i
TUGAS AKHIR
KAJIAN NANOPARTIKEL DARI ARANG
BAMBU DENGAN PENUMBUK BOLA BAJA
(GOTRI) UKURAN ¼ INCHI
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
SURYA INDRA WARDANA
NIM: D.200.130.171
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
iii
iv
v
vi
MOTTO
“Hai orang-orang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai
penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar”
(Al-Baqarah: 153)
“Orang yang menuntut ilmu berarti menuntut rahmat; orang yang
menuntut ilmu berarti menjalankan rukun Islam dan Pahala yang diberikan
kepadanya sama dengan Para Nabi”
(HR. Dailani dari Anas r.a)
Aku meminta kekuatan dan Allah memberiku kesulitan untuk membuatku
semakin kuat
(Salahuddin Al Ayyubi)
Jangan pernah pikirkan apa yang kelak terjadi di masa depan, tapi
kerjakan apa yang ada di hadapan sekarang untuk memuluskan langkah
di masa depan
(Penulis)
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan syukur
dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah
melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, Saya
persembahkan Tugas Akhir ini kepada:
Bapak, Ibu, Kakak dan seluruh Keluarga tercinta yang dengan
segala kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan pengorbanannya
senantiasa membimbing dan mendo‟akanku.
Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2013 yang selalu
menyemangati dan hadir seperti Keluarga.
Teman seperjuangan mahasiswa bimbingan Ir. H. Supriyono, MT,
Ph.D yang selalu saling membantu dan berjuang bersama.
Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang
telah membimbing Saya di dalam perkuliahan.
Bapak Wijianto, ST, M.Eng.Sc selaku Pembimbing Akademik. Saya
berterimakasih atas pengarahan dan bimbingannya yang telah
banyak Saya terima selama berada di Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
Bapak Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D selaku Pembimbing Utama
Tugas Akhir. Saya berterimakasih atas pengarahan dan
bimbingannya yang telah banyak Saya terima selama berada di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
viii
KAJIAN NANO PARTIKEL DARI ARANG BAMBU DENGAN
PENUMBUK BOLA BAJA (GOTRI) UKURAN ¼ INCHISurya Indra
Wardana, Dr. Supriyono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Pabelan Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email:[email protected]
ABSTRAK
Nanopartikel menjadi kajian yang sangat menarik, karena
nanopartikel menunjukkan sifat yang benar-benar baru atau lebih baik
berdasarkan karakteristik spesifik (ukuran, morfologi, fasa, dll). Bambu
sebagai karbon nanopartikel memiliki berbagai keunggulan dari segi sifat
fisika dan kimia serta merupakan sumber daya alam yang dapat
diperbaharui. Pada penelitian ini dilakukan kajian nanopartikel arang
bambu wulung yang diproduksi dengan pendekatan top-
downmenggunakan metode tumbukan dengan model shaker mils. Ukuran
bola baja yang digunakan adalah ¼ inchi. Siklus yang digunakan adalah 2
juta siklus tumbukan, 3 juta siklus tumbukan dan 4 juta siklus tumbukan.
Tujuan penelitian ini adalah mempelajari hubungan antara siklus dengan
penumbuk (bola baja ukuran ¼ inchi) terhadap ukuran partikel arang
bambu / karbon serta mempelajari morfologi permukaan dan komposisi
kimia yang terkandung dalam material hasil tumbukan.Karakterisasi
partikel dengan uji PSA, Uji SEM dan uji EDX untuk menganalisa ukuran
partikel karbon, morfologi permukaan dan komposisi kimia yang
terkandung dalam material hasil tumbukan. Dari hasil uji PSA, dengan
siklus yang paling banyak (4 juta siklus) diperoleh ukuran partikel karbon
semakin kecil. Dari hasil uji SEM terlihat juga pada siklus 4 juta siklus lebih
baik untuk menghasilkan ukuran partikel karbon yang kecil lebih banyak.
Hasil uji EDX unsur yang paling mencolok adalah C, O, Si dan K. Karbon
adalah unsur yang paling tinggi pada ketiga siklus 2 juta, 3 juta, 4 juta
adalah sebesar 91,78%, 79,66% dan 82,30%, diikuti unsur oksigen
sebesar 3,24%, 6,95% dan 6,43%, unsur Silika sebesar 2,00%, 2,19%
dan 3,17% serta unsur Kalium sebesar 0,95%, 6.09% dan 5,17%. Unsur-
unsur tersebut dapat dikatakan tidak homogen.
Kata Kunci:Nanopartikel, Siklus, ArangBambu
ix
KAJIAN NANO PARTIKEL DARI ARANG BAMBU DENGAN
PENUMBUK BOLA BAJA (GOTRI) UKURAN ¼ INCHI
Surya Indra Wardana, Dr. Supriyono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Pabelan Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email: [email protected]
ABSTRACT
Nanoparticles are a very interesting study, because nanoparticles exhibit
properties that are completely new or better based on specific
characteristics (size, morphology, phase, etc.). Bamboo as carbon
nanoparticles has many advantages in terms of physical and chemical
properties and is a renewable natural resource. In this study, a study of
bamboo wulung charcoal nanoparticles produced with a top-down
approach using collision method with mils shaker model. The size of the
steel ball used is ¼ inch. The cycle used is 2 million cycles, 3 million
cycles and 4 million cycles. The purpose of this study is to study the
relationship between cycles with pounder (¼ inch steel ball) to bamboo /
carbon charcoal particle size and to study the surface visualization and
morphology and chemical composition contained in the collision material.
