Abstrak— Telah dilakukan penelitian untuk membuat adsorben emisi gas CO kendaraan bermotor dari fly ash batubara. Fly ash dengan ukuran butir 325 mesh dikarakterisasi dengan XRF dan XRD. Aktivasi fisis dilakukan dengan variasi suhu 500 0C, 520 0C, 540 0C, 560 0C, 580 0C dan 600 0C. Aktivasi kimia dilakukan dengan cara mencampur fly ash dan NaOH dengan perbandingan massa 1 : 1,2 kemudian dilakukan pembakaran pada suhu 7500C selama 1 jam dan pencucian menggunakan akuades sehingga pH fly ash netral. Selanjutnya dilakukan proses pengeringan pada suhu 1000C selama 1 jam. Hasil XRF sebelum aktivasi menunjukkan kandungan unsur Si 9,3% dan Al 1,8%. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan perubahan kandungan mineral setelah aktivasi fisis tidak signifikan dibandingkan setelah aktivasi kimia. Setelah dilakukan uji adsorpsi didapatkan bahwa adsorben yang paling optimum dalam menyerap gas buang CO adalah adsorben yang telah diaktivasi fisis pada suhu 5400C dan diaktivasi kimia dengan NaOH, dengan perbandingan massa antara fly ash : NaOH = 1 : 1,2. Sedangkan energi aktivasi yang dibutuhkan untuk proses adsorpsi gas CO sebesar 50,2660 Joule/mol.
.
Kata Kunci— aktivasi, fly ash, karakterisasi I. PENDAHULUAN
atubara merupakan salah satu sumber energi alternatif di samping minyak dan gas bumi. Dipilihnya batubara sebagai sumber energi karena batubara relatif lebih murah dibanding minyak bumi. Khususnya di Indonesia yang memiliki sumber batubara yang sangat melimpah, batubara menjadi sumber energi alternatif yang potensial. Oleh karena itu, penggunaan batubara di Indonesia meningkat pesat setiap tahunnya. Data menunjukkan bahwa penggunaan batubara di Indonesia mencapai 14,1% dari total penggunaan energi lain pada tahun 2003. Diperkirakan penggunaan energi batubara ini akan terus meningkat hingga 34,6% pada tahun 2025[1]. Di samping potensinya sebagai sumber energi alternatif yang relatif murah, penggunaan batubara ini menghasilkan limbah yang dapat mencemari lingkungan yaitu limbah gas seperti CO2, NOX, CO, SO2, hidrokarbon dan limbah padat. Limbah padat tersebut berupa abu, yaitu abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Menurut data Kementrian Lingkungan Hidup pada tahun 2006, limbah fly ash yang dihasilkan mencapai 52,2 ton/hari, sedangkan limbah bottom ash mencapai 5,8 ton/hari[1].
Fly ash batubara merupakan limbah buangan yang biasanya dilepaskan begitu saja di udara tanpa adanya pengendalian khusus untuk melepaskan fly ash ke udara. Padahal fly ash batubara merupakan salah satu jenis limbah
B3, sehingga sangat berbahaya jika mencemari udara sekitar. Fly ash umumnya disimpan sementara pada pembangkit listrik tenaga batubara, dan akhirnya dibuang di landfill (tempat pembuangan). Penumpukan fly ash batubara ini menimbulkan masalah bagi lingkungan, yaitu mencemari lingkungan udara maupun lingkungan tanah[2].
Selama ini, berbagai pemanfaatan dari fly ash dengan mengetahui unsur dan mineralnya adalah sebagai bahan mentah (raw material) untuk produksi semen dan bahan konstruksi [2]. Bentuk pemanfaatan dari limbah fly ash adalah dengan mengubahnya menjadi adsorben [3]. Sebagai adsorben, fly ash memiliki keuntungan yaitu harganya yang ekonomis dan baik digunakan dalam pengelolaan limbah gas ataupun cair, serta mampu menyerap logam-logam berat yang terkandung dalam limbah[4]. Untuk mengolah kembali fly ash sebagai bahan baru yang memiliki nilai manfaat, maka dilakukan proses aktivasi fisis dan aktivasi kimia. Aktivasi fisis dilakukan dengan proses pembakaran pada suhu tinggi, sedangkan aktivasi kimia dilakukan dengan pencampuran antara fly ash dengan larutan asam ataupun basa.
