SINTESIS PARTIKEL NANO KOMPOSIT ILMENITE-Al (FeTiO3/Al) MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING (HEM) UNTUK PEMBUATAN FILTER GAS DAN KARAKTERISASINYA
| Main Author: | Akhmad Athar Lutfi, dkk |
|---|---|
| Format: | PeerReviewed eJournal |
| Bahasa: | ind |
| Terbitan: |
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA UM
, 2010
|
| Online Access: |
http://karya-ilmiah.um.ac.id/index.php/pkm/article/view/6331 |
Daftar Isi:
- PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA SINTESIS PARTIKEL NANO KOMPOSIT ILMENITE-Al (FeTiO3/Al) MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING (HEM) UNTUK PEMBUATAN FILTER GAS DAN KARAKTERISASINYA Bidang Kegiatan: PKM-Gagasan Tertulis Diusulkan oleh: Akhmad Athar Lutfi 906322403607/2006 Novita Budi Triastutik 207321409144/2007 Nurul Lathifah 409322417700/2009 UNIVERSITAS NEGERI MALANG MALANG 2010 LEMBAR PENGESAHAN USULAN PKM-GT 1. Judul Kegiatan : Sintesis Partikel Nano Komposit Ilmenite-Al (FeTiO3/Al) Menggunakan High Energy Milling (HEM) untuk Pembuatan Filter Gas dan Karakterisasinya 2. Bidang Kegiatan : (Ö) PKM-GT ( ) PKM-AI 3. Ketua Pelaksana Kegiatan/Penulis Utama a. Nama Lengkap : Akhmad Athar Lutfi b. NIM : 906322403607 c. Jurusan : Fisika d. Universitas : Universitas Negeri Malang e. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Dusun Semanding Rt.02 Rw.19 Desa Tertek Kec Pare Kediri HP 085749443078 f. Alamat email : yashvhie@gmail.com 4. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 3 orang 5. Dosen Pendamping a. Nama lengkap dan Gelar : Drs. Arif Hidayat, M.Si, Ph.D b. NIP : 196608221990031003 c. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl. Tirtomulyo V/4 Landungsari Malang Menyetujui Malang, 9 Maret 2010 Ketua Jurusan Fisika Ketua Pelaksana Kegiatan (Dr. Arif Hidayat, M.Si) (Akhmad Athar Lutfi) NIP. 19660822 199003 1 003 NIM. 906322403607 Pembantu Rektor III Dosen Pendamping Bidang Kemahasiswaan (Drs. Kadim Masjkur, M.Pd) (Dr. Arif Hidayat, M.Si) NIP. 19541216 198102 1 001 NIP. 19660822 199003 1 003 ii KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memeberikan limpahan rahmat serta hidayah-Nya kepada kita semua, serta tidak lupa juga curahan shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada nabi besar Muhammad SAW, juru teladan nan hakiki dan suri tauladan sejati sampai akhir zaman sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Program Kreativitas Mahasiswa-Gagasan Tertulis (PKM-GT) yang berjudul "Sintesis Partikel Nano Komposit Ilmenite-Al (FeTiO3/Al) Menggunakan High Energy Milling (HEM) Untuk Pembuatan Filter Gas dan Karakterisasinya" dengan baik tanpa ada halangan yang berarti. Tulisan ini disusun sebagai usulan PKM-GT tahun 2010. Selesainya penulisan PKM-GT ini adalah berkat dukungan dari semua pihak, untuk itu penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada 1. Bapak Dr. Markus Diantoro, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah berkenan membimbing dan memberikan arahan kepada penulis. 2. Bapak Ir. Djoko Hadi Prajitno, MSME yang juga selaku dosen pembimbing selama penelitian di PTN-BR BATAN Bandung yang telah memberi bimbingan dan arahan kepada penulis. 3. Orang tua penulis yang senantiasa memberi dorongan semangat dan do'a untuk penulis. 