BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.7 KARAKTERISTIK KARBON AKTIF
2.7.5 Bilangan Iodin
Adsorpsi bilangan iodin merupakan suatu landasan penting yang digunakan terhadap karakterisasi karbon aktif (Itodo, et all., 2010). Bilangan iodin digunakan untuk mengukur isi pada karbon aktif yang berbentuk mikropori. Secara signifikan, semakin tinggi bilangan iodin maka mikropori pada karbon aktif juga akan tinggi (Das, 2014).
2.7.6 Brunauer Emmett Teller (BET)
Brunauer Emmett Teller (BET) merupakan proses pengujian yang dilakukan untuk menentukan luas permukaan karbon aktif, yaitu dengan penyerapan nitrogen pada temperatur 77 K (Ibrahim, et al., 2014).
2.7.7 Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) merupakan proses pengujian yang dilakukan untuk menentukan struktur morfologi karbon aktif (Joshi et al, 2013). Serta mengetahui kandungan yang terdapat pada karbon aktif (Mutiara et al, 2013).
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Sedangkan pengujian sampel di UPT Laboratorium Terpadu Universitas Diponegoro, Semarang. Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 3 bulan.
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan
Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain:
Bahan Utama 1. Kulit Durian
2. Asam posfat (H3PO4) 3. Aquadest (H2O) 4. Indikator amilum 5. Iodin
6. Natrium thiosulfat 7. Karbon aktif komersial
3.2.2 Peralatan
Pada penelitian ini, peralatan yang digunakan antara lain:
1. Peralatan Utama - Hot plate - Spatula - Oven
- Tangki Pirolisis - Stopwatch - Ayakan - Pipet tetes
- Kertas saring whatman - Desikator
2. Peralatan Analisa
- pH meter/pH indikator - Neraca elektrik
- Alat-alat gelas seperti: beaker glass, erlenmeyer, gelas ukur, corong gelas, dan lain-lain.
3.3 PROSEDUR PERCOBAAN 3.3.1 Rancangan Percobaan Tabel 3.1 Rancangan Percobaan
Sampel Aktivator Konsentrasi Waktu
6 gram 50 ml
matahari selama 72 jam untuk mengurangi kadar air pada kulit durian agar tidak busuk (Marlinawati, et al., 2015).
3.3.3 Analisa Kadar Air Bahan Baku
Bahan baku sebanyak 5 g dikeringkan dalam oven pada suhu (103±2)oC sampai beratnya konstan. Kemudian dimasukkan ke dalam desikator sampai bobotnya tetap dan ditentukan kadar airnya dalam persen (%) (Jamilatun dan Martomo Setyawan, 2014). Kadar air arang dihitung dengan rumus sebagai berikut :
( )
( )-
3.3.4 Karbonisasi
Kulit durian yang sudah dikeringkan dengan sinar matahari dimasukkan kedalam tangki pirolisis selama 2 jam pada suhu 400°C, diperoleh arang hasil karbonisasi kemudian didinginkan pada desikator selama 30 menit lalu digerus dan diayak dengan ukuran 100 mesh.
3.3.5 Perendaman Karbon
Berikut prosedur perendaman karbon :
1. 6 gram arang kulit durian direndam dalam larutan asam posfat (H3PO4) 30% sebanyak 50 ml selama 3 jam dengan suhu perendaman 80oC.
