PENGARUH VARIASI CAMPURAN DAN HOLDING TIME
TERHADAP KERAMIK BERPORI BERBAHAN DASAR
TANAH LEMPUNG DAN ARANG AKTIF SEBAGAI FILTER
UAP AIR
SKRIPSI
Diajukan Oleh :
FRANSISKUS WARUWU
100801019
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGARUH VARIASI CAMPURAN DAN HOLDING TIME
TERHADAP KERAMIK BERPORI BERBAHAN DASAR
TANAH LEMPUNG DAN ARANG AKTIF SEBAGAI FILTER
UAP AIR
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
FRANSISKUS WARUWU
100801019
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERSETUJUAN
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Dr.Anwar Dharma Sembiring, MS Dr. Susilawati, S.Si M.Si NIP.1954081719830331005 NIP. 197412072000122001
Disetujui Oleh,
Departemen Fisika FMIPA USU,
Ketua
NIP: 1955103019801310
PERNYATAAN
PENGARUH VARIASI CAMPURAN DAN HOLDING TIME
TERHADAPA KERAMIK BERPORI BERBAHAN DASAR
TANAH LEMPUNG DAN ARANG AKTIF SEBAGAI FILTER
UAP AIR
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adaah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Maret 2017
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Kuasa pencipta langit dan bumi, Tuhan Yesus Kristus sang juru selamat, Allah Roh Kudus sang penuntun, Bunda Maria sang bunda orang beriman dan Santo Fransiskus dari Asisi pelindung kudus atas berkat perlindungan serta pertolongan yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh Variasi Campurandan Holding Time Terhadap Keramik Berpori Berbahan Dasar Tanah Lempung dan Arang Aktif sebagai Filter Uap Air. Skripsi ini penulis susun sebagai syarat akademis studi program S-1 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
Penulis juga tak lupa mengucapkan terima kasih yang terhingga kepada pihak pihak yang telah banyak memberikan bantuan, motivasi, ide, saran dan bimbingan sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu, penulis menghaturkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu,S.H M.Hum selaku Rektor Universitas Sumatera Utara atas kesempatan yang diberikan kepada penulis menimba ilmu di kampus Universitas Sumatera Utara hingga menyelesaikan pendidikan S-1 Fisika.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Sumatera Utara atas kesempatan dapat menempuh kuliah di FMIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika S-1.
5. Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak membantu dari sisi teknis lapangan dalam penelitian. Terima kasih banyak Bapak atas pengetahuan tentang keramik yang diberikan dan semangat Bapak dalam berdiskusi dan membuka wawasan penulis.
6. Kepada Kakak Finnysa Zebua, S.Pd M.Si yang telah banyak berbagi pengalaman penelitian, teknis di lapangan dan banyak meluangkan waktu mengawasi penelitian penulis. Terima kasih sebanyak banyaknya penulis ucapkan.
7. Terima kasih banyak kepada laboran dan petugas laboratorium. Kak Ayu di Laboratorium Kimia Dasar USU, Bu Syafitri dan Pak Barry di Laboratorium Material Test PTKI Medan, Kak Riana di Laboratorium Material Unimed serta Bapak Tulus Ikhsan Nasution di Laboratorium Terpadu atas kesempatan untuk dapat menyelesaikan penelitian dan bantuan selama menjalaninya.
8. Terima kasih yang sebesar besarnya kepada keluarga penulis. Kepada Bapak Robert H. Waruwu serta Ibu Mida Gurning yang tak pernah berhenti berharap, mendoakan, mendidik dan tak lelah mengingatkan penulis bahwa pendidikan sangat penting. Terima kasih Bapak dan Mama jasamu tak akan pernah terbalas. Kepada Kakak Domuria Waruwu, Adik adik Hermanto Waruwu, Magnus P. Waruwu, Agnes N.S Waruwu dan Friska F. Waruwu yang tetap setia dan menyemangati penulis.
9. Seluruh pegawai dan staff Departemen Fisika serta Dekanat FMIPA atas bantuan membantu proses selama penulis menjalani perkuliahan.
10.Terima kasih kepada teman teman Physic Inside 2010. Penulis belum pernah mendapatkan teman seperti kalian. Terima kasih kalian selalu ada dan selalu menyemangati. Sukses buat kita semua.