Penelitian tugas akhir ini memiliki tujuan untuk untuk membuat fly ash batubara sebagai adsorben emisi gas buang CO kendaraan bermotor. Manfaat dari tugas akhir ini adalah mendapatkan solusi dari pemanfaatan fly ash batubara sebagai adsorben gas buang CO bernilai ekonomis guna mengurangi polusi udara dan tanah.
II. METODOLOGIPENELITIAN 2.1 Bahan
Fly Ash batubara yang digunakan berasal dari PT. Semen Gresik Pabrik Tuban dengan batubara jenis lignit. Jenis batubara lignit merupakan jenis batubara yang paling rendah kualitasnya. Jenis batubara lignit digunakan sebagai bahan bakar pada mesin pembakaran seperti di pebangkit listrik atau pabrik pembuat semen. Adapun untuk ukuran dari fly ash batubara pada PT. Semen Gresik adalah sebesar 325 mesh.
2.2 Metode
Pada proses aktivasi yang dilakukan terdapat dua macam yaitu aktivasi fisis dan aktivasi kimia. Aktivasi fisis dilakukan dengan pemanasan sampel pada temperatur 500°C, 520°C, 540°C, 560°C, 580°C, dan 600°C selama 1 jam. Aktivasi kimia yaitu dengan mencampurkan fly ash dan NaOH dengan perbandingan massa fly ash : NaOH = 1 : 1,2 dimana NaOH padat yang digunakan pencampuran harus digerus sebelumnya
Pemanfaatan Fly Ash Batubara sebagai Adsorben
Emisi Gas CO pada Kendaraan Bermotor
Ayu Lasryza dan Dyah Sawitri, ST, MT
Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: joe@ep.its.ac.id
hingga butirannya menjadi halus dan mudah dicampurkan dengan fly ash.
Selanjutnya setelah pencampuran fly ash dan NaOH maka dilakukan alkali fusi yaitu pembakaran fly ash dengan alkali yaitu NaOH pada suhu tinggi, dalam hal ini 750°C selama 1 jam pada muffle furnace. Setelah didinginkan, maka campuran fly ash dengan NaOH yang telah menjadi padatan digerus lagi hingga halus, kemudian dicampur dengan aquades L/S 1:5 yang diaduk selama 30 menit, suhu 800C dan putaran 300 rpm secara konstan dengan menggunakan magnetic stirrer.
Proses selanjutnya yaitu pencucian, dimana hasil campuran dengan akuades disaring, dicuci dengan akuades pula hingga pH netral dan substrat hasil penyaringan dikeringkan pada suhu 1000C selama 1 jam. Penyaringan digunakan rangkaian alat saring yang teridiri dari vacuum pump, corong Butchner, tabung elemeyer Butchner, dan kertas saring di mana antara tabung elemeyer Butchner agar proses penyaringan lebih cepat.
2.3Karakterisasi
Karakterisasi yang dilakukan pada adsorben dari fly ash adalah berupa karakterisasi XRF, XRD, dan TGA. XRF (X-Ray Fluorecence) digunakan untuk menentukan komposisi unsur dari suatu bahan baik padatan maupun cairan. Pada penelitian ini, XRF yang digunakan adalah yang berada di Laboratorium Studi Energi dan Rekayasa LPPM ITS. Analisis XRF digunakan untuk mengetahui komposisi kimia unsur termasuk unsur oksida fly ash yang dihasilkan. Analisis dilakukan menggunakan instrument XRF Minipal4 PANalytical dengan suhu operasi ruangan antara 50C - 350C dan dimensi instrumen 220 x 530 x 500 mm. XRD (X-ray Diffractometer) merupakan suatu metode analisis kualitatif yang memberikan informasi mengenai kekristalan suatu mineral tertentu. Karakterisasi XRD dilakukan di Laboratorium XRD Biro Pengembangan Produk di PT. Semen Gresik. XRD yang digunakan adalah Pesawat Sinar-X Bruker AXS D8 Focus. Pesawat Sinar-X Bruker AXS tipe D8 Focus mempunyai variasi tegangan tabung dari 10 kV hingga 50 kV dan arus tegangan tabungnya bervariasi dari 5 mA hingga 50 mA dengan maximum power 2400 W. Adapun massa yang digunakan untuk proses analisis XRD adalah seberat 2 gram. SEM (Scanning Electronic Microscop) merupakan salah satu teknik karakterisasi dari suatu material untuk mengetahui morfologi suatu material. Analisis TGA Telah bertujuan untuk mengetahui perubahan massa yang terjadi pada fly ash apabila suhu dinaikkan terhadap perubahan waktu. Adapun instrumen TGA yang digunakan adalah TGA/DSC Mettler Toledo yang ada di Laboratorium Studi Energi dan Rekayasa LPPM ITS. Proses pengukuran dilakukan dengan laju kenaikan 10°C per menit dengan rentang suhu pengukuran 0 sampai 1100°C. Cuplikan fly ash yang digunakan adalah sebesar + 1 gram.
