).
Unit dasar senyawa lignin berasal dari fenilpropana yakni terdiri dari sebuah cincin benzena dengan enam atom karbon yang pada salah satu sisinya melekat tiga atom karbon berantai lurus. Dan ada pula gugus metoksil (H3CO-)
Berat molekul lignin diperkirakan sangat tinggi, tetapi karena proses pemisahan dari selulosa tak terelakkan lagi menyebabkan degradasi, untuk menyatakan berapa besar tingginya adalah hal yang tidak mungkin. Karena lignin mengandung cincin aktif benzena dalam jumlah yang besar, lignin yang terdegradasi akan bereaksi dengan cepat (Stevens, M. P. 2001). Lignin merupakan termoplastik alam yang akan menjadi lunak pada suhu yang lebih tinggi dan akan keras kembali apabila menjadi dingin (Haygreen dan Bowyer. 1996).
2.4 Poliuretan
Poliuretan merupakan bahan polimer yang mempunyai ciri khas adanya gugus fungsi uretan (-NHCOO-) dalam rantai utama polimer. Gugus fungsi uretan dihasilkan dari reaksi antara senyawa yang mengandung gugus hidroksil (-OH) dengan senyawa yang mengandung gugus isosianat (-NCO). Berdasarkan jenisnya, poliuretan dapat berupa termoplastik atau termoset yang merupakan produk reaksi isosianat polifungsi dan alkohol polihidroksi atau poliester tertentu. Kemudian ketahanan terhadap air, bahan kimia, ozon sampai radiasi dan cuaca juga cukup baik (Hartomo, A. J. 1992).
2.4.1 Komponen Pembentuk Poliuretan
2.4.1.1 Isosianat
Isosianat merupakan komponen dasar utama dari polimer poliuretan. Isosianat merupakan sumber gugus N=C=O (NCO) yang bisa bereaksi dengan gugus hidroksil dari poliol, air, dan pengcrosslink dalam pembentukan busa (Li, Y. 2012). Isosianat aromatik komersil yang paling penting adalah toluenediisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), dan naphtalene diisocyanate (NDI).
CH3
NCO
(i) NCO
(ii) OCN
CH3
[image:31.595.201.429.315.415.2]NCO
Gambar 2.3 Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI (Kricheldorf, H. R. 2005)
2.4.1.2 Poliol
Komponen dasar kedua dari polimer poliuretan adalah poliol. Poliol polieter (polipropilen glikol dan triol) mempunyai berat molekul antara 400 dan 10000 yang mendominasi teknologi busa. Busa biasanya dibuat dengan triol, yang membentuk produk crosslink dengan diisosianat, sedangkan diol mendominasi dalam teknologi elastomer. Poliol polipropilen oksida (PPO), yang juga disebut polipropilen glikol (PPG) lebih murah dibandingkan poliol lain. Struktur PPG digambarkan sebagai berikut :
H O HC H2C
nO R O CH2 CH O
CH3 CH3
H
n
[image:31.595.148.465.656.703.2]Poliol sintetis dibagi menjadi dua jenis yaitu poliol poliester dan poliol polieter (Sparrow, D. 1990). Poliol yang digunakan dalam pembentukan rigid PU foam mempunyai bilangan hidroksil yang tinggi (berat KOH dalam miligram yang akan menetralkan asam dari 1 gram poliol) antara 300 dan 800 mg KOH/g (Ionescu, M. 2005). Poliol untuk busa uretan adalah senyawa polimer dengan sedikitnya dua gugus hidroksil (Ashida, K. 2007).
2.4.1.3 Bahan Pengembang (blowing agent)
Bahan pengembang (blowing agent) untuk pembuatan busa poliuretan terbagi dua yaitu blowing agent fisika, misalnya gas-gas (udara, nitrogen atau karbondioksida) yang oleh tekanan larut dalam polimernya; dan blowing agent kimia yang terurai oleh pemanasan untuk melepaskan gas, misalnya cairan bertitik didih rendah seperti metil klorida, aseton, dan CFCl3(Stevens, M. P. 2001).
Blowing agent konvensional adalah air, yang merupakan sumber hidrogen aktif. Untuk kontrol yang lebih baik dalam proses foaming, air destilasi atau deionisasi digunakan sebagai blowing agent oleh pabrik busa (Youn et al. 2007).
2.4.2 Kegunaan Poliuretan
Poliuretan memiliki banyak kegunaan, diantaranya sekitar 70% digunakan sebagai busa, bahan elastomer, lem, dan pelapis. Busa poliuretan yang elastis digunakan sebagai isolator, termasuk panel pelindung, kain pelapis, tempat tidur, dan spon, sedangkan busa yang keras digunakan dalam panel konstruksi terisolasi, pengemasan barang lunak dan untuk furnitur ringan (Stevens, M. P. 2001).
2.5 Busa Poliuretan (polyurethane foam)
Perbedaan sifat fisik dari tiga tipe polyurethane foamtersebut berdasarkan pada perbedaan berat molekul fungsionalitas poliol dan fungsionalitas isosianat. Berdasarkan struktur selnya, foam dibedakan menjadi dua, yaitu closed cell (sel tertutup) dan opened cell (sel terbuka). Foam dengan struktur closed cell merupakan jenis rigid foam sedangkan foam dengan struktur opened cell adalah flexible foam(Cheremisinoff, N. P. 1989). Klasifikasi dari busa poliuretan dapat dilihat dalam tabel 2.1 berikut.
