DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS v
ABSTRAK vi
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 AREN 6
2.2 KARBON AKTIF 7
2.3 ADSORPSI 14
2.4 KUALITAS KARBON AKTIF DENGAN
AKTIVATOR KOH 18
2.5 KUALITAS KARBON AKTIF DENGAN
AKTIVATOR ZnCl2
19
2.6 KUALITAS KARBON AKTIF DENGAN
AKTIVATOR H3PO4
2.7 DESKRIPSI PROSES 20
2.8 ANALISA BIAYA 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 24
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 24
3.2 BAHAN 24
3.3 PERALATAN 24
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 25
3.5 PROSEDUR ANALISA 26
3.6 FLOWCHART PENELITIAN 28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 34
4.1 HASIL PEMBUATAN KARBON AKTIF PELEPAH
AREN 34
4.2 HASIL ANALISA RENDEMEN KARBON AKTIF
PELEPAH AREN 39
4.3 HASIL ANALISA BILANGAN IODIN KARBON
AKTIF PELEPAH AREN 41
4.4 HASIL ANALISA KADAR AIR DARI KARBON
AKTIF PELEPAH AREN 45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 48
5.1 KESIMPULAN 48
5.2 SARAN 48
DAFTAR PUSTAKA 49
LAMPIRAN 1 58
LAMPIRAN 2 61
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Pelepah Aren 6
Gambar 2.2 Karbon Aktif 8
Gambar 2.3 Struktur Fisik Karbon Aktif 12
Gambar 2.4 Struktur Kimia Karbon Aktif 13
Gambar 2.5 Struktur Pori Karbon Aktif 16
Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku 28
Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Larutan KOH 28
Gambar 3.3 Flowchart Persiapan Larutan ZnCl2 29
Gambar 3.4 Flowchart Persiapan Larutan H3PO4 29 Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator KOH 30
Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator ZnCl2 30 Gambar 3.7 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator H3PO4 31
Gambar 3.8 Flowchart Perhitungan Rendemen Arang 31
Gambar 3.9 Flowchart Analisa Bilangan Iodin 32
Gambar 3.10 Flowchart Uji Kadar Air 33
Gambar 4.1 Karbon Aktif Pelepah Aren Tanpa Aktivator 35 Gambar 4.2 Karbon Aktif Pelepah Aren yang Diimpregnasi dengan KOH 36 Gambar 4.3 Karbon Aktif Pelepah Aren dengan Aktivator ZnCl2 37
Gambar 4.4 Karbon Aktif Pelepah Aren dengan Aktivator H3PO4 38
Gambar 4.5 Mekanisme Pengaktifan arang dengan H3PO4 39
Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Suhu Karbonisasi dan Jenis Aktivator
terhadap Rendemen Arang 40
Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Suhu Karbonisasi dan Jenis Aktivator terhadap
Jumlah Iodin yang Terserap 42
Gambar 4.8 Grafik Pengaruh Suhu Karbonisasi dan Jenis Aktivator terhadap
Kadar Air 45
Gambar L3.1 Foto Sampel Pelepah Aren 64
Gambar L3.2 Foto Proses Impregnasi Pelepah Aren 64
Gambar L3.4 Foto Proses Pencucian Karbon Aktif Pelepah Aren 65
Gambar L3.5 Foto Karbon Aktif Pelepah Aren 65
Gambar L3.6 Foto Karbon Aktif Tanpa Aktivator 66 Gambar L3.7 Foto Karbon Aktif Menggunakan Aktivator KOH 66 Gambar L3.8 Foto Karbon Aktif Menggunakan Aktivator ZnCl2 66 Gambar L3.9 Foto Karbon Aktif Menggunakan Aktivator H3PO4 66
Gambar L3.10 Foto Analisa Rendemen 67
Gambar L3.11 Foto Filtrat yang Akan Dititrasi 67
Gambar L3.12 Foto Rangakaian Alat Titrasi 68
Gambar L3.13 Foto Filtrat Setelah Penambahan Amilum 68
