• Tidak ada hasil yang ditemukan

KONVERSI FOTOKATALITIK CO 2 MENJADI CH 4 DENGAN KATALIS CuO/TiO 2 MENGGUNAKAN SINAR ULTRAVIOLET

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "KONVERSI FOTOKATALITIK CO 2 MENJADI CH 4 DENGAN KATALIS CuO/TiO 2 MENGGUNAKAN SINAR ULTRAVIOLET"

Copied!
14
0
0

Teks penuh

(1)

KONVERSI FOTOKATALITIK CO2 MENJADI CH4

DENGAN KATALIS CuO/TiO

2

MENGGUNAKAN

SINAR ULTRAVIOLET

Photocatalytic Convertion CO2 to CH4 with CuO/TiO2 Catalyst

Using Ultraviolet Light

TUGAS AKHIR

OLEH

LIA WILIANI

091411018

NURUL FITRIANI

091411023

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

JULI 2012

                 

(2)

KONVERSI FOTOKATALITIK CO2 MENJADI CH4

DENGAN KATALIS CuO/TiO

2

MENGGUNAKAN

SINAR ULTRAVIOLET

Photocatalytic Convertion CO2 to CH4 with CuO/TiO2 Catalyst

Using Ultraviolet Light

Laporan ini diajukan untuk memenuhi

Salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan

Diploma III Jurusan Teknik Kimia

Oleh

Lia Wiliani

091411018

Nurul Fitriani

091411023

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

JULI 2012

               

(3)

                 

(4)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT berkat rahmat dan karunian-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Konversi Fotokatalitik CO2 menjadi CH4 dengan Katalis CuO/TiO2 Menggunakan Sinar

Ultraviolet.

Laporan tugas akhir ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung. Laporan ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan penulis selama pelaksanaan tugas akhir.

Pada penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak bantuan, dukungan, bimbingan, semangat, serta kerjasama dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ucapkan terima kasih dan penghargaan kepada :

1. Ir. Heriyanto selaku Pembimbing I

2. In Jumanda Kasdadi selaku Pembimbing II

3. Dwi Nirwantoro Nur, IR., MT selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung,

4. Rispiandi, ST., MT selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung dan Koordinator Kerja Praktik,

5. Kedua orang tua kami tercinta dan seluruh anggota keluarga yang telah memberikan dukungan moril dan material

6. Rekan-rekan Chemista 09

Serta semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu kelancaran pelaksanaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan wawasan dan informasi bagi pembaca. Bandung, Juli 2012 Penulis                

(5)

ii

ABSTRAK

CO2 merupakan polutan organik yang semakin hari semakin bertambah

jumlahnya di udara. Suatu upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi kadar gas CO2 tersebut adalah dengan menggunakan fotokatalisis. Fotokatalisis

merupakan suatu proses kimia yang dibantu oleh adanya cahaya dan material katalis. Fotokatalis yang paling banyak digunakan adalah TiO2 karena stabil, tahan

korosi, melimpah, dan murah. Aktivitas katalis TiO2 dapat ditingkatkan dengan

penggunaan dopan logam. Dopan logam yang dapat digunakan adalah dopan Cu karena harganya yang relatif murah. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan suatu proses fotokatalitik untuk mengonversi CO2 menjadi CH4 dengan katalis