Tabel 2.1 Klasifikasi Busa Poliuretan
Polyol Rigid foam Semirigid foam Flexible foam
OH No. 350-560 100-200 5.6-70
OH equivalent No. 160-100 560-280 10,000-800
Functionality 3.0-8.0 3.0-3.5 2.0-3.1
Elastic Modulus at 23°C
MPa >700 700-70 <70
Lb/in2 >100,000 100,000-10,000 <10,000 (Ashida, K. 2007)
2.6 Tawas
Persenyawaan aluminium sulfat (Al2(SO4)3) atau sering disebut tawas adalah
suatu jenis koagulan yang sangat populer secara luas digunakan, sudah dikenal bangsa Mesir pada awal tahun 2000 SM. Alum atau tawas sebagai penjernih air mulai diproduksi oleh pabrik pada awal abad 15. Alum atau tawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan, karena bahan ini paling ekonomis (murah), mudah didapatkan di pasaran, serta mudah penyimpanannya (Budi, S. S. 2006).
Tawas atau alum berada dalam bentuk batuan, serbuk, atau cairan. Massa jenis alum adalah 480 kg/m3 dengan kadar air 11-17%. Alum dilarutkan dalam air dengan kadar 3-7% (5% rata-rata) untuk pembubuhan. Kadar maksimum aplikasi 12-15%. Aluminium sulfat memerlukan alkalinitas (seperti kalsium bikarbonat) dalam air agar terbentuk flok :
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO3)2→ 2Al(OH)3 + CaSO4 + 18H2O + 6CO2
Bila alkalinitas alamnya kurang, perlu dilakukan penambahan Ca(OH)2 :
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2→ 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 18H2O
Alternatif lain adalah penambahan NaCO3 yang relatif lebih mahal (Al-layla,
A.M. 1998).
Saryati, dkk (2002) telah meneliti tentang komposit tawas, arang aktif, dan zeolit untuk memperbaiki kualitas air. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh kesimpulan bahwa komposit tawas, arang aktif, dan zeolit mempunyai kemampuan menurunkan kekeruhan air lebih besar daripada komponen-komponennya. Komposit ini menurunkan kekeruhan, bilangan permanganat, dan jumlah bakteri Coli dalam air.
Diketahui bahwa zat terlarut yang terkandung di dalam air akan mengalami proses pengendapan secara sempurna apabila koagulan (tawas/Al2(SO4)3) yang ditambahkan dalam dosis/jumlah yang tepat. Telah
dilakukan uji jar test yang menghasilkan grafik Hubungan Dosis (mg/L) dengan Kekeruhan (NTU) dan diperoleh 65 mg/L koagulan (tawas/Al2(SO4)3) yang
diperlukan dalam tiap 1 liter air baku (Haslindah dan Zulkifli. 2012). Sementara itu, Ramadhani (2013) telah meneliti tentang Perbandingan Efektivitas Tepung Biji Kelor (Moringa oleifera lamk), Poly Aluminium Chloride (PAC), dan Tawas sebagai Koagulan untuk Air Jernih dan diperoleh kesimpulan bahwa tawas mampu menurunkan turbiditas sebesar 93,44%, kadar warna sebesar 87,55%, dan TSS (Total Suspended Solid) 93,366%.
2.7 Air Payau
2.7.1 Karakteristik Air Payau
Sumber air payau yang biasa digunakan adalah berasal dari air tanah, air tanah ini menjadi salin atau berasa asin karena intrusi air laut atau merupakan akuifer air payau alami. Air permukaan yang payau jarang dipergunakan tetapi mungkin dapat terjadi secara alami. Air payau dapat memiliki range kadar TDS yang cukup panjang yakni 1000-10.000 mg/L dan secara tipikal terkarakterisasi oleh kandungan karbon organik rendah dan partikulat rendah ataupun kontaminan koloid. Beberapa komponen yang terdapat dalam air payau seperti boron dan silika memiliki konsentrasi yang bervariasi dan dapat memiliki nilai yang beragam dari satu sumber dengan sumber lainnya (Greenlee et al. 2009).
2.8 Air Bersih
Pengertian air bersih berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 16 Tahun 2005 tentang Pengembangan Sistem Penyediaaan Air Minum, pada BAB 1, Pasal 1, Ayat 1 : Air baku untuk air minum rumah tangga, yang selanjutnya disebut air baku adalah air yang dapat berasal dari sumber air permukaan, cekungan air tanah, dan atau air hujan yang memenuhi baku mutu tertentu sebagai air baku untuk air minum.
2.8.1 Syarat Air Bersih
Persyaratan yang harus dipenuhi dalam sistem penyediaan air bersih adalah persyaratan kualitatif. Syarat kualitatif adalah persyaratan yang menggambarkan kualitas dari air baku (air bersih). Persyaratan ini meliputi syarat fisik, kimia, biologis dan radiologis.
