i SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai Gelar Sarjana Sains (S.Si)pada Program Studi Ilmu Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Islam Indonesia
Yogyakarta
Disusun oleh :
HALIMAH ZAUMI FEBRIYANTRI
No. Mahasiswa : 13612035
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
YOGYAKARTA
2017
iv
sederhana ini sebagai wujud cinta kasih, sayang dan tanggung jawab
saya kepada:
Orang-orang yang aku sayangi terutama Kedua orang
tuaku, Babe Sukirno dan Ibu Istriyah yang telah memberikan
cinta kasih dan sayang serta doa untukku, yang telah
memberikan semangat dan bekerja keras banting tulang untuk
menyekolahkanku hingga tercapainya gelar S1 ini. Terimakasih
saya ucapkan, kalianlah inspirasi tuk masa depanku.
Buat Kakak-kakak ku terkasih Ilham Yusuf Vishnu Aditya
dan Surya Dwi Juni Ardiantoko, Adekku yang paling kusayang
Catur Maulana Muslimin,serta kakak iparku Mba Yuli Widyastuti,
kalian yang slalu ada dalam bayangan dan do’a ku, semoga kita
semua bisa menjadi kebanggaan orang tua dan keluarga. Buat
Mbah Wedok matur nuwun do’a lan wejanganipun. Adek Maulana
Muslimin (Alm) semoga bahagia di sana dan bisa menjadi
penolong Babe dan Ibu kelak. Aamiin
Pembimbing ku Pak Allwar terimakasih ilmu dan
dukungannya serta dosen-dosen Kimia UII terimakasih ilmunya
selama ini.
Buat temen Allwar Research Team (ART) : Tari, Klana,
Tomi, Hendra, Ade, Ridho , mba Watik. Mba Diah, kak Al, dan kak
Ovi makasih dukungan, kebersamaan dan bantuannya, semoga
tercapai segala cita
2nya.Aamiin
v
yang klop abizz. KKN-UII MG-243 Gejayan Joss.
Pasukan Sumbrej kost Vicka, Sifa, Mitha Bocil, Mba Ai, Sofi
thanks for everyday, lope-lope buat kalian.
Tak lupa buat temen-temen Kimia UII 2013, terima kasih
sudah mau jadi teman, terima kasih kebersamaan yang telah
memberi warna baru selama 4 tahun ini.
Thanks juga buat inspirasiku mas Budi, and special thanks
buat “Well” temen nyebelin aku yang slalu ada buat nemenin
begadang, slalu support, temen curhat, makasih waktunya.
vi
telah selesai dari suatu tugas, kerjakanlah tugas lain dengan sungguh-sungguh dan
hanya Tuhanmulah hendaknya kamu memohon dan mengharap.”
(Q.S.Al-insyiroh;5-8)
Demi langit dan bintang yang muncul dimalam hari, apakah
yang kamu ketahui tentang bintang ini? Bintang yang
sinarnya menembus malam. Setiap orang pasti ada penjaga yang
mengawas itindakannya, maka hendaklah seseorang berfikir dari
apa mereka diciptakan.
Bermimpilah karena Allah akan memeluk mimpi-mimpi itu,
maka jangan pernah takut untuk bermimpi karena mimpi
merupakan akar keajaiban didunia.
(Q.S. At-Thaariq;1-5)
“Sebaik-baiknya manusia adalah orang yang banyak
manfaatnya (kebaikannya) kepada manusia lainnya”
(H.R. Qadla‟iedari Jabir)
Detikdemi detik, hari demi hari, terasa sekali
perubahannya, Tak ada satu pun yang tak berarti dari
setiap langkah ini.Tak ada yang sia-sia dari dunia ini.
Hanya Allah yang Maha Mengetahui segala apa yang
terbaik bagi hamba-Nya.”
vii
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah skripsi ini.Skripsi ini berjudul “ Sintesis dan Karakterisasi Karbon Tandan Pisang Dengan Aktivator ZnCl2 Untuk Adsorpsi Larutan Fenol” dibuat untuk memenuhi salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Islam Indonesia.
Penulis menyadari bahwa selesainya penulisan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak.Oleh karena itu, penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Drs. Allwar, M.Sc.Ph.D. selaku Dekan FMIPA UII sekaligus dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberikan pengarahan,masukan,diskusi, serta persetujuan sehingga makalah skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu.
2. Ibu Dr. Is Fatimah, M.Si selaku Ketua Departemen Ilmu Kimia FMIPA UII. 3. Ibu Febi Indah Fajarwati,S.Si,M.Sc selaku penguji skripsi juga dosen Kimia
UII yang telah member waktu dan tempat, juga pengarahan, masukan buat saya berkeluh kesah selama mengerjakan penelitian skripsi ini.
4. Ibu IkaYanti, M.Si,M.Sc. selaku dosen penguji penelitian.
5. Seluruh dosen Departemen Ilmu Kimia UII yang telah mengajar dan member pengetahuan selama menjadi mahasiswa Ilmu Kimia UII.
6. Tak lupa Keluarga penulis, terutama kedua orang tua serta kakak dan adik penulis yang telah memberikan dukungan baik secara moral maupun material.
viii
terimakasih atas kerjasamanya, persahabatan, bantuan, dan dukungannya selama ini.
8. Teman- teman Ilmu Kimia UII 2013 baik kelas A dan B, Resty, Mba Kiki, Alin, Widya, Tari, mba Ida, Ncop, serta teman lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu atas persahabatan dan keceriaannya yang diberikan selama ini.
Akhir kata, penulis berharap agar makalah skripsi ini bermanfaat bagi orang yang membacanya dalam rangka pengembangan ilmu pengetahuan. Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan, baik dalam hal penulisan makalah ini maupun hal materi di labortorium selama penelitian. Oleh karena itu, penulis mengharap kritikan dan saran yang bersifat membangun guna penyusunan berikutnya.
Yogyakarta, 17 Juli 2017 Penulis
ix
SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON TANDAN
PISANG SEBAGAI ADSORBEN DENGAN AKTIVATORZnCl2
UNTUKADSORPSI FENOL
INTISARI
Halimah Zaumi Febriyantri
NIM: 13612035
Telah dilakukan penelitian tentang sintesis dan karakterisasi karbon aktif tandan pisang dengan aktivator ZnCl2 untuk adsorpsi fenol. Tujuan dari penelitian
ini untuk mensintesis karbon aktif dari tandan pisang sebagai adsorben. Analisa terhadap daya serap larutan fenol juga diselidiki. Karbon aktif diperoleh dari tandan pisang yang diaktivasi dengan ZnCl2 8 % dan dikarbonisasi selama 8 jam
pada suhu 150 0C. Karbon aktif yang telah teraktivasi dicuci menggunakan HNO3
dan dinetralkan menggunakan akuades kemudian dikeringkan pada suhu 150 0C selama 2 jam. Metode yang digunakan yaitu karbonisasi hidrotermal. Karakterisasi sampel menggunakan teknik Fourier Transform Spectroscopy
Infrared (FTIR), Surface Area Analyzer (SAA) dan (Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX)serta uji kadar abu dan kadar
air juga dilakukan. Berdasarkan hasil FTIR didapat gugus C=C, C-O dan gugus fungsi Zink (Zn-O) pada permukaan karbon aktif. Untuk Surface Area Analyer (SAA) meliputi luas permukaan BET sebesar 46.304 m2/g, luas permukaan Langmuir sebesar 69.166 m2/g dan total volume pori (P/P0 =0.991268) 0.1069 cc/g. Karbon aktif tandan pisang tergolong dalam tipe Mesopori. Kadar air dan kadar abu berturut-turut sebesar 0,9396 % dan 9,5 %. Proses adsorpsi larutan fenol dengan karbon aktif tandan pisang menggunakan variasi pH larutan fenol, waktu pengadukan, berat adsorben, dan konsentrasi larutan fenol. Pada proses batch didapatkan hasil penyisihan fenol terbesar oleh karbon aktif tandan pisang yaitu pH optimum fenol sebesar 4,62 mg/g, massa karbon optimum sebanyak 1,5 gram sebesar 2,393 mg/g, waktu kontak optimum 45 menit sebesar 4,61 mg/g dan kapasitas maksimum karbon aktif terhadap fenol sebesar 4,687 mg/g. Isotherm adsorpsi mengikuti model Freundlich dengan laju orde dua semu.
x
SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION CARBON BANANA
EMPTY FRUIT BUNCH AS ADSORBEN USING ZnCl
2ACTIVATOR FOR ADSORPTION OF PHENOL
Abstract
Halimah Zaumi Febriyantri
NIM: 13612035
A research has been conducted to synthesis and characterization of activated carbon of banana empty fruit bunch with ZnCl2 activator for phenol adsorption. The purpose of this research was to synthesis activated carbon of banana empty fruit bunch as adsorben. The phenol adsorption capacity were also investigated. The active carbon was obtained from banana empty fruit bunch that activated using 8 % ZnCl2 and carbonized with a temperature of 150 oC for 8 hours. The activated carbon was then washed by HNO3 and neutralizing the pH with distilled water, then dried at 150 0C for 2 hours. Hydrothermal methods were used in this research. Sample chracterization were done using Fourier Transform Spectroscopy Infrared (FTIR), Surface Area Analyzer (SAA) dan (Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX)and test ash content
and moisture content. Characterization of activated carbon using FTIR obtained C = C, C- O and Zinc (Zn-O) functional groups present on the surface of activated carbon. Surface Area Analyer (SAA), which includes the BET surface area of 46.304 m2 / g, surface area Langmuir amounted to 69.166 m2 / g and a total pore volume (P / P0 = 0.991268) 0.1069 cc / g. The activated carbon of banana empty fruit bunch is type mesoporous. Moisture content and ash content were 0.9396 % and 9,5 %, respectively. The phenol adsoption process with activated carbon of banana empty fruit bunch was using variation pH of phenol, mass of adsorben, time of shaker and variation of phenol concentration. The best result of phenol removal in batch process is show by activated carbon of banana empty fruit bunch at optimum pH of phenol of 4.62 mg / g, the optimum carbon mass of 1.5 grams of the phenol of 2.393 mg / g, optimum contact time of 4.61 mg / g and a maximum capacity of activated carbon to a phenol of 4.687 mg / g. Isotherm adsorption is Freundlich with orde dua semu.
