MODIFIKASI SURFAKTAN CPC (
CETYLPYRIDINIUM CHLORIDE
)
BERBANTU IRRADIASI ULTRASONIK PADA KARBON AKTIF
UNTUK ADSORPSI UREA
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
WAHAI NURLINAH
1403020025
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu
memberikan rahmat dan nikmat-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan penelitian dan membuat larutan penelitian ini yang berjudul “Modifikasi Surfaktan Cpc (Cethylpydinium Chloride) Berbanutu Irradiasi Ultrasonik Pada
Karbon Akti Untuk Adsorpsi Urea”
Penelitian ini dibuat untuk memenuhi persyaratan akademik di Fakultas
Teknik dan Sains Prodi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Purwokerto
yang tersusun berkat adanya bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak dan Ibu yang telah memberi dorongan dan doa serta bantuan moril
maupun spiritual kepada penulis
2. Ir.Regawa Bayu Pamungkas, M.T. selaku dosen pembimbing penelitian yang
dengan sabar memberikan bimbingan dari awal penelitian sampai selesai
3. Haryanto, Ph.D. selaku ketua Program Studi Teknik Kimia
4. Haris Mulyadi, S.T.,M.T. selaku Pembimbing Akademik
5. Anwar Ma’ruf, S.T.,M.T. dan Neni Damajanti, S.T.,M.T. selaku penguji yang
telah memberikan kritik, saran dan masukkan yang membangun kepada
penulis
6. Teman-teman teknik kimia angkatan ’14 yang telah banyak membantu secara
langsung maupun tidak langsung
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan laporan penelitian
jauh dari kata sempurna, walaupun itu sudah merupakan usaha maksimal dari
penulis. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang
membangun. Harapan penulis semoga penyusunan laporan penelitian ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan terutama bagi penulis sendiri.
Purwokerto, 30 Mei 2018
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN ORISINALITAS ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
ABSTRAK ... xii
ABSTRACT ... xiii
BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang ... 14
I.2. Rumusan Masalah ... 16
I.3. Tujuan Penelitian ... 16
I.4. Manfaat Penelitian ... 16
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1. Urea ... 17
II.2. Adsorpsi ... 18
II.3. Isoterm Adsorpsi ... 18
II.4. Gelombang Ultrasonik ... 20
II.5. Karbon Aktif ... 23
II.5.1. Ikatan Karbon Trigonal ... 24
II.6. Daya Serap Karbon Aktif ... 27
II.7. Karakteristik Karbon ... 28
II.8. Identifikasi ... 33
II.8.1. Spektrofotometri ... 33
II.8.2. Spektrofotometer UV-Vis ... 34
II.9. Surfaktan ... 36
BAB III METODE PENELITIAN III.1. Rancangan Penelitian ... 39
III.2. Alat dan Bahan ... 39
III.3. Prosedure Kerja ... 39
III.3.1. Ultrasonic Homogenizer ... 41
III.3.2. Pengujian Bilangan Iodium Pada Karbon Aktif ... 41
III.3.3. Adsorpsi Urea ... 41
III.3.4. Spektrofootometer Uv-Vis ... 42
III.4. Jadwal Kegiatan ... 44
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Preparasi Sampel ... 45
IV.2. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan ... 45
1V.2.1. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Karbon ... 45
IV.3. Pengaruh Waktu Gelombang Utrasonik ... 51
IV.3.1. Pengaruh Waktu Utrasonik Terhadap Kualitas Karbon . 51 IV.3.1. Pengaruh Waktu Ultrasonik Terhadap Kapasitas ... 53
IV.4. Gugus Fungsional ... 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ... 59
V.2. Saran ... 60
DAFTAR PUSTAKA ... 61
LAMPIRAN 1 ... 64
LAMPIRAN 2 ... 67
LAMPIRAN 3 ... 75
LAMPIRAN 4 ... 83
LAMPIRAN 5 ... 86
LAMPIRAN 6 ... 86
LAMPIRAN 7 ... 88
DAFTAR TABEL
2.1. Tabel Syarat Mutu Karbon Aktif ... 27
3.1. Jadwal Kegiatan ... 44
4.1. Konsentrasi Surfaktan Terhadap Kualitas Karbon Aktif ... 46
4.2. Post Hoc Konsentrasi Sutfaktan Terhadap Kualitas Karbon Aktif ... 46
4.3. Konsentrasi Surfaktan Terhadap Adsorpsi Urea ... 49
4.4. Pengaruh konsentrasi Terhadap Kapasitas Adsropsi ... 50
4.5. Waktu Gelombang Ultrasonik Terhadap Kualitas Karbon Aktif ... 52
4.6. Post Hoc Waktu G.Ultrasonik Terhadap Kualitas Karbon Aktif ... 52
4.7. Post Hoc Waktu G.Ultrasonik Terhadap Kapasitas Adsropsi ... 54
4.8.Waktu G.Ultrasonik Terhadap Kapasitas Adsorpsi ... 54
DAFTAR GAMBAR
2.1. Struktur Urea ... 18
2.2. Enam tipe Isoterm Adsorpsi ... 19
2.3. Evek Kafitasi ... 20
2.4. Ultrasonic Homogenizer ... 23
2.5. Orbital Hybrid sp2 ... 25
2.6. Bentuk Planar Orbital Hybrid sp2 atom karbon ... 25
2.7. Bentuk tiga dimensi struktur grafit ... 26
2.8. Alat Surface Area Analyzer (SAA)... 28
2.9. Korelasi luas permukaan metode BET ... 29
2.10. Sekema SEM ... 32