1. Kejernihan dan karakteristik alirannya
3. Turbiditas, merupakan suatu ukuran yang menyatakan sampai seberapa jauh cahaya mampu menembus air.
4. Temperatur
5. pH air permukaan biasanya berkisar antara 6,5-9,0 dan pada kisaran tersebut air bersih masih layak untuk diminum (dimasak).
6. Salinitas (zat padat total), didefinisikan sebagai total padatan dalam air setelah semua karbonat dikonversi menjadi oksida, semua bromida dan iodida diganti dengan klorida, dan semua bahan organik telah dioksidasi.
7. Kelarutan oksigen atmosfer dalam air segar/tawar berkisar dari 14,6 mg/liter pada suhu 0°C hingga 7,1 mg/liter pada suhu 35°C pada tekanan 1 atmosfer. 8. BOD didefinisikan sebagai jumlah oksigen (mg/L) yang diperlukan oleh
bakteri untuk mendekomposisikan bahan organik (hingga stabil) pada kondisi aerobik.
9. Suspended solid (SS) adalah padatan yang terkandung dalam air dan bukan merupakan larutan.
10. Nitrogen (N) 11. Senyawa toksik 12. Zat organik 13. CO2 agresif
14. Kesadahan adalah sifat air yang disebabkan oleh air karena adanya ion-ion (kation) logam valensi.
15. Kalsium (Ca) 16. Besi (Fe) 17. Tembaga (Cu) 18. Seng (Zn) 19. Chlorida (Cl) 20. Fluorida (F) 21. Nitrit (NO2-)
22. Konduktivitas atau daya hantar (panas) 23. Pesistivitas
2.8.2 Kualitas Air Bersih
Syarat dari air bersih, secara terperinci telah diatur pada Permenkes RI No. 492/Menkes/Per/IV/2010, dimana pada peraturan tersebut kualitas air bersih khususnya air minum diatur berdasarkan nilai kandungan maksimum dari parameter-parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan seperti parameter mikrobiologi dan kimia anorganik dan parameter yang tidak berhubungan langsung dengan kesehatan seperti parameter fisik dan kimiawi (Lampiran 11).
Kualitas perairan merupakan alat praktis untuk menduga dan mengevaluasi terjadinya perubahan lingkungan. Kualitas suatu perairan dinyatakan baik apabila memenuhi persyaratan yang ditentukan sesuai peruntukkannya, seperti bahan baku air minum, keperluan industri, pertanian, perikanan, dan rekreasi (Saeni, M. S. 1991).
Menurut Hadisubroto (1989), ada beberapa petunjuk yang digunakan untuk menjelaskan adanya pencemaran dan parameter kualitas air adalah :
a. Temperatur
Temperatur air dapat mempengaruhi kehidupan biota air yaitu melalui pengaruhnya terhadap kelarutan oksigen dalam air. Pada lapisan atas, kelarutan O2
lebih tinggi dibandingkan kelarutan O2 pada lapisan bawah yang temperaturnya
lebih rendah (Achmad, R. 2004). b. Dissolved Oxygen (DO)
Tabel 2.2 Hubungan DO dengan Kualitas Air
Kualitas air O2(mg/L)
Baik 13,5 – 15
Sedikit tercemar 11,25 – 13,5
Tercemar sedang 7,5 – 11,25
Sangat tercemar < 7,5
(Hadisubroto, T. 1989) c. Kekeruhan dan Warna
Kekeruhan dan warna adalah bentuk cemaran yang paling mudah dikenali dalam air. Pengaruh utama dari kekeruhan adalah terjadinya penurunan penetrasi cahaya matahari secara tajam. Penurunan ini akan mengakibatkan aktivitas fotosintesis dari fitoplankton menurun (Koessoebiono. 1979). Kekeruhan disebabkan oleh partikel terlarut di dalam air yang ukurannya berkisar antara 0.01 – 10 mm. Suatu badan air jika kekeruhannya tinggi maka menunjukkan banyaknya zat organik dan anorganik yang ada pada air tersebut (Risdianto, D. 2007).
d. Derajat Keasaman (pH)
Nilai pH berkisar antara 0 hingga 14. Suatu larutan dikatakan memiliki pH netral apabila memiliki nilai pH = 7, sedangkan nilai pH > 7 menunjukkan larutan memiliki sifat basa, dan nilai pH < 7 menunjukkan sifat asam. Penambahan senyawa ion H+ terlarut dari suatu asam akan mendesak kesetimbangan ke kiri (ion OH- akan diikat oleh H+ membentuk air), akibatnya terjadi kelebihan ion hidrogen dan meningkatkan konsentrasi asam (Effendi, H. 2003).
e. Kontaminasi Mikrobiologi
2.9 Karakterisasi Polimer
2.9.1 Fourier Transform Infrared (FT-IR)
Dalam teknik spektroskopi inframerah, sampel molekul disinari dengan radiasi inframerah dengan bilangan gelombang tertentu. Beberapa bilangan gelombang radiasi yang sesuai dengan frekuensi vibrasi akan diserap dan radiasi yang diteruskan diamati dengan suatu detektor fotolistrik (Wirjosentono, B. 1995). Spektroskopi inframerah bermanfaat untuk kajian mikrostruktur maupun gugus fungsi dalam polimer. Komposisi kopolimer olefin, gugus nitril, hidroksi sampai ketidakjenuhan dapat diungkapkan (Hartomo, A. J. 1995).