4. Segenap pihak yang telah ikut dalam proses penyelesaian penelitian ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan tulisan ini. Semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan sumbangan ilmiah yang sebesar-besarnya bagi penulis dan pembaca. Malang, 09 Maret 2010 Penulis iii DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN USULAN PKM-GT....................................... ii KATA PENGANTAR................................................................................... iii DAFTAR ISI.................................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR..................................................................................... v RINGKASAN................................................................................................. 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah....................................................................... 1 Tujuan dan Manfaat.............................................................................. 2 GAGASAN........................................................................................................3 KESIMPULAN.............................................................................................. 5 DAFTAR PUSTAKA.................................................................................... 5 iv DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Mekanisme pembentukan partikel nano yang terjadi di dalam High Energy Milling................................................... 4 v SINTESIS PARTIKEL NANO KOMPOSIT ILMENITE-Al (FeTiO3/Al) MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING (HEM) UNTUK PEMBUATAN FILTER GAS DAN KARAKTERISASINYA Akhmad Athar Lutfi, Novita Budi Triastutik, Nurul Lathifah Jurusan Fisika Universitas Negeri Malang RINGKASAN Pencemaran udara adalah salah satu masalah utama pencemaran lingkungan. Kesadaran menggunaan filter gas pada cerobong-cerobong asap masih sangat kurang. Bahan filter gas yang mahal dan sulit didapat menjadi kendala utama kurangnya penggunaan filter gas pada system penyaringan limbah gas. Diperlukan bahan yang mudah didapat dan diproses untuk dijadikan bahan alternative pembuatan filter gas. Ilmenite adalah salah satu mineral yang melimpah dibumi termasuk di Indonesia yaitu di Bangka. Kandungan ilmenite yaitu unsur Fe (besi) dan Ti (titanium) menjadikan mineral ini memiliki potensi yang cukup besar. Peneliti dalam penelitian ini bertujuan untuk menemukan komposisi yang memadai untuk pembuatan filter gas dari mineral ilmenite yang didoping dengan alumunium. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen murni yaitu sisntesis nano partikel ilmenite (FeTiO3) yang didoping dengan aluminium (Al) yang berbeda konsentrasi dengan teknik High Energy Milling (HEM). Material yang telah disintesis di uji kekerasan menggunakan Vickers Hardness Test. Berdasarkan informasi yang telah diperoleh dari analisi data, maka didapatkan hasil penelitian yang relevan. Hasil tersebut menunjukan bahwa semakin besar komposisi alumunium, maka kekerasan bahan akan semakin bertambah. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa dengan menambahakan unsur alumunium (Al), akan dapat meningkatkan nilai kekerasan senyawa ilmenite FeTiO3. PENDAHULUAN Latar belakang Ilmenite (FeTiO3) adalah salah satu senyawa yang melimpah keberadaannya dialam termasuk di Indonesia. Salah satu daerah yang sudah mampu memproduksi ilmenite adalah Bangka. Senyawa ini mengandung unsur besi (Fe) dan titanium (Ti) yang cukup tinggi [1]. Kedua unsur itulah yang membuat ilmenite sangat berpotensi untuk diaplikasikan pada pembuatan filter gas. Sifat keras dan tahan suhu tinggi yang dimiliki besi dan titanium sangat cocok untuk pembuatan filter. Pembuatan filter gas berbahan dasar ilmenite akan menambah nilai guna dari senyawa ini, yang pemanfaatnnya masih kurang optimal. Nanoteknologi telah menjadi pembicraan di masyarakat luas dan menjadi salah satu teknologi yang sangat penting dan mendesak. Hal ini disebabkan karena dengan nanoteknologi orang dapat membuat material dan produk dalam level molecular [2]. Berawal dari mikroelektronik dan teknologi computer, nanoteknologi telah mempengaruhi perkembangan teknologi yang telah ada dan mengubah kehidupan manusia dengan pesat [3]. Pembuatan filter gas yang berbasis pada nanoteknologi akan sangat efektif karena dari nanopartikel akan didapatkan sifat bahan yang sangat baik [7]. Pendopingan alumunium ke dalam ilmenite diharapkan akan menambah nilai kekerasan senyawa ini. Dengan komposisi yang cocok antara ilmenite dan alumunium, akan dapat diperoleh senyawa baru yang memiki sifat yang sangat cocok untuk pembuatan filter gas. Masalah yang akan dipecahkan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut (1) bagaimana pengaruh variasi doping alumunium terhadap kekerasan ilmenite (FeTiO3) ?, (2) bagaimana pengaruh suhu sintering terhadap kekerasan ilmenite (FeTiO3) yang didoping alumunium ?. TUJUAN DAN MANFAAT Tujuan Tujuan penelitian ini adalah (1) Meningkatkan nilai guna dan manfaat mineral Ilmenite (FeTiO3) yang melimpah di Indonesia, (2) mensisntesis senyawa ilmenite (FeTiO3) menjadi bahan berukuran nanometer atau nanopartikel dengan metode High Energy Milling (HEM), (3) membuat komposit Ilmenite-Alumunium (FeTiO3/Al) sebagai bahan dasar pembuatan filter gas yang berbasis nanopartikel. Manfaat Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah (1) mengoptimalkan pemanfaatan mineral ilmenite (FeTiO3) yang keberadaannya melimpah di Indonesia yang selama ini kurang optimal, (2) mendapatkan sifat bahan yang optimal dari nanopartikel Ilmenite (FeTiO3) yang disintesis menggunakan High Energy Milling (HEM), (3) mendapatkan komposit ilmenite-alumunium (FeTiO3/Al) yang bagus untuk bahan dasar pembuatan filter gas. GAGASAN Perkembangan nanoteknologi terutama nanaomaterial sangat pesat. Hal ini disebabkan karena dari nanomaterial kita dapat memperoleh sifat-sifat bahan yang kita inginkan secara optimal. Oleh karena itu penelitian ini dilakukan dengan metode yang berbasis pada nanomaterial. Sintesis nano komposit ilmenite-Al dengan didoping alumunium menggunakan metode High Energy Milling (HEM) yang dapat menghasilkan ukuran partikel yang berorde nanometer. Mekanisme yang terjadi pada HEM dapat dilihat pada gambar 1. Nano kompisit menjadi idola para peneliti untuk megembangkan karena memiliki sifat yang lebih daripada bahanh dengan ukuran partikel yang biasaa. Pada penlitian seelumnya, bahan utama yang dijadikan sebagai filter gas adalah karbon aktif. Karbon ini digunakan sebagai bahan adsorbsi gas CO dan NO2 pada emisi gas buang kendaraan bermotor. Untuk menambah daya serap, solusi yang ditawarkan pada panelitian tersebut adalah dengan mendoping bahan dengan TiO2. Hasil dari penambahan TiO2 cukup berhasil. Daya penyerapan CO dan NO2 cukup besar. Penambahan