Pengujian karakteristik Karbon Aktif bertujuan untuk mengetahui daya serap dari karbon aktif itu sendiri. Ada 3 cara untuk mengetahui karakteristik karbon aktif yaitu, analisa kadar air, analisa kadar abu, dan daya serap iodin. Untuk prosedur dapat dilihat pada bab II dan diperoleh data berikut.
Tabel 4.1 Tabel Karakteristik Karbon Aktif
Berdasarkan pada Tabel 4, maka kadar air dan daya serap iodin telah memenuhi syarat baku mutu yakni kadar air maksimal 15% dan daya serap iodin maksimal 750 mg/g. Nilai kadar abu juga memenuhi syarat baku mutu yakni dibawah 10%. Hal ini berpengaruh terhadap terhadap renedemen arang yang dihasilkan. Semakin tinggi niai kadar abu maka rendemen arang semakin rendah. Kandungan kadar abu semakin meningkat seiring dengan lamanya waktu aktivasi. Hal ini disebabkan karena kandungan senyawa organik pada karbon aktif akan semakin berkurang akan tetapi kandungan senyawa anorganik relative tetap. Sehingga kandungan kadar abu akan semakin meningkat ketika senyawa organic semakin rendah. Selain waktu aktivasi yang lama faktor lain yang mempengaruhi kadar abu adalah keberadaan garam-garam karbonat, fosfat, silikat, dan sulfat (Sudrajat, 1979)
4.2 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Adsorpsi Khlor
Waktu kontak merupakan salah satu parameter yang sering digunakan dalam proses adsoprsi karena berkaitan dengan laju reaksi yang dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi terhadap waktu. Penentuan waktu kontak digunakan untuk mendapat waktu pengadukan optimum selama proses batch sehingga diketahui batas maksimal adsorpsi terhadap adsorbat. Pada penelitian ini, variasi waktu kontak yang dilakukan menunjukkan waktu yang dibutuhkan sehingga kesetimbangan adsorpsi tercapai dan mengetahui batas maksimal karbon aktif dari jerami padi dengan konsentrasi NaOH 2%, 10%, 20% dan
No Karakteristik Nilai Standar
1
IV-2 karbon aktif komersial dalam menyerap khlor. Variasi waktu kontak yang dilakukan antara adsorben dan adsorbat pada variasi 0, 10, 30, 60, 120, 180, 240, 300, 450, 600, 900.
Gambar 4.1 Pengaruh Waktu Kontak Karbon Aktif dengan Aktivasi NaOH 2%Terhadap Efisiensi Adsorpsi Khlor dengan Konsentrasi Awal 500 mg/l
Pada uji adsorpsi khlor dengan konsentrasi awal 500 mg/l, hasil pengaruh waktu terhadap adsorpsi khlor pada karbon aktif jerami padi dengan konsentrasi yang berbeda dapat dilihat pada gambar 4.1, gambar 4.2, gambar 4.3, dan gambar 4.4. Adsorpsi khlor dengan menggunakan jerami padi dengan konsentrasi NaOH 2%, pada detik 0 atau pada keadaan diam diperoleh effisiensi penyisihan adsorpsi sebesar 0,29%, kapasitas adsorpsi 0,149 mg/g, pada detik ke 10 dan detik ke 30 ditemukan efisiensi penyisihan adsorpsi sebesar 0,33% dan 0,34% secara berurutan dengan kapasitas adsoprsi yang sama 0,169 mg/g, pada detik 60 dan detik 120 ditemukan bahwa efisiensi penyisihan adsorpsi yang sama dengan 0,38% dan kapasitas adsorpsi yang sama yaitu 0,189 mg/g, pada detik 180 ditemukan efisiensi penyisihan adsorpsi sebesar 0,4% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,199 mg/g, pada detik 240 ditemukan efisiensi penyisihan adsoprsi sebesar 0,44% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,219%, pada detik 300 ditemukan efisiensi penyisihan adsorpsi sebesar 0,49% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,239 mg/g, pada detik 450 ditemukan efisiensi penyisihan adsorpsi sebesar 0,49% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,239 mg/g, pada detik 600 ditemukan efisiensi penyisihan adsorpsi sebesar 0,59% dan
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
0 10 30 60 120 180 240 300 450 600 900 1200 1500
Efisiensi (%)
Waktu (detik)
Universitas Sumatera Utara
kapasitas adsorpsi sebesar 0,289 mg/g, pada detik 900 ditemukan efisiensi penyishian adsorpsi sebesar 0,7% dan kapasitas adsoprsi sebesar 0,339 mg/g. Pada karbon aktif jerami dengan konsentrasi NaOH 2% ditemukan efisiensi paling besar terjadi pada waktu 900 detik. Setelah melewati waktu 900 detik, Karbon aktif mulai menemui titk jenuh di waktu 1200 detik dand 1500 detik dikarenakan banyaknya pori-pori pada karbon aktif yang sudah dipenuhi dengan adsorban pada waktu 900 detik dimana terjadi effisiensi penyerapan maksimum.
