PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL …chemistry.uii.ac.id/v2/PKM 2018/Minftahuljannah...
Transcript of PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL …chemistry.uii.ac.id/v2/PKM 2018/Minftahuljannah...
PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
JUDUL PROGRAM
Ecoregenerasi Krom dari Limbah Penyamakan Kulit Menggunakan
Modified-Chitosan Untuk Bahan Elektroplating
BIDANG KEGIATAN :
PKM PENELITIAN
Diusulkan oleh:
Miftahuljannah Siregar 14612246 2014
Hikmat Ramdhani 13612111 2013
Anifatuz Zahro’ 14612258 2014
Iftinaan Afifah Hartanto 15612002 2015
Afra Najiyah Amatullah 15612003 2015
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
YOGYAKARTA
2015
ii
iii
DAFTAR ISI
Halaman Kulit Muka ..................................................................................... i
Halaman Pengesahan ..................................................................................... ii
Daftar Isi ......................................................................................................... iii
Daftar Gambar ............................................................................................... iv
Daftar Tabel .................................................................................................... iv
Ringkasan ....................................................................................................... v
BAB 1. PENDAHULUAN ............................................................................. 1
1.1. Latar Belakang Masalah .................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ........................................................................... 1
1.3. Tujuan ................................................................................................ 1
1.4. Luaran yang Diharapkan .................................................................... 2
1.5. Manfaat .............................................................................................. 2
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 3
BAB 3. METODE PENELITIAN ................................................................. 5
3.1. Tahapan Proses dan Out-Put Penelitian .............................................. 5
3.2. Bahan dan Alat .................................................................................... 5
3.3. proses pejerapan logam krom dengan memberan kitosan gel ............ 6
3.4. Proses pelpasan krom .......................................................................... 7
3.5. Pemisahan pemanfaatan krom............................................................. 7
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN ......................................... 9
4.1. Anggaran Biaya ................................................................................... 9
4.2. Jadwal Kegiatan ................................................................................. 9
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 9
LAMPIRAN-LAMPIRAN ............................................................................ 11
a. Biodata Ketua serta Anggota Kelompok .............................................. 11
b. Justifikasi Anggaran Kegiatan ............................................................. 16
c. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas ..................... 18
d. Surat Pernyataan Ketua Peneliti ........................................................... 19
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Konsep operasional penjerapan dan pemanfaatan
limbah krom ................................................................................ 5
Gambar 2. Rangkain alat elektropalting yang digunakan dalam
penelitian. .................................................................................... 6
Gambar 3. Proto type yang dapat digunakan sebagai regenrasi
krom dari limbah penyamakan kulit ........................................... 7
Gambar 4. Proses elektroplating dengan hasil regenerasi krom. ..................... 8
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Anggaran Biaya.................................................................................. 9
Tabel 2. Jadwal Kegiatan ................................................................................. 9
v
RINGKASAN
Masalah pencemaran lingkungan di Indonesia merupakan hal yang masih
terus dikaji dan diperhatikan oleh para peneliti lingkungan. Salah satu penyebab
pencemaran lingkungan di indonesia adalah munculnya banyak industri yang
dibangun. Pertumbuhan industri ini menyebabkan hasil limbah yang cukup tinggi
dimana nilai produksi limbah setara dengan jumlah pertumbuhan industri. Limbah
yang dihasilkan terkadang tidak mampu diolah sendiri melainkan diberikan oleh
pihak ketiga untuk selanjutnya diproses. Salah satu limbah yang cukup berbahaya
untuk lingkungan adalah limbah yang mengandung krom dimana krom akan
berubah spesi menjadi krom heksavalen yang bersifat racun. Salah satu
penyumbang terbesar limbah krom adalah limbah penyamakan kulit. Untuk
mengurangi pencemaran lingkungan, maka diperlukan upaya ecoregenerasi krom
dengan menggunakan modified-chitosan sebagai bahan elektroplating. Selain
mengurangi pencemaran lingkungan, langkah langkah tersebut diharapkan
menjadi awal pertumbuhan perekonomian indonesia khususnya dibidang
perindustrian..
Kata Kunci: modified-chitosan, krom heksavalen, elektroplating, ecoregenerasi
krom,
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Proses penyamakan kulit adalah proses pengawetan terhadap kulit
binatang dengan menggunakan berbagai bahan kimia sebagai pembantu proses.
Limbah yang ditimbulkan sebagian besar merupakan limbah cair yang
mengandung logam berat khrom (Cr). Limbah penyamakan kulit mengandung
khrom trivalen (Cr3+
) dan khrom heksavalen (Cr6+
) yang sangat beracun. Limbah
khrom heksavalen (Cr6+
) bersifat lebih toksik daripada khrom trivalen (Cr3+
).