2.4 Pengujian Adsorpsi
Pengujian adsorpsi dilakukan pada sampel adsorben yang dikompaksi terlebih dahulu. Proses adsorpsi dilakukan pada pengurangan kadar emisi gas CO pada knalpot motor. Knalpot didesain sedemikian rupa agar dapat digunakan proses
adsorpsi. Sedangkan motor yang digunakan adalah engine motor merk Honda Karisma tahun pembuatan 2010. Alat ukur yang digunakan dengan merk SPX EGA 2000. Dalam pengujian adsorpsi gas CO dilakukan di Laboratorium Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar Jurusan Teknik Mesin FTI ITS.
Adapun desain knalpot dan knalpot yang digunakan pada proses pengujian adsorpsi adalah sebagai berikut :
Gambar 1. Desain knalpot untuk uji adsorpsi
Sedangkan alat ukur emisi gas CO merk SPX EGA 2000 dengan range pengukuran CO 0 – 9,99% terdapat pada Gambar 2. Di mana display dari alat pengukur tersebut terhubung dengan probe / sensor gas berupa batang tembaga dengan panjang 30 cm yang dimasukkan ke dalam lubang keluaran gas pada knalpot sepeda motor. Antara probe dan display dihubungkan dengan selang.
Gambar 2. Alat ukur uji emisi gas buang bermotor
Pengujian dilakukan dengan mengukur kadar emisi gas CO dengan variasi tanpa adsorben, menggunakan sampel awal dan adsorben yang telah diaktivasi kimia. Adapun gas buang yang dapat dianalisis antara lain gas buang CO, CO2, NOx, dan HC. Sebelum dilakukan pengukuran, maka engine harus dipanaskanp selama 15 menit dan kondisi alat ukur harus dalam keadaan nol (terkalibrasi). Pengukuran kadar emisi gas CO dilakukan dengan memasukkan probe ke dalam knalpot dan muncul nilai kadar emisi gas buang pada LCD alat ukur, dalam hal ini gas CO dalam satuan %.
III. ANALISISDATADANPEMBAHASAN 3.1 Karakterisasi Fly Ash Batubara Murni
Sebelum dilakukan aktivasi pada fly ash batubara, maka terlebih dahulu dikarakterisasi untuk mengetahui karakter awal dari fly ash batubara. Adapun XRF digunakan untuk mengetahui unsur yang ada pada fly ash. Tabel 1 menunjukkan komposisi unsur yang terkandung dalam fly ash.
Tabel 1
Komposisi Senyawa yang Terkandung dalam Fly Ash Batubara Murni
No. Unsur Konsentrasi (%) Unsur Oksida Konsentrasi (%) 1. Al 1,8 Al2O3 2,9 2. Si 9,3 SiO2 14 3. P 0,64 P2O5 1,0 4. K 2,19 K2O 1,84 5. Ca 30,0 CaO 29,2 6. Ti 1,79 TiO2 2,9 7. Mn 0,60 MnO 0,49 8. Fe 51,23 Fe2O3 46,51 9. Ba 0,76 BaO 0,61
Dari tabel 1 di atas dapat diketahui bahwa kandungan unsur terbesar pada fly ash batubara adalah Fe disusul Ca, Si, K dan Al. Sedangkan unsur oksida juga berlaku kandungan terbesar ada pada Fe2O3, CaO, SiO2, Al2O3, dan K2O. Unsur-unsur tersebut akan berpengaruh pada proses selanjutnya dari pemanfaatan fly ash batubara. Seperti Unsur Si dan Al yang berfungsi untuk pemanfaatan fly ash sebagai zeolit yaitu suatu material berpori yang memiliki struktur kristal aluminosilikat dan dimanfaatkan sebagai adsorben atau katalis. Selain digunakan sebagai zeolit fly ash dapat dimanfaatkan sebagai campuran bahan bangunan sepert semen atau batako dimana unsur yang dibutuhkan seperti Ca.