CuO/TiO2. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat alat konversi CO2

menjadi CH4, membuat katalis CuO/TiO2, dan mengetahui pengaruh waktu reaksi

dan laju alir terhadap konversi CO2. Reaksi fotokatalisis dilakukan dalam suatu

reaktor pipa yang terbuat dari kaca dan dilengkapi dengan lampu UV yang merupakan sumber energi aktivasi dari katalis. Katalis CuO/TiO2 dipreparasi

dengan metode impregnasi dimana prekursor yang digunakan adalah Cu-Asetat dengan komposisi Cu sebesar 0,2%. Dengan menggunakan reaktor dan katalis tersebut dilakukan suatu proses reaksi secara kontinyu untuk mengetahui pengaruh waktu reaksi dan laju alir terhadap konversi CO2. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa penurunan konsentrasi CO2 terjadi pada reaksi yang

dilangsungkan dengan bantuan sinar UV sedangkan pada reaksi yang dilangsungkan tanpa sinar UV tidak diperoleh penurunan konsentrasi CO2. Waktu

reaksi pun berpengaruh terhadap konversi CO2. Selain itu, pada penelitian

diperoleh bahwa persen konversi CO2 tertinggi didapat pada reaksi dengan laju

alir 0,31 mL/s, yaitu sebesar 24,38%.

Kata kunci: Fotokatalis; CO2, Titanium dioksida; Cu

                 

(6)

ABSTRACT

CO2 is an organic pollutant which amount in the air is increasingday by day. An attempt that can be done to reduce levels of CO2 gas is by using photocatalysis. Photocatalysis is a chemical process assisted by the presence of light and catalyst material. The most widely used photocatalyst is TiO2 due to its stablility, corrosion resistance, abundance, and inexpensivenese. TiO2 catalyst activity can be enhanced by the use of metal dopants. Metal dopants that can be used is Cu because the price is relatively cheap. Therefore, in this study the photocatalytic was conducted to convert CO2 into CH4 with CuO/TiO2 catalyst. The purposes of this study were to make CO2 into CH4 conversion tool, making the CuO/TiO2 catalyst, and to determine the effect of reaction time and flow rate to conversion of CO2. Photocatalysis reaction was carried out in a tube reactor made of glass and equipped with a UV lamp as the source of activation energy. CuO/TiO2 catalysts prepared by impregnation method using Cu-acetate as precursor with the composition of Cu is 0.2%. By using the reactor and the catalyst, continuous reaction process was done to determine the effect of reaction time and flow rate to conversion of CO2. The results showed that the reduction in CO2 concentration occurred in the reaction with help of UV light, while the reaction without UV didn’t give a decrease of CO2 concentration. The time of reaction also have effected the conversion of CO2. In addition, the study found that the highest percent conversion obtained in the reaction of CO2 with the flow rate of 0.31 mL/s, was 23,48%.

Keyword: Photocatalyst; CO2; Titanium dioxide; Cu

               

(7)

iv

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ... i Abstrak ... ii Abstract ... iii Daftar Isi ... iv Daftar Tabel ... vi

Daftar Gambar ... vii

Daftar Lampiran ... viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penelitian ... 1

1.2. Tujuan Penelitian ... 3

1.3. Ruang Lingkup Penelitian ... 3

1.4. Tahapan Penelitian ... 4

1.5. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Aspek Kimia CO2 ... 5

2.2. Metana (CH4) ... 6

2.3. Metode Preparasi Katalis ... 7

2.4. Impregnasi ... 8

2.5. Perlakuan Panas ... 9

2.6. Fotokatalis ... 9

2.7. Penggunaan Dopan Untuk Meningkatkan Aktivitas Fotokatalis ... 14

2.8. Reaksi Reduksi CO2 ... 17

BAB III METODELOGI PENELITIAN 3.1. Bahan dan Alat Penelitian ... 19

3.2. Perancangan Sistem Proses Konversi CO2 Menjadi CH4 ... 19

3.3. Tahap Persiapan Katalis ... 21

3.4. Penempelan Fotokatalis CuO/TiO2 Pada Kawat Stainless Steel... 21

3.5. Tahap Reaksi Fotokatalis ... 21

3.6. Tahap Analisis ... 22                  

(8)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Perancangan Sistem Proses Konversi CO2 Menjadi CH4 ... 23

4.2. Pembuatan Katalis CuO/TiO2 ... 26

4.3. Pengaruh Sinar Ultraviolet (UV) terhadap Konsentrasi CO2 ... 27

4.4. Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap Persen Konversi CO2 ... 28

