PLASMA PENINGKATAN PRODUK OZON MELALUI TABUNG VARIASI LUCUTAN PENDAHULUAN. Salah satu aplikasi dari teknologi plasma adalah ABSTRAK ABSTRACT

OZON

KOMPONEN

liB ISSN 0216 - 3128

PENINGKATAN

PRODUK

UKURAN DAN JENIS

PLASMA

Agus Purwadi, Widdi Usada, Suryadi, Isyuniarto

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

ABSTRAK

MELALUI

TABUNG

Agm: Purwadi, dkk.

-VARIASI

LUCUTAN

PENINGKATAN PRODUK OZON MELALUI VARIASI UKURAN DAN JENIS KOMPONEN TABUNG LUCUTAN PLASMA. Selain unit sumber tegangan tinggi bolak-balik berfrequensi tinggi dan komponen mekanik pendukung maka pada sistem generator ozon, tabung lucutan plasma merupakan salah saW komponen yang terpenting yakni tempat terjadinya proses pembentukan gas ozon. Telah dilakukan percobaan peningkatan produk ozon dengan cara memvariasi luas elektroda, penggantian jenis bahan dielektrik serta jenis bahan anoda yang digunakan pada komponen tabung lucutan plasma. Pengukuran produk ozon dilakukan dengan metode absorbsi yakni dengan cara penyerapan tenaga sinar UV oleh larutan penyerap selanjutnya sampel dianalisa dengan alat spektrometer HP 8452A. Dari hasil percobaan dengan menggunakan gas masukan udara 2,50 Ipm pada tegtmgan lucut25 kV dapat ditunjukkan bahwa besar produk ozon dengan perlakuan durasi waktu lucutan adalah berbanding lurus dengan luas tabung lucutan dan harga tetapan dielektrik yang digunakan. Untukjangka waktu lucutan optimum (6 detik) dapat ditunjukkan bahwa laju produk ozon yang diperoleh terus mengalami peningkatan produk yakni pada tabung lucutan plasma I sebesar 0,040 mg/dt, pada tabung lucutan plasma II sebesar 0,/55 mg/dt dan pada tabung lucutan plasma ll/ sebesar 0,326 mg/dt.

ABSTRACT

IMPROVEMENT THE OZONE PRODUCT BY VARIATION OF DIMENSION AND COMPONENT OF THE PLASMA DISCHARGE TUBE. Besides the alternating voltage source and supporting mechanic components then the plasma discharge tube was the most urgent component of the ozon generator system i.e. the case of processing of forming the ozone gas. It has been done the experiment to increase ozone product by varying the electrode surface, substitution of the dielectric material and the anode material which are all used on the components of plasma discharge tube. Measurement of ozone product was carried out by using absorbtion method i.e. obsorbtion of

uv

ray by absorbance solution analized by using HP 8452A spectrometer. From the experimental results carried out by using the air input of 2.50 /pm at the discharge voltage of25 kV showed that the value of ozone product with treatment of the discharge duration is proportional to the discharge area and the dielectric constant. On the optimum discharge duration (6 seconds) can be shown that the ozone product rate obtained continuously increasing i.e. on the plasma discharge tube I is 0.040 mg/dt, on the plasma discharge tube II is 0./55 mg/dt and on the plasma discharge tube ll/ is 0.326 mg/dt.

PENDAHULUAN

Salah

_pembuatansatu aplikasi dari teknologi plasma adalah_{gas ozon dengan metoda lucutan} terhalang dielektrik. Alat penghasil gas ozon (generator ozon) terdiri dari 3 (tiga) komponen peralatan penting yakni berupa tabung lucutan plasma dan komponen pendukung seperti sumber daya tegangan tinggi bolak-balik dan komponen-komponen mekanik.

Gas dalam keadaan bersih dan kaya akan oksigen kering kalau dimasukkan ke dalam tabung lucutan plasma maka produksi ozon yang akan

diperoleh (pada kondisi optimum) dapat ditunjukkan oleh hubungan sebagai berikut[l]:

(YIA) ~feV2ld dimana V - Pg

dengan (YIA)

=

hasil ozon tiap satuan luas elektroda pada kondisi optimum, V

=

tegangan yang lewat celah lucutan, p

=

tekanan pada tabung lucutan, g = lebar celah,

f

= frequensi tegangan yang dipakai,

e

=

konstanta dielektrik, d

ketebalan dielektrik.

