PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI
LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK
PENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
ZULFA UMMU SYAHIDAH
100802026
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI
LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK
PENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ZULFA UMMU SYAHIDAH
100802026
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan Busa Poliuretan Alam dari Isolasi Lignin dengan Aditif Tawas untuk Penjernihan Air
Kategori : Skripsi
Nama : Zulfa Ummu Syahidah
Nomor Induk Mahasiswa : 100802026
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia
Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, April 2015
KomisiPembimbing:
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Dr. Darwin YunusNasution, MS Prof. Dr. Thamrin, M.Sc NIP. 195508101981031006 NIP. 196007041989031003
Diketahui/DisetujuiOleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
DR. RumondangBulan, MS NIP. 195408301985032001
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASILIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUKPENJERNIHAN AIR
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2015
ZULFA UMMU SYAHIDAH 100802026
Bismillahirrahmanirrahiim,
Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti.
Penghargaan yang tinggi kepada orang tua tercinta, Ayahanda SyafriAdnan dan Ibunda Erdina Munaf, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Kepada Adinda Fikra Fauzanah dan Yahya Assalam yang selalu membuat jengkel tetapi juga memberikan perhatian dan motivasi yang besar, semoga kita selalu bisa mengukir senyum di wajah kedua orang tua kita. Aamiin. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih juga kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Saharman Gea, Ph.D dan Kak Sri Rahayu, S.Si selaku kepala dan laboran Laboratorium Kimia Dasar. Terima kasih atas segala fasilitas selama mengerjakan penelitian. Untuk keluarga besar laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk 2010-2013, terima kasih atas persaudaraan selama ±4 tahun ini. Terkhusus untuk sahabat-sahabat penulis, Mery, Nirmala, Sumariah, Iis, Nami, Riana, dan Siska, terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama pendidikan ini dan terima kasih atas persahabatan yang tulus ini. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2010, terima kasih atas segala doa dan kekompakannya.
Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal ‘Alamiin.
PEMBUATAN BUSA POLIURETAN ALAM DARI ISOLASI LIGNIN DENGAN ADITIF TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi penambahan tawas pada busa poliuretan terhadap waktu pengaliran pada penyaringan air payau. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu isolasi lignin dari serbuk kayu jati, pembuatan busa poliuretan-tawas (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), karakterisasi busa poliuretan-tawas, analisa permeabilitas, dan analisa parameter air payau yang meliputi pH, jumlah zat padat tersuspensi (TSS), dan jumlah zat padat terlarut (TDS). Air payau sebelum penyaringan menggunakan busa poliuretan dengan penambahan tawas tidak layak untuk digunakan, hal ini dapat dilihat dari hasil analisis air payau sebelum penyaringan. Hasil analisa FT-IR untuk busa poliuretan tanpa tawas dan busa poliuretan dengan tawas menunjukkan tidak adanya gugus baru yang muncul pada spektrum yang mengindikasikan bahwa interaksi yang berlangsung antara tawas dan busa poliuretan hanya interaksi fisika saja. Hal ini didukung dengan hasil analisa SEM busa poliuretan dengan tawas yang menunjukkan adanya aglomerasi aditif tawas pada permukaan busa poliuretan. Adanya aglomerasi ini menyebabkan waktu pengaliran berbeda-beda setiap variasi tawas dalam busa poliuretan, dan diperoleh waktu pengaliran paling lama pada variasi busa poliuretan-tawas (30%-70%). Hasil analisa parameter air payau menggunakan busa poliuretan-tawas (30%-70%) untuk pH tidak berubah sebelum dan sesudah penyaringan yaitu 6, untuk jumlah zat padat tersuspensi (TSS) mengalami penurunan sebesar 75%, dan untuk jumlah zat padat terlarut (TDS) mengalami penurunan sebesar 23,711%.
