Buletin Penelitian Hasil Hutan Vol. 20 No. 1 (2002) pp 1 - 11
P E M B U A T A N D A N P E M A N F A A T A N A R A N G A K T I F
D A R I A M P A S D A U N T E H
(Manufacture and Application of Activated Charcoal
from Waste of Tea Leaf)
Oleh/by:
R. Sudradjat and Ani Suryani
SUMMARY
This report deals with an experiment on the manufacture of activated charcoal from the wastes of tea-leaf processing. The purpose of the experiment was firstly, to evaluate the influence of HsP04 concentration as a chemical activator on the yield of activated charcoal and its quality, and secondly, to assess the possible use of the corresponding activated charcoal in purifying fructose syrup as well as alcoholic spirit, and reducing the Fe'* ions in the pond water . The tea-leaf wastes were at first immersed in H3PO4 solutions at four different concentrations (i.e. 5, 10, 15 and 20 %) for 24 hours. The wastes were removed and air-dried. The uclivated charcoal was produced by pyrolyzing the air-dry tea-leaf wastes in an electrical heated retort at 850"C, followed by the activation process. The steam was introduced into the retort and passed through the pyrolized tea-leaf wastes for 120 minutes.
The result revealed that the best quality of the activated charcoal was obtained with H3PO4 immersion ut 10 % with the yield of activated charcoal 13.78 %; the moisture content 6.92 %; ash content 15.68 %, volatile matter 4.68 % and fixed carbon 72.71 %. Adsorptive capacity of iodine was 796.82 mg/g, benzene 5.58 %, CHClj4.14 % and adsorptive capacity ofCCU 14.19 %.
The quality of fructose syrup and alcoholic spirit after both being purified with the activated charcoal apparently improved. This was shown by the increases in clarity from 87.0 % to 92.0 - 97.2 % (for fructose syrup) and from 243.0 mg/L to 255.6 - 278.4 mg/L (for alcoholic spirit). The quality of the deep-weel water or particularly pond water also after being treated with the activated charcoal improved as well with the decrease in Fe^* ions from 0.079 % to 0.016 - 0.045 %.
The production cost to manufacture activated charcoal from tea-leaf wastes was Rp 5,738.82/kg.
Key words: Activated charcoal, tea leaf iodine, benzene, fructose
RINGKASAN
Dalam tulisan ini dikemukakan hasil penelitian tentang pembuatan arang aktif dari ampas daun teh dengan kombinasi antara cara kimia dan oksidasi gas. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui penganih konsentrasi bahan pengaktif terhadap kualitas arang aktif dan aplikasinya untuk menjemihkan air serta menjadikan ampas daun teh menjadi produk yang mempunyai nilai tambah. Sebelum dibuat arang aktif,
bahan baku direndam dalam larutan H3PO4 teknis pada konsentrasi 5, 10, 15 dan 20 % selama 24 jam. Proses
pembuatan arang aktif dilakukan di dalam retor baja tahan karat yang dilengkapi dengan pemanas listrik pada suhu 850"C, selanjumya dialirkan uap air panas selama 120 menit. Arang aktif yang dihasilkan diaplikasikan untuk menjemihkan air kolam, spiritus dan pemumian gula sirop fruktosa.
Kualitas aran g akti f yan g terbai k dihasilka n dar i ampa s dau n te h yan g direnda m H 3PO4 pad a k o trasi 1 0 % dengan menghasilkan rendemen sebesarl3,7 8 % , kada r ai r 6,9 2 % , kada r ab u 15,6 8 % , ka d terbang 4,68 %, kada r karbo n 72,7 1 % , day a scra p terhada p yodiu m sebesa r 796,8 2 mg/g , benzen a 5, ! CH CI3 4,14 % da n day a scra p terhada p CCI4 sebesa r 14,1 9 % . Kualitas ai r kola m setela h dijemihka n ole h aran g akti f hasi l percobaa n menunjukka n bahw a kada i yang terdapat d i dala m ai r kola m menjad i 0,01 6 0,045 % dar i 0,07 9 % , kejemiha n gul a fruktos a meningkat dar i 87, 0 % menjadi 92, 0 97,2 % da n kemumia n spiritu s jug a meningka t dar i 243, 0 m g /1 me 255,6 - 278, 4 mg/1 . Biay a produks i yan g dibutuhka n untu k membua t aran g akti f dar i ampa s dau n t e adalah sebesar Rp 5.738,82/kg. Kata kunci: Aran g aktif , dau n teh , yodium , benzena , fruktos a
I.
