PENGARUH SUHU AKTIVASI TERHADAP KUALITAS KARBON AKTIF SERBUK GERGAJI KAYU SEMBARANG YANG
DIMANFAATKAN SEBAGAI PENJERNIHAN AIR SUMUR Ds. SUMBER KARYA Kec. BINJAI TIMUR KOTA BINJAI
SKRIPSI
AGUS NINGSIH
090801001
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2014
PENGARUH SUHU AKTIVASI TERHADAP KUALITAS KARBON AKTIF SERBUK GERGAJI KAYU SEMBARANG YANG
DIMANFAATKAN SEBAGAI PENJERNIHAN AIR SUMUR Ds. SUMBER KARYA Kec. BINJAI TIMUR KOTA BINJAI
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
AGUS NINGSIH 090801001
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2014
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH SUHU AKTIVASI TERHADAP
KUALITAS KARBON AKTIF SERBUK
GERGAJI KAYU SEMBARANG YANG
DIMANFAATKAN SEBAGAI PENJERNIHAN AIR SUMUR Ds. SUMBER KARYA Kec. BINJAI TIMUR KOTA BINJAI
Kategori : SKRIPSI
Nama : AGUS NINGSIH
Nomor Induk Mahasiswa : 090801001
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, Januari 2014
Komisi Pembimbing
Pembimbing I, Pembimbing II,
Drs. Herli Ginting, MS Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si NIP. 195505191986011001 NIP. 197211152000121001
Diketahui/Disetujui oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
PERNYATAAN
PENGARUH SUHU AKTIVASI TERHADAP KUALITAS KARBON AKTIF SERBUK GERGAJI KAYU SEMBARANG YANG
DIMANFAATKAN SEBAGAI PENJERNIHAN AIR SUMUR Ds. SUMBER KARYA Kec. BINJAI TIMUR KOTA BINJAI
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 28 Januari 2014
AGUS NINGSIH 090801001
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT atas segala rahmat dan karuniaNya yang telah memberikan hikmat dan kesehatan kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi berjudul “PENGARUH SUHU AKTIVASI TERHADAP KUALITAS KARBON AKTIF SERBUK GERGAJI KAYU SEMBARANG YANG DIMANFAATKAN SEBAGAI PENJERNIHAN AIR SUMUR Ds. SUMBER KARYA Kec. BINJAI TIMUR KOTA BINJAI”, disusun untuk menyelesaikan Program Sarjana S-1 pada Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini penulis banyak mengucapkan terimakasih kepada Bapak Drs. Herli Ginting, MS dan Bapak Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Sutarman selaku Dekan FMIPA USU, ketua dan sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU Bapak Dr. Marhaposan Situmorang dan bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Mester Sitepu, M.Sc selaku dosen wali penulis. Ucapan terima kasih kapada Ibu Sri Pratiwi Aritonang, SSi,MSi yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini serta kepada Dosen, staff dan karyawan Departemen Fisika FMIPA USU yang telah membantu penulis dalam melaksanakan perkuliahan selama berada di Departemen Fisika S1.
Teristimewa juga saya ucapkan terimakasih yang begitu besar kepada kedua orang tua saya yang sangat saya cintai, Ayahanda Zainuddin dan Ibunda Fauziah Hanum untuk semua dukungan yang telah diberikan dalam penyelesaian tugas akhir saya ini baik dalam dukungan, moril dan materil. Tidak lupa juga saya berterimakasih kepada adik – adik penulis dan kepada seluruh keluarga besar saya yang sudah banyak membantu dalam segala hal, saya ucapakan terimakasih.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada seluruh rekan-rekan stambuk 2009 Fisika FMIPA USU terutama Monora Panca Bakara selaku teman seperjuangan dalam melaksanakan penelitian, Agus P Siahaan, Suhartina Malau,Ferdi Aulia, Poltak, Zainaluddin,Helen,Nurzannah,Fitri Yuniarti, Arvilla, yang telah banyak memberikan semangat dan motivasi serta membantu selama penulis di Fisika. Dan juga kepada rekan-rekan di Lab Kimia Analitik dan Lab Kimia Dasar LIDA atas bantuan yang telah diberikan kepada peneliti selama melakukan penelitian. Dan Kepada adik-adik stambuk 2012 ,adin, cut hani, fauzi, iqbal, fitri,halim dan lainnya yang tidak bisa penulis sebutkan namanya penulis ucapkan terimakasih atas dukungannya. Dan tidak terlupakan buat yang tercinta dan terkasih M. Junaidi Hakim NST, SSi atas dukungan dan perhatiaanya kepada penulis.
