Optimasi Kelajuan Suhu Annealing untuk Ekstraksi Silika dari Abu Sekam Padi serta Uji Kandungan Molekul

36 

Teks penuh

(1)

OPTIMASI KELAJUAN SUHU ANNEALING UNTUK

EKSTRAKSI SILIKA DARI ABU SEKAM PADI SERTA UJI

KANDUNGAN MOLEKUL

HERLIN VERINA

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)
(3)

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Optimasi Kelajuan Suhu Annealing untuk Ekstraksi Silika dari Abu Sekam Padi serta Uji Kandungan Molekul adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

(4)

ABSTRAK

HERLIN VERINA. Optimasi Kelajuan Suhu Annealing untuk Ekstraksi Silika dari Abu Sekam Padi serta Uji Kandungan Molekul. Dibimbing oleh IRMANSYAH dan IRZAMAN.

Sekam padi sebagai hasil sampingan dari proses penggilingan padi mengandung silika yang cukup tinggi berkisar antara 87-97 %. Abu sekam padi ketika dibakar pada suhu terkontrol ( 500-600 ° C ) akan menghasilkan silika yang dapat digunakan untuk berbagai proses kimia. Silika yang dihasilkan dari sekam padi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan silica mineral. Silika dari sekam padi memiliki butiran halus, lebih reaktif, dapat diperoleh dengan cara yang mudah dengan biaya yang relatif rendah, serta didukung oleh ketersediaan bahan baku yang melimpah. Penelitian sebelumnya oleh Faiz dan Muzikarno menginformasikan semakin rendah laju kenaikan suhu dalam proses annealing maka pengabuan akan lebih sempurna .Pada penelitian ini dilakukan variasi kelajuan suhu annealing ( 0.7 oC/menit dan 0.9 oC/menit) dengan harapan dapat memperoleh kemurnian silika yang lebih tinggi dari penelitian sebelumnya. Hasil uji sampel dengan EDX diperoleh kemurnian silika sebesar 81.96% pada kelajuan suhu 0.7 oC/menit dan 87.48 pada kelajuan suhu 0.9 oC/menit. Analisis sampel dengan menggunakan FTIR menunjukkan adanya dua gugus fungsi utama dalam silika yaitu Siloksan (Si-O-Si) dan Silanol (Si-OH).

Kata kunci: Annealing, EDX, FTIR, Sekam Padi, Silika

ABSTRACT

HERLIN VERINA . Optimization of Annealing Temperature Rate for Silica Extraction from Rice Husk Ash with Molecules Content Test. Supervised by IRMANSYAH and IRZAMAN .

(5)

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada

Departemen Fisika

OPTIMASI KELAJUAN SUHU ANNEALING UNTUK

EKSTRAKSI SILIKA DARI ABU SEKAM PADI SERTA UJI

KANDUNGAN MOLEKUL

HERLIN VERINA

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(6)
(7)

Judul Skripsi: Optimasi Kelajuan Suhu Annealing untuk Ekstraksi Silika dari Abu Sekam Padi serta Uji Kandungan Molekul

Nama : Herlin Verina

NIM : G74100006

Disetujui oleh

Dr Ir Irmansyah, MSi Pembimbing I

Dr Ir Irzaman, MSi Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr Akhiruddin Maddu, MSi Ketua Departemen

(8)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan pada Allah swt. yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan penelitian dengan judul “Optimasi Kelajuan Suhu Annealing untuk Ekstraksi Silika dari Abu Sekam Padi serta Uji Kandungan Molekul” sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. Dalam penulisan usulan penelitian ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Ir. Irmansyah, M.Si dan Dr. Ir. Irzaman, M.Si selaku pembimbing skripsi yang telah memberikan bimbingan, masukan, motivasi dan diskusi-diskusi yang sangat membantu,

2. Dosen pembimbing akademik serta semua dosen dan staff Departemen Fisika IPB, yang telah banyak membantu selama masa perkuliahan,

3. Kedua orang tua, Joko Sutrisno dan Sulastri, kakakku Heni Irnani dan semua keluarga besar yang selalu memberikan doa, nasehat, semangat dan motivasi kepada penulis,

4. Teman-teman fisika 47 dengan segala keunikkannya, terima kasih atas kebersamaan, canda tawa selama 3 tahun perjuangan kita di Mayor Fisika ,

5. Adik-adik Fisika 48 dan 49 terima kasih atas kebersamaan dan doanya, 6. Sahabat-sahabatku, Siska, Jelly, dan Asep yang senantiasa menghibur

dan memberikan motivasi,

7. Teman-teman omda, Ria dan Anzy yang senantiasa memberikan dukungan,

8. Teman-teman Aisyah kost yang selalu memberikan semangat dan membantu penulis.

9. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu per satu disini.

