APLIKASI SERABUT KELAPA SEBAGAI ADSORBSI UNSUR Pb DALAM ... · Telah dilakukan penelitian tentang aplikasi serabut kelapa sebagai adsorbsi unsur Pb dalam sampel cair dengan metode

i

APLIKASI SERABUT KELAPA

SEBAGAI ADSORBSI UNSUR Pb DALAM SAMPEL CAIR

DENGAN METODE LASER INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY (LIBS)

SKRIPSI

BIDANG MINAT FISIKA TERAPAN

Ida Ayu Gede Kusuma Dewi

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

2016

ii

iii

iv

v

vi

vii

APLIKASI SERABUT KELAPA SEBAGAI ADSORBSI UNSUR Pb DALAM

SAMPEL CAIR DENGAN METODE LASER INDUCED BREAKDOWN

SPECTROSCOPY (LIBS)

[Skripsi]

Karya Tulis ini tidak dipublikasikan tetapi tersedia diperpustakaan di lingkungan

Universitas Udayana, diperkenankan dipakai sebagai referensi kepustakaan tetapi

pengutipan harus menyebutkan sumbernya sesuai dengan kebiasaan ilmiah

Karya tulis ini merupakan hak milik intelektual

Universitas Udayana

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

rahmat dan berkat-Nya penyusun dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Aplikasi

Serabut Kelapa sebagai Adsorbsi Unsur Pb dalam Sampel Cair dengan Metode Laser

Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)”.

Penyusun mengucapkan terimakasih kepada seluruh pihak yang telah membantu

dan mendukung terselesaikannya skripsi ini. Ucapan terimakasih tersebut penyusun

sampaikan kepada:

1. Bapak Dr. Hery Suyanto, M.T, selaku dosen pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan, dukungan dan pengetahuan tentang konsep yang

sangat banyak, serta tema pokok yang telah diberikan demi terselesaikannya

skripsi ini.

2. Bapak Drs. Ida Bagus Alit Paramata, M.Si, selaku dosen pembimbing II

yang telah memberikan bimbingan dan koreksi yang sangat bermanfaat demi

terselesaikannya skripsi ini.

3. Bapak Ir. S. Poniman, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA Universitas

Udayana yang telah mengesahkan skripsi ini.

4. Bapak dan Ibu dosen Fisika FMIPA Universitas Udayana yang telah

memberikan masukan dan pengetahuan.

5. Bapak I.B Putra Yadnya, S.Sos, dan Ibu I.A Putu Tantri selaku orang tua

kandung yang selalu mendoakan dan memberikan bekal.

6. Universitas Udayana melalui hibah penelitian unggulan perguruan tinggi

tahun anggaran 2015 PNBP dengan surat perjanjian penugasan nomor : 246-

308/UN14.2/PNL.01.03.00/2015 yang telah membantu untuk membiayai

selama penelitian berlangsung.

Penyusun menyadari bahwa pemaparan materi dalam skripsi ini kurang sempurna

dan masih terdapat keterbatasan dalam penyampainnya. Oleh karena itu penyusun

mengharapkan kritik dan saran dari pembaca agar skripsi ini menjadi lebih baik lagi.

Bukit Jimbaran, Januari 2016

Penyusun

ix

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang aplikasi serabut kelapa sebagai adsorbsi unsur Pb

dalam sampel cair dengan metode Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS).

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui optimasi waktu tunggu pengeringan dan

suhu pemanasan sampel, serta menentukan konsentrasi minimum larutan unsur logam

berat Pb yang mampu diadsorbsi oleh serabut kelapa. Penelitian dilakukan dalam tiga

tahap. Tahap pertama dilakukan penentuan optimasi waktu tunggu pengeringan sampel

