PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK (SALACCA EDULIS) DENGAN IMPREGNASI ASAM FOSFAT (H 3 PO 4 ) SKRIPSI

(1)

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK

(SALACCA EDULIS) DENGAN IMPREGNASI

ASAM FOSFAT (H

3

PO

4

)

SKRIPSI

Oleh

ARION SYAPUTRA

100405006

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MARET 2015

(2)

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK

(SALACCA EDULIS) DENGAN IMPREGNASI

ASAM FOSFAT (H

3

PO

4

)

SKRIPSI

Oleh

ARION SYAPUTRA

100405006

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MARET 2015

(3)

(4)

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca edulis) dengan Impregnasi Asam Fosfat (H3PO4)”, berdasarkan hasil penelitian yang

penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, M.S, selaku dosen pembimbing penelitian yang telah banyak memberikan kepada penulis dalam penentuan judul, penelitian, dan penyusunan laporan.

2. Prof. Dr. Ir.Rosdanelli Hasibuan, MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing penulis dalam hal akademik selama penulis kuliah di Teknik Kimia USU.

3. Ir. Renita Manurung, MT, selaku Koordinator Penelitian dan Skripsi. 4. Dr. Eng. Irvan, ST, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia USU. 5. Dr. Fatimah, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU. 6. Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis dalam

hal administrasi selama kuliah.

7. Leli dan Hari Abrido, selaku Koordinator Laboratorium Baristand Industri Medan.

8. Rekan mahasiswa Teknik Kimia USU, terutama angkatan 2010 yang telah mendukung dan membantu penulis mulai dari awal berjumpa di hari pertama kuliah di kampus hingga akhirnya penulis bisa menyelesaikan skripsi.

9. Adek-adek mahasiswa Teknik Kimia, terutama stambuk 2013 yang telah mendukung dan membantu penulis hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini.

(6)

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, Maret 2015

Penulis,

(7)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini

kepada keluarga besar penulis atas

dukungan dan kasih sayang mereka,

terutama kepada ayahanda Togar

Aritonang dan ibunda Restauli

(8)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Arion Syaputra NIM: 100405006

Tempat/tgl lahir: Sitinjak, 05 Mei 1992 Nama orang tua: Togar Aritonang Alamat orang tua:

Jalan Sibolga km. 16 Sitnjak Kab. Tapanuli Selatan

Asal sekolah

 SD Negeri 142483 Sitinjak 1998 – 2004

 MTs Negeri Batangtoru tahun 2004 – 2007

 SMA N 1 Angkola Barat 2007-2010 Pengalaman organisasi/kerja:

1. Covalen Study Group (CSG) 2012-2013 sebagai anggota HUMAS 2. HIMATEK USU periode 2013-2014 sebagai anggota HUMAS 3. HMI periode 2010-2011 sebagai anggota

4. Kerja Praktek di PTPN III Pabrik Kelapa Sawit Sei Daun Labuhan Batu I tahun 2014

Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah:

1. Pengaruh Suhu dalam Pembuatan Karbon Aktif Dari Kulit Salak (Salacca edulis) dengan Impregnasi Asam Fosfat (H3PO4) sebagai prosiding pada

Seminar Nasional Sains, Teknologi dan Pameran yang berlangsung di Universitas Sumatera Utara 20 Desember 2014.

2. Effect of Concentration Phosphoric Acid (H3PO4) In Preparation Activated

Carbon From Snake Fruit(Salacca edulis) pada seminar collaboration Chemical Engineering University of Sumatera Utara (USU) dan National University of Malaysia (UKM) yang berlangsung di Universitas Sumatera Utara 12 Februari 2014.

(9)

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi optimum dalam pembuatan karbon aktif dari kulit salak dengan impregnasi H3PO4. Bahan yang digunakan

antara lain kulit salak yang diperoleh dari Kabupaten Tapanuli Selatan, asam fosfat (H3PO4), natrium thiosulfat, iodium,metilen biru, dan amilum.

Variabel-variabel yang diamati antaralain yield karbon aktif, bilangan iodin, dan luas permukaan. Pada penelitian ini, kulit salak yang telah dikeringkan dihaluskan ukurannya menjadi 1-2 mm. Kemudian kulit salak direndam dengan asam fosfat dengan konsentrasi 10%, 15%, dan 20% selama 3 jam pada suhu 85 ºC. Setelah itu disaring dan dikeringkan selama 24 jam pada suhu 60 ºC di dalam oven. Setelah itu dipirolisis dengan menggunakan suhu 400-600 ºC selama 1, 2, dan 3 jam.Kemudian didinginkan pada desikator selama 30 menit dan dicuci hingga pH 6-7. Karbon aktif dikeringkan pada oven hingga massa konstan. Hasil penelitian menunjukkan yield tertinggi berada pada suhu 400 °C selama 1 jam dengan konsentrasi 20% yaitu sebesar 88,29%, sedangkan yield terendah pada suhu 600 selama 3 jam pada konsentrasi 10% yaitu sebesar 41,76%. Bilangan iodin tertinggi berada pada suhu 600 °C pada konsentrasi 20% dengan waktu pirolisis 3 jam yaitu 888,30 mg/g, sedangkan luas permukaan tertinggi berada pada suhu suhu 450 dengan konsentrasi 15% selama 2 jam yaitu 6140,065 m2/g.

