produksi nanopartikel arang bambu wulung …eprints.ums.ac.id/54810/12/naskah publikasi...

18
PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING MODEL SHAKER MILL Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata II pada Jurusan Magister Teknik Mesin Sekolah Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta Oleh : Johanes Wawan Joharwan U100150006 PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK MESIN SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

Upload: lamnhan

Post on 08-May-2019

234 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

PRODUKSI NANOPARTIKEL

ARANG BAMBU WULUNG

MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING

MODEL SHAKER MILL

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata II pada Jurusan

Magister Teknik Mesin Sekolah Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

Johanes Wawan Joharwan

U100150006

PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK MESIN

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

Page 2: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

i  

HALAMAN PERSETUJUAN

PRODUKSI NANOPARTIKEL

ARANG BAMBU WULUNG

MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING

MODEL SHAKER MILL

PUBLIKASI ILMIAH

oleh :

JOHANES WAWAN JOHARWAN

U100150006

Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh :

Dosen Pembimbing I

Dr. Supriyono, DIC

Dosen Pembimbing II

Ir. Ngafwan, MT

Page 3: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

ii  

HALAMAN PENGESAHAN

PRODUKSI NANOPARTIKEL

ARANG BAMBU WULUNG

MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING

MODEL SHAKER MILL

OLEH

JOHANES WAWAN JOHARWAN

U100150006

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Program Studi Magister Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pada tanggal 22 Juli 2017

Dan dinyatakan telah memenuhi syarat

DEWAN PENGUJI

1. Dr. Supriyono, DIC (..............................)

(Ketua Dewan Penguji)

2. Ir. Ngafwan, MT (..............................)

(Anggota I Dewan Penguji)

3. Tri Widodo Besar Riyadi, ST, M.Sc, Ph.D (..............................)

(Anggota II Dewan Penguji)

Direktur,

Prof. Dr. Bambang Sumardjoko

Page 4: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

iii  

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam naskah publikasi ilmiah ini tidak

terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

peguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis

diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas,

maka akan saya pertanggungjawabkan sepenuhnya.

Surakarta, Juli 2017

Penulis

Johanes Wawan Joharwan

U100150006

Page 5: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

1  

PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG

MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING MODEL SHAKER MILL

Abstrak

Arang bambu wulung sebagai karbon nanopartikel memiliki berbagai keunggulan dari segi sifat fisika dan kimia. Pada penelitian ini, nanopartikel arang bambu wulung diproduksi dengan menggunakan High Energy Milling (HEM) model shaker mill. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan antara siklus, bola baja, dan rata-rata diameter partikel yang dihasilkan serta mengetahui distribusi diameter partikel dan komposisi kimia. Karakterisasi nanopartikel dengan PSA untuk menganalisa diameter partikel, sedangkan SEM dan EDX untuk menganalisa distribusi diameter partikel dan komposisi kimia yang terkandung dalam material hasil tumbukan. Siklus yang digunakan adalah 2 juta, 3 juta, dan 4 juta, dengan panjang langkah 54 mm dan putaran 233 rpm. Diameter bola baja yang digunakan adalah 1/8 inchi, 5/32 inchi, 3/16 inchi, dan 1/4 inchi. Tabung terbuat dari silinder stainless steel dengan diameter 2 inchi dan panjang 120 mm. Tabung diisi dengan perbandingan volume 1:3 dimana 1/3 arang bambu wulung, 1/3 bola baja dan 1/3 ruang kosong. Hasil produksi menunjukkan bahwa semakin lama siklus, rata-rata diameter partikel akan menurun hingga mencapai 273,8 nm pada bola baja diameter 1/4 inchi. Distribusi diameter partikel pada 4 juta siklus menunjukkan bahwa diameter partikel tidak homogen pada bola baja diameter 1/4 inchi, 1/8 inchi, 5/32 inchi, dan 3/16 inchi. Komposisi kimia pada 4 juta siklus menunjukkan bahwa pada bola baja diameter 1/4 inchi menghasilkan unsur karbon yang paling banyak sebesar 93,03%. Unsur kimia yang paling dominan adalah karbon, sehingga arang bambu wulung merupakan sumber potensial untuk menghasilkan karbon nanopartikel. Kata kunci : arang bambu wulung, High Energy Milling (HEM), shaker mill, karbon nanopartikel