Selanjutnya, penulis menyadari bahwa usulan penelitian ini masih jauh dari sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi kemajuan penelitian ini.

Bogor, April 2014

(9)

DAFTAR ISI

Ruang Lingkup Penelitian 2

TINJAUAN PUSTAKA 2

Sekam Padi 2

Silika 3

EDX (Energy Dispersive X-ray) 3

Spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infrared) 4

METODE 6

Waktu dan Tempat 6

Alat 6

Bahan 6

Prosedur Penelitian 6

Pembuatan Arang Sekam Padi 6

Ekstraksi Silikon dioksida 7

Analisis EDX 7

Analisis FTIR 7

HASIL DAN PEMBAHASAN 8

Hasil Pembuatan Arang Sekam dan Ekstraksi Silika 8

Karakteristik Silika (Hasil Uji EDX) 8

Karakteristik Silika (Hasil Uji FTIR) 10

SIMPULAN DAN SARAN 12

Simpulan 12

Saran 12

(10)

DAFTAR TABEL

1 Komposisi kimia sekam padi dalam kondisi kering 3 2 Bilangan gelombang dan gugus fungsi pasa senyawa silikon 4

3 Hasil analisis EDX silikon dioksida 9

4 Hasil kemurnian silika penelitian sebelumnya 9

DAFTAR GAMBAR

1 Struktur Lokal Silika dioksida 3

2 Molekul diatomik 4

3 Kurva energi potensial anharmonik 5

4 Sampel hasil penelitian 8

5 Spektra FTIR 11

DAFTAR LAMPIRAN

1 Diagram alir Penelitian 16

2 Perhitungan Persentase (%) Arang Hasil Pembakaran Sekam Padi 17

3 Data Analisis Pembuatan Abu 18

4 Analisa EDX Kemurnian Silika 19

5 Keadaan ketika dua molekul terikat atau diatomik 21 6 Analisa Konstanta Pegas Silika Vibrasi Ulur Asimetri Si-O 23

(11)

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Produksi padi di Indonesia terus mengalami peningkatan. Data Badan Pusat Statistik tahun 2013, pada tahun 2012 Produksi padi (ATAP) sebesar 69,06 juta ton Gabah Kering Giling (GKG) atau mengalami peningkatan 3,30 juta ton (5.02 persen) dibandingkan tahun 2011.1 Produksi padi pada tahun 2013 (ARAM I) diperkirakan 69,27 juta ton GKG atau mengalami peningkatan 0,21 juta ton (0.31 persen) dibandingkan tahun 2012. Dengan meningkatnya produksi padi, maka jumlah sekam dari hasil penggilingan padi akan meningkat pula. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%.2 Sedangkan abu sekam padi yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi sekitar 18%.3

Berbagai penelitian4,5,6 melaporkan bahwa abu sekam secara umum mengandung silika yang cukup tinggi berkisar antara 87-97 %. Presentase silika yang mendekati atau dibawah 90 % kemungkinan disebabkan oleh sampel sekam yang telah terkontaminasi oleh zat lain yang kandungan silikanya rendah.7,8 Abu sekam padi apabila dibakar secara terkontrol pada suhu tinggi (500–600 oC) dengan menggunakan tungku sekam padi akan menghasilkan abu silika yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai proses kimia.9 Selanjutnya abu silika tersebut dibakar pada rentang suhu 600 oC sampai 800 oC selama 3 jam, kemudian dicuci dengan HCl untuk menghasilkan silicon murni.

Silika yang dihasilkan dari sekam padi memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan silika mineral, dimana silika sekam padi memiliki butiran halus, lebih reaktif, dapat diperoleh dengan cara mudah dengan biaya yang relatif murah, serta didukung oleh ketersediaan bahan baku yang melimpah dan dapat diperbaharui.10 Dengan kelebihan tersebut, menunjukkan silika sekam padi berpotensi cukup besar untuk digunakan sebagai sumber silika, yang merupakan bahan material yang memiliki aplikasi yang cukup luas penggunaannya.

(12)

Perumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh kelajuan suhu annealing untuk ekstraksi silika (SiO2)?

2. Bagaimana mengidentifikasi komposisi unsur dan karakteristik atom dalam sampel?

Tujuan Penelitian

1. Menentukan kelajuan suhu yang optimum pada proses annealing untuk ekstraksi Silika (SiO2).

2. Mengetahui kemurnian silika (SiO2) pada ekstraksi silika (SiO2) dari abu sekam padi.

3. Menguji kandungan molekul silika (SiO2) yang dihasilkan dari proses ekstraksi tersebut

Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan silika dari limbah arang sekam padi yang dapat digunakan untuk membuat silikon sebagai bahan semikonduktor.

Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini meliputi proses pemanfaatan limbah hasil pembakaran tungku sekam, yang digunakan untuk menghasilkan silika sebagai bahan penghasil silikon dengan variasi laju kenaikan suhu annealing.

TINJAUAN PUSTAKA

Sekam Padi

Pada proses penggilingan beras, sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50 % selulosa, 25 – 30 % lignin, dan 15 – 20 % silika.14 Sekam padi saat ini telah dikembangkan sebagai bahan baku untuk menghasilkan abu yang dikenal di dunia sebagai RHA (rice husk ask). Abu sekam padi yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi pada suhu 400 – 500 oC akan menjadi silika amorphous dan pada suhu lebih besar dari 1.000 oC akan menjadi silika kristalin.

(13)

3

Table 1 Komposisi kimia sekam padi dalam kondisi kering.15

Elemen Persentase Massa %

Karbon 41.44

Silika adalah senyawa hasil polimerisasi asam silikat, yang tersusun dari rantai satuan SiO2 tetrahedral dengan formula umum SiO2. Di alam senyawa silika ditemukan dalam beberapa bahan alam, seperti pasir, kuarsa, gelas, dan sebagainya. Silika murni terdapat dalam dua bentuk yaitu kuarsa, dan kristobalit. Silika terbentuk melalui ikatan kovalen yang kuat, serta memiliki struktur lokal yang jelas: empat atom oksigen terikat pada posisi sudut tetrahedral di sekitar atom pusat yaitu atom silikon. Struktur lokal dari silikon dioksida diperlihatkan pada Gambar 1.

Gambar 1 Struktur Lokal Silika dioksida.16

EDX (Energy Dispersive X-ray)

(14)

Spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infrared)

Spektroskopi FTIR merupakan spektroskopi inframerah yang dilengkapi dengan transformasi Fourier untuk deteksi dan analisis hasil spektrumnya. Inti spektroskopi FTIR adalah interferometer Michelson yaitu alat untuk menganalisis frekuensi dalam sinyal gabungan. Spektrum inframerah tersebut dihasilkan dari pentrasmisian cahaya yang melewati sampel, pengukuran intensitas cahaya dengan detektor dan dibandingkan dengan intensitas tanpa sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Spektrum inframerah yang diperoleh kemudian diplot sebagai intensitas fungsi energi, panjang gelombang ( µ m) atau bilangan gelombang (cm-1).17 Analisis gugus fungsi suatu sampel dilakukan dengan membandingkan pita absorbsi yang terbentuk pada spektrum infra merah menggunakan tabel korelasi dan menggunakan spektrum senyawa pembanding (yang sudah diketahui). Berikut adalah contoh tabel gugus fungsi yang terdapat pada senyawa silika.

Table 2 Bilangan gelombang dan gugus fungsi pada senyawa silika

Bilangan Gelombang (cm−1) Gugus Fungsi

470.63 tekuk Si-O18 794, 67 ulur asimetri Si-O19 1130–1000 ulur asimetri Si-O19

3700–3200 ulur –OH dari Si-OH atau air19

Suatu senyawa dapat bergerak secara translasi, vibrasi, maupun rotasi. Vibrasi dari suatu senyawa dibedakan menjadi vibrasi ulur (stretching) dan vibrasi tekuk (bending). Vibrasi ulur dibedakan menjadi vibrasi simetri dan asimetri, sedangkan vibrasi tekuk dibedakan menjadi vibrasi goyangan (rocking), guntingan (scissoring), kibasan (wagging), dan pelintiran (twisting).

Gambar 2 menunjukkan vibrasi dua molekul yang terikat. Jumlah energi total adalah sebanding dengan frekuensi dan tetapan gaya dari pegas dan massa (m1 dan m2) dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi.20

Gambar 2 Molekul diatomik

Berdasarkan persamaan Lagrange (1.1) yang merupakan selisih dari energi kinetik total (T) dengan energi potensial total (V), maka dihasilkan suatu energi vibrasi yang nilainya sebanding dengan frekuensi dan massa suatu senyawa (1.5).

L = T - V (1.1)

(15)

5

Persamaan (1.1) diferensial gerak didefinisikan sebagai berikut:

= 0 (i=1,2,...) (1.2)

= 1

2� (1.3)

dengan nilai sebagai berikut :

=

Kurva energi potensial anharmonik molekul diatomik ditunjukan pada gambar 3.

Gambar 3 Kurva energi potensial anharmonik.21

(16)

METODE

Waktu dan Tempat

Penelitian ini telah dilaksanakan pada bulan Oktober 2013 hingga Februari 2014. Pembuatan dan karakterisasi sampel dilakukan di Laboratorium Biofisika Material, Departemen Fisika FMIPA, Institut Pertanian Bogor. Analisis FTIR dilakukan di Departemen Fisika. Analisis SEM-EDX dilakukan di Laboratoarium Kimia Terpadu Balai Kehutanan Bogor.

Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu tungku sekam IPB sebagai penghasil limbah arang sekam padi, crusibel, gelas arloji, cawan porselin, mortar,

furnace (tanur), alumunium foil, neraca analitik, magnetic stirrer, spatula, gelas piala, termometer digital, termometer laser, pipet tetes, gelas ukur, batang pengaduk, kertas pH, kertas saring, penyaring ukuran mikro, dan wadah.

Bahan

Bahan yang digunakan yaitu sekam padi yang didapatkan berasal dari limbah pertanian. Bahan-bahan kimia yang digunakan antara lain asam klorida (HCl) 3% p.a, dan akuades.

Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilakukan beberapa tahap, yaitu pembuatan arang sekam padi, Ekstraksi Silika, dan Uji Kandungan Molekul yang terdiri dari ujiEDX dan analisis dengan FTIR.

Pembuatan Arang Sekam Padi

(17)

7

Ekstraksi Silikon dioksida

Pembuatan silika dari sekam padi dalam penelitian ini mengacu pada penelitian sebelumnya.11,13,23 Arang sekam padi hasil dari pembakaran sekam padi dimasukan dalam cawan porselin lalu dibakar dalam tanur dengan suhu mula-mula 400 oC selama 2 jam. Selanjutnya suhu pemanasan ditingkatkan menjadi 900 oC selama 1 jam. Pada proses ini kelajuan suhu annealing divariasikan 0.7, 0.9 oC/menit. Penelitian sebelumnya telah dilakukan variasi kelajuan suhu annealing.12,13,24

Setelah pemanasan lalu ditimbang dan abu sekam padi dicuci menggunakan asam klorida (HCl). Proses pencucian ini bertujuan untuk mengurangi impuritis yang ada dalam abu sekam padi selain silikon dioksida. Mula-mula abu sekam padi yang telah ditanur ditimbang 40 gram kemudian dimasukan dalam gelas piala, lalu dicampur dengan HCl 3% (hasil pengeceran HCl 37%), yaitu 12 ml HCl 3% untuk 1 gram, kemudian dipanaskan di atas penangas (tombol pengatur suhu pada penangas diatur sehingga menunjukkan skala suhu sebesar 200 oC) dan diaduk dengan menggunakan pengaduk magnet pada kecepatan 240 rpm selama 2 jam. Selanjutnya dicuci menggunakan akuades panas berulang-ulang sampai bebas asam (diuji menggunakan kertas lakmus), lalu disaring dengan kertas saring bebas abu. Hasil penyaringan (residu+kertas saring) dipanaskan dalam tanur dengan suhu 900 oC sampai silikon dioksida putih yang tersisa.

Analisis EDX

Silika yang dihasilkan semua perlakuan dianalisis menggunakan EDX. Hal ini dilakukan dengan tujuan mengidentifikasi komposisi unsur yang terkandung dalam sampel sehingga dapat menentukan kemurnian dari silika. Analisis EDX dilakukan di Labolatoarium Kimia Terpadu Balai Kehutanan Bogor.

Analisis FTIR

(18)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Pembuatan Arang Sekam dan Ekstraksi Silika

Pada penelitian ini, silika dihasilkan dari abu sekam padi. Mula – mula sekam padi sebanyak 3 Kg dibakar dengan menggunakan tungku sekam padi dan dihasilkan arang sebesar 0.54 Kg (18%). Presentase arang yang dihasilkan dari proses pembakaran sekam padi ini sesuai dengan teori bahwa arang atau abu yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi sekitar 18% .3 Pembakaran sekam menjadi arang dimaksudkan untuk menurunkan temperatur pengabuan.Jika sekam padi langsung diabukan tanpa melalui proses pembakaran menjadi arang terlebih dahulu maka panas yang diperlukan untuk menghasilkan abu akan sangat tinggi. Energi yang dibutuhkan untuk pengabuan pun akan semakin tinggi. Pengarangan sekam ini bertujuan untuk mendekomposisi senyawa organik dalam sekam.25 Arang sekam yang diperoleh berwarna abu-abu kehitaman seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Warna tersebut mengindikasikan bahwa senyawa-senyawa organik belum teroksidasi sempurna. Setelah diperoleh arang sekam, dilanjutkan dengan proses pengabuan untuk memperoleh silika putih. Abu yang dihasilkan setelah proses ini masing-masing 26,85 gram dan 26,53 gram sehingga didapatkan massa susut sekitar 15% - 16% .

(a) (b) (c)

Gambar 4 Sampel hasil penelitian (a). Arang Sekam padi, (b). Abu Sekam Padi, (c). Silika.

