STUDI PENGARUH VARIASI KONSENTRASI ASAM POSFAT (H 3 PO 4 ) DAN WAKTU PERENDAMAN KARBON TERHADAP KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN SKRIPSI

STUDI PENGARUH VARIASI KONSENTRASI ASAM POSFAT (H3PO4) DAN WAKTU PERENDAMAN KARBON TERHADAP KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN. SKRIPSI. Oleh. ASMIAH HASIBUAN 150405007. DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN JANUARI 2020. Universitas Sumatera Utara.

STUDI PENGARUH VARIASI KONSENTRASI ASAM POSFAT (H3PO4) DAN WAKTU PERENDAMAN KARBON TERHADAP KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN. SKRIPSI. Oleh. ASMIAH HASIBUAN 150405007. SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK. DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN JANUARI 2020. Universitas Sumatera Utara.

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan. judul:. STUIII PBNGARUH VARIASI KONSENTRASI ASAM POSFAT (HsPOr). I}AN WAKTU PERENDAMAN KARBON TERHADAP KARAKTERISTIK KARBON AKTIF I}ARI KULIT DURIAN dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi. ini. adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan. sumbernya.. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya. Apabila di kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.. Medan, 9l*nuprri2AZA. Sdr^^. Asmiah Hasibuan NIM. 150405007. 1l. Universitas Sumatera Utara.

PENGESAIIAN SKRIPSI Skripsi dengan judul:. sTUIlr PENGARUH VARTAST KONSENTRASI ASAM POSFAT (H3pO4) DAN WAKTU PEREIYDA}IAN KARBON TERHADAP. KARAKTERISTIK KARBON AKTIT'. I}ARI KULIT I}URIAN dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sa{ana Teknik pada Departemen. Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi tanggal. 8 Januari 2020 dan dinyatakan. memenuhi syaraUsah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.. Medan, 9 Januari 2020 Ketua Departemen Teknik Kimia. Koordinator Skripsi. Ir. Ma .T., M.T., Ph.D, IPM NIP. 19700501 200012 2 001. Trisakli, M.T. 5 199103 I 003. lll Universitas Sumatera Utara.

LEMBAR PERSETUJT]AN. Nama. : Asmiah Hasibuan. NIM. : 150405007. Judul. : Studi Pengaruh Variasi Konsenffasi Asam Posfat (IlsPOi dan Waktu Perendaman Karbon Terhadap Karakteristik Karbon. Akt;f. dari Kulit Durian. yang telah diperbaiki sesuai saran dari Tim Penguji.. Pembimbing. /=. ( t] Januar\ 2oZo ). Dr. Amir Husin, ST, MT. NIP. 19690215 199512 1 001 Dosen Penguji I. k. Maya. ST, MT, P.hD,. IPM. ( tA Jonu.ari law. ). (4. ). 2004n 2 001. &. Dosen Penguji. II. Mersi Suriani Sinaga" ST, MT. }.IIP. 19680806 199802 200t. Januari. ?9b. IY Universitas Sumatera Utara.

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul: “Studi Pengaruh Variasi Konsentrasi Asam Posfat (H3PO4) Dan Waktu Perendaman Karbon Terhadap Karakteristik Karbon Aktif Dari Kulit Durian”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Amir Husin, ST., MT, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan laporan hasil penelitian ini. 2. Ibu Maya Sarah, S.T., M.T., Ph.D, IPM dan Ibu Mersi Suriani Sinaga, S.T., M.T selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini. 3. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T., selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Ibu Maya Sarah, S.T., M.T., Ph.D, IPM, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 6. Kedua orangtua yang tidak henti-hentinya mendoakan, membimbing dan memberi semangat kepada penulis meskipun dengan jarak yang jauh, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. 7. Keluarga besar yaitu kakak, abang dan adik yang sangat penulis cintai yang selalu memberi dukungan dan doa kepada penulis tanpa henti. 8. Partner penelitian penulis Philip D.R Sitinjak yang telah banyak memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.. v Universitas Sumatera Utara.

9. Putri Herfayati dan Apria Ningsih Siregar teman yang selalu memberikan dorongan kepada penulis. 10. Teman ‘Residu’ Reni Septia Ningsih, Mawaddah Nur Tambak, Fira Ayu Hasmita, Sundari Pratiwi, Mita Febri Anita, Dinda Meilani Jambak, Rizky Dwi Ananda dan Gita Wulandari. 11. Sahabat LDR Fitri Fauziah Pul, Wilda Hanifah Siregar, Ainul Mardiah Nasution, Sri Wahyuni Harahap, Sri Wahyuni Lubis dan adikku Risdatun Hasanah yang selalu saling mengingatkan dan mendoakan sesama. 12. Rekan-rekan mahasiswa Stambuk 2015 yang membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.. Medan,. Januari 2020. Penulis Asmiah Hasibuan. vi. Universitas Sumatera Utara.

DEDIKASI. Skripsi ini saya persembahkan untuk : Kedua orangtua tercinta. Bapak Syahrun Hasibuan dan Ibu Masliana Harahap Orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik dan mendukungku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang, Terimakasih atas pengorbanan, nasehat dan doa yang tiada hentinya, yang telah diberikan selama ini yang tiada mungkin dapat terbalaskan. Terimakasih juga kepada saudara/i tercinta Kakak Hotnida Hsb, Nisma Hsb, Saloma Hsb, Hapsyah Hsb, Abang Hasanuddin Pul, ,Darwin Nst, Joko, Yusri Hts, dan Adikku Risdatun Hasanah Hsb.. Semoga kiranya Allah SWT selalu meridhoi segala jerih payah yang mereka dan memberikan balasan yang terbaik bagi mereka.. vii. Universitas Sumatera Utara.

RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Asmiah Hasibuan NIM : 150405007 Tempat/Tgl Lahir : Mondang, 09 Juni 1996 Nama Orang Tua : Syahrun Hasibuan dan Masliana Harahap Alamat Orang Tua : Desa Mondang, Kecamatan Sosa, Kabupaten Padang Lawas. Asal Sekolah:  SD N 101530 Mondang, Tahun 2003-2009  SMP S Nurul Ilmi Padangsidimpuan, Tahun 2009-2012  SMA S Nurul Ilmi Padangsidimpuan, Tahun 2012-2015  Universitas Sumatera Utara, Tahun 2015-2019 Beasiswa yang pernah diperoleh: Bidikmisi Pengalaman Organisasi/Kerja: 1. HIMATEK FT-USU 2018-2019 sebagai Anggota. 2. Covalen Study Group 2017-2018 sebagai Wakil Ketua Bidang Dakwah. 3. Kerja Praktek di PT Pupuk Iskandar Muda, Lhoksewmawe Aceh. viii. Universitas Sumatera Utara.

STUDI PENGARUH VARIASI KONSENTRASI ASAM POSFAT (H3PO4) DAN WAKTU PERENDAMAN KARBON TERHADAP KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN. ABSTRAK Kulit durian merupakan salah satu limbah pertanian yang berpotensi untuk diolah menjadi produk yang bernilai, oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan kulit durian dalam proses pembuatan karbon aktif serta mengkaji pengaruh variasi konsentrasi asam posfat (H3PO4) dan waktu perendaman karbon terhadap karakteristik karbon aktif. Kulit durian dipirolisis pada suhu 400oC selama 2 jam, selanjutnya dihaluskan di dalam ball mill, kemudian diayak dengan ayakan 100 mesh, dan karboon diaktifkan dengan perendaman menggunakan asam posfat (H3PO4) dengan variasi konsentrasi 30, 40, 50, 60, dan 70% (v/v) serta variasi lama perendaman 3, 6, 9, 12, dan 15 jam. Studi karakteristik karbon aktif yang diperoleh menunjukkan bahwa perendaman dengan berbagai variasi konsentrasi dan waktu perendaman dapat mempengaruhi karbon aktif yang dihasilkan. Karbon aktif dengan nilai bilangan iodin tertinggi yaitu 1.080,1728 mg/g diperoleh pada konsentrasi aktivator 30% (v/v) dengan perendaman selama 9 jam. Karbon aktif tersebut memiliki nilai kadar air 4%, kadar abu 5%, kadar zat menguap 23%, kadar karbon 68%. Hasil analisa Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) karbon aktif termasuk golongan mesopori, Brunauer Emmett Teller (BET) sebesar 44,372 m2/g menunjukkan luas permukaan.. Kata kunci : karbon aktif, perendaman, kulit durian, pirolisis, asam posfat. ix. Universitas Sumatera Utara.

STUDY EFFECT OF VARIATIONS PHOSPHORIC ACID (H3PO4) CONCENTRATION AND CARBON SOAKING TIME TO ACTIVATED CARBON CHARACTERISTICS FROM DURIAN SHELL. ABTRACT Durian shell is one of the agricultural wastes has the potency to processed into valuable products, therefore this study aims to utilize durian shells in activated carbon production and examine effect of variations phosphoric acid (H3PO4) concentration and carbon soaking time to characteristics of activated carbon. Durian shell pyrolyzed at 400oC for 2 hours, milled using ball mill, sifted with a 100 mesh sieve and carbon is activated with soaking using phosphoric acid (H3PO4) with various concentrations of 30, 40, 50, 60 and 70% (v/v) and soaking time of 3, 6, 9, 12 and 15 hours. Activated carbon characterization shows the variation concentration and soaking time has affected the activated carbon product. Activated carbon with the highest iodine number of 1,080,1728 mg/g obtains at activator concentration 30% (v/v) with soaking time for 9 hours. The activated carbon has 4% water content, 5% ash content, 23% evaporative content, 68% carbon content. Results of the Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) analysis of activated carbon show that mesoporous group, Brunauer Emmett Teller (BET) analysis shows 44,372 m2/g of surface area. Keyword: activated carbon, soaking, durian shell, pyrolyzed, phosphoric acid. x. Universitas Sumatera Utara.

