PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI
CANGKANG BIJI KETAPANG
Azhary H. Surest, Indra Permana, Rio Gunawan Wibisono
Jurusan Teknik KimiaFakultas Teknik Universitas Sriwijaya
ABSTRAK
Hasil penelitian membuktikan bahwa arang aktif dapat dibuat dari bahan organik maupun anorganik yang mengandung kadar karbon tinggi. Dari sejumlah penelitian yang telah dilakukan, penelitian karbon aktif biasanya dari tempurung kelapa, ampas tebu, serbuk gergaji,macam-macam kayu dan sebagainya. Banyak terdapat material yang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan karbon aktif, salah satunya adalah cangkang biji ketapang. Dalam dunia industri karbon aktif ini umumnya digunakan untuk menghilangkan bau, rasa, warna, dan kontaminan organik lainnya. Pengujian yang dilakukan penelitian ini didasarkan pada syarat mutu karbon aktif sesuai Standar Industri Indonesia No. 0258-88. Pada penelitian ini, dilakukan dengan variabel jenis zat aktivator (HCl, NaOH, dan CaCl2), lamanya waktu aktivasi (24 jam, 22 jam, 20 jam), dan suhu karbonisasi (300oC, 400oC dan 500oC). Adapun parameter analisa hasil adalah volatile matter, kadar air, kadar abu dan daya serap iodium. Karbon aktif terbaik diperoleh dari pada suhu karbonisasi 500oC, dengan menggunakan aktivator HCl, lama aktivasi 24 jam.
Kata kunci: Cangkang Biji Ketapang, karbon aktif
ABSTRACT
Research shows that activated carbon can be made from organic or inorganic materials that contain high levels of carbon. From a number of studies have been conducted, research is usually activated carbon from coconut shell, sugar cane waste, sawdust, wood stuff and so on. There are many materials that can be used for the manufacture of activated carbon, one of which is the seed shells ketapan. In the world activated carbon industry is generally used to remove the smell, taste, color, and other organic contaminants. Tests conducted this study based on the quality of activated carbon requirements in accordance Industry Standard No. Indonesia. 0258-88.In this study, conducted with the variable type of activator substances (HCl, NaOH, and CaCl2), the length of activation time (24 hours, 22 hours, 20 hours), and the carbonization temperature (300oC, 400oC and 500oC). The analysis parameters are the results of volatile matter, moisture content, ash content and iodine absorption. Best activated carbon obtained from the carbonization temperature of 500oC, using HCl activators, activation time 24 hours.
I. PENDAHULUAN
Karbon atau arang aktif adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk yang berasal dari material yang mengandung karbon. Karbon aktif pemakaiannya cukup luas, baik di industri besar maupun kecil. Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktif, bahan tersebut antara lain: tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras dan batubara.
Karbon aktif biasanya digunakan sebagai katalis, penghilangan bau, penyerapan warna, zat purifikasi, dan sebagainya. Untuk industri di Indonesia, penggunaan karbon aktif masih relatif tinggi. Sayangnya, pemenuhan akan kebutuhan karbon aktif masih dilakukan dengan cara mengimpor. Pada tahun 2000 saja, tercatat impor karbon aktif sebesar 2.770.573 kg berasal dari negara Jepang, Hongkong Korea, Taiwan, Cina, Singapura, Philipina, Sri Lanka, Malaysia, Australia, Amerika Serikat, Kanada, Inggris, Jerman, Denmark, dan Italia (Rini Pujiarti, J.P Gentur Sutapa). Konsumsi karbon aktif dunia semakin meningkat setiap tahunnya, misalkan pada tahun 2007 mencapai 300.000 ton/tahun.
Jika ditinjau dari sumber daya alam di Indonesia yang melimpah, maka sangatlah mungkin kebutuhan karbon aktif dapat dipenuhi dengan produksi dari dalam negeri. Seperti saat ini sedang digalakannya mencari energi alternatif pengganti minyak yaitu biodiesel yang berasal dari berbagai macam bahan organik salah satunya biji ketapang. Biji ketapang memiliki kandungan minyak yang cukup tinggi dan juga menurut riset pada jurnal Nasional biji ketapang juga mempunyai nilai gizi yang tinggi sebagai makanan yaitu mie bipang.. Oleh karena itu maka sisa kulit biji ketapang atau cangkang biji ketapang ini dapat dimanfaatkan untuk membuat briket atau karbon aktif karena memiliki unsur karbon. Cangkang atau kulit bijinya cukup keras.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah menentukan jenis zat aktivator yang paling baik padapembuatan karbon aktif yang
memenuhi syarat mutu karbon aktif., menentukan suhu karbonisasi dan waktu aktivasi yang paling baik dalam pembuatan karbon aktif yang memenuhi syarat mutu karbon aktif, dan memperoleh bahan baku baru yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan karbon aktif.
II. FUNDAMENTAL 2.1. Tanaman Ketapang
Pohon Ketapang (Terminalia
Catappa) terdistribusi secara luas di
Indonesia. Terminalia (Combretaceae) tersebar dari Sumatera sampai Papua.
Terminalia dapat tumbuh pada dataran rendah
sampai dataran tinggi, di hutan primer maupun sekunder, hutan campuran Dipterocarpaceae, hutan rawa, hutan pantai, hutan jati atau sepanjang sungai (Whitmore et al., 1997
dalam Wardani et al., 2006)
Buahnya adalah buah berbiji dengan panjang 5-7 cm dan lebarnya 3-5,5 cm, pada awalnya hijau, kemudian kuning dan akhirnya merah ketika matang, berisi biji tunggal (Anonimus, 2003). Bijinya dilapisi kulit atau cangkang yang keras.
2.2 Karbon Aktif
Karbon aktif merupakan arang dengan struktur amorphous atau mikrokristalin yang sebagian besar terdiri karbon bebas dan memiliki “permukaan dalam” (internal
surface), biasanya diperoleh dengan perlakuan
khusus dan memiliki luas permukaan berkisar antara 300-2000 m2/gr.
Secara umum, ada dua jenis karbon aktif yaitu karbon aktif fasa cair dan karbon aktif fasa gas. Karbon aktif fasa cair dihasilkan dari material dengan berat jenis rendah, seperti arang dari bambu kuning yang mempunyai bentuk butiran (powder), rapuh (mudah hancur), mempunyai kadar abu yang tinggi berupa silika dan biasanya digunakan untuk menghilangkan bau, rasa, warna, dan kontaminan organik lainnya. Sedangkan karbon aktif fasa gas dihasilkan dari material dengan berat jenis tinggi
2.2.1 Kegunaan Karbon Aktif
(Sumber : Pusat Dokumentasi Dan Informasi Ilmiah, 1997)
Tabel 2.1 Manfaat Karbon Aktif dalam Dunia Industri
Industri Digunakan Untuk GAS
1. Pemurnian gas
Desulfurisasi, menghilangkan gas beracun/ bau busuk/ asap, menyerap racun
2.. Katalisator Reaksi katalisator atau pengangkut vinil klorida dan vinil asetat
ZAT CAIR 1. Industri obat dan makanan
Menyaring dan
menghilangkan warna/ bau/ rasa yang tidak enak pada makanan
2. Minuman ringan, minuman keras
Menghilangkan warna dan bau pada arak, minuman keras & minuman ringan 3. Pengolahan
Air
Menyaring, menghilangkan bau, warna, zat pencemar dalam air, dan alat pengolahan air 4. Pengolahan
air buangan
Membersihkan air buangan dari pencemar, warna, bau, logam berat
5. Pelarut yang digunakan kembali
Penarikan kembali berbagai pelarut sisa (metanol, etil asetat dan lainnya) LAIN - LAIN 1. Pengolahan pulp Pemurnian, penghilangan bau 2. Pengolahan pupuk Pemurnian 3. Pengolahan emas Pemurnian 4. Pengolahan minyak makan dan glukosa
menghilangkan bau, warna serta rasa tidak enak
Persyaratan mutu karbon aktif dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 2.2 Syarat Mutu Karbon Aktif (SII. 0258-88)
Jenis Uji Persyaratan Butiran Padatan Bagian yang hilang pada pemanasan 950oC Max. 15% Max. 25%
Air Max. Max.