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN ... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... iv
MOTTO ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
INTISARI ... ix
ABSTRACT ...x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR TABEL ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 3 1.3. Tujuan Penelitian ... 4 1.4. Manfaat Penelitian ... 4 1.5. Luaran ...5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
BAB III DASAR TEORI ... 15
3.1. Tumbuhan Pisang ... 15
xii
3.2.1. Struktur Fisik dan Struktur Kimia Karbon Aktif ...23
3.3.2. Jenis-Jenis Karbon Aktif ...25
3.3. Proses Karbonisasi ... 26
3.4. Proses Aktivasi ... 29
3.5. Adsorpsi ...33
3.5.1. Jenis-Jenis Adsorpsi ...34
3.5.2. Isotherm Adsorpsi ...36
3.5.3. Faktor Yang Mempengaruhi Adsorpsi ...40
3.5.4. Orde Semu Reaksi ...43
3.5.4.1. Orde satu semu ...43
3.5.4.2. Orde dua semu ...43
3.5.5. Kapasitas dan Energi Adsorpsi ...44
3.5.5.1. Model Isoterm Adsorpsi Lanmuir ...44
3.5.5.2. Model Isoterm Adsorpsi Freundlich ...46
3.6. Mekanisme Reaksi ...47
3.7. Scanning Electron Microscopy (SEM) ... 48
3.8. Fourier Transform Spectroscopy Infrared (FTIR) ... 52
3.9. Surface Area Analyzer (SAA) ...54
3.10. Karbonisasi Hidrotermal ... 55
3.11. Fenol ...55
3.11.1 Sifat-sifat Fenol ...57
3.12. Spektrofotometer UV-VIS ...57
xiii
4.1. Bahan dan Peralatan ... 61
4.1.1. Bahan ... 61
4.1.2. Alat ... 61
4.2. Waktu dan Tempat Pelaksanaan ... 61
4.3. Prosedur Penelitian...62
4.3.1. Pembuatan Arang... 62
4.3.2. Analisis Gugus Fungsi Adsorben Karbon Aktif dengan FTIR .. 63
4.3.3. Analisis Sifat dan Struktur Adsorben Karbon Aktif dengan SAA ...63
4.3.4. Penentuan Rendemen ... 64
4.3.5. Penentuan Kadar Air ... 64
4.3.6. Penentuan Kadar Abu ...64
4.3.7. Aplikasi Karbon Aktif Tandan Pisang Terhadap Adsorpsi Fenol ...65
4.3.7.1. Pembuatan Larutan Standar Fenol 1000 mg/L ... 65
4.3.7.2. Pembuatan Larutan Fenol 100 mg/L sebanyak 50 mL .. 65
4.3.7.3. Penentuan pH Optimum Adsorpsi Fenol ...65
4.3.7.4. Penentuan Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Fenol ... 66
4.3.7.5. Penentuan Berat Optimum Karbon Aktif Dalam Adsorpsi Fenol ...66
4.3.7.6. Penentuan Kapasitas Adsorpsi Fenol ... 67
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ... 68
5.1. Preparasi Tandan Pisang dan Aktivasi ... 68
xiv
5.2.1. Pengujian Kadar Air ... 71
5.2.2. Pengujian Kadar Abu ...72
5.2.3. Pengujian Penentuan Gugus Fungsi ... 73
5.2.4. Pengujian SEM-EDX... 76
5.2.5. Karakterisasi Karbon Aktif Tandan Pisang dengan Surface Area Analyzer (SAA) ... 78
5.3. Aplikasi Karbon Aktif Tandan Pisang Terhadap Adsorpsi Fenol ...80
5.3.1. Penentuan pH Optimum ... 81
5.3.2. Penentuan Waktu Kontak Karbon Aktif Optimum ... 82
5.3.3. Penentuan Massa Karbon Aktif Optimum ... 85
5.3.4. Kapasitas Adsorpsi Maksimum ... 86
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 91
6.1. Kesimpulan ... 91
6.2. Saran ...92
DAFTAR PUSTAKA ... 93
LAMPIRAN ... 101
LAMPIRAN 1 SKEMA CARA KERJA ... 101
LAMPIRAN 2 PERHITUNGAN PEMBUATAN LARUTAN ... 110
LAMPIRAN 3 DATA PENGAMATAN ... 112
LAMPIRAN 4 PERHITUNGAN ADSORPSI FENOL ... 121
LAMPIRAN 5 PENENTUAN KAPASITAS ADSORPSI ORDE DUA ... 124
LAMPIRAN 6 PERHITUNGAN ISOTHERM ADSORPSI ... 125
xv
LAMPIRAN 8 HASIL SURFACE AREA ANALYZER (SAA) ...131 LAMPIRAN 9 HASIL SEM-EDX ...134 LAMPIRAN 10 HASIL FTIR ...136
xvi DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Penggunaan Karbon Aktif Dinegara Industri ... 9
Gambar 2. Tandan Pisang ...17
Gambar 3. Klasifikasi Material Karbon ... 18
Gambar 4. Struktur Grafit ... 19
Gambar 5. Struktur Selulosa ... 21
Gambar 6. Ilustrasi Skema Struktur Karbon AKtif ... 24
Gambar 7. Struktur Fisik Karbon Aktif ... 24
Gambar 8. Struktur Kimia Karbon Aktif ... 25
Gambar 9. Proses Adsorpsi pada Karbon Aktif: Transfer Molekul Adsorbat ke Adsorben ...33
Gambar 10. Klasifikasi Isotherm Adsorpsi-Desorpsi BDDT ...36
Gambar 11. Mekanisme Reaksi Selulosa dengan ZnCl2 ...48
Gambar 12. A. Proses Pengeringan B. Proses Karbonisasi Hidrotermal C.Arang Aktif ...68
Gambar 13. A. Proses Perendaman dengan HNO3 B. Pencucian dengan Akuades C. Karbon Aktif Teraktivasi ...70
Gambar 14. Spektrum Karbon Aktif Sebelum (atas) dan Sesudah (bawah) Pencucian HNO3 ...74
Gambar 15. Hasil Uji SEM ...77
Gambar 16. Hasil Analisis Karbon AKTIF Tandan Pisang dengan EDX ...77
Gambar 17. Plot Adsorpsi Isotherm Nitrogen (N2) ...79
Gambar 18. Penentuan pH Optimum ...81
Gambar 19. Waktu Optimum Adsorpsi Fenol ...83
Gambar 20. Ordeduasemu ...85
xvii
Gambar 22. Konsentrasi Optimum Fenol ...87 Gambar 23. Ce/(x/m) berbanding Ce (Langmuir)...89 Gambar 24. Log (x/m) dengan log Ce (Freundlich) ...90
xviii DAFTAR TABEL
Tabel 1. Perkembangan Penelitian Karbon Aktif ... 9
Tabel 2. Kegunaan Arang Aktif ... 21
Tabel 3. Standar Karbon Menurut SII No. 0258-88... 22
Tabel 4. Tabel Spektra Inframerah... 53
Tabel 5. Perbedaan Gugus Fungsi Sebelum dan Sesudah Pencucian HNO3 . 76 Tabel 6. Hasil SEM-EDX ... 78
Tabel 7. Analisis SAA pada Karbon Aktif Tandan Pisang ... 79
Tabel 8. Banyaknya Fenol yang Teradsorpsi ...82
Tabel 9. Waktu Optimum pada Fenol ...83
Tabel 10. Waktu Terhadap Banyaknya Fenol Terjerap ...84
Tabel 11. Isotherm Langmuir dan Freundlich ...88
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Indonesia merupakan negara penghasil pisang nomor empat di dunia (Satuhu dan Supriadi, 2000). Tanaman pisang banyak tumbuh di Indonesia dan banyak sekali manfaat yang didapat dari tanaman pisang, baik dari buah, daun, bonggol, kulit pisang hingga tandan dari pisang dapat dimanfaatkan (Adinata,2013). Tandan pisang memiliki komposisi kimia yang berupa selulosa. Selulosa ini merupakan senyawa organik yang berpotensi besar dapat digunakan sebagai penyerapan. Di mana penyerapan tersebut terjadi karena gugus-OH yang terikat pada selulosa dapat melepas atom hidrogen dan oksigen akibat pemanasan suhu tinggi sehingga didapat karbon dari setiap sudut selulosa. Ketidaksempurnaan penataan cincin segi enam yang dimiliki selulosa, menyebabkan terbentuknya ruang pada struktur arang aktif yang memungkinkan adsorbat masuk dalam struktur arang aktif berpori (Muna,2011). Oleh sebab itu digunakan limbah tandan pisang sebagai bahan baku alternatif pembuatan karbon aktif.
