METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia dan Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 3 bulan.
3.2 Bahan dan Peralatan yang Digunakan
Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain: 1. SDS
3.2.1 Peralatan yang Digunakan
Peralatan yang digunakan yaitu kolom produksi busa yang digunakan sebagai wadah pengontakan larutan surfaktan dengan gas N2, pompa peristaltik yang digunakan untuk mengalirkan
surfaktan, pH meter untuk mengukur pH larutan dan Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS) adalah alat analisa yang berfungsi untuk mengukur kandungan logam.
3.3 Diagram Kerja
Gambar 3.1 Diagram Kerja Kapasitas Busa Dinamis dan Stabilitas Busa Dipersiapkan
Diukur stabilitas busa ketika mencapai konstan Di uji kandungan ion logam dalam larutan dengan
3.4 Prosedur Kerja
3.4.1 Prosedur Kerja Persiapan Alat dan Bahan
Persiapan alat meliputi kalibrasi laju alir dari pompa peristaltik, kalibrasi laju alir gas N2.
Persiapan bahan meliputi pengukuran konsentrasi dari surfaktan (cmc).
Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Variasi Konsentrasi SDS
3.4.2 Prosedur Pembuatan Larutan
Larutan yang perlu disediakan yaitu larutan asam serta larutan basa yaitu larutan 0,1 M HCl 3 Liter dan 0,1 M NaOH 3 Liter.
A. Pembuatan Larutan Pengontrol pH : HCl 0,1 M (1 L)
1. Larutan HCl 37% dipipet sebanyak 8,36 mL.
2. Larutan dimasukkan ke dalam beaker glass 1000 mL. 3. Larutan diencerkan dengan aquadest sampai batas 1000 mL.
Ditimbang SDS sebanyak 2,364 gr (1x cmc)
Kemudian dimasukkan ke dalam beaker glass dan ditambah 1 L aquades
Percobaan diulang untuk SDS 2 cmc
dan 3 cmc Mulai
Mulai
Larutan HCl 37% dipipet sebanyak 8,36 mL
Larutan dimasukkan ke dalam beaker glass 1000 mL
Larutan diencerkan dengan aquadest sampai batas 1000 mL
Selesai
Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M
B. Pembuatan Larutan Pengontrol pH: NaOH 0,1 M (1 L)
1. Padatan NaOH ditimbang sebanyak 4gr.
2. Padatan NaOH dimasukkan ke dalam beaker glass 1000 mL. 3. Padatan NaOH diencerkan dengan aquadest sampai batas 1000 ml.
Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M Padatan NaOH ditimbang sebanyak 4gr
Padatan NaOH dimasukkan ke dalam beaker glass 1000 mL
Padatan NaOH diencerkan dengan aquadest sampai batas 1000 mL
C. Pembuatan Larutan Pelarut dengan pH 4,5
1. Aquadest sebanyak 5 L dimasukkan ke dalam botol steril. 2. Kemudian ke dalam aquadest ditambahkan HCl dan NaOH
hingga pH larutan 4,5.
Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Larutan Pelarut
D.Pembuatan Larutan Cd2+ 50 ppm
1. Larutan pelarut ber-pH 4,5 diambil sebanyak 2,5 L. 2. Kemudian larutan dimasukkan ke dalam botol steril.
3. Kemudian larutan ditambahkan padatan Cd(CH3COO)2.2H2Osebanyak
125 mg.