Particle characterization with PSA test, SEM test and EDX test to analyze
carbon particle size, surface morphology and chemical composition
contained in the impact material. From the PSA test results, with the most
cycles (4 million cycles) the smaller particle size of carbon is produced.
From the SEM test results also seen in the cycle of 4 million cycles better
to produce smaller size of carbon particles. EDX results of the most
striking elements above 1% were C, O, Si and K. Carbon was the highest
element in the three cycles 2 million, 3 million, 4 million were 91.78%,
79.66% and 82, 30%, followed by oxygen at 3.24%, 6.95% and 6.43%,
silica elements of 2.00%, 2.19% and 3.17% and potassium by 0.95%,
6.09% And 5.17%. The elements contained in bamboo charcoal
nanoparticles can be said not homogeneous.
Keywords: Nanoparticles, Cycles, Bamboo Charcoal
x
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia-Nya yang telah melimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas
Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan
Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mandapat
bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis dengan penuh
keikhlasan hati ingin menyampaikan terimakasih kepada:
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Subroto, MT, Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Wijianto, ST, M.Eng.Sc selaku Pembimbing Akademik yang
telah banyak membimbing saya selama berada di Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
4. Bapak Ir. H. Supriyono, MT, Ph.D selaku Dosen Pembimbing Tugas
Akhir yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk
dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
5. Dosen Jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas
Teknik.
6. Ibu tercinta dan teristimewa yang senantiasa selalu mencintai,
menyayangi, memberikan dukungan, menenangkan hati dan
mendo‟akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
7. Bapak tercinta yang telah memberikan kasih sayang, mendidik dan
memberikan pendidikan akan hidup kepada penulis.
8. Kakak tercinta yang selalu menyemangati dan memberikan
masukan kepada penulis.
xi
9. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2013 yang sudah banyak
membantu saya dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika
sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan Tugas
Akhir ini, yang disebabkan karena adanya keterbatasan-keterbatasan
antara lain waktu, dana, literatur yang ada dan pengetahuan yang penulis
miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk pembaca.
Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi penulis
dan pihak laun yang membutuhkan, Amin ya Robbal Allamin.
Surakarta, 13 Juli 2017
Penulis
xii
DAFTAR ISI
Halaman Judul........................................................................................ i
Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir........................................... ii
Halaman Persetujuan............................................................................. iii
Halaman Pengesahan............................................................................ iv
Lembar Soal Tugas Akhir....................................................................... v
Halaman Motto....................................................................................... vi
Halaman Persembahan.......................................................................... vii
Abstrak................................................................................................... viii
Kata Pengantar...................................................................................... x
Daftar Isi................................................................................................. xii
Daftar Gambar........................................................................................ xiv
Daftar Tabel............................................................................................ xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah........................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah.............................................................. 2
1.3 Pembatasan Masalah............................................................ 3
1.4 Tujuan Penelitian................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian................................................................. 3
1.6 Metodologi Penelitian............................................................ 4
1.7 Sistematika Penulisan........................................................... 4
BAB II DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka................................................................... 6
xiii
2.2 Landasan Teori...................................................................... 7
2.2.1 Nanopartikel................................................................ 7
2.2.2 Tumbukan................................................................... 9
2.2.3 PSA (Particle Size Analyzer)....................................... 10
2.2.4 SEM (Scanning Electron Microscope) – EDX............. 11
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian........................................................... 14
3.2 Alat Dan Bahan...................................................................... 15
3.2.1 Bahan Penelitian......................................................... 15
3.2.2 Alat Penelitian............................................................. 16
3.3 Pembuatan Bahan Uji............................................................ 20
3.4 Langkah-langkah Penelitian................................................... 20
3.5 Teknik Analisa........................................................................ 21
3.5.1 Pengamatan Ukuran Partikel...................................... 21
3.5.2 Pengamatan Struktur Mikro........................................ 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian PSA (Particle Size Analyzer)................................ 22
4.2 Pengujian SEM (Scanning Electron Microscope) - EDX....... 23
4.3 Hasil Uji EDX......................................................................... 26
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan............................................................................ 28
5.2 Saran..................................................................................... 29
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Instrumensasi PSA (Particle Size Analyzer)....................... 11
Gambar 2.2 Prinsip Kerja SEM (Scanning Electron Microscopy)-EDX.. 12
Gambar 2.3 Instrumensasi SEM-EDX.................................................... 13
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian....................................................... 14
Gambar 3.2 Arang Bambu..................................................................... 15
Gambar 3.3 Aquades............................................................................. 16
Gambar 3.4 Botol Aqua.......................................................................... 16
Gambar 3.5 Gotri ¼................................................................................ 17
Gambar 3.6 Toples................................................................................. 17
Gambar 3.7 Centrifuge........................................................................... 18
Gambar 3.8 Alat Pengering.................................................................... 18
Gambar 3.9 Shaker mils......................................................................... 19
Gambar 3.10 Tabung Uji........................................................................ 19
Gambar 4.1 Diagram Hasil Pengujian PSA (Particle Size Analyzer).... 22
Gambar 4.2 Hasil SEM dengan pembesaran hingga 3.000 kali............ 23
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil EDX 2 Juta Siklus Tumbukan, 3 Juta Siklus Tumbukan,
4 Juta Siklus Tumbukan.......................................................... 25