Untuk mengetahui kandungan mineral dari fly ash batubara, maka dilakukan karakterisasi dengan XRD. Tabel 2 merupakan kandungan mineral dari fly ash batubara sebelum diaktivasi dengan menggunakan analisis XRD.
Tabel 2
Kandungan Mineral Fly Ash Batubara Murni
No. Mineral Formula Konsentrasi (%)
1. Quartz SiO2 21,1 2. Sillimanite Al2SiO5 1,6 3. Anhydrite CaSO4 0,7 4. Magnetite Fe3O4 3,3 5. Anorthite Ca3SiO5 1,7 6. Siderite FeCO3 1,1 7. Arcanite K2SO4 2,4 8. Periclase MgO 6,2 9. Hematite Fe2O3 0,5 10. Maghemite Fe2O3 3,9 11. Wuestite FeO 1,2 12. Amorphous - 54,9
Gambar 3 Hasil analisis kualitatif XRD dari fly ash batubara murni
Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa mineral yang paling dominan adalah struktur amorf dan fasa kristalin adalah quartz (SiO2). Mineral yang dibutuhkan dalam proses adsorpsi adalah mineral yang mengandung unsur silikat. Selain itu, ada beberapa mineral yang dapat berpengaruh dalam proses adsorpsi baik membantu maupun menghambat dalam proses adsorpsi. Mineral yang mampu membantu dalam proses adsorpsi adalah mineral yang mengandung unsur Fe (seperti hematite dan maghemite) dan Mg (periclase). Sedangkan mineral yang menghambat proses adsorpsi adalah anorthite dan anhydrite dikarenakan mengandung unsur Ca.
Gambar 4 Hasil analisis TGA fly ash batubara murni
Telah dilakukan analisis TGA dengan tujuan untuk mengetahui perubahan massa yang terjadi pada fly ash apabila suhu dinaikkan. Pada kurva, lingkaran merah menunjukkan terjadinya reaksi endotermis dimana terjadi penurunan massa yang sangat besar serta mengindikasikan air dalam kristal dalam proses menguap yaitu di antara range suhu 500˚C - 600˚C. Kurva menunjukkan kembali mulai naik pada suhu sekitar 600˚C sehingga fly ash yang diuji sudah dalam keadaan kering.
amorf dan quartz
quartz dan hematite
quartz quartz amo rf p er ic la se periclase mag n et it e w u est it e
3.2 Karakterisasi Fly Ash Batubara dengan Diaktivasi Setelah dilakukan aktivasi fisis maka dilakukan karakteriasi XRD.
Gambar 5 Grafik kandungan quartz (SiO2) pada fly ash yang telah diaktivasi
Gambar 5 menunjukkan bahwa terdapat perubahan signifikan terhadap kandungan kristalin quartz pada fly ash yang telah diaktivasi kimia, di mana kandungan kristalin quartz terbesar yaitu sebesar 20%. Sedangkan fly ash yang hanya diaktivasi fisis tidak terjadi perubahan yang signifikan.
500 520 540 560 580 600 15 20 25 30 35 40 45 50 55 54,3 52,7 52,5 54,1 53,7 54,0 15,2 35,4 42,7 34,5 38,3 % A mo rf Temperatur (0 C) aktivasi kimia aktivasi fisis 41,1 Kandungan Amorf
Gambar 6 Grafik kandungan amorf pada fly ash dengan proses aktivasi
Amorf merupakan struktur suatu material yang tidak berbentuk kristalin. Dari grafik di atas menunjukkan bahwa dengan adanya aktivasi kimia, struktur amorf pada fly ash rendah dan berubah di setiap perubahan suhu. Adapun fly ash tanpa aktivasi kimia, kandungan amorf tidak terjadi perubahan yang signifikan. Setelah diaktivasi kimia, sampel yang memiliki struktur amorf tertinggi adalah suhu 5800C sedangkan pada aktivasi fisis terdapat pada sampel dengan suhu aktivasi 5400C.
