DAFTAR LAMPIRAN
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2. Mutu Arang Aktif Tempurung Kemiri 1 Sifat Arang Aktif
Sifat arang aktif yang diamati pada penelitian ini adalah rendemen, kadar air, abu, zat terbang dan karbon terikat (Tabel 7). Keseluruhan sifat arang aktif tersebut telah memenuhi SNI 06-3703-1995. Rendemen arang aktif berkisar antara 50,50 – 88,50% (Tabel 7). Kenaikan suhu dan lama aktivasi menyebabkan reaksi antara karbon dengan uap air berjalan lebih intensif, sehingga senyawa hidrokarbon yang terurai leebih banyak seperti CO2 dan H2O. Hal ini menyebabkan rendemen yang diperoleh cenderung turun dengan meningkatnya kondisi aktivasi.
Kadar air arang aktif berkisar 4,16-8,30%, perbedaan kadar air akibat suhu dan lama aktivasi, nilainya berfluktuatif dan lebih dipengaruhi oleh strukrur pori akibat proses pemanasan tertentu dibandingkan dengan kelembaban lingkungan
disekitarnya (Pari, 2004). Perlakuan suhu dan lama aktivasi serta interaksinya tidak berpengaruh terhadap kandungan kadar air arang aktif (Lampiran 1).
Kadar abu arang aktif cukup rendah yaitu sebesar 1,10-2,03%. Keberadaan abu didalam arang aktif diupayakan sekecil mungkin karena akan menurunkan kemampuan daya serapnya baik dalam bentuk gas maupun larutan. Kandungan abu terdiri dari seperti kalsium, kalium, magnesium dan natrium yang dapat menutup dan menghalangi pori-pori arang aktif (Benaddi et.al., 2002).
Kadar abu untuk setiap suhu dan lama aktivasi nilainya berfluktuatif dan berdasarkan analisa sidik ragam (Lampiran 1) hasilnya tidak berbeda pada taraf 5%.
Tabel 7. Sifat arang dan arang aktif tempurung kemiri pada berbagai suhu dan lama aktivasi
No. Aktivasi Rendemen Kadar
Suhu Waktu Air Abu Zat Karbon
Terbang Terikat (oC) (mnt) (%) 1. 600 90 88.50 4.19 1.15 7.47 91.38 2. 700 90 75.00 8.35 1.10 6.78 92.12 3. 800 90 80.50 5.86 1.57 5.82 92.61 4. 600 120 73.25 5.59 1.22 7.71 91.07 5. 700 120 79.00 4.16 2.03 8.21 89.78 6. 800 120 60.25 5.80 1.34 5.34 93.35 7. 600 150 80.50 4.58 1.10 8.11 90.79 8. 700 150 73.25 8.30 1.37 6.88 91.76 9. 800 150 50.50 5.27 1.67 5.48 92.86 10. Arang 50.00 2.73 2.72 11.97 85.29 SNI 06-3703-1995 - < 15 < 10 < 25 > 65
Kadar zat terbang arang aktif pada berbagai kondisi aktivasi berkisar antara 5,34-8,21%. Semakin tinggi suhu aktivasi cenderung menurunkan kadar zat terbangnya. Hal ini menunjukkan bahwa zat terbang telah menguap pada suhu 600oC sehingga pada suhu 700oC dan 800oC kadar zat terbang yang tersisa menjadi lebih sedikit. Penentuan kadar zat terbang ini merupakan suatu cara untuk mengetahui seberapa besar permukaan arang aktif masih mengandung zat lain selain karbon.
Hasil analisa sidik ragam pada Lampiran 1, menunjukkan bahwa perbedaan suhu aktivasi pengaruhnya nyata terhadap kadar zat terbang arang aktif sedangkan lama aktivasi tidak berbeda nyata. Selanjutnya berdasarkan uji beda nyata pada Lampiran 2, memperlihatkan bahwa pada suhu 800oC kadar zat terbang memberikan respon yang berbeda dengan suhu aktivasi lainnya.