Kalau oksigen atau udara kering dilewatkan pada celah sempit yang ada lucutan mikronya maka

Prosiding PPI - PDIPTN 2006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Agus Purwadi, dkk.

-

ISSN 0216 - 3128 ₁₁₉ sebagian oksigen atau udara kering tersebut akan

diubah menjadi ozon. Efisiensi pembentukan ozon bergantung pada efisiensi proses disosiasi dan ctisiensi perubahan atom oksigen ke molekul ozon.

Atas dasar rumusan diatas maka guna peningkatan prod uk ozon dari unit generator ozon yang pernah dibuat (dengan menyesuaikan bahan yang ada di pasaran) diupayakan dengan menggunakan tabung lucutan dalam berbagai ukuran baik panjang dan atau diameter dari elektrodanya serta dibuat dalam jumlah jamak. Hal ini dilakukan dengan maksud untuk memperluas permukaan lucutan sehingga jumlah lucutan diskrit pembentuk gas ozon dalam tabung tersebut akan maksimum, otomatis gas ozon yang dihasilkan juga akan maksimum. Pad a penelitian disini untuk mencapai peningkatan produk ozon tersebut selain dilakukan dengan memvariasi luasan elektroda (Iuar dan dalam) juga dilakukan penggantian jenis bahan dielektrik yang digunakan yakni yang semula digunakan bahan dielektrik dari gelas lunak diganti dengan bahan gelas pyrex yang selain lebih kuat juga konstanta dielektriknya lebih besar serta elektroda dalam (anoda) yang semula digunakan bahan alluminium diganti dengan bahan stainless steel. Ternyata dengan metode tersebut dapat diperoleh pemilihan kondisi tabung lucutan plasma yang lebih optimum untuk perolehan produk ozon yang paling maksimum.

Bentuk tabung lucutan plasma beserta komponen-komponennya adalah seperti ditunjukkan pada Gambar I. Pada Gambar I ditunjukkan bahwa tabung lucutan plasma sebagai penghasil gas ozon terdiri dari komponen utama: penyangga tabung lucutan (I) yang juga berfungsi sebagai penutup tabung lucutan, tabung katoda (2) yang baik bahan dan ukuran geometrinya akan divariasi, tabung dielektrik (3) dan tabung anoda (4) yang keduanya baik bahan dan ukuran geometri juga divariasi, serta terminal katoda (5) yang berfungsi sebagai grounding (pentanahan) muatan negatif2J•

Untuk komponen pendukung seperti sumber daya tegangan tinggi bolak balik, keberadaannya sangat mutlak diperlukan dalam unit generator ozon yakni untuk melucut tabung lucutan plasama tersebut selama terjadinya proses pembentukan gas ozon. Sumber daya tegangan tinggi yang digunakan terdiri dari komponen IC NE 555 sebagai osilator, transistor daya 2N3055 sebagai penguat daya dan Ignition Coil 12V sebagai pelipat tegangan[3J. Komponen pendukung mekanik lainnnya meliputi selang salman untuk masukan udara dan keluaran gas ozon dari tabung lucutan, pompa udara untuk menghisap udara dari udara di sekitar, flow meter untuk mengukur kecepatan alir udara yang akan dibentuk menjadi gas ozon, timer untuk membatasi waktu operasi ozonizer serta penentuan volume udara yang dialirkan.

"f ..'

I

I

;o·L I

I

! . · ..·:··'·:1'

Keterangan Gambar :

1. penyangga tabung lucutan dari nylon (tg. 95 mm, Ib.52 mm, 113.15mm) 2. Tabung kaIDda Genisbahan dan ukuran geomelri divariasi)

3. Tabung dieleklrik Genis bahan dan ukuran geomelri divariasi) 4. Tabung anoda Genis bahan dan ukuran geomelri divariasi) 5. Terminal kaIDda (Idem logam, pj.~2 mm, lb. 15 mm, 113.0,3mm)

Gambar 1. Bentuk tabung lucutan plasma.

