Kendaraan bermotor dapat mengeluarkan emisi gas buang antara
advertisement
PENENTUAN KADAR GAS NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR TGS 2201 TESIS Oleh : ARIPIN SILALAHI 097006017/KIM PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara PENENTUAN KADAR GAS NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR TGS 2201 TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Oleh : ARIPIN SILALAHI 097006017/KIM PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara Telah diuji pada Tanggal : PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof . Dr. Halem Marpaung Anggota :1. Henry Hasian Lumbantoruan, ST, MT 2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D 3. Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc 4. Jamahir Gultom Ph.D 5. Prof. Dr. Yunazar Manjang Universitas Sumatera Utara PERNYATAAN PENENTUAN KADAR GAS NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR TGS 2201 TESIS Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali disebutkan sumbernya dalam daftar pustaka. Medan, Juni 2011 Penulis (Aripin Silalahi) Universitas Sumatera Utara PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Aripin Silalahi NIM : 097006017 Program Studi : Magister Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non – Eksklusif (Nonexclusif Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : PENENTUAN KADAR GAS NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR TGS 2201 Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, Juni 2011 (Aripin Silalahi) Universitas Sumatera Utara Judul Tesis : PENENTUAN KADAR GAS NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR TGS 2201 Nama Mahasiswa NIM Program Program Studi : : : : ARIPIN SILALAHI 097006017 Magister (S-2) Ilmu Kimia Menyetujui Komisi Pembimbing (Prof. Dr. Harlem Marpaung) MT) NIP.19480414 197403 1 001 Ketua Ketua Program Studi (Prof. Basuki Wrjosentono, MS, Ph.D) (Henry Hasian Lumbantoruan, ST, NIP. 19721114 200112 1 001 Anggota Dekan, FMIPA USU (Dr. Sutarman, MSc) Tanggal lulus : Universitas Sumatera Utara RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama lengkap : Aripin Silalahi Tempat dan Tanggal Lahir : Sungai Lama 22 April 1968 Alamat Rumah : Jl. Sudirman Gang Mawar No. 113 Sidikalang Telepon/ Faks/ HP : (0627)23600 Email : [email protected] Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 1 Sidikalang Alamat Kantor : Jln. DR. F. Lumbantobing Sidikalang Telepon/Faks/HP : (0627)21232 / fax 062721232 DATA PENDIDIKAN SD : Negeri Sungai Lama Tamat : 1981 SMP : St. Yosep Aek Kanopan Tamat : 1984 SMA : Budi Mulia Pematang Siantar Tamat : 1987 Diploma 3 : FMIPA USU Tamat : 1991 Strata-1 : Universitas Terbuka Tamat : 1998 Strata – 2 : Pasca Sarjana FMIPA USU Tamat : 2011 Universitas Sumatera Utara PENENTUAN KADAR GAS NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR TGS 2201 ABSTRAK Meningkatnya konsentrasi gas NO 2 diudara yang merupakan parameter pencemaran udara sebagai dampak kepadatan lalulintas kendaraan bermotor dan industri perlu diperhatikankarena cukup bebahaya bagi kesehatan manusia dan dapat mengakibatkan kematian. Untuk mengetahui kadar NO 2 dengan cepat digunakan sensor gas semikonduktor TGS 2201 keluaran Figaro, untuk proses ADC dan untuk pengambilan data digunakan mikrokontroler jenis AT Mega 8535, selanjutnya pengolahan data dilakukan dengan program pada computer. Penelitian ini dilakukan dengan mempariasikan konsentrasi gas NO 2 dan mencatat hasil tegangan keluaran sensor. untuk menentukan konsentrasi gas NO 2 melalui program menghasilkan keluaran langsung dengan angka digital. Dari variasi konsentrasi gas NO 2 yang diperoleh menunjukkan bahwa dengan semakin meningkat konsentrasi gas NO 2 harga tegangan keluaran sensor semakin rendah. Konsentrasi gas NO 2 dapat ditentukan dengan sensor gas semikonduktor TGS 2201. Kata Kunci : gas NO 2 , Sensor gas semi konduktor TGS 2201, AT Mega 8535 i Universitas Sumatera Utara Determination of Rate Nitrogen Dioxide (NO 2 ) Use Gas Sensor Semiconductor TGS 2201 ABSTRACT The increasing of gas NO 2 concentration in the air , a parameter of air pollution, as an effect of vehicle traffic density and industry needs more attention because it is very dangerous to people health, even it can cause death. In order to know the degree of NO 2 immediately, used sensor gas semiconductor 2201 invented by Figaro, in order to process ADC and take data, used microcontroler AT Mega 8535, and then data processing in computer program. This research was done by veriating the consentration of gas NO 2 and writing the result of tension of sensor output determine the consentration of gas NO 2 using the program in order to product direct output in digital number. The given variation of concentration NO 2 shows that the higher is concentration gas NO 2 ,the lower is the value of tension of sensor output . Concentration of gas NO 2 is determined by using gas sensor semiconductor TGS 2201 Keyword : NO 2 gas, gas sensor semiconductor TGS 2201, AT Mega 8535. ii Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas kasih setia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan Tesis ini. Terimakasih yang sebesar-besarnya kami ucapkan kepada Pemerintah Provinsi Sumatera Utara c.q. BAPPEDA dan Pemerintah Kabupaten Dairi melalui Bupati Dairi yang memberikan bantuan moril dan surat izin belajar sehingga meringankan beban selama perkuliahan dan dalam penyelesaian Tesis ini. Dengan selesainya Tesis ini perkenankanlah saya ucapkan kepada Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr.dr.Syahril Pasaribu DTM & H. MSc (CTM).Sp.A (K), atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk menyelesaikan pendidikan program Magister, Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara Dr. Sutarman, MSc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara . Ketua Program Studi Prof. Basuki Wirjosentono, M.S., Ph.D, Sekretaris Program Studi Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Kimia. atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk menjadi mahasiswa program Magister pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi- tingginya saya ucapkan kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Harlem Marpaung selaku pembimbing utama dan kepada Bapak Henry Hasian Lumbantoruan ST, MT, selaku pembimbing dua yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian dan tesis ini. 2. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, M.S., Ph.D, Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc, Bapak Jamahir Gultom Ph.D selaku penguji yang banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan Tesis ini. 3. Bapak Faisal selaku Kepala Laboratorium Fisika di Balai Teknik Kesehatan Lingkungan (BTKL) Depkes Medan yang telah membantu dalam pengadaan kelengkapan alat serta pengoperasiannya sehingga penelitian ini dapat diselesaikan. 4. Bapak Kepala Dinas pendidikan dan Kabid dikmen Kab. Dairi beserta staf yang memberikan rekomendasi kepada saya sehingga saya dapat mengikuti test dan diterima di Magister kimia USU. 5. Bapak Drs Naek Kamal Lumbantobing selaku kepala SMA Negeri 1 Sidikalang dan teman- teman sejawat guru SMA Negeri 1 Sidikalang iii Universitas Sumatera Utara beserta staf yang selalu memberi dorongan sehingga dapat menyelesaikan Program Magister Studi Kimia pada Sekolah Pascasarjana USU, atas segala bentuk bantuannya. 6. Orangtua saya ayahanda K. Silalahi dan ibunda T.R. br Sirait dan bapak mertua K. Hutasoit dan ibu mertua A. br Simanjuntak serta isteri tercinta Hot Linda Hutasoit yang selalu memberi dorongan dan memberangkatkan setiap minggu untuk mengikuti perkuliahan demikian juga anak-anak saya terkasih Lisdon Marselinus Silalahi dan Tedy Naldo Iqnatius Silalahi, serta seluruh keluarga tercinta yang dengan penuh kasih sayang memberikan dorongan yang disertai dengan doa sehingga saya dapat menyelesaikan pendidikan ini. 7. Teman – teman angkatan 2009 Sekolah Pascasarjana USU Program Studi Ilmu Kimia yang telah banyak memberikan bantuan moril dan dorongan yang selalu bersama dalam perkuliahan ataupun diluar perkuliahan. Semoga tulisan ini memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu kimia dan kemajuan Ilmu Pengetahuan khususnya Kimia Analitik. Medan, Penulis, Juni 2011 ARIPIN SILALAHI iv Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ........................................................................................i ABSTRAK ..........................................................................................................iii ABSTRACT .......................................................................................................iv DAFTAR ISI .....................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................vii DAFTAR TABEL ...............................................................................................vii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................ix BAB I. PENDAHULUAN............................................................................... 1.1. Latar Belakang ............................................................................. 1.2. Permasalahan ............................................................................... 1.3. Pembatasan masalah ................................................................... 1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................... 1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................... 1.6. Metodologi Penelitian .................................................................... 1.7. Lokasi Penelitian............................................................................. 1 1 2 2 2 2 3 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA..................................................................... 4 2.1. Gas Nitrogen oksida sebagai zat pencemar ................................. 4 2.2. Gas Nitrogen dioksida .................................................................. 6 2.3. Dampak terhadap kesehatan ........................................................ 7 2.4. Sensor kimia..................................................................................... 