PADUAN FLOKULAN HASIL SINTESA STARCH-GRAFT-POLYACRYLAMIDE
DENGAN POLYALUMINIUM CHLORIDEUNTUK MENGHILANGKAN WARNA
PADA LIMBAH CAIR
Nama Mahasiswa/NRP : 1. Nadia Permata/ 2305.100.005 2. Putri Purnamasari/ 2305.100.105
Jurusan : Teknik Kimia FTI-ITS
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Sumarno, M.Eng Abstrak
Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pengaruh dosis flokulan dan pengaruh pH terhadap kinerja flokulasi dari Starch-graft-Polyacrylamide (St-g-PAM), Polyaluminium chloride (PAC), dan perpaduan antara St-g-PAMdan PACuntuk menghilangkan warna pada limbah cair.
Starch-g-Polyacrylamide(St-g-PAM) merupakan flokulan modifikasi polimer alami dan sintetik yang lebih efektif dibanding homopolimer Starch maupun Polyacrylamide. Pada penelitian ini, Starch-g-Polyacrylamide disintesa dengan metode grafting to dan teknik polimerisasi larutan. Sintesa flokulan ini dilakukan dalam dua tahap terpisah yaitu mensintesa non-terminated Polyacrylamide(nt-PAM) dari acrylamide, dan mencangkokkan non-terminated Polyacrylamide (nt-PAM) pada polimer backbone starch kemudian melakukan terminasi. Penelitian ini diawali dengan proses pelarutan starch dalam reaktor gelas dalam aquadest dan dipanaskan sampai suhu 68oC, kemudian didinginkan hingga mencapai suhu ruangan. Kedua, polimerisasi acrylamide dilakukan dalam reaktor gelas secara batch yang dilengkapi dengan pengaduk dan suhu dijaga konstan. Produk yang dihasilkan diuji kemampuannya dalam menghilangkan warna pada limbah cair. Limbah cair yang digunakan adalah Reactive Red Dyes dan Direct Orange Dyes. Studi mengenai kemampuan dari flokulan komersial seperti Polyaluminum Chloridejuga dilakukan untuk membandingkan kinerja flokulan antara St-g-PAM saja maupun dengan kombinasi dari kedua flokulan tersebut.
Dari hasil uji penghilangan warna diperoleh bahwa dengan penambahan St-g-PAM, % dye removal yang diperoleh sebesar 45,553% untuk Direct Orange dan 44,199% untuk Reactive Red pada konsentrasi 0,0125 ppm, sementara untuk PAC, diperoleh % dye removal sebesar 35,654% untuk Direct Orange dan 47,202% untuk Reactive Red pada konsentrasi 1 ppm. Untuk perpaduan diperoleh hasil yang lebih baik dibandingkan dengan St-g-PAM maupun PAC saja. Kondisi terbaik dalam penghilangan warna dari Direct Orange dan Reactive Red dicapai pada pH 11.
THE COMBINATION OF SELF SYNTHESIZED STARCH-
GRAFT-POLYACRYLAMIDE WITH POLYALUMINIUM CHLORIDE FOR DYE REMOVAL OF WASTE WATER
Name/NRP : 1. Nadia Permata/ 2305 100 005 2. Putri Purnamasari/ 2305 100 105 Department : Teknik Kimia FTI-ITS
Advisor : Dr. Ir. Sumarno, M.Eng
Abstract
The purpose of this research for studied the effect of flocculant dose and pH adjustment on flocculation performance of Starch-graft-Polyacrylamide (St-g-PAM), Polyaluminium Chloride (PAC), and the combination between St-g-PAM and PAC to removal color from waste water.