4,4% 15%
Abu Max.
2,5%
Max.10 % Daya serap terhadap I2 Min. 750
mg/g
Min. 75 mg/g
Sumber : Pusat Dokumentasi dan Informasi Ilmiah, LIPI 1997
2.2.2 Proses Pembuatan Karbon Aktif Secara garis besar, ada 3 tahap pembuatan karbon aktif, yaitu:
1. Proses Dehidrasi
Adalah proses penghilangan air pada bahan baku melalui reaksi kimia dengan nisbah 2:1.
2. Proses Karbonisasi
Adalah proses pembakaran bahan baku dengan menggunakan udara terbatas dengan temperatur udara antara 3000C sampai 9000C sesuai dengan kekerasan bahan baku yang digunakan. Proses ini menyebabkan terjadinya penguraian senyawa organik yang menyusun struktur bahan membentuk metanol, uap asam asetat, tar, dan hidrokarbon. Material padat yang tertinggal setelah proses karbonisasi adalah karbon dalam bentuk arang dengan permukaan spesifik yang sempit.
3. Proses Aktivasi
Proses aktivasi dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu:
a. Proses Aktivasi Termal
Proses aktivasi termal umumnya melibatkan gas pengoksidasi seperti oksida oleh udara pada temperatur rendah, uap CO2 atau aliran gas pada temperatur
tinggi (Pohan, 1993) b. Proses Aktivasi Kimia
Proses aktivasi kimia merujuk pada pelibatan bahan-bahan kimia atau reagen pengaktif. Menurut Kirk and Othmer (1940), bahan kimia yang dapat digunakan sebagai pengaktif diantaranya CaCl2, Ca(OH)2, NaCl, MgCl2, HNO3,
HCl, Ca3(PO4)2, H3PO4, ZnCl2, dan
sebagainya. Aktivasi kimia dilakukan dengan mencampur material karbon dengan reagen pengaktif, selanjutnya campuran dikeringkan dan dipanaskan. Hessler (1951) dan Smith (1992)
menyatakan bahwa unsur-unsur mineral aktivator masuk diantara plat heksagon dari kristalit dan memisahkan permukaan yang mula-mula tertutup. Dengan demikian, saat pemanasan dilakukan, senyawa kontaminan yang berada dalam pori menjadi lebih mudah terlepas. Hal ini menyebabkan luas permukaan yang aktif bertambah besar dan meningkatkan daya serap karbaktif.
2.2.3. Zat Aktifator
Aktifator adalah zat atau senyawa kimia yang berfungsi sebagai reagen pengaktif dan zat ini akan mengaktifkan atom-atom karbon sehingga daya serapnya menjadi lebih baik. Zat aktifator bersifat mengikat air yang menyebabkan air yang terikat kuat pada pori-pori karbon yang tidak hilang pada saat karbonisasi menjadi lepas. Selanjutnya zat aktifator tersebut akan memasuki pori dan membuka permukaan arang yang tertutup. Dengan demikian pada saat dilakukan pemanasan, senyawa pengotor yang berada dalam pori menjadi lebih mudah terserap sehingga luas permukaan karbon aktif semakin besar dan meningkatkan daya serapnya III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian 3.1.1. Lokasi Penelitian
Penelitian pembuatan karbon aktif dari Cangkang Biji Ketapang (Terminalia catappa ) dilakukan dengan percobaan di Laboratorium Penelitian Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya, Indralaya.
3.1.2. Waktu Pelaksanaan Penelitian Penelitian dilaksanakan dari bulan Juli sampai dengan Desember 2009.
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat Pembuatan Karbon Aktif 1. Furnace
2. Pompa vakum
3. Ayakan Vibrator Screen 4. Crucible 5. Gelas beker 6. Erlenmeyer 3.2.2 Alat Analisa 1) Oven listrik 2) Centrifuge. 3) Neraca analitis 4) pH meter 5) Alat titrasi 3.2.3. Bahan
1) Bahan baku berupa Cangkang Biji Ketapang yang berasal dari pohon ketapang di UNSRI Fakultas MIPA. 2) Zat aktivator berupa larutan HCl,
NaOH, dan CaCl2 0,3 M.