PE
ND
AH
UL
UA
N
Industri yan g teta p berjala n stabi l selam a krisi s ekonom i yan g sampa i saa t masih berjalan adalah industri sekto r pengolaha n agr o perkebuna n dala m ha ! in i ad a industri teh . Keberhasila n in i utamany a didukun g ole h penyediaa n baha n bak u be n daun teh yang berkesinambungan dan pola penanaman kembali poho n te h yan g te n cana. Sampa i saa t in i Indonesi a memilik i 2 0 perusahaa n minuma n te h botol , bai k y a berskala besar maupu n keci l denga n kebutuha n dau n te h rata-rat a sebesa r 72 0 ton/tah i Salah satu kendala yang dihadapi pabri k te h adala h limba h ampa s te h yan g cuku p tin j yaitu sebesar 67,8 5 % dari ampa s dau n te h yan g sampa i saa t in i belu m dimanfaat k secara optimal, dibiarka n membusu k secar a alami . Ampa s dau n te h sendir i merupa k bagian teh yang tidak larut dala m ai r ketik a dilakuka n penyeduha n yan g sampa i saa t i ampas tersebu t tida k dimanfaatka n secar a optimal . Apabil a diliha t dar i komposis i kii r ampas te h yan g mempunya i kandunga n selulos a sebesa r 34,1 6 % , ligni n 29,0 1 % , ta n I, 7 0 % dan abu 3,25 % ( Susanto, 1983 ) mak a sanga t dimungkinka n ampa s dau n te h i dimanfaatkan atau diolah lebih lanjut menjad i produ k yan g mempunya i nila i jua l ya i dengan cara dibuat aran g aktif . Sala h sat u keuntunga n denga n dibuatny a ampa s t t menjadi aran g akti f adala h dapa t menghema t pemakaia n tempiirun g kelap a da n ka j yang merupakan bahan baku pokok dalam pembuatan arang aktif d i Indonesi a ya r persediaannya cenderung semakin menurun. Keuntunga n lainny a adala h selai n me i sukseskan program zero waste juga dapat membuk a lapanga n kerj a bar u da n menamb a devisa negara. Tujua n dar i penelitia n in i adala h untu k mengetahu i pengaru h konsentra i asam fosfat sebaga i baha n pengakti f terhada p sifa t da n kualita s aran g akti f dau n teh .II
. BAHA
N DA
N M
ET
OD
E
A. Baha
n
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adala h ampa s dau n te h (Camellit sinensis) yan g berasa l dar i Cakung , Jakarta . Baha n kimi a yan g digunaka n diantarany j adalah asam fosfat sebaga i baha n pengaktif , yodium , benzen a da n klorofor m untu k penetapan besarnya daya serap arang aktif terhada p laruta n da n gas . 2 Bui. Pen . Has . Hut . Vol . 2 0 No . 1 (2002)B. Metode
Sebelum dibuat arang aktif, ampas teh dikeringkan d i udara terbuka sampai men-capai kadar air kering udara. Selanjutnya ampas teh direndam dalam larutan H3PO4 teknis pada konsentrasi 5, 10, 15 dan 20 % masing-masing selama 24 j a m . Setelah ditiriskan ampas teh terscbut dimasukkan ke dalam retor listrik untuk dibuat arang aktif. Proses aktivasi dilakukan dengan mengalirkan uap air selama 120 menit pada suhu 850"C dengan tekanan uap sebesar 0,025 mbar. Setelah selesai proses aktivasi, retor dibiarkan dingin selama 24 j a m selanjutnya arang a k t i f dikeluarkan dari dalam retor untuk ditetapkan rendemen arang a k t i f dan d i uji kualitasnya yang meliputi penetapan kadar air, abu, zat terbang, karbon terikat, daya serap terhadap y o d i u m , benzena (Anonim, 1995). Untuk menguji tingkat kepolaran permukaan arang a k t i f dilakukan pengujian besarnya daya serap terhadap CCI4 dan CHCI3. Arang aktif yang dihasilkan diapiikasikan untuk menjernihkan air kolam terutama kandungan logam Fe''*, p e m u r n i -an spiritus d-an pemucat-an gula fruktosa cair. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi H, P04 terhadap kualitas arang aktif dilakukan uji sidik regresi (Sudjana, 1980). Selain itu dilakukan j u g a pcrhitungan biaya produksi skala laboratorium.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Sifat dan Kualitas Arang Aktif