Dengan banyaknya pendirian industri di Indonesia, jika tidak diiringi dengan pengelolaan limbah yang dihasilkan maka akan membahayakan ekosistem yang ada. Limbah merupakan hasil sampingan yang dihasilkan dari suatu proses kegiatan manusia seperti proses industri. Dengan pesatnya pertumbuhan industri maka limbah yang dihasilkan semakin banyak. Lingkungan dipaksa menerima
limbah baik limbah yang telah diproses maupun belum diproses, akibatnya kelamaan lingkungan akan tercemar. Salah satu limbah yang ada dalam limbah industri adalah limbah fenol. Limbah organik ini banyak ditemukan dalam limbah industri di Indonesia, antara lain industry migas, fiber-glass, perekat, kayu lapis, farmasi, cat, tekstil, keramik, plastik, formaldehid dan sebagainya.
Fenol sendiri merupakan polutan yang sangat berbahaya di lingkungan karena bersifat racun dan sangat sulit didegradasi oleh organisme pengurai. Fenol adalah senyawa kimia yang bersifat korosif yang dapat menyebabkan iritasi jaringan, kulit, mata, dan mengganggu pernapasan manusia. Fenol di alam mengalami transformasi kimia, biokimia, dan fisika. Proses alami yang ada tidak cukup untuk menangani masalah ini, perlu penanganan lebih sehingga fenol dan derivate-derivatnya berkurang hingga dibawah nilai batas ambangnya (Masykuri,dkk, 2005). Apabila terminum akan menimbulkan rasa sakit dan merusak pembuluh darah sehingga menyebabkan gangguan pada otak, paruparu, ginjal dan limpa. Apabila mencemari perairan dapat menimbulkan rasa dan bau tidak sedap dan pada konsentrasi nilai tertentu akan menyebabkan kematian organisme di perairan. Berdasarkan kategori tersebut, fenol digolongkan sebagai Bahan Beracun dan Berbahaya (B3) (Juliandini dan Trihadiningrum,2008).
Salah satu metode untuk mengolah limbah cair secara kimia adalah melalui proses adsorpsi. Proses adsorpsi dapat dilakukan dengan karbon aktif yang dibuat dari bahan bakar limbah yang mengandung karbon. Proses adsorpsi merupakan
salah satu teknik pengolahan limbah yang diharapkan dpat digunakan untuk menurunkan konsentrasi fenol berlebih. Adsorben yang pernah digunakan dalam penelitian adsorpsi dengan memanfaatkan limbah pertanian antara lain adsorben dari tempurung kelapa (Prilianti, 2013), limbah kayu sengon (Abadi, 2005), limbah kayu jati (Azizah, 2009), dan kulit buah kapuk randu dengan aktivator ZnCl2(Budiman, 2001). Alternatif penerapan metode adsorpsi dengan karbon aktif dipilih karena permukaan karbon aktif yang luas, kemampuan adsorpsi yang besar, mudah diaplikasikan dan biaya yang diperlukan relative murah (Muna,2011).
Penelitian terdahulu pernah dilakukan oleh Husni,dkk (2004) yaitu adsorpsi logam merkuri (Hg) menggunakan arang aktif batang pisang. Memberikan hasil bahwa logam merkuri teradsorpsi arang aktif sebesar 9,21 mg/g. Penelitian tersebut memberikan gambaran bahwa batang pisang dapat dijadikan adsorben. Berdasarkan latar belakang di atas, maka dilakukan penelitian dengan membuat arang aktif tandan pisang teraktivasi ZnCl2, di pilih aktivator ZnCl2 karena karbon aktif yang dihasilkan memiliki porositas yang lebih baik dibandingkan dengan aktivator KOH dan KCl, memiliki luas permukaan yang besar hingga 737,6 mg/g, aktivator ZnCl2 menghasilkan adsorben yang efektif untuk menghilangkan nitrat dari larutan juga hasil pengujian iodine juga tinggi (Namasivayam, 1998). Karbon aktif tandan pisang yang didapat digunakan untuk mengetahui daya adsorpsi karbon aktif tandan pisang terhadap fenol. Untuk karakterisasi karbon aktif sebagai adsorben digunakan FTIR (Fourier Transform Spectroscopy Infrared), SAA (Surface Area Analyzer) dan SEM-EDX (Scanning Electron
Microscopy-Energy Dispersive X-Ray) serta dilakukan uji kadar air dan kadar abu. Sedangkan
untuk analisis fenol pada larutan di lakukan dengan menggunakan Spektrofotometer UV-VIS.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara mensintesis karbon aktif tandan pisang dengan aktivator ZnCl2 sebagai adsorben?
2. Bagaimana karakterisasi karbon aktif tandan pisang dengan aktivator ZnCl2 sebagai adsorben?
3. Bagaimana kapasitas adsorpsi pH optimum, massa karbon optimum, waktu kontak optimum dan kapasitas adsorpsi maksimum karbon aktif tandan pisang dalam mengadsorpsi fenol ?
1.3. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah tersebut maka penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui bagaimana cara mensistesis karbon aktif tandan pisang dengan
aktivator ZnCl2 sebagai adsorben.
2. Mengetahui karakterisasi karbon aktif yang dihasilkan dari tandan pisang dengan aktivator ZnCl2 sebagai adsorben.
3. Untuk mengetahui besarnya kapasitas adsorpsi pH optimum, massa karbon optimum, waktu kontak optimum serta besarnya kapasitas adsorpsi maksimum karbon aktif tandan pisang dalam mengadsorpsi fenol.
1.4. Manfaat Penelitian
Berdasarkan tujuan penelitian yang telah disebutkan maka manfaat dari penelitian ini yaitu:
1. Memperoleh ilmu dan informasi tentang cara mensistesis dan mengkarakterisasi karbon aktif tandan pisang menggunakan aktivator ZnCl2. 2. Memperoleh data kapasitas adsorpsi pH optimum, massa karbon optimum, waktu kontak optimum dan kapasitas adsorpsi maksimum karbon aktif tandan pisang dalam mengadsorpsi fenol.
3. Memanfaatkan limbah tandan pisang yang berlimpah sekaligus meningkatkan nilai ekonominya.
4. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran tentang pemanfaatan limbah tandan pisang secara optimal sebagai penyerap limbah fenol.
1.5. Luaran
Luaran yang diharapkan pada penelitian ini adalah dapat menghasilkan arang aktif yang telah memenuhi kriteria SNI. Penelitian ini juga memberikan informasi bahwa karbonisasi hidrotermal mampu menghasilkan karbon aktif tandan pisang yang dapat digunakan sebagai adsorben fenol.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Di Indonesia bahan baku untuk membuat arang aktif sebagian besar menggunakan tempurung kelapa dan kayu. Di lain pihak, bahan baku yang dapat dibuat menjadi arang aktif adalah semua bahan yang mengandung karbon, baik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan, binatang, maupun barang tambang seperti batu bara. Pada abad XV, diketahui bahwa arang aktif dapat dihasilkan melalui komposisi kayu dan dapat digunakan sebagai adsorben warna dari larutan. Beberapa tahun terakhir ini pemanfaatan limbah padat pertanian untuk dijadikan karbon aktif menjadi alternatif baru dalam pembuatan karbon aktif, seperti karbon aktif dari sari serat pisang (Namasivayam et al., 1998), dari tongkol jagung, sekam padi (Valix et al., 2004), tempurung kelapa, arang kayu (Kardivelu, 2003), ampas tebu (Rachakornkij et al., 2004), kulit kemiri (Labuka, 2003; Nasrullah, 2003), kulit buah coklat (Hakim, 2003; Jannah, 2003), Kayu bakau (Nasruddin, 2002), dan tempurung kenari (Wijaya, 2005; Sherliy, 2004).
Namun pada penelitian ini bahan yang digunakan yaitu tandan pisang.Penggunaan tandan pisang dikarenakan memiliki potensi untuk digunakan sebagai bahan baku arang aktif. Selain itu produksi limbah tandan pisang sangat tinggi.Tingginya produksi limbah ini sebanding dengan tingginya produksi pisang.Semakin tinggi produksi pisang, maka tingkat produksi limbah tandan pisang juga semakin tinggi.