3) Aquadest.
4) Bahan analisa: Amilum, Natrium tiosulfat, dan Iodium.
3.3. Prosedur Penelitian
Diagram Prosedur Pembuatan Karbon Aktif
3.3.1. Prosedur Pembuatan Karbon
1) Pada tahap pertama dilakukan preparasi bahan baku. Bahan baku jika basah maka kita keringkan, kita oven.
2) Bahan baku dalam keadaan kering dikarbonisasi di dalam furnace selama 15 menit dengan suhu pembakaran 300oC, 400oC, 500oC..
Pengeringan
Karbonisasi
Penggilingan
Preparasi Bahan Baku
Aktifasi
3) Arang yang dihasilkan digiling di krus porselin, kemudian diayak dengan ayakan 250 µm.
4) Kemudian arang diaktifasi di dalam larutan aktifator HCL, NaOH dan CaCL2 0,3 M dengan waktu aktifasi
tertentu. Sampel kemudian disaring dengan kertas saring, dan dicuci dengan aquadest hingga pH 7. Sampel dikeringkan dalam oven dari suhu kamar sampai suhu 150oC selama 2 jam.
5) Sampel hasil kemudian di uji mutunya dengan metode pengujian yang tertera pada prosedur analisa (point 3.3.2)
a. Prosedur Penentuan Jenis Aktifator Prosedur penentuan jenis aktifator sama dengan point 3.3.1, hanya yang divariasikan jenis aktifatornya yaitu HCl, NaOH, CaCl2.
b. Prosedur Penentuan Waktu Aktifasi Pada tahap ini, prosedur sama dengan point 3.3.1, hanya yang divariasikan waktu aktifasi selama 20 jam, 22 jam, dan 24 jam.
3.3.2. Prosedur Analisa Pengujian Mutu Karbon Aktif
Ada tiga macam pengujian yang dilakukan pada pembuatan karbon aktif ini yaitu uji bagian yang hilang pada pemanasan 950oC (volatile matter), uji kadar air, uji kadar abu dan uji daya serap terhadap iodium.
a. Uji Bagian yang Hilang pada Pemanasan 950oC (Volatile Matter) (SII)
Karbon aktif dipanaskan sampai suhu 950oC dalam furnace. Setelah suhu tercapai, karbon dibiarkan dingin dalam furnace dalam kondisi tidak berhubungan dengan udara luar. Setelah dingin dimasukkan ke dalam desikator dan ditimbang.
dengan : a = berat karbon aktif mula-mula (gram)
b = berat karbon aktif setelah dipanaskan (gram)
b. Uji Kadar Air (SII)
Karbon aktif ditimbang seberat 1 gram dan dimasukkan ke dalam krus porselin yang telah dikeringkan, kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 115oC selama 3 jam, selanjutnya sampel karbon aktif didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kadar air dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Kadar air
x
100
%
a
b
a
−
=
dengan: a = berat karbon aktif mula-mula (gram)
b = berat karbon aktif setelah dikeringkan (gram)
c. Uji Daya Serap terhadap Iodium (SII) Pengujian terhadap daya serap iodium dilakukan melalui tahapan sebagai berikut:
1. Karbon aktif ditimbang sebanyak 0,5 gram dan dicampurkan dengan 50 ml larutan Iodium 0,1 N, kemudian dikocok dengan alat pengocok selama 15 menit.
2. Setelah itu sampel disentrifuge sampai karbonnya turun.
3. Kemudian diambil 10 ml larutan sampel dan dititrasi dengan larutan Natrium Tiosulfat 0,1 N.
4. Jika warna kuning pada larutan mulai samar, ke dalam larutan tersebut ditambahkan larutan amilum 1% sebagai indikator sehingga berwarna biru tua.