I. Rendemen
Rendemen arang a k t i f yang dihasilkan berkisar antara 11,42 - 17,02 % (Tabel I ) . Rendemen terendah terdapat pada arang aktif yang dibuat dengan konsentrasi bahan
pengaktif H3PO4 5 % dan yang tertinggi pada konsentrasi 15 %. Rendahnya rendemen
arang aktif pada konsentrasi bahan pengaktif (H3PO4) yang rendah (5 % ) dikarenakan terjadi kontak langsung antara bahan baku dengan panas d i dalam retor sehingga terjadi proses oksidasi lebih lanjut dari bahan baku sehingga atom karbon yang terbentuk relatif sedikit. Hal i n i menunjukkan j u g a bahwa asam fosfat yang terserap sedikit sehingga fungsinya sebagai pengoksid tidak optimal, yang ditunjukkan j u g a oleh rendahnya kadar
karbon arang a k t i f yang direndam H3PO4 5 %, namun demikian terjadi peningkatan
rendemen sebesar 96 % apabila tidak direndam H3PO4. Faktor lainnya adalah rendahnya
kandungan selulosa daun teh yang kecil (34,16 % ) dibandingkan dengan kandungan selulosa dari berbagai jenis kayu yang kadarnya lebih dari 50 % , karena menurut Smisek and Cerny (1970) faktor utama yang menentukan produksi arang a k t i f dan mekanisme dari aktivasi secara k i m i a adalah kandungan selulosa bahan. Walaupun hasil perhitungan sidik regresi (Tabel 2) tidak nyata, tetapi dari tabel terlihat bahwa sampai konsentrasi 15 % rendemen arang a k t i f yang dihasilkan makin tinggi sebaliknya untuk konsentrasi 20 % rendemennya cenderung menurun. Rendahnya rendemen pada konsentrasi 20 % ini lebih disebabkan oleh terjadinya erosi pada dinding pori yang terbentuk karena salah satu fungsi dari asam fosfat adalah memberikan efek pemben-tukan dan pembesaran pori-pori karbon dengan cara mengerosi permukaan karbon.
Tabel
1 . Sifa
t da
n kualita
s aran
g akti
f dar
i dau
n te
h
Table 1. The quality and properties of activated charcoal from tea-leaf wastes Ko ns en tr as i (concentration) o f H ,P 04 , % tPninerties) ' ' 5,0 10,0 15,0 20,0 A. Sifa t a ra ng aktif (Properties of activated charcoal) 1. Re nd ei ne n( y; >W ;, % 11,42 13,78 17.02 11 , 88 2. Ka da r ai r (Moisture content). % 6 ,5 0 6, 92 7,03 4,54 3. Ka da ra bu (/ \. v/ !c wi fe nU % 16,0 1 15,6 8 9, 20 13,09 4. Ka da rz at te rb an gf V( ;t oi 7t '/ mm er ;, % 4 ,9 2 4, 62 5,42 3,92 5. Ka da rk ar bo nf Fu -e rf tu r/ wn A % 72,56 7 2, 71 78,34 78,35 B. Ku ali ta s a ra ng aktif (Quality of activated charcoal) 6. Da ya scrap terhadap I2 64 0, 5 79 6, 8 69 2, 1 731, ' (Adsorptive capacity ofh), mg /g 7. Da ya scrap terhadap Q H6 3 ,5 2 5,5 8 7, 79 9,3: (Adsorptive capacity of CnHn), % 8. Da ya scrap terhadap C HC l, 10,3 3 4, 14 11,41 8,2( (Adsorptive capacity of CHCl,), % 9. Da ya scrap terhadap CCI4 22,73 14,19 2 5, 19 13,2(; (Adsorptive capacity ofCCU), %Tabel 2
. Persamaa
n regres
i antar
a konsentras
i H3PO
4 (X
) denga
n sifa
t aran
g
aktif (Y
)