4.5. Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Konsentrasi CO2 ... 29

4.6. Analisis CH4 ... 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 32 5.2. Saran ... 32 DAFTAR PUSTAKA ... 33 LAMPIRAN ... 35                

(9)

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Data Karakterisai XRD Pada Katalis CuO/TiO2... 16

Tabel 2.2 Data Jenis Produk yang Terbentuk Dari Reduksi CO2 ... 18

                 

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Transformasi CO2 Yang Potensial Untuk Dikembangkan ... 6

Gambar 2.2 Daerah Energi Pada Semikonduktor ... 11

Gambar 2.3 Struktur Kristal Anatase TiO2 ... 13

Gambar 2.4 Struktur Kristal Rutil TiO2 ... 13

Gambar 2.5 Mekanisme Fotokatalitik Semikonduktor TiO2 ... 14

Gambar 3.1 Skema Sistem Proses Konversi CO2 Menjadi CH4 ... 19

Gambar 3.2 Skema Reaktor Konversi CO2 Menjadi CH4 ... 20

Gambar 3.3 Sampling Gas Effluent ... 22

Gambar 4.1 Reaktor Tanpa Lampu UV Dan Katalis ... 23

Gambar 4.2 Reaktor Dengan Lampu UV ... 23

Gambar 4.3 Reaktor Dengan Lampu UV Dan Diisi Katalis ... 24

Gambar 4.4 Reaktor Ditutup Oleh Aluminium Foil ... 24

Gambar 4.5 Rangkaian Sistem Proses Konversi Fotokatalitik CO2 Menjadi CH4 ... 26

Gambar 4.6 Kurva Pengaruh Sinar UV terhadap Konsentrasi CO2 ... 27

Gambar 4.7 Kurva Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap Persen Konversi CO2 ... 29

Gambar 4.8 Kurva Hubungan Konsentrasi CO2 terhadap Waktu Pada Laju Alir.... 30 0,3 mL/s, 0,5 mL/s, 0,7 mL/s, dan 1 mL/s ...                

(11)

viii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A ... 35 LAMPIRAN B ... 40 LAMPIRAN C ... 43 LAMPIRAN D ... 47 LAMPIRAN E ... 50 LAMPIRAN F ... 51                  

(12)

33

DAFTAR PUSTAKA

Afrozi, A. (2010), Sintesis dan Tinjauan Literatur-1, Jakarta: Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Andawari, R. 2002. Reduksi Fotokatalitik CO2 dengan Titanium Dioksida

Berpenyangga Zeolit Alam Lampung dan Zeolit-Y. Jakarta: Jurusan Teknik

Gas dan Petrokimia. Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Butters B.E. dan A.L. Powell, System and Methode for Photocatalytic Treatment of

Contaminated Media, US Patent, 6.136.203, 2000.

Cahyono. A.H (2011), Gas Metan: Berbahaya Namun Bermanfaat, http://noble-energyengineering.blogspot.com diakses 8 Juli 2012.

Dasar Teori Semikonduktor, http://cnej.wordpress.com/ diakses 16 Mei 2012 Faturrakhman, A, dkk., TiO2 Sebagai Fotokatalis Oksidasi, Power Point.

Gunlazuar, J (2003), Fotokatalis Pada Permukaan TiO2, http://www.chem-is-try.org diakses 21 Juni 2012.

Gupta,R.B. dan ,Dermibas,A .2010. Gasoline,Diesel and Ethanol Biofuels from

Gases and Plant. New York: Cambride.University Press.New York.

Nuriman. (1998), Preparasi dan Karakterisasi Katalis Logam Cu Berpenyangga

untuk Reaksi Hidrogenasi CO2 menjadi Metanol. Jakarta: Program Studi Materials Science. Universitas Indonesia.