Kromium merupakan salah satu logam berat yang pemanfaatannya sangat
luas seperti dalam industri cat, pelapisan logam (electroplating), dan penyamakan
kulit (leather tanning) (Aravindan, dkk., 2004). Tingkat toksisitas Cr(VI) sangat
tinggi sehingga bersifat racun terhadap semua organisme untuk konsentrasi > 0,05
ppm. Kromium (VI) bersifat karsinogenik dan dapat menyebabkan iritasi pada
kulit manusia. Toksisitas Cr(III) jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan
Cr(VI) yaitu, sekitar 1/100 kalinya. Kromium (III) umumnya hanya toksik
terhadap tumbuh-tumbuhan dalam konsentrasi tinggi, kurang toksik bahkan non
toksik terhadap binatang, akan tetapi apabila terpapar dalam jangka waktu yang
sangat panjang dapat menyebabkan penyakit kulit dan kanker (Anderson, 1997).
Kitosan adalah jenis polimer alam yang mempunyai rantai linier dan
mempunyai rumus umum {C6H11NO4}n atau disebut sebagai (1-4)-2-Amino-2-
Deoksi-ß- D Glukosa. Seperti kita ketahui limbah industri dapat mengganggu
kesehatan misalnya,limbah yang mengandung logam-logam berat seperti ion krom
(Cr3+
dan Cr6+
). Pestisida yang mengandung krom (Cr) dapat diserap oleh
tanaman dan masuk ke dalam rantai makanan. Bila logam tembaga dalam dosis
tinggi dapat menyebabkan penyakit, seperti: ginjal, hati, muntaber, pusing kepala,
lemah, anemia, kram, shock, coma dan dalam kadar yang berlebihan dapat
menyebabkan kematian (Robert, G. A. F., 1978).
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan uraian tersebut diatas, maka dapat
dirumuskan suatu permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana cara mengkonversi limbah krom menjadi produk elektroplating?
2. Bagaimana cara memodifikasi kitosan dalam bentuk fasa gel?
3. Bagaimana efektifitas dan efisiensi metode gabungan proses penjerapan yang
akan di aplikasikan sebagi bahan elektroplating?
1.3. Tujuan
Berdasarkan rincian masalah di atas, maka penelitian ini dilakukan dengan
tujuan sebagai berikut:
1. Mengetahui proses memodifikasi kitin menjadi kitosan dalam bentuk fasa gel
untuk digunakan pada proses pengikatan logam krom
2
2. Mengetahui efektifitas dan efisiensi metode pengikatan logam krom dengan
modifikasi kitosan dalam bentuk fasa gel.
3. Memberikan informasi tentang pengembangkan proto-type pengikatan logam
krom dengan kitosan dalam bentuk fasa gel untuk memudahkan pemisahan
hasil pengikatan logam krom yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan
alternatif elektroplating.
1.4. Luaran yang Diharapkan
Adapun luaran yang diharapkan dalam penelitian ini adalah
diterbitkannya artikel ilmiah di kancah nasional ataupun internasional dan hak
paten.
1.5. Manfaat
Dari program ini diharapkan akan memberikan metode baru dalam
mengatasi masalah pencemaran lingkungan akibat dari hasil buangan proses
penyamakan kulit dengan menciptakan inovasi pengikatan logam krom dengan
metode terbaru yang lebih murah dan mempunyai efektifitas serta efisiensi yang
tinggi. Selain itu hal ini diharapkan akan dapat meningkatkan ekonomi
masyarakat melalui pengembangan industri kecil dan menengah dengan
pemamfaatan cangkang kulit udang (kitin) yang di ubah menjadi kitosan dalam
fasa gel untuk mengikat logam krom yang nantinya dapat digunakan sebagi bahan
alternatif proses elektroplating.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Salah satu logam berat penyebab polusi dalam perairan adalah logam
kromium (Cr). Menurut Kepmenkes Republik Indonesia (2002), nilai ambang ion
Cr3+
dalam air adalah 0,5 ppm. Kandungan logam berat Cr3+
dalam limbah
industri yang melebihi ambang batas harus direduksi sebelum dibuang ke
lingkungan. Salah satu cara pengolahan limbah yaitu dengan metode penyerapan
ion-ion logam ke dalam adsorben, sehingga kadar logam dapat dikurangi. Jenis-
jenis media adsorpsi yang umum digunakan antara lain zeolit, karbon aktif,
bentonit, dan serbuk gergaji. Dari empat jenis adsorben tersebut, zeolit yang
paling sering digunakan sebagai media pengolah limbah pabrik. Zeolit merupakan
material berpori dan memiliki beberapa kandungan mineral dominan (SiO4 dan
AlO4). Kapasitas adsorpsinya dapat ditingkatkan dengan aktivasi larutan asam
kuat atau basa kuat. Zeolit memiliki bentuk kristal yang sangat teratur dengan
rongga yang saling berhubungan ke segala arah yang menyebabkan luas
permukaan zeolit sangat besar (Sutarti dan Rachmawati, 1994). Menurut hasil
penelitian Ginting (2003) dari proses aktivasi dapat meningkatkan beberapa sifat
fisik dan kimia dari zeolit seperti keasaman permukaan dan porositas sehingga
lebih efektif sebagai adsorben.