Gambar 4.2 Pengaruh Waktu Kontak Karbon Aktif dengan Aktivasi NaOH 10%Terhadap Efisiensi Adsorpsi Khlor dengan Konsentrasi Awal 500 mg/l
Untuk hasil penyisihan khlor dengan karbon aktif yang diaktivasi dengan konsentrasi NaOH 10% terdapat sedikit peningkatan efisiensi. Adsorspi untuk karbon aktif yang diaktivasi dengan konsentrasi NaOH 10% juga menggunakan variabel waktu yang sama.
Pada detik 0 atau pada saat keadaan diam diperoleh efisiensi penyisihan adsorpsi sebesar 0,73% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,369 mg/g, pada detik 10 ditemukan efisiensi sebesar 0,76% dan kapasitas adsorspsi sebesar 0,76% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,379 mg/g, pada detik 30 ditemukan efisiensi sebesar 0,81% dan kapasitas adsropsi sebesar 0,399 mg/g, pada detik 60 ditemukan efisiensi sebesar 0,81% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,399 mg/g, pada detik 120 ditemukan efisiensi sebesar 0,82% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,399 mg/g, pada detik 180 ditemukan efisiensi sebesar 0,87 dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,419 mg/g, pada detik 240 ditemukan efisiensi sebesar
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
0 10 30 60 120 180 240 300 450 600 900 1200 1500
Efisiensi (%)
Waktu (detik)
IV-4 0,92% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,439 mg/g, pada detik 300 dan 450 ditemukan efisiensi yang sama yaitu sebesar 0,93% dan kapasitas adsorpsi yang sama sebesar 0,439mg/g, pada detik 600 ditemukan efisiensi sebesar 0,96% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,449 mg/g, pada detik 900 ditemukan efisiensi sebesar 0,97% dan kapasitas adsorpsi 0,499 mg/g. Pada karbon aktif jerami dengan konsentrasi NaOH 10% juga ditemukan efisiensi paling besar terjadi pada waktu 900 detik. Setelah melewati waktu 900 detik, Karbon aktif mulai menemui titik jenuh di waktu 1200 detik dand 1500 detik dikarenakan banyaknya pori-pori pada karbon aktif yang sudah dipenuhi dengan adsorban pada waktu 900 detik dimana terjadi effisiensi penyerapan maksimum.