Berdasarkan beberapa karakterisasi terhadap sampel adsorben tersebut dapat diketahui bahwa aktivasi fisis hanya berperan untuk menghilangkan kandungan air dalam fly ash, di mana molekul-molekul air yang menutupi pori permukaan fly ash menjadi hilang sehingga mampu meningkatkan daya adsorpsi fly ash. Sedangkan setelah adanya aktivasi kimia menambah daya adsorpsi fly ash dengan mengaktifkan unsur yang sebelumnya tidak aktif serta menghilangkan unsur-unsur yang dapat menghambat jalannya adsorpsi. Adapun pada grafik kuantitas XRD dapat dilihat terjadi perubahan
kandungan mineral yang drastis pada sampel yang telah diaktivasi kimia dengan sampel tanpa aktivasi kimia.
3.3 Uji Adsorpsi Gas CO
Pengujian adsorpsi gas CO dilakukan dengan mengukur kadar emisi gas buang CO pada mesin motor berbahan bakar bensin. Proses pengambilan data dilakukan menggunakan probe yang dimasukkan ke dalam knalpot sepeda motor. Pengujian dilakukan pada fly ash yang telah diaktivasi kimia karena dari hasil analisis XRD, adsorben yang telah diaktivasi kimia mengalami perubahan kandungan mineral yang sangat signifikan dibandingkan dengan fly ash yang hanya diaktivasi fisis yang tidak terlalu signifikan. Pengukuran kadar emisi dilakukan pada knalpot tanpa adsorben, fly ash tanpa aktivasi, dan yang telah diaktivasi kimia. Adapun sebelumnya adsorben dikompaksi telebih dahulu untuk dibentuk sesuai dengan tempatnya yang telah didesain pada knalpot sepeda motor.
Gambar 7 Adsorben yang telah dikompaksi
Pengukuran kadar emisi gas CO dilakukan menggunakan sistem idle di mana pengukuran hanya dilakukan dengan pengukuran tanpa penambahan beban sehingga nilai yang diambil berupa kadar emisi gas CO dengan mengganti-ganti adsorben saja setiap satuan waktu. Waktu pengambilan data yang diambil selama 30 detik tanpa perubahan kecepatan motor dan tanpa pembebanan. Adapun hasil pengambilan data kadar emisi gas CO terhadap satuan waktu adalah sebagai berikut. 0 5 10 15 20 25 30 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 % E m is i g a s C O Waktu (detik) 500M 520M 540M 560M 580M 600M SA TA
Hasil Pengukuran Emisi Gas CO
Gambar 8 Grafik hasil pengukuran emisi gas CO
500 520 540 560 580 600 0 5 10 15 20 25 3,3 0,2 20,0 5,1 0,5 1,0 20,0 21,0 22,3 22,2 22,0 21,1 % Q uat rz Temperatur (0 C) aktivasi fisis aktivasi kimia
Keterangan legenda :
500M= adsorben dengan aktivasi fisis pada suhu 5000C dan kimia 520M= adsorben dengan aktivasi fisis pada suhu 5200C dan kimia 540M= adsorben dengan aktivasi fisis pada suhu 5400C dan kimia 560M= adsorben dengan aktivasi fisis pada suhu 5600C dan kimia 580M= adsorben dengan aktivasi fisis pada suhu 5800C dan kimia 600M= adsorben dengan aktivasi fisis pada suhu 6000C dan kimia SA = adsorben tanpa aktivasi fisis dan kimia
TA = tanpa adsorben