4. Campuran diaduk rata hingga padatan melarut.
5. Campuran dianalisa kadar logam dengan menggunakan AAS. Aquadest sebanyak 5 L dimasukkan ke
dalam botol steril
Kemudian ke dalam aquadest ditambahkan HCl dan NaOH hingga pH larutan 4,5
Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Larutan Standar Cd2+ (50 ppm) E.Pembuatan Larutan Cd2+ 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm dan 40 ppm
Gambar 3.7 Flowchart Pembuatan Larutan Cd2+ 10, 20, 30 dan 40 (ppm) Mulai
Selesai
Campuran diaduk rata hingga padatan melarut Larutan pelarut ber-pH 4,5 diambil sebanyak 2,5 L
Kemudian larutan ditambahkan padatan Cd(CH3COO)2.2H2O
sebanyak 125 mg
Kemudian larutan dimasukkan ke dalam botol steril
Analisa kadar logam dengan menggunakan AAS
Mulai
Selesai
Analisa kadar logam dengan menggunakan AAS Larutan Standar Cd2+ 50 ppm disiapkan
Kemudian larutan diaduk secara merata
F. Pembuatan Larutan Kopi 50 ppm
Gambar 3.8 Flowchart Pembuatan Larutan Standar Kopi Hitam(50 ppm)
G.Pembuatan Larutan Kopi Hitam 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm dan 40 ppm
Gambar 3.9 Flowchart Pembuatan Larutan Kopi Hitam 10, 20, 30 dan 40 (ppm) Mulai
Selesai
Bubuk Kopi ditimbang 50 gr dan dilarutkan dengan l L Aquades Dilarutkan Kopi Hitam kedalam Aquades mendidih
Larutan yang sudah terbebas dari ampas di keringkan di dalam oven hingga kembali berbentuk bubuk
Larutan dipisahkan dari ampas kopi
Mulai
Selesai
Larutan Standar Kopi Hitam 50 ppm disiapkan
Kemudian larutan diaduk secara merata
3.4.3 Prosedur Penelitian
Setelah alat dan bahan dipersiapkan, campurkan larutan SDS dengan larutan ion Cd2+ sesuai dengan variasi dalam penelitian. Kemudian dialirkan campuran larutan SDS dengan larutan Cd2+ dengan laju alir 3 ml/menit dan dialirkan gas N
2 kedalam kolom
produksi busa secara kontinu, dinyalakan stopwatch bersamaan dengan gas N2 dialirkan,
percobaan dihentikan pada saat ketinggian busa konstan (tidak berubah), dicatat kapasitas busa terhadap waktu percobaan, tinggi busa, dan tinggi cairan surfaktan. Kemudian diamati busa yang terbentuk tiap 5 menit untuk mendapatkan stabilitas busa surfaktan. Setelah didapat stabilitas busa, di analisa kandungan ion logam menggunakan alat AAS. Percobaan diulangi dengan memvariasikan konsentrasi surfaktan dan kontaminan logam dan kopi hitam pada surfaktan.
3.5 Flowchart Penelitian
3.5.1 Flowchart Penelitian Pengaruh Konsentrasi SDS dan Konsentrasi Kontaminan
(Ion Logam Cd2+ dan Kopi Hitam) terhadap Kapasitas Busa Dinamis
Dirangkai peralatan penelitian
Dicampurkan larutan SDS 1 cmc dan larutan kontaminan 10 ppm
Diamati tinggi busa dan larutan surfaktan pada kolom Alirkan campuran larutan SDS dan larutan kontaminan kedalam
kolom produksi busa dengan laju alir 3 ml/menit Mulai
Dialirkan gas N2 dengan laju alir 60 cc/menit serta
nyalakan stopwatch untuk mengukur waktu
Gambar 3.10 Flowchart Penelitian Pengaruh Konsentrasi SDS. Dilakukan terhadap konsentrasi kontaminan 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm, 40 ppm dan 50 ppm
3.5.2 Flowchart Penelitian Pengaruh Konsentrasi SDS dan Konsentrasi Logam Cd2+ terhadap Stabilitas Busa
Gambar 3.11 Flowchart Penelitian Stabilitas Busa terhadap Kontaminan Cd2+
Selesai
Diamati pada saat ketinggian busa konstan
Diambil busa yang dihasilkan selama 3 menit ke dalam kolam gelas ukur
Dicatat ketinggian awal busa pada gelas ukur
Diamati ketinggian busa setiap 5 menit hingga konstan (tidak berubah) Mulai
Selesai
Pada sampel pada busa dengan AAS A
Percobaan diulang dengan konsentrasi SDS 2 cmc dan
3 cmc
3.5.3 Flowchart Penelitian Pengaruh Konsentrasi SDS dan Konsentrasi Kopi Hitam terhadap Stabilitas Busa
Gambar 3.12 Flowchart Penelitian Stabilitas Busa terhadap Kontaminan Kopi Hitam
Gambar 3.13 Rangkaian Peralatan Foam Generator Diamati pada saat ketinggian busa konstan
Diambil busa yang dihasilkan selama 3 menit ke dalam kolam gelas ukur
Dicatat ketinggian awal busa pada gelas ukur
Diamati ketinggian busa setiap 5 menit hingga konstan (tidak berubah) Mulai
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengaruh Konsentrasi Logam Cd2+ terhadap Konsentrasi SDS
Pada penelitian ini digunakan Logam Cd2+ dengan variasi konsentrasi yang digunakan: 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm, 40 ppm dan 50 ppm dan SDS dengan variasi konsesntrasi yang digunakan: 1x cmc, 2x cmc dan 3x cmc. Maka diperoleh hasil pengukuran ketinggian terhadap pengaruh konsentrasi Logam Cd2+ adalah sebagai berikut:
Gambar 4.1 Pengaruh Konsentrasi Logam Cd2+ terhadap Tinggi Busa
Gambar 4.1 merupakan grafik pengaruh Konsentrasi Logam Cd2+ terhadap konsentrasi SDS tertentu terhadap kapasitas busa. Data kapasitas busa dinamis pada konsentrasi logam Cd2+ dapat dilihat pada Tabel L1.1 (Lampiran 1).