Oomman K. (2008). High-Rate Solar Photocatalytic Conversion of CO2 and Water

Vapor to Hydrocarbon Fuels. PennsylVania: Department of Electrical

Engineering, Materials Research Institute, The PennsylVania State UniVersity, UniVersity Park.

Meinzer R.A. dan P.J. Birbara, Photocatalytic Semiconductor Coating, US Patent 5.593.737, 1997.

Slamet, R. dan E. Marliana, (2007), Reaktor, Vol. 11 No.2, Desember 2007, Hal. : 78-85.                

(13)

34 Slamet; Nasution, H.W.; Purnama, E.; Kosela, S.; Gunlazuardi, J., (2005),

“Photocatalytic Reduction of CO

2 on Copper-Doped Titania Catalysts

Prepared by Improved-Impregnation Method”, Catal. Commun., 6 (5),

313-319.

Susana, A, http://id.answers.yahoo.com diakses 8 Juli 2012.

Yadav, G.D. and Nair, J.J., (1998), Novelties of eclectically engineered sulfated

zirconia and carbon molecular sieve catalysts in cyclisation of citronellal to isopulegol, Chem. Commun., pp.2369–2370

Ying Li. (2010). Photocatalytic reduction of CO2 with H2O on mesoporous silica

supported Cu/TiO2 catalysts. Milwaukee: Department of Mechanical Engineering, University of Wisconsin-Milwaukee.

                 

(14)

CURICULUM VITAE

Nama : Lia Wiliani

NIM : 091411018

Tempat Tanggal Lahir : Bandung, 21 September 1991

Pendidikan : SDN 1 Cigugur Girang (1996-2003)

SMPN 1 Cisarua (2003-2006)

SMAN 1 Cimahi (2006-2009)

Politeknik Negeri Bandung (2009-2012)

Nama : Nurul Fitriani

NIM : 091411023

Tempat Tanggal Lahir : Bandung, 5 Desember 1991

Pendidikan : SDN 5 Citepus (1996-2003)

MTs Asy-Syarifiyah (2003-2006)

MAN 1 Bandung (2006-2009)

Politeknik Negeri Bandung (2009-2012)

               

Gambar

Tabel 2.1  Data Karakterisai XRD Pada Katalis CuO/TiO 2 .......................................

Referensi

Dokumen terkait

Komponen Sastera dalam Pendidikan Bahasa Melayu atau Komsas bermaksud mengajarkan unsur ilmu Kesusasteraan Melayu seperti struktur karya, tema, watak, plot, gaya

Rekomendasi juga diberikan untuk melengkapi laporan-laporan yang belum ada saat ini, antara la in adalah Kurva-S yang dapat memberikan pengendalian biaya pada saat

Media video pembelajaran materi Gaya yang dikembangkan dari hasil validasi oleh ahli media sebesar 93,7%, ahli materi sebesar 98,7% dan uji coba sebesar 96,4%

Dengan mata kuliah ini diharapkan mahasiswa akan mendapatkan informasi tentang realitas atau eksistensi ketuhanan beserta dengan argumen-argumen filosofis yang

Untuk penyuntingan naskah jamak juga terdapat tiga metode; (1) metode gabungan ini digunakan apabila naskah hampir sama, tidak ada yang lebih baik daripada yang

Perubahan yang mempengaruhi permintaan hasil produksi, antara lain: naik turunnya permintaan pasar akan hasil produksi dari perusahaan yang bersangkutan, tercermin melalui

Hipertensi sendiri dapat menyebabkan infark miokard, stroke, gagal ginjal dan kematian jika tidak diterapi dengan benar dibutuhkan pedoman untuk penatalaksanaan hipertensi... 28

Dengan terjalinnya kerjasama BPMB UMP dengan MGBK disetiap Kabupaten maka setiap tahun akan mengumpulkan Guru BK disetiap Kabupaten untuk mempublikasikan UMP