Berdasarkan grafik pada Gambar 8 dapat diketahui bahwa adsorben yang telah diaktivasi kimia dan diaktivasi fisis pada suhu 5000C (500M), 5400C (540M), 6000C (600M) dan sebelum aktivasi (SA) tejadi penurunan kadar emisi gas CO terhadap pengukuran tanpa adsorben. Dalam hal ini, adsorben mampu mengurangi kadar emisi gas buang CO pada motor. Adsorben 540M merupakan adsorben yang paling baik mengurangi kadar emisi gas CO di mana dari grafik terlihat tidak terjadi peningkatan drastis yaitu stabil pada range emisi 1,5% hingga 1,6% meskipun sebelumnya terjadi peningkatan tajam dari 1,2 % ke 1,5% dalam range waktu 0-5 detik. Sedangkan adsorben 520M, 560M dan 580M hanya mampu menyerap emisi gas CO pada waktu tertentu saja dan kemudian terjadi peningkatan, sehingga kurang baik sebagai adsorben. Secara keseluruhan, kadar emisi gas CO akan meningkat dengan seiring bertambahnya waktu pengujian. Sedangkan efisiensi penyerapan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
(3.1)
Dengan menggunakan persamaan 3.1, maka didapatkan hasil perhitungan efisiensi tiap adsorben adalah sebagai berikut:
Tabel 3
Efisiensi Penyerapan Adsorben
No. Adsorben Efisiensi (%)
1 500 M 8,21 2 520 M -5,30 3 540 M 19,78 4 560 M -0,40 5 580 M -0,10 6 600 M 14,94 7 SA 3,94
Dari data pada Tabel 3 adsorben yang memiliki efisiensi penyerapan yang tertinggi adalah pada adsorben 540 M. Artinya adsorben tersebut telah mengalami proses aktivasi fisis pada suhu 5400C dan telah diaktivasi kimia dengan NaOH. Hal ini sesuai dengan hasil karakterisasi menggunakan XRD maupun TGA. Hasil XRD pada aktivasi kimia menunjukkan bahwa pada suhu 5400C memiliki kandungan mineral yang cukup tinggi untuk amorf dan dibantu oleh periclase (MgO) dan paling rendah untuk mineral anorthite, karena anorthite mengandung unsur Ca yang menghambat jalannya proses adsorpsi. Pada hasil TGA, di suhu sekitar 5400C proses mulai menghilangkan kadar air sehingga proses adsorpsi dapat berjalan dengan cepat. Ada beberapa adsorben yang memiliki
efisiensi bernilai negatif yaitu 520 M, 560 M dan 580 M, hal ini berarti pada proses adsorpsi kadar emisi yang terukur lebih besar dibandingkan dengan pengukuran tanpa menggunakan adsorben. Sehingga untuk ketiga adsorben ini tidak baik untuk proses adsorpsi emisi gas CO.
Energi aktivasi merupakan energi minimum yang dimiliki oleh suatu zat agar suatu reaksi pada zat tersebut dapat berlangsung. Semakin rendah energi aktivasinya, maka semakin cepat suatu proses reaksi berlangsung. Hubungan antara energi aktivasi dengan laju reaksi didapatkan dari persamaan Arrhenius. Adapun persamaan Arrhenius adalah sebagai berikut :
(3.2)
Dimana adalah energi aktivas, R adalah konstanta gas, T adalah suhu k adalah konstanta laju reaksi dan A adalah faktor pre-exponensial. Dalam proses adsorpsi, energi aktivasi sebanding dengan konstanta adsorpsi. Semakin rendah energi aktivasi dari suatu proses adsorpsinya, maka semakin cepat pula proses adsorpsi yang berlangsung. Sehingga dalam proses adsorpsi, berlaku persamaan Arrhenius.
(3.3)
Dengan adalah energi aktivas, R adalah konstanta gas, T adalah suhu k adalah konstanta adsorpsi dan ko adalah konstanta adsorpsi awal. Berdasarkan data dari pengukuran adsorpsi dan menggunakan persamaan (3.3), maka didapatkan grafik semi log atau kurva Arrhenius pada Gambar 9. Kurva Arrhenius menunjukkan hubungan antara suhu dengan konstanta adsorpsi sehingga didapatkan nilai energi aktivasi yang diperlukan oleh fly ash dalam menyerap emisi gas buang CO dari knalpot motor.