5. Larutan dititrasi kembali sampai warna biru tua berubah menjadi warna bening. Dimana : % 100 % x a b a matter Volatile = − W x x N x V 5 69 , 12 ) 1 , 0 10 ( mg/g , diadsorpsi yang Iod − =
V = Larutan natrium tio-sulfat yang diperlukan, ml.
N = Normalitas Larutan natrium tio-sulfat.
12,69 = Jumlah Iod sesuai dengan 1 ml larutan natrium tio-sulfat 0,1 N W = Contoh, gram.
d. Uji Kadar Abu
Karbon aktif yang ditimbang seberat 1 gram dimasukkan ke dalam kurs porselin yang telah diketahui beratnya. Lalu diabukan dalam furnace secara perlahan setelah semua karbon hilang. Nyala diperbesar pada suhu 800oC selama 2 jam. Bila seluruh karbon telah menjadi abu, dinginkan dalam desikator lalu ditimbang hingga diperoleh bobot tetapnya.
Kadar abu
x
100
%
sampel
berat
abu
berat
=
IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Uji Bagian yang Hilang pada Pemanasan 950oC
Pengujian ini bertujuan untuk melihat seberapa besar bagian yang hilang dari karbon aktif apabila dilakukan pemanasan hingga 950oC. Hasil analisa dari uji bagian yang hilang dapat dilihat pada gambar berikut,
Gambar 4.1.a. Uji Bagian yang Hilang pada Pemanasan 950oC
Dengan zat aktifator HCL
Gambar 4.1.b. Uji Bagian yang Hilang pada Pemanasan 950oC
Dengan zat aktifator NaOH
Gambar 4.1.c. Uji Bagian yang Hilang pada Pemanasan 950oC
Dengan zat aktifator CaCl2.
Pada penelitian ini, kadar zat mudah menguap yang dihasilkan berkisar antara 7.0 ~ 23.9% (tabel lampiran B). Untuk zat aktifator HCL Kadar zat mudah menguap terendah 7,0 % diperoleh dari karbon aktif suhu karbonisasi 300oC dan waktu aktifasi 22 jam dan tertinggi 23,97% dengan suhu karbonisasi 500oC dan waktu aktifasi 20 jam. Untuk zat aktifator NaOH kadar zat mudah menguap terendah 10,85% diperoleh dari karbon aktif dengan suhu karbonisasi 400oC dan waktu aktifasi 24 jam dan tertinggi 13,05% dengan suhu karbonisasi 300oC dan waktu aktifasi 24 jam. Dan untuk zat aktifator CaCl2 kadar zat mudah
menguap terendah 9,53 % diperoleh dari arang aktif dengan suhu karbonisasi 300oC dan waktu aktifasi 20 jam dan tertinggi 14,81% dengan suhu karbonisasi 300oC dan waktu aktifasi 24 jam
Dari keseluruhan perhitungan data hasil pengujian bagian yang hilang pada pemanasan 950oC (volatile matter), karbon aktif yang dihasilkan memenuhi syarat mutu karbon aktif yang ditetapkan SII No. 0258-88 maks. 25 %. Kadar zat mudah menguap terendah 7,0 % diperoleh dari karbon aktif dengan aktifator HCL suhu karbonisasi 300oC dan waktu aktifasi 22 jam dan tertinggi 23,97 % dengan aktifator HCL suhu karbonisasi 500oC dan waktu aktifasi 20 jam
Menurut Pari et al. (2000) tingginya kadar volatile matter disebabkan karena tidak sempurnanya penguraian senyawa non karbon seperti CO
2, CO dan H2. Selain itu, pada
penelitian kali ini dari grafik terlihat bahwa semakin lama waktu aktivasi, kadar volatile matter yang terkandung didalam karbon aktif semakin menurun kecuali pada aktifator CaCl2
suhu karboniasi 300oC dan pada aktifator HCl suhu karboniasi 300oC. Dan semakin tinggi suhu karboniasi (500oC) kadar volatil metter menurun. Hal ini disebabkan karena suhu (400oC-500oC) kandungan karbonnya tinggi berkisar 80% hingga mencapai temperatur 700oC (menurut Hawley), sehingga kadar volatil metternya rendah kecuali pada aktifator HCl suhu karboniasi 400oC-500oC.
