BAB II TINJAUAN PUSTAKA
H. Arang Aktif
Arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengadung 85- 95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Rumidatul (2006) mengatakan bahwa arang adalah suatu bahan padat yang berpori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang mengadung karbon melalui proses pirolisis. Sebagian dari pori-porinya masih tertutup hidrokarbon, tar dan senyawa organik lain. Komponennya terdiri dari karbon terikat (fixed carbon), abu, air, nitrogen dan sulfur.
Hartato, dkk (2010) mengatakan bahwa karbon aktif (arang aktif) merupakan karbon amorf dari pelat-pelat datar tersusun oleh atom-atom C yang terikat secara kovalen dalam suatu kisi heksagonal datar dengan satu atom C pada setiap sudutnya seperti yang terlihat pada Gambar 2.1. Sedangkan menurut Hendra (2006) arang aktif adalah arang yang konfigurasi atom karbonnya dibebaskan dari ikatan dengan unsur lain, serta rongga atau pori dibersihkan dari senyawa lain atau kotoran sehingga permukaan dan pusat aktif menjadi luas dan daya serap terhadap cairan dan gas akan meningkat.
Suatu zat dapat digunakan sebagai adsorben bila mempunyai daya serap selektif, berpori atau mempunyai luas permukaan persatuan massa yang besar serta mempunyai daya ikat kuat terhadap zat yang hendak
dipisahkan secara fisik maupun kimia. Luas permukaan arang aktif berkisar antara 3000-3500 mg/g dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif dapat menyerap (adsorbsi) gas-gas dan uap-uap dari gas dan dapat mengurangi zat-zat dari liquida Semakin luas permukaan pori-pori, semakin tinggi daya serapnya, daya serap arang aktif sangat besar yaitu 25- 1000% terhadap berat arang aktif (Sembiring dkk 2003).
Arang aktif dapat dibuat melalui dua tahap, yaitu tahap karbonasi dan tahap aktivasi (Kvech dan Tull, 1998 dalam Kurniati, 2008). Karbonasi merupakan proses pengarangan dalam ruangan tanpa adanya oksigen dan bahan kimia lainnya, sedangkan aktivasi diperlukan untuk mengubah hasil karbonasi menjadi adsorben yang memiliki luas permukaan yang besar. Aktivasi adalah perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika atau kimia, yaitu luas permukaanya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi (Singgih, dan Ratnawati, 2010).
Pada umumnya karbon aktif dapat diaktivasi dengan dua cara, yaitu dengan cara aktivasi kimia dengan hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat dari logam alkali dan khususnya ZnCL2, asam-asam organik seperti H2SO4 dan H3PO4, dan aktivasi fisika yang merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan panas pada suhu 800°C hingga 900°C (Singgih, dan Ratnawati, 2010).
Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang
aktif dilakukan aktivasi dengan aktifaktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif.
Adsorpsi merupakan suatu proses dimana suatu partikel terperangkap ke dalam struktur suatu media seolah-olah menjadi bagian dari keseluruhan media tersebut. Proses ini dijumpai terutama dalam media arang aktif atau karbon aktif (Kateran dalam Dalimunthe, 2009 dalam Arif, 2012).
Menurut SII (Standar Intenasional Indonesia), arang aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang tercantum pada Tabel 2.2
Tabel 2.2 Persyaratan Arang Aktif Menurut SII No.0258-79
Jenis Persyaratan
Bagian yang hilang pada pemanasan Air
Abu
Daya Serap terhadap Iod
Maksimum 15 % Maksimum 10% Maksimum 2,1 % Minimum 20% (Sembiring dan sinaga, 2003)
I. Sifat Absorbsi Arang Aktif
Adsorbsi adalah suatu peristiwa fisik atau kimia pada permukaan yang dipengaruhi oleh suatu rekasi kimia antara adsorben dan adsorbat. Adsorben adalah padatan atau cairan yang mengadsorpsi sedang adsorbat adalah padatan, cairan atau gas yang diadsorbsi . Jadi proses adsorbsi dapat terjadi antara padatan dengan padatan, padatan dengan gas, gas dengan cairan dan cairan dengan padatan (Ketaren, 1986 dalam Rumidatul, 2006).
Sifat adsorbsi arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorbsi, yaitu:
1. Sifat Adsorben
Arang aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing-masing berikatan secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar. Selain komposisi dan polaritas, struktur pori juga merupakan faktor yang penting diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Dalam proses ini terjadi pengikatan oleh permukaan adsorben padatan atau cairan terhadap adsorbat atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul gas atau cairan lainnya yang melibatkan ikatan intramolekul diantara keduanya melalui proses pengikatan, maka proses adsorpsi dapat menghilangkan warna (Kardivelu et al 2003 dalam Arif 2012).
Suatu zat dapat digunakan sebagai absorben untuk tujuan pemisahan bila mempunyai daya absorbsi selektif, berpori (mempunyai luas permukaan per satuan massa yang besar dan mempunyai daya ikat kuat terhadap zat yang hendak dipisahkan secara fisik maupun kimia. 2. Sifat Serapan
Banyak senyawa yang dapat di adsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari struktur yang sama. Adsorpsi juga
dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan.
3. Temperatur
Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk menyelidiki, temperatur pada saat berlangsungnnya proses. Karena tidak ada peraturan umum yang bisa diberikan mengenai temperatur yang digunakan dalam adsopsi. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsorpsi adalah vikositas dan stabilitas termal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna mau dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih kecil.
4. pH
Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.
5. Waktu Singgung
Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Ditentukan oleh dosis arang aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung.