PEMANTAUAN BENSIN, PREMIX, MINYAK TANAH DAN SOLAR DALAM AIR DENGAN GUGUSAN SENSOR GAS

(1)

PEMAN

TAUAN BENSIN, PREMIX, MINYAK TANAH

DAN SOLAR DALAM AIR DENGAN GUGUSAN

SENSOR GAS

Soetarno Soetarno 1407 201 202 1407 201 202 Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing

Prof. Dr. R. Y. PERRY BURHAN, M.Sc.

SUPRAPTO, M.Si, Ph.D

(2)

Alur Pembahasan

1. Pendahuluan

2. Metodologi penelitian

3. Hasil dan pembahasan

4. Kesimpulan dan saran

(3)

Pendahuluan

3 Limbah dan tumpahan minyak Limbah dan tumpahan minyak Permintaan produk minyak bumi, meningkat Permintaan produk minyak bumi, meningkat mendorong meningkat Proses pengolahan Penyimpan an Pendistribu sian Proses pengolahan Penyimpan an Pendistribu sian mengh asilk an Industri berkembang kebutuhan energi meningkat Industri berkembang kebutuhan energi meningkat anali sis Perlu waktu lama Tak dapat diaplikasikan pada zat beracun dan berbahaya yang butuh segera diatasi Perlu waktu lama Tak dapat diaplikasikan pada zat beracun dan berbahaya yang butuh segera diatasi Masalah lingkungan dan gangguan ekosistem Masalah lingkungan dan gangguan ekosistem men imb ulka_n

(4)

Metode dan

teknologi

baru

Metode dan

teknologi

baru

Gugusan sensor; 3 TGS, 1 Af dan metode statistik PCA Gugusan sensor; 3 TGS, 1 Af dan metode statistik PCA

Pendeteksian gas masih melibatkan banyak sensor, persamaan matriks yang kompleks dan menghubungkan beberapa metode dalam satu sistem (Micon dan Guy, 2007).

Delpha (2004), 6 sensor TGS, PCA untuk kontrol kelembaban atmosfera Delpha (2004), 6 sensor TGS, PCA untuk kontrol kelembaban atmosfera

BISSI (2005) sensor untuk monitoring lingkungan

BISSI (2005) sensor untuk monitoring lingkungan Tzing (2003) enose untuk identifikasi tumpahan minyak. 32 sensor, metode statistik, GC/MS Tzing (2003) enose untuk identifikasi tumpahan minyak. 32 sensor, metode statistik, GC/MS Barbri (2008) 6 sensor TGS, PCA untuk menentukan kesegaran sardines Barbri (2008) 6 sensor TGS, PCA untuk menentukan kesegaran sardines Zhang (2008) 6 sensor TGS untuk menentukan kesegaran daging sapi Zhang (2008) 6 sensor TGS untuk menentukan kesegaran daging sapi Fucks (2008) 6 sensor TGS untuk evaluasi bau Fucks (2008) 6 sensor TGS untuk evaluasi bau

Pendahuluan

4

(5)

PERMASALAHAN

TUJUAN PENELITIAN

MANFAAT PENELITIAN

Permasalahan yang diselesaikan pada penelitian ini adalah

bagaimana sensitivitas dan selektivitas gugusan sensor gas ini dalam

mendeteksi produk minyak bumi (bensin, premix, minyak tanah,

solar dan campuran dari masing-masing sampel tersebut)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sensitivitas dan

selektivitas gugusan sensor gas untuk mendeteksi bensin, premix,

minyak tanah, solar dan campuran dari masing-masing sampel

tersebut dalam air

Memberikan metode analisis alternatif kepada masyarakat dan

pengelola instalasi pengolah limbah yang terkait mengenai metode

pendeteksian bensin, premix, minyak tanah, solar dan campuran

dari masing-masing sampel tersebut secara

insitu

dengan

menggunakan gugusan sensor gas.

(6)

Metode penelitian

4 buah Sensor Gas (TGS-2201 dengan 2 elemen, sedangkan TGS-

2620, Af-30 dan TGS-2602 masing-masing dengan 1 elemen.