2. Kemudian disaring menggunakan kertas saring whatman.
3. Netralisasi arang, dibilas dengan air hangat sampai pH farang netral.
4. Dikeringkan pada oven suhu 105oC selama 3 jam (Setiawati dan Suroto, 2010).
5. Diulangi prosedur percobaan berdasarkan variasi konsentrasi aktivator dan lamaperendaman.
(3.1)
3.4 FLOWCHART PERCOBAAN 3.4.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Flowchart Tahap persiapan bahan baku kulit durianialah :
Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku Kulit Durian
3.4.2 Tahap Analisa Kadar Air Bahan Baku
Flowchart analisa kadar air bahan baku adalah sebagai berikut :
Gambar 3.2 Flowchart Analisa Kadar Air Kulit Durian Selesai
Dipotong kecil-kecil lalu dibersihkan dan dicuci Kulit durian sebanyak 3 karung beras ukuran besar
Mulai
Dikeringkan dengan sinar matahari selama 72 jam
Ditimbang 5 gram kulit durian Mulai
Masukkan ke dalam desikator sampai diperoleh berat tetap Dikeringkan dengan oven pada suhu 105oC sampai berat konstan
Penentuan kadar air (%)
Selesai
3.4.3 Tahap Karbonisasi
Flowchart Tahap karbonasi kulit durian ialah :
Gambar 3.3 Flowchart Karbonisasi Kulit Durian Kulit durian yang telah dikeringkan dengan sinar matahari
Mulai
Sampel di dinginkan dan di ayak dengan ukuran mesh 100 Dimasukkan ke dalam tangki pirolisis selama 2 jam pada suhu 400oC
Selesai
3.4.4 Perendaman Karbon
Flowchart Perendaman arang dari kulit durian yang telah di karbonasiialah:
Gambar 3.4 Flowchart Perendaman Karbon Ditimbang 6 gram arang
Direndam dengan larutan asam posfat (H3PO4) dengan rasio 30% sebanyak 50 ml selama 3 jam dengan suhu perendaman 80oC
Mulai
Selesai
Disaring menggunakan kertas saring
Ya
Tidak
Dikeringkan dalam oven selama 3 jam pada suhu 105oC Dinetralisasikan menggunakan aquadest sampai
pHnya netral atau mencapai pH 7 Apakah Ada Variasi konsentrasi dan waktu?
3.5 PROSEDUR ANALISA KARBON TANPA PERLAKUAN, KARBON AKTIF, DAN KARBON AKTIF KOMERSIAL
Dilakukan analisa proksimat yaitu kadar air, kadar abu, kadar zat menguap, kadar karbon dan bilangan iodin yang sama terhadap karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komesial yang diperoleh dari Rudang Jaya.
3.5.1 Analisa Kadar Air
Uji arang sebanyak 1 g dikeringkan dalam oven pada suhu (103±2)oC sampai beratnya konstan. Kemudian dimasukkan ke dalam desikator sampai bobotnya tetap dan ditentukan kadar airnya dalam persen (%) (Jamilatun dan Martomo Setyawan, 2014). Kadar air arang dihitung dengan rumus sebagai berikut :
( )
( ) -
3.5.2 Analisa Kadar Abu
1 gram sampel dimasukkan ke dalam cawan. Dipanaskan dengan furnace pada suhu 600oC selama 2 jam. Selama proses pemanasan, cawan dibiarkan terbuka.
Setelah 2 jam sampel dimasukkan ke dalam desikator, kemudian berat abu di ukur (Pane dan Faizah, 2018). Kadar abu arang dihitung dengan rumus sebagai berikut :
-
-
Dimana : G = Massa cawan kosong
B = Massa cawan + massa sampel F = Massa cawan + massa abu
3.5.3 Kadar Zat Terbang (Volatile Matter)
Sebanyak 1 gram arang aktif dimasukkan ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Kemudian dimasukkan kedalam furnace dan dibakar pada suhu 900oC selama 7 menit. Setelah itu dimasukkan kedalam oven pada suhu 105oC selama 10 menit. Selanjutnya didinginkan pada desikator selama 30 menit, kemudian diperoleh berat.
X2 = Berat X1 + Sampel sebelum pemanasan X3 = Berat X1 + Sampel setelah pemanasan
3.5.4 Analisa Kadar Karbon (Fixed Carbon) Kadar karbon diperoleh dengan persamaan :
Kadar karbon = 100% - (% kadar air + % kadar abu + % kadar zat terbang)
3.5.5 Analisa Bilangan Iodin
Berikut analisa bilangan iodin karbon aktif :
1. Ditimbang karbon aktif komersial sebanyak 0,25 gram.
2. Ditambahkan 25 ml larutan iodin 0,1 N, diaduk rata selama 2 menit.
Campuran di saring dan di ambil 10 ml filtrat.
3. Filtrat di titrasi dengan larutan natrium tiosulfat 0,1 N sampai warna kuning pucat.
4. Titrasi kembali dengan menambahkam 1 ml indikator amilum 1% sampai tidak berwarna.
5. Diulangi analisa dengan bilangan iodin berdasarkan variasi konsentrasi aktivator dan lama perendaman (Rahmadani dan Puji, 2017).
