Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca Sumatrana) dengan Aktivator Seng Klorida (ZnCl2)

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK

(

SALACCA SUMATRANA

) DENGAN AKTIVATOR SENG

KLORIDA (ZnCl

2

)

SKRIPSI

Oleh

ARDIANO OKTAVIANUS SAHAT TUA

100405022

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK

(

SALACCA SUMATRANA

) DENGAN AKTIVATOR SENG

KLORIDA (ZnCl

2

)

SKRIPSI

Oleh

ARDIANO OKTAVIANUS SAHAT TUA

100405022

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT SALAK (SALACCA

SUMATRANA) DENGAN AKTIVATOR SENG KLORIDA (ZnCl2)

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

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

Medan, 11 Juni 2015

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan berkat dan kasih-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca Sumatrana) dengan Aktivator Seng Klorida (ZnCl2)”, berdasarkan hasil penelitian

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

Hasil penelitian ini:

1. Memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan limbah dengan menggunakan karbon aktif dari kulit salak yang diaktivasi.

2. Memberikan ide terhadap para entrepreneur untuk melakukan usaha dalam menghasilkan karbon aktif dari kulit salak yang diaktivasi.

3. Menambah nilai ekonomi limbah kulit salak.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, Penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan Dosen pembimbing Penulis. Untuk itu secara khusus

penulis mengucapkan terima kasih kepada Dosen Prof. Dr. Ir. Muhammad

Turmuzi, MS.

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, 11 Juni 2015

Penulis,

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

1. Mereka yang tidak percaya bahwa pelayanan sangat baik dilakukan bila diiringi dengan studi terkhususnya di Teknik Kimia USU, Medan.

2. Orang tua (B. Pangaribuan & T. D. Silalahi), abang (Yonathan Pangaribuan) dan adik (M. Angelina Pangaribuan) penulis yang tersayang.

3. Dra. Siswarni MZ, MS, selaku dosen pembimbing akademik dan selaku dosen penguji yang memberikan saran serta kritik untuk kesempurnaan skripsi ini.

4. Dr. Ir. Muhammad Yusuf Ritonga, MT, selaku dosen penguji yang

memberikan saran dan kritik untuk kesempurnaan skripsi ini.

5. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6. Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

7. Ir. Renita Manurung, MT selaku Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

8. Staf Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia USU yang telah

membantu penulis dalam hal administrasi penyelesaian skripsi ini.

9. Yustina Br Silitonga, ST sebagai sahabat beradu argumen dan alasan kuat penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

10.Seluruh pihak yang telah memberi bantuan kepada penulis dalam

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Ardiano Oktavianus Sahat Tua

NIM : 100405022

Tempat / Tgl Lahir : Jakarta / 30 Oktober 1992 Nama Orang Tua : B. Pangaribuan

Alamat Orang Tua :

Jl. Gabus Raya No. 201, Perumnas II. Kelurahan Kayuringin Jaya. Kecamatan Bekasi Selatan. Kota Bekasi.

Asal Sekolah

 TK Strada Budiluhur Bekasi tahun 1997 – 1999

 SD Strada Budiluhur Bekasi tahun 1999 – 2005

 SMP Negeri 1 Bekasi tahun 2005 – 2008

 SMA Negeri 1 Bekasi tahun 2008 – 2010

Pengalaman Organisasi

 Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia Fakultas Teknik USU (GMKI

FT-USU) periode 2011/2012 sebagai Biro Organisasi dan Komunikasi

 Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia Fakultas Teknik USU (GMKI

FT-USU) periode 2012/2013 sebagai Ketua

ABSTRAK

Karbon aktif dapat dibuat dari berbagai bahan baku baik anorganik maupun organik. Salah satu bahan organik yang potensial adalah kulit salak. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui kondisi optimum pembuatan karbon aktif yang terbuat dari kulit salak yang diaktivasi dengan ZnCl2. Metodologi penelitian meliputi proses penyiapan bahan baku, aktivasi, pirolisa dan pengujian. Rasio sampel-ZnCl2 yang digunakan adalah 1: 1 2⁄ , 1: 2 3⁄ , 1:1 dan 1:2 g/g, temperatur pirolisa adalah 400, 450, 500, 550 dan 600 o_C serta waktu pirolisa adalah 1, 2 dan 3 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi operasi optimum, yaitu rasio sampel-ZnCl2 1:2 g/g, temperatur pirolisa 550 °C dan waktu pirolisa 3 jam menghasilkan nilai iodine tertinggi sebesar 772,24 mg/g yang telah sesuai dengan SNI 1995 yaitu minimal 750 mg/g.