8 2.4.1 Beberapa tipe sensor. .............................................................. 8 2.4.2 Sifat sensor kimia....................................................................10 2.4.3 Dasar teoritis sensor kimia......................................................11 2.5. Sensor gas semikonduktor ..............................................................12 2.5.1 Cara kerja sensor gas semikonduktor .....................................12 2.6. Sensor gas TGS ............................................................................14 2.6.1. Pengukuran dasar sirkuit........................................................16 2.7. Gastech Analizer Eurotron 6000......................................................17 2.8. Mikro kontroler AT Mega 8535 ...................................................18 Universitas Sumatera vUtara BAB III. METODE PENELITIAN........................................................... ........20 3.1. Alat ..................................................................................................20 3.2. Bahan ............................................................................................20 3.3. Prosedur Penelitian ......................................................................20 3.3.1. Pembuatan gas NO 2 ............................................................20 3.3.2. Penentuan Konsentrasi gas NO 2 .........................................20 3.3.3. Uji tegangan keluaran sensor.................................................21 3.3.4. Pembuatan grafik hubungan tegangan keluaran sensor dengan konsentrasi gas NO 2 ..................................................21 3.3.5. Persamaan garis linear ...........................................................22 3.3.6. Program keluaran langsung ...................................................22 3.3.7 Penentuan kadar konsentrasi gas NO 2 .................................22 3.4. Bagan Penelitian ....................................................................23 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN......................................................... 24 4.1. Pengukuran Konsentrasi gas NO 2 ................................................24 4.2. Pengukuran tegangan keluaran sensor dengan penambahan volume gas NO 2 .........................................................25 4.3. Grafik tegangan keluaran dengan konsentrasi gas NO 2 dan persamaan garis linear ..............................................................26 4.4.Program keluaran langsung konsentrasi gas NO 2 ...................... ..28 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN........................................................... 30 5.1. Kesimpulan ....................................................................................30 5.2. Saran ..............................................................................................30 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................31 vi Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR omor Judul Halaman 2.1. Pelat tipis sensor..................................................................................11 2.2. Ketika sensor mendeteksi adanya gas ................................................13 2.3 Komponen sensor gas TGS.................................................................15 2.4 Karakteristik sensitifitas sensor...........................................................16 2.5 Sirkuit sensor.......................................................................................17 2.6 Sensor Gastech Analizer Eurotron 6000 .............................................18 2.7 Alat Mikrokontroler AT Mega 8535............................................... 19 4.1 Grafik tegangan keluaran sensor dengan konsentrasi gas NO 2 28 vii Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman 2.1 Toksitas relatif polutan udara ..............................................................6 4.1 Data hasil pengukuran konsentrasi gas NO 2 ........................................24 4.2 Data hasil pengukuran tegangan keluaran sensor dengan perubahan volume gas NO 2 .....................................................26 4.3 Pengolahan data tegngan keluaran sensor dengan konsentrasi gas NO 2 .............................................................................27 4.4 Konsentrasi gas NO 2 hasil pembacaan Gastech Analizer dan pembacaan sensor TGS 2201 ........................................................29 viii Universitas Sumatera Utara DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman 1. Gambar 1 : Pembuatan sampel gas NO 2 .......................................................34 2. Gambar 2 : Merangkai alat sensor ................................................................34 3. Gambar 3 : Pengambilan data ke laptop .......................................................35 4. Gambar 4 : Proses Pengukuran konsentrasi gas NO 2 3. 4. Surat keterangan izin penelitian dari BTKL Depkes RI ..............................36 Surat Keterangan selesai melakukan Penelitian Dari BTKL Depkes RI 37 35 35 ix Universitas Sumatera Utara