`DAFTAR ISI. PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................. ii PENGESAHAN .................................................................................................. iii PERSETUJUAN ................................................................................................. iv PRAKATA .......................................................................................................... v DEDIKASI .......................................................................................................... vii RIWAYAT HIDUP PENULIS. viii. ABSTRAK. ix. ABSTRACT ........................................................................................................ x DAFTAR ISI. xi. DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xv DAFTAR TABEL. xvi. DAFTAR LAMPIRAN. xvii. DAFTAR SINGKATAN. xviii. BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................. 1 1.1 LATAR BELAKANG ............................................................................ 1 1.2 PERUMUSAN MASALAH ................................................................... 2 1.3 TUJUAN PENELITIAN ......................................................................... 3 1.4 MANFAAT PENELITIAN ..................................................................... 3 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN ........................................................ 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 7 2.1 KULIT DURIAN .................................................................................... 7 2.2 KARBON AKTIF ................................................................................... 7 2.2.1 Klasifikasi Karbon Aktif ................................................................ 8 2.2.2 Kegunaan Karbon Aktif ................................................................. 9 2.2.3 Struktur Fisika Dan Kimia Karbon Aktif ....................................... 10 2.2.3.1 Struktur Fisika Karbon Aktif ............................................. 10 2.2.3.2 Struktur Kimia Karbon Aktif ............................................. 10 2.3 PROSES PEMBUATAN KARBON AKTIF ........................................ 11 2.4 AKTIVASI KARBON ........................................................................... 11 2.4.1 Aktivasi Fisika................................................................................ 12. xi Universitas Sumatera Utara.

2.4.2 Aktivasi Kimia ............................................................................... 12 2.4.3 Asam Posfat (H3PO4) .................................................................... 13 2.5 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERENDAMAN ... 13 2.6 ADSORPSI ............................................................................................ 14 2.7 KARAKTERISTIK KARBON AKTIF ................................................. 15 2.7.1 Kadar Air ........................................................................................ 15 2.7.2 Kadar Abu ...................................................................................... 15 2.7.3 Kadar Zat Terbang ......................................................................... 15 2.7.4 Kadar Karbon ................................................................................. 16 2.7.5 Bilangan Iodin ................................................................................ 16 2.7.6 Analisa Luas Permukaan dengan BET ........................................... 16 2.7.7 Analisa Struktur Morfologi dengan SEM-EDX ............................. 16 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 17 3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN ............................................... 17 3.2 BAHAN DAN PERALATAN ............................................................... 17 3.2.1 Bahan ........................................................................................... 17 3.2.2 Peralatan ....................................................................................... 17 3.3 PROSEDUR PERCOBAAN ................................................................. 18 3.3.1 Rancangan percobaan .................................................................. 18 3.3.2 Persiapan Bahan Baku ................................................................. 18 3.3.3 Analisa Kadar Air Bahan Baku.................................................... 19 3.3.2 Karbonisasi .................................................................................. 19 3.3.3 Perendaman Karbon ..................................................................... 19 3.4 FLOWCHART PERCOBAAN ............................................................... 20 3.4.1 Tahap Persiapan Bahan Baku ...................................................... 20 3.4.2 Tahap Analisa Kadar Air Bahan Baku......................................... 20 3.4.3 Tahap Karbonisasi ....................................................................... 21 3.4.4 Tahap Perendaman Karbon .......................................................... 22 3.5 PROSEDUR ANALISA KARBON TANPA PERLAKUAN, KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN DAN KARBON AKTIF KOMERSIAL .......................................................................... 23 3.5.1 Analisa Kadar Air ........................................................................ 23. xii Universitas Sumatera Utara.

3.5.2 Analisa Kadar Abu ....................................................................... 23 3.5.3 Analisa Zat Terbang ..................................................................... 23 3.5.4 Analisa Kadar Karbon.................................................................. 24 3.5.5 Analisa Bilangan Iodin ................................................................ 24 3.5.6 Analisa Struktur Morfologi dengan SEM-EDX .......................... 24 3.5.7 Analisa Luas Permukaan dengan BET ........................................ 25 3.6 FLOWCHART ANALISA KARBON TANPA PERLAKUAN, KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN DAN KARBON AKTIF KOMERSIAL .......................................................................... 25 3.6.1 Analisa Kadar Air ........................................................................ 25 3.6.2 Analisa Kadar Abu ....................................................................... 26 3.6.3 Analisa Zat Terbang ..................................................................... 26 3.6.4 Analisa Bilangan Iodin ................................................................ 27 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 28 4.1 PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN ................ 28 4.2 PERBANDINGAN KARAKTERISTIK KULIT DURIAN DAN KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN DENGAN ANALISA SEM-EDX ........................................ 28 4.3 KARAKTERISTIK KARBON TANPA PERLAKUAN, KARBON AKTIF KOMERSIAL DAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN ........................................................... 32 4.3.1 Karakteristik Karbon Tanpa Perlakuan dan Karbon Aktif Komersial ...................................................................................... 32 4.3.2 Karakteristik Karbon Aktif dari Kulit Durian .............................. 32 4.3.2.1 Kadar Air Karbon Aktif ................................................ 32 4.3.2.2 Kadar Abu Karbon Aktif ............................................... 34 4.3.2.3 Kadar Zat Menguap Karbon Aktif ................................ 35 4.3.2.4 Kadar Karbon ................................................................ 37 4.3.2.5 Bilangan Iodin ............................................................... 38 4.2.3.6 Analisa Luas Permukaan Karbon Aktif Menggunakan BET ............................................................................... 40 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 42. xiii Universitas Sumatera Utara.

5.1 KESIMPULAN ...................................................................................... 42 5.2 SARAN .................................................................................................. 42 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 43. xiv Universitas Sumatera Utara.

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kulit Durian..................................................................................... 7 Gambar 2.2 Mekanisme Pengaktifan Arang dengan H3PO4 ............................... 13 Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku Kulit Durian.............................. 20 Gambar 3.2 Flowchart Analisa Kadar Air Kulit Durian..................................... 20 Gambar 3.3 Flowchart Karbonisasi Kulit Durian ............................................... 21 Gambar 3.4 Flowchart Perendaman Karbon ...................................................... 22 Gambar 3.5 Flowchart Analisa Kadar Air Karbon Aktif ................................... 25 Gambar 3.6 Flowchart Analisa Kadar Abu Karbon Aktif .................................. 26 Gambar 3.7 Flowchart Analisa Kadar Zat Terbang Karbon Aktif ..................... 26 Gambar 3.8 Flowchart Analisa Bilangan Iodin Karbon Aktif ............................ 27 Gambar 4.1 Analisa SEM-EDX Kulit Durian dan Karbon Aktif ....................... 31 Gambar 4.2 Kadar Air Karbon Aktif .................................................................. 33 Gambar 4.3 Kadar Abu Karbon Aktif ................................................................. 34 Gambar 4.4 Kadar Zat Menguap Karbon Aktif .................................................. 36 Gambar 4.5 Kadar Karbon ................................................................................. 37 Gambar 4.6 Bilangan Iodin ................................................................................. 39 Gambar C.1 Kulit Durian sebagai Bahan Baku .................................................. 59 Gambar C.2 Tahap Pirolisis Kulit Durian ........................................................... 59 Gambar C.3 Tahap Perendaman/Aktivasi ........................................................... 60 Gambar C.4 Karbon Aktif ................................................................................... 60 Gambar C.1 Karakteristik Karbon Aktif ............................................................. 61 Gambar D.1 Analisa SEM-EDX Kulit Durian dan Karbon Aktif ...................... 63 Gambar D.2 Analisa Morfologi Kulit Durian dengan SEM ............................... 64 Gambar D.3 Analisa Morfologi Karbon Aktif dengan SEM .............................. 65 Gambar D.4 Analisa BET Karbon Aktif ............................................................. 66. xv. Universitas Sumatera Utara.

DAFTAR TABEL Tabel 2.2 Kualitas Karbon Aktif Berdasarkan SNI ............................................. 8. Tabel 2.3 Kegunaan Karbon Aktif ....................................................................... 9. Tabel 3.1 Rancangan Percobaan ......................................................................... 18 Tabel 4.1 Karakteristik Bahan Baku Kulit Durian dengan Analisis SEM-EDX 29 Tabel 4.2 Karakteristik Karbon Aktif dari Kulit Durian dengan Analisis SEM-EDX .......................................................................................... 29 Tabel 4.3 Ukuran Pori Karbon Aktif .................................................................. 32 Tabel 4.4 Analisa Proximate Karbon tanpa Perlakuan dan Karbon Aktif Komersial ........................................................................................... 32 Tabel A.1 Data Hasil Penelitian dengan Konsentrasi dan Waktu Perendaman .. 49 Tabel A.2 Kadar Air Bahan Baku Kulit Durian .................................................. 49 Tabel A.3 Hasil Analisa Proksimat Karbon Aktif .............................................. 50 Tabel A.4 Hasil Analisa Proksimat Karbon Tanpa Perlakuan ............................ 50 Tabel A.5 Hasil Analisa Proksimat Karbon Aktif Komersial ............................. 50 Tabel B.1 Data Kulit Durian ............................................................................... 52 Tabel B.2 Data Kadar Air ................................................................................... 53 Tabel B.3 Data Kadar Abu .................................................................................. 54 Tabel B.4 Data Kadar Zat Menguap ................................................................... 55 Tabel B.5 Data Bilangan Iodin............................................................................ 58. xvi. Universitas Sumatera Utara.

DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A DATA HASIL PENELITIAN ................................................... 49 A.1 Data Hasil Penelitian ................................................................... 49 A.2 Kadar Air Bahan Baku Kulit Durian ........................................... 49 A.3 Hasil Analisa Proksimat Karbon Aktif ........................................ 50 A.4 Hasil Analisa Proksimat Karbon Tanpa Perlakuan ..................... 51 A.5 Hasil Analisa Proksimat Karbon Aktif Komersial ...................... 51 LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN ..................................................... 52 B.1 Perhitungan Pembuatan Larutan Asam Posfat (H3PO4) 30 % ..... 52 B.2 Perhitungan Kadar Air Kulit Durian ............................................ 52 B.3 Perhitungan Kadar Air Karbon Aktif ........................................... 53 B.4 Perhitungan Kadar Abu Karbon Aktif ......................................... 54 B.5 Perhitungan Kadar Zat Menguap Karbon Aktif........................... 55 B.6 Perhitungan Kadar Karbon Pada Karbon Aktif ........................... 56 B.7 Perhitungan Bilangan Iodin Karbon Aktif ................................... 56 B.7.1 Perhitungan Indikator Amilum 1% .................................... 56 B.7.2 Perhitungan Larutan Iodin 0,1 N ....................................... 56 B.7.3 Perhitungan Larutan Natrium Thiosulfat 0,1 N ................. 56 B.7.4 Perhitungan Bilangan Iodin ............................................... 57 LAMPIRAN C POTO PENELITIAN ................................................................ 59 C.1 Kulit Durian Sebagai Bahan Baku Penelitian .............................. 59 C.2 Tahap Pirolisis Kulit Durian ........................................................ 59 C.3 Tahap Perendaman/Aktivasi ........................................................ 60 C.4 Karbon Aktif ................................................................................ 60 C.5 Karakteristik Karbon Aktif .......................................................... 61 LAMPIRAN D HASIL ANALISA ..................................................................... 63 D.1 Analisa scanning electron microscopy Energy Dispersive x-ray (SEM-EDX) .................................................... 63 D.2 Analisa brunauer emmet teller (BET) ......................................... 66. xvii. Universitas Sumatera Utara.

DAFTAR SINGKATAN IAN. : iodin adsorption number. KAK. : karbon aktif komersial. SNI. : standar nasional indonesia. VM. : volatile matter. xviii. Universitas Sumatera Utara.

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 LATAR BELAKANG Karbon aktif merupakan padatan amorf berbentuk heksagonal datar dengan sebuah atom C pada setiap sudutnya yang telah diaktifkan dengan proses aktivasi (Idrus, et al., 2013). Karbon aktif memiliki pori yang sangat banyak dengan kemampuan untuk mengadsorpsi gas dan uap dari campuran gas dan zat-zat yang tidak larut (terdispersi dalam cairan) (Ariyani, et al., 2017). Proses adsorpsi cukup berperan penting dalam kehidupan sehari-hari, salah satunnya digunakan dalam proses penyerapan limbah yang terbuang di lingkungan (Hartini, et al., 2015). Hal yang paling penting di dalam proses adsorpsi adalah pemilihan jenis adsorben yang baik (Pratomo, et al., 2017). Salah satu jenis adsorben yang sering digunakan adalah karbon aktif (Wijayanti, 2009). Karbon aktif dapat digunakan untuk berbagai aplikasi yaitu sebagai penghilang warna, penghilang rasa, penghilang bau dan agen pemurni dalam industri makanan. Selain itu juga banyak digunakan dalam proses pemurnian air baik dalam proses produksi air minum maupun dalam penanganan limbah (Idrus, et al., 2013). Kemampuan adsorpsi karbon aktif tidak hanya ditentukan oleh struktur pori tetapi juga dipengaruhi oleh sifat kimia permukaannya. Sifat kimia permukaan karbon aktif dapat dimodifikasi (Setyadhi, et al.,2005). Berbagai metode modifikasi untuk mengembangkan luas permukaan karbon aktif seperti impregnation treatment, ozone treatment, surfactant treatment, plasma treatment, microwave treatment, dan lainnya (Bhatnagar, et al., 2013), dengan tujuan untuk lebih meningkatkan kapasitas adsorpsi (Setyadhi, et al., 2005). Aktivasi kimia dengan metode impregnasi tergolong metode yang mudah dan sederhana (Dewi, et al., 2016) serta mampu memperbesar pori karbon aktif sehingga kemampuan daya serap meningkat. Impregnasi dilakukan dengan mengontakkan sejumlah larutan tertentu yang mengandung prekursor fase aktif dengan fase padat, selanjutnya dikeringkan untuk menghilangkan pelarut organik (Deraz, 2018).. 1 Universitas Sumatera Utara.

Indonesia memiliki sumber daya alam melimpah sehingga banyak sekali sumber bahan baku yang dapat digunakan dalam pembuatan karbon aktif. Salah satunya dapat diperoleh dari sector pertanian atau limbah pertanian seperti kulit durian. Karena Indonesia merupakan Negara yang memiliki potensi penghasil buah durian yang melimpah. Di Sumatera Utara produksi durian dapat mencapai ±64.000 ton/tahun pada tahun 2017 (BPS, 2018). Durian terdiri dari sekitar 20-30 % buah durian, 5-15 % biji durian dan bagian terbesar adalah kulit durian sekitar 60-75 % (Arlofa, 2016). Kulit durian secara proporsional mengandung unsur selulosa yang tinggi (50-60%) dan kandungan lignin (5%) serta kandungan pati yang rendah (5%). Kulit durian mengandung karbon yang cukup tinggi sehingga dapat dijadikan bahan pembuatan karbon aktif untuk digunakan sebagai adsorben (Marlinawati, et al., 2015). Berdasarkan studi literatur, ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses pembuatan karbon aktif sehingga kemampuan adsorpsinya meningkat, seperti konsentrasi aktivator (Noer, et al., 2015) dan waktu perendaman (Fajrianti, et al., 2016). Dari berbagai penelitian terdahulu (Tabel 1.1) dapat disimpulkan bahwa proses pembuatan karbon aktif sudah sering dilakukan. Namun terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan atau dikembangkan dalam bidang ini, seperti limbah yang memiliki potensi untuk menghasilkan karbon aktif, aktivator yang paling baik untuk material lignoselulosa, konsentrasi aktivator dan lama perendaman. Berdasarkan hal tersebut, maka fokus dalam penelitian ini ditujukan untuk mempelajari proses modifikasi karbon aktif untuk meningkatkan kualitas karbon aktif dengan perendaman menggunakan aktivator asam posfat (H3PO4) bahan baku berupa kulit durian dimana pemanfaatannya masih terbatas oleh masyarakat dengan variabel konsentrasi aktivator dan lama perendaman.. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Kulit durian merupakan biomassa yang mudah diperoleh dan mengandung komponen selulosa yang tinggi. Sehingga memungkinkan dalam produksi karbon aktif, pada pembuatan karbon aktif dibutuhkan perendaman dalam aktivator untuk mengaktifkan karbon aktif yang telah di pirolisis.. 2 Universitas Sumatera Utara.

Adapun perumusan masalah dari penelitian ini adalah bagaimana pengaruh variasi konsentrasi dan waktu perendaman karbon menggunakan asam posfat (H3PO4) sebagai aktivator terhadap karakteristik karbon aktif?. 1.2 TUJUAN PENELITIAN Tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji pengaruh variasi konsentrasi dan waktu perendaman karbon menggunakan asam posfat (H3PO4) sebagai aktivator terhadap karakteristik karbon aktif.. 1.4. MANFAAT PENELITIAN Manfaat dari penelitian ini antara lain yaitu : 1. Memberikan informasi bagi peneliti yang ingin melakukan penelitian sejenis atau yang berhubungan dengan metode modifikasi karbon aktif dengan bahan baku kulit durian. 2. Memberikan informasi mengenai karakterisasi karbon aktif dengan bahan baku kulit durian.. 3.. Salah satu alternatif pengolahan limbah padat kulit durian yang dihasilkan dari komsumsi buah durian.. 4.. 1.5. Meningkatkan nilai ekonomi dari limbah kulit durian.. RUANG LINGKUP PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen. Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian ini direncanakan dengan ruang lingkup dan batasan sebagai berikut: 1.. Bahan baku utama yang digunakan adalah kulit durian yang diperoleh dari Sibolang Durian Medan Sumatera Utara.. 2.. Proses yang digunakan adalah aktivasi kimia menggunakan pelarut Asam Posfat (H3PO4).. 3.. Kondisi operasi dari penelitian ini adalah sebagai berikut: Kondisi Konstan: Suhu karbonasi. : 400oC. 3 Universitas Sumatera Utara.

Lama karbonisasi. : 2 jam. Ukuran partikel. : Lolos ayakan 100 mesh. Suhu perendaman. : 80 oC. Rasio perendaman. : 6 : 50 (g/ml). Temperatur pengeringan. : 105 oC. Kondisi berubah: Lama perendaman. : 0, 3, 6, 9, 12 dan 15 jam. Konsentrasi (H3PO4). : 0, 30, 40,50, 60 dan 70% (v/v). 4. Kontrol penelitian terdiri dari karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komersial yang diperoleh dari CV. Rudang Jaya. 5. Uji Karbon Aktif : . Kadar air, kadar abu (Ash Content), kadar zat terbang (Volatile Matter), kadar karbon (Fixed Carbon), Daya serap dengan bilangan iodin. . Morfologi kulit durian dan karbon aktif dengan SEM. . Luas permukaan dengan BET. 4 Universitas Sumatera Utara.

Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Tentang Pembuatan Karbon Aktif No 1.. Metode dan Peneliti Metode aktivasi dengan pengaruh kondisi : pada proses imprenasi Suhu (20,40,60,80,100˚C), Rasio (1:1;1,5:1;2:1;2,5:1;3:1),konsentrasi (40;50;60;70;80%). pada proses pirolisis Suhu (300-600˚C), Waktu (0,5;1;2;3) (Wang, et al., 2010).. 2.. Penelitian ini tentang proses pembuatan karbon aktif dari kulit kemiri dengan metode perendaman menggunakan H3PO4 2,5% selama 24 jam dan disintering dengan variasi suhu 200, 250, 300, 350, dan 400˚C (Laos dan Arkilaus, 2016). Pemanfaatan Kulit Durian kukan dan asam posfat (H3PO4) dengan variasi konsentrasi aktivator (5, 10, 15 dan 20%), karbonasi pada suhu 320°C selama 2 jam (Pane dan Faizah, 2018).. 3.. 4.. Melakukan penelitian dengan variasi lama perendaman (8;16;24) jam arang dari kulit pisang dalam agen pengaktivasi dan debit aliran (60;75;90) mL/menit (Fajrianti et al., 2016). Hasil Hasil terbaik yang diperoleh daya serap karbon aktif dan yield masingmasing 887,35 mg/g dan 38,12%. Namun yield yang diperoleh adalah relatif kecil, hal ini dikarenakan H3PO4 memberikan efek perubahan kimia dalam pembuatan karbon aktif. Seiring dengan meningkatnya suhu impregnasi karbon aktif maka kapasitas adsorpsi dan yield akan meningkat. Sehingga suhu optimum untuk impregnasi karbon aktif adalah 80⁰C. konsentrasi H3PO4 50%. Rasio impregnasi 2:1. temperatur pirolisis 500˚C. waktu pirolisis 2 jam. Hasil terbaik diperoleh pada suhu 400˚C. Kadar air, kadar abu, dan bilangan iodin yang diperoleh cenderung meningkat seiring meningkatnya suhu sintesis. Namun nilai kadar air, kadar abu yang diperoleh cenderung besar sehingga mendekati standar SNI dan bilangan iodin yang diperoleh tidak mencapai standar SNI. Diperoleh bahwa konsentrasi asam Posfat berpengaruh terhadap kualitas karbon aktif. Kadar abu, zat terbang, dan karbon telah mencapai SNI, sedangkan kadar air dan bilangan iodin tidak mencapai standarisasi SNI. Hal ini dikarenakan sifat asam posfat yang bersifat dehydrating agent dan struktur karbon yang terdiri atas 6 atom memungkin butir-butir air terperangkap di dalamnya. Diperoleh hasil bahwa semakin lama waktu perendaman maka pori yang terbentuk akan semakin banyak sehingga daya serap arang aktif semakin besar dan kadar air menurun. Debit aliran berpengaruh terhadap waktu dimana adsorben untuk mengadsopri mulai menururn.. 5 Universitas Sumatera Utara.

Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Tentang Pembuatan Karbon Aktif (Lanjutan) No Metode dan Peneliti Hasil 5. Melakukan penelitian tetang pembuatan karbon aktif Diperoleh hasil bahwa Bentuk dan ukuran pori karbon aktif serta dari kulit durian dengan KOH sebagai aktivator kemampuan dalam mengadsorbsi Fe pada air gambut dapat dilihat dari dengan variasi konsentrasi KOH (20, 25, 30 dan pengaruh konsentrasi KOH. 35%), direndam selama 24 jam. Lalu di aktivasi pada suhu 500°C selama 3 jam. Serta aplikasi karbon aktif untuk pemurnian gambut. (Ulfia dan Astuti., 2014). 6. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh Randemen terbaik diperoleh pada aktivator ZnCl2. Kadar air dan suhu karbonasi dan dan agen aktivator, serta untuk bilangan iodin terbaik diperoleh pada aktivator H3PO4. mengetahui suhu optimal dan aktivator terbaik. (Esterlita dan Netti., 2015).. 6 Universitas Sumatera Utara.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 DURIAN Durian adalah salah satu komoditas tanaman buah yang sangat terkenal di Asia tenggara terutama Indonesia. Konsumsi buah durian di Indonesia relatif cukup tinggi dan mencakup semua golongan baik golongan menengah ke atas maupun menengah ke bawah (Noer, et al., 2015). Bagian buah yang dapat dimakan tergolong rendah yaitu hanya 20,52%. Hal ini berarti 79,48% merupakan bagian bagian yang tidak termanfaatkan untuk dikonsumsi seperti kulit dan biji durian, yang di buang begitu saja sampai akhirnya membusuk (Supiati, et al., 2013).. Gambar 2.1 Durian. Kulit durian mengandung minyak atsiri, flavonoid, saponin, unsur selulosa, lignin, karbon serta kandungan pati (Febriansyah, et al., 2015). Kulit durian secara proposional mengandung unsur selulosa yang tinggi (50-60 %), lignin (5%), serta kandungan pati yang rendah (5%) (Raditya dan Okik, 2010).. 2.2 KARBON AKTIF Karbon aktif adalah adsorben yang paling efektif digunakan dalam pengolahan air industri karena itu area permukaan besar yang membuatnya menjadi adsorben kuat. Hal ini biasanya diproduksi dalam bentuk bubuk atau bijibijian, tergantung pada jenis polutan yang akan diserap (Maguie, et al., 2017).. 7 Universitas Sumatera Utara.

Arang aktif merupakan arang yang sudah diaktifkan, baik dengan proses aktifasi gas maupun aktifasi kimia sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian daya adsorpsinya tinggi. Arang aktif bersifat non-voluminus dan praktis, selain itu arang aktif memiliki sifat sebagai adsorben (Safii dan Mitarlis, 2013). Secara umum, kapasitas adsorpsi karbon aktif yang tinggi tergantung pada karakteristik karbon aktif seperti luas permukaan, volume pori dan distribusi ukuran pori serta adanya gugus fungsi pada permukaan pori yang memainkan peran penting dalam kapasitas adsorpsi karbon aktif. Luas permukaan adalah karakteristik yang signifikan dari karbon yang telah diaktifkan yaitu memiliki kisaran antara 500-1000 m2/g (Luka, et al., 2018). Kualitas karbon aktif dapat dinilai berdasarkan persyaratan (SNI) 06–3730-1995 (BSN, 1995).. Tabel 2.1 Kualitas Karbon Aktif Berdasarkan Persyaratan SNI Jenis persyaratan Parameter Kadar Air Maksimum 15% Kadar Abu Maksimum 10 % Kadar zat menguap Maksimum 25% Kadar karbon Minimum 65 % Bilangan iodin Minimum 750 mg/g Beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan adsorpsi karbon adalah bahan dasar yang digunakan, metode pembuatan karbon, luas permukaan yang dimiliki dan gugus-gugus aktif yang terdapat pada permukaan. Keaktifan dari permukaan adsorben terkait dengan impregnasi dari reagen kimia terhadap karbon (Andreas, dkk., 2008). Banyak jenis biomassa yang dapat digunakan sebagai bahan baku karbon aktif, seperti cangkang kemiri, sekam padi, jerami, ampas tebu, limbah jagung, kulit singkong, (Wang, et al., 2014) dan hasil samping pertanian dan sisa limbah (Nuilerd, et all., 2018).. 2.2.1 Klasifikasi Karbon Aktif Berdasarkan Ukuran Pori Menurut (Asy’ari dan Mahmud, 2014) Ukuran pori karbon aktif dapat di klasifikasikan dalam 3 jenis yaitu : 1.. Micropore adalah pori-pori dengan ukuran diameter lebih kecil dari 2 nm, merupakan area dominan adsorpsi. Volume pori-pori berkisar antara 0,150,5 ml/g.. 8 Universitas Sumatera Utara.

2.. Mesopore adalah pori-pori dengan ukuran diameter 2-50 nm, merupakan merupakan area dominan adsorpsi setelah micropore. Volume pori berkisar 0,02-10 ml/g.. 3.. Macropore adalah pori-pori dengan ukuran diameter lebih besar dari 50 nm dan berfungsi sebagai pintu masuk adsorbat menuju dalam micropore.. 2.2.2 Kegunaan Karbon Aktif Kegunaan karbon aktif dapat dilihat pada tabel 2.3 berikut :. Tabel 2.3 Kegunaan karbon aktif adalah : Ukuran Kriteria Keunggulan Aplikasi Partikel Luas permukaan <1.0mm Aditif dalam tinggi, volume luas Diameter kapal, pengolahan Powdered AC biasanya per gram, : 0.15 – air limbah, dan pemurnian 0.25 mm filter gravitasi Larut dalam semua Uap dan adsorpsi bahan kimia organik, 0.42 – cair, pengolahan Granule AC mampu meningkatkan 0.84 mm air, pemisahan rasa atau bau, dan komponen menghilangkan klorin Penurunan tekanan 0.8 – 130 rendah, kekuatan Extruded AC mm mekanik yang tinggi, aplikasi fase gas kandungan debu rendah penurunan tekanan rendah, kekuatan 0.35 – Adsorben untuk Breads AC mekanik yang tinggi, 0.8 mm air limbah dan konten debu rendah karbon berpori diresapi Pengendalian dengan bahan Impregnated 0,8 – 200 pencemaran dan anorganik (yodium, AC mm pemurnian air perak, kation) dan domestik antimikroba antiseptic (Bagheri, et al., 2015).. 9 Universitas Sumatera Utara.

2.2.3 Struktur Fisika dan Struktur Kimia Karbon Aktif Berikut merupakan atruktur fisika dan struktur kimia karbon aktif : 2.2.3.1 Struktur fisika karbon aktif Struktur fisika karbon aktif menurut (Taer, et al., 2015) dapat diketahui berdasarkan : 1.. Morfologi Permukaan Morfologi permukaan karbon aktif dapat diketahui dengan menggunakan. SEM (Scanning Electron Microscope). Semakin besar konsentrasi agent impregnation maka pori-pori karbon aktif yang terbuka akan semakin banyak. 2. Kandungan Unsur Biasanya kandungan unsur yang terdapat pada karbon aktif seperti : karbon, Oksigen; Magnesium; Aluminium; Fosfor; Sulfur; Kalium; dan Klorin. Berdasarkan persentase atomik pada unsur, semakin besar berat kandungan unsur tersebut maka atomiknya semakin besar. Karbon aktif mengandung unsur selain karbon yang terikat secara kimia yaitu O2 disebabkan dari bahan baku yang tertinggal akibat tidak sempurnanya karbonisasi atau dapat juga terjadi ikatan pada proses aktivasi. Adanya unsur-unsur lain seperti: K, Ca, S, P, Al, dan Mg disebabkan karena bahan dasar arang tempurung kelapa. Kualitas dari karbon aktif yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh bahan awal. 3. Derajat kristalinitas Derajat kristalinitas merupakan tingkat keteraturan struktur suatu material. Karakterisasi ini dilakukan dengan cara menginterpretasi pola difraksi dari hamburan sinar X pada bahan baku (Lempang, et al., 2011), dan untuk mengukur derajat kristalin, jarak antar lapisan, tinggi lapisan antar aromatik dan jumlah lapisan aromatik digunakan difraksi sinar X (XRD) dengan sumber radiasi tembaga (Malik dan Riad, 2013).. 2.2.3.2 Struktur Kimia karbon aktif Untuk mengetahui perubahan struktur kimia yang terjadi selama proses aktivasi dilakukan analisis gugus fungsi dengan menggunakan spektrofotometri infra merah (FTIR). Topografi permukaan arang aktif dengan Scanning Electron Microscope (SEM), yang dilakukan dengan cara melapis bahan baku dengan. 10 Universitas Sumatera Utara.