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Data Ekspor-Impor Karbon Aktif di Indonesia 2 Tabel 2.1 Persyaratan Arang Aktif Standar Nasional Indonesia 06-3730-1995 11
Tabel 2.2 Penggunaan KarbonAktif 14
Tabel 2.3 Tabel Luas Permukaan Karbon Aktif dari Biomassa dan Limbah 18 Tabel L1.1 Hasil Analisa Rendemen Arang
Tabel L1.2 Hasil Analisa Kadar Air 59
58
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 58
L1.1 DATA HASIL ANALISA RENDEMEN ARANG 58
L1.2
L1.3
DATA HASIL ANALISA KADAR AIR
DATA HASIL ANALISA BILANGAN IODIN
59
60
LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 61
L2.1 PERHITUNGAN RENDEMEN ARANG 61
L2.2 PERHITUNGAN KADAR AIR 62
L2.3 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN 62
LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PERCOBAAN 64
L3.1 FOTO SAMPEL PELEPAH AREN 64
L3.2 FOTO PROSES PEMBUATAN KARBON AKTIF
PELEPAH AREN 64
L3.3 FOTO HASIL PEMBUATAN KARBON AKTIF
PELEPAH AREN 66
L3.4 FOTO ANALISA RENDEMEN 67
DAFTAR SINGKATAN
SNI Standar Nasional Indonesia
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
C Karbon
O Oksigen
% Persen
CO2 Karbondioksida
N Nitrogen
H2O Air
H3PO4 Asam fosfat
KOH Kalium hidroksida
ZnCl2 Zinkum klorida
HCl Asam klorida
NaOH Natrium hidroksida
o
C Celcius
Na2S2O3 Natrium tiosulfat
B Volume Natrium Tiosulfat yang terpakai saat titrasi
karbon aktif (ml)
C Normalitas Natrium Tiosulfat N
D Normalitas iodin N
W Massa karbon aktif g
IAN Bilangan Iodin mg Iodin / g
karbon aktif
a Berat arang mula -mula g
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Karbon aktif merupakan padatan berpori yang dibuat dari bahan baku yang
mengandung karbon dengan proses khusus sehingga memiliki permukaan yang aktif
dan bersifat selektif pada penggunaannya. Proses khusus dalam pembuatan karbon
aktif meliputi proses aktivasi fisika dan aktivasi kimia yang dapat membuat pori-pori
dari bahan baku terbuka sehingga daya serapnya lebih besar dari karbon biasa.
Karbon aktif merupakan karbon amorf dengan luas permukaan sekitar 300 sampai
2000 m2/gr[1,2]. Luas permukaan yang sangat besar ini karena mempunyai struktur
pori-pori, pori-pori inilah yang menyebabkan karbon aktif mempunyai kemampuan
untuk menyerap.
Karbon aktif telah dipergunakan secara luas, terutama di bidang industri,
sebagai sorben (penyerap) karena kapasitas adsorpsi yang besar pada banyak jenis
zat terlarut (solut). Karbon aktif digunakan dalam bidang perlindungan lingkungan
dari bahan kimia, makanan dan farmasi, hidrometalurgi, industri katalis, carrier,
bahan elektroda, pertahanan militer-kimia dan sebagainya [3]. Dalam dunia industri
karbon aktif sangat diperlukan karena dapat mengabsorbsi bau, warna, gas, dan
logam. Pada umumnya karbon aktif digunakan sebagai bahan penyerap dan
penjernih. Karbon aktif dapat mengadsorbsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu
atau sifat adsorbsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas
permukaan. Daya serap karbon aktif sangat besar, yaitu 25-1000 % terhadap berat
karbon aktif [4].
Karbon aktif turut membangun perekonomian nasional, karbon aktif telah
menjadi penting dalam ekonomi nasional dan pembangunan pertahanan nasional.
Kebutuhan Indonesia akan karbon aktif untuk bidang industri masih relatif tinggi
disebabkan semakin meluasnya pemakaian karbon aktif pada sektor industri.
Permintaan karbon aktif akan terus meningkat sebesar 9% per tahun sampai dengan
2014 dan konsumsi karbon aktif dunia tahun 2014 diperkirakan 1,7 juta ton per tahun
[5]. Indonesia sendiri memiliki data ekspor impor karbon aktif sebagai berikut:
Tahun Impor (Kg/ Tahun)
Ekspor (Kg/Tahun)
2007 7.943.320 76.324.910
2008 8.126.032 27.005.688
2009 10.739.130 24.791.393
2010 11.220.900 24.791.393
2011 14.064.160 21.652.271
Sangat disayangkan pemenuhan akan kebutuhan karbon aktif masih dilakukan
dengan cara mengimpor. Padahal, jika meninjau sumber daya alam di Indonesia yang
melimpah, maka sangatlah mungkin kebutuhan karbon aktif dapat dipenuhi dengan
produksi dari dalam negeri. Karena sebenarnya karbon aktif dapat dibuat dari segala
jenis bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun
mineral yang mengandung karbon [2,6].
Dari uraian di atas, salah satu alternatif untuk mengurangi ketergantungan
terhadap impor karbon aktif adalah dengan memanfaatkan sumber daya alam (SDA)
yang tersedia di Indonesia seperti misalnya tanaman aren (Arenga pinnata).
Tanaman Aren yang mempunyai nama latin Arenga pinnata merupakan jenis
tanaman Palmae dan memiliki nama sinonim dengan Arenga saccharifera. Tanaman
aren juga memiliki berbagai macam sebutan di berbagai negara seperti Aren Palm di
Inggris, Palmier Areng di Perancis, Aren atau Enau atau Kawung di Indonesia, Enau
atau Kabong atau Berkat di Malaysia dan masih banyak lagi sebutan untuk aren di
berbagai negara. Seluruh bagian dari tanaman ini dapat dimanfaatkan. Tanaman Aren
dapat diambil sarinya yang disebut nira dan dapat juga difermentasi menghasilkan
produk minuman beralkohol serta buahnya bisa diambil sebagai bahan pangan yang
sering disebut kolang - kaling. Produk lainnya adalah pati aren yang diambil dari inti
batang aren, ijuk yang diambil dari serat – serat yang menutupi batang aren, serta
akar aren yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuat obat [7]. Bagian pelepah
aren dimanfaatkan tepungnya sebagai bahan pembuatan obat gatal [8]. Dalam
penelitian kali ini, pelepah aren akan dimanfaatkan untuk pembuatan karbon aktif
Berdasarkan penelitian tentang pembuatan karbon aktif dari cangkang kelapa
sawit menggunakan aktivasi fisika, kimia, dan fisika - kimia yaitu dengan pemanasan
pada suhu 750 0C dan aktivator ZnCl2 maka diperoleh hasil bahwa karbon aktif yang
dibuat dari cangkang kelapa sawit dengan proses aktivasi secara fisika-kimia
mempunyai daya serap yang paling baik di antara arang aktif lain yang diaktivasi
dengan proses fisika dan kimia. Didapatkan hasil pada waktu penyerapan 4 jam, arang aktif berdiameter 355 μm dengan aktivasi fisika-kimia mampu menyerap sebanyak 34,4% bagian dari larutan asam asetat 0,5 N [9]. Penelitian lainnya, tentang
pembuatan karbon aktif dari batubara yang mengandung bitumen dengan
menggunakan aktivator ZnCl2, Na2CO3, H3PO4, NaOH, dan KOH diperoleh hasil
bahwa kualitas karbon aktif dengan aktivator KOH adalah yang terbaik yaitu
memperoleh luas permukaan penyerapan terbesar dengan kondisi perlakuan yang
sama [10]. Sedangkan, penelitian tentang pembuatan karbon aktif dari sekam
tanaman intaran (Azadirachta indica) menggunakan aktivator H3PO4, KOH, dan
ZnCl2 menunjukkan suhu aktivasi yang baik untuk masing – masing aktivator adalah
500 0C, 350 0C, dan 400 0C dengan penyerapan terhadap methylene blue tertinggi
pada karbon aktif yang diaktivasi menggunakan aktivator ZnCl2 yaitu menyerap
96.69% methylene blue yang sangat mendekati efisiensi penyerapan methylene blue
dengan bahan dasar dari kelapa (yang umum digunakan) yaitu sekitar 97.29% [11].
