Pembuatan Karbon Aktif Dari Cangkang Buah Karet (Hevea brasilliensis) Dengan Aktivator H3PO4 dan Aplikasinya Sebagai Penjerap Pb(II)

(1)

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG BUAH

KARET (Hevea brasilliensis) DENGAN AKTIVATOR H

3

PO

4

DAN APLIKASINYA SEBAGAI PENJERAP Pb(II)

SKRIPSI

Oleh

JOKO MURTONO

120405118

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG BUAH

KARET (Hevea brasilliensis) DENGAN AKTIVATOR H

3

PO

4

DAN APLIKASINYA SEBAGAI PENJERAP Pb(II)

SKRIPSI

Oleh

JOKO MURTONO

120405118

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2017

(3)

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG BUAH

KARET (Hevea brasilliensis) DENGAN AKTIVATOR H

3

PO

4

DAN APLIKASINYA SEBAGAI PENJERAP Pb(II)

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, Januari 2017

Joko Murtono

NIM : 120405118

(4)

Skripsi dengan judul :

Pembuatan Karbon Aktif Dari Cangkang Buah Karet (Hevea

brasilliensis) Dengan Aktivator H

3

PO

4

Dan Aplikasinya Sebagai

Penjerap Pb(II)

dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah

diajukan pada sidang ujian skripsi pada 25 Januari 2017 dan dinyatakan

memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui,

Medan, 2017

Koordinator Skripsi,

Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T

Dr. Ir. Iriany, M.Si.

NIP : 19681214 199702 2 002

NIP : 19640613 199003 2 001

Dosen Penguji I

Dosen Penguji II

Dra.Siswarni MZ, M.S

Okta Bani, ST. MT

NIP. 19570725 198701 2 001

NIP. 19881101 201504 1 002

(5)

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Karbon Aktif dari Cangkang Buah Karet (Hevea brasilliensis) dengan Aktivator H3PO4 dan Aplikasinya Sebagai Penjerap Pb(II)” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

Melalui penelitian ini diperoleh hasil karbon aktif dari cangkang buah karet, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan untuk mengurangi jumlah limbah cangkang buah karet dan mengurangi limabah ion logam Pb(II).

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Ibu

Dr. Ir. Iriany, M.Si.

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, 2017

Penulis,

Joko Murtono

(6)

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :

1. Kedua orang tua penulis tercinta, Bapak Masran dan Ibu Ramijah yang telah

banyak mendukung penulis sampai saat ini.

2. Muhammad Zulfadhli atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama

melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Rekan-rekan stambuk 2012 serta senior-senior yang memberikan banyak

(7)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Joko Murtono

NIM : 120405118

Tempat/tgl lahir : Ujung Batu II / 07 September 1993

Nama orang tua : Masran dan Ramijah

Alamat orang tua :

Ujung Batu II, Kab. Padang Lawas, Sumatera Utara

Asal Sekolah :

 SD Negeri 0708 Aliaga II tahun 2000-2006  SMP Negeri I Ujung Batu I tahun 2006-2009  SMK Farmasi Ikasari tahun 2009-2012 Pengalaman Organisasi :



Covalen Study Group periode 2012

–

2013 sebagai Anggota Bidang

Dakwah

 HIMATEK periode 2013 – 2014 sebagai Anggota  Pemerintahan Mahasiswa Teknik sebagai anggota Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :

(8)

ABSTRAK

Kebutuhan karbon aktif di Indonesia semakin meningkat seiring berkembangnya

era industri. Jika ditinjau dari sumber daya alam di Indonesia, sangatlah mungkin

kebutuhan karbon aktif dapat dipenuhi dengan produksi dari dalam negeri.

Cangkang buah karet merupakan limbah padat yang sangat berpotensial untuk

beragam kegunaan, diantaranya adalah untuk bahan baku pembuatan karbon aktif.

