Pengaruh Kadar Kalium Abu Kulit Buah Kelapa dalam Mengkatalisis Reaksi Transesterifikasi Crude Palm Oil (CPO) Menjadi Metil Ester

(1)

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG

KELAPA SAWIT DENGAN AKTIVATOR H

3

PO

4

SKRIPSI

Oleh

AMRAN JAPIP

080405024

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG

KELAPA SAWIT DENGAN AKTIVATOR H

3

PO

4

SKRIPSI

Oleh

AMRAN JAPIP

080405024

\

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG KELAPA SAWIT DENGAN AKTIVATOR H3PO4

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Sejauh yang saya ketahui, skripsi ini bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan atau yang pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Demikian pernyataan ini di buat apabila dikemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 4 Juli 2014

(4)

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG KELAPA SAWIT DENGAN AKTIVATOR H3PO4

dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang sarjana pada tanggal 16 Juli 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/ sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui,

Koordinator Skripsi

Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002

Dosen Pembimbing

Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, MS NIP. 19611225 198903 1 003

Dosen Penguji I

Dr. Ir. Taslim, MSi.

NIP. 19650115 199003 1 002

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Kadar Kalium Abu Kulit Buah Kelapa dalam Mengkatalisis Reaksi Transesterifikasi Crude Palm Oil (CPO) Menjadi Metil Ester”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Melalui penelitian ini diperoleh kondisi operasi optimum, yaitu suhu pirolisis 400_oC, waktu pirolisis 1 jam dan konsentrasi aktivator asam fosfat (H3PO4) 20 %

sehingga dihasilkan bilangan iodin tertinggi sebesar 403,5 mg/g.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, MS selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik. 2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT sebagai

dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 7 Juli 2014 Penulis,

(6)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :

1. Kedua orang tua penulis, Japip Soemarni dan Eluni Wy yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Seluruh keluarga penulis terutama abang dan adik saya, Japip Sidek, Susilo Japip, dan Liana Japip yang telah memberikan doa kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Koordinator penelitian Jurusan Teknik Kimia USU yang telah memberikan saran, motivasi dan semangat dalam menyelesaikan penelitian dan skripsi ini.

4. Erika Mulyana Gultom atas kerjasamanya selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

(7)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Amran Japip

NIM : 080405024

Tempat, tanggal lahir : Medan,29 September 1990 Nama orang tua : Japip Soemarni dan

Eluni Wy Alamat orang tua :

Jl. Mojopahit No. 45/67 Medan

Asal Sekolah:

 SD Hang Kesturi Medan tahun 1996-2002  SMP Sutomo 1 Medan tahun 2002 – 2005  SMA Sutomo 1 Medan tahun 2005 – 2008 Pengalaman Organisasi:

(8)

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi optimum karbon aktif yang terbuat dari cangkang kelapa sawit yang diaktivasi dengan H3PO4 berdasarkan

bilangan iodin. Metodologi penelitian meliputi proses penyiapan bahan baku, aktivasi, pirolisis dan pengujian. Tahap aktivasi dilakukan dengan variasi konsentrasi aktivator H3PO4, yaitu 10 %, 15 %, 20 % dan 25 %. Tahap pirolisis

dilangsungkan dengan variasi suhu pirolisis 300 oC, 400 oC, 500 oC dan 600 oC serta dengan variasi waktu pirolisis yaitu 1 jam, 1,5 jam, 2 jam, dan 2,5 jam. Pengujian dilakukan dengan uji bilangan iodin karbon aktif metode standar ASTM D 4607 - 94 modified. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi operasi optimum, yaitu konsentrasi aktivator H3PO4 20 %, suhu pirolisis 400_oC

dan waktu pirolisis 1 jam menghasilkan bilangan iodin tertinggi sebesar 403,5_mg/g.

(9)

ABSTRACT

This research is aimed to determine the optimum operation condition of preparing activated carbon from palm kernel shell by chemical activation using phosphoric acid (H3PO4) as activating agent. The research methodology consists of

preparation of raw material, activation, pyrolysis, and testing. Activation step is carried out by varying the activator concentration, that is, 10 %, 15 %, 20% and 25 %. The pyrolysis stage is executed by setting the variation of pyrolysis temperature, namely 300 oC, 400 oC, 500 oC and 600 oC as well as the variation of pyrolysis time, i.e 1 hour, 1,5 hours, 2 hours and 2,5 hours. The testing step is investigated by using standard iodine number method (ASTM D 4607 - 94 modified). The result shows the optimum condition of activated carbon prepared based on the variation of activator concentration 20 %, pyrolysis temperature 400

o

C, and pyrolysis time 1 hour generates the highest iodine number 403,5 mg/g.