Proslding PPI • PDIPTN 2006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006

120

-

ISSN 0216 - 3128 _{Agu.~ Purwadi, dkk.}

TATAKERJADANPERCOBAAN

Peralatan don Bahan

Peralatan dan bahan yang digunakan dalam percobaan variasi ukuran dan jenis bahan komponen tabung lucutan plasma sebagai upaya penigkatan produk ozon, secara global terdiri dari 3 buah unit tabung lucutan plasma yang saling berbeda ukuran geometri dan atau jenis bahan dielektik dan bahan anoda yang digunakan serta satu unit sistem alat pengukur laju prod uk ozon.

Unit Tabung Lucutan Plasma. Bentuk peralatan unit tabung lucutan plasma yang merupakan penghasil gas ozon seperti yang telah ditunjukkan pada Gambar I, dibuat dalam 2 (dua) macam bentuk

tabung lucutan plasma I dan II dengan ukuran

geometri elektroda yang berbeda (berukuran kecil dan besar). Selanjutnya dengan ukuran geometri elektroda yang besar tersebut, bahan dielektrik yang semula digunakan gelas lunak diganti dengan gelas pyrex serta bahan anoda yang semula digunakan alJuminium diganti dengan bahan dari stainless steel sebagai tabung lucutan plasma III. Masing-masing karakteristik (ukuran geometri dan jenis bahan komponen tabung lucutan) dari ke tiga tabung tersebut adalah seperti ditunjukkan pad a Tabel I, Tabel2 dan Tabel 3.

Unit pengukur laju produk ozon. Identifikasi dan laju produksi gas ozon dapat dilakukan dengan berbagai peralatan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Tabell. Ukuran geometri dan jenis bahan komponen tabung lucutan plasma I. No Diameter luarKomponenBahanPanjangTeb211

(mm)

(mm) (mm) 1

Dielektrik18,101,60170 Gelas Junak 2

Elektroda dalam (anoda)]2014,501,00 AI 3

Elektroda luar (katoda)]5925,401,10 SS

4

Celah lucutan2,55- 120

5

Lubang masukan/luaran4,50]0],00 Nylon 6

Penyangga50,0015,00- Nylon

Tabel 2. Ukuran geometri dan jenis bahan komponen tabung lucutan plasma II. No ' Komponen BahanDiameter luarPanjangTebal

(mm)

(mm)(mm) 1

Dielektrik21,001.00180 Gelas lunak 2

Elektroda dalam (anoda)16019,201.00 AI 3

Elektroda luar (katoda)20025,40],00 SS

4

Celah lucutan1,60- 160

5

Lubang masukan/luaran Nylon4,50101,00 6

Penyangga50,00]5,00- Nylon

Tabel 3. Ukuran geometri dan jenis bahan komponen tabung lucutan plasma 111. No Diameter luarKomponenBahanPanjangTebal

(mm)

(mm)(mm) 1

Dielektrik21,001.00180 _{Gelas pyrex} 2

Elektroda dalam (anoda)]6019,20],00 SS

3

Elektroda luar (katoda)20025,401,00 SS

4

Celah lucutan1.60

-

160

5

Lubang masukan/luaran4,501,0010 Nylon 6

Penyangga50,0015,00- Nylon

Prosldlng PPI - PDIPTN 2006

Agus Purwadi, dkk.

-

ISSN 0216 - 3128

WBANG IN _{lUBANG our}

121

SUM BER TEGANGAN lINGG! At

D

:ISPEKTROMETERI--+IIKOMPUTERhIDATA~ SAMPEL

Gambar 2. Peralatan penentuan laju prod uk ozon.