( ) Dimana :
IAN = Bilangan iodin (mg iodin/gram karbon aktif) B = Volume natrium thiosulfat yang terpakai saat titrasi C = Normalitas natrium thiosulfat
D = Normalitas iodin W = Massa karbon aktif
12,693 = Jumlah iodin yang sesuai dengan 1 ml Na2S2O3 0,1 N
3.5.6 Analisis Struktur Morfologi Kulit Durian dan Karbon Aktif
Analisis struktur morfologi kulit durian dan struktur morfologi karbon aktif dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) di Loboratorium UPT Universitas Diponegoro.
(3.5)
3.5.7 Analisa Luas Permukaan
Analisis luas permukaan dengan penyerapan nitrogen menggunakan Brunauer Emmett Teller (BET) di Loboratorium UPT Universitas Diponegoro.
3.6 FLOWCHART ANALISA KARBON TANPA PERLAKUAN, KARBON AKTIF, DAN KARBON AKTIF KOMERSIAL
Dilakukan analisa proksimat yaitu kadar air, kadar abu, kadar zat menguap, kadar karbon dan bilangan iodin yang sama terhadap karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komesial yang diperoleh dari Rudang Jaya.
3.6.1 Analisa Kadar Air
Flowchart analisa kadar air karbon aktif adalah sebagai berikut :
Gambar 3.5 Flowchart Analisa Kadar Air Arang Aktif Ditimbang 1 gram arang aktif
Mulai
Masukkan ke dalam desikator sampai diperoleh berat tetap Dikeringkan dengan oven padasuhu 105oC sampai berat konstan
Penentuan kadar air (%)
Selesai
3.6.2 Analisa Kadar Abu
Flowchart analisa kadar abu karbon aktif adalah sebagai berikut :
Gambar 3.6 Flowchart Analisa Kadar Abu Arang Aktif
3.6.3 Analisa Kadar Zat Terbang
Flowchart analisa kadar zat terbang karbon aktif adalah sebagai berikut :
Gambar 3.7 Flowchart Analisa Kadar Abu Arang Aktif Ditimbang 1 gram arang aktif dimasukkan kedalam cawan
Mulai
Didinginkan dengan memasukkan ke dakam desikator Dipanaskan dengan furnace pada suhu 600oC selama 2 jam
Penentuan kadar abu (%)
Selesa
Ditimbang 1 gram arang aktif dimasukkan ke dalam cawan Mulai
Masukkan ke dalam oven pada suhu 105oC selama 10 menit
Dipanaskan dengan furnace pada suhu 900oC selama 7 menit
Didinginkan pada desikator selama 30 menit
Selesai
Penentuan kadar zat terbang
3.6.4 Analisa Daya Serap Dengan Bilangan Iodin
Flowchart analisa daya serap karbon aktif adalah sebagai berikut :
Gambar 3.8 Flowchart Analisa Daya Serap Abu Arang Aktif Ditimbang 0,25 gram karbon aktif
Mulai
Campuran di saring dan di ambil 10 ml filtrat.
Ditambahkan 25 ml larutan iodin 0,1 N, kemudian di aduk
Selesai
Filtrat di titrasi dengan larutan natrium thiosulfat 0,1 N
Titrasi kembali dengan menambahkam 1 ml indicator amilum 1% sampai tidak berwarna.
Apakah berwarna kuning pucat?
Ya Tidak
Berwarna bening
Tidak
Ya
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN
Proses pembuatan karbon aktif dilakukan sebagaimana prosedur yang telah dijelaskan pada Bab III Metodologi Penelitian. Kulit durian yang kering dikarbonisasi pada suhu 400oC selama 2 jam. Arang hasil karbonisasi di ball mill dan diayak pada ayakan 100 mesh. Kemudian arang diaktifkan dengan perendaman menggunakan asam posfat (H3PO4) pada konsentrasi 30%, 40%, 50%, 60% dan 70% dan lama perendaman 3 jam, 9 jam, 6 jam, 12 jam dan 15 jam, dinetralkan dengan pencucian menggunakan air (H2O) dan dikeringkan pada suhu 105oC selama 3 jam. Dilakukan analisa terhadap karbon aktif yang dihasilkan sebagaimana yang tercantum pada Bab III. Karakteristik karbon aktif diuji berdasarkan analisis proksimat, annalisis bilangan iodin, analisis Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) dan analisis Brunauer Emmet Teller (BET). Analisa proksimat meliputi penentuan kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, dan kadar karbon terikat, analisis bilangan iodin sebagai penentuan daya serap karbon aktif, analisis Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) sebagai penentuan kadar unsur yang terdapat pada bahan baku kulit durian dan karbon aktif, sedangkan analisis Brunauer Emmet Teller (BET) sebagai penentuan luas permukaan karbon aktif.