Gambar 4.3 Pengaruh Waktu Kontak Karbon Aktif dengan Aktivasi NaOH 20%Terhadap Efisiensi Adsorpsi Khlor dengan Konsentrasi Awal 500 mg/l
Hasil penyisihan khlor dengan menggunakan jerami padi yang diaktivasi dengan NaOH 20% ada peningkatan yang besar dibanding dengan yang sebelumnya. Pada detik 0 atau keadaan diam ditemukan efisiensi sebesar 1,24% dan kapasitas adsrobsi sebesar 0,549 mg/g, pada detik 10 ditemukan efisiensi sebesar 1,28% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,549 mg/g, pada detik 30 ditemukan efisiensi sebesar 1,31% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0.524 mg/g, pada detik 60 ditemukan efisiensi sebesar 1,21 % dan kapasitas adsorpsi sebesar 0.569 mg/g, pada detik 120 ditemukan efisiensi sebesar 1,31% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,524 mg/g, pada detik 240 ditemukan efisiensi sebesar 1,41%
dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,649 mg/g, pada detik 300 ditemukan efisiensi sebesar 1,45% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,679 mg/g, pada detik 450 ditemukan efisiensi
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
0 10 30 60 120 180 240 300 450 600 900 1200 1500
Efisiensi (%)
Waktu (detik)
Universitas Sumatera Utara
sebesar 1,58% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,744 mg/g, pada detik 600 ditemukan efisiensi sebesar 1,86% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,899 mg/g, pada detik 900 ditemukan efisiensi sebesar 3,59% merupakan efisiensi terbesar untuk karbon aktif yang diaktivasi dengan NaOH 20% dan kapasitas adsorpsi sebesar 1,799 mg/g. Setelah melewati waktu 900 detik, Karbon aktif mulai menemui titk jenuh di waktu 1200 detik dand 1500 detik dikarenakan banyaknya pori-pori pada karbon aktif yang sudah dipenuhi dengan adsorban pada waktu 900 detik dimana terjadi effisiensi penyerapan maksimum.
Gambar 4.4 Pengaruh Waktu Kontak Karbon Aktif Komersial Terhadap Efisiensi Adsorpsi Khlor dengan Konsentrasi Awal 500 mg/l
Untuk hasil penyisihan adsorpsi menggunakan karbon aktif komersial terjadi peningkatan yang signifikan terhadap karbon aktif yang diaktivasi dengan menggunakan NaOH. Hasil efisiensi tertinggi dari menggunakan karbon aktif komersial terjadi pada detik 900 sebesar 4,05% dan kapasitas adsorpsi sebesar 1,679 mg/g. Hasil tersebut hasil efisiensi terbesar dibandingkan dengan semua karbon aktif yang digunakan. Setelah melewati waktu 900 detik, Karbon aktif mulai menemui titk jenuh di waktu 1200 detik dand 1500 detik dikarenakan banyaknya pori-pori pada karbon aktif yang sudah dipenuhi dengan adsorban pada waktu 900 detik dimana terjadi effisiensi penyerapan maksimum.
Hasil analisis diatas menunjukkan bahwa semakin meningkatnya waktu kontak antara adsorben dari jerami padi dan karbon aktif komersial terhadap Khlor, maka efisiensi penyisihan khlor semakin dan kapasitas adsorpsi semakin besar,. Peningkatan kapasitas
0 5 10 15 20 25
0 10 30 60 120 180 240 300 450 600 900 1200 1500
Efisiensi (%)
Waktu (detik)
IV-6 adsorpsi terjadi karena jumlah sisi yang aktif (Said, A., et al, 2014) yang tersedia pada permukaan adsorben masih banyak yang belum terisi atau kondisinya belum jenuh, sehingga memudahkan interaksi antara khlor dengan permukaan adsorban. Semakin lama waktu interaksi adsroben dengan adsorbat memungkinkan terjadi banyak tumbukan yang terjadi (Said, A., et al, 2014), maka semakin banyak adsorbat yang teradsorpsi.
Didapatkan bahwa waktu kontak optimal pada ke-4 karbon aktif adalah pada detik 900.