Abstract

Wulung bamboo charcoal as carbon nanoparticles has various advantages in terms of physical and chemical properties. In this study, wulung bamboo charcoal nanoparticles were manufactured using the High Energy Milling (HEM) shaker mill model. The purpose of this study was to determine the relationship between cycles, steel balls, and the average diameter of the particles produced and to know the distribution of particle diameter and chemical composition. Characterization of nanoparticles with PSA to analyze particle diameter, whereas SEM and EDX to analyze particle diameter distribution and chemical composition contained in the impact material. The cycle used is 2 million, 3 million, and 4 million, with a step length of 54 mm and a round of 233 rpm. The diameter of the steel balls used are 1/8 inch, 5/32 inch, 3/16 inch, and 1/4 inch. The tube is made of a stainless steel cylinder with a diameter of 2 inches and a length of 120 mm. The tube is filled with a volume ratio of 1: 3 where 1/3 bamboo wulung charcoal, 1/3 steel balls and 1/3

Page 6: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

2  

empty space. The results show that the longer the cycle, the average particle diameter will decrease up to 273.8 nm in the 1/4 inch diameter steel ball. Distribution of particle diameters at 4 million cycles indicates that the particle diameters are not homogeneous in a 1/4 inch, 1/8 inch, 5/32 inch, and 3/16 inch steel balls. The chemical composition of 4 million cycles shows that in the 1/4-inch diameter steel balls produce the most carbon element of 93.03%. The most dominant chemical element is carbon, so wulung bamboo charcoal is a potential source for producing carbon nanoparticles. Keywords : wulung bamboo charcoal, High Energy Milling (HEM), shaker mill, carbon nanoparticles

1. PENDAHULUAN

Karbon merupakan suatu material yang memiliki berbagai keunggulan dari

segi sifat fisika dan kimia, sehingga banyak dikembangkan oleh para peneliti saat

ini. Keunggulan yang dimiliki oleh karbon ini menjadikannya sebagai material

dengan aplikasi, seperti elektroda baterai, penyerap limbah, dan sensor antibodi [1].

Nanopartikel didefinisikan sebagai partikel dari 1 sampai 100 nm [2].

Nanopartikel menjadi kajian yang sangat menarik, karena nanopartikel

menunjukkan sifat yang benar-benar baru atau lebih baik berdasarkan karakteristik

spesifik (ukuran, distribusi, morfologi, fasa, dll.), jika dibandingkan dengan partikel

bulk yang lebih besar [3]. Secara umum, produksi nanopartikel masuk dalam dua

pendekatan. Dua pendekatan dalam produksi nanopartikel yaitu top-down dan

bottom-up [4]. Di antara semua pendekatan top-down, High Energy Milling (HEM),

telah banyak digunakan untuk produksi nanopartikel [5].

Sampai saat ini, produksi nanopartikel dari berbagai sumber karbon telah

dilakukan oleh banyak peneliti, seperti gula, glukosa, siklodekstrin, fruktosa,

selulosa, sukrosa, amilopektin, tepung, molekul organik, dan limbah biomassa

(monosakarida, heksosa, dan pentosa) dengan menggunakan metode karbonisasi,

metode hidrotermal, dan metode template untuk sintesis karbon berpori [1]. J. Ryu

et al., [6] telah melakukan sintesis karbon mikrosperik dari senyawa monosakarida

(xylosa dan fruktosa) dan fenolik (fenol, resersinol, dan floroglusinol) dengan

metode hidrotermal. Q. Wang et al., [7] telah melakukan sintesis karbon dengan

ukuran yang homogen dari larutan gula sebagai sumber karbon. Proses sintesis

dilakukan dalam reaktor autoclave. S. Ratchahat et al., [8] telah melakukan sintesis

karbon mikrosperik yang bersumber dari tepung menggunakan metode hidrotermal

Page 7: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

3  

diiringi karbonisasi. R. Cui dan J. Zhu, [9] telah melakukan sintesis material karbon

yang digunakan sebagai komposit Au nanopartikel-karbon dalam sensor antibodi.