platina. Mutu arang aktif juga diuji berdasarkan Standar Indonesia yang meliputi penetapan kadar air, abu, zat terbang, karbon terikat, daya serap terhadap benzena, iodin, dan biru metilena (Malik dan Riad, 2013).. 2.3. PROSES PEMBUATAN KARBON AKTIF Proses pembuatan karbon aktif adalah sebagai berikut :. 1.. Proses Dehidrasi adalah penghilangan air pada bahan baku. Bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170°C (Ramdja, et al., 2008).. 2.. Proses Karbonisasi adalah pemecahan bahan organik menjadi karbon. Temperatur diatas 170oC akan menghasilkan CO, CO2 dan asam asetat. Pada temperatur 275oC dekomposisi menghasilkan tar, metanol dan hasil sampingan lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400 – 600oC (Arsad dan Saibatul, 2010).. 3.. Proses Aktivasi merupakan suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untukmemperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat (Polli, 2017). Ada dua cara untuk melakukan proses aktivasi arang yaitu aktivasi kimia dan aktivasi fisika (Deviyanti, et al., 2014).. 2.4. AKTIVASI KARBON Proses aktivasi merupakan hal penting untuk diperhatikan 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 adsorpsi (Polli, 2017). Pada pembuatan arang aktif terdapat dua cara yaitu melalui aktivasi secara fisik dan kimia. Aktivasi fisik dilakukan dalam dua tahap, tahap pertama karbonisasi dan kedua aktivasi, sedangkan aktivasi secara kimia, bahan diimpregnasi terlebih dahulu dengan bahan pengaktif kemudian dikarbonisasi. Tujuan utama aktivasi arang dengan uap panas adalah untuk menciptakan dan memperluas pori arang. Jadi jelas bahwa aktivasi dengan uap panas tidak hanya memindahkan material yang tidak dikelola tetapi juga cukup efektif dalam. 11 Universitas Sumatera Utara.

membentuk dan melebarkan mikropori dengan naiknya suhu (Yuningsih, et al., 2016).. 2.4.1 Aktivasi Fisika Aktivasi fisika melibatkan karbonisasi bahan diikuti oleh aktivasi arang yang dihasilkan dengan adanya zat pengaktif seperti CO2 atau uap (Moreno dan Giraldo, 2010). Aktivasi arang secara fisika menggunakan oksidator lemah, misalnya uap air, gas CO2, N2, O2 (Lempang, dkk., 2014), H2, Br2, dan CH4 (Haji, et al., 2013). Dimana pada proses ini tidak mengoksidasi atom karbon aktif tetapi mengoksidasi komponen pengoksidasi yang menutupi permukaan karbon aktif. Pada suhu dibawah 800oC proses oksidasi dengan uap atau CO2 sangat lambat, sedangkan pada suhu diatas 1000oC akan menyebabkan kerusakan pada struktur arang (Haji, et al., 2013). Biasanya karbon dipanaskan didalam furnace pada temperatur 800-900°C. Beberapa bahan baku lebih mudah untuk diaktifasi jika diklorinasi terlebih dahulu. Selanjutnya dikarbonisasi untuk menghilangkan hidrokarbon yang terklorinasi dan akhimya diaktifasi dengan uap (Ramdja, et al., 2008).. 2.4.2 Aktivasi Kimia Secara umum, sintesis karbon aktif dari biomassa dengan menggunakan aktivasi kimia terdiri dari beberapa tahap, yaitu pencucian dan pengeringan, pengecilan ukuran, perendaman dengan agen aktivasi (impregnasi) yang diikuti pengeringan, karbonisasi, pencucian, dan pengeringan (Kristianto, 2017). Aktivasi cara kimia pada prinsipnya adalah perendaman arang dengan senyawa kimia (Lempang, et al., 2014), dilakukan dengan berbagai jenis activating agent, dimana bahan dasar dicampur dengan activating agent dengan beberapa konsentrasi larutan tertentu (Ibrahim, dkk., 2014). Bahan kimia yang sering digunakan untuk mengaktifkan arang ialah seperti NaOH, KOH, H3PO4, H2SO4, HCl, HNO3, Na2CO3 dan K2CO3. Penggunaan bahan kimia sering menghasilkan perubahan warna pada karbon (Haji, et al., 2013). 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. 12 Universitas Sumatera Utara.

berada dalam pori menjadi lebih mudah terlepas. Hal ini menyebabkan luas permukaan yang aktif bertambah besar dan meningkatkan daya serap karbon aktif (Ramdja, et al., 2008). 2.4.3 Asam Posfat (H3PO4) Aktivasi menggunakan asam fosfat telah diterapkan pada berbagai bahan yang mengandung lignosellulosa seperti bahan-bahan kayu, kulit buah, dan limbah pertanian (Yorgun dan Yildiz, 2015). Aktivator H3PO4 dapat menghasilkan karbon aktif yang memiliki mikropori maksimum pada kondisi operasi suhu < 450 0C (Esterlita dan Netti., 2015). Asam Posfat (H3PO4) di pilih sebagai aktivator karena tidak mencemari lingkungan dan proses penetralan produk karbon aktif yang mudah yaitu hanya dengan pencucian menggunakan air (Foo dan Lee, 2010). Asam Posfat (H3PO4) memiliki sifat-sifat seperti titik didih 158oC, densitas. 1,71 g/cm3, pH ˂0,5, titik lebur 21 oC, tekanan uap 2 hPa,. viskositas kinematic 30,5 mm2/s, dapat korosi dengan logam, serta menyebabkan kulit terbakar dan kerusakan mata (Merck, 2018). Berikut merupakan mekanisme pengaktifan arang dengan H3PO4 (Esterlita dan Netti, 2015).. Gambar 2.2 Mekanisme pengaktifan arang dengan H3PO4. 2.5. FAKTOR-FAKTOR. YANG. MEMPENGARUHI. PERENDAMAN. KARBON Dalam proses perendaman, faktor-faktor yang mempengaruhi antara lain: a. Konsentrasi aktivator. 13 Universitas Sumatera Utara.

Semakin tinggi konsentrasi larutan kimia aktifasi maka semakin kuat. pengaruh larutan tersebut mengikat senyawa-senyawa tar sisa karbonisasi untuk keluar melewati mikro pori-pori dari karbon sehingga permukaan karbon semakin porous yang mengakibatkan semakin besar daya adsorpsi karbon aktif tersebut (Kurniati, 2008) . b. Waktu impregnasi Pada waktu perendaman terjadi kontak antara senyawa H3PO4 dengan karbon, menyebabkan terjadinya depolimerisasi partikel sehingga karbon menjadi elastis, dilanjutkan dengan tahap dehidrasi dan kondensasi akibat impregnasi oleh asam fosfat (H3PO4) sehingga ikatan pada partikel terurai. Karbon yang terbentuk akan membentuk mikropori, sehingga penyerapan pada permukaan karbon semakin luas (Suryani, et al., 2018) c. Temperatur Khususnya pada temperatur aktivasi akan memengaruhi karakteristik karbon aktif yang dihasilkan. Peningkatan temperatur aktivasi akan mereduksi yield dari karbon aktif. Fenomena ini juga akan menyebabkan penurunan kandungan senyawa volatile dan meningkatkan karbon padat (fixed carbon) seiring kenaikan temperature aktivasi. Kenaikan temperature aktivasi juga meningkatkan luas permukaan BET karbon aktif yang dihasilkan, hal ini dikarenakan terbentuknya pori baru seiring terlepasnya senyawa volatile pada karbon aktif (Maulana, 2011). d. Ukuran bahan Makin kecil ukuran bahan makin cepat perataan keseluruh umpan sehingga pirolisis berjalan sempurna. Pada pirolisis tempurung kelapa 2-3 mm (Kurniati, 2008).. 2.6. ADSORPSI Adsorpsi adalah peristiwa yang terjadi pada permukaan padatan, karena. adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Adanya gaya ini menyebabkan padatan cenderung menarik molekul-molekul lain yang bersentuhan dengan permukaannya. Gaya-gaya molekul pada permukaan cairan atau padatan berada dalam keadaan tidak seimbang atau tidak jenuh. Sebagai hasil. 14 Universitas Sumatera Utara.

ketidakjenuhan ini, permukaan padatan atau cairan cenderung untuk menarik dan menahan gas-gas atau substansi-substansi yang terlarut pada saat mengalami kontak (Swastha, 2010). Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapannya. Adsorpsi menggunakan istilah adsorben dan adsorbat, dimana adsorben adalah merupakan suatu penyerap yang dalam hal ini berupa senyawa karbon, sedangkan adsorbat adalah merupakan suatu media yang diserap (Miranti, 2012). Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi adalah karakteristik adsorben, pengadukan (Asip, et al., 2008), pH, waktu kontak, temperatur, konsentrasi adsorbat, dan ukuran molekul adsorbat (Arisna, et al., 2016).. 2.7 KARAKTERISTIK KARBON AKTIF 2.7.1 Kadar Air Kadar air merupakan salah satu sifat kimia arang aktif yang akan mempengaruhi kemampuan adsorpsi arang aktif sebagai suatu adsorben. Penurunan kadar air menyebabkan pori-pori pada arang aktif semakin terbuka, sehingga luas permukaan arang aktif semakin meningkat (Yulianti, et al., 2010).. 2.7.2 Kadar Abu Kadar abu menunjukkan jumlah substituent anorganik yang ada di dalam karbon (Baseri, et al., 2012). Kadar abu yang dihasilkan merupakan pengotor arang aktif, sehingga semakin rendah kadar abu maka kualitas arang aktif semakin baik (Yulianti, et al., 2010).. 2.7.3 Kadar Zat Terbang Kadar zat terbang merupakan suatu cara untuk mengetahui seberapa besar permukaan. arang. aktif. mengandung zat. lain. selain. karbon. sehingga. mempengaruhi daya jerapnya. Semakin tinggi suhu aktivasi cenderung menurunkan kadar zat terbangnya dan pengaruhnya sangat nyata. Kadar zat terbang berdasarkan SNI adalah ˂25% (Darmawan, et al., 2009).. 15 Universitas Sumatera Utara.