(ada 5 elemen yang dinyatakan sebagai sensor1, sensor2,

sensor3, sensor4 dan sensor5 )

Gugusan

Sensor Gas

Profil Tegangan Sebagai

Fungsi Waktu

Disusun dalam satu sistem

Diuji kelayakan dengan senyawa uji (uji pendahuluan)

Uji Pendahuluan

(7)

Metode penelitian

Kabin dan sensor gas Sampel uji Sistem pengkondisi Komputer 7 Generator gas/wadah sampel uji Injeksi sampel uji

Uji pendahuluan

sensor gas

(8)

Metode penelitian

Air yang dicampur dengan senyawa uji*

Perubahan tegangan sebagai fungsi waktu

Data grafik dengan pola tertentu

Di uji dengan gugusan

sensor gas( 3 x pengulangan)

Diolah dengan data statistik

*) Bensin, Premix, Minyak tanah, Solar

Uji sampel dalam air

(9)

Metode penelitian

Pengaduk sampel

Air

Air dan sampel Pompa air motor Gugusan sensor gas 9

Pemantauan/Uji

sampel dalam air

(10)

Metode penelitian

10

(11)

Hasil dan

pembahsan

(12)

Uji pendahuluan

Bensin -2 0 2 4 6 0 50 100 150 200 250 300 Waktu (detik) T e ga nga n ( V ol t) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 Gas OFF Gas ON

Gambar 4.1 Plot tegangan terhadap waktu untuk bensin.

Waktu respon dan waktu pemulihan = 2 detik dan 5 detik lebih baik dari pengamatan Cao (2005) 5 menit dan 20 menit.Moreno dkk (2005), respon 9,4 menit dan 5 detik. Morisawa (2001), waktu respon 5 menit. Elosua waktu respon diatas 40 menit. Consales (2006) waktu respon 11 menit dan waktu pemulihan 6 menit.

Gugusan sensor dapat merespon atau mendeteksi dengan baik kehadiran uap bensin. Urutan sensitivitas: Sensor4 memberikan tegangan yang paling tinggi yaitu 4,5985 Volt diikuti sensor1 sebesar 1,4328, sensor3 sebesar 0,6764, sensor2 sebesar 0,2038 dan sensor5 sebesar -0,0501 Volt.

(13)

Premix -2 0 2 4 6 0 100 200 300 400 Waktu (detik) T e ga nga n ( V ol t) s ensor1 s ensor2 s ensor3 s ensor4 s ensor5

Gambar 4.2 Plot tegangan terhadap waktu untuk Premix.

waktu respon dan waktu pemulihan masing-masing sekitar 2 detik.

Gugusan sensor gas yang dirancang dapat merespon atau mendeteksi dengan baik kehadiran uap Solar. Masing-masing sensor memiliki sensitivitas yang

berbeda. Sensitivitas dari yang tinggi ke rendah terhadap solar adalah sensor4, sensor1, sensor3, sensor2 dan sensor 5. Tetapi nilai tegangan masing-masing sensor paling rendah jika dibandingkan dengan bensin, Premix maupun minyak tanah

Gas ON

(14)

Minyak tanah -2 0 2 4 0 50 100 150 200 250 300 350 Waktu (detik) T e ga nga n ( V olt) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Gambar 4.3 Plot tegangan terhadap waktu untuk minyak tanah. waktu respon sekitar 2 detik dan waktu pemulihan sekitar 10 detik.

Gugusan sensor gas yang dirancang dapat merespon atau mendeteksi dengan baik kehadiran uap minyak tanah. Masing-masing sensor memiliki sensitivitas yang berbeda. Sensitivitas dari yang tinggi ke rendah terhadap solar adalah

sensor4, sensor1, sensor3, sensor2 dan sensor 5. Tetapi nilai tegangan masing- masing sensor paling rendah jika dibandingkan dengan bensin, Premix maupun minyak tanah

Gas ON

(15)

Solar -2 -1 0 1 2 3 0 100 200 300 400 Waktu (detik) T e ga nga n ( V ol t) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Gambar 4.4 Plot tegangan terhadap waktu untuk sampel solar.

Waktu respon sekitar 2 detik dan waktu pemulihan sekitar 25 detik.

Gugusan sensor gas yang dirancang dapat merespon atau mendeteksi dengan baik kehadiran uap Solar. Masing-masing sensor memiliki sensitivitas yang

berbeda. Sensitivitas dari yang tinggi ke rendah terhadap solar adalah sensor4, sensor1, sensor3, sensor2 dan sensor 5. Tetapi nilai tegangan masing-masing sensor paling rendah jika dibandingkan dengan bensin, Premix maupun minyak tanah

Gas ON

(16)

Bensin -2 0 2 4 6 0 50 100 150 200 250 300 Waktu (detik) T e ga ng a n ( V ol t) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 Gas OFF

Gambar 4.1 Plot tegangan terhadap waktu untuk bensin.