Karbon koloidal berhasil dibentuk dengan metode hidrotermal gelombang mikro

dari larutan glokosa. J. Pang et al., [10] telah melakukan sintesis karbon berpori

dengan menggunakan bahan baku karbon dari sukrosa dan template merupakan

Tetra Etil Orto Silikat (TEOS) dengan metode karbonisasi. J. Schuster et al., [11]

telah melakukan sintesis karbon nanopartikel berpori yang bersumber dari Poli

Metil Meta Akrilat (PMMA) dan silika sebagai pembentuk pori dengan metode

karbonisasi. M. Liu et al., [12] telah mensintesis karbon berpori yang bersumber

dari parafin cair, silika sebagai pengatur porositas karbon, dan surfaktan sebagai

pendispersi parafin dalam medium air dengan metode karbonisasi. N. Brun et al.,

[13] telah membuat karbon berpori dengan metode hidrotermal didukung oleh

karbonisasi menggunakan monosakarida (xylosa dan glukosa) sebagai sumber

karbon dan silika yang berasal dari sintesis metode stober dari TEOS sebagai

template. J. Liu et al., [14] telah membuat partikel karbon mikropori dari poli

(furfuril alkohol) dengan metode karbonisasi. C. Falco et al., [15] telah melakukan

sintesis karbon berpori dengan metode hidrotermal. Sumber karbon yang digunakan

adalah hemiselulosa yang dihidrolisis, bonggol jagung, dan glukosa. Template pori

yang digunakan adalah silika nanopartikel. Z. Shuo et al., [16] telah melakukan

fabrikasi karbon berbentuk bulat dari tepung kentang dengan metode karbonisasi.

A. N. Mohan dan B. Manoj [17] telah melakukan sintesis karbon nanosperik dari

jelaga yang diperoleh dari hasil dekomposisi termal bensin, diesel, parafin, dan

pelumas.

Produksi nanopartikel dengan menggunakan High Energy Milling (HEM)

dari berbagai sumber juga telah dilakukan oleh banyak peneliti. Beragam sumber

seperti silikon karbida, Fe203, zeolit, Na-zeolitic tuff, Fe2TiO5, Co-Cr-Mo, dan kulit

kayu akasia. J. B. Rao et al., [18] telah melakukan penelitian untuk memodifikasi

serbuk silikon karbida berukuran mikro menjadi serbuk silikon karbida terstruktur

nano dengan menggunakan High Energy Milling (HEM). T. B. Waluyo et al., [19]

telah melakukan penggabungan ball-milling dan ultrasonic-milling untuk

pembuatan nanopartikel Fe203. M. Muhriz et al., [20] telah melakukan pembuatan

zeolit nanopartikel dari zeolit alam dengan menggunakan High Energy Milling

(HEM). A. M. Ghrair et al., [21] telah melakukan penelitian yang menghasilkan

Page 8: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

4  

dan mengkarakterisasi Na-zeolitic tuff dalam nanorange, menstabilkan nanotuff

dalam suspensi, dan menyelidiki efek Na-zeolitic nanotuff pada penyerapan

Cadmium dengan menggunakan High Energy Milling (HEM) model planetary ball

mill. R. Fajarin et al., [22], telah melakukan penelitian pada Fe2TiO5 yang

merupakan salah satu jenis titanate MxTiyOz serta memiliki sifat elektrik dan

magnetik dengan menggunakan mechanical alloying model planetary ball mill. S.

G. Sukaryo dan W. A. Adi, [23] telah melakukan penelitian pada paduan Co-Cr-

Mo dengan proses milling basah dengan metode pemaduan mekanik menggunakan

High Energy Milling (HEM) PW700i mixer/mill. Herminiwati et al., [24] telah

melakukan penelitian yang bertujuan untuk membuat bahan penyamak nano nabati

dari ekstrak kulit kayu akasia dengan pengecilan ukuran menggunakan High

Energy Milling (HEM) model planetary ball mill.