11.Terima kasih kepada keluarga besar Ikatan Mahasiswa Fisika FMIPA USU. Tanpa kalian hidup perkuliahan tak akan pernah berwarna.
Penulis mendoakan kepada Tuhan agar dilimpahi rejeki, kesehatan dan dibalaskan setiap kebaikan kepada tiap-tiap orang. Adapun juga penulis sadar dan memahami bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, untuk itu penulis memohon saran dan kritik yang membangun. Akhir kata penulis berharap dengan skripsi ini dapat memberikan sumbangsih kepada dunia penelitian fisika pada khususnya dan dunia ilmu pengetahuan pada umumnya.
Hormat Penulis,
PENGARUH VARIASI CAMPURAN DAN HOLDING TIME TERHADAP
KERAMIK BERPORI BERBAHAN DASAR TANAH LEMPUNG DAN
ARANG AKTIF SEBAGAI FILTER UAP AIR
ABSTRAK
Telah dibuat keramik berpori berbahan dasar tanah lempung dan arang aktif dengan teknik cor. Tanah lempung dan arang aktif diayak dengan ayakan 200 mesh. Tanah lempung diaktivasi kimia menggunakan larutan H2SO4 6% dengan
magnetic and hot plate stirrer serta diaktivasi fisika pada suhu 3000C. Keramik dicetak dengan teknik slip casting dengan perbandingan variasi campuran tanah lempung : arang aktif 100% : 0% ; 90% : 10% ; 80% : 20% ; 70% : 30% dan 60% : 40%. Keramik disintering dengan suhu sintering 10000C dengan variasi holding time 2 jam ; 3 jam dan 4 jam. Keramik dikarakterisasi untuk menentukan sifat fisis (serapan air dan porositas), sifat mekanis (kuat tekan dan kekerasan), morfologi permukaan dan ukuran pori (SEM), kandungan unsur (EDX). Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa variasi optimum terjadi pada campuran tanah lempung dan arang aktif 80% : 20% dengan holding time 2 jam dengan nilai serapan air = 36,27% ; porositas = 50,74% ; kuat tekan = 9,8 MPa dan kekerasan = 184,73 MPa. Morfologi permukaan (SEM) menunjukkan bahwa variasi optimum memiliki pori yang lebih banyak dan tersebar merata dengan ukuran diameter pori rata-rata = 8,606 µm serta kandungan unsur (EDX) yaitu unsur O = 58,11% ; Si = 24,04% ; Al = 12,33% ; Na = 3,06% ; K = 2,51% ; Ca = 2,22 % ; Fe = 2,01% ; Mg = 1,60% dan C = 1,54%. Pengujian daya adsorpsi uap air menunjukkan nilai konsentrasi hidrogen maksimum yang dilewatkan = 61,87% pada menit ke – 77 dengan tegangan keluaran maksimum = 3,09 Volt pada menit ke – 98.
INFLUENCE OF VARIED COMPOSITION AND HOLDING TIME ON
POROUS CERAMIC BASED ON LOAM AND ACTIVATED CHARCOAL
AS WATER VAPOR FILTER
ABSTRACT
Fabrication of porous ceramic based on loam and activated charcoal had been done using slip casting method. Loam and activated charcoal sifted with 200 mesh sized sieve. Loam was activated chemically with 6% H2SO4 solution using
concentration passed = 61.87% in 77th minutes with output voltage = 3.09 Volt in 98th minutes.