ABSTRACT

Activated carbon can be made of organic or anorganic materials. Salak peel is a potential organic material as activated carbon. This research aimed to understand the optimum condition to produce activated carbon made from salak peel with activating agent Zinc Chloride (ZnCl2). The method included preparation of raw material, chemical activation, pyrolysis and iodine value test. The ratios of ZnCl2 are 1: 1 2⁄ , 1: 2 3⁄ , 1:1 and 1:2 g/g, the activation times are 1, 2 and 3 hours, and the acivation temperatures are 400, 450, 500, 550 and 600 o_{C. Results showed that the optimum conditions} are at 1:2 ratio of sample- ZnCl2, 550 °C of activation temperature, and 3 hours of activation time. The highest iodine value was 772,24 mg/g which has passed SNI 1995 with the minimum value 750 mg/g.

DAFTAR ISI

halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

DAFTAR SINGKATAN xiv

DAFTAR SIMBOL xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 2

1.3 TUJUAN PENELITIAN 2

1.4 MANFAAT PENELITIAN 3

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 3

BAB II TINJUAN PUSTAKA 4

2.1 KULIT BUAH SALAK 4

2.2 KARBON AKTIF 4

2.3 PROSES PENGAKTIVAN KARBON 6

2.3.1 Aktivasi Fisika 7

2.3.2 Aktivasi Kimia 8

2.4 Zat Aktivator 8

2.4.1 Zat Aktivator KOH 9

2.4.2 Zat Aktivator ZnCl2 9

2.5 ADSORBEN TERMODIFIKASI ZnCl2 11

2.5.1 Kualitas Adsorben dari Bahan Baku Limbah Termodifikasi ZnCl2 11

2.5.2 Kualitas Adsorben dari Bahan Bahan Baku Alami Termodifikasi ZnCl2 12

2.6 FAKTOR - FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KUALITAS KARBON

AKTIF 13

2.6.1 Bahan Baku 13

2.6.2 Temperatur Aktivasi 13

2.6.3 Waktu Aktivasi 14

2.6.4 Konsentrasi Zat Aktivator 15

2.7 PIROLISA 15

2.7.1 Reaksi dalam Proses Pirolisa 16

2.7.1.1 Reaksi Dehidrasi 16

2.7.1.2 Reaksi Fragmentasi 17

2.7.2 Jenis-jenis Pirolisa 17

2.7.2.1 Pirolisa Lambat-Karbonisasi 17

2.7.2.2 Pirolisa Cepat 18

2.7.2.3 Pirolisa Lambat-Torrefaction 18

2.8 ADSORPSI 18

2.9 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI ADSORPSI 19

2.10 APLIKASI KARBON AKTIF 20

2.10.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Aplikasi Karbon Aktif 20

2.11 APLIKASI INDUSTRI 22

2.12 ANALISA EKONOMI 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 24

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 24

3.2 BAHAN PENELITIAN 24

3.3 PERALATAN PENELITIAN 24

3.4 RANGKAIAN PERALATAN 25

3.4.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Arang Aktif dan Analisa Nilai Iodine 25