2.11. Sekema alat Spektrometer UV-VIS ... 34
2.12. Alat Spektrometer UV-VIS ... 36
2.13.a. Resparasi Surfaktan nonionik ... 37
2.13.b. Contoh Surfaktan anionik. ... 37
2.13.c. Contoh Surfaktan kationik ... 38
2.13.d. Contoh Surfaktan amfoter ... 38
2.14. Struktur CPC ... 39
3.1. Bagian alir tahapan eksperimen ... 43
4.1. Konsentrasi Surfaktan Terhadap Bilangan Iod ... 47
4.2.a. Molekul Surfaktan ... 47
4.2.c. Pori Permukaan Karbon ... 47
4.3. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan dengan Kapasitas Adsorpsi ... 50
4.4. Waktu G.Ultrasonik terhadap Kapasitas Adsorpsi... 53
4.5. Waktu G.Ultrasonik Terhadap Kapasitas Adsorpsi ... 55
4.6. Kurva Larutan Standar Urea ... 56
4.7. Perbandingan Gugus Karbon nonmodifikasi Vs Karbon modifikasi ... 57
ABSTRAK
Pengembangan pupuk urea lepas lambat (slow release) tipe matriks memiliki
keuntungan dapat meningkatkan pengambilan N, memenuhi kebutuhan nutrisi N, dan meningkatkan kesuburan tanah. Pada penelitian ini bahan organik yang digunakan untuk memodifikasi urea adalah karbon. Karbon memiliki kelebihan yaitu ramah lingkungan, mempunyai pori yang bervariasi dengan luas permukaan yang besar dan dapat dimodifikasi kimia permukaannya. Pada Penelitian untuk meningkatkan kualitas penjerapan urea pada karbon telah melakukan modifikasi karbon dengan surfaktan CPC berbantu gelombang ultrasonik. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari dua faktor utama (konsentrasi surfaktan dan waktu gelombang ultrasonik) terhadap kualitas karbon aktif yaitu daya adsorpsi terhadap iod, dan kapasitas penjerapan urea dalam karbon. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan konsentrasi surfaktan berpengaruh terhadap kualitas karbon aktif. Peningkatan konsentrasi surfaktan berpengaruh secara signifikan terhadap peningkatan kualitas karbon aktif dan tidak memerlukan proses tambahan lagi jadi lebih efisien, tidak memerlukan waktu yang lama. Pada rentang konsentrasi penelitian, hasil kualitas terbaik adalah karbon aktif yang dimodifikasi surfaktan CPC pada konsentrasi 15 mmol/L yakni daya jerap terhadap iod sebesar 1048,477388000 mg/g dengan kapasitas adsorpsinya yakni sebesar 90,08 mg/g. Hasil yang berbeda ditunjukan pada pengaruh waktu gelombang ultrasonik. Pada rentang waktu gelombang ultrasonik, Hasil yang berbeda ditunjukan pada pengaruh waktu gelombang ultrasonik. Pada rentang waktu 8 menit yang memiliki daya jerap terhadap iod sebesar 803.4550 mg/g dengan kapasitas adsorpsi yakni sebesar 82,54 mg/g. Kapasitas adsorpsi urea pada karbon termodifikasi surfaktan jauh lebih besar (≈±185%) dibanding kapasitas adsorpsi pada karbon yang tak termodifikasi surfaktan.
ABSTRACT
The development of slow release urea (slow release) matrix type has the advantage of increasing N uptake, meeting N nutrient requirements, and improving soil fertility. In this study the organic material used to modify urea is carbon. Carbon has advantages that are environmentally friendly, have varying pores with large surface area and can be modified surface chemistry. In this study to improve the quality of urea adsorption on carbon has been carried out by modification with CPC surfactant assisted ultrasonic irradiation. In this study the quality of urea adsorption on carbon has been carried out by surfactant modification of activated carbon assisted ultrasonic irradiation. There are two aims of this study, mainly study of concentration effect on the quality of activated carbon and study of time irradiation on adsorption. The respons of this study are iodine number and urea adsorption capacity on carbon. Increased surfactant concentration significantly affects the quality of activated carbon and does not require additional process to be more efficient, does not require a long time. In the concentration range of research, the best quality result is activated carbon modified CPC surfactant at concentration 15 mmol/L that is the absorption power of iod 1048,477388000 mg / g with the adsorption capacity that is equal to 90,08 mg / g. Different results are shown on the effect of ultrasonic wave time. In the time range of ultrasonic waves, different results are shown on the influence of ultrasonic wave time. In the 8 minute time span that has the absorption power of iod 803.4550 mg/g with the adsorption capacity of 82.54 mg/g. The urea adsorption capacity of the surfactant-modified carbon is much greater (≈±185%) than the adsorption capacity of the unmodified carbon surfactant.