Setelah pemanasan, abu sekam padi dicuci menggunakan HCL, dilanjutkan dengan aquades kemudian disaring. Hasil penyaringan dipanaskan dalam tanur dengan suhu 900 0C sehingga dihasilkan silika berwarna putih dengan struktur yang halus seperti pada Gambar 4. Selanjutnya silika yang dihasilkan dianalisis dengan EDX dan FTIR.

Karakteristik Silika (Hasil Uji EDX)

(19)

9

Table 3 Hasil analisis EDX silikon dioksida

Persentase (%) atom

Unsur

Laju Kenaikan suhu Laju Kenaikan suhu

0.7 °C / menit 0.9 °C / menit

Tabel 3 merupakan hasil analisa EDX yang menunjukkan komposisi kimia yang berbeda pada laju kenaikan suhu yang berbeda. Pada laju kenaikan suhu 0.7 oC/menit terdapat unsur pengotor Rubidium dan Potassium dengan kemurnian silika sebesar 81.96% . Pada laju kenaikan suhu 0.9 oC/menit terdapat unsur pengotor Rubidium dengan kemurnian silika sebesar 87.48%. Kemurnian silika dihitung dengan menggunakan persentase atom sesuai dengan Lampiran 4.

Tabel 4 Hasil kemurnian silika penelitian sebelumnya

Pada Tabel 4 terlihat bahwa kemurnian tertinggi berada pada laju kenaikan suhu 0.5°C /menit. Pada laju kenaikan suhu tersebut tidak terdapat pengotor. Namun pada penelitian sebelumnya, oleh Afif dan Otto, semakin besar laju kenaikan suhu maka kemurniannya akan semakin besar, namun masih terdapat pengotor. Sedangkan laju kenaikan suhu yang lebih kecil memiliki kemurnian yang kecil tanpa pengotor. Perbedaan hasil penelitian ini dapat disebabkan oleh jenis padi yang digunakan, karena masing-masing sekam padi memiliki

(20)

kandungan unsur yang berbeda- beda. Kandungan unsur tersebut bergantung pada keadaan geografis wilayah tersebut. Begitu pula dengan keberadaan rubidium, bergantung kepada jenis padi yang digunakan. Pada penelitian ini dan penelitian Lius pada tahun 2012, setelah di ekstraksi ternyata muncul pengotor berupa Rubidium. Hal ini dikarenakan sejak awal sekam padi yang digunakan memang mengandung rubidium. Silika yang baik adalah silika yang memiliki pengotor paling sedikit atau tanpa pengotor. Sehingga pada penelitian ini, laju kenaikan suhu 0.7 oC/menit dan 0.9 oC/menit bukanlah laju kenaikan suhu yang optimum untuk menghasilkan silika murni dengan kualitas yang baik.

Hasil EDX pada kedua laju kenaikan suhu pada penelitian ini menunjukkan adanya rubidium dan potassium yang merupakan logam yang tersisa yang masih terdapat dalam sampel silika. Logam – logam tersebut secara alami terdapat di dalam sekam padi. Potassium yang masih tersisa pada proses ekstraksi silika dapat dihilangkan dengan menggunakan asam sitrat.26 Asam sitrat digunakan karena diketahui bahwa gugus karboksil akan dengan mudah bereaksi dengan elemen logam.27 Gugus karboksil tersebut akan mengikat logam alkali sehingga kandungan logam tersebut dapat berkurang atau hilang. Sedangkan rubidium yang semula merupakan senyawa Rb2O pada sekam padi dapat dihilangkan dengan menggunakan basa pada saat pencucian abu sekam padi. Senyawa Rb2O akan larut dalam suasana basa dan akan mengendap dalam suasana asam.

Karakteristik Silika (Hasil Uji FTIR)

(21)

11

(a)

(b)

Gambar 5 Spektra FTIR (a) Silika dengan laju kenaikan suhu 0.7 oC/menit,

(b) Silika laju kenaikan suhu 0.9 oC/menit.

Berdasarkan kedua spectra IR tersebut terlihat bahwa silika yang diekstraksi dari abu sekam padi memiliki kandungan air relatif rendah. Selain itu kemungkinan besar silika lebih didominasi oleh gugus siloksan (Si-O-Si), dibandingkan dengan gugus silanol (Si-OH). Hal tersebut ditunjukkan dengan rendahnya intensitas serapan lebar dari gugus –OH di 3610 cm-1. Dengan munculnya puncak Si-O sebanyak 2 kali pada kedua spektra IR tersebut, maka dapat dilakukan analisis konstanta anharmonik dan konstanta pegasnya. Vibrasi ulur asimetri Si-O untuk kelajuan suhu 0.7°C/menit memiliki konstanta pegas sebesar 997.78 N/m, sedangkan pada kelajuan suhu 0.9°C/menit konstanta pegas yang diperoleh sebesar 1081.48 N/m.