4.2 PERBANDINGAN KARAKTERISTIK KULIT DURIAN DAN KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN DENGAN ANALISA SEM-EDX
Komposisi utama biomassa yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif adalah selulosa (C6H10O5) berkisar antara 50-60%, lignin (C40H44O6 ) sebesar 5% dan pati sebesar 5% serta karbon yang cukup tinggi (Marlinawati, et al., 2015). Berdasarkan pernyataan diatas bahwa kulit durian dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif.
Kulit durian sebagai bahan baku terlebih dahulu dikeringkan selama 72 jam menggunakan sinar matahari. Kemudian di ball mill selama 3 jam untuk
memperoleh ukuran serbuk. Selanjutnya kulit durian di ayak menggunakan ayakan 50 mesh. Tabel 4.1 menyajikan karakteristik bahan baku kulit durian dan Tabel 4.2 menyajikan karakteristik karbon aktif dari kulit durian dengan analisis Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX).
Tabel 4.1 Karakteristik bahan baku kulit durian
Komponen Satuan
Besi (II) Oksida, FeO 1,15
Zirkonium Dioksida, ZrO2 1,24
Tabel 4.2 Karakteristik karbon aktif dari kulit durian Komponen Satuan Berat
Magnesium Oksida, MgO 0,27
Fosfor Pentaoksida, P2O5 0,44
Kalsium Oksida, CaO 0,31
Zirkonium Dioksida, ZrO2 0,71
Tabel 4.1 dan tabel 4.2 merupakan karakteristik bahan baku sebelum perendaman dan sesudah perendaman mengalami proses pembentukan zat baru yaitu terbentuknya fosfor pentaoksida (P2O5) sebanyak 0,44 %. Hal ini sesuai Menurut (Raharjo, et al., 207) Fosfor juga mengalami mineralisasi dan immobilisasi. Proses tersebut dipengaruhi oleh persentase fosfor dari sisa tanaman yang terurai. Dan sesuai (Warlinda dan Rahadian, 2019) menyimpulkan bahwa transformasi ion asam posfat dalam larutan air terjadi proses pembentukan fosfor..
Fosfor biasanya dapat digunakan sebagai bahan intermediet dan dikirim ke pusat-pusat konsumsi dan dibakar atau dioksidasi menjadi P2O5, kemudian dilarutkan ke dalam air sehingga menjadi asam atau senyawa lain:
Fosfor pentoksida : 4P + 5O2 → 2P2O5 ΔH= -3015 kJ
Menurut (Yue et al, 2003) pada proses pencucian arang yang sudah direndam dengan asam posfat (H3PO4) yang terperangkap pada permukaan karbon aktif bahwa masih terdapat 1-2% posfor pada lapisan yang tidak dapat dihilangkan
pada proses pencucian (Yue et al, 2003) sehingga posfor bereaksi dengan oksigen menghasilkan fosfor pentaoksida.
Scanning electron microscopy (SEM) digunakan untuk mengkarakterisasi morfologi dan sifat fisik karbon (Enaime, et al., 2017). Struktur morfologi kulit durian dengan ukuran lolos ayakan 50 mesh dan karbon aktif dari kulit durian pada konsentrasi 30% dan lama perendaman 9 jam dengan ukuran lolos ayakan 100 mesh aktivator asam posfat (H3PO4) dengan masing-masing perbesaran dapat dilihat pada Gambar 4.1. Bahan baku sebelum diaktivasi akan menunjukkan distribusi partikel tidak terisi, permukaan arang kasar, dan pori tidak terlihat. Ini karena permukaan arang yang belum diaktifkan ada kotoran dalam bentuk hidrokarbon, tar dan senyawa lainnya terbentuk pada saat karbonisasi sehingga permukaan arang menjadi kasar dan menyebabkan pori-pori arang tertutup (Rampe dan Vistarani, 2018).