2.7.4 Kadar Karbon Kadar karbon berdasarkan SNI adalah diatas 65% (Darmawan, et al., 2009). Besar kecilnya kadar karbon terikat yang dihasilkan, selain dipengaruhi oleh tinggi rendahnya kadar zat menguap dan kadar abu juga dipengaruhi oleh kandungan selulosa dan lignin bahan yang dapat dikonversi menjadi atom karbon (Kusdarini, et al., 2017).. 2.7.5 Bilangan Iodin Adsorpsi bilangan iodin merupakan suatu landasan penting yang digunakan terhadap karakterisasi karbon aktif (Itodo, et all., 2010). Bilangan iodin digunakan untuk mengukur isi pada karbon aktif yang berbentuk mikropori. Secara signifikan, semakin tinggi bilangan iodin maka mikropori pada karbon aktif juga akan tinggi (Das, 2014).. 2.7.6 Brunauer Emmett Teller (BET) Brunauer Emmett Teller (BET) merupakan proses pengujian yang dilakukan untuk menentukan luas permukaan karbon aktif, yaitu dengan penyerapan nitrogen pada temperatur 77 K (Ibrahim, et al., 2014).. 2.7.7 Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) merupakan proses pengujian yang dilakukan untuk menentukan struktur morfologi karbon aktif (Joshi et al, 2013). Serta mengetahui kandungan yang terdapat pada karbon aktif (Mutiara et al, 2013).. 16 Universitas Sumatera Utara.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. 3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Sedangkan pengujian sampel di UPT Laboratorium Terpadu Universitas Diponegoro, Semarang. Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 3 bulan.. 3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain: Bahan Utama 1. Kulit Durian 2. Asam posfat (H3PO4) 3. Aquadest (H2O) 4. Indikator amilum 5. Iodin 6. Natrium thiosulfat 7. Karbon aktif komersial. 3.2.2 Peralatan Pada penelitian ini, peralatan yang digunakan antara lain: 1. Peralatan Utama -. Hot plate. -. Spatula. -. Oven. -. Tangki Pirolisis. -. Stopwatch. -. Ayakan. -. Pipet tetes. 17 Universitas Sumatera Utara.

-. Kertas saring whatman. -. Desikator. 2. Peralatan Analisa -. pH meter/pH indikator. -. Neraca elektrik. -. Alat-alat gelas seperti: beaker glass, erlenmeyer, gelas ukur, corong gelas, dan lain-lain.. 3.3 PROSEDUR PERCOBAAN 3.3.1 Rancangan Percobaan Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Sampel Aktivator. Konsentrasi. 30%. 40%. 6 gram. 50 ml. 50%. 60%. 70%. Waktu 3 6 9 12 15 3 6 9 12 15 3 6 9 12 15 3 6 9 12 15 3 6 9 12 15. 3.3.2 Persiapan Bahan Baku Kulit durian sebanyak 3 karung beras ukuran besar dipotong kecil dan dicuci hingga bersih. Lalu kulit durian yang telah dipotong dikeringkan dengan sinar. 18 Universitas Sumatera Utara.

matahari selama 72 jam untuk mengurangi kadar air pada kulit durian agar tidak busuk (Marlinawati, et al., 2015).. 3.3.3 Analisa Kadar Air Bahan Baku Bahan baku sebanyak 5 g dikeringkan dalam oven pada suhu (103±2)oC sampai beratnya konstan. Kemudian dimasukkan ke dalam desikator sampai bobotnya tetap dan ditentukan kadar airnya dalam persen (%) (Jamilatun dan Martomo Setyawan, 2014). Kadar air arang dihitung dengan rumus sebagai berikut : ( ). ( )-. (3.1). 3.3.4 Karbonisasi Kulit durian yang sudah dikeringkan dengan sinar matahari dimasukkan kedalam tangki pirolisis selama 2 jam pada suhu 400°C, diperoleh arang hasil karbonisasi kemudian didinginkan pada desikator selama 30 menit lalu digerus dan diayak dengan ukuran 100 mesh.. 3.3.5 Perendaman Karbon Berikut prosedur perendaman karbon : 1. 6 gram arang kulit durian direndam dalam larutan asam posfat (H3PO4) 30% sebanyak 50 ml selama 3 jam dengan suhu perendaman 80oC. 2. Kemudian disaring menggunakan kertas saring whatman. 3. Netralisasi arang, dibilas dengan air hangat sampai pH farang netral. 4. Dikeringkan pada oven suhu 105oC selama 3 jam (Setiawati dan Suroto, 2010). 5. Diulangi prosedur percobaan berdasarkan variasi konsentrasi aktivator dan lamaperendaman.. 19 Universitas Sumatera Utara.

3.4 FLOWCHART PERCOBAAN 3.4.1 Tahap Persiapan Bahan Baku Flowchart Tahap persiapan bahan baku kulit durianialah : Mulai Kulit durian sebanyak 3 karung beras ukuran besar Dipotong kecil-kecil lalu dibersihkan dan dicuci Dikeringkan dengan sinar matahari selama 72 jam. Selesai Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku Kulit Durian. 3.4.2 Tahap Analisa Kadar Air Bahan Baku Flowchart analisa kadar air bahan baku adalah sebagai berikut : Mulai Ditimbang 5 gram kulit durian Dikeringkan dengan oven pada suhu 105oC sampai berat konstan. Masukkan ke dalam desikator sampai diperoleh berat tetap. Penentuan kadar air (%). Selesai Gambar 3.2 Flowchart Analisa Kadar Air Kulit Durian. 20 Universitas Sumatera Utara.

3.4.3 Tahap Karbonisasi Flowchart Tahap karbonasi kulit durian ialah : Mulai Kulit durian yang telah dikeringkan dengan sinar matahari Dimasukkan ke dalam tangki pirolisis selama 2 jam pada suhu 400oC. Sampel di dinginkan dan di ayak dengan ukuran mesh 100. Selesai Gambar 3.3 Flowchart Karbonisasi Kulit Durian. 21 Universitas Sumatera Utara.

3.4.4 Perendaman Karbon Flowchart Perendaman arang dari kulit durian yang telah di karbonasiialah: Mulai. Ditimbang 6 gram arang. Direndam dengan larutan asam posfat (H3PO4) dengan rasio 30% sebanyak 50 ml selama 3 jam dengan suhu perendaman 80oC. Ya Apakah Ada Variasi konsentrasi dan waktu?. Tidak Disaring menggunakan kertas saring. Dinetralisasikan menggunakan aquadest sampai pHnya netral atau mencapai pH 7. Dikeringkan dalam oven selama 3 jam pada suhu 105oC. Selesai Gambar 3.4 Flowchart Perendaman Karbon. 22 Universitas Sumatera Utara.

3.5 PROSEDUR ANALISA KARBON TANPA PERLAKUAN, KARBON AKTIF, DAN KARBON AKTIF KOMERSIAL Dilakukan analisa proksimat yaitu kadar air, kadar abu, kadar zat menguap, kadar karbon dan bilangan iodin yang sama terhadap karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komesial yang diperoleh dari Rudang Jaya. 3.5.1 Analisa Kadar Air Uji arang sebanyak 1 g dikeringkan dalam oven pada suhu (103±2)oC sampai beratnya konstan. Kemudian dimasukkan ke dalam desikator sampai bobotnya tetap dan ditentukan kadar airnya dalam persen (%) (Jamilatun dan Martomo Setyawan, 2014). Kadar air arang dihitung dengan rumus sebagai berikut : ( )-. ( ). (3.2). 3.5.2 Analisa Kadar Abu 1 gram sampel dimasukkan ke dalam cawan. Dipanaskan dengan furnace pada suhu 600oC selama 2 jam. Selama proses pemanasan, cawan dibiarkan terbuka. Setelah 2 jam sampel dimasukkan ke dalam desikator, kemudian berat abu di ukur (Pane dan Faizah, 2018). Kadar abu arang dihitung dengan rumus sebagai berikut : -. (3.3). -. Dimana :. G = Massa cawan kosong B = Massa cawan + massa sampel F = Massa cawan + massa abu. 3.5.3 Kadar Zat Terbang (Volatile Matter) Sebanyak 1 gram arang aktif dimasukkan ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Kemudian dimasukkan kedalam furnace dan dibakar pada suhu 900oC selama 7 menit. Setelah itu dimasukkan kedalam oven pada suhu 105 oC selama 10 menit. Selanjutnya didinginkan pada desikator selama 30 menit, kemudian diperoleh berat. -. -. -. Dimana :. (3.4). X1 = Berat cawan (gram). 23 Universitas Sumatera Utara.

X2 = Berat X1 + Sampel sebelum pemanasan X3 = Berat X1 + Sampel setelah pemanasan. 3.5.4 Analisa Kadar Karbon (Fixed Carbon) Kadar karbon diperoleh dengan persamaan : Kadar karbon = 100% - (% kadar air + % kadar abu + % kadar zat terbang). 3.5.5 Analisa Bilangan Iodin Berikut analisa bilangan iodin karbon aktif : 1. Ditimbang karbon aktif komersial sebanyak 0,25 gram. 2. Ditambahkan 25 ml larutan iodin 0,1 N, diaduk rata selama 2 menit.. Campuran di saring dan di ambil 10 ml filtrat. 3. Filtrat di titrasi dengan larutan natrium tiosulfat 0,1 N sampai warna kuning. pucat. 4. Titrasi kembali dengan menambahkam 1 ml indikator amilum 1% sampai. tidak berwarna. 5. Diulangi analisa dengan bilangan iodin berdasarkan variasi konsentrasi. aktivator dan lama perendaman (Rahmadani dan Puji, 2017). (. ). Dimana : IAN. = Bilangan iodin (mg iodin/gram karbon aktif). B. = Volume natrium thiosulfat yang terpakai saat titrasi. C. = Normalitas natrium thiosulfat. D. = Normalitas iodin. W. = Massa karbon aktif. 12,693 = Jumlah iodin yang sesuai dengan 1 ml Na2S2O3 0,1 N 3.5.6 Analisis Struktur Morfologi Kulit Durian dan Karbon Aktif Analisis struktur morfologi kulit durian dan struktur morfologi karbon aktif dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) di Loboratorium UPT Universitas Diponegoro.. 24 Universitas Sumatera Utara. (3.5).