Produksi karbon hitam dari bambu juga telah dilakukan oleh peneliti. F. G.

Salihati dan H. Ardhyananta, [25] telah melakukan penelitian pembuatan karbon

hitam dari bambu ori (Bambusa arundinacea) dan bambu petung (Dendrocalamus

asper) dapat dihasilkan dari pemanasan dengan furnace dengan temperatur

pemanasan 300° C, 500° C, 800° C dengan waktu tahan 1 jam.

Salah satu sumber karbon yang juga dapat digunakan untuk produksi

nanopartikel dan belum banyak diteliti oleh para peneliti adalah bambu. Bambu

memiliki kadar karbon dan oksigen melebihi 90% dari berat keseluruhan. Bambu

merupakan alternatif penghasil karbon yang tepat karena merupakan sumber daya

alam yang dapat diperbaharui [25]. Keberadaan bambu banyak dijumpai di berbagai

tempat, baik yang tumbuh secara alami maupun yang sengaja dibudidayakan.

Populasi bambu di dunia diperkirakan ada 1200-1300 jenis. Jumlah 143 jenis

bambu tersebut terdapat di Indonesia, yang 60 jenisnya ada di pulau Jawa termasuk

di dalamnya adalah bambu wulung [26]. Di dunia ini, bambu merupakan salah satu

tanaman dengan pertumbuhan paling cepat. Karena memiliki sistem rhizoma-

dependen unik, dalam sehari bambu dapat tumbuh sepanjang 60 cm (24 inchi)

bahkan lebih, tergantung pada kondisi tanah dan klimatologi tempat bambu ditanam

[27].

Pada penelitian ini dilakukan produksi nanopartikel arang bambu wulung

dengan menggunakan High Energy Milling (HEM) model shaker mill. Diameter

bola baja yang digunakan adalah 1/8 inchi, 5/32 inchi, 3/16 inchi, dan 1/4 inchi.

Page 9: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

5  

Siklus HEM model shaker mill yang digunakan adalah 2 juta siklus, 3 juta siklus,

dan 4 juta siklus, dengan panjang langkah 54 mm dan putaran 233 rpm. Tujuan

penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan antara siklus, bola baja, dan rata-

rata diameter partikel yang dihasilkan serta mengetahui distribusi diameter partikel

dan komposisi kimia. Karakterisasi nanopartikel dengan PSA untuk menganalisa

diameter partikel, sedangkan SEM dan EDX untuk menganalisa distribusi diameter

partikel dan komposisi kimia yang terkandung dalam material hasil tumbukan.

2. METODE PENELITIAN

2.1. Bahan penelitian

1. Arang bambu wulung lolos ukuran 200 mesh

2. Bola baja diameter 1/8 inchi

3. Bola baja diameter 5/32 inchi

4. Bola baja diameter 3/16 inchi

5. Bola baja diameter 1/4 inchi

6. Aqua dest

2.2. Alat penelitian

1. Shaker mill

2. Tabung

3. Ayakan

2.3. Prosedur Penelitian

1. Pembuatan arang bambu wulung

2. Penghancuran arang bambu wulung

3. Pengayakan arang bambu wulung

4. Pengisian tabung

5. Produksi nanopartikel

6. Pengambilan hasil

7. Pemisahan partikel padat dalam cairan

8. Pengujian hasil dengan PSA

9. Pengeringan hasil

10. Pengujian hasil dengan SEM dan EDX

11. Karakterisasi nanopartikel

Page 10: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

6  

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Particle Size Analyzer (PSA) berupa rata-rata diameter partikel

ditunjukkan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Hasil Particle Size Analyzer (PSA)

Siklus (juta)

Rata-rata diameter partikel (nm) Bola baja 1/8 inchi

Bola baja 5/32 inchi

Bola baja 3/16 inchi

Bola baja 1/4 inchi

2 - 265,4 374,9 476,9

3 242,2 551,3 240,0 439,6

4 490,1 575,3 515,2 273,8

Dari Tabel 1 dapat dibuat grafik siklus, diameter bola baja dan rata-rata

diameter partikel ditunjukkan dalam Gambar 1.