Starch-graft-Polyacrylamide (St-g-PAM) was flocculant modification between natural and synthetic flocculant that more effective than homopolymer of Starch or Polyacrylamide. In this research, Starch-graft-Polyacrylamide was synthesized by grafting to method and solution polymerization technic. This synthesized divide in two parts, synthesized of non-terminated Polyacrylamide (nt-PAM) from acrylamide monomer and then grafted it into starch backbone then terminated it. This research was begun by dissolved starch with aquadest in polymerization reactor and the solution was heated up to 68oC and then the solution was cooled until the room temperature. This batch polymerization was done in glass reactor completed with stirrer and the temperature was kept constant. The ability of the product was tested in dye removal of waste water. The dyes that we used are Reactive Red and Direct Orange. The study of commercial flocculant performance, PAC, was done to compare the flocculant St-g-PAM and the combination of both of them was studied to determined the performance of both flocculant.
From the dye removal test, we could obtain that the percent of dye removal increases as the raising of flocculant dose and pH value. For St-g-PAM flocculant the best percentage of dye removal was 45,553% for Direct Orange and 44,195% for Reactive Red in 0,0125 ppm. While for PAC, the best percentage of dye removal was 35,654% for Direct Orange and 47,202% for Reactive Red in 1 ppm. And for the combination of both flocculant was better than St-g-PAM alone or PAC alone. The best condition for removal dyes was obtain at pH 11.
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Dengan mengucap puji syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT atas segala rahmat, karunia, taufik dan hidayah-Nya, kami diberi kesempatan dan kekuatan untuk menyelesaikan penyusunan laporan skripsi dengan judul:
PADUAN FLOKULAN HASIL SINTESA STARCH-GRAFT-POLYACRYLAMIDE
DENGAN POLYALUMINIUM CHLORIDEUNTUK MENGHILANGKAN WARNA
PADA LIMBAH CAIR
Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk menyelesaikan pendidikan dan memperoleh gelar kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS.
Dalam menyusun laporan ini kami banyak menemui kesulitan yang dapat terselesaikan berkat bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu kami mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. Ir. Tri Widjaja, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Kima FTI – ITS 2. Dr. Ir. Susianto, DEA, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia FTI - ITS
3. Prof. Dr. Ir. Kusno Budhikarjono, MT selaku koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia FTI –ITS.
4. Dr. Ir. Sumarno, M.Eng. selaku Kepala Laboratorium Teknologi Material dan selaku dosen pembimbing kami atas segala waktu serta saran untuk membimbing kami dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Dr. Ir. Kuswandi, DEA, Firman Kurniawansyah, ST, M.Eng, Sc, dan Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng, selaku dosen penguji kami.
6. Seluruh dosen dan karyawan jurusan Teknik Kimia FTI – ITS atas semua jasa serta bimbingan selama kami kuliah dikampus Orange tercinta ini.
7. Kedua Orang Tua kami, yang selalu kami cintai, atas segala perhatian, kasih sayang serta doa dan berkat yang selalu tercurah untuk kebahagiaan dan keberhasilan kami.
8. Material crew yang selalu menghibur dan memotivasi kami untuk selalu semangat mengerjakan pra desain pabrik ini.
9. Para pejuang K-45 yang selalu memberikan motivasi dan hiburan pada kami disaat kami sedang suntuk.
10. Adik-adik K-46, K-47 dan 2008 yang memberikan sedikit keceriaan dikala suntuk walaupun hanya sekedar basa-basi untuk menyapa kami.
11. Adik-adik kami (Ryoki dan Tanti), yang selalu kami sayangi.
12. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya baik dari segi moril ataupun materil.
Terima kasih atas bantuan, bimbingan, serta semangat yang diberikan kepada kami hingga melecut semangat kami untuk segera menyelesaikan laporan skripsi ini.