Kelebihan-kelebihan dari FT-IR mencakup ukuran sampel yang kecil, perkembangan spektrum yang cepat, dan dilengkapi komputer yang terdedikasi sehingga memiliki kemampuan untuk menyimpan dan memanipulasi spektrum. FT-IR telah membawa tingkat keserbagunaan yang lebih besar dalam penelitian-penelitian struktur polimer karena spektrum-spektrum bisa di-scan, disimpan dan ditransformasikan dalam hitungan detik, teknik ini akan memudahkan penelitian reaksi-reaksi polimer seperti degradasi dan ikat silang (Stevens, M. P. 2001).
[image:39.595.110.517.568.695.2]Pada era modern ini, radiasi inframerah digolongkan atas empat daerah yang dapat dilihat dari tabel 2.3 berikut.
Tabel 2.3 Penggolongan Daerah Radiasi Inframerah No Daerah Inframerah Rentang
panjang
gelombang (λ)
dalam µm
Rentang bilangan
gelombang (ύ)
cm-1
Rentang frekuensi (ν)
Hz
1 Dekat 0,78-2,5 13000-4000 3,8-1,2(1014)
2 Pertengahan 2,5-50 4000-200 1,2-0,06(1014)
3 Jauh 50-1000 200-10 6,0-0,3(1012)
4 Terpakai untuk analisis instrumental
Disamping untuk maksud tujuan analisis kuantitatif, spektrofotometri inframerah ditujukan untuk maksud penentuan gugus-gugus fungsi molekul pada analisa kualitatif (Mulja, M. 1995).
Molekul polimer dikenal dengan karakteristik rantai yang terdiri dari sejumlah satuan ulangan. Secara teori spektrum inframerah bahan polimer akan tergantung dari karakteristik spektrum dan struktur kimia satuan ulangannya. Akan tetapi berbeda dengan senyawa berbobot molekul rendah yang murni (Wirjosentono, B. 1995). Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi dalam sebuah spektrum inframerah merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan. Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum inframerah berarti bahwa gugus fungsi yang menyerap pada daerah tersebut tidak ada (Pine, S. 1988).
2.9.2 Scanning Electron Microscopy (SEM)
SEM berbeda dengan mikroskopi elektron transmisi (TEM) dalam hal bahwa suatu berkas insiden elektron yang sangat halus di-scan menyilangi permukaan sampel dalam sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam tabung sinar katoda. Elektron-elektron yang terhambur digunakan untuk memproduksi sinyal yang memodulasi berkas dalam tabung sinar katoda, yang memproduksi suatu citra dengan kedalaman medan yang besar dan penampakan yang hampir tiga dimensi (Stevens, M. P. 2001).
2.9.3 Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan
Analisa permeabilitas sebenarnya umum digunakan untuk membran, namun bisa juga digunakan untuk busa poliuretan yang difungsikan sebagai membran. Proses pemisahan dengan membran dapat terjadi karena adanya perbedaan ukuran pori, bentuk, serta struktur kimianya. Membran demikian biasa disebut sebagai membran semipermeabel, artinya dapat menahan spesi tertentu, tetapi dapat melewatkan spesi yang lainnya. Fasa campuran yang akan dipisahkan disebut umpan (feed), dan fasa hasil pemisahan disebut permeat (permeate). Sifat-sifat membran perlu dikarakterisasi, yang meliputi efisiensi serta mikrostrukturnya.
Permeabilitas merupakan ukuran kecepatan dari suatu spesi untuk melewati membran. Sifat ini dipengaruhi oleh jumlah dan ukuran pori, tekanan yang diberikan, serta ketebalan membran. Permeabilitas dinyatakan sebagai suatu besaran fluks dan dilambangkan dengan J, yang didefinisikan sebagai jumlah volume permeat yang melewati satu satuan luas membran dalam satuan waktu tertentu dengan adanya gaya penggerak berupa tekanan.
Fluks = jumlah volume permeat
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut :
- Alat-alat gelas Pyrex
- Neraca analitis Ohaus
- Kertas saring biasa
- Termometer Fischer
- Hotplate Cimarec
- Oven Carbolite
- Indikator universal - Ayakan
- Stirer fischer scientific Made in USA - Statif dan klem
- Mixer Miyako
- Kertas saring No. 42 Whatmann
- Blender Philips
- pH meter WalkLAB
- Botol plastik
- Batang stainless steel - Stopwatch
- Desikator
- Seperangkat alat FT-IR Shimadzu
3.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut : - Kayu jati
- Alkohol 96% p.a merck
- Benzena p.a merck
- H2SO4 97% p.a merck
- Aquadest
- Toluena diisosianat p.a merck
- Polipropilena glikol p.a merck
- DMSO p.a merck
- Tawas - Air payau
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Pembuatan Larutan H2SO4 72%
Sebanyak 185,6 mL H2SO4 97% diencerkan dengan aquadest dalam labu takar
250 mL hingga garis batas, lalu dihomogenkan.