Gambar 1. Grafik siklus, diameter bola baja dan rata-rata diameter partikel

Gambar 1 menunjukkan bahwa semakin lama siklus dari 2 juta, 3 juta, dan

4 juta, rata-rata diameter partikel akan menurun hingga mencapai 273,8 nm pada

bola baja diameter 1/4 inchi sesuai dengan hasil PSA ditunjukkan dalam Tabel 1,

hal ini disebabkan oleh daerah aglomerasi dan fraktur yang lebih luas ditunjukkan

dalam Gambar 2.

0100200300400500600700

2 3 4Rata‐rata diam

eter partik

el 

(nm)

Siklus (juta)

(a) Bola baja 1/8 inchi

(b) Bola baja 5/32 inchi

(c) Bola baja 3/16 inchi

(d) Bola baja 1/4 inchi

(b) 

(a)(c) (d) 

Page 11: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

7  

Gambar 2. Daerah aglomerasi dan fraktur

Pengurangan diameter partikel pada proses High Energy Milling model

shaker mill juga diakibatkan oleh energi milling yang besarnya tergantung pada

diameter bola baja ditunjukkan dengan rumusan energi kinetik : Ek = Iω2R [28].

Jadi Ek tergantung pada fungsi R pada bola baja (1/4 inchi > 3/16 inchi > 5/32 inchi

> 1/8 inchi). Iω2 dianggap tetap pada siklus yang sama.

Namun bertambahnya siklus dari 2 juta, 3 juta, dan 4 juta membuat diameter

partikel membesar pada bola baja diameter 1/8 inchi, 5/32 inchi, dan 3/16 inchi. Hal

ini sejalan dengan hasil penelitian yang dilakukan Radyum Ikono et al., [29] dan

Yan Jian-wu et al., [30] bahwa waktu milling yang terlampau lama akan membuat

nanopartikel mengalami aglomerasi.

Penelitian yang dilakukan oleh Young Do Kim et al., [31] menunjukkan

bahwa ada batas milling dimana kenaikan jumlah waktu milling tidak berpengaruh

terhadap ukuran partikel. Dalam penelitian mereka, setelah milling serbuk Fe-Co

selama 30 jam, proses milling mencapai keadaan steady state dimana partikel-

partikel tersebut telah menjadi homogen dalam ukuran dan bentuknya. Penelitian

Page 12: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

8  

lain, menunjukkan batas milling dilakukan oleh J. Eckert dan I. Borner [32]. Setelah

milling bubuk Ni-Al selama 100 jam, ukuran dan bentuk partikel menjadi homogen.

M. Umemoto et al., [33] melakukan penelitian milling Fe-C. Setelah 500 jam waktu

milling batas milling tercapai dan ukuran partikelnya adalah 4,7 nm dengan bentuk

homogen.

Dalam penelitian ini, dapat dikatakan bahwa setelah 4 juta siklus proses

milling (setara dengan 303,03 jam proses milling), batas milling belum tercapai.

Distribusi diameter partikel menunjukkan bahwa diameter partikel tidak homogen

pada bola baja diameter 1/4 inchi, 1/8 inchi, 5/32 inchi, dan 3/16 inchi, sesuai

dengan hasil SEM ditunjukkan dalam Gambar 3.

1 um

5 um

b

1 um

b1

a1

1 um

a

5 um

1 um

Page 13: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

9  

Gambar 3. Hasil SEM pada 4 juta siklus berupa distribusi diameter partikel : (a).