Tandan pisang dengan nama latin Musa Paradiseaca merupakan tanaman yang banyak terdapat dan tumbuh di daerah tropis maupun subtropis. Limbah tandan pisang merupakan limbah terbesar yang diperoleh dengan nilai ekonomis yang hampir tidak ada. Hasil analisis dari Balai Penelitian dan Pengembangan Industri tahun 2008 menyatakan bahwa tandan pisang banyak mengandung selulosa (8,30%), hemiselulosa (21,33%) dan lignin (19,06%). Elemental analisis dari tandan pisang memperlihatkan bahwa andan pisang terdiri dari karbon (41,75%), hidrogen (5,10%), nitrogen (1,23%), sulfur (0,18%), dan oksigen (51,73%) serta fix karbonnya (5,95 ± 4,98%). Sedangkan kadar selulosa dari batang pisang kering sekitar 50% (Husni dkk.,2004). Kandungan karbon yang dimiliki tandan pisang cukup tinggi, oleh karena itu komoditas ini dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif.
Penggunaan tandan pisang sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif karena kandungan selulosa dan hemiselulosa dalam tandan pisang cukup tinggi dan kadar lignin yang rendah .Lignin kurang stabil dan kurang bisa diuraikan sehingga mempengaruhi keaktifan karbon. Semakin sedikit lignin yang terdapat dalam bahan baku maka kualitas karbon aktif semakin baik (Priatmoko,dkk.,1995).
Selulosa ini merupakan senyawa organik yang berpotensi besar dapat digunakan sebagai penyerapan.Dimana penyerapan tersebut terjadi karena gugus-OH yang terikat pada selulosa dapat melepas atom hidrogen dan oksigen akibat pemanasan suhu tinggi sehingga didapat karbon dari setiap sudut selulosa. Ketidaksempurnaan penataan cincin segi enam yang dimiliki selulosa,
menyebabkan terbentuknya ruang pada struktur arang aktif yang memungkinkan adsorbat masuk dalam struktur arang aktif berpori (Muna,2011).
Karbon aktif merupakan karbon amorf dengan luas permukaan sekitar 300 sampai 2000 m2/gr (Fuadi, 2008). Luas permukaan yang sangat besar ini karena mempunyai struktur pori-pori, pori-pori inilah yang menyebabkan karbon aktif mempunyai kemampuan untuk menyerap. Daya serap karbon aktif sangat besar, yaitu 25-1000 % terhadap berat karbon aktif ( Salamah, 2008).
Karbon aktif biasanya digunakan sebagai katalis, penghilangan bau, penyerapan warna, zat purifikasi, dan sebagainya.Untuk industri di Indonesia, penggunaan karbon aktif masih relatif tinggi. Sayangnya, pemenuhan akan kebutuhan karbon aktif masih dilakukan dengan cara mengimpor. Pada tahun 2000 saja, tercatat impor karbon aktif sebesar 2.770.573 kg berasal dari negara Jepang, Hongkong Korea, Taiwan, Cina, Singapura, Philipina, Sri Lanka, Malaysia, Australia, Amerika Serikat, Kanada, Inggris, Jerman, Denmark, dan Italia (Rini Pujiarti, J.P Gentur Sutapa).
Selain aplikasi karbon aktif yang telah disebutkan di atas, juga terdapat negara industry seperti Amerika Serikat, Eropa Barat, dan Jepang menggunakan karbon aktif paling besar untuk pengolahan air selanjutnya untuk industri makanan lalu untuk pemurnian udara dan gas serta industri obat dan lain-lain (Saragih,2008).
Gambar 1. Penggunan karbon aktif di negara industri (Saragih,2008).
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 (Freedonia, 2014).
Adapun perkembangan penelitian untuk meningkatkan daya adsorpsi karbon aktif dalam skala laboratorium dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini :
Table 1. Perkembangan Penelitian Karbon Aktif
No Judul Jurnal Proses Hasil
1 Production of activated Carbon from Palm-oil shell by pyrolysis and steam activation in a fixed bed reactor
(Vitidsant,1999)
Pirolisis bahan baku dengan laju alir udara 0,72 ml/min selama 30 menit dengan menggunakan steam dengan temperature 750oC selama 3 jam. bulk = 0,505 g/cm3 surface area= 669,75 m2/g. 2 Production and characterization of Activated Carbon from pine wastes gasified in a pilot reactor
(Garcia,2002)
Pencampuran bahan baku dengan KOH (rasio berat alkali/char= 4:1). Dialiri dengan gas N2 4:1 min dengan temperatur bervariasi dari 725 sampai 8000C selama 1 jam Volume mikropori = 0,678 cm3/g. Surface area = 1908 m2/g. 3 Preparation and Examination of Activated Carbon from Date Pits Impregnated with KOH (Banat,2003).
Dengan mencampur 30 wt% KOH dan kemudian dipanaskan sampai temperatur 6000C selama 2 jam.
Surface area adalah
470 m2/g
4 Understanding
chemical reaction between carbon and NaOH and KOH
(Lillo,2003)
Bahan baku dicampur dengan NaOH (NaOH: C= 3:1) dengan laju pemanasan adalah 50C/menit sampai 7600C. Dengan dialiri N2,CO2 dan steam (laju
steam adalah 40,100,dan 500 ml/min)
Hasil terbaik: dialiri N2 500 ml/min =
2193 m2/g. hasil paling jelek dialiri CO2= 36 m2/g
5 Activated carbon from Moringa husks and
Dipanaskan dengan dialiri steam (2 ml/min) dan besar
Surface area
pods
(McConnachie,1996)
laju pemanasan adlah 200C/min, temperatur akhir bervariasi dari 5000C sampai 8000C selama 1 atau 2 jam
m2/gram.
6 Activated carbon from Bamboo-Technology Development towards Commercialisation
(Baksi,2006).
Dicampurkan asam fosfat (H3PO4), Zinc Clorida
(ZnCl2) di fluidized bed
reactor pada 900-11000C dengan adanya steam atau CO2
Surface area
rata-rata adalah 1250 m2/g.
7 High-Porosity Carbons Prepared from Bituminous Coal with Pottasium Hydroxide Activation (Teng,1999)
Dilakukan karbonisasi di
horizontal cylindrical furnace (60-nm i.d.) dengan
atmosfer N2 (100 ml/min)
dan laju pemanasan (v) = 300C. min dari temperatur ruang sampai 500-10000C selama 0-3 jam. KOH/Coal = 4,25:1 dengan 8000C selama 1 jam mendapat surface area = 3000 m2/g. 8 Preparation of Activated Carbon from Bituminous Coals with CO2 Activation 1. Effects of Oxygen Content in Raw Coals
(Teng,1996).
Pirolisis dengan aliran CO2/N2 dipanaskan dengan
laju pemanasan 300C/min dari temperatur ke maximum
heat treatment yaitu
800-9500C. Kemudian dilakukan gasifikasi dengan aliran CO2
pada temperatur maximum
heat treatment.
Hasil yang terbaik adalah 658 m2/g
9 Effect of Two-Stages Process on the preparation and
Precarbonized karbon dengan dicampur dengan 250 g yang mengandung
Surface area T =
9000C adalah 438,9 m2/g
Characterization of Porous Carbon Composite from Rice Husk by Phosporic Acid Activation
(Kennedy,2004)
85% berat H3PO4. Rasio
H3PO4 :Coal 4,2:1 pada
850C selama 4 jam. Lalu dikeringkan dengan kondisi
vacuum pada 1100C selam 24 jam dan diaktivasi dengan atmosfer N2 (v=
100ml/min) dan laju pemanasan = 50C/min. temperatur yang digunakan adalah 700,800,9000C selama 1 jam lalu didinginkan.
(Maulana.A.,2011)
Berdasarkan Tabel 1. dapat disimpulkan bahwa karbon aktif dapat dibuat dari bahan limbah organik yang ada disekitar lingkungan kita seperti tempurung kelapa, bambu, sekam padi, dan serbuk gergaji dengan berbagai jenis aktivator antara lain NaOH, KOH, H3PO4, serta ZnCl2. Rajeshwar., dkk (2012) melakukan pembuatan dan karakterisasi karbon aktif dari biji Lapsi (Choerospondias axillaris) dengan aktifasi kimia dengan asam fosfat dengan konsentrasi 50% dengan rasio 1:1 pada suhu 80 °C selama 24 jam dan dipirolisi pada 400 °C menghasilkan bilangan iodin 845 mg/g dan metilen biru 277 mg/g.
Foo dan Lee (2010) melakukan pembuatan karbon aktif dari Parkia
Speciosa dengan aktifasi kimia yang menghasilkan luas permukaan dan
pembuatan karbon. Rasio impregnasi 1:1 karbon aktif diproduksi dengan BET tinggi luas permukaan dibandingkan dengan karbon aktif disusun dengan menggunakan rasio peresapan 2:1. Suhu karbonisasi tinggi akan menghasilkan karbon aktif dengan luas permukaan dan volume pori yang lebih tinggi.