Table 2. Regression equations between concentration ofH3P04 (X) and activated charcoal properties (Y) Sifat (Properties) Regresi (Ref^ressions) Ko et ls ic n ko rc la si (Coefficient of correlation) F-Hi tu ii g (F-calc) Re nd em en (K /e W) , % Y = 12,3 7 + 0, 09 X 0, 23 49 0.0 58 1 Ka da r ai r (Moisture content). % Y = 7, 64 -0,1 I X -0 ,6 35 0 0,6757 Ka da r ab u (Ash content), % Y = 17,3 1 -0, 30 X -0 ,6 25 2 0, 64 16 Ka da r za t terban g (Volatile niatter),% Y = 5,2 7 -0, 04 X -0,4528 0, 25 79 Ka da r ka rb on (Fixed carbon), % Y = 69 ,7 4 + 0, 46 X 0,9005 4, 29 01 * IX iy a scra p terhada p yo di um Y = 67 2, 95 + 3, 39 X 0,3317 0, 12 37 (Adsorptive capacity of iodine), m g/ g Da ya scrap terhadap b cn zc na Y = 1,65 + 0, 39 X 0,9972 183,83** {Adsorptive capacity of benzene), % Da ya scrap terhadap C HC Ij Y = 8,3 0 + 0, 02 X 0,0353 0, 00 12 (Ad.wrptive capacity of CHClj), % Da ya scrap terhadap C CU Y = 23,2 5 -0, 35 X -0,3769 0, 16 56 (Ad.ioprtive capacity ofCClj). % Ke te ra ng an (Remarks) = * Ny at a (Significant) ** Sangat nyat a (Highly significant)4
Bu i. Pen . Has . Hu t. Vo l. 20 N o. 1 ( 20 02 )2. Kadar air
Kadar air arang aktif daun teh berkisar antara 4,64 - 7,03 % (Tabel I ) . A n g k a kadar air ini semuanya memenuhi syarat Standar Nasional Indonesia (1995) karena kadar airnya kurang dari 15 % .
Dari hasil uji sidik regresi (Tabel 2) ternyata perlakuan konsentrasi bahan pcngkatiftidak menyebabkan perbedaan yang nyata terhadap kadar air arang a k t i f daun teh yang dihasilkan. Walaupun demikian sampai konsentrasi 15 % terjadi peningkatan kadar air secara linier dan menurun pada konsentrasi asam fosfat 20 % . Peningkatan kadar air ini dapat terjadi karena adanya reaksi oksidasi dan reduksi antara bahan baku dengan asam fosfat di mana asam fosfat tereduksi menjadi fosfat anhidrida yang bersifat dapat menarik uap air dari udara.
Apabiia kadar air arang a k t i f daun teh i n i dibandingkan dengan kadar air arang aklif serbuk gergajian sengon yang menghasilkan kadar air antara 2,55 - 14,08 % (Pari, 1999) maka arang aktif dari daun teh i n i masih lebih baik.
3. Kadar abu
Kadar abu arang aktif berkisar antara 9,20 - 16,01 % (Tabel 1). Kadar abu yang memenuhi standar Indonesia (1995) adalah hanya arang a k t i f yang dibuat dengan asam fosfat 15 % karena kadar abunya kurang dari 10 % . Hasil u j i regresi (Tabel 2) me-nunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi bahan pengaktif tidak menyebabkan perbedaan yang nyata terhadap kadar abu yang dihasilkan. Kadar abu terendah terdapat pada arang aktif yang direndam asam fosfat 15 % dan yang tertinggi pada asam fosfat 5 % . Tingginya kadar abu ini lebih disebabkan oleh sifat dan struktur bahan baku itu sendiri sehingga mudah teroksidasi lebih lanjut menjadi abu terutama pada suhu tinggi dan partike! daun yang halus. Selain itu disebabkan j u g a oleh adanya residu P2O5 hasil penguraian dari asam fosfat. Besarnya kadar abu i n i dapat mengurangi kemampuan menyerap gas maupun larutan pada waktu proses adsorpsi.
Apabiia hasil ini dibandingkan dengan kadar abu arang a k t i f yang terbuat dari serbuk gergajian sengon yang menghasilkan kadar abu antara 3,66 - 30,85 % (Pari,
1999) maka arang aktif dari daun teh i n i masih lebih baik.