Terlihat pada Gambar 2 bahwa pompa udara berguna untuk mengalirkan udara ke dalam tabung lucutan plasma yakni untuk diubah menjadi gas ozon, flowmeter untuk menera besar kecepatan gas masukan uclara, tabung lucutan plasma yang merupakan tempat ozon diproduksi, sumber tegangan tinggi AC untuk melucut tabung lucutan, sam pel (lamtan penyerap) untuk penentuan laju produk ozon yang dipersiapkan untuk dikontaminasi keluaran gas ozon dari tabung lucutan plasma. Larutan penyerap merupakan campuran larutan standar 12dengan larutan pewama, spektrometer HP 8425A untuk menganalisa sampel yang telah dikontaminasi keluaran ozon selama dalam waktu tertentu (ditentukan harga absorbansinya), layar monitor komputer dapat langsung menampilkan data absorbansi dari larutan sampel. Peralatan pendukung lain juga sangat diperlukan seperti gelas pereaksi dan gelas ukur untuk mencampurkan dan menentukan volume larutan kimia (dalam pembuatan lamtan penyerap) dan timer/stop-watch untuk membatasi waktu operasi generator ozon serta untuk penentuan jumlah volume udara yang dialirkan.

Pelaksanaan

Percohaan

Pembentukan gas ozon pada ketiga macam tabung lucutan plasma I, II dan III dilakukan dengan cara sama yakni dengan menghisap udara bertekanan

atmosfir (dengan pompa udara) dengan kecepatan 2,50 liter per menit (lp01). Selanjutnya tabung lucutan tersebut dilucut menggunakan transformer tegangan tinggi bolak balik 25 kV, I kHz sedemi-kian hingga terjadi lucutan mikro dalam celah diantara katoda dan dielektrik pada tabung lucutan tersebut. Gas masukan udara setelah O1elewati celah tabung lucutan plasma pada lubang keluaran tabung tersebut telah berubah menjadi gas ozon.

Penentuan konsentrasi standar

h

dilakukan dengan cara sebagai berikut.

I. Membuat larutan standar

h

sebanyak 500 01]dari campuran bahan: 16 gr KI

+

3,173 gr

h

+

air ultra mumi.

2. Membuat larutan pewama sebanyak 2 liter dari campuran bahan: 27,22 gr KH2P04

+

28,4 gr Na2HP04

+

20 gr KI

+

air ultra O1umi.

3. Dari larutan no. I diambil volume bervariasi masing-01asing (0,4, 0,8, 1,6, 3,2) mililiter (01L). Kemudian masing-masing volume tersebut di-campur dengan larutan pewama pada no. 2 sehingga tercapai volume 50 mL sebagai larutan penyerap dengan demikian banyak mol 12 ber-variasi O1enjadi (10, 20, 40,80, ... ) flmol/50 mL. 4. Masing-masing larutan pada no. 3 dikontaminasi

dengan gas 03 keluaran dari tabung lucutan plasma selama waktu tertentu.

Prosiding PPI - PDIPTN 2006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006

122

-

ISSN 0216 - 3128 _{Agu:~ Purwadi, dkk.}

5. Masing-masing konsentrasi 12 pad a no. 4 ditentukan serapannya terhadap sinar UV dengan alat bantu spektrometer HP 8425A sehingga diperoleh grafik hubungan antara absorbansi terhadap jumlah mol Iodine (12) sebagai grafik kalibrasi konsentrasi standar 12,

Kalau grafik hubungan antara absorbansi terhadap jumlah mol 12telah diperoleh selanjutnya pengukuran produk ozon dengan variasi waktu lucutan dapat dilakukan dengan prosedur sebagai berikut[4] :

1. Mengambillarutan penyerap sebanyak 50 mL. 2. Mengkontaminasi larutan tersebut dengan

keluaran gas ozon dengan variasi waktu lucutan 3, 6 dan 10 detik ..

3. Mengamati serapan dari larutan yang telah terkontaminasi ozon dengan Spektrometer pada panjang gelombang 352 nm (maksimum 30 menit setelah larutan terkontaminasi ozon). 4. Membandingkan hasil serapan dengan grafik

kalibrasi konsentrasi

h

untuk mendapatkan konsentrasi 12pada larutan sampel.

Setelah serapan masing-masing sampel diketahui kemudian dibandingkan dengan grafik konsentrasi standar 12, akhimya didapatkan konsentrasih yang identik dengan konsentrasi ozon untuk masing-masing sam pel yang terkontaminasi ozon.