4.2. Uji Kadar Air
Pengujian kadar air dilakukan untuk mengetahui kandungan air yang tersisa pada karbon aktif setelah melalui proses pengaktifan dengan zat aktivator. Hasil analisa dari uji kadar air dapat dilihat pada gambar berikut,
Gambar 4.2.a. Uji Kadar Air dengan zat aktifator HCL
Gambar 4.2.b. Uji Kadar Air dengan zat aktifator NaOH
Gambar 4.2.c. Uji Kadar Air dengan zat aktifator CaCl2
Kadar air arang aktif yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 8.02-16.58 % (tabel lampiran C). Kadar air tertinggi 16,58 % diperoleh dari karbon aktif dengan aktifator NaOH suhu karbonisasi 400oC dan waktu aktifasi 24 jam dan terendah 8.02 % diperoleh dari karbon aktif dengan aktifator HCL suhu karbonisasi 400oC dan waktu aktifasi 20 jam.
Pada penelitian kali ini dari grafik terlihat bahwa semakin lama waktu aktivasi, kadar air yang terkandung didalam karbon aktif meningkat. Hal ini dikarenakan semakin lama aktifasi semakin banyak kandungan air yang teserap karbon aktif. Selain itu semakin tinggi suhu karbonisasi kadar air menurun, hal ini karena kandungan air telah banyak hilang pada pemanasan awal saat karbonisasi.
Kadar air yang dihasilkan dari penelitian ini memenuhi standar kualitas karbon aktif berdasar SII 0258-88, yaitu maksimal 15% untuk arang aktif bentuk serbuk, kecuali karbon aktif dengan aktifator
NaOH suhu karbonisasi 400oC dan waktu aktifasi 24 jam kadar air 16,58 %, berarti kadar air diatas batas maksimal SII 0258-88, hal dapat disebabkan karena karbon aktif tersebut masih mengandung kadar air yang relatif cukup besar pada pori-pori karbon aktif bisa karena tutup tempat karbon aktif yang terbuka lama. Secara keseluruhan kadar air hasil penelitian ini relatif kecil, hal ini menunjukkan bahwa kandungan air terikat bahan baku yang dikarbonisasi lebih dahulu keluar sebelum diaktivasi.
4.3. Uji Daya Serap terhadap Iodium Penentuan adsorpsi iodium bertujuan untuk mengetahui kemampuan karbon aktif dalam menyerap molekul-molekul berdiameter kecil. Hasil studi literatur menunjukan kecenderungan semakin kecil ukuran karbon aktif, maka karbon aktif yang dihasilkan mempunyai daya serap tinggi. Aktivasi juga merupakan hal penting
dalam peningkatan daya serap karbon aktif, dimana molekul adsorbat masuk ke dalam permukaan adsorben oleh energi intermolekular yang relatif rendah.
Banyaknya molekul yang masuk ke dalam pori-pori karbon akan dibatasi oleh volume pori-pori karbon tersebut, sehingga pada saat-saat tertentu adsorpsi akan setimbang seiring dengan penuhnya volume pori-pori karbon oleh adsorbat. Menurut Durbidin-Serpinski dalam Jankowska (1991), kesetimbangan adsorpsi dapat tercapai apabila molekul adsorbat bersifat polar dan merupakan vapour liquid (cairan mudah menguap), dapat mengisi semua pori-pori karbon aktif sehingga penuh. Pada saat dimana sejumlah karbon aktif sebagai adorben telah penuh terisi oleh molekul-molekul adsorbat, maka akan terjadi kejenuhan didlam pori-pori karbon yang mengakibatkan kereaktifan adsorpsi semakin minim dan terjadi kesetimbangan adsorpsi.
Hasil analisa dari pengujian daya serap karbon aktif terhadap Iodium dapat dilihat pada gambar berikut, dengan data penelitian dan perhitungan dapat dilihat pada lampiran.