(10 menit, 20 menit, 30 menit). Tahap kedua penentuan optimasi suhu pemanasan

sampel (50°C, 60°C, 70°C, dan 80°C). Terakhir penentuan konsentrasi larutan Pb yang

mampu diadsorbsi oleh serabut kelapa dengan konsentrasi 25 ppm, 20 ppm, 15 ppm,

dan 10 ppm. Pengambilan data dilakukan oleh LIBS dengan energi laser 120mJ,

akumulasi 2, dan waktu tunggu deteksi 1 µs. Emisi atom netral Pb I 405,78 nm

ditangkap oleh spektrometer HR 2500⁺ dan ditampilkan spektrum intensitas fungsi

panjang gelombang. Data menunjukan bahwa waktu tunggu pengeringan optimum dan

suhu optimum pemanasan sampel masing-masing adalah 20 menit dan 70°C. Data juga

menunjukan bahwa metode ini dapat menganalisis konsentrasi Pb dengan deteksi limit

sebesar 2,91 ppm.

Kata Kunci : Unsur Pb, Serabut kelapa, Adsorbsi, LIBS, Deteksi limit.

ABSTRACT

Research on the application of coconut fibers as Pb adsorption element in the liquid

sample by method of Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) has been done.

This study aims to determine the waiting time optimization of drying, heating

temperature of the sample, and determine the minimum concentration of heavy metals

Pb adsorbed by coconut fibers. The study was conducted in three stages. The first stage

is the determination of the waiting time optimization of drying samples (10 min, 20 min,

30 min). The second stage is the optimization determination of sample heating

temperature (50°C, 60°C, 70°C and 80°C). Final is the determination of the minimum

concentration of Pb adsorbed by coconut fibers with a concentration of 25 ppm, 20

ppm, 15 ppm and 10 ppm. Data were collected by LIBS with laser energy of 120 mJ,

accumulation of 2, and the delay time detection 1 µs. Neutral atom emission Pb I 405.78

nm captured by the spectrometer HR 2500⁺ and displayed in intensity as a function of

wavelength. Data shows that the optimum waiting time of drying and the temperature of

heating were 20 minutes and 70°C respectively. The data also show that this method

can analyze the concentration of Pb with a limit detection of 2.91 ppm.

Keyword : Pb element, coconut fibers, adsorption, LIBS, limit detection.

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

FAKTA INTEGRITAS ..................................................................................... ii

LEMBAR PRASYARAT GELAR .................................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ................................................. iv

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................. v

PEDOMAN PENGGUNAAN .......................................................................... vi

KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii

ABSTRAK ......................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ... ............................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... ............................................................................... 3

1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................ 3

1.6 Manfaat Penelitian ................................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 5

2.1 Polimer Organik ..................................................................................... 5

2.1.1 Serabut kelapa ............................................................................... 6

2.2 Immobilisasi Ion .................................................................................... 7

2.2.1 Adsorbsi ....................................................................................... 7

2.2.2 Kompleksasi ................................................................................ 9

2.2.3 Pertukaran Ion .............................................................................. 9

2.3 Interaksi Laser dengan Bahan ............................................................... 10

2.3.1 Laser .............................................................................................. 10

2.3.2 LIBS ............................................................................................. 11

xi

2.3.3 Metode deteksi plasma menggunakan LIBS ............................... 12

2.4 Karakteristik Unsur Pb .......................................................................... 14

2.4.1 Unsur timbal/plumbum (Pb) .......................................................... 14

2.4.2 Karakteristik unsur Pb ................................................................. 15

2.5 Konsentrasi Larutan ............................................................................... 16

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................... 17

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................. 17

3.1.1 Tempat dan waktu penelitian ........................................................ 17

3.2 Alat dan Bahan ...................................................................................... 17

3.2.1 Alat ............................................................................................... 17

3.2.2 Bahan ............................................................................................ 17

3.3 Sistematika Penelitian ............................................................................ 18

3.3.1 Penentuan waktu pengeringan dan suhu penguatan sampel

(serabut kelapa) ............................................................................ 18

3.3.2 Penentuan konsentrasi unsur logam berat Pb yang mampu

diadsorbsi sampel ......................................................................... 18