TiO2 padabahan juga meningkatkan daya serap karbon aktif, serta menurunkan kadar CO dan NO2 pada gas kendaraan bermotor. Hasil tersebut adalah solusi yang pernah ditawarkan untuk mengurangi kandungan gas CO dan NO2 pada kendaraan bermotor. Bahan filter gas yang sebelumnya dikembangkan ukuran partikelnya adalah normal. Sifat yang diinginkan sudah cukup lumayan. Bahan dasar yang digunakan juga sudah umum yaitu karbon aktif yang didoping dengan titanium. Dapat kita bayangkan bagaimana hasil yang didapatkan jika bahan dibuat dalam ukuran nano atau dalam bentuk nano komposit. Pasti sifat yang diinginkan akan lebih baik dari pada bahan dengan ukuran partikelnya biasa. Bahan dasar karbon aktif dapat diganti dengan mineral ilmenite (FeTiO3) yang didoping dengan logam alumunium. Alasan kenapa ilmenite dipilih sebagai bahan dasar adalah karena ilmenite memiliki potensi yang sangat besar. Potensi tersebut diperoleh dari unsur yang terkandung didalamnya dan keberadaannya dialam yang melimpah. Unsur besi (Fe) dan titanium (Ti) yang terkandung dalam ilmenite sangat cocok untuk bahan dasar pembuatan filter gas. Penambahan unsure alumunium sebagai doping bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik ilmenite yaitu kekerasan. Sintesis nano komposit ilmenite-Al (FeTiO3/Al) menggunakan High Energy Milling (HEM) inilah yang menjadi gagasan utama penulis dalam tulisan ini. Untuk mewujudkan gagasan ini diperlukan dukungan dari beberapa pihak. Dalam proses sintesis sample bahan menggunakan High Energy Milling (HEM), direncanakan dilakukan di Laboratorium Fisika Bahan PTN-BR BATAN Bandung. Untuk menguji kekerasan sampel dilakuak di Laboratorium Uji Keras PTN-BR BATAN Bandung. Analisis struktur kristal dan mikrostruktur dilakukan di Laboratorium Fisika Material jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang. Seluruh proses sintesis bahansample dibimbing oleh dosen dan peneliti dari BATAN bandung. Gambar 1. Mekanisme pembentukan partikel nano yang terjadi didalam High Energy Milling (HEM Langkah yang harus dilakukan untuk mengimplementasikan gagasan yang pertama adalah observasi dan pembelian bahan dasar yaitu mineral ilmenite (FeTiO3) dan Alumunium. Ilmenite dapat diperoleh dari daerah Bangka. Yang kedua adalah proses sintesis sampel berukuran nanometer yang dilakukan di Laboratorium Fisika Bahan dan Laboratorium Uji Keras PTN-BR BATAN Bandung. Untuk analisis struktur kristal dan mikrostruktur akan dilakukan di Laboratorium Fisika Material jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang. KESIMPULAN Gagasan yang diajukan dalam penulisan karya ilmiah ini adalah pembuatan bahan dasar filter gas dari nano komposit ilmenite-Al (FeTiO3/Al). Ilmenite dijadikan bahan dasar karena keberadaannya dialam yang melimpah, potensi yang besar yang terkandung dalam ilmenite, dan pemanfaatan mineral ini yang kurang optimal dan maksimal di Indonesia. Diharapkan nantinya ilmenite menjadi bahan alternatife pembuatan filter gas dan menigkatkan nilai ual dan manfaat dari ilmenite itu sendiri di Indonesia. Langkah awal untuk mengimplementasikan gagasan ini adalah melakukan penelitian dalam bentuk eksperimen. Eksperimen dilakukan dengan mensintesis bahan dalam bentuk sampel untuk diuji terlebih dahulu sifat-sifat yang diinginkan yang cocok untuk filter gas. Setalah sintesis sampel, langkah berikutnya adalah analisis sampel untuk