Selain itu, dalam penelitian tentang pengaruh aktivasi arang tempurung kelapa dengan
asam sulfat dan asam fosfat untuk adsorpsi fenol menyatakan bahwa asam fosfat
merupakan aktivator yang lebih baik daripada asam sulfat untuk lama waktu
perendaman 10 jam dan konsentrasi 4 M, dengan perolehan kapasitas adsorpsi fenol
sebesar 27,027 mg/g [12].
Dari sejumlah penelitian belum ada yang memanfaatkan pelepah aren sebagai
bahan baku pembuatan karbon aktif. Penelitian yang sudah ada mengenai pembuatan
karbon aktif dari bahan tanaman berjenis Palmae adalah pembuatan karbon aktif dari
pelepah kelapa menggunakan aktivator HCl, NaOH, dan NaCl, disertai dengan
variasi suhu aktivasi, konsentrasi aktivator, dan lama waktu aktivasi [2]. Oleh sebab
itu, untuk memperbanyak alternatif pembuatan karbon aktif, pada penelitian kali ini
dibuat karbon aktif dari pelepah aren (Arenga pinnata) dengan aktivator kalium
dihasilkan kemudian akan dianalisa kualitasnya dengan analisa kadar air, kadar abu,
dan uji bilangan iodin.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Permasalahan yang akan diteliti dalam penelitian ini adalah mengkaji cara
membuat karbon aktif dari pelepah aren yang mempunyai kemampuan daya
penyerap (sorben) yang tinggi. Untuk itu perlu diketahui pengaruh suhu aktivasi,
terhadap sifat fisik karbon aktif, karakteristik karbon aktif berupa luas permukaan
karbon aktif yang dihasilkan dan gugus fungsi yang dimiiki oleh karbon aktif.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dilakukan penelitian ini yaitu sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui pengaruh suhu aktivasi terhadap kualitas karbon aktif dan
suhu aktivasi terbaik dari karbon aktif pelepah aren
2. Untuk mengetahui pengaruh aktivator terhadap kualitas karbon aktif dan jenis
aktivator terbaik untuk karbon aktif pelepah aren
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai kemampuan
penyerapan permukaan karbon aktif pelepah aren, sehingga dapat ditentukan suhu
aktivasi karbon aktif pelepah aren yang sesuai serta jenis aktivator yang terbaik
untuk karbon aktif pelepah aren. Penelitian ini juga dapat memberikan ide kepada
para wirausahawan untuk menghasilkan karbon aktif dari pelepah aren.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa dan Laboratorium
Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, Medan.
Penelitian ini memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut:
1. Sampel yang digunakan adalah pelepah aren yang diperoleh dari Desa
2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah perlakuan termal (aktivasi) dan
adsorpsi.
3. Variabel penelitian adalah suhu aktivasi dan jenis aktivator adsorben adalah
sebagai berikut:
− Suhu aktivasi fisika.
− Jenis aktivatornya meliputi KOH, H3PO4 dan ZnCl2
4. Parameter pengujiannya adalah sifat fisik karbon aktif, kadar air, kadar abu, dan