HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3 PENGARUH SUHU, KONSENTRASI DAN WAKTU PIROLISIS TERHADAP LUAS PERMUKAAN
Pengaruh luas permukaan adsorben merupakan salah satu karakter fisik yang memiliki peranan penting dimana berhubungan langsung dengan kemampuan adsorpsi adsorben terhadap zat-zat yang dijerap [8].Luas permukaan diukur dari lapisan monolayer dari standar adsorbat, kemudian nilai numeriknya didapat dari densitas adsorbat dan dimensi molekul [23].Semakin luas permukaan adsorben, maka memberikan bidang kontak yang lebih besar sehingga semakin banyak adsorbat yang dijerap dan proses adsorpsi semakin efektif [24]. Beberapa karbon aktif memiliki strukur mesopori yang mengadsorpsi ukuran molekul yang medium [37]. Mesopori akan terbentuk seiring dengan terbentuknya mikropori yang dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi khusunya adsorbat yang memiliki molekul lebih besar [8].
Dalam penelitian ini, metilen biru dipilih dalam riset ini karena telah diketahui kekuatan adsorpsi pada padatan dan dikenal kegunaannya dalam karakterisasi adsorpsi material [53]. Penentuan luas permukaan adsorben kulit salak, pertama-tama dilakukan penentuan panjang gelombang maksimum untuk larutan metilen biru dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis.Pada larutan metilen biru dengan konsentrasi 200 ppm dihasilkan panjang gelombang maksimum pada 668 nm, yaitu pada absorbansi maksimum. Kemudian, kurva standar metilen biru dibuat dengan cara mengukur absorbansi larutan standar metilen biru dengan konsentrasi 20 ppm sampai 200 ppm dengan spektofotometer
UV-Vis pada panjang gelombang maksimum. Dari data absorbansi larutan metilen biru pada berbagai konsentrasi dibuat kurva larutan standar metilen biru antara konsentrasi larutan metilen biru terhadap absorbansi berdasarkan hukum
Lambert Beer.Grafik konsentrasi larutan metilen biru terhadap absorbansi dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru
Persamaan regresi kurva standar metilen biru dinyatakan sebagai y = a + bx, dengan ketentuan y adalah absorbansi dan x adalah konsentrasi larutan metilen biru.Korelasi dinyatakan sempurna jika nilai R2 mendekati 1. Berdasarkan data dan perhitungan didapatkan persamaan regresi linier larutan standar metilen biru adalah y = 0,10x + 3,729 dengan nilai R2 = 0,996. Harga R yang diperoleh mendekati 1, maka dapat disimpulkan bahwa nilai koefisien korelasi layak artinya titik-titik pada kurva kalibrasi mendekati lerengnya.
Laju pemanasan, perbandingan impregnasi dan suhu aktivasi merupakan kondisi yang sensitif dalam pembentukan lingkungan luas permukaan [49].Asam pertama menyerang hemiselulosa dan lignoselulosa lebih mudah diserang pada hidrolisis asam [42].Waktu pirolis parameter lain yang penting yang dapat mempengaruhi kualitas karbon aktif[54]. Pengaruh waktu pirolisis sangat penting terhadap luas permukaan. Adsorpsi metilen blue menyatakan uji yang sama
y = 0.010x + 3.729 R² = 0.996 0 1 2 3 4 5 6 7 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Abso rb an si Konsentrasi (ppm)
Kurva Standar
Kurva Standar Linear (Kurva Standar)Proses adsorpsi dilakukan secara batch, karbon aktif 0,1 gram kedalam larutan metilen biru 200 ppm.Kemudian, diukur konsentrasi larutan sisa metilen biru yang di shaker selama 24 jam dan telah di saring.Dengan menggunakan kurva kalibrasi metilen biru, maka didapat absorbansi pada berbagai konsentrasi larutan.Konsentrasi metilen biru teradsorpsi digunakan untuk menghitung luas permukaan adsorben dengan rumus :
S =
Xm.N.aMr (4.2)
Keterangan:
