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:wardanasuryaindra18@gmail.com

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: wardanasuryaindra18@gmail.com

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