Dalam penelitian ini, limbah cangkang buah karet tersebut diolah menjadi arang

aktif. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh konsentrasi

aktivator asam fosfat terhadap karakteristik karbon aktif serta daya serap karbon

aktif terhadap logam Pb(II). Cangkang buah karet yang lolos pada ayakan 100

mesh diimpregnasi dengan aktivator asam fosfat (H

3

PO

4

) dengan rasio cangkang

buah karet : asam fosfat (b:b) sebesar 1:2 dan variasi konsentrasi (H3PO4) sebesar

20%, 40%, dan 60% selama 1 jam. Setelah proses perendaman dengan asam

tersebut, bahan dikarbonisasi di dalam furnace pada suhu 500

o

C selama 1 jam.

Analisa luas permukan karbon aktif menggunakan alat Braunanear, Emmelt dan

Teller dan konsentrasi hasil penjerapan logam Pb(II) diukur dengan Spektroskopi

Serapan Atom. Hasil penelitian menunjukkan karakteristik karbon aktif secara

umum telah memenuhi Standar Nasional Indonesi. Karbon aktif hasil aktivasi

asam fosfat dengan konsentrasi 20% mampu menghilangkan kadar ion Pb(II)

sebesar 74%.

(9)

ABSTRACT

Activated carbon needs in Indonesia was increasing along with the developments

of the industriaization era. Based on natural product in Indonesia, probably

activated carbon needs could be guaranteed by domestic production. Rubber

shells were solid waste which has potential for multiple uses such as raw

materials for the manufacture of activated carbon. In this, rubber shells waste

were processed into activated charcoal. The aim of this research was to determine

the effect of the concentration of phosphoric acid activator on the characteristics

of the activated carbon and activated carbon absorption capacity to Pb(II). Shells

rubber that passed by the 100 mesh sieve was impregnated with phosphoric acid

(H

3

PO

4

) as activator in the ratio fruit shells rubber: phosphoric acid (b:b) of 1:2

and varying concentrations of H

3

PO

4

at 20%, 40%, and 60% for 1 hour. After

immersion in the acid, material was carbonized in a furnace at temperature 500

oC for 1 hour. Surface area of activated carbon was analyzed by using

Braunanear, Emmelt and Teller and concentration of adsorption of Pb(II) was

measured by Atomic Absorption Spectroscopy. The results showed the general

characteristics of activated carbon where comparable to the Indonesian National

Standard. The largest adsorption capasity percentage 74% is obtained using

Rubber shell activated carbon that activated by 20% phosphoric acid.

(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

(11)

2.1 CANGKANG BUAH KARET 6

2.2 PIROLISIS 10

2.3 AKTIVASI KIMIA DENGAN H3PO4 10

2.4 ISOTERM ADSORPSI 11

2.5 PENCEMARAN LINGKUNGAN 13

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 15

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 15

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 15

3.3 PROSEDUR ANALISIS 16

3.4 FLOWCHART PENELITIAN 19

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 24

4.1 PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG

BUAH KARET 24

4.2 KARAKTERISASI KARBON AKTIF 24

4.3 PENENTUAN JUMLAH PB(II) YANG TERJERAP

DALAM KARBON AKTIF 29

4.4 PENGARUH BERAT KARBON AKTIF TERHADAP

ADSORPSI Pb(II) 30

4.5 PENENTUAN ADSORPSI ISOTERM 32

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 36

5.1 KESIMPULAN 36

5.2 SARAN 36

DAFTAR PUSTAKA 37

(12)

LAMPIRAN 2 43

(13)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 CANGKANG BUAH KARET 7

Gambar 3.1 FLOWCHART PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI

CANGKANG BUAH KARET 19

Gambar 3.2 FLOWCHART ANALISIS KADAR AIR 20

Gambar 3.3 FLOWCHART PENENTUAN KADAR ABU 21

Gambar 3.4 FLOWCHART ANALISIS KADAR ZAT MENGUAP 22

Gambar 3.5 FLOWCHART PENENTUAN JUMLAH PB(II) YANG

TERJERAP DALAM KARBON AKTIF 23

Gambar 4.1 PENGARUH KONSENTRASI AKTIVATOR

TERHADAP YIELD KARBON AKTIF 24

TERHADAP KADAR AIR KARBON AKTIF 25

TERHADAP KADAR ABU KARBON AKTIF 26

TERHADAP KADAR ZAT MENGUAP 27

Gambar 4.5 LUAS PERMUKAAN DAN VOLUME PORI KARBON

AKTIF 28

Gambar 4.6 GRAFIK DAYA ADSORPSI KARBON AKTIF 29

Gambar 4.7 GRAFIK PENGARUH BERAT KARBON AKTIF

TERHADAP DAYA ADSORPSI Pb(II) 31

Gambar 4.8 KURVA ADSORPSI ISOTERM LANGMUIR UNTUK

(14)