S = luas permukaan adsorben (m2/g) N = bilangan Avogrado (6,002 x 10-2mol-1) Xm = berat adsorbat teradsorpsi (g/g)
a = luas penutupan oleh 1 molekul metilen biru (197 x 10-20 m2) Mr = massa molekul relatif metilen biru (320,5 g/mol)
Pengaruh suhu, konsentrasi dan waktu pirolisis terhadap luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.3Pengaruh Suhu, Konsentrasi dan Waktu Pirolisis Selama (a) 1 Jam, (b) 2 Jam, dan 3 Jam Terhadap Luas Permukaan
Pada grafik (a), dengan waktu pirolisis selama 1 jam. Pada konsentrasi 10 dan 15% dan pada konsentrasi 20% terjadi fluktuasi luas permukaan pada suhu 500 dan 600 °C. Pada grafik (b) waktu pirolisis selama 2 jam pada konsentrasi 10 dan 15% semakin tinggi suhu semakin besar luas permukaannya, tetapi pada konsentrasi 10 dan 15% terdapat fluktuasi pada suhu 600 °C dan pada 450 °C. Pada konsentrasi 20% terjadi fluktuasi pada setiap suhu 400 dan 450 °C. Sedangkan pada grafik (c) waktu pirolisis selama 3 jam pada konsentrasi 10 dan 20% mengalami penurunan luas permukaan terhadap suhu, tetapi terjadi fluktuasi pada konsentrasi 10% suhu 400 °C, pada konsentrasi 20% pada suhu 500 °C. Pada konsentrasi 20% terjadi penaikan luas permukaan kemudian menurun.
Reaksi kedua uap organik dan panas terdegradasi pada mikropori dinding akan terjadi dan mudah hancur pada struktur karbonnya, penurunan karbon yang berantakan dan mikropori berkurang [55]. Seiring dengan meningkatnya suhu aktivasi, maka luas permukan akan semakin meningkat dan jika telah mencapai titik optimum maka luas permukaan akan menurun karena pori semakin luas dan dapat merusak dinding antar pori sehingga menurunkan porositasnya [13,42].
Tarbuoi, et all., 2014 uji luas permukaan metilen blue pada algae yang menghasilkan semakin lama waktu aktivasi maka adsorpsi metilen bluenya semakin besar[56]. Semakin lama waktu reaksi dapat menyebabkan konversi mikropori menjadi makropori [6].Jadi, hasil pengukuran luas permukaan adsorben pada berbagai konsentrasi telah sesuai dengan standar luas permukaan adsorben komersial yang ada.
Kapasitas adsorpsi pada adsorben berkaitan pada internal permukaan dan volume pori. Umumnya, area permukaan yang lebih luas spesifik pada adsorben, akan lebih baik performance adsorpsinya. Dalam penelitian (Nik, et all. 2006) melakukan pengukuran luas permukaan pada limbah kulit minyak kelapa sawit pada asam fosfat dengan konsentrasi 10, 20, dan 30% menghasilkan semakin tinggi konsentrasi asam posfat maka luas permukaan akan semakin besar[19]. Kecepatan adsorpsi awal yang lebih besar pada produksi karbon dengan agen
aktivasi konsentrasi yang lebih besar [57].Mungkin asam fosfat menempati volum yang menghambat penyusutan, sehingga mempermudah pembentukan porositas ketika diekstraksi dengan pencucian.Namun asam fosfat yang berlebihan tidak dapat lebih meningkatkan porositas karena dapat terbentuk lapisan yang terisolasi.Namun, pada percobaan ini, luas permukaan ada yang menurun. Hal ini mungkin disebabkan oleh pori-pori karbon aktif akan lebih luas atau terbakar dibawah suhu radiasi yang lebih tinggi [5].
Beberapa jenis adsorben memiliki luas permukaan yang besar disebabkan struktur poridimana bervariasi dari 300 sampai 3500 m2/g[23]. Jadi, hasil pengukuran luas permukaan adsorben pada berbagai suhu aktivasi telah sesuai dengan standar luas permukaan adsorben komersial yang ada.Luas permukaan tertinggi yaitu sebesar 6140,065m2/gberada pada suhu suhu 450 °C dengan konsentrasi 15% selama 2 jam.Jadi, hasil pengukuran luas permukaan adsorben pada berbagai suhu, konsentrasi dan waktu aktivasi telah sesuai dengan standar luas permukaan adsorben komersial yang ada.