Bola baja 1/4 inchi (b). Bola baja 3/16 inchi (c). Bola baja 5/32 inchi (d). Bola

baja 1/8 inchi

Hasil EDX pada 4 juta siklus ditunjukkan dalam Tabel 2 berupa komposisi

kimia yang terkandung dalam material hasil tumbukan. Komposisi kimia pada 4

juta siklus menunjukkan bahwa pada bola baja diameter 1/4 inchi menghasilkan

unsur karbon yang paling banyak sebesar 93,03% sesuai dengan hasil EDX

ditunjukkan dalam Tabel 2, ini dimungkinkan terjadi pemisahan unsur karbon

dengan unsur kimia lainnya yang diakibatkan oleh terjadinya daerah aglomerasi

lebih besar. Unsur kimia yang paling dominan adalah karbon, sehingga arang

bambu wulung merupakan sumber potensial untuk menghasilkan karbon

nanopartikel.

5 um 1 um

c1 c

1 um

5 um

d1 d

5 um

1 um

Page 14: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

10  

Tabel 2. Hasil EDX pada 4 juta siklus

Unsur kimia

Komposisi kimia (% berat)

Bola baja 1/8 inchi

Bola baja 5/32 inchi

Bola baja 3/16 inchi

Bola baja 1/4 inchi

C 80,27 59,94 66,39 93,03

K2O 8,07 20,41 14,47 0,55

SiO2 5,66 7,9 10,99 4,19

P2O5 1,37 6,19 2,64 0

Na2O 0,26 1,02 0,44 0

SO3 0,4 0 2,64 0

Cl 1,07 3,28 0,93 0

FeO 0,76 0,87 0,89 0,57

CuO 0,68 0 0,59 0,95

ZnO 0,62 0 0 0,55

ZrO2 0,84 0 0 0

MgO 0 0,2 0 0

Al2O3 0 0,2 0 0,16

4. KESIMPULAN

Hubungan antara siklus, bola baja, dan rata-rata diameter partikel yang

dihasilkan menunjukkan bahwa semakin lama siklus dari 2 juta, 3 juta, dan 4 juta,

rata-rata diameter partikel akan menurun hingga mencapai 273,8 nm pada bola baja

diameter 1/4 inchi sesuai dengan hasil PSA, ini disebabkan oleh daerah aglomerasi

dan fraktur yang lebih luas serta energi kinetiknya lebih besar dibandingkan dengan

bola baja diameter 1/8 inchi, 5/32 inchi, dan 3/16 inchi.

Distribusi diameter partikel pada 4 juta siklus menunjukkan bahwa diameter

partikel tidak homogen sesuai dengan hasil SEM pada bola baja diameter 1/4 inchi,

1/8 inchi, 5/32 inchi, dan 3/16 inchi.

Komposisi kimia pada 4 juta siklus menunjukkan bahwa pada bola baja

diameter 1/4 inchi menghasilkan unsur karbon yang paling banyak sebesar 93,03%

sesuai dengan hasil EDX, ini dimungkinkan terjadi pemisahan unsur karbon dengan

Page 15: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

11  

unsur kimia lainnya yang diakibatkan oleh terjadinya daerah aglomerasi lebih besar.

Unsur kimia yang paling dominan adalah karbon, sehingga arang bambu wulung

merupakan sumber potensial untuk menghasilkan karbon nanopartikel.

Perlu dilakukan penelitian selanjutnya dengan penambahan variasi

parameter seperti putaran motor, siklus, dan diameter bola baja untuk mencapai

keadaan steady state dimana partikel memiliki distribusi diameter partikel yang

homogen.

DAFTAR PUSTAKA

[1] T. Rahman, M. A. Fadhlulloh, A. B. D. Nandiyanto, and A. Mudzakir,

“Review : Sintesis Karbon Nanopartikel,” Integr. Proses, vol. 5, pp. 120–

131, 2015.

[2] M. Hosokawa, K. Nogi, M. Naito, and T. Yokoyama, Nanoparticle

Technology Handbook. .

[3] J. Perez, L. Bax, and C. Escolano, “Roadmap Report on Nanoparticles,”

Willems van Wildenb., pp. 1–57, 2005.