Kadar karbon arang aktif berkisar 89,78-93,95%. Kadar karbon mempunyai hubungan yang tidak searah dengan kadar abu dan zat terbang. Pada kondisi suhu aktivasi 8000C kandungan zat terbangnya relatif kecil sehingga kadar karbon yang dihasilkan lebih besar. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 1, kadar karbon sangat dipengaruhi oleh suhu aktivasi. Selanjutnya dari hasil uji beda menunjukkan bahwa kadar karbon yang diaktivasi pada suhu 800oC berbeda dengan suhu aktivasi lainnya.
4.2.2. Daya Serap Benzena dan Karbon Tetraklorida
Daya serap arang aktif terhadap benzena dan karbon tetraklorida (CCl4) berkisar antara 10,83-24,09% dan 7,09-30,78%. Benzena dan CCl4 digunakan untuk menguji sifat ke non-polaran dari arang aktif, dimana benzena lebih bersifat non-polar dibandingkan dengan CCl4. Daya serap terhadap dua senyawa ini cenderung meningkat dengan bertambahnya suhu dan lama aktivasi tetapi kemampuan daya serap terhadap benzena belum memenuhi standar SNI 06-3703- 1995 yaitu minimal 25% (Tabel 8).
Molekul benzena berukuran kecil dan mudah menguap pada suhu ruangan. Berdasarkan sifatnya tersebut maka benzena digunakan untuk menguji kemampuan arang aktif dalam menyerap gas (Hendra dan Darmawan, 2007). Rendahnya daya serap terhadap benzena mengindikasikan bahwa arang aktif yang dihasilkan lebih bersifat polar.
Hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 1, menunjukkan bahwa suhu aktivasi berpengaruh sangat nyata terhadap daya serap terhadap benzena dan CCl4. Selanjutnya dari hasil uji beda memperlihatkan bahwa daya serap arang aktif terhadap benzena pada suhu aktivasi 800oC berbeda nyata dengan suhu aktivasi 700oC dan 600oC sedangkan diantara kedua suhu tersebut tidak berbeda nyata. Sementara daya serap arang aktif terhadap CCl4 pada setiap suhu aktivasi akan memberikan perbedaan pada daya serapnya (Lampiran 2).
Tabel 8. Daya serap arang dan arang aktif tempurung kemiri pada berbagai suhu dan lama aktivasi
No. Aktivasi Daya Serap
Suhu Waktu Benzena
Karbon Tetraklorida Kloroform Formal- dehida Iod (oC) (mnt) (%) (mg/g) 1. 600 90 10,83 7,09 15,81 12,34 380,15 2. 700 90 13,52 12,45 21,04 17,75 608,93 3. 800 90 14,55 17,89 23,03 22,18 678,34 4. 600 120 10,90 7,94 16,33 13,69 489,45 5. 700 120 13,13 12,44 20,68 19,64 609,56 6. 800 120 17,69 24,76 27,45 32,42 829,51 7. 600 150 11,26 8,38 16,50 13,73 435,40 8. 700 150 13,53 12,43 21,74 17,66 611,05 9. 800 150 24,09 30,78 37,84 39,34 923,58 10. Arang 7,35 4,47 10,97 7,48 191,00 SNI 06-3703-1995 > 25 - - - > 750,00
4.2.3. Daya Serap Kloroform dan Formaldehida
Daya serap arang aktif terhadap kloroform (15,81-37,84%) dan formaldehida (12,34-39,34%) cenderung bertambah dengan meningkatnya suhu dan lama aktivasi. Dilihat dari kepolarannya, formaldehida lebih bersifat polar dibandingkan kloroform. Sehingga tingginya daya serap terhadap formaldehida menunjukkan bahwa arang aktif tempurung kemiri lebih bersifat polar. Polaritas arang aktif dapat disebabkan oleh proses aktivasi dan penggunaan bahan pengaktif H3PO4 yang ternyata masih terdapat pada arang yang telah diaktivasi sebagaimana dibuktikan dari hasil analisa Pyr-GCMS (Lampiran 5).
Hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 1 menunjukkan bahwa suhu aktivasi berpengaruh terhadap daya serap terhadap kloroform dan formaldehida. Berdasarkan uji lanjut, setiap suhu aktivasi memberikan pengaruh yang berbeda pada daya serap arang aktif terhadap kloroform. Sedangkan daya serap terhadap formaldehida pada suhu 700 oC dan 600 oC relatif sama (Lampiran 2).
4.2.4. Daya Serap Iod
Pada Tabel 8 menunjukkan bahwa daya serap arang aktif terhadap iod berkisar antara 380,15-923,58 mg/g. Daya serap arang aktif terhadap iod pada suhu 800oC dengan lama aktivasi 120 dan 150 menit telah memenuhi SNI 06-3703-1995 yaitu diatas 750 mg/g.
Hasil analisa sidik ragam menunjukkan bahwa perbedaan suhu aktivasi memberikan pengaruh sangat nyata dan lama aktivasi pengaruhnya nyata sedangkan interaksinya tidak berbeda nyata (Lampiran 1). Selanjutnya dari hasil uji beda diketahui bahwa setiap suhu aktivasi pengaruhnya nyata sedangkan lama aktivasi antara 120 dan 150 menit tidak berbeda nyata (Lampiran 2).
Menurut Smisek dan Cerny dalam Hendra dan Darmawan (2007), besarnya daya serap arang aktif terhadap iod menggambarkan semakin banyaknya struktur mikropori yang terbentuk dan memberikan gambaran terhadap besarnya diameter pori yang dapat dimasuki oleh molekul yang ukurannya tidak lebih besar dari 10 Amstrong. Hal ini juga mengindikasikan bahwa luas permukaan arang aktif akan semakin besar.
Pembahasan daya serap arang aktif
Kemampuan daya serap arang aktif akan cenderung meningkat dengan bertambah tingginya suhu dan lama aktivasi. Fenomena ini dapat diindikasikan atau dilihat dari struktur permukaan hasil analisa SEM, derajat kristalinitas, struktur kristalin heksagonal hasil analisa X-ray difraktometer, dan gugus fungsi serta kandungan senyawa kimia hasil analisa FTIR dan pyr-GCMS.
Meningkatnya suhu dan lama aktivasi menyebabkan semakin terbukanya pori arang aktif baik pada penampang atas maupun samping (Gambar 12). Hal ini didukung oleh hasil analisa struktur kristalin heksagonalnya (Tabel 5), dimana semakin tinggi suhu aktivasi akan menyebabkan bertambahnya tinggi dan lebarnya lapisan aromatik (Lc dan La) serta jumlah lapisan aromatik (N) sehingga celah atau pori yang terbentuk diantara lapisan kristalit heksagonal juga semakin besar dan banyak (Yue et.al., 2003 dan Pari et.al., 2006c). Perubahan struktur tersebut terjadi karena adanya dekomposisi senyawa hidrokarbon dan terbentuknya senyawa aromatik yang merupakan dasar penyusun struktur kristalin heksagonal arang aktif.
Gugus fungsi pada permukaan arang aktif yang diaktivasi dengan H3PO4 dan uap air akan membentuk arang aktif yang bersifat polar. Hal ini dapat dilihat dari adanya ikatan C-O dan OH hasil analisa FTIR dimana berdasarkan analisa pyr-GCMS senyawa tersebut diantara adalah cyclopropyl carbinol. Arang aktif yang bersifat polar dapat juga dilihat dari semakin tingginya daya serap terhadap uap formaldehida dan kecilnya daya serap terhadap benzena. Selanjutnya adanya H3PO4 yang masih terperangkap di dalam arang juga akan menimbulkan struktur mikropori dan mesopori pada struktur bagian dalamnya (Yue et.al., 2003). Dengan terbentuknya struktur mesopori maka luas permukaan dan volume pori arang semakin besar, hal ini dapat dilihat dari semakin besarnya daya serap arang aktif terhadap iod. Dengan demikian meningkatnya kondisi aktivasi akan membentuk struktur kristalin yang lebih amorf dan porous serta bersifat polar sehingga arang aktif yang dihasilkan dapat digunakan untuk menyerap emisi formaldehida yang juga bersifat polar.