Akhir kata, Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih banyak kesalahan dan kekurangan disebabkan keterbatasan pengetahuan yang penulis miliki. Namun demikian, penulis telah berusaha semaksimal mungkin dengan harapan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya. Dan penulis juga sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan skripsi ini sehingga jadi lebih bermanfaat bagi semua pembaca.
PENGARUH SUHU AKTIVASI TERHADAP KUALITAS KARBON AKTIF SERBUK GERGAJI KAYU SEMBARANG YANG DIMANFAATKAN SEBAGAI PENJERNIHAN AIR SUMUR
Abstrak
Telah dilakukan pembuatan karbon aktif dengan metode aktivasi secara kimia fisika yaitu dengan mencampurkan karbon dengan larutan asam fospat 15% yang didiamkan selama 24 jam kemudian dilanjutkan dengan pemanasan di dalam tanur pada suhu 500oC sampai 800oC dengan waktu pemanasan selama 1 jam. Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui kualitas arang aktif yang dipengaruhi oleh suhu aktivasi serta bagaimana daya serap karbon aktif terhadap kekeruhan air sumur. Pada analisa daya serap karbon aktif terhadap air sumur, metode yang digunakan adalah pengendapan selama 2 jam dengan 100 mL air mulai dari 2 gram sampai 10 gram. Karbon aktif yang digunakan berasal dari serbuk gergaji kayu campuran. Dari hasil penelitian telah peneliti lakukan menunjukkan bahwa karbon aktif yang mempunyai karakteristik terbaik adalah karbon aktif yang diaktivasi pada suhu 800oC dan waktu aktivasi 1 jam yang menghasilkan kadar air 11,8%, kadar abu 7,5%, kadar zat mudah menguap 22,6%, kadar karbon terikat 69,9% dan daya serap terhadap kalium iodida 252,2099 mg/g. Dari karbon aktif yang mempunyai karakteristik terbaik ini digunakan untuk mengurangi tingkat kekeruhan air sumur. Hasil kekeruhan air sumur yang diadsorbsi karbon aktif serbuk gergaji kayu sembarang memperoleh hasil yang lebih baik dari pada hasil kekeruhan air sumur yang diadsorbsi oleh karbon aktif komersial.
Kata kunci : Karbon aktif, karbon aktif komersial, serbuk gergaji kayu
EFFECT OF THE ACTIVATION TEMPERATURE ON THE QUALITY OF WOOD SAWDUST MIXTURE ACTIVATED CARBON WHICH IS
USED WATER PURIFICATION WELLS
Abstract
Activated carbon has been fabricated with the method activation physical chemistry by mixing carbon with phosphate 15% acid solution was allowed to stand for 24 hours was followed by heating in a furnace at a temperature of 500oC to 800oC with heating time for 1 hour. This research was conducted aimed to determine the quality of activated charcoal which was influenced by the activation temperature and how active carbon absorption of the turbidity of water wells. In the analysis of activated carbon absorption to water wells, the method used was the precipitation for 2 hours with 100 mL of water ranging from 2 grams to 10 grams. Activated carbon is derived from wood sawdust mixture. From the research has been done show that activated carbon has the best characteristics of the activated carbon was activated at a temperature of 800oC and heating time for 1 hour with a water content of 11.8%, ash content7.5%, volatile matter content of 22.6%, a
carbon content of 69,9% and the absorption
of potassium iodide 252.2099 mg / g. Of activated carbon that has the best characteristics was used to reduce the turbidity of water wells. The results of well water turbidity adsorbed activated carbon mixed wood sawdust obtained better results than the results of turbidity adsorbed by commercial activated carbon.