Dapat dilihat jika semakin besar konsentrasi SDS yang digunakan maka akan menyebabkan bertambahnya ketinggian busa yang diperoleh dan semakin besar konsentrasi logam Cd2+ maka kapasitas busa semakin tinggi busa yang dihasilkan.
Konsentrasi Ion Logam Cd2+(ppm)
surfaktan SDS memiliki muatan negatif akan meningkatkan tekanan misel. Sehingga ketika gelembung mengalir ke kolom, kemampuan misel untuk menyerap gas dalam memproduksi busa cenderung lebih cepat untuk mencapai kapasitas busa konstan [3].
Gambar 4.2 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Ion Logam Cd2+.
Pada gambar diatas memperlihatkan interaksi SDS dengan ion logam Cd2+ dimana
ion logam tersebut meningkatkan ikatan monomer sehingga kapasitas busa yang terbentuk menjadi lebih besar tanpa kontaminan [2].
4.2 Pengaruh Konsentrasi Kopi Hitam terhadap Konsentrasi SDS
Gambar 4.3 Pengaruh Konsentrasi Kopi terhadap Tinggi Busa
Gambar 4.3 merupakan grafik pengaruh Konsentrasi Kopi Hitam terhadap konsentrasi SDS tertentu terhadap kapasitas busa. Data kapasitas busa dinamis pada konsentrasi kopi dapat dilihat pada Tabel L1.2 (Lampiran 1).
Dapat dilihat jika semakin besar konsentrasi SDS yang digunakan maka akan menyebabkan bertambahnya ketinggian busa yang diperoleh. Namun, semakin besar konsentrasi kopi maka semakin rendah busa yang dihasilkan. Menurut teori, Kopi Hitam memiliki pH 5-6 dengan muatan negatif pada permukaannya.[14] Kehadiran partikel kopi dalam larutan dapat menghasilkan kompleksitas pada misel SDS dalam larutan. Pada kondisi awal interaksi Kopi Hitam dengan SDS membentuk ikatan misel yang baik karena kopi yang bersifat pH asam sehingga memiliki muatan positif dan SDS bersifat basa yang memiliki negatif. Namun ketika terbentuknya busa dipermukaan, ikatan lamella yang terbentuk menjadi mudah pecah dikarenakan partikel Kopi Hitam. Partikel Kopi Hitam membuat ikatan pada lamella menjadi lemah dan kapasitas busa yang dihasilkan menjadi lebih sedikit dibandingkan dengan kondisi larutan SDS tanpa kehadiran kontaminan.
Gambar 4.4 Kinetika Kapasitas Busa terhadap Kontaminan Logam Cd2+ 50 ppm
Gambar 4.5 Kinetika Kapasitas Busa terhadap Kontaminan Kopi Hitam 50 ppm
Gambar 4.4 dan 4.5 merupakan grafik kinetika kapasitas busa terhadap kontaminan yaitu logam Cd2+ dan Kopi Hitam. Dapat dilihat kapasitas busa yang dihasilkan dengan kehadiran kontaminan Cd2+ lebih besar dibandingkan dengan
0
Kinetika Kapasitas Busa terhadap Kontaminan Logam Cd2+ 50 ppm
Waktu (menit) Kinetika Kapasitas Busa terhadap Kontaminan Kopi 50 ppm
kehadiran kontaminan Kopi Hitam. Pada umumnya pada setiap kehadiran kontaminan semakin besar konsentrasi surfaktan SDS maka semakin tinggi busa yang dihasilkan.