3.5.7 Analisa Luas Permukaan Analisis luas permukaan dengan penyerapan nitrogen menggunakan Brunauer Emmett Teller (BET) di Loboratorium UPT Universitas Diponegoro. 3.6 FLOWCHART ANALISA KARBON TANPA PERLAKUAN, KARBON AKTIF, DAN KARBON AKTIF KOMERSIAL Dilakukan analisa proksimat yaitu kadar air, kadar abu, kadar zat menguap, kadar karbon dan bilangan iodin yang sama terhadap karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komesial yang diperoleh dari Rudang Jaya. 3.6.1 Analisa Kadar Air Flowchart analisa kadar air karbon aktif adalah sebagai berikut : Mulai Ditimbang 1 gram arang aktif Dikeringkan dengan oven padasuhu 105oC sampai berat konstan Masukkan ke dalam desikator sampai diperoleh berat tetap Penentuan kadar air (%). Selesai Gambar 3.5 Flowchart Analisa Kadar Air Arang Aktif. 25 Universitas Sumatera Utara.

3.6.2 Analisa Kadar Abu Flowchart analisa kadar abu karbon aktif adalah sebagai berikut : Mulai Ditimbang 1 gram arang aktif dimasukkan kedalam cawan Dipanaskan dengan furnace pada suhu 600oC selama 2 jam. Didinginkan dengan memasukkan ke dakam desikator. Penentuan kadar abu (%). Selesa Gambar 3.6 Flowchart Analisa Kadar Abu Arang Aktif. 3.6.3 Analisa Kadar Zat Terbang Flowchart analisa kadar zat terbang karbon aktif adalah sebagai berikut : Mulai Ditimbang 1 gram arang aktif dimasukkan ke dalam cawan Dipanaskan dengan furnace pada suhu 900oC selama 7 menit Masukkan ke dalam oven pada suhu 105oC selama 10 menit Didinginkan pada desikator selama 30 menit Penentuan kadar zat terbang. Selesai Gambar 3.7 Flowchart Analisa Kadar Abu Arang Aktif. 26 Universitas Sumatera Utara.

3.6.4 Analisa Daya Serap Dengan Bilangan Iodin Flowchart analisa daya serap karbon aktif adalah sebagai berikut : Mulai Ditimbang 0,25 gram karbon aktif Ditambahkan 25 ml larutan iodin 0,1 N, kemudian di aduk Campuran di saring dan di ambil 10 ml filtrat.. Filtrat di titrasi dengan larutan natrium thiosulfat 0,1 N Tidak Apakah berwarna kuning pucat? Ya Titrasi kembali dengan menambahkam 1 ml indicator amilum 1% sampai tidak berwarna. Tidak Berwarna bening Ya Selesai Gambar 3.8 Flowchart Analisa Daya Serap Abu Arang Aktif. 27 Universitas Sumatera Utara.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. 4.1 PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN Proses pembuatan karbon aktif dilakukan sebagaimana prosedur yang telah dijelaskan pada Bab III Metodologi Penelitian. Kulit durian yang kering dikarbonisasi pada suhu 400oC selama 2 jam. Arang hasil karbonisasi di ball mill dan diayak pada ayakan 100 mesh. Kemudian arang diaktifkan dengan perendaman menggunakan asam posfat (H3PO4) pada konsentrasi 30%, 40%, 50%, 60% dan 70% dan lama perendaman 3 jam, 9 jam, 6 jam, 12 jam dan 15 jam, dinetralkan dengan pencucian menggunakan air (H2O) dan dikeringkan pada suhu 105oC selama 3 jam. Dilakukan analisa terhadap karbon aktif yang dihasilkan sebagaimana yang tercantum pada Bab III. Karakteristik karbon aktif diuji berdasarkan analisis proksimat, annalisis bilangan iodin, analisis Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) dan analisis Brunauer Emmet Teller (BET). Analisa proksimat meliputi penentuan kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, dan kadar karbon terikat, analisis bilangan iodin sebagai penentuan daya serap karbon aktif, analisis Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) sebagai penentuan kadar unsur yang terdapat pada bahan baku kulit durian dan karbon aktif, sedangkan analisis Brunauer Emmet Teller (BET) sebagai penentuan luas permukaan karbon aktif.. 4.2. PERBANDINGAN. KARAKTERISTIK. KULIT. DURIAN. DAN. KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN DENGAN ANALISA SEM-EDX Komposisi utama biomassa yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif adalah selulosa (C6H10O5) berkisar antara 50-60%, lignin (C40H44O6 ) sebesar 5% dan pati sebesar 5% serta karbon yang cukup tinggi (Marlinawati, et al., 2015). Berdasarkan pernyataan diatas bahwa kulit durian dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif. Kulit durian sebagai bahan baku terlebih dahulu dikeringkan selama 72 jam menggunakan sinar matahari. Kemudian di ball mill selama 3 jam untuk. 28. Universitas Sumatera Utara.

memperoleh ukuran serbuk. Selanjutnya kulit durian di ayak menggunakan ayakan 50 mesh. Tabel 4.1 menyajikan karakteristik bahan baku kulit durian dan Tabel 4.2 menyajikan karakteristik karbon aktif dari kulit durian dengan analisis Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX). Tabel 4.1 Karakteristik bahan baku kulit durian Satuan Nilai Hasil Komponen Berat (%) Analisis Kadar Air 76,6 Karbon, C 95,86 Kalium Oksida, K2O % Berat 1,76 Besi (II) Oksida, FeO 1,15 Zirkonium Dioksida, ZrO2 1,24 Tabel 4.2 Karakteristik karbon aktif dari kulit durian Satuan Berat Nilai Hasil Komponen (%) Analisis Karbon, C 98,27 Magnesium Oksida, MgO 0,27 Fosfor Pentaoksida, P2O5 %Berat 0,44 Kalsium Oksida, CaO 0,31 Zirkonium Dioksida, ZrO2 0,71. Ket Lab. PIK UPT. UNDIP. Ket. UPT. UNDIP. Tabel 4.1 dan tabel 4.2 merupakan karakteristik bahan baku sebelum perendaman dan sesudah perendaman mengalami proses pembentukan zat baru yaitu terbentuknya fosfor pentaoksida (P2O5) sebanyak 0,44 %. Hal ini sesuai Menurut (Raharjo, et al., 207) Fosfor juga mengalami mineralisasi dan immobilisasi. Proses tersebut dipengaruhi oleh persentase fosfor dari sisa tanaman yang terurai. Dan sesuai (Warlinda dan Rahadian, 2019) menyimpulkan bahwa transformasi ion asam posfat dalam larutan air terjadi proses pembentukan fosfor.. Fosfor biasanya dapat digunakan sebagai bahan intermediet dan dikirim ke pusatpusat konsumsi dan dibakar atau dioksidasi menjadi P2O5, kemudian dilarutkan ke dalam air sehingga menjadi asam atau senyawa lain: Fosfor pentoksida : 4P + 5O2 → 2P2O5. ΔH= -3015 kJ. Menurut (Yue et al, 2003) pada proses pencucian arang yang sudah direndam dengan asam posfat (H3PO4) yang terperangkap pada permukaan karbon aktif bahwa masih terdapat 1-2% posfor pada lapisan yang tidak dapat dihilangkan. 29. Universitas Sumatera Utara.

pada proses pencucian (Yue et al, 2003) sehingga posfor bereaksi dengan oksigen menghasilkan fosfor pentaoksida. Scanning electron microscopy (SEM) digunakan untuk mengkarakterisasi morfologi dan sifat fisik karbon (Enaime, et al., 2017). Struktur morfologi kulit durian dengan ukuran lolos ayakan 50 mesh dan karbon aktif dari kulit durian pada konsentrasi 30% dan lama perendaman 9 jam dengan ukuran lolos ayakan 100 mesh aktivator asam posfat (H3PO4) dengan masing-masing perbesaran dapat dilihat pada Gambar 4.1. Bahan baku sebelum diaktivasi akan menunjukkan distribusi partikel tidak terisi, permukaan arang kasar, dan pori tidak terlihat. Ini karena permukaan arang yang belum diaktifkan ada kotoran dalam bentuk hidrokarbon, tar dan senyawa lainnya terbentuk pada saat karbonisasi sehingga permukaan arang menjadi kasar dan menyebabkan pori-pori arang tertutup (Rampe dan Vistarani, 2018). Fenomena perendaman arang menggunakan asam posfat dapat dilihat pada gambar 2.2 mekanisme pengaktifan arang dengan asam posfat (Esterlita dan Netti, 2015) menyimpulkan bahwa aktivator H3PO4 bereaksi dengan arang yang sudah terbentuk akan membentuk mikropori pada permukaan arang. Menurut (Sandi dan Astuti, 2014) menunjukkan bahwa selama proses aktivasi pelat-pelat karbon kristalit yang tidak teratur mengalami pergeseran sehingga permukaan kristalit menjadi terbuka terhadap pengaktif yang dapat mendorong residu-residu hidrokarbon. (Hassler, 1974) dalam Sandi dan Astuti (2014) menyimpulkan bahwa pergeseran pelat karbon menghasilkan pori yang baru dan mengembangkan pori serta menurunkan derajat kristalinitas. Selain itu, larutan H3PO4 sebagai aktivator juga mempengaruhi karena merupakan asam kuat yang mampu mengangkat senyawa hidrokarbon atau zat pengotor sehingga menyebabkan terjadinya pembentukan pori pada permukaan karbon. Distribusi partikel yang hampir seragam, permukaan arang halus dan pori terlihat di permukaan arang. Ini karena kotoran yang ditemukan pada permukaan arang telah hilang selama proses aktivasi. Selama proses aktivasi, aktivator bereaksi dengan arang mengoksidasi dan mengikis hidrokarbon, tar, dan senyawa lain yang menempel pada permukaan arang sehingga permukaan arang menjadi halus dan pembentukan pori-pori baru (Rampe dan Vistarani, 2018) .. 30. Universitas Sumatera Utara.