0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

P

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600

(22)

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Kelajuan suhu annealing 0.7oC/menit dan 0.9oC/menit mampu meningkatkan kemurnian silika, namun belum mampu membebaskan pengotor seluruhnya. Pada laju kenaikan suhu annealing 0.7oC/menit diperoleh kemurnian silika sebesar 81.96% sedangkan pada laju kenaikan suhu annealing 0.9oC/menit diperoleh kemurnian silika sebesar 87.48%. Silika yang dihasilkan mengandung gugus fungsi silanol (Si-OH) dan siloksan (Si-O-Si). Vibrasi ulur asimetri Si-O untuk kelajuan suhu 0.7°C/menit memiliki konstanta pegas sebesar 997.78 N/m, sedangkan pada kelajuan suhu 0.9°C/menit konstanta pegas yang diperoleh sebesar 1081.48 N/m.

Saran

Berdasarkan hasil penelitian dan kesimpulan dapat disarankan perlunya dilakukan penelitian lebih lanjut membuat silika menggunakan abu sekam dengan perlakuan pencucian menggunakan asam sitrat untuk menghilangkan pengotor, serta analisis FTIR dengan metode bending.

DAFTAR PUSTAKA

5. Kalapathy. U.. A. Proctor. and J. Schultz. A Simple Method for Production of Pure Silica from Rice Hull Ash. Bioresources. Technology. Vol.73, 257-262, 2000.

6. Nuryono, Narsito, dan Astuti, E. Sintesis Silika Gel Terenkapsl Enzim dari Abu Sekam Padi dan Aplikasinya Untuk Biosensor, (Laporan Penelitian Hibah Bersaing XI/2), Lembaga Penelitian UGM, Yogyakarta, 2004.

7. Houston, D.F. Rice,Chemistry and Technology, Vol IV. American Association of Cereal Chemist Inc. St Paul, Minnecota, pp. 245, 1971.

(23)

13

9. Irzaman, H. Alatas, H. Darmasetiawan, A. Yani dan Musiran. Tungku Sekam Padi sebagai Energi Alternatif dalam Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat (Kajian Ekonomi dan Finansial Tungku Sekam Padi : Skala Rumah Tangga). Laporan Kegiatan Pengembangan IPTEK. Institut Pertanian Bogor, 2007.

10.Sembiring, Simon dan Karo-Karo, Pulung. Pengaruh Suhu Sintering Terhadap Karakteristik Termal Dan Mikrostruktur Silika Sekam Padi. Jurnal Sains dan Teknologi MIPA. Universitas Lampung, 2007.

11.Ahmad, Lius. Uji Sifat Listrik dan Sifat Struktur Bahan Silikon Dioksida dan Semikonduktor Silikon dari Sekam Padi.[Tesis]. Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Petanian Bogor, 2012. 12.Faiz, M Afif. Teknologi Proses Ekstrasi Silikon dari Sekam untuk

semikonduktor [Skripsi]. Bogor: Program Sarjana, Institut Pertanian Bogor, 2013.

13.Muzikarno, Otto. Penambahan Magnesium Berlebih dalam Menghasilkan Silikon Murni dari Sekam Padi sebagai Bahan Semikonduktor. [Tesis]. Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Petanian Bogor, 2013. .

14.Ismail, M. S. and Waliuddin, A. M. Effect of Rice Husk Ash on High Strength Concrete. Construction and Building Materials. 10 (1), 521-526, 1996.

15.[IPSIT] Indian Institute of Science Precipitated Silikon dioksida Technology. Precipitated silikon dioksida from rice husk ash. [diunduh 3 September 2013]. Tersedia pada [http://cgpl.iisc.ernet.in/site/Portals/0/Technologies/

PrecipitatedSilikon dioksida.pdf], 2010.

16.Genieva SD, Turmanova SC, Dimitrova AS, Vlaev LT. Characterization of rice husks and the product of its thermal degradation in air or nitrogen atmosphere. J of Thermal Analysis and Calorimetry. 9(2), 387-396, 2008. 17.Samsiah, Robiatuh. Karakterisasi Biokomposit Apatit-Kitosan dengan XRD

(X-Ray Diffraction) FTIR (Fourier Transform Infrared), SEM (Scanning Electron Microscopy). [Skripsi]. Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Petanian Bogor, 2009.

18.Hamdan, H. Introduction to Zeolites: Synthesis, Characterization and Modification. Universiti Teknologi Malaysia, Kualalumpur, 1992.

19.Silverstein. R. M.. G. C. Bassler and T. C. Morril. Spectrometric Identification of Organic Compound. 5th ed. John Wiley & Sons. Inc. New York, 1991.