Premix -2 0 2 4 6 0 100 200 300 400 Waktu (detik) T e ga ng a n ( V olt) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Gambar 4.2 Plot tegangan terhadap waktu untuk Premix.

Minyak tanah -2 0 2 4 0 50 100 150 200 250 300 350 Waktu (detik) T e ga n ga n ( V ol t) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Gambar 4.3 Plot tegangan terhadap waktu untuk minyak tanah.

Solar -2 -1 0 1 2 3 0 100 200 300 400 Waktu (detik) T e ga n ga n ( V ol t) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Gambar 4.4 Plot tegangan terhadap waktu untuk sampel solar.

PLOT TEGANGAN (Volt) TERHADAP WAKTU (detik) UNTUK

BENSIN, PREMIX, MINYAK TANAH DAN SOLAR

Gas ON Gas ON Gas ON Gas ON Gas OFF Gas OFF Gas OFF 16

(17)

RESPON SENSOR TERHADAP SAMPEL UJI

Bensin -2,0000 0,0000 2,0000 4,0000 6,0000

sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Te g an g an ( Vo lt ) Bensin Premix -1 0 1 2 3 4 5

Te g an g an ( Vo lt ) Premix Minyak tanah -1,0000 0,0000 1,0000 2,0000 3,0000 4,0000

Te g an g an ( Vo lt ) Minyak tanah Solar -1 0 1 2 3

Te g an g an ( Vo lt ) Solar 17

(18)

Tegangan sensor terhadap sampel uji

-2,0000

0,0000

2,0000

4,0000

6,0000

sensor1

sensor2

sensor3

sensor4

sensor5

Jenis sensor

Te

g

an

g

an

(

Vo

lt

)

Bensin

Premix

Minyak tanah

Solar

Bensin dan Premix menunjukkan resistansi yang hampir sama dan lebih tinggi dibanding Minyak tanah dan solar. Resistansi solar paling rendah. Hal ini

dikarenakan sesuai dengan tingkat volatilitas dari bensin yang hampir sama dengan Premik, berikutnya secara berurutan dari tinggi ke rendah minyak tanah dan solar.

(19)

Tegangan sensor terhadap sampel uji

-2 0 2 4 6 Premix-bensin Premix-minyak tanah Premix-solar Bensin-minyak tanah Bensin-solar Minyak tanah-solar Jenis sampel T e ga nga n ( V ol t) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Campuran sampel uji yang mengandung bensin atau Premix menunjukkan resistensi sensor yang tinggi. Campuran minyak tanah dan solar

menunjukkan resistensi sensor yang rendah. Hal ini menunjukkan sensor mempunyai selektifitas yang baik

(20)

Sensitivitas Sensor

-1,0000 0,0000 1,0000 2,0000 3,0000 4,0000 5,0000 0 1 2 3 4 5

(1 Bensin, 2 Premix, 3 Minyak tanah, 4 Solar)

Te ga nga n ( V ol t) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Gugusan sensor mempunyai sensitivitas yang baik namun lebh sensitif terhadap Bensin dan Premix dibanding Minyak tanah dan Solar

(21)

Gugusan sensor gas mempunyai selektifitas karena dapat membedakan sampel uji sesuai dengan tingkat volatilitasnya. Hal ini mendukung pengamatan Tzing (2003)

bahwa kemampuan membedakan electronic nose dalam hal ini gugusan sensor gas karena sampel uji memiliki variasi tingkat volatilitas

(22)

Plot radar sampel uji

Be ns in -20 2 4 6 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 Pre m ix -20 2 4 6 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 M inyak tanah -11 3 5 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 Solar -11 3 5 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 (a) (b) (c) (d)

Gambar 4.15 Plot radar tegangan sensor terhadap sampel uji (a) bensin, (b) premix, (c) minyak tanah, (d) solar. Area plot radar bensin dan Premix hampir sama dan lebih besar dibanding area plot radar minyak tanah dan solar yang mempunyai area yang paling kecil. Campuran yang mengandung bensin dan Premix area plot radar cenderung besar.