Kami menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam laporan ini, oleh karena itu kami sangat mengharapkan berbagai kritik dan saran yang dapat membawa kami ke arah yang lebih baik. Terima kasih atas perhatiannya, semoga laporan ini dapat memberikan manfaat baik bagi kami sendiri maupun bagi yang membacanya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
DAFTAR ISI Lembar Persetujuan Abstrak... 1 Kata Pengantar ... 3 Daftar Isi ... 4 Daftar Gambar... 6 Daftar Tabel ... 8 Daftar Notasi... 10 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 11
I.2 Perumusan Masalah ... 14
I.3 Tujuan Penelitian... 14
I.4 Manfaat Penelitian... 14
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Pemisahan Partikel... 15
II.2 Flokulan... 17
II.3 Polimer ... 19
II.4 Kopolimerisasi Starch-graft-Polyacrylamide... 23
II.5 Dyes... 26
II.6 Uji Dye Removal... 27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Bagan Metodologi Penelitian ... 28
III.2 Bahan ... 29
III.3 Variabel Penelitian... 29
III.5 Prosedur Penelitian ... 30 III.6 Menghitung % Dye Removal... 32 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Penentuan panjang gelombang maksimum... 33 IV.2 Uji Penghilangan Warna dengan Starch-graft-Polyacrylamide
(St-g-PAM) ... 34 IV.3 Uji Penghilangan Warna dengan Polyalumunium chloride (PAC)... 38 IV.4 Uji Penghilangan Warna dengan paduan Starch-graft-polyacrylamide
dan Polyalumunium chloride... 40 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan... 45 V.2 Saran... 45 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A LAMPIRAN B
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Koagulasi ... 15
Gambar 2.2 Proses Flokulasi ... 15
Gambar 2.3 Colloid Entrapment ... 16
Gambar 2.4 Proses Aglomerasi... 16
Gambar 2.5 Skema Model Bridging... 16
Gambar 2.6 Skema netralisasi dari flokulan... 17
Gambar 2.7 Skema Flokulasi model network... 17
Gambar 2.8 Struktur kimia Polyaluminium Chloride ... 17
Gambar 2.9 Struktur Polyacrylamide... 18
Gambar 2.10 Struktur dari PolyacrylamideKationik ... 18
Gambar 2.11 Struktur dari starch: (a) Amylose dan (b) Amylopectin... 19
Gambar 2.12 Teknik Polimerisasi Larutan... 21
Gambar 3.1. Skema garis besar penelitian... 28
Gambar 3.2. Peralatan sintesa Starch-g-Polyacrylamide ... 30
Gambar 3.3 Skema prosedur sintesis non-terminated Polyacrylamide ... 31
Gambar 3.4 Sintesa Starch-g-Polyacrylamide... 31
Gambar 3.5 Uji Dye Removal ... 32
Gambar 4.1 Pengaruh perubahan konsentrasi St-g-PAM terhadap % dye removal Direct Orange pada berbagai kondisi pH ... 34
Gambar 4.2 Pengaruh perubahan konsentrasi St-g-PAM terhadap % dye removal Reactive Redpada berbagai kondisi pH... 34
Gambar 4.3 Pengaruh perubahan nilai pH terhadap % dye removal Direct Orange pada berbagai konsentrasi St-g-PAM ... 36
Gambar 4.4 Pengaruh perubahan nilai pH terhadap % dye removal Reactive Red pada berbagai konsentrasi St-g-PAM ... 36
Gambar 4.5 Pengaruh perubahan konsentrasi PAC terhadap % dye removal Direct Orangepada berbagai kondisi pH ... 38
Gambar 4.6 Pengaruh perubahan konsentrasi PAC terhadap % dye removal Reactive Redpada berbagai kondisi pH ... 38
Gambar 4.7 Pengaruh perubahan nilai pH terhadap % dye removal Direct Orange pada berbagai konsentrasi PAC... 39 Gambar 4.8 Pengaruh perubahan nilai pH terhadap % dye removal Reactive Red
pada berbagai konsentrasi PAC... 40 Gambar 4.9 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Direct Orangepada kondisi pH 7... 40 Gambar 4.10 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Direct Orangepada kondisi pH 8 ... 41 Gambar 4.11 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Direct Orangepada kondisi pH 91... 41 Gambar 4.12 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Direct Orangepada kondisi pH 10... 41 Gambar 4.13 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Direct Orangepada kondisi pH 11... 42 Gambar 4.14 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Reactive Redpada kondisi pH 7... 42 Gambar 4.15 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Reactive Redpada kondisi pH 8 ... 42 Gambar 4.16 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Reactive Redpada kondisi pH 9 ... 43 Gambar 4.17 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Reactive Redpada kondisi pH 10... 43 Gambar 4.18 Pengaruh perpaduan St-g-PAM/PAC terhadap % dye removal