3.3.2 Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis L.f)
3.3.3 Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati
Sebanyak 1 gram serbuk kayu jati diekstraksi menggunakan etanol : benzena dengan perbandingan 1:2 selama 8 jam. Kemudian disaring dan dicuci residu dengan etanol dan air panas lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C. Selanjutnya dipindahkan sampel ke dalam beaker glass 100 mL dan ditambahkan asam sulfat 72% sebanyak 15 mL. Penambahan dilakukan secara perlahan-lahan dalam bak perendaman sambil dilakukan pengadukan dengan batang pengaduk selama 2-3 menit. Setelah terdispersi sempurna, beaker glass ditutup menggunakan kaca arloji dan dibiarkan pada bak perendaman selama 45 menit dan sekali-kali dilakukan pengadukan. Kemudian aquadest sebanyak 300-400 mL dimasukkan ke dalam wadah 1000 mL dan sampel dipindahkan dari beaker glass secara kuantitatif. Kemudian larutan diencerkan dengan aquadest sampai volume 575 mL sehingga konsentrasi H2SO4 3%. Selanjutnya larutan dipanaskan sampai
mendidih dan dibiarkan selama 1 jam dengan pemanasan tetap dan digunakan pendingin balik. Kemudian membiarkannya sampai endapan lignin mengendap sempurna. Larutan didekantasi dan endapan lignin dipindahkan secara kuantitatif ke cawan atau kertas saring yang telah diketahui beratnya. Endapan lignin dicuci hingga bebas asam dengan aquadest panas, kemudian diuji dengan kertas indikator universal. Kemudian endapan lignin dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C. Rendemen lignin dihitung berdasarkan perbedaan berat antara lignin yang diperoleh setelah dikeringkan dengan berat kayu kering yang digunakan. Rendemen lignin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Rendemen (%) = lignin kering
serbuk kayu kering x 100% (1)
3.3.4 Penentuan Kadar Kemurnian Lignin
dengan aquadest sampai 400 mL, lalu direfluks selama 4 jam. Endapan lignin yang terbentuk disaring dengan kertas saring yang telah diketahui beratnya dan dicuci dengan aquadest hingga bebas asam. Kemudian sampel dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C dan ditimbang sampai berat konstan. Kadar kemurnian lignin dapat dihitung dengan persamaan berikut :
Kadar lignin = berat lignin
berat kering lignin x 100% (2)
3.3.5 Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier Transform Infrared
(FT-IR)
Sebanyak 3 gram lignin isolat diletakkan pada kaca transparan, diusahakan menutupi seluruh permukaan kaca. Kemudian diletakkan pada alat ke arah sinar infra merah. Hasilnya akan direkam ke dalam berskala berupa aliran kurva bilangan gelombang terhadap intensitas.
3.3.6 Pembuatan Busa Poliuretan
3.3.7 Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR)
Sebanyak 3 gram busa poliuretan diletakkan pada kaca transparan, diusahakan menutupi seluruh permukaan kaca. Kemudian diletakkan pada alat ke arah sinar infra merah. Hasilnya akan direkam ke dalam kertas berskala berupa aliran kurva bilangan gelombang terhadap intensitas.
3.3.8 Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
Dalam melakukan analisa permukaan sampel dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) diawali dengan melapisi sampel dengan emas bercampur palladium dalam suatu ruang vakum yang bertekanan 0,2 Torr. Kemudian sampel disinari dengan pancaran elektron sebesar 0,2 kVolt sehingga menyebabkan sampel mengeluarkan elektron sekunder dan elektron terpental yang dapat dideteksi oleh detektor dan kemudian diperkuat oleh rangkaian listrik sehingga akan menghasilkan gambar Cathode Ray Tube. Kemudian dilakukan pemotretan dengan memilih bagian tertentu dan dilakukan perbesaran agar didapatkan foto yang jelas dan bagus.
3.3.9 Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan
Permeabilitas dinyatakan sebagai suatu besaran fluks dan dilambangkan dengan J, yang didefinisikan sebagai jumlah volume permeat yang melewati satu satuan luas membran dalam satuan waktu tertentu dengan adanya gaya penggerak berupa tekanan.
Fluks = jumlah volume permeat
Sebanyak 100 mL sampel air payau yang akan disaring terlebih dahulu dikocok hingga homogen. Sampel air dialirkan melalui kolom (d = 4,5 cm; p = 20 cm) yang telah diisi dengan busa poliuretan dengan variasi berbeda-beda, kemudian filtratnya ditampung dan dihitung waktu alir sampel air.
Gambar 3.1 Sistem penyaringan air untuk analisa permeabilitas
3.3.10 Persiapan Sampel Air Payau
Pengambilan sampel air payau dilakukan di daerah Belawan. Sampel air diambil pada tiga titik yang berbeda dengan jarak antar titik pengambilan yaitu ±100 meter. Sampel air dari ketiga titik pengambilan dicampur ke dalam botol plastik dan dihomogenkan. Penanganan sampel yang diambil untuk analisis total padatan tersuspensi (TSS) dilakukan dengan memasukkan sampel air ke dalam botol plastik kemudian ditutup dengan aluminium foil dan dimasukkan ke dalam kotak pendingin.