SYNTHESIZE OF POLYURETHANE FOAM FROM LIGNIN ISOLATE WITH ALUM ADDITIVE FOR WATER PURIFICATION
ABSTRACT
This research purposed to learn the influence of the addition alum on foam polyurethane to flow time of the filtering brackish water. This research consists of some steps, are isolation of lignin from teak powder, synthesize of foam polyurethane-alum (50%-50%; 40%-60%; 30%-70%; 20%-80%; 10%-90%), characterization foam polyurethane-alum, analyze of permeability, and analyze parameter of brackish water include pH, turbidity, and total solid suspended (TSS). The brackish water before filtering using foam polyurethane with alum is not suitable to use, it can be seen from the result of analyze brackish water before filtering. The result of analyze FT-IR for foam polyurethane without alum and foam polyurethane with alum indicates there are no new groups that appear on spectrum, it indicates that interaction which took place between alum and foam polyurethane only physics interaction. It supported with the result of analyze SEM of foam polyurethane with alum that indicate presence aglomeration of alum on foam polyurethane surface. The presence of this aglomeration causing the differences of flow time every alum variation on foam polyurethane, and obtained the maximum flow time on variation foam polyurethane-alum (30%-70%). The result of parameter analysis of brackish water using foam polyurethane-alum (30%-70%) for pH is not changed before and after filtering, it is 6, for total suspended solid (TSS) goes down 75%, and for total dissolved solid goes down 23,711%.
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak iv Abstract v Daftar Isi vi Daftar Tabel ix Daftar Gambar x Daftar Singkatan xi
Daftar Lampiran xii
Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Perumusan Masalah 4 1.3. Pembatasan Masalah 4 1.4. Tujuan Penelitian 5 1.5. Manfaat Penelitian 5 1.6. Lokasi Penelitian 5 1.7. Metodologi Penelitian 6
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Kayu Jati 7
2.2. Polimer 8
2.3. Lignin 9
2.4. Poliuretan 13
2.4.1. Komponen Pembentuk Poliuretan 14
2.4.1.1. Isosianat 14
2.4.1.2. Poliol 14
2.1.4.3. Bahan Pengembang (blowing agent) 15
2.4.2. Kegunaan Poliuretan 15
2.5. Busa Poliuretan 15
2.6. Tawas 16
2.7. Air Payau 17
2.7.1. Karakteristik Air Payau 18
2.8. Air Bersih 18
2.8.1. Syarat Air Bersih 18
2.9. Karakterisasi Polimer 22 2.9.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR) 22 2.9.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 23 2.9.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 24 Bab 3. Metode Penelitian
3.1. Alat 25
3.2. Bahan 26
3.3. Prosedur Penelitian 26
3.3.1. Pembuatan Larutan H2SO4 72% 26
3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis 26 Linn. f)
3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 27 3.3.4. Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 27 3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier 28
Transform Infrared (FT-IR)
3.3.6. Pembuatan Busa Poliuretan 28 3.3.7. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 29
Fourier Transform Infrared (FT-IR)
3.3.8. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 29 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
3.3.9. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 29 3.3.10. Persiapan Sampel Air Payau 30 3.3.11. Analisa Parameter Sampel Air Payau 30 3.3.11.1. Analisa Derajat Keasaman (pH) 30 3.3.11.2. Analisa Jumlah Zat Padat 31 Tersuspensi (TSS)
3.3.11.3. Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut 31 (TDS)
3.4. Bagan Penelitian 32
3.4.1. Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58))
32 3.4.2. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 33 3.4.3. Bagan Pembentukan Busa Poliuretan 34 Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil 35
4.1.1. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 35
4.1.2. Rendemen Lignin Isolat 36
4.1.3. Kadar Kemurnian Lignin 37
4.1.4. Pembuatan Busa Poliuretan 37
4.2. Pembahasan 40
4.2.1. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 40 4.2.2. Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan 43
Fourier Transform Infrared (FT-IR)
4.2.3. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 45
2.9. Karakterisasi Polimer 22 2.9.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR) 22 2.9.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 23 2.9.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 24 Bab 3. Metode Penelitian