Penentuan produk ozon menggunakan tabung lucutan plasma dengan variasi ukuran geometri elektroda dan penggantian jenis bahan dielektrik serta bahan anoda dilakukan dengan bantuan bahan-bahan tarutan kimia seperti di atas serta alat Spektrofotometer HP8452A. Pembuatan gas ozon dari masing-masing ketiga bentuk tabung lucutan plasma tersebut dilakukan selama waktu tertentu. Seperti telah ditunjukkan pada Tabel I, II dan III di atas bahwa untuk tabung lucutan plasma I dengan menggunakan anoda berdiameter (/>a

=

14,50 mm

dan panjang La = 120 mm maka luasan elektroda efektif adalah AI = 7r: (/>a La = 109,32 cm2, tabung

lucutan plasma II dengan anoda berdiameter (/>a

=

19,20 mm dan panjang La

=

160 mm maka luasan elektroda efektifnya adalah An =7r: (/>a La = 193,02

cm2 sedang untuk tabung lucutan plasma III karena ukuran geometri untuk diameter dan panjang anodanya adalah sarna dengan tabung lucutan plasma II maka luasan elektroda efektifuya juga sarna yakni Alii

=

1C(/>a La

=

193,02 cm2, hanyajenis

bahan dielektriknya saja yang berbeda yakni dibuat dari gelas pyrex (bukan dari gelas lunak) dan bahan anodanya dari bahan stainless steel (SS), bukan dari alluminium (AI).

Selanjutnya ketiga tabung lucutan plasma dengan karakteristik yang berbeda tersebut

diguna-kan untuk memproduksi ozon dan ditentudiguna-kan produk ozonnya masing-masing menggunakan prosedur yang sarna dengan penentuan produk ozon yang divariasi terhadap durasi waktu lucutan. Dengan membandingkan hasil produk ozon dari ketiga tabung lucutan tersebut maka dapat clitentukan atau diamati perkembangan hasilnya mana tabung lucutan plasma yang paling efektif.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Secara visual tampak dari hasil percobaan bahwa larutan KI yang semula berwama jemih setelah terkontaminasi dengan keluaran gas (semula udara) dari tabung lucutan plasma menjadi berwama kuning (wama h). Hal ini membuktikan bahwa gas ozon telah terproduksi karena sifat gas ozon adalah dapat membebaskan satu mol molekul12 dari larutan KI.

Hasil penentuan absorbansi (dari berbagai variasi konsentrasi larutan penyerap sebesar 10, 20, 40 dan 80 jlmol/50mL) sebagai fhngsi panjang gelombang dengan menggunakan spectrometer HP 8425A adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Dari Gambar 3 dapat ditunjukkan bahwa panjang gelombang yang daya absorbansinya paling optimal adalah sebesar 352 nano meter (nm), maka untuk selanjutnya panjang gelombang yang digunakan dalam percobaan analisa sampel penyerap adalah panjang gelombang tersebut. Atas dasar Gambar 3 selanjutnya kalau dibuat grafik linear hubungan antara konsentrasi terhadap absorbansi dan dicari harga slope (kemiringan)nya maka akan diperoleh slope sebesar 23747

±

1515 seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

Penentuan produk ozon dengan menggunakan tabung lucutan plasma I dilakukan dengan cara mengkontaminasi larutan penyerap sebanyak 50 mL dengan keluaran gas ozon (lama ozonisasi divariasi masing-masing selama 3, 6 dan 10 detik). Untuk mengetahui pengaruh luas bidang IUl:utan terhadap jumlah produk ozon, perlakuan ini dikerjakan pada tabung lucutan plasma I dan II, sedang untuk mengetahui pengaruh penggantian jenis bahan dielektrik dan jenis bahan anoda terhadap jumlah ozon yang dihasilkan dilakukan pada tabung lucutan plasma III dan IV.

Hasil pengukuran absorbansi terhadap panjang gelombang menggunakan spektrometer dari larutan penyerap (dengan perlakuan variasi terhadap durasi waktu lucutan) yang terjadi pada tabung lucutan I adalah seperti ditunjukkan pad a Gambar 5.