4. Kadar zat terbang
Kadar zat terbang arang aktif dari daun teh berkisar antara 3,92 - 5,42 % (Tabel 1). Semua kadar zat terbang i n i memenuhi syarat standar Indonesia (1995) karena kadarnya kurang dari 25 %. Hasil perhitungan sidik regresi (Tabel 2) menunjukkan bahwa tidak ada pengaruh antara perlakuan konsentrasi bahan pengaktif terhadap kadar zal terbang arang aktif. Kadar zat terbang terendah terdapat pada arang aktif yang dibuat pada konsentrasi 20 % dan yang tertinggi pada 15 % . Rendahnya kadar zat terbang pada konsentrasi asam fosfat 20 % i n i menunjukkan bahwa residu-residu senyawa hidro-kaibon yang menempcl pada permukaan arang aktif terekstraksi dan pada waktu proses aklivasi dengan uap air terjadi, yang d i i k u t i dengan pelepasan senyawa tersebut yang tereduksi oleh asam fosfat karena salah satu fungsi bahan pengaktif ini tidak
kan residu hidrokarbon membentuk senyawa organik oksigen yang dapat bereaks i dengan kristalit karbo n (Hassler , 1963) . Apabila hasil in i dibandingka n denga n kada r za t terban g aran g akti f dar i serbu k gergajian sengon yang menghasilkan kadar za t terban g antar a 9,5 5 34,64 % (Pari , 1999) mak a aran g akti f dar i dau n te h in i kualitasny a masi h lebi h baik .
5. Kada
r karbo
n
Kadar karbo n aran g akti f dau n te h berkisa r antar a 72,5 6 78,35 % (Tabe l 1) . Angka kadar karbo n in i semuany a memenuh i syara t standa r Indonesi a (1995 ) karen a kadarnya lebih dari 6 5 % . Hasi l perhitunga n sidi k regres i (Tabe l 2 ) menunjukka n bahw a konsentrasi baha n pengakti f berpengaru h nyat a terhada p kada r karbo n aran g akt i f yang dihasilkan. Maki n tingg i konsentras i baha n pengaktif , kada r karbo n yan g dihasilka n makin besar. Kada r karbo n terenda h terdapa t pad a aran g akti f yan g dibua t denga n konsentrasi asa m fosfa t 5 % da n yan g tertingg i pad a 2 0 %. Rendahny a kada r karbo n in i selain disebabkan oleh besarnya kadar ab u da n za t terban g jug a menunjukka n bahw a reaksi yan g terjad i d i dala m reakto r lebi h banya k prose s oksidas i dibandin g denga n reduljsi. Apabila hasil in i dibandingka n denga n kada r karbo n aran g akti f dar i serbu k gergajian sengon yang menghasilkan kadar karbo n antar a 50,9 3 77,52 % (Pari , 1999 ) maka arang aktif dar i dau n te h in i kualitasny a masi h lebi h baik .6. Day
a sera
p terhada
p yodiu
m
Daya serap arang aktif terhada p yodiu m berkisa r antar a 640, 5 796,8 % (Tabe l 1) . Dari angk a day a sera p in i aran g akti f semuany a memenuh i syara t Standa r AWW A (1978) karen a day a serapny a lebi h dar i 50 0 mg/g . Tetap i yan g memenuh i syara t Standa r Indonesia (1995) adala h hany a aran g akti f yan g dibua t pad a konsentras i asa m fosfa t 1 0 % karen a day a serapny a lebi h dar i 750, 0 mg/ g da n tida k ad a yan g memenuh i Standa r Jepang (1967) karen a day a serapny a tida k ad a yan g mencapa i 105 0 mg/g . Apabil a dilihat dar i day a sera p yan g memenuh i standa r AW WA maka aplikasi dar i aran g akti f daun teh ini lebi h bai k digunaka n untu k menari k kotora n bai k katio n maupu n anio n yang terdapat dala m air . Dar i hasi l perhitunga n sidi k regres i (Tabe l 2 ) ternyat a perlakuan konsentrasi baha n pengakti f tida k menghasilka n day a sera p yodiu m yan g berbeda. Day a sera p aran g akti f terhada p yodiu m terenda h terdapa t pad a aran g akti f yang dibuat pad a konsentras i 5 % da n yan g tertingg i pad a 1 0 % . Besarny a day a sera p arang aktif menggambarka n banyakny a struktu r mikropor i yan g terbentuk . Selai n it u memberikan gambaran terhadap besarnya diameter por i aran g akti f tersebu t yan g dapa t dimasuki ole h moleku l yan g ukuranny a tida k lebi h dar i 1 0 Angstro m (Smise k an d Cerny, 1970) . Besarnya daya serap ini menunjukka n bahw a prose s oksidas i da n reduks i antar a senyawa hidrokarbon dengan asam fosfat melalu i efe k interkalas i yait u masuk/terserap -nya anio n dar i asa m fosfa t diantar a pelat-pela t karbo n heksagona l dala m struktu r karbo n sehingga terjadi pendesaka n terhada p resid u hidrokarbo n yan g berad a diantar a pelat -6 Bui. Pen . Has . Hut . Vol . 2 0 No . 1 (2002)pelat karbon heksagonal dari kristalit yang dengan sendirinya akan meningkalkan pembentukan pori arang aktif.