Fenomena perendaman arang menggunakan asam posfat dapat dilihat pada gambar 2.2 mekanisme pengaktifan arang dengan asam posfat (Esterlita dan Netti, 2015) menyimpulkan bahwa aktivator H3PO4 bereaksi dengan arang yang sudah terbentuk akan membentuk mikropori pada permukaan arang. Menurut (Sandi dan Astuti, 2014) menunjukkan bahwa selama proses aktivasi pelat-pelat karbon kristalit yang tidak teratur mengalami pergeseran sehingga permukaan kristalit menjadi terbuka terhadap pengaktif yang dapat mendorong residu-residu hidrokarbon. (Hassler, 1974) dalam Sandi dan Astuti (2014) menyimpulkan bahwa pergeseran pelat karbon menghasilkan pori yang baru dan mengembangkan pori serta menurunkan derajat kristalinitas. Selain itu, larutan H3PO4 sebagai aktivator juga mempengaruhi karena merupakan asam kuat yang mampu mengangkat senyawa hidrokarbon atau zat pengotor sehingga menyebabkan terjadinya pembentukan pori pada permukaan karbon.
Distribusi partikel yang hampir seragam, permukaan arang halus dan pori terlihat di permukaan arang. Ini karena kotoran yang ditemukan pada permukaan arang telah hilang selama proses aktivasi. Selama proses aktivasi, aktivator bereaksi dengan arang mengoksidasi dan mengikis hidrokarbon, tar, dan senyawa lain yang menempel pada permukaan arang sehingga permukaan arang menjadi halus dan pembentukan pori-pori baru (Rampe dan Vistarani, 2018) .
Gambar 4.1 Analisa SEM (A) Kulit Durian dan (B) Karbon Aktif setelah perbesaran 1.000 kali; (C) Kulit Durian dan (D) Karbon Aktif setelah perbesaran
3.000 kali; (E) Kulit Durian dan (F) Karbon Aktif setelah perbesaran 5.000 kali;
Pada Gambar 4.1 (f) terlihat morfologi permukaan karbon aktif dari kulit durian memiliki pori-pori seperti yang ditunjuk oleh tanda panah. menunjukkan
A B
C D
E F
morfologi permukaan karbon aktif dan diperoleh ukuran partikel karbon aktif dari kulit durian sebesar 5 µm.
Tabel 4.3 Ukuran pori karbon aktif Diameter pori (nm) Jenis pori
d < 2 Mikropori mesopori. Ukuran pori karbon aktif dapat dilihat pada tabel 4.3.
4.3 KARAKTERISTIK KARBON TANPA PERLAKUAN DAN KARBON AKTIF KOMERSIAL DAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN 4.3.1 Karakteristik Karbon Tanpa Perlakuan dan Karbon Aktif Komersial
Karbon tanpa perlakuan merupakan bahan baku kulit durian yang dipirolisis terlebih dahulu sedangkan karbon aktif komersial diperoleh dari CV. Rudang Jaya. Berikut merupakan data analisa proksimat karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komersial ditampilkan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Analisis Proximate karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif
4.3.2 Karakteristik Karbon Aktif Dari Kulit Durian
Data analisa proksimat karbon aktif dari kulit durian ditampilkan pada Tabel A.3.
4.3.2.1 Kadar Air
Penentuan kadar air bertujuan untuk mengetahui sifat higroskopis dari arang aktif. Sifat higroskopis menyebabkan arang aktif pada kondisi dan kelembaban tertentu akan mencapai suatu keseimbangan kadar air, keseimbangan kadar air ini merupakan sebuah ukuran higroskopisitas (Sahara, et al., 2017).
Kadar air karbon aktif pada berbagai konsentrasi dan lama perendaman dengan aktivator asam posfat (H3PO4) dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Kadar Air Karbon Aktif Kulit Durian dengan Aktivasi (H3PO4)
Gambar 4.2 diatas menunjukkan bahwa kadar air karbon aktif dari kulit durian mengalami fluktuasi seiring bertambahnya konsentrasi asam posfat (H3PO4) dengan berbagai lama perendaman. Hasil ini sesuai dengan (Budiman et al, 2018) menyimpulkan bahwa tinggi rendahnya kadar air disebabkan oleh sifat higroskopis arang dan (Haji, et al., 2013) jumlah uap air pada udara, penggilingan, pengayakan dan penetralan yang terkandung oleh karbon aktif.
