PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL SKRIPSI

(1)

PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG

KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA

TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL

SKRIPSI

Oleh

JEFFRY HARYADI NASUTION

100405053

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG

KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA

TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL

SKRIPSI

Oleh

JEFFRY HARYADI NASUTION

100405053

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL

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 aturan yang berlaku.

Medan, 13 Agustus 2015

(4)

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul :

PEMBUATAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL SEBAGAI PENGADSORPSI FENOL

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan

karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi

dengan judul “Pembuatan Adsorben Dari Cangkang Kerang Bulu yang Diaktivasi secara

Termal Sebagai Pengadsorpsi Fenol”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini

merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

 Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai adsorben yang dibuat dari

cangkang kerang bulu yang diaktivasi secara termal dan karakteristiknya sebagai

pemanfaatan limbah yang terbuang

 Penelitian ini membantu pengolahan fenol dengan proses adsorpsi sehingga tidak

membahayakan kehidupan masyarakat.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat

pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus

penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada Ibu Dr. Ir. Iriany, MSi.

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, 13 Agustus 2015

Penulis

(6)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua saya yaitu Ayahanda

Ashari Nasution, SE dan Ibunda Yenny Batubara, serta kepada adik, tante, paman,

sepupu dan keluarga besar saya yang telah memberikan dukungan moril maupun

materiil yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan

(7)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Jeffry Haryadi Nasution NIM : 100405053

Tempat/tgl lahir : Medan / 13 Juni 1992 Nama orang tua : Ashari Nasution Alamat orang tua :

Jl. Kiwi 23 No. 444 P. Mandala Medan 20226

Asal Sekolah :

 TK Islam Radhatul Atfah Medan tahun 1996-1998  SD Negeri 060853 Medan tahun 1998-2004  SMP Negeri 7 Medan tahun 2004-2007  SMA Negeri 1 Medan tahun 2007-2010 Beasiswa yang diperoleh :

 Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2011/2012 Pengalaman Organisasi :

 Covalen Study Group periode 2012 – 2013 sebagai Anggota Bidang Kremi (Kreativitas dan Minat)

(8)

ABSTRAK

Adsorben cangkang kerang dapat digunakan untuk menjerap fenol. Kemampuan adsorpsi dari adsorben dapat ditingkatkan dengan proses aktivasi secara termal. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh suhu aktivasi terhadap karakteristik adsorben yang dibuat dari cangkang kerang. Bahan – bahan yang digunakan antara lain cangkang kerang dan larutan fenol. Parameter yang diamati antara lain luas permukaan adsorben, berat jenis adsorben, kadar air, kadar abu, serta konsentrasi sisa fenol setelah adsorpsi. Penelitian dilakukan dengan memanaskan cangkang kerang pada suhu 1100C, 5000C dan 8000C di furnace. Adsorben yang dihasilkan dikarakterisasi dengan peralatan BET serta diuji kemampuan adsorpsi dengan menggunakan larutan fenol. Konsentrasi sisa fenol setelah adsorpsi yang diperoleh diukur dengan peralatan Spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian memperlihatkan karakteristik adsorben yaitu luas permukaan adsorben, kadar air dan abu telah memenuhi Standard Nasional Indonesia (SNI). Selain itu, penjerapan fenol yang mengikuti model Isoterm Langmuir.

(9)

ABSTRACT

Fur shells adsorbent can be used to adsorp phenol. Adsorption capability of the adsorbent can be enchanced by thermally activation process. The purpose of this research is to study the effect of activation temperature on the characteristics of fur shells adsorbent. Materials that used in this research are fur shells and phenol solution. Observed variables are surface area of adsorbent, density of adsorbent, moisture and fly ash content of adsorbent, and residual concentration of phenol. The research is started by heating fur shells at temperature 1100C, 5000C and 8000C in a furnace. The adsorbents obtained were characterized by BET metode. The adsorption capability of adsorbents were analized by phenol solution. The residual concentration of phenol was measured with Spectrophotometer UV-Vis. The result shows that surface area of adsorbent, moisture and fly ash content have fulfilled National Standard of Indonesia (SNI). The phenol adsorption behaviour follow Langmuir Isoterm.

(10)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 ADSORPSI 5

2.2 AKTIVASI FISIKA 9

2.3 AKTIVASI KIMIA 9

2.4 PROSES KALSINASI ADSORBEN CANGKANG

KERANG 10

2.5 ADSORBEN 10

2.6 KERANG 12

2.7 PENCEMARAN LINGKUNGAN 16

(11)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 21

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 21

3.2 BAHAN 21

3.3 PERALATAN 21

3.4 PROSEDUR PENELITAN 22

3.5 PROSEDUR ANALISA 23

3.6 FLOWCHART PENELITIAN 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31

4.1 AKTIVASI ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG

BULU 31

4.2 KARAKTERISTISASI ADSORBEN DENGAN BET 34 4.3 PENENTUAN BERAT JENIS ADSORBEN DARI

CANGKANG KERANG BULU 35

4.4 PENENTUAN KADAR AIR ADSORBEN DARI

4.5 PENENTUAN KADAR ABU ADSORBEN DARI

4.6 PENENTUAN MODEL ADSORPSI ISOTERM YANG

TERJADI PADA PENJERAPAN FENOL 38

(12)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 ADSORPSI DAN DESORPSI 6

Gambar 2.2 CANGKANG BAGIAN LUAR DAN DALAM KERANG

HIJAU 13

Gambar 2.3 CANGKANG KERANG BULU 14

Gambar 2.4 DATA PERKEMBANGAN KONSUMSI KERANG /

SIPUT TAHUN 2006-2009 16

Gambar 2.5 DATA KONSUMSI KERANG/ SIPUT TAHUN 2006-2009 16

Gambar 2.6 SKEMA PENGELOMPOKAN BAHAN YANG

TERKANDUNG DALAM LIMBAH AIR BUANGAN 18

Gambar 3.1 FLOWCHART PEMBUATAN ADSORBEN CANGKANG KERANG YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL DAN KARAKTERISASI

26

Gambar 3.2 FLOWCHART PENENTUAN BERAT JENIS ADSORBEN

DARI CANGKANG KERANG BULU 27

Gambar 3.3 FLOWCHART PENENTUAN KADAR AIR ADSORBEN

Gambar 3.4 FLOWCHART PENENTUAN KADAR ABU ADSORBEN

Gambar 3.5 FLOWCHART PENENTUAN JUMLAH FENOL YANG

TERJERAP DALAM ADSORBEN 30

Gambar 4.1 HASIL PEMANASAN ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG BULU DENGAN VARIASI SUHU 1100C, 5000C, DAN8000C

31

Gambar 4.2 KURVA ADSORPSI ISOTERM LANGMUIR UNTUK

LARUTAN FENOL 40

Gambar 4.3 KURVA ADSORPSI ISOTERM FREUNDLICH UNTUK

LARUTAN FENOL 40

Gambar L3.1 TEMPAT AYAKAN 140 MESH 58

Gambar L3.2 HASIL SAMPEL YANG LOLOS AYAKAN 140 MESH 58 Gambar L3.3 TEMPAT PEMANASAN SAMPEL DI FURNACE 59 Gambar L3.4 HASIL PEMANASAN SAMPEL PADA SUHU 100, 500,

DAN 8000C 59

Gambar L3.5 TIMBANGAN DIGITAL DAN DESIKATOR 59

Gambar L3.6 FOTO LARUTAN FENOL YANG DIBUAT 60

Gambar L3.7 FOTO LARUTA FENOL YANG DIADSORPSI DENGAN

ADSORBEN 60

Gambar L3.8 TEMPAT PENEMPATAN SAMPEL YANG AKAN DIUJI

DENGAN UV-Vis SPEKTROFOTOMETRI 60

(13)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 STANDARD KUALITAS ARANG AKTIF MENURUT