Keywords: Activated carbon, commercial activated carbon, wood sawdust mixture, activation, water purification
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak v Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel x
Daftar Gambar xi
BAB I Pendahuluan
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Rumusan Masalah 2
1.3. Batasan Masalah 2
1.4.Tujuan Penelitian 3
1.5. Manfaat Penelitian 3
1.6. Sistematika Penulisan 3
BAB II Tinjauan Pustaka
2.1. Serbuk Gergaji kayu 5
2.2. Karbon Aktif (Arang Aktif) 6
2.2.1. Struktur Karbon Aktif 8
2.2.2. Proses Aktivasi Karbon Aktif 10
2.2.3. Sifat Karbon Aktif 11
2.2.4. Kualitas Karbon Aktif 12
2.2.5. Kegunaan Karbon Aktif 13
2.3. Adsorbsi 14
2.3.2. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Adsorbsi 15
2.3.3. Adsorben 16
2.4. Kualitas Air 17
2.5. Pengujian Kualitas Karbon Aktif 18
BAB III Metode Penelitian
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 21
3.2. Alat dan Bahan 21
3.3. Prosedur Penelitian 22
3.3.1. Proses Pengarangan Serbuk Gergaji Kayu 22 3.3.2. Proses Pengaktivasian Karbon Aktif 22
3.3.3. Uji Kualitas Karbon Aktif 22
3.3.4. Uji Kualitas Air Sumur 24
3.4. Diagram alir Penelitian 25
3.4.1.Diagram pembuatan arang serbuk gergaji kayu 25 3.4.2.Diagram aktivasi karbon aktif serbuk gergaji kayu 26 3.4.3.Diagram Analisa Kualitas Karbon Aktif Serbuk Gergaji
Kayu 27
3.4.4.Diagram Analisa Daya Serap Karbon Aktif Serbuk Gergaji
Kayu 29
BAB IV Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil Penelitian 31
4.1.1.Analisis Kadar Air Karbon Aktif 31 4.1.2.Analisis Kadar Abu Karbon Aktif 33 4.1.3.Analisis Kadar Zat Mudah Menguap Karbon Aktif 34 4.1.4.Analisis Kadar Karbon Terikat Pada Karbon Aktif 35 4.1.5.Analisis Daya Serap Karbon aktif Terhadap Kalium
Iodida 37
4.1.6.Analisis Daya Serap Karbon Aktif Serbuk Gergaji Kayu Dan Karbon Aktif Komersial Terhadap Air Sumur 38
4.2.1.Analisis Kualitas Karbon Aktif Serbuk Gergaji Kayu 40 4.2.2.Analisis Daya Serap Karbon Aktif Terhadap Kekeruhan
Air Sumur 41
BAB V Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan 42
5.2. Saran 43
Daftar Pustaka Lampiran I Lampiran II
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Kualitas Arang Aktif 12
Tabel 2.2. Penggunaan Arang Aktif Dalam Bidang Industri, Kedokteran
dan lainnya 13
Tabel 2.3. Persyaratan Kualitas Air Bersih Secara Fisika 18 Tabel 4.1 hasil analisis kadar air karbon aktif serbuk gergaji kayu 32 Tabel 4.2 hasil analisis kadar abu karbon aktif serbuk gergaji kayu 33 Tabel4.3 hasil analisais kadar zat mudah menguap karbon aktif serbuk
gergaji kayu 34
Tabel 4.4 hasil analisa kadar karbon terikat pada karbon aktif serbuk
gergaji kayu 36
Tabel 4.5.Hasil Analisis Daya Serap Karbon Aktif Terhadap
Kalium Iodida 37
Tabel 4.6 Hasil Analisis Daya Serap Karbon Aktif Serbuk Gergaji Kayu
Terhadap Air Sumur 39
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Pengaruh Ukuran Pori Pada Penyerapan Fasa Cair 9 Gambar 4.1. Grafik Pengaruh Suhu Aktivasi Karbon Aktif Serbuk Gergaji
Kayu Terhadap Kadar Air Karbon Aktif 32 Gambar 4.2. Grafik Pengaruh Suhu Aktivasi Karbon Aktif Serbuk Gergaji
Kayu Terhadap Kadar Abu Karbon Aktif 33 Gambar 4.3.Grafik Pengaruh Suhu Aktivasi Karbon Aktif Serbuk Gergaji
Kayu Terhadap Kadar Zat Mudah Menguap Karbon Aktif 35 Gambar 4.4. Grafik Pengaruh Suhu Aktivasi Karbon Aktif Serbuk Gergaji
Kayu Terhadap Kadar Karbon Terikat Pada Karbon Aktif
Serbuk Gergaji Kayu 36
Gambar.4.5. Grafik Pengaruh Suhu Aktivasi Karbon Aktif Serbuk Gergaji Kayu Terhadap Daya Serap Kalium Iodida 38 Gambar.4.6. Grafik Daya Serap Karbon Aktif Terhadap Kekeruhan Air