20.Thomas N, Sorrell. Interpreting Spectra of Organic Molecules. University of North Ccarolina at Chapel Hill : University Science Books Mill Valley California, 1988.

21.Yakin Khusnul. Perhitungan Energi Disosiasi Ca-O dan C-O pada Gugus Fungsi Hidroksiapatit Menggunakan Pemodelan Spektroskopi Inframerah [Skripsi]. Bogor (ID). Institut Pertanian Bogor, 2013.

22.Irzaman, H. Darmasetiawan, H. Alatas, Irmansyah, A.D. Husin, M.N. Indro.

(24)

23.Hikmawati. Produksi Bahan Semikonduktor Silikon dari Silikon dioksida Limbah Arang Sekam Padi sebagai Alternatif Sumber Silikon [Tesis]. Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor, 2010.

24.Masrur. Optimasi Penambahan Magnesium Berlebih dan Kelajuan Pemanasan pada Ekstraksi Silikon Dioksida dan Silikon Berbahan Dasar

Sekam Padi. [Tesis]. Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Institut Petanian Bogor, 2014.

25.Wogo, dkk. Sintesis Silika Gel Terimobilisasi Dithizon melalui Proses Sol-Gel. Jurnal Sains dan Terapan Kimia, Vol.5, No. 1, 84-95, 2011.

26.A. M. Venezia and V. La Parola. Journal of Solid State Chemistry. 161, 373-378, 2001.

27.Junko, Umeda. Process Optimization to Prepare High Purity Amorphous Silika from Risk Husk via Citric Acid Leaching Treatment. Transaction of JWRI, Vol. 37, No.1, 2008.

(25)

15

(26)

Lampiran 1 Diagram alir Penelitian

Pembakaran di furnace [400o

C (2 jam) - 900o

C (1 jam)]

Pencucian abu dengan HCL 3% (stirring dengan kecepatan 240rpm pada suhu

2000C selama 2 jam)

Endapan diambil

Larutan Dibuang

Dipanaskan di furnace

dengan suhu 900 ℃(1 jam)

Uji EDX dan FTIR Siapkan Alat dan Bahan

Pembakaran sekam padi di Tungku sekam (600oC)

Diberi Aqua bides→ sampaipH 7

Silika

Pengolahan Data

Penyusunan Skripsi

(27)

17

Lampiran 2 Perhitungan Persentase (%) Arang Hasil Pembakaran Sekam Padi

Massa sekam padi : 3 Kg

Massa arang sekam : 0.54 Kg

Suhu : 519 oC – 727 oC

Persentase (%) arang = � � � �

� � � � � 100%

= 0.54

3 � 100%

(28)

Lampiran 3 Data Analisis Pembuatan Abu

Suhu awal : 400 oC

Waktu penahanan : 2 jam

Suhu akhir : 900 oC

Waktu Penahanan : 1 jam

Laju Kenaikan Suhu

Massa arang (gram)

Massa abu (gram)

massa hilang (gram)

susut massa (%)

0.7oC/menit 31.78 26.85 4.93 15.51

0.9oC/menit 31.51 26.53 4.98 15.80

Massa Hilang

 Massa Hilang (0.7oC/menit) = 31.78 � −26.85 � = 4.93 �

 Massa Hilang (0.9oC/menit) = 31.51 � −26.53 � = 4.98 �

Susut massa (%)

 Susut massa (0.7oC/menit) = � � � �

� � � � � � 100%

= 4.93

31.78 � 100% = 15.51%

 Susut massa (0.9oC/menit) = � � � �

� � � � � � 100%

= 4.98

(29)

19

Lampiran 4 Analisa EDX Kemurnian Silika

a. Tampilan EDX untuk silikon dioksida dengan kenaikan suhu 0.7oC/menit

Dari tampilan analisis EDX yang diperhatikan komposisi atom (at.%). diketahui

Oxygen : 70.05%

Silicon : 27.32%

Rubidium : 2.24%

Potassium/Kalium : 0.39%

Untuk menentukan kemurnian SiO2 dilakukan perhitungan sbb:

- Untuk mendapatkan SiO2 : 100% mempunyai syarat :

Oxygen : 66.67%

Silicon : 33.33%

- Dari hasil EDX nilai Oxygen > 66.67% dan Silicon < 33.33%

- Berarti SiO2 mempunyai atom sebanyak 3 atom (1 atom Si dan 2 atom O) - Si mengikat 2 atom O