Penelitian-penelitian terdahulu tentang pembuatan karbon aktif masih jarang yang memanfaatkan tandan pisang kepok sebagai bahan baku. Penelitian yang sudah ada mengenai pembuatan karbon aktif dari bahan tanaman berjenis plantain adalah pembuatan karbon aktif dari kulit pisang menggunakan aktivator H2SO4, KOH, dan ZnCl2 masing- masing 2N (Adinata, 2013). Dan Sugumuran., dkk (2012) melakukan pembuatan dan karakterisasi karbon aktif dari tandan kosong buah pisang (TKBP) dan buah kacang polong Delonix regia (KPDR) dengan impregnasi asam fosfat dan kalium hidroksida dengan konsentrasi 10% yang dipirolisis pada suhu 400 dan 450 °C. Pada penelitian ini, pada (TKBP) dengan aktivator asam fosfat dan KOH pada suhu 450 °C menghasilkan yield 34,66% dan 38,86 % dengan luas permukaan 15,3757m2/g dan 1,0045 m2/g sedangkan pada (KPDR) pada suhu 400 ° C dengan aktivator yang sama menghasilkan yield 38,613% dan 35,53% dan luas permukaan yaitu 22,2908 m2/g dan 0,0139 m2/g.
Oleh sebab itu, untuk memperbanyak alternatif pembuatan karbon aktif, pada penelitian kali ini dibuat karbon aktif dari tandan pisang kepok dengan aktivator seng klorida (ZnCl2) dengan konsentrasi 8 %. Digunakan aktivator ZnCl2 karena aktivator ini dapat memperbesar luas permukaan dan juga menghasilkan porositas yang lebih baik dari aktivator lain seperti KOH dan KCl,
ZnCl2 merupakan adsorben yang paling efektif dalam penghlangan nitrat dalam larutan oleh sebab itu dalam penelitian ini menggunakan aktivator ZnCl2. Karbon aktif yang dihasilkan kemudian akan dianalisa kualitasnya dengan analisa
Scanning Electron Microscope (SEM) dan Energy Dispersive X-Ray (EDX), Fourier Transform Spectroscopy infrared (FTIR), Surface Area Analyzer (SAA).
Kemudian karbon aktif yang dihasilkan diaplikasikan pada pemisahan fenol dalam larutan.
Limbah industri berbahaya bagi lingkungan air karena mengandung beberapa racun dan senyawa kimia yang sangat berbahaya, salah satunya adalah limbah fenol. Limbah fenol berbahaya karena bila mencemari perairan dapat membuat bau tidak sedap, serta pada nilai konsentrasi tertentu dapat mengakibatkan kematian organisme di perairan tersebut. Senyawa fenol dapat dikatakan aman bagi lingkungan jika konsentrasinya 1,0 mg/L sesuai dengan KEP No. 51/MENLH/10/1995 (Slamet et al, 2005). Oleh karena itu perlu dilakukan penanganan terhadap fenol dalam air limbah salah satunya melalui metode adsorpsi menggunakan adsorben karbon aktif.
Penurunan fenol menggunakan karbon aktif telah banyak dilakukan. Kemampuan adsorpsi serbuk gergaji terhadap fenol mencapai efisiensi sebesar 6,45% (Trihendardi, 1997). Efisiensi karbon aktif dari ampas tebu untuk penyisihan fenol mencapai 98,33% dengan aktifator ZnCl2 (Setyowati, 1998) dan 17,78% dengan aktifator K2S (Herawati, 1998). Putranto (2005) juga telah memanfaatkan kulit biji mete sebagai adsorben karbon aktif untuk adsorpsi fenol dengan aktivator ZnCl2 menggunakan metode batch dan menghasilkan
penurunan fenol pada suhu pemanasan 600oC selama 1 jam sebesar 96,9% - 98,5%.
Adsorpsi fenol menggunakan adsorben karbon aktif dari tandan kosong (kelapa) sawit (TKS) dengan aktivator soda kue 4% menggunakan metode kolom dengan dua variasi ukuran partikel 80 dan 100 mesh dan variasi selang waktu kontak total kolom I dan Kolom II selama 4, 8, dan 12 jam, diperoleh besar nilai maksimum konsentrasi dan efisiensi penurunan fenol pada karbon aktif 80 mesh terdapat pada waktu kontak 12 jam. Di kolom I dengan nilai maksimum konsentrasi 1,27 mg/L dan besar nilai efisiensi 96.15%, sedangkan pada karbon aktif 100 mesh terdapat pada waktu kontak 12 jam di kolom I dengan nilai maksimum konsentrasi 1,24 mg/L dan besar nilai efisiensi 96,26%. Besar total efisiensi penurunan kadar fenol yang terbaik pada karbon aktif yaitu pada ukuran partikel 80 mesh dengan waktu kontak 12 jam sebesar 97,11% (Kindy,2015).
16
BAB III
DASAR TEORI
3.1 Tumbuhan Pisang
Menurut sejarah, pisang berasal dari Asia Tenggara yang kemudian disebarkan oleh para penyebar agama islam ke Afrika Barat, Amerika Selatan dan Amerika Tengah. Selanjutnya pisang menyebar ke suluruh dunia, meliputi daerah tropis dan sub tropis. Negara-negara penghasil pisang yang terkenal diantaranya Brasil, Fhilipina, Panama, Honduras, India, Equador, Thailand, Karibia, Columbia, Meksiko, Venzuela, dan Hawai. Indonesia merupakan negara penghasil pisang nomor empat di dunia (Satuhu dan Supriadi, 2000).
Pisang tergolong tanaman buah berupa herbal yang tidak asing lagi bagi sebagian besar masyarakat. Tumbuhan ini berdasarkan klasifikasi ilmiahnya tergolong dalam keluarga besar Musaceae, sebagaimana penggolongan dari tingkat Kingdom hingga species berikut ini. Adapun klasifikasi pisang (musa paradisiaca formatypica) menurut Tjitrosoepomo (2001) :
Kerajaan : Plantae Divisi : Magnoliophyta Kelas : Liliopsida Ordo : Zingiberales Famili : Musaceae Genus : Musa
Pisang termasuk dalam family Musaceae, dan terdiri atas berbagai varietas dengan penampilan warna, bentuk, dan ukuran yaang berbeda-beda. Varietas pisang yang diunggulkan antara lain Pisang Ambon Kuning, Pisang Ambon Lumut, Pisang Badak, Pisang Barangan, Pisang Kepok, Pisang Susu, Pisang Raja, Pisang Tanduk, dan Pisang Nangka.
Adapun jenis tanaman pisang yang dipakai pada penelitian ini yaitu jenis tanaman pisang kepok. Dalam taksonomi tumbuhan, kedudukan tanaman pisang dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
Kingdom : Plantae Divisi : Magnoliophyta Kelas : Liliopsida Ordo : Zingiberales Famili : Musaceae Genus : Musa
Spesies : Musa paradisiaca formatypica
Pisang kepok merupakan salah satu buah pisang yang enak dimakan setelah setelah diolah terlebih dahulu. Pisang kepok memiliki buah yang sedikit pipih dan kulit yang tebal, jika sudah matang warna kulit buahnya akan menjadi kuning. Pisang kepok memiliki banyak jenis, namun yang lebih dikenal adalah pisang kepok putih dan pisang kepok kuning. Warna buahnya sesuai dengan nama jenis pisangnya, yaitu putih dan kuning. Pisang kepok kuning memiliki rasa yang lebih enak, sehingga lebih disukai masyarakat (Prabawati dkk, 2008).
Gambar 2. Tandan Pisang
Menurut hasil penelitian dari Balai Penelitian dan Pengembangan Industri tahun 2008 tandan pisang terdiri dari selulosa (8,30%), hemiselulosa (21,33%), lignin (19,06%). Elemental analisis dari tandan pisang memperlihatkan bahwa tandan pisang terdiri dari karbon (41,75%), hydrogen (5,10%), nitrogen (1,23%), sulfur (0,18%) dan oksigen (51,73%) serta fix karbonnya (5,95 ± 4,98%). Tandan pisang juga mengandung gugus fungsi seperti –OH, -NH2, -COOH yang mempunyai pasangan electron bebas untuk meningkatkan daya adsorpsi.
3.2 Karbon Aktif
Karbon aktif merupakan suatu padatan yang berpori yang mengandung 85 –
95 % karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan
pemanasan pada suhu tinggi sehingga diperoleh luas permukaan yang sangat
besar, dimana ukurannya berkisar antara 300 – 2000 m2 /gr. Luas permukaan yang
besar dari struktur dalam pori-pori karbon aktif dapat terus dikembangkan,
uap-uap dari gas dan juga dapat menguraikan zat-zat dari liquida (Kirk-Othmer,
1992).
Gambar 3. Klasifikasi material karbon (Byrne and Mars,1995)
Karbon berbeda dengan intan dan grafit yang memiliki komposisi atas karbon murni sedangkan arang aktif merupakan material karbon yang masih mengandung unsur lain, seperti oksigen dan hydrogen dan unsur lain yang membentuknya. Arang aktif disebut juga karbon berpori yaitu karbon dalam bentuk non grafit yang memiliki luas permukaan internal 300-3500 m2 tiap gramnya (Byrne dan Marsh,1995).