3.4.2 Vertical Tubular Reactor (Furnace) 26

3.5 PROSEDUR PENELITIAN 27

3.5.2 Pembuatan Karbon Aktif 27

3.6 PROSEDUR ANALISA NILAI IODINE 28

3.7 FLOWCHART PERCOBAAN 29

3.7.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku 29

3.7.2 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif 30

3.7.3 Flowchart Analisa Nilai Iodine 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 32

4.1 ANALISA PERSEN YIELD 32

4.1.1 Pengaruh Waktu Aktivasi terhadap %Yield 32

4.1.2 Pengaruh Rasio Sampel-ZnCl2 terhadap %Yield 34

4.1.3 Pengaruh Temperatur Aktivasi terhadap %Yield 35

4.2 ANALISA NILAI IODINE 36

4.2.1 Pengaruh Temperatur Aktivasi terhadap Nilai Iodine 36

4.2.2 Pengaruh Waktu Aktivasi terhadap Nilai Iodine 38

4.2.3 Pengaruh Rasio Sampel-ZnCl2 terhadap Nilai Iodine 39

4.3 ANALISA RECYLE ZnCl2 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 43

5.1 KESIMPULAN 43

5.1 SARAN 43

DAFTAR GAMBAR

halaman

Gambar 2.1 Karbon Aktif Granular 6

Gambar 2.2 Karbon Aktif Serbuk 6

Gambar 2.3 Model Norit 7

Gambar 2.4 Mekanisme Reaksi Aktifasi dengan Aktifator ZnCl2 10

Gambar 2.5 Mekanisme Reaksi Aktifasi dengan Aktifator H3PO4 11

Gambar 2.6 Hubungan Temperatur Aktivasi Terhadap Nilai Iodine Karbon Aktif 14

Gambar 2.7 Hubungan Waktu Aktivasi terhadap Nilai Iodine Karbon Aktif 15

Gambar 2.8 Hubungan Rasio sampel-ZnCl2 terhadap Nilai Iodine Karbon Aktif 15

Gambar 2.9 Alat Pirolisa Lambat-Karbonisasi 18

Gambar 2.10 Alat Pirolisa Cepat 18

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Karbon Aktif dan Analisa Nilai Iodine 25

Gambar 3.2 Vertical Tubular Reactor (Furnace) 26

Gambar 3.3 Flowchart Persiapan Bahan Baku 29

Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif 30

Gambar 3.5 Flowchart Analisa Bilangan Iodine 31

Gambar 4.1 Hubungan Waktu Aktivasi terhadap %Yield 32

Gambar 4.2 Hubungan Rasio Sampel-ZnCl2 terhadap %Yield 34

Gambar 4.3 Hubungan Temperatur Aktivasi terhadap %Yield 35

Gambar 4.4 Hubungan Temperatur Aktivasi terhadap Nilai Iodine 36

Gambar 4.5 Hubungan Waktu Aktivasi terhadap Nilai Iodine 38

Gambar 4.6 Hubungan Rasio Sampel-ZnCl2 terhadap Nilai Iodine 39

Gambar 4.7 Hubungan % Yield Recycle ZnCl2terhadap Temperatur Aktivasi 41

Gambar L3.1 Persiapan Bahan Baku 52

Gambar L3.2 Aktivasi Kimia dan Pirolisa 52

DAFTAR TABEL

halaman

Tabel 2.1 Komposisi Kulit Salak Pondoh dan Gading 4

Tabel 2.2 Kandungan Karbon Aktif yang Dihasilkan 5

Tabel 2.3 Kondisi Operasi pada Setiap Jenis Proses Pirolisis Beserta Produk 17

Tabel 2.4 Rincian Singkat Bahan Baku yang Digunakan Beserta Total Biaya 23

Tabel L1.1 Data Pembuatan Karbon Aktif Dengan Aktivator ZnCl2 50

Tabel L4.1 Standar Kualitas Arang Aktif Menurut SNI (1995) 56

DAFTAR LAMPIRAN

halaman

Lampiran 1 Data Percobaan 50

Lampiran 1.1Data Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator ZnCl2 50

Lampiran 2 Lampiran Perhitungan 52

Lampiran 2.1Perhitungan Bahan 52

Lampiran 2.2Perhitungan Nilai Iodine 52

Lampiran 3 Lampiran Gambar 54

Lampiran 3.1Persiapan Bahan Baku 54

Lampiran 3.2Aktivasi Kimia dan Pirolisa 54

Lampiran 3.2Analisa Nilai Iodine 55

Lampiran 4 Tabel Standar Kualitas Karbon Aktif 56

Lampiran 4.1 Standar Kualitas Arang Aktif Menurut SNI (1995) 56

DAFTAR SINGKATAN

pH Power of Hydrogen

SNI Standar Nasional Indonesia

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Tegangan permukaan

X2 Massa kering sampel setelah aktivasi g

X3 Massa sampel setelah pirolisa g

X4 Massa kering sampel setelah pencucian g

X Massa iodine yang teradsopsi oleh karbon aktif mg

N1 Konsentrasi larutan iodin N

N2 Konsentrasi larutan natrium tiosulfat N

V Volume natrium tiosulfat terpakai ml