4.3Stabilitas Busa
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran stabilitas busa untuk mengetahui waktu yang diperlukan busa kembali menjadi fasa cair. Stabilitas busa dilakukan dengan cara pengambilan busa yang dihasilkan dari foam generator pada saat ketinggian busa konstan. Pengambilan busa di sampling pada gelas ukur, dengan ketinggian busa pada gelas ukur setinggi 7 cm.
Gambar 4.5 Perbandingan Stabilitas Busa
Gambar 4.6 merupakan grafik perbandingan stabilitas busa antara tanpa kontaminan dan kehadiran kontaminan logam Cd2+ dan Kopi Hitam.
Pada 3x cmc tanpa kehadiran kontaminan, dari data diperoleh tinggi awal busa sebesar 7 cm. Ketinggian busa pada gelas ukur mengalami penurunan pada menit ke-5 hingga konstan pada menit ke-2ke-5 sebesar: 6,7 cm.
Pada 3x cmc dengan kehadiran logam Cd2+, dari data diperoleh tinggi awal busa sebesar 7 cm. Ketinggian busa pada gelas ukur mengalami penurunan pada menit ke-5 hingga konstan pada menit ke-25 sebesar: 6,8 cm.
Pada 3x cmc dengan kehadiran Kopi Hitam, dari data diperoleh tinggi awal busa sebesar 7 cm. Ketinggian busa pada gelas ukur mengalami penurunan pada menit ke-5 hingga konstan pada menit ke-25 sebesar: 6,49 cm.
Dapat dilihat, pada kehadiran logam Cd2+ memperlihatkan grafik stabilitas busa yang lebih stabil dibandingkan dengan tanpa kontaminan. Sedangkan pada kehadiran Kopi Hitam, grafik yang terbentuk kurang stabil dibandingkan dengan stabilitas busa tanpa kontaminan.
Gambar 4.7 Stabilitas Busa Dengan Kontaminan Logam Cd2+ Dengan Konsentrasi 50 ppm
Gambar 4.7 merupakan grafik Stabilitas busa dengan kontaminan logam Cd2+. Dapat dilihat dari grafik tersebut semakin besar konsentrasi logam Cd2+ semakin stabil busa yang dihasilkan. Menurut teori, pada kehadiran logam Cd2+ busa
yang terbentuk lebih stabil dikarenakan surfaktan SDS yang bermuatan negatif akan menghasilkan busa yang stabil. Misel dari surfaktan SDS yang bermuatan negatif akan membentuk ikatan lamel dengan Cd2+ yang bermuatan positif sehingga
Gambar 4.8 Stabilitas Busa Dengan Kontaminan Kopi Hitam Dengan Konsentrasi 50 ppm
Gambar 4.9 Ketahanan Antarmuka Busa Surfaktan [15]
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh antara lain sebagai berikut :
1. Dari hasil analisa pengaruh konsentrasi logam Cd2+ terhadap konsentrasi SDS diperoleh ketinggian busa terbesar pada konsentrasi logam Cd2+ 50 ppm dan konsentrasi SDS 3x cmc, sebesar 8,8 cm.
2. Dari hasil analisa pengaruh konsentrasi Kopi Hitam terhadap konsentrasi SDS diperoleh ketinggian busa terbesar pada konsentrasi Kopi Hitam 10 ppm dan konsentrasi SDS 1x cmc, sebesar 4,3 cm.
3. Ketinggian busa yang diperoleh pada pengaruh konsentrasi Logam Cd2+ lebih besar dari pengaruh konsentrasi Kopi Hitam.
4. Stabilitas busa dilakukan pengukuran pada waktu 0, 5, 10, 15 20 dan 25 menit. Dari hasil analisa diperoleh busa stabil (ketinggian busa pada gelas ukur tidak berubah lagi) pada waktu 25 menit.
5.2 SARAN
Adapun saran yang perlu dilakukan penelitian lanjutan seperti:
1. Disarankan untuk menggunakan jenis surfaktan yang lain untuk membandingkan kapasitas dan stabilitas busa yang dihasilkan.
2. Disarankan untuk menggunakan jenis zat nonorganik lainnya. 3. Disarankan untuk menggunakan jenis zat organik lainnya.
