FOR WATER PURIFICATION TAMIANG RIVER WITH ELEKTROCOAGULATION
TINJAUAN PUSTAKA
2.5. Pembuatan Karbon Aktif 1 Metode Tradisional
Pembuatan karbon aktif dengan metode tradisional sangat sederhana yaitu dengan menggunakan drum atau lubang bawah tanah dengan cara pengolahan sebagai berikut. Bahan yang hendak dibakar dimasukkan ke dalam drum yang terbuat dari pelat besi atau lubang yang yang telah disiapkan, kemudian dinyalakan sehingga terbakar. Pada saat pembakaran drum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi yang dibiarkan terbuka, untuk sebagai jalan keluarnya asap, ketika asap yang keluar sudah berwarna kebiru-biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama lebih kurang 12 jam. Setelah itu dengan hati-hati tutup drum dibuka dan dicek apakah masih ada bara yang menyala jika masih ada tutup derum ditutup kembali, tidak dibenarkan menggunakan air untuk mematikan bara yang sedang menyala karena dapat menurunkan kualitas karbon yang dihasilkan (Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994).
Pembuatan karbon aktif dengan metode ini biasanya menghasilkan keaktifan yang rendah bahkan dibawah keaktifan menurut standar industri
Indonesia (SII), hal ini disebabkan proses pembentukan karbon aktif tidak memungkinkan terbentuknya pori-pori dengan baik. Pada saat pembakaran, residu-residu yang ada pada bahan dasar berupa senyawa-senyawa hidrokarbon ikut terbakar tetapi masih ada tersisa dan tetap masih melekat pada karbon tersebut, residu yang terbakar ini menutupi pori-pori karbon sehingga menurunkan kualitasnya (Sudrajat, 1993).
2.5.2 Metode yang diperbaharui
Metode pembuatan karbon aktif yang diperbaharui dilakukan dengan dua tahap yaitu tahap pengarangan (karbonisasi) dan tahap pengaktifan (aktivasi), dalam metode ini bahan baku dipanaskan dengan jumlah udara seminimal mungkin agar rendemen yang dihasilkan cukup besar. Hasil yang diperoleh dengan metode ini berupa karbon yang memberi keaktifan dan rendemen yang cukup besar. Pada proses pengaktifan terjadi pemecahan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul pada permukaan karbon sehingga pori-pori atau 1uas permukaan menjadi lebih besar.Metode pengaktifan yang umum digunakan dalam pembuatan karbon aktif ada dua cara, yaitu pengaktifan secara kimia dan pengaktifan secara fisika (Sembiring, 2003).
Cheremisinoff dan A. C. Moressi (1978) mengemukakan secara umum dan sederhana proses pembuatan arang aktif terdiri dari tiga tahap, yaitu :
1. Dehidrasi yaitu proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 ºC.
2. Karbonisasi yaitu pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu di atas 170 ºC akan menghasilkan CO, CO2
3. Aktivasi yaitu dekomposisi ter dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO dan asam asetat. Pada suhu 275 ºC, dekomposisi menghasilkan ter, methanol dan hasil samping lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-600 ºC sebagai aktivator.
Proses aktivasi merupakan hal yang penting diperhatikan disamping bahan baku yang digunakan. Yang dimaksud dengan aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara
memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorbsi.
Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah :
1. Aktivasi kimia
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakaian bahan-bahan kimia. Aktifator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl
2, asam-asam
anorganik seperti H
2SO4 dan H3PO4.
2. Aktivasi Fisika
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO
2. Umumnya arang dipanaskan di dalam
tanur pada temperatur 800-900 ºC. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah merupakan reaksi isotherm sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO
2 pada temperatur tinggi
merupakan reaksi endoterm sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan.
2.5.3 Analisis Material
Analisis material dilakukan terhadap daya serap, kadar air dan porositas 1. Daya Serap
Persentase berat air yang mampu diserap filter campuran dan serat di dalam air disebut daya serapan air. Pengujian daya serap ini telah dilakukan terhadap semua jenis variasi sampel yang ada. Pengujian daya serap ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005. Pengujian daya serap air (Water absorbtion) dilakukan pada masing-masing sampel pengeringan. Lama perendaman dalam air adalah selama 24 jam dalam suhu kamar. Massa awal sebelum dan sesudah
direndam diukur. Untuk mendapatan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Dimana :
Mb = Massa sampel dalam keadaan basah (gr) Mk = Massa sampel dalam keadaan kering (gr)
2. Kadar Air
Banyaknya air yang terkandung dalam filter campuran dan serat disebut Kadar Air (KA). Kadar air bahan ditentukan dengan cara pengeringan di dalam oven, sebanyak 5 gram contoh yang telah dihaluskan ditimbang dengan teliti dan ditempatkan dalam cawan aluminium yang telah diketahui massanya, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC selama 3 jam (sampai bobot konstan), selanjutnya contoh didinginkan dalam eksikator selama 15 menit sebelum ditimbang massanya. Kadar air dihitung berdasarkan persamaan:
(2.2)
a = sampel awal (gram)
b = sampel hasil penyusutan (gram)
3. Porositas
Pengujian porositas, dilakukan berdasarkan standar ASTM 20-80a sebagai berikut :
Untuk pengujian porositas, sampel ditimbang dengan neraca dan menghasilkan massa kering, lalu direndam dalam air selama 24 jam, kemudian diangkat dari dalam air untuk memperoleh massa basah. Kemudian dikeringkan dan dihitung volume totalnya. Perhitungan porositas dilakukan dengan persamaan
ms = massa sampel basah diudara ( massa cawan dan sampel basah) dikurangi dengan massa cawan kosong.
md = massa sampel kering diudara
mi = massa didalam zat cair yaitu massa cawan dan sampel penuh air dikurangi massa cawan dan air.
4. Analisis SEM
Untuk pengamatan struktur mikro dengan SEM sebagai berikut, sampel arang tempurung kelapa, zeolit maupun pasir kuarsa yang tanpa aktivasi maupun diaktivasi yang telah dibersihkan dan kering masing-masing ditempelkan pada pemegang sampel (sampel holder) dengan perekat dua muka dilanjutkan dengan pelapisan tipis dalam mesin pelapis tipis (sputter). Kemudian dilakukan pengamtan struktur mikro dengan SEM pada 20 kV dan perbesaran 10.000 X.