mengetahui sifat dan kualitas bahan. Potensi yang dimiliki oleh ilmenite ini sangatlah besar. Sehingga dapat diprediksi nantinya akan diperoleh nano komposit ilmenite-Al (FeTiO3/Al) yang sangat cocok sebagai bahan dasar pembuatan filter gas. Nilai guna dan manfaat dari ilmenite di Indonesia akan meningkat dan yang lebih pentinmg lagi adalah masalah pencemaran udara di Indonesia akan dapat dikurangi. DAFTAR PUSTAKA [1] Chatterjee, K.K. 2007. Uses of Metall and Metallic Minerals. New Delhi : New Age International (P) Ltd, Publishers. [2] Kohler, Michael. Fritsche, Wolfgang.2007. An Introducing to Nanostructuring Techniques. Germany : Willey-VCH Verlag GmbH & KgaA Weinheim [3] Gasman, Lawrence. 2006. Nanotechnology Apllications and Market. London : Artech House, Inc. [4] Hoven, Helmut. Kiessler, Gonde. Wellner, Peter. 1999. Ceramics and Composite Ceramics: Materialographic Preparation. New York: Elsevier Science Inc. [5] Geels, Kay. Foler, Daniel B. Kopp, Wolf-Ulrich. Ruckert, Michael. 2007. Metallographic and Materialographic Specimen Preparation, Light Microscopy, Image Analysis and Hardness Testing. USA: ASTM International. [6] Chen, Y. Williams, J.S. Ninham, B. Mechanochemical reactions of Ilmenite with Different Additives. Physicochemical and Engineering Spects, 129-130 (1997), 61-66 [7] Fogagnolo, J.B. Velasco, F. Robert, M.H. Torralba, J.M. Effect of Mechanical Alloying on the Morphology, Microstructure, and properties of Aluminium matrix Composite powders. Materials Science and Engineering A342 (2003) 131-143 [8] Basuki, Kris Tri. 2007. Penurunan Konsentrasi CO dan NO2 Pada Emisi Gas Buang Dengan Menggunakan Media Penyisipan TiO2 Lokal Pada Karbon Aktif. PTAPB-BATAN Yogyakarta DAFTAR BIODATA PENELITI 1. KETUA PELAKSANA Nama : Akhmad Athar Lutfi TTL : KEDIRI, 8 Desenber 1987 Jenis kelamin : laki-laki Alamat asal : Desa Semanding RT.02/ RW.19 Tertek Pare Kediri Agama : Islam Status : Mahasiswa No HP : 085749443078 Riwayat Pendidikan No. Jenjang Nama Sekolah Tahun 1 SD SDN Tertek I 1994-2000 2 SMP SMP Negeri 2 Pare 2000-2003 3 SMA SMA Negeri 1 Pare 2003-2006 4 PT Jurusan Fisika FMIPA UM 2006-sekarang Karya ilmiah yang pernah ditulis Pengaruh variasi doping Mn terhadap konduktivitas listrik senyawa multiferroik Ca3-xMnxCo2O6 Pengaruh variasi doping Al dan suhu sintering terhadap kekerasan nano komposit ilmenite-Al (FeTiO3/Al) Malang, 9 Maret 2010 Ketua Pelaksana Akhmad Athat Lutfi NIM 906322403607 2. ANGGOTA PELAKSANA 1 Nama : Novita Budi Triastutik TTL : Lumajang, 12 November 1988 Jenis kelamin : Perempuan Alamat asal : Jl. PB Sudirman 5 Tempeh Lumajang Agama : Islam Status : Mahasiswa No HP : 085649798811 Riwayat Pendidikan No. Jenjang Nama Sekolah Tahun 1 SD SDN Tempeh Tengah 1 1995-2001 2 SMP SMPN 1 Tempeh 2001-2004 3 SMA SMAN 2 Lumajang 2004-2007 4 PT Jurusan Fisika FMIPA UM 2007-sekarang Malamg, 9 Maret 2010 Anggota Pelaksana I Novita Budi Triastutik NIM 207321409144 3. ANGGOTA PELAKSANA 2 Nama : Nurul Lathifah TTL : Malang, 8 Mei 1991 Jenis kelamin : Perempuan Alamat asal : Kepanjen malang Agama : Islam Status : Mahasiswa No HP : 085755045476 Riwayat Pendidikan No. Jenjang Nama Sekolah Tahun 1 SD SDI Hasanudin 01 1998-2003 2 SMP SMPN 1 Kepanjen 2003-2006 3 SMA SMA Islam Kepanjen 2006-2009 4 PT Jurusan Fisika FMIPA UM 2009-sekarang Malang, 9 Maret 2010 Anggota Pelaksana II Nurul Lathifah NIM 409322417700