(10)

ABSTRACT

The purpose of this research is to study condition optimum of preparation activated carbon snake fruit peel by impregnation phosphoric acid. Observed variable were yield activated carbon, iodine number and surface area. Raw materials used include snake fruit peel from South Tapanuli, phosphoric acid (H3PO4), sodium thiosulfate, iodine, methylene blue, and starch. The variables

research is yield activated carbon, iodine, and surface area.In this research, snake fruit peel dried crushed into 1-2 mm in size. Then snake fruit peel soaked with phosphoric acid at a concentration of 10%, 15%, and 20% for 3 hours at a temperature of 85 ºC. After it was filtered and dried for 24 hours at 60 ° C in an oven. After that pyrolisis using temperatures of 400-600 °C for 1, 2, and 3 hours. Then cooled in a desiccator for 30 minutes and washed to pH 6-7. Activated carbon was dried in an oven until constant mass. The results showed the highest yield is at a temperature of 400 ° C for 1 hour with a concentration of 20% in the amount of 88.29%, while the lowest yield at 600 for 3 hours at a concentration of 10% in the amount of 41.76%. The highest iodine is at a temperature of 600 ° C at a concentration of 20% with a time of 3 hours pyrolysis is 888.30 mg / g, while the area of highest surface temperature is at a temperature of 450 at a concentration of 15% for 2 hours ie 6140.065 m2 /g

(11)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

DAFTAR SINGKATAN xvi

DAFTAR SIMBOL xvi

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 2

1.3 Tujuan Penelitian 3

1.4 Manfaat Penelitian 3

1.5 Ruang Lingkup Penelitian 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Kulit Buah Salak (Salacca edulis) 5

2.2 Karbon aktif 6

2.3 Adsorpsi 8

2.4 Proses Pembuatan Karbon Aktif 10

2.2.1 Proses Fisika 11

2.2.2 Proses Kimia 11

2.5 Proses Aktifasi dengan Impregnasi Asam Fosfat 12

(12)

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian 16

3.2 Bahan dan Peralatan 16

3.2.1 Bahan 16

3.2.2 Peralatan 16

3.3 Prosedur Karbonisasi Kulit salak dengan Impregnasi Asam

Fosfat (H3PO4) 17

3.4 Prosedur Analisa 17

3.4.1 Penentuan Luas Permukaan 17

3.4.2 Penentuan Waktu Setimbang Adsorpsi, Kapasitas

Adsorpsi, dan Isotherm 18

3.4.3 Prosedur Analisa Bilangan Iodine 18

3.5 Flowchart Percobaan 19

3.5.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit salak 19 3.5.2 Flowchart Penentuan Luas Permukaan 20 3.5.4 Flowchart Analisa Bilangan Iodine 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 22

4.1 Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap

Yield 22

4.2 Pengaruh Suhu,Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap

Bilangan Iodin 25

4.3 Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Terhadap

Luas Permukaan 29

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 34

5.1 KESIMPULAN 34

5.2 SARAN 34

DAFTAR PUSTAKA 35

LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN 41

L1.1 Data Aktivasi Secara Kimia 41

L1.2 Data Yield Karbon Aktif 41

L1.2.1 Data Yield Pirolisis Selama 1 Jam 41 L1.2.2 Data Yield Pirolisis Selama 2 Jam 42 L1.2.3 Data Yield Pirolisis Selama 3 Jam 42

(13)

L1.3 Data Analisa Bilangan Iodin 43 L1.3.1 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama

1 Jam 43

L1.3.2 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama

2 Jam 43

L1.3.3 Data Analisa Bilangan Iodindengan Pirolisis Selama

3 Jam 44

L1.4 Data Analisa Luas Permukaan 44

L1.4.1 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama

1 Jam 44

2 Jam 45

3 Jam 45

LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 46

L2.1 Perhitungan Persen Yield 46

L2.2 Perhitungan Bilangan Iodin 46

L2.3 Perhitungan Luas Permukaan 47

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PERHITUNGAN 49

L3.1 Foto Pembuatan Karbon Aktif Dengan Impregnasi Asam

Fosfat(H3PO4) 50

L3.2 Foto Analisa Bilangan Iodin 54

(14)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Struktur Karbon Aktif 7

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit salak yang Diaktivasi

Secara Kimia 19

Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Luas Permukaan Adsorben 20

Gambar 3.3 Flowchart Analisa Bilangan Iodin 21

Gambar 4.1 Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Selama

(a) 1 jam, (b) 2 jam dan (c) 3 jam terhadap Yield 23 Gambar 4.2 Pengaruh Suhu, Konsentrasi Waktu Pirolisis Selama