Pengaruh konsentrasi aktivator dan waktu perendaman yang semakin bertambah menyebabkan kadar air mengalami fluktuasi karena semakin pekat konsentrasi maka proses penetralan akan berlangsung lama sesuai besarnya konsentrasi dan waktu perendaman sehingga kontak antara karbon aktif terhadap
0
udara semakin lama menyebabkan karbon aktif akan menyerap air yang ada pada udara sekitar dan dapat memengaruhi nilai kadar air karbon aktif.
Dapat dilihat pada gambar 4.2 bahwa kadar air karbon aktif yang diperoleh berkisar antara 1-10%. Berdasarkan SNI bahwa kadar air karbon aktif adalah maksimum 15%. Sehingga semua perlakuan kadar air karbon aktif dari kulit durian telah sesuai teori yaitu ˂15%. Kadar air terbaik berada pada konsentrasi 50% yaitu kadar air karbon aktif cenderung rendah. Apabila kadar air karbon aktif hasil penelitian ini yang tertera pada tabel A.3 dibandingkan dengan kadar air karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komersial dengan nilai masing-masing adalah 7% (Tabel 4.4) dan 7% (Tabel 4.4) maka hasil dari penelitian ini lebih baik.
4.3.2.2 Kadar Abu
Kadar abu merupakan sisa dari pembakaran yang sudah tidak memiliki unsur karbon dan nilai kalor. Kandungan abu dapat menyumbat pori-pori sehingga luas permukaan karbon aktif berkurang (Kusdarini, et al., 2016). Kadar abu karbon aktif pada berbagai konsentrasi dan lama perendaman dengan aktivator asam posfat (H3PO4) dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Kadar Abu Karbon Aktif Kulit Durian dengan Aktivasi (H3PO4)
Gambar 4.3 diatas menunjukkan bahwa kadar abu karbon aktif dari kulit durian mengalami fluktuasi seiring bertambahnya konsentrasi asam posfat
0
(Setyawan, et al., 2018) menyimpulkan bahwa dengan adanya aktivator seperti H3PO4 dapat mempengaruhi tinggi rendahnya nilai kadar abu dalam melarutkan minera-mineral anorganik yang terkandung dalam arang aktif, kandungan abu dapat berupa kalium, magnesium dan natrium yang dapat menghalangi pori-pori karbon aktif.
Pengaruh konsentrasi aktivator dan waktu perendaman yang semakin bertambah menyebabkan kadar abu mengalami fluktuasi karena semakin banyak dan lamanya aktivator yang terjebak dalam permukaan karbon aktif akan menyerap air pada udara dan menambah kadar air sehingga masih terdapat sisa mineral yang tidak dapat menguap pada proses pengabuan. Menurut (Subadra dan Tahir, 2005) pada dasarnya semakin pekat larutan zat pengaktif yang digunakan, maka semakin memperluas permukaan dari arang aktif karena pori yang dihasilkan semakin banyak. Dalam pembentukan pori, selama proses pemanasan terjadi proses pembakaran bidang permukaan karbon aktif yang menghasilkan abu, sehingga semakin banyak pori yang dihasilkan maka kadar abu yang dihasikan semakin tinggi
Diperoleh bahwa kadar abu karbon aktif berkisar antara 2-6%.
Berdasarkan SNI bahwa kadar abu karbon aktif adalah maksimum 10%. Sehingga kadar abu karbon aktif dari kulit durian telah sesuai teori yaitu ˂10%. Kadar abu terbaik diperoleh pada konsentrasi 70% yaitu kadar abu cenderung konstan dan mengalami peningkatan berdasarkan variasi konsentrasi asam posfat (H3PO4) dengan perendaman selama 3, 6, 9, 12 dan 15 jam. Apabila kadar abu karbon aktif hasil penelitian ini yang tertera pada tabel A.3 dibandingkan dengan kadar abu karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komersial dengan nilai masing-masing adalah 16% (Tabel 4.4) dan 3% (Tabel 4.4) maka hasil dari penelitian ini masih lebih baik dari karbon tanpa perlakuan dan lebih tinggi dari karbon aktif komersial.