Apabila hasil ini dibandingkan dengan daya scrap arang aktif dari serbuk gergajian sengon yang menghasilkan daya serap antara 637 -1105 mg/g (Pari, 1999) maka arang aktif dari daun teh ini kualitasnya masih lebih rendah. Namun demikian apabila dibandingkan dengan arang aktif dari batubara yang menghasilkan daya serap sebesar 30,30 - 424,20 mg/g (Pari, 2000) dan arang aktif pasaran (426,5 mg/g) maka kualitas arang aktif dari daun teh ini masih lebih baik.
7. Daya serap terhadap CeHe
Besarnya daya serap arang aktif terhadap benzena, berkisar antara 3,52 - 9,32 % (Tabel 1). Semua angka ini tidak ada yang memenuhi standar Indonesia (1995) karena daya serapnya kurang dari 25 %. Hasil perhitungan sidik regresi (Tabel 2) menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi asam fosfat berpengaruh sangat nyata terhadap daya serap benzena. Makin tinggi konsentrasi bahan pengaktif, daya serap terhadap benzena makin tinggi. Daya serap terendah terdapat pada arang aktif yang dibuat pada konsentrasi asam fosfat 5 % dan yang tertinggi pada konsentrasi 20 %. Dari tabel 1. terlihat makin tinggi konsentrasi, daya serapnya makin naik. Hal ini menunjukkan bahwa asam fosfat mampu mengoksidasi senyawa deposit hidrokarbon yang terdapat pada permukaan kristalit arang aktif sehingga mengurangi tingkat kepolaran pada atom karbon.
Apabila hasil ini dibandingkan dengan daya serap arang aktif dari serbuk gergajian sengon yang menghasilkan daya serap antara 14,80 - 37,71 % (Pari, 1999) maka arang aktif dari daun teh ini kualitasnya masih lebih rendah. Namun demikian apabila dibandingkan dengan arang aktif dari batubara yang menghasilkan daya serap antara 4,73 - 13,19 % (Pari, 2000) maka hasilnya tidak jauh berbeda, demikian juga dengan arang aktif dari pasaran daya serapnya tidak jauh berbeda yaitu sebesar 6,86 %.
8. Daya serap terhadap
CHCI3
dan
CCI4
Daya serap arang aktif limbah daun teh terhadap kloroform dan karbon letra klorida berkisar antara 4,14-11,41 % dan 13,20 - 22,73 % (Tabel 1). Angka ini tidak ada yang memenuhi standar Departemen Kesehatan (Sudrajat dan Salim, 1994) dan standar Jepang (1967) karena daya serapnya kurang dari 40 % dan 60 %. Hasil per-hitungan sidik regresi (Tabel 2) menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi bahan pengaktif mempengaruhi daya serap terhadap kloroform. Daya serap terendah terdapat pada arang aktif yang dibuat pada konsentrasi 10 % dan yang tertinggi pada konsentrasi
15 %. Besar kecilnya daya serap arang aktif terhadap kloroform dan karbon tetra klorida banyak dipengaruhi oleh tingkat kepolaran dari permukaan arang aktif seperti adanya senyawa fenol, aldehid dan karboksilat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daya serap
arang aktif daun teh terhadap gas CCI4 lebih besar dibandingkan dengan daya serap
terhadap CHCI3. Hal ini menunjukkan bahwa permukaan arang aktif lebih bersifat non
polar karena struktur penyusunnya hanya atom karbon.
Apabila hasil ini dibandingkan dengan daya serap arang aktif dari serbuk gergajian sengon yang menghasilkan daya serap antara 20,75 - 42,28 % dan 19,21 - 51,74 %
(Pari, dkk . 1996 ) inak a aran g akti f dar i dau n tc h in i kualitasny a masi h lebi h renda h Namun demikian apabila dibandingkan dengan arang aktif dar i pasara n yan g menghasi l kan daya scrap sebesar 12,5 4 da n 5,3 8 % maka hasilnya tidak jauh berbeda.