Pada waktu tersebut adsorben sudah dianggap setimbang, dan mengalami efisiensi yang paling besar dan kapasitas adsorpsi yang paling besar pula. Setelah dari detik 900 tidak ada perubahan yang signifikan terhadap efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi setelah waktu optimal. Jika bertambah waktu kontak yang lebih lama, maka sisi aktif adsorben tidak dapat menampung lagi dan sudah terisi penuh. (Hidayati, dkk., 2013), seperti yang ditunjukkan pada 4 jenis karbon aktif yang mempunyai waktu kontak yang melebih dari batas maksimum yaitu 1200 detik dan 1500 detik dimana mulai terjadi titik jenuh untuk setiap karbon aktif.
Pada gambar 4.4 juga menunjukkan perbandingan efisiensi antara keempat adsorben, didapatkan bahwa efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi khlor pada Karbon aktif komersial lebih besar daripada karbon aktif jerami padi yang diaktivasi dengan konsentrasi NaOH 2%, 10%, dan 20%. Hasil ini menunjukkan bahwa semakin tinggi penggunaan konsentrasi Aktivator NaOH, maka rendemen arang aktif yang dihasilkan semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena rendahnya konsentrasi dapat memberikan reaksi yang berlebihan sehingga dapat merusak struktur pori-pori pada arang aktif, akibatnya rendemen arang aktif yang dihasilkan menjadi tinggi. Artinya semakin tinggi pemberian konsentrasi NaOH terhadap karbon aktif, maka semakin banyak pori pori yang terbentuk dan sebaliknya jika pemberian konsentrasi NaOH semakin rendah maka semakin sedikit pula pori-pori yang terbentuk.
4.3 Pengaruh Dosis Karbon Aktif terhadap Adsorpsi
Variasi dosis Karbon Aktif yang ditambahkan pada aquades dapat menghasilkan efisiensi adsorpsi khlor yang berbeda-beda sesuai dengan kapasitas adsorpsi dari adsorben yang digunakan. Pengaruh dosis Khlor sebagai tolak ukur tingkat efisiensi terhadap karbon aktif jerami dengan variasi dosis 2,5; 3; 3,5; 4; dan 4,5 gram dengan waktu kontak
Universitas Sumatera Utara
optimum yaitu 900 detik dalam 500 ml larutan Khlor. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Pengaruh Dosis Adsorben terhadap Efisiensi Adsorpsi Khlor dengan Konsentrasi awal 500 mg/l
Pengaruh dosis semua adsorben dilakukan pada variasi 2 gram sampai dengan 4,5 gram dengan waktu kontak 900 detik (15 menit). Dari hasil pengujian yang terdapat pada Gambar 4.5 untuk karbon Aktif 2% nilai efisiensi tertinggi didapat pada dosis 3 gram dengan konsentrasi akhir 491,61 mg/l. Untuk Karbon Aktif 10% nilai efisiensi tertinggi terdapat pada dosis 2 gram dengan konsentrasi akhir 485,31 mg/l. Sedangkan Karbon Aktif 20% nilai efisiensi tertinggi didaoat pada dosis 2 gram dengan konsentrasi akhir 484.01 mg/l dan Karbon Aktif komersial didapat nilai efisiensi tertinggi pada dosis 3 gram dengan konsentrasi akhir 488.21 mg/l.
4.4 Kinetika Adsorpsi
Model kinetika pseudo-first-order-rate dan pseudo-second-order-rate atau yang biasa disebut pseudo orde pertama dan pseudo orde kedua digunakan untuk menyesuaikan hubungan data kinetic ion exchange (Bulgarui, et al, 2010). Penentuan model kinetika adsorpsi biasa menggunakan 2 model yaitu pseudo orde pertama dan pseudo orde kedua.
Model kinetika Orde pertama dapat dilihat pada gambar 4.6 dengan diplot kurva t vs log (qe-qt). Model kinetika Orde kedua dapat dilihat pada gambar 4.6 dengan diplot kurva t vs 𝑡
IV-8
Gambar 4.6 Grafik Linear Kinetika Adsorpsi Khlor Pseudo Orde Pertama
Gambar 4.7 Grafik Linear Kinetika Adsorpsi Khlor Pseudo Orde Kedua y = 18,118x + 9,9318