[4] M. Abdullah, Y. Virgus, Nirmin, and Khairurrijal, “Review : Sintesis

Nanomaterial,” Nanosains & Nanoteknologi, vol. 1, pp. 33–57, 2008.

[5] T. Prasad Yadav, R. Manohar Yadav, and D. Pratap Singh, “Mechanical

Milling: a Top Down Approach for the Synthesis of Nanomaterials and

Nanocomposites,” Nanosci. Nanotechnol., vol. 2, pp. 22–48, 2012.

[6] J. Ryu, Y. W. Suh, D. J. Suh, and D. J. Ahn, “Hydrothermal preparation of

carbon microspheres from mono-saccharides and phenolic compounds,”

Carbon N. Y., vol. 48, no. 7, pp. 1990–1998, 2010.

[7] Q. Wang, H. Li, L. Chen, and X. Huang, “Monodispersed hard carbon

spherules with uniform nanopores,” Carbon N. Y., vol. 39, no. February, pp.

2211–2214, 2001.

[8] S. Ratchahat, N. Viriya-empikul, K. Faungnawakij, T. Charinpanitkul, and

A. Soottitantawat, “Synthesis of Carbon Microspheres from Starch by

Hydrothermal Process,” Sci. J. Ubon Ratchathani Univ., vol. 1, no. 2, pp.

40–45, 2010.

[9] R. Cui and J. Zhu, “Fabrication of a novel electrochemical immunosensor

based on the gold nanoparticles / colloidal carbon nanosphere hybrid

Page 16: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

12  

material,” Electrochim. Acta J., vol. 55, pp. 7814–7817, 2010.

[10] J. Pang et al., “Silica-Templated Continuous Mesoporous Carbon Films by

a Spin-Coating Technique,” Adv. Mater., vol. 16, no. 11, pp. 884–886, 2004.

[11] J. Schuster et al., “Spherical Ordered Mesoporous Carbon Nanoparticles

with High Porosity for Lithium – Sulfur Batteries,” Angew. Chemie Int. Ed.,

vol. 51, pp. 3591–3595, 2012.

[12] M. Liu, L. Gan, Y. Li, D. Zhu, Z. Xu, and L. Chen, “Synthesis and

electrochemical performance of hierarchical porous carbons with 3D open-

cell structure based on nanosilica-embedded emulsion-templated

polymerization,” Chinese Chem. Lett., pp. 3–7, 2014.

[13] N. Brun, K. Sakaushi, L. Yu, L. Giebeler, J. Eckert, and M. M. Titirici,

“Hydrothermal carbon-based nanostructured hollow spheres as electrode

materials for high- power lithium-sulfur batteries,” Phys. Chem. Chem.

Phys., vol. 15, pp. 6080–6087, 2013.

[14] J. Liu, J. Yao, H. Wang, and K.-Y. Chan, “Highly Dispersible Microporous

Carbon Particles from Furfuryl Alcohol,” NSTI-Nanotech, vol. 2, pp. 171–

174, 2005.

[15] C. Falco et al., “Hydrothermal Carbons from Hemicellulose-Derived

Aqueous Hydrolysis Products as Electrode Materials for Supercapacitors,”

ChemSusChem, vol. 6, pp. 374–382, 2013.

[16] Z. Shuo, W. Cheng-yang, C. Ming-ming, S. Zhi-qiang, and L. Na,

“Preparation of carbon spheres from potato starch and its stabilization

mechanism,” New Carbon Mater., vol. 25, no. 6, pp. 438–443, 2010.

[17] A. N. Mohan and B. Manoj, “Synthesis and Characterization of Carbon

Nanospheres from Hydrocarbon Soot,” Int. J. Electrochem. Sci., vol. 7, pp.

9537–9549, 2012.

[18] J. B. Rao, G. J. Catherin, I. N. Murthy, D. V. Rao, and B. N. Raju,

“Production of nano structured silicon carbide by high energy ball milling,”

Int. J. Eng. Sci. Technol., vol. 3, pp. 82–88, 2011.