1,2 1,4 1,6 1,8 2 0,1 lo g n log1000/T (K)
Gambar 9. Kurva log adsorpsi gas CO
Dalam proses adsorpsi ini, hubungan yang sesuai antara perubahan suhu adalah log konstanta adsorpsi (n), sehingga
dari persamaan (3.3) didapatkan persamaan Arrhenius sesuai dengan log konstanta menjadi :
(3.4)
Dimana adalah energi aktivas, R adalah konstanta gas, T adalah suhu n adalah konstanta log adsorpsi dan no adalah konstanta log adsorpsi awal. Berdasarkan hasil Gambar 9 tersebut, didapatkan grafik memiliki kemiringan negatif sesuai dengan kurva Arrhenius yaitu sebesar -6,04595. Dari kemiringan garis ini, dapat ditentukan nilai energi aktivasi untuk proses adsorpsi oleh fly ash. Adapun dari grafik Arrhenius didapatkan persamaan garis sebagai berikut.
(3.5)
Dengan menghubungkan persamaan (3.4) dan (3.5), maka didapatkan hasil energi aktivasi yang diperlukan fly ash untuk proses adsorpsi sebesar 50,2660 Joule/mol dan dengan log konstanta awal (no) 0,5577. Selain itu, suhu aktivasi berpengaruh terhadap proses adsorpsi, hal ini dapat dilihat dari kurva bahwa log per suhu (1000/T) berkorelasi negatif dengan konstanta log adsorpsi (n). Sehingga reaksi yang terjadi pada proses adsorpsi fly ash ini berupa reaksi endoterm yaitu reaksi memerlukan kalor dari luar untuk bereaksi. Oleh karena itu, dalam proses adsorpsi ini, untuk mendapatkan energi yang cukup maka diperlukan kalor (peningkatan suhu) agar proses dapat berjalan dengan cepat dalam hal ini berupa aktivasi fisis.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan pada bab sebelumnya, maka kesimpulan yang didapat pada penelitian ini adalah sebagai berikut.
Berdasarkan hasil karakterisasi, pengujian dan analisis pembahasan, maka kesimpulan yang ditarik pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
Fly ash dapat dijadikan adsorben emisi gas buang CO kendaraan bermotor dalam tugas akhir ini digunakan sepeda motor.
Adsorben yang paling optimal untuk proses adsorpsi emisi gas buang CO adalah fly ash yang telah diaktivasi fisis dengan suhu 540 0C dan diaktivasi kimia dengan NaOH dengan perbandingan massa antara fly ash batubara dan NaOH 1 : 1,2.
Adapun emisi gas CO yang terukur dengan kadar rata-rata 1,55% dan efisiensi penyerapan maksimum sebesar 19,78%.
Energi aktivasi yang dibutuhkan adsorben untuk proses adsorpsi gas buang CO adalah sebesar 50,2660 Joule/mol.
UCAPANTERIMAKASIH
Penulis A.L mengucapkan terima kasih kepada DITJEN DIKTI selaku penyelenggara Program Kreativitas Mahasiswa sehingga didanainya tugas akhir penulis, bapak Heri Purnomo, ST dari PT. Semen Gresik, Tbk selaku pembimbing analisis XRD , Ninit Martianingsih,S.Si yang membantu karakterisasi SEM, Nurul Faradillah Said, S.Si yang membantu karakterisasi
XRF, Adwi Hantoro dan Randika Gunawan yang membantu dalam pengujian emisi gas buang CO serta semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
DAFTARPUSTAKA
[1] Setiaka, Juniawan, Ita Ulfin, Nurul Widiastuti. 2011. Adsorpsi Ion Logam Cu(Ii) dalam Larutan pada Abu Dasar Batubara Menggunakan Metode Kolom. Prosiding Tugas Akhir. Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya
[2] Jumaeri,dkk. 2007. Preparasi dan Karakterisasi Zeolit dari Abu Layang Batubara secara Alkali Hidrotermal. Reaktor, Vol. 11 No.1, Juni 2007, Hal. : 38-44
[3] Ahmaruzzaman, M. 2009. A review on the utilization of fly ash. Progress in Energy and Combustion Science 36 (2010) 327–363
[4] Mohan, S & R. Gandhimathi. 2009. Removal of heavy metal ions from municipal solid waste leachate using coal fly ash as an adsorbent. Sience Direct. Journal of Hazardous Materials 169 (2009) 351-359.