3.3.11 Analisa Parameter Sampel Air Payau
3.3.11.1 Analisa Derajat Keasaman (pH)
Alat pH meter dikalibrasi terlebih dahulu menggunakan larutan buffer standar dengan pH 4, 7, dan 10. Elektroda dibilas dengan akuades kemudian dikeringkan. Elektroda dicelupkan ke dalam sampel air payau sehingga menunjukkan nilai yang stabil dan catat nilai pH yang teramati pada alat.
Filtrat Air payau
Busa poliuretan
3.3.11.2 Analisa Jumlah Zat Padat Tersuspensi (TSS)
Kertas whatmann No. 42 dicuci dengan air suling sebanyak 50 mL dengan menggunakan vakum Buchner. Kertas whatmann No. 42 kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 105°C selama 1 jam dan didinginkan dalam desikator selama 15 menit, selanjutnya ditimbang dengan cepat sampai berat konstan. Sebanyak 50 mL sampel air payau disaring dengan kertas whatmann No. 42 dan filtrat ditampung dalam beaker glass. Residu yang didapat di atas kertas saring whatmann No. 42 dipanaskan dalam oven pada suhu 105°C selama 1 jam, kemudian didinginkan dalam desikator selama 15 menit dan ditimbang dengan cepat sampai berat konstan. Kandungan TSS ditentukan dengan persamaan berikut :
TSS = a−b
c x 1000 mg/L (4) Dimana : a = berat kertas saring dan residu setelah dipanaskan (mg)
b = berat kertas saring sebelum dipanaskan (mg) c = volume sampel (mL)
3.3.11.3 Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut
Uapkan filtrat yang telah ditampung dalam beaker glass hingga habis menguap. Kemudian masukkan ke dalam desikator selama 15 menit dan ditimbang massa dengan cepat sampai berat konstan. Kandungan TDS ditentukan dengan persamaan berikut :
TDS = a−b
c x 1000 mg/L (5) Dimana : a = berat beaker glass dan residu setelah diuapkan
b = berat beaker glass sebelum diuapkan c = volume sampel (mL)
3.4.1 Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58))
1 gram serbuk kayu jati
Ekstrak kayu jati
Serbuk ekstrak kayu jati
Lignin terdispersi
Endapan lignin
Lignin isolat
Diekstraksi dengan etanol : benzena (1:2) selama 8 jam
Dicuci dengan etanol
Dibilas dengan air panas
Dikeringkan dalam oven (T = 105°C; t = 4 jam)
Ditambahkan 15 mL H2SO4 72% secara perlahan-lahan
Didiamkan selama 45 menit
Diencerkan hingga H2SO4 3%
Dipanaskan selama 1 jam
Didekantasi larutan
Dicuci sampai bebas asam
Dikeringkan dalam oven (T = 105°C; t = 4 jam)
Dikarakterisasi dengan FT-IR
Hasil
0,5 gram lignin isolat
Hasil reaksi
Lignin murni
Endapan lignin
Dilarutkan dengan 15 mL H2SO4 72%
Diaduk selama 2-3 menit
Didiamkan selama 2 jam
Diencerkan dengan 400 mL aquadest
Direfluks selama 4 jam
Disaring
Dicuci dengan aquadest hingga bebas asam
Dikeringkan dalam oven (T = 105°C; t = 4 jam)
1,875 gram lignin isolat
Campuran A
Busa poliuretan
Uji SEM Uji FT-IR Uji permeabilitas Dimasukkan ke dalam beaker glass 250 mL
Ditambahkan 1,875 gram polipropilena glikol
Ditambahkan 1,335 pphp air
Ditambahkan 1,30 gram toluena diisosianat
Diaduk (t = 30 detik)
Ditambahkan 5 gram tawas secara perlahan-lahan sambil diaduk (t = 15 menit)
Dituang ke dalam cetakan
Dicuring selama 2 hari
Dikarakterisasi
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.1.1 Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati
Kayu jati memiliki serat yang halus dan sebelum dilakukan tahap isolasi, kayu jati dibentuk terlebih dahulu menjadi serbuk dengan ukuran 177 mikron (80 mesh). Dalam penelitian ini, tahap isolasi lignin dari serbuk kayu jati dengan menggunakan metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58). Tahap pertama yang dilakukan dalam isolasi lignin yaitu ekstraksi dengan menggunakan etanol dan benzena dengan perbandingan 1:2. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan zat-zat ekstraktif yang terdapat dalam serbuk kayu jati tersebut. Kemudian dilakukan tahap pemisahan dengan menggunakan H2SO4 72% untuk memisahkan
depolimerisasi selulosa dan hemiselulosa dengan lignin, karena lignin tidak larut dalam asam. Selanjutnya dilakukan tahap pengenceran hingga H2SO4 3% untuk
(i) (ii)
[image:53.595.128.495.84.283.2]Gambar 4.1 (i) Serbuk kayu jati, (ii) Serbuk kayu jati ukuran 80 mesh
Gambar 4.2 Lignin isolat serbuk kayu jati
4.1.2 Rendemen Lignin Isolat
[image:53.595.112.512.331.560.2]Adanya perbedaan rendemen lignin yang diperoleh dipengaruhi oleh jenis bahan baku, jenis larutan, dan proses pemisahan. Selain itu disebabkan adanya lignin yang terlarut oleh H2SO4 72%. Proses pemisahan lignin dari komponen selulosa,
hemiselulosa, serta senyawa organik lainnya berlangsung sekitar 45 menit, karena pemisahan yang lama akan mengakibatkan lignin teroksidasi dan menjadi hitam, sehingga tidak dapat dibedakan lagi antara lignin dan komponen yang terkandung dalam serbuk kayu jati selama proses isolasi berlangsung.