(a) 1 Jam, (b) 2 Jam, dan 3 Jam Terhadap Bilangan Iodin 27 Gambar 4.3 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru 30 Gambar 4.4 Pengaruh Suhu, Konsentrasi Waktu Pirolisis Selama

(a) 1 Jam, (b) 2 Jam, dan 3 Jam Terhadap Luas Permukaan 32 Gambar B.1 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru 47 Gambar L3.1 Sampel Kulit Salak yang telah Dikeringkan 49

Gambar L3.2 Sampel yang Diihaluskan 49

Gambar L3.3 Tempat Pengeringan sampel 50

Gambar L3.4 Proses Impregnasi 50

Gambar L3.5 Penimbangan Sampel yang telah diimpregnasi 51

Gambar L3.6 Rangkaian Alat Pirolisis 51

Gambar L3.7 Hasil Sampel yang Telah Dipirolis dan Desikator 52

Gambar L3.8 Proses Pencucian Karbon Aktif 52

Gambar L3.9 Proses penyaringan larutan iodin dan Hasil iodin 53 Gambar L3.10 Hasil Titrasi Iodometri Hingga Kuning Gading dan hingga

bening 53

Gambar L3.11 Proses Pengadukan Larutan Metilen Biru dengan Magnetic

Stirrer 54

Gambar L3.12 Shaker dan Sampel yang akan Dianalisa Adsorbansinya 54 Gambar L3.13 Spektrofotometer UV-Vis beserta Seperangkat Komputer 54

(15)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Produksi Salak di Sekitar Padang Sidempuan (Tapanuli Selatan) 5

Tabel 2.2 Kandungan Salak 6

Tabel 2.3 Standar kualitas karbon aktif menurut SNI 06-3730-1995 8

Tabel L1.1 Hasil Aktivasi Secara Kimia 41

Tabel L1.2Hasil YieldPirolisis Selama 1 Jam 41

Tabel L1.3Hasil Yield Pirolisis Selama 2 Jam 42 Tabel L1.4Hasil Yield Pirolisis Selama 3 Jam 42 Tabel L1.5Hasil Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 1 Jam 43 Tabel L1.6Hasil Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 2 Jam 43 Tabel L1.7Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis Selama 3 Jam 44 Tabel L1.8Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 1 Jam 44 Tabel L1.9Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 2 Jam 45 Tabel L1.9Hasil Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis Selama 3 Jam 45

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN 41

L1.1 DATA AKTIVASI SECARA KIMIA 41

L1.2 DATA YIELD KARBON AKTIF 41

L1.2.1 Data Yield Pirolisis Selama 1 Jam 41 L1.2.2 Data Yield Pirolisis Selama 2 Jam 42 L1.2.3 Data Yield Pirolisis Selama 3 Jam 42

L1.3 DATA ANALISA BILANGAN IODIN 43

L1.3.1 Data Analisa Bilangan Iodin dengan Pirolisis

Selama 1 Jam 43

Selama 2 Jam 43

Selama 3 Jam 44

L1.4 DATA ANALISA PENGUKURAN LUAS

PERMUKAAN 44

L1.3.1 Data Analisa Luas Permukaan dengan Pirolisis

Selama 1 Jam 44

Selama 2 Jam 45

Selama 3 Jam 45

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 46

L2.1 PERHITUNGAN PERSEN YIELD 46

L2.2 PERHITUNGANBILANGAN IODINE 46

L2.3 PERHITUNGAN LUAS PERMUKAAN

ADSORBEN 47

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 49

L3.1 FOTO PEMBUATAN KARBON AKTIF

(17)

L3.2 FOTO ANALISA BILANGAN IODIN 53 L3.3 FOTO ANALISA PENENTUAN LUAS

(18)

DAFTAR SINGKATAN

TKBP Tandan Kosong Buah Pisang KPDR Kacang Polong Delonix Regia

IUPAC International Union of Pure and Aplied Chemistry SNI Standar Nasional Indonesia

PVC Polivinil Cloride

N Normalitas

UV-VIS Ultra Violet Visible PPM Part Per Million

(19)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

S Luas permukaan adsorben m2/g

N Bilangan Avogrado 6,002 x 10-2mol-1

Xm Berat adsorbat teradsorpsi g/g

a Luas penutupan 1 molekul metilen biru

197 x 10-20 m2

Mr Massa molekul relatif metilen biru g/mol

DSI Daya serap iodin mg/g

V Filtrat yang dititrasi mL

T Volume titrasi mL C1 Konsentrasi Na2SO3 N C2 Konsentrasi iod N W1 Berat iod mg/L Fp Faktor pengenceran mL ρB Densitas batang kg/m3 T Suhu celcius y Absorbansi ppm

x Konsentrasi metilen biru ppm

Y Yield %

M1 Massa karbon aktif gr

M2 Massa sampel kering tanpa aktivator gr