Gambar 4.3.a. Uji Daya Serap terhadap Iodium dengan aktifator HCL
Gambar 4.3.b. Uji Daya Serap terhadap Iodium dengan aktifator NaOH
Gambar 4.3.c. Uji Daya Serap terhadap Iodium dengan zat aktifator CaCl2
Penetapan daya serap arang aktif terhadap daya serap iodium bertujuan untuk mengetahui kemampuan arang aktif untuk menyerap larutan berwarna. Daya serap iodium yang diperoleh berkisar antara 729 ~ 813 mg/g (tabel lampiran D). Daya serap
tertinggi 813,49 mg/g diperoleh dari karbon aktif dengan aktifator HCL suhu karbonisasi 500oC dan waktu aktifasi 24 jam dan terendah 729,23 mg/g diperoleh dari karbon aktif dengan aktifator CaCl2 suhu karbonisasi
400oC dan waktu aktifasi 24 jam. Daya serap karbon aktif terhadap iodium yang dihasilkan dari penelitian ini semuanya memenuhi standar kualitas arang aktif berdasarkan SII-0258-88, yaitu minimal 750 mg/g. Kecuali karbon aktif dengan aktifator CaCl2 suhu
karbonisasi 400oC dan waktu aktifasi 24 jam. Hal ini disebabkan oleh senyawa hidrokarbon yang masih tertinggal pada permukaan karbon aktif.
Besarnya daya serap arang aktif terhadap iodium kemungkinan disebabkan senyawa hidrokarbon yang tertinggal pada permukaan arang terbuang pada waktu aktifasi, sehingga permukaannya menjadi aktif.
4.4. Uji Kadar Abu
Kadar abu merupakan persentase abu yang dihasilkan dari pembakaran sempurna dari suatu bahan organik. Kandungan abu berupa bahan organik maupun mineral yang tidak dapat dibakar atau sisa yang tetap tertinggal setelah pembakaran, misalnya silika dan oksida. Penentuan kadar abu bertujuan untuk mengetahui jumlah oksida yang terkandung dalam karbon aktif. Makin banyak oksida, maka kadar abu karbon aktif makin tinggi. Hasil analisa dari uji kadar abu dapat dilihat pada gambar berikut, dengan data penelitian dan perhitungan dapat dilihat pada lampiran.
Gambar 4.4.a. Uji Kadar Abu dengan zat aktifator HCL
Gambar 4.4.b. Uji Kadar Abu dengan zat aktifator NaOH
Gambar 4.4.c. Uji Kadar Abu dengan zat aktifator CaCl2
Penetapan kadar abu karbon aktif dilakukan untuk mengetahui kandungan oksida logam dalam karbon aktif. Pada penelitian ini kadar abu yang dihasilkan berkisar antara 3.,50~11,13% (Tabel lampiran F). Kadar abu karbon aktif terendah 3,50 % dihasilkan pada aktifator CaCl2 suhu
karbonisasi 300oC dan waktu aktifasi 20 jam, sedangkan tertinggi 11,13 % dihasilkan pada aktifator NaOH suhu karbonisasi 500oC dan waktu aktifasi 24 jam. Hasil penelitian kadar abu ini memenuhi standar kualitas karbon aktif menurut SII 0258-88 maks. 10%, kecuali kadar abu yang dihasilkan pada aktifator NaOH suhu karbonisasi 500oC dan waktu aktifasi 24 jam.
Hasil penelitian ini menunjukkan adanya kecenderungan semakin tinggi suhu karbonisasi maka kadar abu yang dihasilkan
semakin besar dan semakin lama waktu aktifasi maka kadar abu semakin meningkat. 4.5 Pembahasan Penentuan Suhu
Karbonisasi, Jenis Aktivator dan waktu aktifasi yang paling efektif. Dari analisa di atas terlihat bahwa daya serap terbaik dari karbon aktif terhadap iodium terdapat pada karbon aktif dengan suhu karbonisasi 500 oC, aktivator HCl dan waktu aktifasi 24 jam, yaitu sebesar 813,493 mg/g. Sedangkan untuk uji bagian yang hilang pada pemansan 950oC, kadar air dan kadar abu telah memenuhi standar SII. Untuk Uji bagian yang hilang pada pemansan 950oC suhu karbonisasi 500 oC, aktivator HCl, dan waktu aktifasi 24 jam yaitu sebesar 20,07%. Untuk uji kadar air suhu karbonisasi 500 oC, aktivator HCl, dan waktu aktifasi 24 jam yaitu sebesar 9,26% dan untuk uji kadar abu suhu karbonisasi 500 oC, aktivator HCl, dan waktu aktifasi 24 jam yaitu sebesar 8,23%.