(23)

Plot radar campuran sampel uji

Pre m ix-Be ns in -20 2 4 6 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Prem ix-Minyak tanah

-20 2 4 6 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 Prem ix-Solar -20 2 4 6 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 Bensin-Minyak tanah -20 2 4 6 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 Be ns in-Solar -20 2 4 6 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 m inyak tanah-Solar -11 3 5 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 (a) (b) (c) (d) (e) (f)

Gambar 4.16 Plot radar tegangan sensor terhadap sampel (a) Premix-bensin, (b) Premix-minyak tanah, (c) Premix- solar. (d) Bensin-minyak tanah, (e) Bensin-solar, (f) Minyak tanah-solar.

(24)

Pemantauan/uji Bensin,

Premix, Minyak tanah dan

(25)

Bensin 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 0 50 100 150 Waktu (detik) T e ga nga n ( V ol t) sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm

Gambar 4.18 Tegangan terhadap waktu untuk bensin dalam air

Setiap kenaikan konsentrasi bensin dalam air, terjadi kenaikan tegangan

Gas OFF

Gas ON

(26)

(ppm) Sensor1 Sensor2 Sensor3 Sensor4 Sensor5

10 0,0000±0,0000 0,0057±0,0025 0,0136±0,0109 0,4721±0,4345 0,0008±0,0000

20 0,0000±0,0000 0,0086±0,0016 0,0307±0,0073 1,0269±0,1976 0,0008±0,0000

30 0,0000±0,0000 0,0103±0,0010 0,0379±0,0029 1,2655±0,1027 0,0008±0,0000

40 0,0000±0,0000 0,0117±0,0007 0,0442±0,0016 1,3806±0,0639 0,0008±0,0000

Tabel 4.1. Nilai rata-rata tegangan (Volt) dan simpangan baku pemantauan bensin dalam air.

Bensin

0,0000

0,5000

1,0000

1,5000

sensor1

sensor2

sensor3

sensor4

sensor5

Jenis sensor

T

e

ga

nga

n (

V

ol

t)

10 ppm

20 ppm

30 ppm

40 ppm

Gambar 4.19 Hubungan antara konsentrasi bensin dalam air dengan tegangan sensor.

(27)

Pemantauan/Uji Premix dalam air

Premix -0,5000 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 0 50 100 150 Waktu (detik) T e ga nga n ( V ol t) _sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5

Gambar 4.20 Tegangan terhadap waktu untuk Premix dalam air

10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm Gas OFF Gas ON

Setiap kenaikan konsentrasi Premix dalam air, diikuti dengan terjadinya kenaikan tegangan sensor

(28)

Tabel 4.2. Nilai rata-rata tegangan sensor (volt) dan simpangan baku Premix dalam air.

10 0,0000±0,0000 0,0057±0,0025 0,0136±0,0109 0,4721±0,4345 0,0008±0,0000 20 0,0000±0,0000 0,0086±0,0016 0,0307±0,0073 1,0269±0,1976 0,0008±0,0000 30 0,0000±0,0000 0,0103±0,0010 0,0379±0,0029 1,2655±0,1027 0,0008±0,0000 40 0,0000±0,0000 0,0117±0,0007 0,0442±0,0016 1,3806±0,0639 0,0008±0,0000 Premix 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000

Sensor1 Sensor2 Sensor3 Sensor4 Sensor5

Jenis sensor T e ga nga n ( V ol t) 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm

(29)

Pemantauan/Uji Minyak tanah dalam air

Minyak tanah 0 0,5 1 1,5 2 0 50 100 150 Waktu (detik) T e ga nga n ( V ol t) s ens or1 s ens or2 s ens or3 s ens or4 s ens or5

Gambar 4.22 Tegangan terhadap waktu untuk minyak tanah dalam air 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm Gas OFF Gas ON

(30)

Tabel 4.3. Nilai rata-rata tegangan dalam volt dan simpangan baku minyak tanah dalam air.

10 0,0000±0,0000 0,0073±0,0005 0,0138±0,0017 0,7841±0,1358 0,0007±0,0001 20 0,0000±0,0000 0,0127±0,0020 0,0336±0,0054 1,3251±0,1769 0,0007±0,0001 30 0,0000±0,0000 0,0148±0,0027 0,0402±0,0067 1,5707±0,1689 0,0006±0,0000 40 0,0000±0,0000 0,0169±0,0023 0,0455±0,0078 1,7391±0,1582 0,0006±0,0000

Minyak tanah

0

1

2 sensor1

sensor2

sensor3

sensor4

sensor5

Jenis sensor

T

e

ga

nga

n (

V

ol

t)

10 ppm

20 ppm

30 ppm

40 ppm

Gambar 4.23 Hubungan antara konsentrasi minyak tanah dalam air dengan rata-rata puncak perubahan tegangan sensor.