Prosldlng PPI - PDIPTN 2006

Agus Purwadi, dkk. Absorbance 1.25 1.00 0.75 0.50 0.00 • 200 ISSN 0216-3128 Standard Spectra , •••• -Konsentrui80,IJ.moJI50ml (0.'3108)

•••\- •• - Kon •• ntraei4.,IJ.mol 150 IIIl (0.51117)

•••• Kons.ntrasl28 ,1.111101 158 IIIL(0,23655)

Kons.ntrasl10 Amol 158mL(O,12615)

300 352 400 500 600

Wavelength (run)

700 800

/23

-Gambar 3. Grafik absorbansi terhadap panjang gelombang pad a ber-bagai konsentrasi larutan 12,

1,25 1,00 ,~ ~ 0,75 ..0

~

'/1 ..0

<

0,50 0,25 0 0 _{Y =23747X}

R

2=

0,9955

0,00002 0,00004 0,00006 0,00008

Konsentrasi

(mo1l50mL)

0,00010

Gambar 4. Grafik hubungan antara absorbansi terhadap konsentrasi 12,

Dengan mengingat bahwa I mol ozon dapat membebaskan I mol

h

dari larutan KI, maka absorbansi I mol

h

adalah identik dengan I mol ozon yang diserap. Atas dasar pengertian ini maka dengan diketahuinya harga absorbansi pada berbagai harga konsentrasi 12standar pada Gambar 4 di atas, maka konsentrasi ozon dari hasil variasi waktu dapat ditentukan. Selanjutnya juga mengingat bahwa I mol ozon adalah 24 gram-molekul dalam volume molar 24,45 liter pada suhu kamar dan tekanan I

atmosfer'sJ, maka hubungan kesetaraan jumlah ozon dalam satuan mikromol per liter (Jlmol/L) dengan mikrogram (Jlg) setelah dihitung diperoleh harga kesetaraan sebagai I Jlmol/L

=

0,982 Jlg, yang menunjukkan bahwa produk ozon dapat dinyatakan dalam satuan Jlg atau mg (milli gram). Akhirnya hasil pengukuran dan penentuan prod uk ozon dengan variasi durasi waktu lucutan pada tabung lucutan plasma I dapat diperoleh ditunjukkan pada Tabel 4.

Pros/ding PPI - PDIPTN 2006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan • SATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006

124 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 ISSN 0216 - 3128 Sample Spectra

- - - - •••• 18 deti!I. tabung ••.•M*n !)belll* I ~.5327a)

- •• 3 detik, talmng Iocutan ptunta IttI.12195)

~f Purwadi, dkk.

0.00'

200 300 352 400 500 600

Wave:length tnm)

roo 800

Gambar 5. Hasil pengukuran absorbansi terhadap panjang gelombang untuk berbagai durasi waktu lucutan pada tabung lucutan I.

Tabel 4. Hasil pengukuran dan penentuan produksi ozon pada tabung lucutan plasma I. No. WaktuAbsorbansiKonsentrasiProduk ozonLaju Prod uk ozon

(detik) (J.1moI/50mL) (mg) (mg/dt)

I

3 0,121965,1350,1010,034 2

6

0,2908012,2490,2410,040 3 10 0,5327822,4350,4010,040

Sample Spectra

Ab50rbance 1.101 .

II

I

0.n5~''''.-o.so·t

...

--,....• 0.35

. - . - . - . ..,.11

detik, tabung lucutan plaOOla II(O,85H 1)

- • - • - • ..,. 6 detik, tabung lucutan plaOOla II (0,5$256)

.•..- .-+

3 detill. tabtJOg lucutan p~a II (0.28134)

0.10 0.00

200 300 352 400 500 600

Wavelenath tnm)

700 ₈₀₀

Gambar 6. Hasil pengukuran absorbansi terhadap panjang gelombang untuk berbagai durasi waktu lucutan pada tabung lucutan plasma II.

Prosiding PPI - PDIPTN 2006

Agus Purwadi, dkk.