Dari studi literatur diketahui bahwa pada suhu 500oC terjadi proses pemurnian arang, dimana kadar karbon akan meningkat mencapai 90%. Sedangkan pada suhu 300oC,dan suhu 400oC kadar karbon yang terbentuk hanya mencapai 60% dan 80%. Jika ditinjau dari jenis aktivatornya, aktivator HCl dapat menghilangkan senyawa-senyawa pengotor seperti silika dan membentuk logam silikat yang dapat larut dalam air.
Sedangkan daya serap iodium semakin besar seiring bertambahnya waktu aktifasi. Hal ini disebabkan semakin lama waktu aktifasi akan menyebabkan semakin banyaknya zat pengotor yang berupa zat organik maupun anorganik larut dan lepas dari permukaan pori-pori karbon, sehingga menyebabkan peningkatan daya serap.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa suhu karbonisasi, jenis aktivator dan waktu aktifasi yang paling efktif dan baik dalam pembuatan karbon aktif dari cangkang biji ketapang adalah pada suhu 500oC, aktivator HCl, dan waktu aktifasi 24 jam. V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
1) Cangkang biji ketapang dapat digunakan dalam pembuatan karbon aktif sesuai standar SII 0258-88.
2) Kondisi yang paling baik dan efektif dalam pembuatan karbon aktif dari cangkang biji ketapang adalah pada suhu karbonisasi 500oC, dengan menggunakan aktivator HCl 0,3 M dan lama aktivasi 24 jam.
3) Karbon aktif tersebut memnuhi syarat mutu karbon aktif menurut SII No. 0258-88 dengan data sebagai berikut: bagian yang hilang pada pemanasan 950oC sebesar 20,07%, kadar air 9,26%, kadar abu 8,23%, dan daya serap terhadap iodium 813,493 mg/g.
5.2. Saran
1) Penelitian lebih lanjut jenis zat aktivator lainnya yang dapat memberikan hasil yang lebih baik.
2) Penerapan aplikasi pemanfaatan karbon aktif dalam dunia industri.
3) Penggunaan bahan organik lainnya dalam pembuatan karbon aktif.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous.2003. Syarat Mutu dan Uji Arang
Aktif SII No. 0258-88. Balai Perindustrian
dan Perdagangan : Palembang
Anonymous. 1997. Manfaat Karbon Aktif
dalam Dunia Industri. Pusat Dokumentasi
dan Informasi Ilmiah. Jakarta
Djatmiko, B., dkk. 1981. Pengolahan Arang
dan Kegunaannya. IPB. Bogor
H, Pohan. 1993. Prospek Penggunaan Karbon
Aktif dalam Industri. Warta IHP. Bogor
Isnijah. 1990. Pengembangan Bahan Baku
Kimia Karbon Aktif. Puslitbang Kimia
Terapan LIPI. Jakarta
Jankwoska, H., Swiatkowski, A., and Choma, J. 1991. Active Carbon. , 1st Published Ellis Hardwood. USA
http://en.wikipedia.org/wiki/terminalia_catapp a. Agustus 2009
Flores, E.M.1994. Terminalia catappa L. Academica Nacional de Ciencias de Costa Rica, Costa Rica.
Anonimus. 2003. Terminalia catappa
Pari, G., 1999. Pembuatan Arang Aktif dari
Tandan Kosong Kelapa Sawit.: Buletin
Penelitian Hasil Hutan. Bogor
Pujiarti, R.2007 Mutu Arang Aktif dari Limbah
Kayu Mahoni (Swietenia macrophylla King) sebagai Bahan Penjernih Air.