Gambar 4.9 KURVA ADSORPSI ISOTERM FREUNDLICH UNTUK

LOGAM Pb(II) 34

Gambar L3.1 CANGKANG BUAH KARET 100 MESH 46

Gambar L3.2 IMPREGNASI CANGKANG BUAH KARET DENGAN

AKTIVATOR H3PO4

46

Gambar L3.3 ALAT KARBONISASI DAN KARAKTERISASI

KARBON AKTIF CANGKANG BUAH KARET 47

Gambar L3.4 PENJERAPAN ION LOGAM DENGAN KARBON

AKTIF CANGKANG BUAH KARET 47

(15)

Tabel 2.1 KOMPOSISI CANGKANG BUAH KARET 8

Tabel 2.2 KUALITAS KARBON AKTIF 8

Tabel 2.3 APLIKASI KARBON AKTIF DALAM PENJERAPAN

LOGAM 9

Tabel 2.4 KADAR NORMAL DAN MAKSIMUM LOGAM BERAT

YANG MASUK KE LINGKUNGAN LAUT 13

Tabel 4.1 DATA KONSENTRASI LARUTAN TIMBAL 32

Tabel 4.2

DATA PERHITUNGAN UNTUK MODEL

ADSORPSI LANGMUIR

33

Tabel 4.3 DATA PERHITUNGAN UNTUK MODEL ADSORPSI

FREUNDLICH 33

Tabel 4.4 NILAI KONSTANTA MASING-MASING ADSORPSI 35

Tabel L1.1 DATA YIELD KARBON AKTIF 43

Tabel L1.2 DATA KADAR AIR KARBON AKTIF 43

Tabel L1.3 DATA KADAR ABU KARBON AKTIF 43

Tabel L1.4 DATA KADAR ZAT MENGUAP KARBON AKTIF 44

Tabel L1.5 DATA HASIL ANALISIS BET 44

Tabel L1.6 DATA HASIL PENJERAPAN PB(II) 44

Tabel L1.7 DATA HASIL PENJERAPAN PB(II) 45

Tabel L1.8 NILAI ISOTERM LANGMUIR DAN FREUNLICH

PENJERAPAN PB(II) 45

(16)

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 43

L1.1 DATA HASIL PERCOBAAN 43

LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 46

L2.1 PERHITUNGAN YIELD KARBON AKTIF 46

L2.2 PERHITUNGAN KADAR AIR KARBON AKTIF 46

L2.3 PERHITUNGAN KADAR ABU KARBON

AKTIF 47

L2.4 PERHITUNGAN KADAR ZAT MENGUAP

KARBON AKTIF 47

L2.5 PERHITUNGAN JUMLAH LOGAM PB(II)

YANG TERJERAP KARBON AKTIF 48

L2.6 PERHITUNGANKONSENTRASI

KESETIMBANGAN 48

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 49

L3.1 FOTO CANGKANG BUAH KARET 100 MESH 49

L3.2 FOTO IMPREGNASI CANGKANG BUAH KARET DENGAN AKTIVATOR H3PO4

49

L3.3 FOTO ALAT KARBONISASI KARBON AKTIF

CANGKANG BUAH KARET 50

L3.4 FOTO PENJERAPAN LOGAM DENGAN

KARBON AKTIF CANGKANG BUAH KARET 50

DAFTAR SINGKATAN

(17)

ASTM

American Standard Testing Material

BET

Braunanear, Emmelt dan Teller

SNI

Standar Nasional Indonesia

(18)