-

ISSN 0216 - 3128 125 Demikian pula penentuan produk ozon

dengan menggunakan tabung lucutan plasma 11juga dikerjakan dengan perlakuan sarna seperti pada tabung lucutan I, dimana luas bidang lucutan plasma 11 adalah sebesar 193,02 cm2•. Hasil pengukuran

absorbansi terhadap panjang gelombang mengguna-kan spektrometer HP8452A dari larutan penyerap (dengan perlakuan variasi terhadap waktu lucutan) yang terjadi pada tabung lucutan plasma 11 adalah seperti ditunjukkan pad a Gambar 6.

Hasil produk ozon pada tabung lucutan plasma 11 dengan variasi durasi waktu lucutan adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 5.

Demikian pula pengukuran dan penentuan produksi ozon pada tabung lucutan plasma 111 dilakukan dtmgan metode yang sarna dengan pada tabung lucutan I dan II, yang hasilnya seperti ditunjukkan pada Tabel 6.

Atas dasar hasil perbandingan produk ozon dari kedua macam ozonizer yang masing-masing luasan tabung lucutannya divariasi tersebut dapat ditunjukkan bahwa pad a kondisi perlakuan durasi waktu lucutan yang sarna maka dengan adanya pelipatan luas bidang lucutan telah diperoleh produk ozon yang lebih besar yakni sebanding dengan pertambahan luas bidang lucutannya. Ditunjukkan pada Tabel 4, 5 dan 6 bahwa durasi waktu lucutan yang paling optimum adalah selama 6 detik, dimana pada ketiga tabung I, 11 dan 111 diperoleh produk ozon paling maksimum yakni masing-masing 0,040

mgldt, 0,155 mgldt dan 0,326 mgldt. Dari tabung lucutan plasma I ke 11 terjadi peningkatan produk sebesar 287,5 %, hal ini bisa terjadi karena luas bidang lucutan (A) yang Jebih besar maka jumlah dan penyebaran lucutan mikro akan lebih besar pula sehingga kemungkinan proses terjadinya rekombi-nasi atom oksigen menjadi molekul ozon akan lebih

besar dan produksi ozon pada ozonizer akan bertambah pula. Sedang pada tabung lucutan plasma II ke III dengan ukuran tabung lucutan plasma yang sarna tetapi pada tabung III digunakan komponen bahan dielektrik dari gelas pyrex (se-belumnya gelas lunak) serta bahan komponen anoda diganti dengan bahan stainless steel (sebelumnya alluminium) temyata dapat meningkatkan prod uk ozon hingga I 10,3 %. Hal ini dapat terjadi karena harga konstanta dielektrik (8) dari gelas pyrex lebih besar dari pada gelas lunak seperti telah dijelaskan oleh F. Bastein[S] bahwa produk ozon maksimum selain bergantung pada luasan dielektrik (A) juga sebanding dengan konstanta dielektrik (e). Sebenar-nya produk ozon maksimum tersebut juga ber-gantung pad a harga ftequensi tegangan yang dipakai (f), kwadrat tegangan yang lewat celah lucutan (V),

dan berbanding terbalik dengan ketebalan dielektrik (d), tetapi karena besaran-besaran fisis tersebut dalam percobaan dibuat berharga tetap sehingga tidak akan ada pengaruh terhadap hasilproduknya. Bahan komponen anoda digunakan stainless steel (bukan alluminium) juga sangat dimungkinkan akan sedikit banyak memberikan kontribusi dalam peningkatan produk ozon mengingat stainless steel akan jauh lebih tahan dalam menerima benturan berkas elektron dari permukaan katoda (permukaan bahan tidak lebih cepat aus) sehingga jarak celah lucutan tidak akan cepat berubah (mengganggu) selama proses pembentukan ozon dalam tabung lucutan. Akhimya dapat disimpulkan bahwa untuk memperoleh produk ozon maksimum, maka luasan permukaan tabung lucutan harus dibuat maksimum, digunakan komponen dielektrik dari bahan gelas pyrex serta parameter jarak celah lucutan diusahakan tetap (tidak berubah) yakni dengan memilih anoda dari bahan stainless steel dari pada digunakan bahan alluminium.