B. Pemurnia
n Kualita
s Ai
r Kolam
, Gul
a Fruktos
a Cai
r
dan
Spiritus.
Kualiats air kolam , gul a fruktos a cai r da n spiritu s setela h dipurifikas i denga n aranj ; ak ti f dau n te h hasi l penelitia n tercantu m pad a tabe l 3 . Tabel 3 . Aplikas i aran g akti f dau n te h sebaga i penjerni h siro p fruktosa , spiritu s dan penarik ion logam Fe^* dari ai r kola m Table 3. The aplication of activated charcoal from tea-leaf wastes in purifying the fructose syrup as well as alcoholic spirit and removing Fe^* ions from the pond water Bahan Kriteria Sebelum aplikasi Sesudah aplikasi {Afterapplication)' {Items) {Criteria) {Before Application) 5,0 10,0 15,0 20.0 Sirop fruktosa (Fructose syrup) Kejemilnan {Ckirity).%T 87,0 94,0 97,2 92,0 92.7 Siprilus {Alcoholic spirit) Kejcrnihan {Ckirily).mg/\ 243,0 255,6 278,5 265,5 260,3 Ai r kola m (Pdiiil welter) Ion F e' * (Fe'* ions),% 0,079 0,038 0,016 0,036 0,045 Kclcrangan {Remarks): * Sebeluninya bahan bakii aran g akti f dar i limba h dau n te h direndai n dalan i laruta n asani fosfa t yan g terdir i dar i 4 taraf konsentras i {Raw material of the correspoiiiliitif activated charcoal from wastes of tea-leaf previimsly underwent itnmersion in HiPOj solution which consisted of 4 c(mcentration levels, i.e. 5 , 10 , .1 5 and 20 % ).1. Ai
r koia
m
Pemakaian arang aktif pad a ai r kola m denga n dosis/konsentras i 1 % dapa t menurunkan kandungan besi yan g terdapa t dala m ai r kola m menjad i 0,01 6 0,045 % dari 0,07 9 % (Tabe l 3 ) ata u terjad i penuruna n sebesa r 20,2 5 56,96 % . Day a scra p terhadap besi yan g tertingg i terdapa t pad a ai r kola m yan g dijernihka n denga n aran g aktif yan g dibua t pad a konsentias i 1 0 % dan yang terendah pada konsentrasi 2 0 %. Ha l ini menunjukka n bahw a aran g akti f yan g dibua t pad a konsentras i 1 0 %, pori-por i yan g terbentuk dengan ukuran 10 A ng st ro m lebi h banya k dibandingka n denga n aran g akti f yang dibuat pad a konsentras i 2 0 % yang ditunjukkan dengan besarnya daya scrap terhadap y od iu m (796,8 2 da n 731,9 7 mg/g) .2. Gul
a cai
r fruktosa
Person kecerahan warna gula cair fruktos a setela h dijernihka n denga n aran g akti f daun teh naik menjadi 9 2 97,2 % dar i 8 7 % (Tabel 3) . Persentas i yan g tertingg i ter -dapat pad a gul a fruktos a yan g dijernihka n denga n aran g ak ti f yan g dibua t pad a konsen -8 Bu i. Pen . Has . Hut . Vo l. 2 0 No . I (2002)tiasi 10 % dan yang terendah pada konsentrasi 15 %. M e n i n g k a l n y a kecerahan waina gula ini menunjukkan baiiwa arang a k t i f dapat menarik warna coklat akibal proses samping iiidrolisa yang disebut " b r o w n i n g " .
3. Spiritus
Kemurnian spiritus dari adanya bahan k i m i a setelah dijernihkan arang aktif duan the meningkat menjadi 255,65 - 278,45 m g / L dari 243,0 m g / L (Tabel 3). Kemurnian ter-tinggi terdapat pada spiritus yang dijernihkan dengan arang a k t i f yang dibuat pada konsentrasi 10 % dan yang terendah pada konsentrasi 5 % . Meningkatnya kemurnian i n i menunjukkan bahwa sprititus yang beredar dipasaran dicampur dengan zat warna yang berwarna biru, hal i n i ditunjukkan dengan warna spritius setelah dijernihkan menjadi tidak berwarna.