3.1. Alat 25
3.2. Bahan 26
3.3. Prosedur Penelitian 26
3.3.1. Pembuatan Larutan H2SO4 72% 26
3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati (Tectona Grandis 26 Linn. f)
3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 27 3.3.4. Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 27 3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan Fourier 28
Transform Infrared (FT-IR)
3.3.6. Pembuatan Busa Poliuretan 28 3.3.7. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 29
Fourier Transform Infrared (FT-IR)
3.3.8. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 29 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
3.3.9. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 29 3.3.10. Persiapan Sampel Air Payau 30 3.3.11. Analisa Parameter Sampel Air Payau 30 3.3.11.1. Analisa Derajat Keasaman (pH) 30 3.3.11.2. Analisa Jumlah Zat Padat 31 Tersuspensi (TSS)
3.3.11.3. Analisa Jumlah Zat Padat Terlarut 31 (TDS)
3.4. Bagan Penelitian 32
3.4.1. Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metode Klason (SII. 0528-81 dan 1293-58))
32 3.4.2. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 33 3.4.3. Bagan Pembentukan Busa Poliuretan 34 Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil 35
4.1.1. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 35
4.1.2. Rendemen Lignin Isolat 36
4.1.3. Kadar Kemurnian Lignin 37
4.1.4. Pembuatan Busa Poliuretan 37
4.2. Pembahasan 40
4.2.1. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 40 4.2.2. Analisa Gugus Fungsi Lignin Isolat dengan 43
Fourier Transform Infrared (FT-IR)
4.2.3. Analisa Gugus Fungsi Busa Poliuretan dengan 45
4.2.4. Analisa Sifat Morfologi Busa Poliuretan 47 dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
4.2.5. Analisa Parameter Air Payau 50 Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan 52
5.2. Saran 53
Daftar Pustaka 54
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1 Klasifikasi busa poliuretan 16
2.2 Hubungan DO dengan kualitas air 21
2.3 Penggolongan daerah radiasi inframerah 22
4.1 Data perolehan fluks setiap busa poliuretan 40 4.2 Pita serapan FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati 45 4.3 Pita serapan FT-IR busa poliuretan tanpa tawas 46 4.4
4.5
Pita serapan FT-IR busa poliuretan+tawas Data hasil analisa parameter air payau
47 50
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Struktur lignin 10
2.2 Unit penyusun lignin 12
2.3 Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI 14
2.4 Struktur PPG 14
3.1 Sistem penyaringan air untuk analisa permeabilitas 30 4.1 (i) Serbuk kayu jati, (ii) Serbuk kayu jati ukuran 80
mesh
36
4.2 Lignin isolat serbuk kayu jati 36
4.3 Reaksi sintesis poliuretan 39
4.4 Proses analisa permeabilitas 40
4.5 Grafik hubungan waktu pengaliran Vs variasi tawas dalam PUF
42 4.6 Grafik hubungan nilai fluks Vs variasi tawas dalam
PUF 43 4.7 4.8 4.9 4.10
Spektrum FT-IR lignin isolat serbuk kayu jati Spektrum FT-IR PUF tanpa tawas dan PUF+tawas Hasil analisa SEM busa poliuretan tanpa penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x Hasil analisa SEM busa poliuretan dengan penambahan tawas : (a) perbesaran 1000x; (b) perbesaran 100x
44 46 48 49
DAFTAR SINGKATAN
FT-IR = Fourier Transform Infrared MDI = Diphenylmethane diisocyanate MWL = Milled Wood Lignin
NDI = Naphtalene diisocyanate PPG = Polipropilena glikol pphp = part per hundred polyol PUF = Polyurethane foam
SEM = Scanning Electron Microscopy TDI = Toluena diisocyanate
TDS = Total Dissolved Solid TSS = Total Suspended Solid
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
1 Proses Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 59
2 Busa Poliuretan dengan Berbagai Variasi Tawas
60 3 Spektrum FT-IR Lignin Isolat Serbuk Kayu
Jati
61 4 Spektrum FT-IR Indulin AT dengan Isolat
Lignin (Heradewi. 2007)
61
5 Spektrum FT-IR Busa Poliuretan Tanpa
Tawas
62
6 Spektrum FT-IR Busa Poliuretan+Tawas 63
7 Hasil Perhitungan Penentuan Rendemen Lignin Isolat Serbuk Kayu Jati
63
8 Hasil Perhitungan Penentuan Kadar
Kemurnian Lignin Isolat
64
9 Hasil Perhitungan Jumlah Padatan Terlarut 64
10 Hasil Perhitungan Jumlah Padatan Tersuspensi 65 11 Peraturan Kementerian Kesehatan Republik
Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010