Peningkatan daya guna zeolit sebagai adsorben dapat dilakukan melalui
aktivasi secara fisis maupun kimia (Priatna dkk., 1985). Proses aktivasi secara
fisis dilakukan dengan pemanasan (kalsinasi) untuk menguapkan air yang
terparangkap dalam pori-pori kristal zeolit sehingga jumlah pori dan luas
permukaan spesifiknya bertambah. Aktivasi secara kimia dapat dilakukan dengan
menggunakan larutan asam klorida atau asam sulfat yang bertujuan untuk
membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengganggu dan menata
kembali letak atom yang dapat dipertukarkan (Suyartono dan Husaini, 1991).
Akan tetapi semua metode tersebut mempunyai kelemahan diantaranya
banyaknya ragen kimia yang dibutuhkan untuk membersihan permukan pori
sehingga menimulkan masalah baru lagi dalam lingkungan.
Pemanfaatan kitosan sebagai adsorben basa karena struktur kitosan
mengandung gugus reaktif amina pada atom C-2 dan gugus hidroksil pada atom
C-3 dan C-6. Unsur N dalam gugus amina menyebabkan kitosan bersifat sangan
reaktif dan basa sehingga dapat dimanfaatkan sebagi bioadsorben.
Elektroplating adalah proses pelapisan suatu logam dengan logam lain
secara elektrolisis. Dalam proses elektroplating adapun hal-hal yang sangat
berpengaruh di dalamnya yaitu elektroda, logam yang dilapisi, cairan elektrolit,
cairan pelapis, dan arus.
4
Elektroplating krom adalah proses pelapisan bahan atau benda dengan
logam krom. Fungsi elektroplating krom adalah untuk meningatkan ketahanan
bahan terhadap korosi, arus dan anti gores, serta untuk meningkatkan aspek
dekoratif terhadap benda yang dihasilkan sehingga mejadi mengkilat dan halus
permukaannya (Riyanto, 2013).
Dari urainan diatas perlu adanya pengolahan krom dengan kitosan serta
dilanjutkan pemanfaatan krom setelah pengolahan menjadi bahan dasar alternatif
elektrolplating krom. Hal ini dilakukan guna menanggulangi pencemaran
lingkungan terutama limbah krom.
5
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tahapan Proses dan Out-Put Penelitian
Jenis penelitian ini adalah pengembangan teknologi penjerapan logam
krom yang dilakukan dalam skala laboratorium sebagai bagian pengembangan
untuk skala limbah industri kecil dan menengah. Skematik diagram konsep
operasional penjerapan dengan menggunakan metoda gabungan proses penjerapan
dan proses elektrolisis untuk regenrasi limbah krom ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 1. Konsep operasional penjerapan dan pemanfaatan limbah krom.
3.2. Bahan dan Alat
Semua bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi limbah
penyamakan kuit, asam asetat, asam format, NaCl, kitosan dan aquades. Alat-alat
yang digunakan adalah berbagai peralatan, reaktor elektroplating yang terbuat dari
bahan kaca transparan, pontensial DC, elektroda grafit dengan dimensi 10 mm
(diameter) x 130 mm (panjang) serta magnetic stirrer. Rancangan reaktor
elektropalting yang akan digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada
Gambar 3.
6
Gambar 2. Rangkain alat elektroplating yang digunakan dalam penelitian.
3.3. Proses penjerapan logam krom dengan membran kitosan gel
Ecoregenerasi Krom dilakukan dengan cara melewatkan limbah yang
mengandung krom pada kitosan dengan suatu media yang telah dikondisikan
sebelumnya. Pada saat limbah yang mengandung krom tersebut melewat media
yang di maksud maka akan terjadi interaksi antara krom yang bersifat asam
dengan kitosan yang besifat basa serta banyak menggandung gugus amino. Jadi
gugus-gugus amino inilah yang berinteraksi dan mengikat krom secara langsung.