Keywords : loam, activated charcoal, porous ceramic, filter, water vapor
DAFTAR ISI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 Lempung (Tanah Liat) 7
2.2 Jenis-jenis Lempung 9
2.3 Arang Aktif 16
2. 4 Keramik 19
2.5 Keramik Berpori 22
2.6 Pengujian Sifat Fisis Keramik 25
2.6.2 Porositas 26
2.7 Pengujian Sifat Mekanis Keramik 26
2.7.1 Kuat Tekan 26
2.7.2 Kekerasan 27
2.8 Analisa Mikrostruktur Keramik 27
2.8.1 SEM-EDX (Scanning Electron Microscope Energy 27 Dispersive X-Ray Spectometer)
2.9 Uji Daya Adsorpsi Uap Air 28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 30
3.1 Tempat Penelitian 30
3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian 30
3.2.1 Peralatan 30
3.2.2 Bahan 32
3.3 Prosedur Penelitian 32
3.4 Diagram Alir Penelitian 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 37
4.1 Hasil Pengujian Sifat Fisis Keramik Berpori 37
4.1.1 Serapan Air 37
4.1.2 Porositas 39
4.2 Hasil Pengujian Sifat Mekanis Keramik Berpori 41
4.2.1 Kuat Tekan 41
4.2.2 Kekerasan 43
4.3 Hasil Karakterisasi Scanning Electron Microscope 45 – Energy Dispersive (X – Ray)
4.3.1 Morfologi Permukaan 45
4.3.2 Ukuran Diameter Pori 47
4.3.3 Kandungan Unsur 49
4.4 Hasil Pengujian Daya Adsorpsi Permukaan Uap Air 54
5.1 Kesimpulan 57
5.2 Saran 58
DAFTAR PUSTAKA 59
LAMPIRAN 61
LAMPIRAN A (DATA DAN CONTOH PERHITUNGAN) 62
LAMPIRAN B (DOKUMENTASI PENELITIAN) 81
LAMPIRAN C (KARAKTERISTIK TANAH LEMPUNG 90 DESA IRAONOGEBA KECAMATAN MOROÓ
KABUPATEN NIAS BARAT)
LAMPIRAN D (KARAKTERISTIK ARANG AKTIF 96
AQUASORB ®1000)
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.A DATA PENGUKURAN SERAPAN AIR 62
Tabel 2.A DATA PENGUKURAN POROSITAS 64
Tabel 3.A DATA PENGUKURAN KUAT TEKAN 66
Tabel 4.A DATA PENGUKURAN KEKERASAN 68
Tabel 5.A DATA PENGUKURAN ADSORPSI UAP AIR 71
CAMPURAN 80% : 20% DENGAN HOLDING TIME 2 JAM
Tabel 6.A DATA PENGUKURAN ADSORPSI UAP AIR 76
CAMPURAN 90% : 10% DENGAN HOLDING TIME 4 JAM
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Segitiga Tekstur Tanah 8
Gambar 2.2 Diagram Struktur Lapisan Oktahedron 10
Gambar 2.3 Diagram Struktur Lapisan Tetrahedron 10
Gambar 2.4 Diagram Struktur Kaolinte 11
Gambar 2.5 Diagram Struktur Smectite 12
Gambar 2.6 Diagram Struktur Illite 13
Gambar 2.7 Diagaram Struktur Chlorite 14
Gambar 2.8 Diagram Struktur Palygorskite dan Sepiolite 15
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 35
Gambar 4.1 Grafik Variasi Campuran vs Serapan Air 37 Gambar 4.2 Grafik Variasi Campuran vs Porositas 39 Gambar 4.3 Grafik Variasi Campuran vs Kuat Tekan 41 Gambar 4.4 Grafik Variasi Campuran vs Kekerasan 43 Gambar 4.5 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 46
80% : 20% dengan Holding Time 2 Jam pada Perbesaran 500 kali.
Gambar 4.6 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 46 90% : 10% dengan Holding Time 4 jam pada
Perbesaran 500 kali
Gambar 4.7 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 47 80% : 20% dengan Holding Time 2 Jam pada
Perbesaran 1500 kali Beserta Ukuran Pori
Gambar 4.8 Hasil Pengamatan SEM untuk Sampel dengan Campuran 48 90% : 10% dengan Holding Time 4 Jam pada
Perbesaran 1500 kali Beserta Ukuran Pori
pada Perbesaran 1000 kali
Gambar 4.10 Hasil Pembacaan Kandungan Unsur EDX Sampel 52 dengan Campuran 90% : 10% dengan holding time 4 jam
pada Perbesaran 1000 kali
Gambar 4.11 Grafik Waktu Pengujian Daya Adsorpsi Uap Air 54 Berdasarkan Konsentrasi Hidrogen
DAFTAR PERSAMAAN
Halaman
Persamaan 2.1 Serapan Air 26
Persamaan 2.2 Porositas 26
Persamaan 2.3 Kuat Tekan 26