4.3.2.3 Kadar Zat Menguap
Kadar zat menguap merupakan hasil dekomposisi senyawa-senyawa yang terdapat di dalam arang selain air. Kandungan zat menguap yang besar menghasilkan asap yang banyak (Efelina, et al., 2018). Kadar zat menguap dapat
mempengaruhi kadar karbon pada karbon aktif. Kadar zat menguap karbon aktif pada berbagai konsentrasi dan lama perendaman dengan aktivator asam posfat (H3PO4) dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Kadar Zat Menguap Karbon Aktif Kulit Durian dengan Aktivasi (H3PO4)
Gambar 4.4 diatas menunjukkan bahwa kadar zat menguap karbon aktif dari kulit durian mengalami fluktuasi dan cenderung mengalami peningkatan seiring bertambahnya konsentrasi asam posfat (H3PO4) dengan berbagai lama waktu perendaman. Hasil ini sesuai dengan (Rosalina et al, 2016) bahwa tingginya kadar zat menguap dikarenakan tingginya konsentrasi zat aktivator sehingga nitrogen dan sulfur yang terbakar pada temperatur 950oC sedikit. (Zulfadhli dan Iriany, 2017) sedangkan penurunan kadar zat menguap berdasarkan variasi waktu perendaman menunjukkan bahwa residu-residu senyawa hidrokarbon yang menempel pada permukaan karbon aktif mampu terekstraksi dengan peningkatan aktivator.
Dapat dilihat bahwa kadar zat menguap karbon aktif berkisar antara 26-67,8%. Berdasarkan SNI bahwa kadar zat menguap karbon aktif adalah maksimum 25%. Kadar zat menguap terbaik diperoleh pada konsentrasi 30%
yaitu kadar zat menguap cenderung rendah berdasarkan variasi perendaman khususnya pada perendaman 9 jam dengan nilai 23 %. Apabila kadar zat menguap karbon aktif hasil penelitian ini yang tertera pada tabel A.3 dnegan rata-rata 50%
dibandingkan dengan kadar zat menguap karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif 0
komersial dengan nilai masing-masing adalah 60% (Tabel 4.4) dan 53% (Tabel 4.4) maka kadar zat menguap pada penelitian ini masih lebih baik.
4.3.2.4 Kadar Karbon
Kadar karbon diperoleh dengan membakar sampel sehingga bebas zat volatil, residu yang diperoleh berupa abu (Ekekwe, et al., 2018). Kadar karbon bertujuan untuk untuk mengetahui kadar karbon murni yang terkandung dalam karbon aktif. Kadar karbon pada karbon aktif pada berbagai konsentrasi dan lama perendaman dengan aktivator asam posfat (H3PO4) dapat dilihat pada Gambar 4.5
Gambar 4.5 Kadar Karbon pada Karbon Aktif Kulit Durian dengan Aktivasi (H3PO4)
Gambar 4.5 diatas menunjukkan bahwa kadar karbon pada karbon aktif dari kulit durian mengalami fluktuasi dan cenderung mengalami penurunan seiring bertambahnya konsentrasi asam posfat (H3PO4) dengan berbagai lama waktu perendaman. Hal ini sesuai menurut (Polli, 2017) kadar karbon murni pada karbon aktif sangat dipengaruhi oleh bahan baku arang kayu, jika arang mengandung kadar karbon terikat tinggi, maka dengan sendirinya kandungan karbon aktif murni dalam arang aktif tinggi dan sebaliknya jika kadar karbon dalam bahan baku rendah, maka karbon aktif murni dalam arang aktif yang dihasilkan juga rendah. Penurunan kadar karbon yang drastis seperti pada konsentrasi 30% dan 60% dengan masing-masing perendaman 6 jam terjadi kehilangan karbon sebanyak 42%, hal ini dapat disebabkan karena proses karbonisasi yang kurang sempurna sehingga aktivator lebih banyak mengikat
0
garam-garam mineral dan aktivator mampu mendesak keluar kandungan utama
garam-garam mineral dan aktivator mampu mendesak keluar kandungan utama