4.1.3 Kadar Kemurnian Lignin
Isolat lignin yang dihasilkan dari serbuk kayu jati bukan merupakan lignin murni, sehingga perlu dilakukan analisa untuk mengetahui kadar lignin murni dalam lignin isolat tersebut. Berdasarkan hasil analisa yang dilakukan dengan menggunakan H2SO4 72%, diperoleh kadar kemurnian lignin sebesar 94%. Kayu
daun tropis mempunyai kandungan lignin lebih tinggi dibandingkan dengan kayu dari daerah temperatur sedang. Hasil isolasi ini dipengaruhi oleh adanya lignin yang terlarut oleh H2SO4 72% selama proses isolasi berlangsung. Sekitar 10-20%
lignin kayu jati akan terlarut karena terjadinya perubahan struktur akibat kondensasi lignin dengan asam.
4.1.4 Pembuatan Busa Poliuretan
Pencetakan busa poliuretan pada penelitian ini dilakukan dengan teknik sederhana yaitu dilakukan di atas plat kaca dengan menggunakan batangan besi sebagai alat untuk mendapatkan komposit busa poliuretan. Adapun ketebalan komposit busa poliuretan yang dihasilkan sama yaitu 0,015 m (1,5 cm).
Reaksi umum :
R' - N = C = O + R'' - O - H R' - N - C - O - R''
H O
isosianat alkohol uretan
uretan
N = C = O + H - O N - C = O
H - O
H - O
N - C = O N - C = O
Monomer lignin isolat + PPG + TDI → Poliuretan
CH CH CH2OH
OH
OCH3
n
+ H* O - CH2 - CH *OH
CH3
m
OCN
CH3
NCO
+
y
coniferyl
polipropilena glikol (PPG)
toluena diisosianat (TDI)
CH CH
CH2O - CO - NH
CH3
gugus uretan
O - CO - NH
CH3
NH - CO - O - CH2 - CH - O - CO - NH - R
CH3
OCH3
NH - CO - O - CH2 - CH - O - CO - NH - R
[image:56.595.118.503.105.544.2]CH3
4.2 Pembahasan
4.2.1 Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan
[image:57.595.205.402.306.467.2]Busa poliuretan yang telah dimodifikasi dengan variasi tawas selanjutnya dilakukan uji kinerja dengan melakukan uji permeabilitas. Busa poliuretan terlebih dahulu dialirkan akuades sebanyak 100 mL sampai akuades melewati busa poliuretan dan permeat ditampung. Selanjutnya sampel air payau dialirkan melewati masing-masing busa poliuretan dan dicatat waktu pengaliran sampai permeat habis tertampung. Proses analisa permeabilitas ini dapat dilihat pada gambar 4.4 berikut :
Gambar 4.4 Proses analisa permeabilitas (Manik, D. R. 2014)
[image:57.595.108.517.585.699.2]Dari hasil analisa permeabilitas yang telah dilakukan, diperoleh data yang diperlihatkan dalam tabel 4.1 berikut.
Tabel 4.1 Data Perolehan Fluks Setiap Busa Poliuretan Variasi Tawas
dalam Busa Poliuretan (%)
Diameter Foam (m)
Ketebalan Foam (m)
Waktu Alir (s)
Nilai Fluks (L/m2.s)
50 0,04315 0,015 160 0,417
60 0,04315 0,015 199 0,335
70 0,04315 0,015 247 0,270
80 0,04315 0,015 217 0,310
90 0,04315 0,015 203 0,330
Filtrat Air payau
Busa poliuretan
Dari tabel 4.1 di atas, diperoleh waktu alir yang paling lama pada variasi tawas dalam busa poliuretan sebanyak 70% (7 gram) yaitu sebesar 247 sekon. Hal ini menyatakan bahwa busa poliuretan dengan filler tawas sebanyak 7 gram telah terdistribusi cukup sempurna di dalam busa poliuretan dibandingkan busa poliuretan dengan variasi tawas yang lain, walaupun masih terdapat aglomerasi (pengelompokan) filler tawas pada titik-titik tertentu. Aglomerasiini disebabkan karena tidak adanya interaksi kimia yang terjadi antara tawas sebagai fillerdengan busa poliuretan sebagai matriks, melainkan yang ada hanya interaksi fisika saja.