Proses penjerapan bersifat kontinyu dengan skema sebagai berikut (Gambar 5)
7
Gambar 5. Proto type yang dapat digunakan sebagai regenrasi krom dari limbah
penyamakan kulit.
a. Proses Pelepasan Krom
Pelepasan ikatan antara krom dan gugus-gugus amino yang berada pada
kitosan akan di pisahkan melalui pelarutan dengan asam, asam yang di maksud
adalah asam format. Asam format digunakan karena kitosan mempunnyai daya
larut yang tinggi.
b. Proses Pemanfaatan Krom
Proses pemanfaatan krom ini dilakuan sesuai dengan prosedur
electroplating krom ASTM B650 - 95(2013). Untuk hasil yang lebih baik, krom
yang terjerap perlu di analisis jumlahnya untuk mengestimasi nilai arus yang akan
digunakan. berikut adalah proses elektroplating yang dapat dilakukan (Gambar 5).
8
Gambar 6. Proses elektroplating dengan hasil regenerasi krom.
Gambar 6 menjelaskan bahwa krom dari larutan hasil regenerasi akan
menempel dan melapisi logam. Fungsi dari elektroplatinng ini adalah sebagai
dekorasi dengan tujuan untuk memperpanjang umur pakai benda logam sekaligus
memperindah hasil elektroplating.
9
BAB IV
BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN
4.1. Anggaran Biaya
Tabel 2. Anggaran Biaya
No Jenis Pengeluaran Biaya (Rp)
1 Peralatan penunjang 4.750.000
2 Bahan habis pakai 5.100.000
3 Perjalanan 600.000
4 Lain – lain, 2.050.000
TOTAL 12.500.000
4.2. Jadwal Kegiatan
Tabel 3. Jadwal Kegiatan
No. Kegiatan Bulan Ke
1 2 3 4 5
1. Studi pustaka
2. Penyiapan alat dan bahan
3. Penelitian
4. Analisis Kimia
5. Analisa hasil dan evaluasi
6. Laporan akhir
7. Publikasi
10
DAFTAR PUSTAKA
ASTM, 2013, Standard Specification for Electrodeposited Engineering
Chromium Coatings on Ferrous Substrates, B650 - 95(2013), ASTM
International : Amerika
Bastarache, E., 2002, Chromium and Coumpounds, http://digitale fire.com/
Education/toxicity/chromium. html [12 Apr 2003]
Fahidin, M., 1999, Ilmu dan Teknologi Kulit. Bogor: IPB Pr
Guibal, E., Milot, C., Roussy, J., 1997, Chitosan gel beads for metal ion recovery.
European Chitin Society. France
Riyanto., 2013, Elektrokimia dan aplikasinya. Yogjakarta: graha ilmu.
Sugita, P., Sjacriza, A.. Lestari, SI,. 2006a, Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-
Gom Guar. J. Nature [In progress]
Sugita, P., Sjachriza A dan Wahyo D. 2007, Sintesis dan Optimalisasi Gel
Kitosan-Algina, Bogor: FMIPA IPB
Wahyuadi, SJ., 2004, Pengolahan dan Pemanfaatan Limbah Industri
Penyamakan kulit, http://www.KimPraswil
Wiyaris, A., dan Priyambodo, E., 2006. Pengaruh konsentrasi kitosan dari
cangkang udang terhadap efisiensi penjerapan logam berat,
Yogjakarta: FMIPA UNY
11
12
13
14
15
16
4. Biodata Dosen Pembimbing
1. Dosen Pembimbing
Nama Lengkap : Dr. Dwiarso Rubiyanto, M.Si
NIP : 016120101
Tempat, tanggal lahir : Bantul, 15 Mei 1974
Program Studi : Ilmu Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Perguruan Tinggi : Universitas Islam Indonesia
Alamat : Kampus Terpadu UII, Jln. Kaliurang Km. 14,5
Sleman, Yogyakarta
Alamat Rumah : Karangploso Sitimulyo RT 04 Piyungan Bantul
DI. Yogyakarta
No.Hp : 0817462485
Email : [email protected]
2. Pengalaman Penulisan Artikel Ilmiah Dalam Jurnal
No. Tahun Judul Artikel Ilmiah Volume/Nomor Nama Jurnal
1 2006 Karakterisasi sebagai Surfaktan
dari Senyawa Saponin dalam
Daging Buah Lerak (Sapindus
rarak D.C.)