3.4 Pengambilan Data .................................................................................. 18

3.5 Bagan Alir Penelitian ............................................................................. 20

3.5.1 Analisis bahan serabut kelapa ....................................................... 20

3.5.2 Optimasi waktu tunggu dan suhu pemanasan sampel ................. 22

3.5.3 Optimasi analisis kuanlitatif larutan Pb dengan metode LIBS ..... 22

3.6 Tabel Data Penelitian ............................................................................. 23

3.6.1 Data optimasi waktu tunggu pengeringan sampel ........................ 23

3.6.2 Data optimasi suhu pemanasan sampel ........................................ 23

3.6.3 Data konsentrasi yang mampu diadsorbsi oleh sampel ................ 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ..................................................................................... 24

4.1.1 Penentuan optimum waktu tunggu pengeringan sampel ............. 24

4.1.2 Penentuan suhu optimum penguatan

ikatan unsur Pb teradsorbsi ......................................................... 25

4.1.3 Penentuan konsentrasi larutan logam berat Pb ............................ 25

4.2 Pembahasan ........................................................................................... 26

xii

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 32

5.2 Saran ..................................................................................................... 32

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Karakteristik unsur Pb ....................................................................... 15

Tabel 3.1 Data hasil optimasi waktu tunggu penembakan sampel

dengan energi laser tetap ................................................................... 23

Tabel 3.2 Data hasil optimasi suhu pemanasan sampel dengan

energi laser dan waktu tunggu penembakan sampel tetap ................ 23

Tabel 3.3 Data konsentrasi larutan yang mampu difiltrasi oleh sampel ........... 23

Tabel 4.1 Nilai intensitas maksimal unsur Pb terhadap waktu pengeringan .... 24

Tabel 4.2 Nilai intensitas maksimal unsur Pb terhadap perubahan suhu

penguatan sampel ............................................................................. 25

Tabel 4.3 Nilai intensitas maksimal unsur Pb terhadap perubahan konsentrasi

larutan Pb ......................................................................................... 26

tabel 4.4 Nilai standar deviasi untuk masing-masing penurunan konsentrasi

larutan Pb .......................................................................................... 31

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Mekanisme reaksi polimer adisi ............................................... 5

Gambar 2.2 Mekanisme reaksi polimer kondensasi ..................................... 6

Gambar 2.3 Bagian-bagian buah kelapa ....................................................... 7

Gambar 2.4 Ilustrasi sederhana sebuah atom ................................................ 10

Gambar 2.5 Eksitasi elekron ke tingkat energi yang lebih tinggi ................. 11

Gambar 2.6 Kembalinya elektron ke tingkat energi semula disertai

emisi cahaya ............................................................................. 11

Gambar 2.7 Skema sederhana komponen utama LIBS ................................. 12

Gambar 2.8 Metode deteksi plasma pada LIBS ........................................... 13

Gambar 3.1 Skema rangkaian alat Laser Induced Breakdown

Spectroscopy (LIBS) .................................................................. 19

Gambar 3.2 Bagan alir analisis bahan serabut kelapa ................................... 20

Gambar 3.3 Skema alur penentuan waktu tunggu pengeringan dan

suhu penguatan sampel ............................................................. 21

Gambar 3.4 Bagan alir analisis kuanlitatif sampel cair ................................. 22

Gambar 4.1 Grafik intensitas emisi atom netral Pb 405,78 nm fungsi

waktu tunggu pengeringan sampel ........................................... 27

Gambar 4.2 Grafik intensitas emisi atom netral Pb 405,78 nm fungsi

optimasi suhu penguatan sampel .............................................. 28

Gambar 4.3 Grafik intensitas emisi atom netral Pb 405,78 nm fungsi

konsentrasi untuk penurunan konsentrasi larutan Pb 1000

ppm, 500 ppm, 50 ppm, 30 ppm, 25 ppm, 20 ppm, 15 ppm,

dan 10 ppm ................................................................................ 29

Gambar 4.3 Grafik intensitas fungsi konsentrasi untuk penurunan

konsentrasi larutan Pb ............................................................... 30