Selain itu Manik, C. (2015) menyatakan bahwa hubungan antara jumlah air dengan permeabilitas sejalan dengan hubungan antara jumlah filler dengan jumlah volume permeat yang dapat dihasilkan dari analisa permeabilitas. Semakin banyak sampel air payau yang dituangkan ke dalam kolom yang telah diisi terlebih dahulu dengan busa poliuretan, maka semakin banyak pula jumlah volume permeat yang dapat dihasilkan. Namun, jumlah volume permeat yang dihasilkan juga bergantung pada jumlah tawas (filler) yang ditambahkan ke dalam busa poliuretan. Dalam penelitian ini, jumlah volume permeat yang paling sedikit yang dapat dihasilkan adalah pada variasi busa poliuretan-tawas (30%-70%), sehingga menghasilkan nilai fluks yang paling rendah yaitu sebesar 0,270 L/m2.s. Hal ini disebabkan karena tertahannya partikel-partikel yang terlarut maupun yang terendap dalam air payau oleh molekul tawas.
Selain itu, Mulder, M. (1996) menyatakan bahwa pori yang semakin kecil akan mengurangi kecepatan aliran permeat melalui membran, namun kemampuan membran untuk memisahkan suatu partikel akan semakin baik. Fenomena inilah yang menyebabkan terbentuknya busa poliuretan dengan fluks yang semakin berkurang.
[image:59.595.108.502.294.557.2]Adapun grafik yang menggambarkan hubungan antara waktu pengaliran sampel air payau dan variasi tawas dalam busa poliuretan terdapat dalam gambar 4.5 berikut :
Gambar 4.5 Grafik hubungan waktu pengaliran Vs variasi tawas dalam PUF
50 60 70 80 90
0 50 100 150 200 250 300
W
akt
u P
enga
lir
an (
s)
Variasi tawas dalam PUF (%)
Sedangkan grafik pada gambar 4.6 berikut menunjukkan hubungan antara nilai fluks sampel air payau dan variasi tawas dalam busa poliuretan.
50 60 70 80 90
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
N
ila
i f
lu
ks
(L
/m
2
.s)
Variasi tawas dalam PUF (%)
[image:60.595.110.515.152.402.2]Busa poliuretan
Gambar 4.6 Grafik hubungan nilai fluks Vs variasi tawas dalam PUF
4.2.2 Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR)
Hasil spektra FT-IR terhadap lignin isolat yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar 4.7 berikut :
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0 10 20 30 40 50 OH OH
OCH3 CH3O OCH3
guaiasyl (G) syringyl(S)
1319, 31 1111, 00 1219. 01 1620, 21 2939, 52 3448, 72
T
ra
n
sm
ita
n
si (
%
T
)
[image:61.595.128.510.156.466.2]Bilangan Gelombang (cm
-1)
Lignin Isolat
Gambar 4.7 Spektrum FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati
Tabel 4.2 Pita Serapan FT-IR Lignin Isolat Serbuk Kayu Jati No Standar Kisaran Pita
Serapan (cm-1)
Indulin AT (cm-1)
Lignin Isolat (cm-1)
Keterangan
1 3450-3400 3411,36 3448,72 Rentangan OH
2 2940-2820 2936,36 2939,52 Rentangan OH pada gugus metil dan metilena 3 1605-1600 1602,27 1620,21 Vibrasi cincin aromatik
4 1330-1325 - 1319,31 Vibrasi cincin siringil
5 1270-1275 1270,45 1219,01 Vibrasi cincin guaiasil
6 1085-1030 1031,82 1111,00 Deformasi C-H, C-O
(Hergert, H. L. 1971)
Dari tabel 4.2 di atas menunjukkan bahwa lignin isolat yang berasal dari serbuk kayu jati memiliki unit guaiasil yaitu pada serapan 1219,01 cm-1 dan unit siringil pada serapan 1319,31 cm-1. Kedua unit tersebut merupakan ciri khas dari lignin isolat dari jenis kayu daun lebar. Hal ini sesuai dengan Hergert, H. L. (1971) yang menyatakan bahwa unit penyusun lignin berupa siringil pada umumnya muncul pada daerah bilangan gelombang sekitar 1330-1325 cm-1. Pergeseran bilangan gelombang mungkin saja terjadi akibat adanya pengaruh struktur batas (bordering) pada inti aromatik yang terkandung dalam bahan yang dianalisis (Fengel and Wegner. 1995). Sugesty, dkk (1986) menyatakan bahwa lignin pada jenis gymnosperms (kayu daun jarum) terdiri dari unit guaiasil, lignin pada jenis angiosperms (kayu daun lebar) terdiri dari unit guaiasil dan siringil, sedangkan pada jenis rumput-rumputan terdiri dari unit guaiasil, siringil, dan p-hidroksifenil.
4.2.3 Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR)
Hasil analisa FT-IR yang diperoleh dibandingkan dengan busa poliuretan tanpa penambahan tawas dan menghasilkan spektrum seperti pada gambar 4.8 berikut :
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
2353, 16 2326, 15 1319, 31 1126, 43 1647, 21 3005, 10 3414, 00 1126, 43 1315, 45 1647, 21 3008, 95 3425, 58
T
ra
ns
m
ita
ns
i (
%
T
)
Bilangan Gelombang (cm
-1)
[image:63.595.142.507.169.457.2]PUF tanpa tawas PUF+tawas
Gambar 4.8 Spektrum FT-IR PUF tanpa tawas dan PUF+tawas
Hasil identif