[19] T. B. Waluyo, Suryadi, and N. T. Rochman, “Pembuatan Partikel Nano

Fe2O3 dengan Kombinasi Ball-Milling dan Ultrasonic-Milling,” Pros.

Pertem. Ilm. XXVII HFI Jateng DIY, pp. 48–51, 2013.

[20] M. Muhriz, A. Subagio, and Pardoyo, “Pembuatan Zeolit Nanopartikel

Page 17: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

13  

dengan Metode High Energy Milling,” Sains dan Mat., vol. 19, pp. 11–17,

2011.

[21] A. M. Ghrair, J. Ingwersen, and T. Streck, “Nanoparticulate Zeolitic Tuff for

Immobilizing Heavy Metals in Soil: Preparation and Characterization,”

Water. Air. Soil Pollut., vol. 203, no. 1–4, pp. 155–168, 2009.

[22] R. Fajarin, H. Purwaningsih, Widyastuti, D. Susanti, and R. K. Helmy,

“Milling Time and Temperature Dependence on Fe2TiO5 Nanoparticles

Synthesized by Mechanical Alloying Method,” 3rd Int. Conf. Theor. Appl.

Phys., pp. 63–66, 2014.

[23] S. G. Sukaryo and W. A. Adi, “Pembentukan Nanopartikel Paduan CoCrMo

dengan Metoda Pemaduan Mekanik,” Maj. Metal., vol. 27, pp. 51–58, 2012.

[24] Herminiwati, S. Waskito, C. M. H. Purwanti, Prayitno, and Dwi Ningsih,

“Pembuatan Bahan Penyamak Nano Nabati dan Aplikasinya dalam

Penyamakan Kulit,” Maj. Kulit, Karet dan Plast., vol. 31, pp. 15–22, 2015.

[25] F. G. Salihati and H. Ardhyananta, “Studi Pembuatan Karbon Hitam dari

Bambu Ori (Bambusa arundinacea) dan Bambu Petung (Dendrocalamus

asper),” Tek. Pomits, vol. 1, pp. 1–6, 2013.

[26] E. A. Widjaja, Identikit Jenis-jenis Bambu di Jawa. 2001.

[27] D. Farrelly, The Book of Bamboo. 1984.

[28] Y. Bai, F. He, B. Fu, and X. Han, “Energy Calculation Model of Ball

Kinematics Based on Ball Mill Coal Load,” Int. J. Innov. Comput. Inf.

Control, vol. 10, no. 5, pp. 1715–1725, 2014.

[29] R. Ikono et al., “Sintesis Nanopartikel ZnO dengan Metode

Mechanochemical Milling,” Pros. Pertem. Ilm. Ilmu Pengetah. dan Teknol.

Bahan, pp. 60–62, 2012.

[30] Y. Jian-wu, L. Ying, P. A-fang, and L. Quan-guo, “Fabrication of nano-

crystalline W-Ni-Fe pre-alloyed powders by mechanical alloying

technique,” Trans. Nonferrous Met. Soc. China, vol. 19, no. 2006259, pp.

s711–s717, 2009.

[31] Y. Do Kim, J. Y. Chung, J. Kim, and H. Jeon, “Formation of nanocrystalline

Fe – Co powders produced by mechanical alloying,” Mater. Sci. Eng., vol.

A291, pp. 17–21, 2000.

[32] J. Eckert and I. Borner, “Nanostructure formation and properties of ball-

Page 18: PRODUKSI NANOPARTIKEL ARANG BAMBU WULUNG …eprints.ums.ac.id/54810/12/Naskah Publikasi Ilmiah.pdfjuta, dengan panjang langkah 54 mm dan put aran 233 rpm. Diameter bola baja yang Diameter

14  

milled NiAl intermetallic compound,” Mater. Sci. Eng., vol. A239-240, pp.

619–624, 1997.

[33] M. Umemoto, Z. G. Liu, K. Masuyama, X. J. Hao, and K. Tsuchiya,

“Nanostructured Fe-C Alloys Poduced by Ball Milling,” Scr. mater, vol. 44,

pp. 1741–1745, 2001.