Grafit mempunyai massa jenis yang rendah yaitu 2,3 g/ cm3 . Strukturnya yang tidak terlalu padat karena ikatan yang lemah antara tiap lapisan menyebabkan tiap lapisan dapat dipindah yang memungkinkan sifat licin .diantara
Material Karbon
Karbon Murni Karbon Tidak Murni
Intan Grafi t Karbon tidak murni bersifat grafit Karbon tidak murni tidak bersifat grafit
Tidak dapat digrafitkan
(isotropis) contoh karbon aktif Dapat digrafitkan
(anisotropis) contoh
tiap lapisan, atom karbon terikatnya hanya dengan 3 atom karbon lainnya, sehingga terdapat ikatan rangkap dan tunggal secara bergantian.
Gambar 4. Struktur grafit (Muna, 2011)
Perbedaan grafit dan amorf, yaitu pada proses pembentukannya. Pada proses pembentukan grafit berlangsung secara lambat ,sehingga atom penyusun partikel zat padat dapat menempatkan posisinya sendiri. Keadaan ini cenderung membentuk susunan yang teratur dan juga berulang pada arah tiga dimensi, sehingga terbentuk keteraturan susunan atom dalam jangkauan yang jauh. Pada karbon amorf proses pembentukannya berlangsung cepat, sehingga atom tidak memiliki waktu untuk menata diri dengan teratur, hasilnya terbentuklah susunan yang memiliki tingkat energy yang lebih tinggi. Atom ini mempunyai keteraturan dengan jangkauan terbatas (Muna,2011).
Karbon aktif adalah suatu bentuk arang yang telah melalui tahap aktivasi menggunakan gas CO2, uap air atau bahan- bahan kimia sehingga pori-porinya terbuka dan dengan begitu daya adsopsi meningkat terhadap zat warna dan bau. Karbon aktif mengandung 5 hingga 15 persen air, 2 sampai 3 persen abu dan
sisanya terdiri dari karbon. Karbon yang sekarang banyak digunakan berbentuk butiran (granular) atau serbuk (bubuk atau tepung) ( Wijaja,2009).
Keadaan pori-pori yang terbentuk mempengaruhi besarnya daya serap karbon aktif. Adapun jenis dari pori-pori meliputi :
1. Mikropori yang mempunyai ukuran dibawah 40 Å 2. Mesopori yang mempunyai ukuran antara 40-5000 Å 3. Makropori yang mempunyai ukuran diatas 5000 Å
Pada bahan baku yang berbeda dan perlakuan yang berbeda juga menghasilkan bentuk pori-pori yang berbeda pula. Pada karbon aktif dengan bentuk mikropori sangat bagus untuk menyerap molekul gas dan dengan tingkat kontaminan rendah.Sedangkan karbon aktif dengan dominsi bentuk makropori sangat sesuai untuk menyerap molekul yang besar seperti molekul cairan (CCI, 2006).
Karbon aktif yang baik merupakan terdiri dari banyak senyawa karbon seperti selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Selulosa merupakan senyawa organic dengan formula ( C6H10 O5)n yang terdapat dalam dinding sel dan berfungsi sebagai pengokoh struktur. Kandungan selulosalah yang menyebabkan tandan pisang keras.Sedangakan hemiselulosa adalah polimer polisakarida heterogen yang yang tersusun dari D-glukosa, L-arabiosa, dan D- xilosa yang mengisi ruang antara serat selulosa didalam dinding sel tumbuhan. Selain selulosa dan hemiselulosa tumbuhan juga mengandung lignin yang merupakan senyawa kimia kompleks berstruktur amorf. Semakin banyak selulosa,hemiselulosa dan lignin maka semakin baik karbon aktif yang dihasilkan ( Yahsito,2006).
Gambar 5. Struktur selulosa
Menurut Standart Industri Indonesia (SII No. 0258-88) yang dikeluarkan oleh Departemen Perindustrian, persyaratan karbon aktif adalah sebagai berikut:
Tabel 2. Standar Karbon Menurut SII No. 0258-88
Parameter Persentase
Bagian yang hilang pada suhu 9500C 25 %
Kandungan air 15%
Kandungan abu 10%
Bagian yang tidak di perarang Tidak ada
Daya serap I2 Minimal 20%
Dekindo.,LIPI, 1998/1999
Saat ini, arang aktif telah digunakan secara luas dalam industri kimia, makanan atau minuman dan farmasi.Pada umumnya arang aktif digunakan sebagai bahan penyerap, dan penjernih.Dalam jumlah kecil digunakan juga sebagai katalisator (lihat Tabel 3).
Tabel 3 Kegunaan Arang Aktif
Maksud/Tujuan Pemakaian
UNTUK GAS
a. Pemurnian Gas Desulfurisasi,menghilangkan gas beracun, bau busuk ,asap,menyerap racun
b. Pengolahan LNG Desulfurisasi dan penyaringan berbagai bahan mentah dan reaksi gas
c. Katalisator Reaksi katalisator atau pengangkut vinil klorida dan vinil asetat
d. Lain-lain Menghilangkan bau dalam kamar
pendingin dan mobil UNTUK ZAT CAIR
a. Industry obat dan makanan Menyaring dan menghilangkan warna, bau,rasa yang tidak enak pada makanan b. Minuman ringan,minuman
keras
Menghilangkan warna, bau pada ara/ minuman keras dan minuman ringan c. Kimia perminyakan Penyulingan bahan mentah, zat perantara d. Pembersih air Menyaring/menghilangkan bau, warna,
zat pencemar dalam air, sebagai
perlindungan dan penukaran resin dalam alat/penyulingan air
e. Pembersih air buangan Mengatur dan membersihkan air
buangan dan pencemar,warna,bau,logam berat
f. Penambakan udang dan benur Pemurnian, menghilangkanbau dan warna
g. Pelaryt yang digunakan kembali
Penarikan kembali berbagai pelarut,sisa methanol,etil asetat,dan lain-lain
LAIN-LAIN
a. Pengolahan pulp Pemurnian, menghilangkan bau b. Pengolahan pupuk Pemurnian
c. Pengolahan emas Pemurnian
d. Penyaringan minyak makan dan glukosa
Menghilangkan bau, warna dan rasa tidak enak
(http://www.pdii.lipi.go.id/- PDII-LIPI, 2011)
Menurut Kirk Othmer pada tahun 1964 menyatakan apabila karbon aktif mempunyai dua bentuk. Adapun dua bentuk karbon aktif tersebut diklasifikasikan sesuai dengan sifat dan kegunaannya:
1. Bentuk powder / serbuk
Merupakan bubuk hitam yang biasanya digunakan untuk keperluan adsorbsi dalam fase liquid untuk proses pemurnian larutan.
2. Bentuk granulat / butiran
Tipe granulat tidak hanya efektif untuk proses adsorbsi gas tetapi juga efektif untuk adsorbsi fase liquid.
Faktor yang mempengaruhi daya serap arang aktif adalah:
1. Sifat fisika dan kimia dari arang antara lain luas permukaannya dan ukuran lubang
2. Sifat fisika dan kimia dari adsorbant (gas / larutan yang akan diberi arang aktif ) antara lain ukuran molekul, muatan molekul susunan komposisi kimia
3. Konsentrasi adsorbant dalam fase liquid
4. Sifat karakteristik dalam keadaan liquid antara lain pH dan temperatur 5. Waktu tinggal
( Cheremisinoff, 1978).
3.2.1. Struktur Fisik dan Struktur Kimia Karbon Aktif
Struktur dasar karbon aktif berupa struktur kristalin yang sangat kecil (mikrokristalin). Karbon aktif memiliki bentuk amorf yang tersusun atas lapisan bidang datar dimana atom-atom karbon tersusun dan terikat secara kovalen dalam tatanan atom-atom heksagonal. Gambar 6 menunjukkan skema struktur karbon aktif. Setiap garis pada Gambar 6 menunjukkan lapisan atom-atom karbon yang berbentuk heksagonal dan adanya mikrokristalin dengan struktur grafit pada
karbon aktif (Sudibandriyo, 2003).
Gambar 6. Ilustrasi Skema Struktur Karbon Aktif (Sudibandriyo, 2003).
Karbon aktif disususn oleh atom karbon yang terikat secara kovalen dalam suatu kisi yang hexagonal. Hal tersebut telah dibuktikan dengan penelitian menggunakan sinar-X yang menunjukkan adanya bentuk kristalin yang sangat kecil dengan struktur grafit.
Daerah kristalin memiliki ketebalan 0,7-1,1 nm, jauh lebih kecil dari grafit. Hal ini menunjukkan adanya 3 atau 4 lapisan atom karbon dengan kurang lebih terisi 20-30 heksagonal di tiap lapisannya.Rongga antara Kristal-kristal karbon diisi oleh karbon-karbon amorf yang berikatan secara tiga dimensi dengan atom lainnya terutama dengan atom oksigen.susunan karbon yang tidak teratur ini diselingi oleh retakan-retakan dan celah yang disebut pori dan kebanyakan berbentuk silindris.
Kemampuan karbon aktif mengadsorpsi ditentukan oleh struktur kimianya yaitu atom C,H dan O yang terikat secara kimia membentuk gugus fungsional seperti pada Gambar 7 berikut. gugus fungsional ini membuat permukaan karbon aktif reaktif secara kimiawi dan mempengaruhi sifat adsorpsiny ( Pujiyanto,2010).