n/a Jurnal
Eksakta
2 2007 Isolasi Dan Karakterisasi
Senyawa Utama Minyak Sereh
Wangi ( Cymbopogon
Winterianus Jowitt ) Dan
Analisisnya Menggunakan
Kromatografi Gas-
Spektroskopi Massa Internal
n/a Jurnal
Eksakta
3 2007 Isolasi Dan Karakterisasi
Aroma Buah Menggunakan
Teknik Cold Vapor Aroma
Traping (C-VAT)
n/a Jurnal
Eksakta
4 2008 Role Of Zro2-Montmorillonite
Synthesis Route To Its
Catalytic Activity Towards
Citronelal Conversion.
n/a Jurnal
Eksakta
17
18
Lampiran 2. Justfikasi Anggaran Kegiatan
1. Peralatan Penunjang
Material Justifikasi
Pemakaian Kuantitas
Harga
satuan (Rp) Keterangan
a.Unit sel
elektroplating
elektroda grafit
Katoda /
Anoda 20 batang 10.000 200.000
b. Kelistrikan
(kabel, penjepit,dll)
Penghubung
Arus 2 unit 150.000 300.000
c. Analisis AAS Konsentrasi
logam 17 kali 250.000 4.250.000
SUB TOTAL (Rp) 4.750.000
2. Bahan Habis Pakai
Material Justifikasi
Pemakaian Kuantitas
Harga
satuan (Rp) Keterangan
a. Asam asetat p.a Bahan
Pelarut
1 Botol
(2,5 L) 500.000 500.000
b. Chitosan p.a Bahan
Utama 1 Kg 3.000.000 3.000.000
c. Natrium klorida
p.a
Bahan
Pelarut
1 kotak
(500 g ) 500.000 500.000
d. asam format p.a Bahan
Pelarut
1 Botol
(2,5 L) 500.000 500.000
e. Aquadest Bahan
Pelarut 50 L 2000
100.000
f. Natrium sulfat
anhidrat
Bahan
Pengering
1 Botol
(2,5 L) 500.000 500.000
SUB TOTAL (Rp) 5.100.000
3. Perjalanan
Material Justifikasi
Pemakaian Kuantitas
Harga
satuan (Rp) Keterangan
a. Transportasi
local untuk
analisis, pembelian
bahan dan
peralatan
Untuk
analisis,
pembelian
alat dan
bahan
5 orang 120.000 600.000
SUB TOTAL (Rp) 600.000
19
4. Lain-lain
Material Justifikasi
Pemakaian Kuantitas
Harga
satuan (Rp) Keterangan
a. Seminar nasional Presentasi
paper riset 1 seminar 800.000 800.000
b. Publikasi
nasional
Termuatnya
paper riset 1 kali 500.000 500.000
c. Pembuatan
laporan akhir
Laporan
kemajuan
dan akhir
1 paket 150.000 150.000
d. Daftar paten Paten 1 paket 600.000 600.000
SUB TOTAL (Rp) 2.050.000
Total (Keseluruhan) 12.500.000
20
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas
No Nama / NIM Program
Studi
Bidang
Ilmu
Alokasi
Waktu
(jam/
minggu)
Uraian Tugas
1
Miftahuljannah
Siregar/
14612246
Ilmu
Kimia Kimia
24 jam /
minggu
Ketua,
Koordinator semua
kegiatan penelitian,
membuat desain
eksperimen, analisis
data, membuat
laporan penelitian
dan naskah publikasi
2
Hikmat
Ramdhani/
13612111
Ilmu
Kimia Kimia
24 jam /
minggu
Anggota 1,
Mengerjakan
eksperimen,
merangkai alat
elektroplating dan
pengumpulan data
3
Anifatuz
Zahro/
14612258
Ilmu
Kimia Kimia
24 jam /
minggu
Anggota 2,
Mengerjakan
eksperimen,
membuat kitosan
gel, pengumpulan
data, membuat
laporan dan naskah
publikasi
4
Iftinaan Afifah
Hartanto/
15612002
Ilmu
Kimia Kimia
24 jam /
minggu
Anggota 3,
Mengerjakan
eksperimen,
pengumpulan data,
mengumpulkan
limbah penyamakan
kulit, membuat
laporan dan naskah
publikasi
5
Afra Najiyah
Amatullah/
15612003
Ilmu
Kimia Kimia
24 jam /
minggu
Anggota 4,
Mengerjakan
eksperimen,
pengumpulan data,
membuat laporan
dan naskah publikasi
21