(31)

Pemantauan/Uji Solar dalam air

Solar -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 50 100 150 Waktu (detik) T e ga nga n ( V ol t) s ens or1 s ens or2 s ens or3 s ens or4 s ens or5

Gambar 4.24 Tegangan terhadap waktu untuk solar dalam air 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm Gas OFF Gas ON

(32)

Tabel 4.4. Nilai rata-rata tegangan sensor dalam volt dan simpangan baku solar dalam air.

10 0,0000±0,0000 0,0068±0,0011 0,0095±0,0029 0,5311±0,1571 0,0008±0,0000 20 0,0000±0,0000 0,0088±0,0015 0,0143±0,0048 0,7753±0,1931 0,0008±0,0000 30 0,0000±0,0000 0,0105±0,0011 0,0175±0,0037 0,9508±0,1305 0,0008±0,0000 40 0,0015±0,0027 0,0112±0,0013 0,0188±0,0038 1,0059±0,1514 0,0008±0,0000 Solar 0 0,5 1 1,5

s ens or1 s ens or2 s ens or3 s ens or4 s ens or5

Jenis s ens or T e gangan ( V ol t) 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm

(33)

PCA 1 (88,2%) PC A 2 ( 9 ,6 ) 3 2 1 0 -1 -2 -3 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 M in y ak tan ah S o lar B en sin S o lar B en sin M in y ak tan ah P r emix S o lar P r emix M in y ak tan ah P remix B en sin S o lar M in y ak tan ah B en sin P remix

S cor e P lot of P e tr ole um De r iv ativ e s 1 0 ppm

Sampel produk minyak bumi dalam air yang merupakan senyawa hidrokarbon dapat dikelompokkan dan dipisahkan dengan baik, yang menunjukkan

kemampuan membedakan dari gugusan senor gas. Kesimpulannya gugusan sensor gas memiliki sensitivitas dan selektivitas serta dapat mendeteksi sampel uji

(34)

(35)

Kesimpulan

Gugusan sensor gas yang dirancang dengan menggabungkan sensor tipe TGS dan Af yaitu Sensor1 (TGS2201a), Sensor2 (TGS2201b), Sensor3 (TGS2620), Sensor4 (Af30) dan Sensor5 (TGS2602), dapat digunakan untuk mendeteksi bensin, premix, minyak tanah, solar dan campuran dari masing-masing sampel produk minyak bumi maupun campurannya dalam air. Hal ini

menunjukkan bahwa gugusan sensor sensitif dan selektif terhadap sampel uji

Kemampuan gugusan sensor gas mendeteksi adanya sampel uji

tersebut didasarkan adsorbsi sampel uji pada permukaan bahan aktif sensor yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan sensor gas. Tegangan sensor yang tinggi terhadap bensin dan Premix namun rendah untuk minyak tanah dan solar, menjelaskan bahwa gugus sensor lebih sensitif terhadap bensin dan Premix, dan

campuran yang mengandung bensin dan Premix dibanding minyak tanah dan solar. Selain itu tegangan sensor cenderung naik sesuai dengan kenaikan konsentrasi sampel uji, hal ini menunjukkan

(36)

Saran

Berdasarkan hasil uji bensin, Premix, minyak tanah, solar dan campuran dari masing-masing sampel produk minyak bumi pada penelitian ini, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mendeteksi tumpahan atau limbah produk minyak pada lingkungan air. Penelitian ini perlu dilakukan untuk mengetahui akurasi dan realiabilitas sistem sensor pada monitoring tumpahan atau limbah minyak dalam lingkungan air

Data analisis komponen utama memperlihatkan bahwa gugusan sensor dapat mengelompokkan sampel uji atas dasar tingkat volatilitasnya. Bensin dan

Premix cenderung satu kelompok dengan volatilitas tinggi, kelompok yang lain adalah minyak tanah dan solar dengan volatilitas rendah. Hal ini menunjukan bahwa gugusan sensor gas memiliki selektivitas yang baik karena mampu membedakan bensin dan Premix dengan minyak tanah dan solar.

(37)

Sekian

(38)

(39)