- Si : 27.32% + 2 x (27.32%) : 27.32% + 54.64% : 81.96%

- Rb : 2.24% jadi Oxygen : ½ (2.24%) : 1.12% untuk Rb2O : 3 x 1.12% : 3.36%

- K : 0.39% jadi Oxygen : ½ (0.39%) : 0.195% untuk K2O : 3 x 0.195% : 0.59%

(30)

b. Tampilan EDX untuk silikon dioksida dengan kenaikan suhu 0.9oC/menit

Dari tampilan analisis EDX yang diperhatikan komposisi atom (at.%). diketahui

Oxygen : 69.43%

Silicon : 29.16%

Rubidium : 1.41%

Untuk menentukan kemurnian SiO2 dilakukan perhitungan sbb:

- Untuk mendapatkan SiO2 : 100% mempunyai syarat :

Oxygen : 66.67%

Silicon : 33.33%

- Dari hasil EDX nilai Oxygen > 66.67% dan Silicon < 33.33%

- Berarti SiO2 mempunyai atom sebanyak 3 atom (1 atom Si dan 2 atom O) - Si mengikat 2 atom O

- Si : 29.16% + 2 x (29.16%) : 29.16% + 58.32% : 87.48%

- Rb : 1.41% jadi Oxygen : ½ (1.41%) : 0.705% untuk Rb2O : 3 x 0.705% : 2.115%

(31)

21

Lampiran 5 Keadaan ketika dua molekul terikat atau diatomik

(32)
(33)

23

Lampiran 6 Analisa Konstanta Pegas Silika Vibrasi Ulur Asimetri Si-O

Massa O = 15.994915 u x 1.66 10-27 kg/u

Silika dengan laju kenaikan suhu 0.7 oC/menit

(34)

Lanjutan Lampiran 6 Analisa Konstanta Pegas Silika Vibrasi Ulur Asimetri Si-O

Silika dengan laju kenaikan suhu 0.9 oC/menit

1 = ωe(1-2xe)

2 = 2 ωe(1-3xe)

795 = ωe(1-2xe) ...(1)

1080 = 2 ωe(1-3xe) ...(2

795 1080=

(1−2� ) 2 (1-3xe)

(795)�2 �(1-3xe) = (1080)�(1-2xe)

1590−4770xe = 1080−2160xe

4770xe−2160xe = 1590−1080

2610xe = 510

xe= 0.19540 ≈0.1954

ωe(1-2xe) = 795

ωe(1-2(0.19540))=795

ωe=

795

(1-2(0.1954)) = 1305

−1

= = = 3�1010 −1 1305 −1 = 3.91 1013 ��

= 4�2 2 = 4� 3.14 2�(3.91 x 1013)2� 1. 6892�10−26 /

(35)

25

RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir di Jakarta pada tanggal 12 Februari 1992 dari pasangan Bapak Joko Sutrisno dan Ibu Sulastri. Penulis merupakan anak kedua dari 2 orang bersaudara. Penulis mengikuti pendidikan TK selama 1 Tahun di TK Dharmawanita Gaten. Pada tahun 1998-2004 penulis melanjutkan pendidikan di SD Negeri lorog 1, dilanjutkan di SMPN 1 Tawangsari selama 3 tahun hingga lulus tahun 2007 dan lanjut di SMAN 1 Tawangsari serta lulus pada tahun 2010. Setelah menyelesaikan pendidikan di SMA pada tahun 2010 penulis melanjutkan pendidikan di IPB lewat jalur USMI (undanagan seleksi masuk IPB) sebagai mahasiswa di Departemen Fisika. Selama menjalani pendidikan penulis aktif di berbagai organisasi mahasiswa dan kepanitian, di antaranya sebagai, Sekretararis Oraganisasi Mahasiswa Daerah Surakarta 2011, Sekeretaris Divisi Instrumentasi dan Teknologi HIMAFI 2013, panitia Physics Goes to School, Bina Desa, panitia Kompetisi Fisika, panitia MPD (Masa Perkenalan Departemen), Open House angkatan 48. Penulis juga aktif sebagai asisten seperti Asisten Praktikum Fisika Dasar 1, Praktikum Fisika Dasar 2, dan Asisten Praktikum Termodinamika, serta aktif mengikuti seminar-seminar di tingkat FMIPA, IPB dan NASIONAL Penulis

(36)

Figur

Table 1  Komposisi kimia sekam padi dalam kondisi kering.15

Table 1.

Komposisi kimia sekam padi dalam kondisi kering 15 . View in document p.13
Gambar 3 Kurva energi potensial  anharmonik.21
Gambar 3 Kurva energi potensial anharmonik 21 . View in document p.15
Table 3 Hasil analisis EDX silikon dioksida

Table 3.

Hasil analisis EDX silikon dioksida . View in document p.19
Tabel 4 Hasil kemurnian silika  penelitian sebelumnya
Tabel 4 Hasil kemurnian silika penelitian sebelumnya . View in document p.19

Referensi

Memperbarui...