A. B. C. D. E. F. Gambar 4.1 Analisa SEM (A) Kulit Durian dan (B) Karbon Aktif setelah perbesaran 1.000 kali; (C) Kulit Durian dan (D) Karbon Aktif setelah perbesaran 3.000 kali; (E) Kulit Durian dan (F) Karbon Aktif setelah perbesaran 5.000 kali;. Pada Gambar 4.1 (f) terlihat morfologi permukaan karbon aktif dari kulit durian memiliki pori-pori seperti yang ditunjuk oleh tanda panah. menunjukkan. 31. Universitas Sumatera Utara.

morfologi permukaan karbon aktif dan diperoleh ukuran partikel karbon aktif dari kulit durian sebesar 5 µm. Tabel 4.3 Ukuran pori karbon aktif Diameter pori (nm) Jenis pori d<2 Mikropori 2< d < 50 Mesopori d > 50 Makropori (Ibrahim, et al., 2014) Dari tabel 4.5 dapat diketahui bahwa karbon aktif dengan variasi konsentrasi 30% direndam selama 9 jam hasil penelitian ini termasuk golongan mesopori. Ukuran pori karbon aktif dapat dilihat pada tabel 4.3.. 4.3. KARAKTERISTIK KARBON TANPA PERLAKUAN DAN KARBON AKTIF KOMERSIAL DAN KARBON AKTIF DARI KULIT DURIAN. 4.3.1 Karakteristik Karbon Tanpa Perlakuan dan Karbon Aktif Komersial Karbon tanpa perlakuan merupakan bahan baku kulit durian yang dipirolisis terlebih dahulu sedangkan karbon aktif komersial diperoleh dari CV. Rudang Jaya. Berikut merupakan data analisa proksimat karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komersial ditampilkan pada Tabel 4.4.. Tabel 4.4 Hasil Analisis Proximate karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komersial Kadar Kadar Kadar Kontrol Kadar Zat Bilangan Abu Karbon Penelitian Air (%) Menguap Iodin (mg/g) (%) (%) (%) Karbon tanpa 7 16 60 17 406,08 perlakuan Karbon aktif 7 3 53 37 446,69 komersial. 32. Universitas Sumatera Utara.

4.3.2 Karakteristik Karbon Aktif Dari Kulit Durian Data analisa proksimat karbon aktif dari kulit durian ditampilkan pada Tabel A.3. 4.3.2.1 Kadar Air Penentuan kadar air bertujuan untuk mengetahui sifat higroskopis dari arang aktif. Sifat higroskopis menyebabkan arang aktif pada kondisi dan kelembaban tertentu akan mencapai suatu keseimbangan kadar air, keseimbangan kadar air ini merupakan sebuah ukuran higroskopisitas (Sahara, et al., 2017). Kadar air karbon aktif pada berbagai konsentrasi dan lama perendaman dengan aktivator asam posfat (H3PO4) dapat dilihat pada Gambar 4.2.. Kadar Air (%). 10 8 6 4. 2 0 1 3 jam. 2 3 4 Konsentrasi H3PO4 (v/v) 6 jam 9 jam 12 jam. 5 15 jam. Gambar 4.2 Kadar Air Karbon Aktif Kulit Durian dengan Aktivasi (H3PO4) Gambar 4.2 diatas menunjukkan bahwa kadar air karbon aktif dari kulit durian mengalami fluktuasi seiring bertambahnya konsentrasi asam posfat (H3PO4) dengan berbagai lama perendaman. Hasil ini sesuai dengan (Budiman et al, 2018) menyimpulkan bahwa tinggi rendahnya kadar air disebabkan oleh sifat higroskopis arang dan (Haji, et al., 2013) jumlah uap air pada udara, penggilingan, pengayakan dan penetralan yang terkandung oleh karbon aktif. Pengaruh konsentrasi aktivator dan waktu perendaman yang semakin bertambah menyebabkan kadar air mengalami fluktuasi karena semakin pekat konsentrasi maka proses penetralan akan berlangsung lama sesuai besarnya konsentrasi dan waktu perendaman sehingga kontak antara karbon aktif terhadap. 33. Universitas Sumatera Utara.

udara semakin lama menyebabkan karbon aktif akan menyerap air yang ada pada udara sekitar dan dapat memengaruhi nilai kadar air karbon aktif. Dapat dilihat pada gambar 4.2 bahwa kadar air karbon aktif yang diperoleh berkisar antara 1-10%. Berdasarkan SNI bahwa kadar air karbon aktif adalah maksimum 15%. Sehingga semua perlakuan kadar air karbon aktif dari kulit durian telah sesuai teori yaitu ˂15%. Kadar air terbaik berada pada konsentrasi 50% yaitu kadar air karbon aktif cenderung rendah. Apabila kadar air karbon aktif hasil penelitian ini yang tertera pada tabel A.3 dibandingkan dengan kadar air karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komersial dengan nilai masing-masing adalah 7% (Tabel 4.4) dan 7% (Tabel 4.4) maka hasil dari penelitian ini lebih baik.. 4.3.2.2 Kadar Abu Kadar abu merupakan sisa dari pembakaran yang sudah tidak memiliki unsur karbon dan nilai kalor. Kandungan abu dapat menyumbat pori-pori sehingga luas permukaan karbon aktif berkurang (Kusdarini, et al., 2016). Kadar abu karbon aktif pada berbagai konsentrasi dan lama perendaman dengan aktivator asam posfat (H3PO4) dapat dilihat pada Gambar 4.3.. Kadar Abu (%). 10 8 6 4 2 0. 30 3 jam. 40 50 60 Konsentrasi H3PO4 (v/v) 6 jam 9 jam 12 jam. 70 15 jam. Gambar 4.3 Kadar Abu Karbon Aktif Kulit Durian dengan Aktivasi (H3PO4) Gambar 4.3 diatas menunjukkan bahwa kadar abu karbon aktif dari kulit durian mengalami fluktuasi seiring bertambahnya konsentrasi asam posfat (H3PO4) dengan berbagai lama waktu perendaman. Hal ini sesuai dengan. 34. Universitas Sumatera Utara.

(Setyawan, et al., 2018) menyimpulkan bahwa dengan adanya aktivator seperti H3PO4 dapat mempengaruhi tinggi rendahnya nilai kadar abu dalam melarutkan minera-mineral anorganik yang terkandung dalam arang aktif, kandungan abu dapat berupa kalium, magnesium dan natrium yang dapat menghalangi pori-pori karbon aktif. Pengaruh konsentrasi aktivator dan waktu perendaman yang semakin bertambah menyebabkan kadar abu mengalami fluktuasi karena semakin banyak dan lamanya aktivator yang terjebak dalam permukaan karbon aktif akan menyerap air pada udara dan menambah kadar air sehingga masih terdapat sisa mineral yang tidak dapat menguap pada proses pengabuan. Menurut (Subadra dan Tahir, 2005) pada dasarnya semakin pekat larutan zat pengaktif yang digunakan, maka semakin memperluas permukaan dari arang aktif karena pori yang dihasilkan semakin banyak. Dalam pembentukan pori, selama proses pemanasan terjadi proses pembakaran bidang permukaan karbon aktif yang menghasilkan abu, sehingga semakin banyak pori yang dihasilkan maka kadar abu yang dihasikan semakin tinggi Diperoleh bahwa kadar abu karbon aktif berkisar antara 2-6%. Berdasarkan SNI bahwa kadar abu karbon aktif adalah maksimum 10%. Sehingga kadar abu karbon aktif dari kulit durian telah sesuai teori yaitu ˂10%. Kadar abu terbaik diperoleh pada konsentrasi 70% yaitu kadar abu cenderung konstan dan mengalami peningkatan berdasarkan variasi konsentrasi asam posfat (H3PO4) dengan perendaman selama 3, 6, 9, 12 dan 15 jam. Apabila kadar abu karbon aktif hasil penelitian ini yang tertera pada tabel A.3 dibandingkan dengan kadar abu karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif komersial dengan nilai masing-masing adalah 16% (Tabel 4.4) dan 3% (Tabel 4.4) maka hasil dari penelitian ini masih lebih baik dari karbon tanpa perlakuan dan lebih tinggi dari karbon aktif komersial.. 4.3.2.3 Kadar Zat Menguap Kadar zat menguap merupakan hasil dekomposisi senyawa-senyawa yang terdapat di dalam arang selain air. Kandungan zat menguap yang besar menghasilkan asap yang banyak (Efelina, et al., 2018). Kadar zat menguap dapat. 35. Universitas Sumatera Utara.

mempengaruhi kadar karbon pada karbon aktif. Kadar zat menguap karbon aktif pada berbagai konsentrasi dan lama perendaman dengan aktivator asam posfat. Kadar Zat Menguap (%). (H3PO4) dapat dilihat pada Gambar 4.4.. 80 60 40 20 0 30 3 jam. 40 50 60 Konsentrasi H3PO4 (v/v) 6 jam 9 jam 12 jam. 70 15 jam. Gambar 4.4 Kadar Zat Menguap Karbon Aktif Kulit Durian dengan Aktivasi (H3PO4) Gambar 4.4 diatas menunjukkan bahwa kadar zat menguap karbon aktif dari kulit durian mengalami fluktuasi dan cenderung mengalami peningkatan seiring bertambahnya konsentrasi asam posfat (H3PO4) dengan berbagai lama waktu perendaman. Hasil ini sesuai dengan (Rosalina et al, 2016) bahwa tingginya kadar zat menguap dikarenakan tingginya konsentrasi zat aktivator sehingga nitrogen dan sulfur yang terbakar pada temperatur 950oC sedikit. (Zulfadhli dan Iriany, 2017) sedangkan penurunan kadar zat menguap berdasarkan variasi waktu perendaman menunjukkan bahwa residu-residu senyawa hidrokarbon yang menempel pada permukaan karbon aktif mampu terekstraksi dengan peningkatan aktivator. Dapat dilihat bahwa kadar zat menguap karbon aktif berkisar antara 2667,8%. Berdasarkan SNI bahwa kadar zat menguap karbon aktif adalah maksimum 25%. Kadar zat menguap terbaik diperoleh pada konsentrasi 30% yaitu kadar zat menguap cenderung rendah berdasarkan variasi perendaman khususnya pada perendaman 9 jam dengan nilai 23 %. Apabila kadar zat menguap karbon aktif hasil penelitian ini yang tertera pada tabel A.3 dnegan rata-rata 50% dibandingkan dengan kadar zat menguap karbon tanpa perlakuan dan karbon aktif. 36. Universitas Sumatera Utara.