Gambar 7. Gugus Aktif daru suatu Karbon Aktif (Jankowska,1991)
3.2.2. Jenis-jenis Karbon Aktif
Berdasarkan penggunaannya, karbon aktif terbagi menjadi 2 jenis yaitu karbon aktif untuk untuk fasa cair dan karbon aktif untuk fasa uap.
1. Karbon aktif untuk untuk fasa cair
Karbon aktif untuk fasa cair biasanya berbentuk serbuk. Karbon aktif untuk fasa cair biasanya dibuat dari bahan yang memiliki berat jenis rendah seperti kayu, batubara lignit, dan bahan yang mengandung lignin seperti limbah hasil pertanian. Karbon aktif jenis ini banyak digunakan untuk pemurnian larutan dan penghilangan rasa dan bau pada zat cair misalnya untuk penghilangan polutan berbahaya seperti gas amonia dan logam berbahaya pada proses pengolahan air.
2. Karbon aktif untuk fasa uap
Karbon aktif untuk fasa uap biasanya berbentuk butiran/granular. Karbon
aktif jenis ini biasanya dibuat dari bahan yang memiliki berat jenis lebih
besar seperti tempurung kelapa, batubara, dan residu minyak bumi. Karbon aktif
hasil pembakaran bahan bakar pada kendaraan seperti CO dan NOx.
Pernyataan mengenai bahan baku yang digunakan dalam pembuatan karbon
aktif untuk masing- masing jenis yang telah disebutkan bukan merupakan
suatu keharusan, karena ada karbon aktif untuk fasa cair yang dibuat dari bahan
yang mempunyai densitas besar, seperti tulang. Kemudian dibuat dalam
bentuk granular dan digunakan sebagai pemucat larutan gula. Begitu pula
dengan karbon aktif yang digunakan untuk fasa uap dapat diperoleh dari bahan
yang memliki densitas kecil, seperti serbuk gergaji (Sembiring, 2003).
3.3. Proses Karbonisasi
Karbonisasi adalah pemecahan atau penguraian selulosa menjadi karbon
karena pemanasan pada suhu berkisar 275 0C. Pelepasan bahan “volatile” atau
devolatilasasi dalam karbonisasi tandan pisang dapat dibagi menjadi beberapa
fase,yaitu:
1. Fase pemanasan awal (20 0C -120 0C)
Pada suhu ini kandungan air bahan mulai terlepas dan terbentuk karbon monoksida (CO) dan karbon dioksida (CO2).
2. Fase pengeringan (120 0C -200 0C)
Pada suhu ini air yang teradsorbsi oleh partikel kulit pisang akan terdesak keluar. Pembentukan karbon monoksida (CO) dan karbon dioksida (CO2) masih berlanjut, bahan volatile yang keluar masih banyak.
3. Fase karbonisasi awal (200 0C -400 0C)
Sampai dengan suhu 280 0C, tar yang terbentuk mulai banyak, demikian juga gas-gas hidrogen, metana dan hidrokarbon lainnya, seperti metanol, fenol, asam asetat, ammonia, aseton dan sejumlah kecil karbon monoksida dan karbon dioksida.
4. Fase karbonisasi utama (4000C-5200C)
Dengan naiknya suhu, jumlah bahan volatile yang dihasilkan akan semakin banyak. Produk utama yang berupa gas adalah CH4, H dan CO. Tar yang terbentuk jumlahnya lebih sedikit dari fase sebelumnya. Kadar O dan H dalam residu akan berkurang.
5. Fase Past Karbonisasi (520 0C -700 0C)
Pada fase ini terjadi perengkahan sekunder pada bahan-bahan volatile yangdihasilkan
(Widodo,M, 2008).
Proses pembuatan karbon aktif ada dua tahap yaitu proses karbonisasi dan proses aktivasi. Proses karbonisasi ataupengarangan dilakukan dengan membakar bahan baku dalam situasi yang kurang oksigen. Karbonisasi sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:
1. Waktu karbonisasi
Bila waktu pemanasan diperpanjang maka reaksi pirolisis makin sempurna sehingga hasil arang semakin turun tapi cairan dangas meningkat.Waktu pemanasan berbeda-beda tergantung pada jenis bahan yang diolah misalnya kulit pisang memerlukan waktu 2 jam.
2. Suhu pemanasan
Pada suhu 100-200 0C akan terjadi reaksi endotermis yang mengakibatkan terurainya bahan organik yang mudah menguap selanjutnya pada 225-275 0C akan
menjadi reaksi eksotermis sehingga lignoselulosa akan terurai. Semakin tinggi suhu, arang yang diperoleh semakin berkurang sedangkan gas yang dihasilkan semakin meningkat.Hal ini disebabkan makin banyaknya zat-zat terurai dan teruapkan.
3. Kadar air
Bila kadar air dalam bahan tinggi, pembakaran berjalan kurang baik dan bara yang terbentuk mudah mati sehingga memerlukan waktu yang semakin panjang. Hal ini disebabkan karena uap yang dihilangkan semakin banyak
4. Ukuran bahan
Ukuran bahan berpengaruh sekali pada perataan panas.Makin kecil ukuran bahan makin cepat perataan keseluruh umpan sehingga pirolisis berjalan lebih sempurna. Proses aktivasi yaitu proses membuka pori-pori agar arang menjadi luas biasanya dengan menggunakan uap air atau melalui proses kimia seperti ZnCl2, CaCl2, NaCl.
Menurut Arindyah Kusmartanti (2007) pada penelitiannya Pengaruh Suhu
Terhadap Penurunan Kadar Abu Tepung Beras Dengan Menggunakan Alat
Furnace, menyimpulkan bahwa semakin tinggi suhu pemanasan maka semakin
kecil pula kadar abu yang dihasilkan. Dimana pada jurnal Pemanfaatan Kulit
Kemiri Untuk Pembuatan Arang Aktif Dengan Cara Pirolisis oleh Sutiyono,dkk,
juga menyatakan bahwa dalam pengarangan, semakin lama waktu yang digunakan
akan menyebabkan bahan menjadi arang yang kemudian berubah menjadi abu.
Abu ini berwarna keabu-abuan yang banyak sedikitnya dipengaruhi oleh waktu
proses pengarangan. Dengan demikian waktu pengarangan itu akan berpengaruh
pada arang yang akan dihasilkan, semakin lama waktu yang digunakan maka
3.4. Proses Aktivasi
Pengaktifan karbon aktif merupakan hasil kerja aktifator yang memberikan
ion-ion dan menyerapkan ke dalam bahan baku sampai menjadi karbon aktif.
Metode aktifasi ada 2 macam yaitu: 1. Aktifasi secara fisika
Aktifasi secara fisika dilakukan dengan memasukkan bahan baku pada reaktor suhu tinggi ( 600 – 1000 0C ) dan proses ini terjadi saat karbon bereaksi dengan uap air / udara dimana akan dihasilkan oksida karbon yang tersebar pada permukaan karbon secara merata. Terbentuknya struktur pori di dalam material karbon tersebut merupakan hasil kerja aktivator. Reaksi mulamula pada karbon amorf dan menyebabkan pori yang tertutup akan terbuka. Proses oksidasi lebih jauh menyebabkan pori-pori terbentuk semakin banyak dalam material karbon.
2. Aktifasi secara kimia
Aktifasi secara kimia dilakukan dengan pengisian bahan kimia seperti ZnCl2, CaCl2, H2SO4, dan NaOH. Prinsip kerjanya adalah pengikisan karbon menggunakan bahan kimia untuk mengintensifkan proses aktifasi tersebut dapat dilakukan dengan pemanasan. Pada cara ini activating yang digunakan reagen sebagai bahan kimia dimana sebelum proses karbonisasi dilakukan, dengan demikian cara aktifasi kimia ini lebih mudah dilakukan.
Mutu arang aktif yang dihasilkan tergantung dari bahan baku, bahan pengaktif, dan cara pembuatannya. Untuk menaikkan aktifasi daya adsorbsi arang
banyak digunakan bahan kimia. Menurut Othmer, 1940, bahan kimia yang baik digunakan adalah Ca(OH)2, CaCl2, HNO3, ZnCl2, H2SO4, dll (Jeanette M, dkk, 1996).
Dalam penelitian, digunakan beberapa aktivator antara lain:
1. H2SO4 (Asam Sulfat)
Asam sulfat, H2SO4, merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat.Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan.Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan dan merupakan salah satu produk utama industri kimia.Kegunaan utamanya termasuk pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak.Asam sulfat murni yang tidak diencerkan tidak dapat ditemukan secara alami di bumi oleh karena sifatnya yang higroskopis. Rumus Molekul : H2SO4
Massa molar : 98,08 gr/mol
Sifat Fisik : cairan bening, tak berwarna, dan tak berbau Densitas : 1,84g/cm3, cair
Kelarutan dalam air : tercampur penuh
(Anonim. 2012).
2. KOH (Kalium Hidroksida)
Kalium hidroksida adalah senyawa anorganik dengan rumus KOH.Seiring dengan natrium hidroksida, padat berwarna ini adalah prototipe "basa kuat".Ini memiliki banyak industri dan aplikasi niche.Kebanyakan aplikasi mengeksploitasi reaktivitas terhadap asam dan bersifat korosif (Anonim. 2012).