Tabel 5. HasH pengukuran dan penentuan produksi ozon pada tabung lueutan plasma II. No. WaktuAbsorbansiLaju Produk ozonProduk ozonKonsentrasi

(detik) (IlmoI/50mL) (mg) (mg/dt)

I

3 0,2813423,6940,4650,155 2 6 0,5625647,3790,9310,155 3 10 0,8544171,9511,4130,141

Tabd 6. HasH pengukuran dan penentuan produksi ozon pad a tabung lueutan plasma III. No. WaktuAbsorbansiProduk ozonLaju ProdukKonsentrasi ozon

(detik) (IlmoI/50mL) (mg) (mg/dt)

I

3 0,2901848,8790,9600,320 2 6 0,5912699,5931,9560,326 3 10 0,96427162,4243,1900,319

Prosiding PPI - PDIPTN 2006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Jull 2006

126

!!!!!!!!!!! ISSN 0216-3128 Ag~I.~Purwadi, dkk.

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan dengan menggunakan gas masukan udara berkecapatan 2,50 Ipm pada tegangan lucut sebesar 25 kV dapat ditunjukkan bahwa besar prod uk ozon (dengan perlakuan durasi waktu lucutan tertentu) adalah berbanding turus dengan luas tabung lucut, harga konstanta dielektrik serta jenis bahan anoda yang digunakan. Pad a jangka waktu lucutan optimum selama 6 detik dapat

ditunjukkan bahwa laju produk ozon yang diperoleh terus mengalami peningkatan produk yakni pada tabung lucutan plasma I sebesar 0,040 mg/dt, tabung lucutan plasma II sebesar 0,155 mg/dt dan pada tabung lucutan plasma III sebesar 0,326 mg/dt.

UCAP AN TERIMA

KASIH

Dengan selesainya penelitian ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada para teknisi di Bidang: Elektro Mekanik, Akselerator serta Kimia & Proses Bahan, atas bantuan tenaganya selama dalam pembuatan alat ozonizer, sampel larutan penyerap hingga sampai analisa sampel hasil petcobaan.

DAFTAR PUS TAKA

1. F. BASTEIN

et a/., The Determination Of Basic

Quantities During Glow To Transition In A

Positive Point To Plane Discharge,

Journal

Physics D : Application Physics, 12, pg 249-263, 1979.

2. AGUS PUR WADI, dkk.,

Konstruksi Reaktor

Multi Kamal" Tipe Koaxial,

Prosiding PPI

Litdas Iptek Nuklir P3TM-Batan Yogyakarta, 13 Juli 2004.

3. WmDI USADA, dkk.,

Konstruksi Sumber

Daya Generator Ozon,

Prosiding PPI Litdas

Iptek Nuklir P3TM-Batan Yogyakarta, 27 Juni 2002. Sumber asli diambil dari Internet:

/www.geocities.com/CapeCana veraf/Lab/ 5322/h v2.html.

4. AGUS PURWADI, dkk.,

Pembentukan dan

Pengukuran

Produk Ozon Pada Ozonizer

Plasma,

Prosiding PPI Litdas Iptek Nuklir

P3TM-Batan Yogyakarta, 7-8 Agustus 200 I. 5. SOaK YEN W.,

Construction and Studies of A

Plasma Ozonizer,

Ph. D. Thesis, Department of

Physics, Univ.ersity of Malaya, Malaysia, 1996.

TANYAJAWAB

Widarto

- Apakah alat ini sudah dapat diaplikasikan? - Aplikasi pada bidang apa saja?

Agus Purwadi

- Sudah, namun masih dalam skala laboratorium.

- Pada

berbagai

bidang

:

pertanian,

dan

pengolahan

limbah

cair

karena

sifat

ozon

sebagai oksidan kuat.

Sunardi

- Apakah peningkatan ozon yang dihasilkan hanya dengan variasi ukuran tabung saja? Apakah ada parameter yang lain.

- Berapa optimasi ozon yang telah dicapai.

Agus Purwadi

- Tidak, juga parameter besar frekuensi, jenis

bahan/komponen yang digunakan sebagai

elek-troda dan dielektrik tabung lucutan plasmanya.

- Hasi/ optimasi yang telah dicapai 0,326 mg/det

dengan parameter

seperti

ditunjukkan pada

Tabel3.

Prosldlng PPI • PDIPTN 2006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN Yogyakarta, 10 Jull 2006