Reactive Red pada kondisi pH 11... 43 Gambar B.1 Spektrum Absorbsi Zat Warna Reactive Red... 50 Gambar B.2 Spektrum Absorbsi Zat Warna Direct Orange... 51 Gambar B.3 Kurva Kalibrasi Zat Warna Reactive Red pada Panjang Gelombang
515 nm... 52 Gambar B.4 Kurva Kalibrasi Zat WarnaDirect Orange pada Panjang Gelombang
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Properti dari butiran starch... 19
Tabel 4.1 Struktur Dyes dan nilai panjang gelombang maksimum ... 33
Tabel B.1 Data Absorbansi Awal Reactive Red... 50
Tabel B.2 Data Absorbansi Awal Direct Orange... 51
Tabel B.3 Data Kalibrasi Reactive Red ... 52
Tabel B.4 Data Kalibrasi Direct Orange... 52
Tabel B.5 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan PAC pada kondisi pH 7... 53
Tabel B.6 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan PAC pada kondisi pH 8... 53
Tabel B.7 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan PAC pada kondisi pH 9... 54
Tabel B.8 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan PAC pada kondisi pH 10... 54
Tabel B.9 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan PAC pada kondisi pH 11... 54
Tabel B.10 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM pada kondisi pH 7 ... 55
Tabel B.11 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM pada kondisi pH 8 ... 55
Tabel B.12 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM pada kondisi pH 9 ... 55
Tabel B.13 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM pada kondisi pH 10 ... 56
Tabel B.14 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM pada kondisi pH 11 ... 56
Tabel B.15 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi pH 7 ... 56
Tabel B.16 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi pH 8 ... 57
Tabel B.17 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi pH 9 ... 57
Tabel B.18 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM/ PAC pada kondisi pH 10 ... 57 Tabel B.19 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Direct Orangedengan St-g-PAM/
PAC pada kondisi pH 11 ... 58 Tabel B.20 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan PAC
pada kondisi pH 7... 58 Tabel B.21 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan PAC
pada kondisi pH 8... 58 Tabel B.22 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan PAC
pada kondisi pH 9... 59 Tabel B.23 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan PAC
pada kondisi pH 10... 59 Tabel B.24 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan PAC
pada kondisi pH 11... 59 Tabel B.25 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan
St-g-PAM pada kondisi pH 7 ... 60 Tabel B.26 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan
St-g-PAM pada kondisi pH 8 ... 60 Tabel B.27 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan
St-g-PAM pada kondisi pH 9 ... 60 Tabel B.28 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan
St-g-PAM pada kondisi pH 10 ... 61 Tabel B.29 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan
St-g-PAM pada kondisi pH 11 ... 61 Tabel B.30 Hasil Data Analisa Spektrofotometer padaReactive Reddengan St-g-PAM/
PAC pada kondisi pH 7 ... 61 Tabel B.31 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan St-g-PAM/
PAC pada kondisi pH 8 ... 62 Tabel B.32 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan St-g-PAM/
PAC pada kondisi pH 9 ... 62 Tabel B.33 Hasil Data Analisa Spektrofotometer pada Reactive Reddengan St-g-PAM/
DAFTAR NOTASI
Simbol Keterangan Satuan
C Konsentrasi ppm
BM Berat Molekul gram/mol
M Molaritas Mol/L V Volume L ρ Densitas gram/mL λ Panjang Gelombang nm A Absorbansi -Ao Absorbansi Awal -A1 Absorbansi Akhir