SNI 06-3730-1995 11

Tabel 2.2 KOMPOSISI KIMIA CANGKANG KERANG 15

Tabel 2.3 BAKU MUTU LIMBAH CAIR 18

Tabel 2.4 PERHITUNGAN BIAYA BAHAN BAKU 19

Tabel 2.5 PERHITUNGAN BIAYA KEBUTUHAN LISTRIK 19

Tabel 4.1 DATA KARAKTERISITIK ADSORBEN DARI

CANGKANG KERANG BULU HASIL ANALISA

DENGAN METODE BET

34

Tabel 4.2 BERAT JENIS ADSORBEN DARI CANGKANG

KERANG BULU PADA BERBAGAI SUHU AKTIVASI 35

Tabel 4.3 KADAR AIR ADSORBEN DARI CANGKANG KERANG

BULU 36

Tabel 4.4 KADAR ABU ADSORBEN DARI CANGKANG

KERANG BULU 37

Tabel 4.5 DATA KONSENTRASI LARUTAN FENOL 38

Tabel 4.6 DATA PERHITUNGAN UNTUK MODEL ADSORPSI

LANGMUIR 39

Tabel 4.7 DATA PERHITUNGAN UNTUK MODEL ADSORPSI

FREUNDLICH 39

Tabel 4.8 NILAI KONSTANTA MASING-MASING ADSORPSI 40

Tabel L1.1 DATA KARAKTERISITIK CANGKANG KERANG

HASIL ANALISA DENGAN METODE BET 49

Tabel L1.2 DATA KALIBRASI FENOL 51

Tabel L1.3 DATA HASIL PERCOBAAN KONSENTRASI FENOL 51

Tabel L1.4 DATA HASIL PERHITUNGAN BERAT JENIS

ADSORBEN 52

Tabel L1.5 DATA HASIL PERHITUNGAN KADAR AIR

ADSORBEN CANGKANG KERANG 1100C 52

(14)

Tabel L1.8 DATA HASIL PERHITUNGAN KADAR ABU

Tabel L1.11 DATA HASIL PERHITUNGAN KONSENTRASI FENOL

(15)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 49

L1.1 DATA HASIL PERCOBAAN 49

L1.1.1 Data Karakteristik Adsorben Cangkang

Kerang Hasil BET Adsorben Cangkang

Kerang pada Suhu 110,500, dan 8000C

49

L1.1.2 Data Hasil Percobaan Penentuan Berat

Jenis Adsorben 49

L1.1.3 Data Penentuan Kadar Air 50

L1.1.4 Data Penentuan Kadar Abu 50

L1.1.5 Data Kalibrasi Fenol 51

L1.1.6 Data Hasil Percobaan Untuk Fenol 51

L1.2 DATA HASIL PERHITUNGAN 52

L1.2.1 Data Hasil Perhitungan Berat Jenis

Adsorben Cangkang Kerang 52

L1.2.2 Data Hasil Perhitungan Kadar Air

LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 55

L2.1 PERHITUNGAN BERAT JENIS ADSORBEN 55

L2.2 PERHITUNGAN KADAR AIR ADSORBEN 56

(16)

L2.4 PERHITUNGAN JUMLAH FENOL YANG

DIJERAP 56

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 58

L3.1 FOTO PENELITIAN PEMBUATAN

ADSORBEN CANGKANG KERANG 58

L3.2 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LARUTAN

(17)

DAFTAR SINGKATAN

UV-Vis Ultraviolet-Visible

SNI Standar Nasional Indonesia

(18)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Ca Kalsium

C Karbon

O Oksigen

% Persen

CaCO3 Kalsium karbonat

CaO Kalsium oksida / kalsit

CO2 Karbondioksida

H3PO4 Asam pospat

ZnCl2 Zink klorida

HCl Asam klorida

H2SO4 Asam sulfat

CaCl2 Calsium klorida

K2S Kalium sulfit

Q Berat fenol yang terjerap oleh satu gram sampel mg/g

m Berat sampel yang digunakan g

C1 Konsentrasi larutan fenol awal ppm

(19)

V Volume larutan fenol yang digunakan ml

y Absorbansi

x Konsentrasi larutan ppm