Kualitas karbon aktif dengan aktivator HCl lebih baik dibandingkan karbon aktif dengan aktivator KOH (dengan konsentrasi yang sama 2,5 M). Hal ini dikarenakan asam kuat memiliki struktur pori yang lebih kecil di bandingkan basa kuat yang mengakibatkan luas permukaan semakin besar sehingga daya serap juga semakin besar (Nurul, 2011).
Sedangkan Siti Salamah pada Pembuatan Karbon Aktif Dari Kulit Buah Mahoni Dengan Perlakuan Perendaman Dalam Larutan KOH, menyimpulkan dari hasil penelitian untuk pengujian daya serap didapatkan hasil optimum pada konsentrasi larutan KOH 3N (Salamah, 2008).
3. ZnCl2(Zink Klorida)
Zinc clorida juga merupakan zat pengaktif selain pengaktif diatas. Zinc clorida juga merupakan aktivator yang terbaik. Senyawa ini bersifat molekuler
dan Zinc clorida digunakan sebagai katalis, zat penghidrasi fluks untuk solder keras, pengawetan materi organic dan sebagai bahan perwarna karena mudah terserap dalam materi organik.
Anhydrous Zincclorida dapat dibuat dengan reaksi logam dengan clorine
atau chloride biasanya dijual 47,7 % (spesifik gravity 1,53) larutan, tetapi biasanya diproduksi lebih jauh dalam solid. Sifat-sifat dari zinc klorida yaitu berbentuk kristal putih, titik leleh 290 0C , dan mempunyai titik didih 732 0C (Anonim. 2012).
penentuan konsentrasi aktifator dan waktu aktivasi memegang peranan penting dalam proses aktivasi. Pada hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai daya serap karbon aktif meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah konsentrasi dari aktifator. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan aktifator, cenderung dapat mengikat zat-zat volatile yang masih tertinggal dan menutupi sebagian dari poripori arang selama proses karbonisasi dan mendorongnya keluar melewati mikro pori-pori.
Waktu aktivasi juga memegang peranan penting dalam proses aktivasi. Jika
waktu yang dibutuhkan terlalu sebentardikhawatirkan bahan aktivator tidak
terlepas sempurna dari karbon aktif.Sedangkan jika terlalu lama maka struktur
karbon aktif bisa rusak.Peningkatan waktu aktifasi juga mempengaruhi daya serap
dari karbon aktif.Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin lama waktu
aktivasi, daya serap terhadap Iodine cenderung semakin tinggi (Sani, 2011).
3.5. Adsorpsi
Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan-penyerapan molekul solut di antara partikel pada permukaan adsorben. Proses adsorpsi dapat terjadi karena adanya gaya tarik menarik atom / molekul pada permukaan adsorben yang tidak seimbang. Gaya yang menggerakkan terjadinya adsorbsi adalah kombinasi dari faktor afinitas adsorbat terhadap pelarut dan afinitas adsorbat terhadap adsorben.
Dalam sistem adsorpsi, fasa teradsorpsi dalam solid disebut adsorbat sedangkan solid tersebut adalah adsorben. Pada proses adsorpsi, molekul adsorbat bergerak melalui bulk fasa gas menuju permukaan padatan dan
berdifusi pada permukaan pori padatan adsorben. Proses adsorpsi hanya terjadi pada permukaan, tidak masuk dalam fasa bulk/ruah. Proses adsorpsi terutama terjadi pada mikropori (pori-pori kecil), sedangkan tempat transfer adsorbat dari permukaan luar ke permukaan mikropori ialah makropori. Ilustrasi proses adsorpsi pada adsorben karbon aktif dapat dilihat pada Gambar 8 berikut ini.
Gambar 8.Proses Adsorpsi pada Karbon Aktif: Transfer Molekul Adsorbat ke Adsorben (Manocha, 2003).
Menurut Bakti pada tahun 1998 mengatakan bahwa adsorpsi pada umumnya terjadi pada suhu rendah dan makin tinggi suhunya maka tingkat penyerapannya semakin kecil. Daya adsorpsi karbon aktif dapat terjadi karena:
1. Adanya pori-pori yang sangat banyak sehingga dapat menimbulkan gaya kapiler yang menyebabkan timbulnya daya serap
2. Permukaan yang luas dari arang aktif
3. Pada kondisi yang bervariasi yang mempunyai daya serap pada permukaan yang aktif saja karena permukaan arang aktif bersifat heterogen
4. Sifat fisika dan kimia adsorbent antara lain: ukuran permukaan, ukuran pori-pori, komposisi kimia
5. Konsentrasi dari adsorbent
6. Sifat fase cair seperti pH dan suhu
7. Lamanya proses adsorbsi berlangsung
3.5.1. Jenis-jenis Adsorpsi
Berdasarkan interaksi molekular antara permukaan adsorben dengan adsorbat, adsorpsi dibedakan menjadi 2 jenis yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.
1. Physisorption (adsorpsi fisika)
Terjadi ketika gaya tarik molekul antara larutan dan permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan, maka substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Contoh : Adsorpsi oleh karbon aktif. Aktivasi karbon aktif pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan media adsorpsi.
2. Chemisorption (adsorpsi kimia)
terlarut dalam larutan dengan molekul dalam media.Contoh : Ion exchange
Adsorbat = substansi yang akan disisihkan
Adsorben = padatan dimana di permukaannya terjadi pengumpulan substansi yang disisihkan. (Atkins, P.W., 1997).
Adsorpsi kimia terjadi karena adanya ikatan kimia yang terbentuk antara molekul adsorbat dengan permukaan adsorben.Ikatan kimia dapat berupa ikatan kovalen atau ion. Ikatan yang terbentuk sangat kuat sehingga spesi aslinya tidak dapat ditemukan. Karena kuatnya ikatan kimia yang terbentuk, maka adsorbat tidak mudah terdesorpsi. Adsorpsi kimia ini diawali dengan adsorpsi fisik dimana adsorbat mendekat ke permukaan adsoben melalui gaya Van der Waals atau ikatan hidrogen kemudian diikuti oleh adsorpsi kimia. Pada adsorpsi kimia, adsorbat melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia yang biasanya merupakan ikatan kovalen (Prabowo, 2009).
Menurut Langmuir, molekul adsorbat ditahan pada permukaan adsorben oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorben, maka akan terbentuk suatu lapisan dimana lapisan tersebut akan menghambat proses adsorpsi selanjutnya oleh adsorben sehingga efektifitas berkurang. Adsorpsi kimia biasanya digunakan untuk penentuan daerah pusat aktif dan kinetika reaksi permukaan (Murti, 2008).
3.5.2. Isoterm Adsorpsi
Isoterm adsorpsi fisika dikelompokkan menjadi 5 berdasarkan klasifikasi Brunauer, Deming, Deming dan Teller (BDDT). Gambar 9 menunjukkan adsorpsi isoterm gas nitrogen menurut klasifikasi BrunairDeming-Deming-Teller (BDDT) dibagi ke dalam 6 (enam) kategori.
Gambar 9. Klasifikasi isoterm adsorpsi- desorpsi BDDT (Mulia, Muhammad and Suharman 2005)
Grafik adsorpsi isoterm tipe I biasa disebut tipe Langmuir. Isoterm ini jarang ditemukan untuk material nonpori, umumnya pada karbon teraktivasi, silica gel dan zeolit yang mempunyai pori sangat halus. Nilai asimtot ini menunjukkan mikropori yang terisi seluruhnya. Tipe isoterm ini diperkirakan untuk kemisorpsi reversible. Peningkatan yang tajam dari adsoripsi P/Po menunjukkan adanya mikropori dan mesopori di dalamnya. Isoterm tipe I menggambarkan adsorpsi yang dominan terjadi pada tekanan relatif yang rendah. Isoterm tipe I berasosiasi dengan dominannya mikropori dalam material atau material dengan kandungan mesopori yang ukurannya mendekati
mikropori.
Grafik isoterm tipe II kadang disebut isoterm berbentuk S atau sigmoid.Umumnya ditemui pada material nonpori atau pada material yang diameter porinya lebih besar dari mikropori. Perubahan titik atau lengkungan dari isoterm selalu terjadi dekat dengan titik akhir dari lapisan tunggal adsorbat yang pertama, dengan kenaikan tekanan relatif (P/Po), kemudian lapisan kedua sampai lapisan tertinggi dan berakhir sampai tingkat kejenuhan ketika jumlah lapisan adsorbat menjadi tidak terbatas. Titik B menunjukkan bahwa monolayer sudah sempurna terbentuk. Grafik isoterm tipe II didapat dari percobaan Brauner, Emmett,dan Teller (1938). Metode ini dikembangkan dan didapat persamaan:
( ) ( ) (1) Dimana:
P = Tekanan kesetimbangan adsorpsi
Po = Tekanan jenuh adsorpsi
V = Volume gas yang diserap pada tekanan kesetimbangan P
Vm = Volume gas yang diserap sebagai lapisan tunggal
C = Tekanan energi adsorpsi
P/Po = Tekanan relatif