(10)

DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

2.2.1 Proses pembuatan Karbon Aktif 9

2.2.1.1 Proses pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivasi 9 Fisika

2.2.1.2 Proses pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivasi 10 Kimia

2.2.1.2.1 Proses Pembuatan Karbon Aktif dengan 11 Aktivator H3PO4

2.3 PIROLISIS 13

(11)

2.3.1.1 Slow Pyrolysis (Pirolisis Lambat) 13 2.3.1.2 Fast Pyrolysis (Pirolisis Cepat) 13 2.3.1.3 Flash Pyrolysis (Pirolisis Kilat) 14 2.4 FAKTOR - FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KUALITAS 14

KARBON AKTIF

2.4.1 Suhu Pirolisis 14

2.4.2 Konsentrasi Zat Aktivator 15

2.4.3 Laju Alir Nitrogen 16

2.4.4 Waktu Pirolisis 17

2.5 METODE KARAKTERISASI KARBON AKTIF 19

2.5.1 Bilangan Iodin 19

2.6 APLIKASI KARBON AKTIF 19

2.7 ANALISA EKONOMI 20

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 22

3.1LOKASI PENELITIAN 22

3.2BAHAN PENELITIAN 22

3.3PERALATAN PENELITIAN 22

3.4 RANGKAIAN PERALATAN 23

3.4.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Arang Aktif dan Analisa 23 Bilangan Iodin

3.4.2 Vertical Tubular Reactor (Furnace) 24

3.5 PROSEDUR PENELITIAN 25

3.5.1 Prosedur Aktivasi Cangkang Kelapa Sawit dengan Asam 25 Fosfat (H3PO4)

3.5.2 Prosedur Pirolisis Cangkang Kelapa Sawit 25

3.5.3 Prosedur Analisa Bilangan Iodin 26

3.6 FLOWCHART PERCOBAAN 27

3.6.1 Prosedur Aktivasi Cangkang Kelapa Sawit dengan Asam 27 Fosfat (H3PO4)

3.6.2 Flowchart Pirolisis Cangkang Kelapa Sawit 28

3.6.3 Flowchart Analisa Bilangan Iodin 29

(12)

4.1 PENDAHULUAN 29 4.2 PENGARUH KONSENTRASI AKTIVATOR H3PO4 TERHADAP 29

BILANGAN IODIN KARBON AKTIF

4.3 PENGARUH SUHU PIROLISIS TERHADAP BILANGAN IODIN 32 KARBON AKTIF

4.4 PENGARUH WAKTU PIROLISIS TERHADAP BILANGAN 35 IODIN KARBON AKTIF

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 39

5.1 KESIMPULAN 39

5.2 SARAN 39

(13)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Perkembangan Struktur Internal Karbon Aktif 7 Gambar 2.2 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin 15

Karbon Aktif

Gambar 2.3 Grafik Hubungan Konsentrasi Aktivator H3PO4 Terhadap 16

Bilangan Iodin Karbon Aktif

Gambar 2.5 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap 17 Bilangan Iodin Karbon Aktif

Gambar 2.6 Grafik Hubungan Waktu Pirolisis Terhadap 18 Bilangan Iodin Karbon Aktif

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Arang Aktif dan Analisa 23 Bilangan Iodin

Gambar 3.2 Vertical Tubular Reactor (Furnace) 24 Gambar 3.3 Flowchart Aktivasi Cangkang Kelapa Sawit dengan Asam Fosfat 27

(H3PO4)

Gambar 3.4 Flowchart Pirolisis Cangkang Kelapa Sawit 28

Gambar 3.5 Flowchart Analisa Bilangan Iodin 29

Bilangan Iodin pada Suhu Pirolisis 300 oC

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 33 Waktu Pirolisis 1 jam

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 34 Waktu Pirolisis 1,5 jam

(14)

Waktu Pirolisis 2 jam

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Suhu Pirolisis Terhadap Bilangan Iodin pada 35 Waktu Pirolisis 2,5 jam

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Waktu PirolisisTerhadap Bilangan Iodin 36 pada Konsentrasi Aktivator H3PO4 10 %

Gambar L3.1 Persiapan Bahan 49

Gambar L3.2 Aktivasi dan Pirolisis 49

(15)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Kandungan Cangkang Kelapa Sawit 5

Tabel 2.2 Kandungan dan Tekstur Karbon Aktif yang Dihasilkan 6 Tabel 2.3 Distribusi Volum Pori Karbon Aktif 8 Tabel 2.4 Kondisi Operasi pada Setiap Jenis Proses Pirolisis Beserta Produk 13 Tabel 2.5 Aplikasi Penggunaan Karbon Aktif dalam Industri 20 Tabel 2.6 Rincian Singkat Bahan Baku yang Digunakan Beserta 21

Total Biaya

Tabel L1.1 Data Percobaan Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator

(16)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

IAN Iodine Adsorption

Number (Bilangan Iodin)

mg/gram

Ms Molaritas Natrium

Tiosulfat

N

Vb Volume Natrium

Tiosulfat yang Terpakai Saat Titrasi

ml

Vs Volume Natrium

Tiosulfat yang Terpakai Saat Titrasi Blanko

ml

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA PERCOBAAN 45

L1.1 DATA PEMBUATAN KARBON AKTIF DENGAN 45 AKTIVATOR H3PO4

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 47

L2.1 PERHITUNGAN BAHAN 47

L2.2 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN 48

LAMPIRAN 3 LAMPIRAN GAMBAR 49

L3.1 PERSIAPAN BAHAN 49

L3.2 AKTIVASI DAN PIROLISIS 49