4. Kondisi optimum pembuatan arang aktif
Kondisi o p t i m u m didefinisikan sebagai perlakuan yang dapat memberikan hasil arang aktif terbaik yang didasarkan atas rendemen dan daya serap y o d i u m (Harloyo et
al, 1990). K o n d i s i o p t i m u m untuk membuat arang aktif dari ampas daun tch adalah
arang aktif yang dibuat pada konsentrasi 15 % dengan total bilangan y o d i u m 117,79 mg/g (Tabel 4 ) . Pada perlakuan i n i rendemen yang dihasilkan sebesar 17,02 % dengan daya-serap y o d i u m sebesar 692,1 mg/g. A n g k a daya serap i n i hanya memenuhi standar A W W A (1978) karena daya serapnya lebih dari 500 mg/g, tetapi tidak memenuhi S N I (1995) karena daya serapnya kurang dari 750 mg/g. U n t u k memenuhi standar Indonesia maka kondisi o p t i m u m yang terbaik adalah arang a k t i f yang dibuat pada konsentrasi 10 % yang menghasilkan total bilangan y o d i u m 109,79 mg/g dengan rendemen arang aktif sebesar 13,78 % dan daya serap terhadap y o d i u m sebesar 796,8 mg/g.
Tabel 4. Hasil pemeriksaan terhadap total bilangan yodium arang aktif ampas
daun teh
Table 4. Examination on the total iodine index in the activated charcoal from tea leaf wastes
Konsentrasi Total bilangan yodium
(Concentration), % H5PO4 (Total iodine index), mg/g
.5 73.14
10 109,79
15 117,79
20 86,94
C. Biaya Produksi Arang Aktif Limbah Daun Teh
Skala Laboratorium
Dalam tulisan dibahas biaya produksi arang a k t i f skala laboratorium. untuk setiap kg arang aktif dari limbah daun teh. Beberapa parameter dasar komponen biaya pro-duksi sebagai dasar pertimbangan adalah:
1. Harg a limba h ampa s te h = Rp 0,00/kg (Tidak termasuk biaya angkut limbah ) 2. Harg a asa m fosfa t = Rp 3.000,00/kg 3. Biay a listri k = Rp 147,00/kwh 4. Ga s elpij i = Rp 800,00/kg Arang aktif yan g aka n dibua t menggunaka n asa m fosfa t 1 0 % sebagai bah a pengaktif. Rendeme n yan g dapa t dihasilka n sebesa r 13,7 8 % . Sehingg a dala m setia p kg arang aktif membutuhka n (100/13,78 ) x 1 k g = 7,25 Kg ampas te h kerin g da n asai i fosfat yan g diperluka n sebanya k 1 0 % x 7,2 5 K g = 0,725 Kg. Gas elpij i yan g diperluka n untu k membua t 1 kg arang aktif adala h sebesa r 0, 5 K ] dan listrik yang dibutuhkan sebesar 2 1 kw h sert a biay a transportas i untu k setia p K | arang aktif sebesa r R p 20,0 . Berdasarka n asums i dat a tersebu t mak a perkiraa n biay a p e Kg produk arang aktif sbb : 1. Harg a limba h = 7,25 Kg x R p 0,0 0 = RpO.OO 2. Harg a asa m fosfa t = 0,725 Kg x R p 3.00 0 = Rp 2.175,00 3. Biay a ga s = 0,500 Kg x R p 80 0 = Rp 400'00 4. Biay a listri k = 21 kwh x R p 14 7 = Rp3.087'00 5. Transportas i = Rp 20'00 Total biay a produksi/K g = Rp 5.682'00 Biaya overhead per K g produ k = 1 % x R p 568 2 = Rp 56,82 Jadi Biay a produks i untu k setia p K g produ k aran g akti f setela h ditamba h overhea d menjadi R p 5.738,82 . Harg a jua l aran g dipasara n adala h sebesa r R p 6.500. - Diliha t dar i margin keuntungan, sanga t dimungkinka n untu k memproduks i aran g akti f dar i limbai i daun teh skala industri.
IV.
KE
SI
MP
UL
AN
Limbah ampas dau n te h dapa t digunaka n sebaga i baha n bak u untu k dibua t aran g aktif. Rendeme n yan g dihasilka n berkisa r antar a 11,4 2 17,02 %, kada r ai r antar a 4,6 4 - 7,0 3 % , kada r ab u antar a 9,2 0 -16,0 1 % , kada r za t terban g antar a 3,9 2 5,42 %, kada r karbon terikat antar a 72,5 6 78,35 %. Day a sera p terhada p yodiu m berkisa r antar a 640,5 - 796, 8 mg/ g (memenuh i standa r A WW A) . Day a sera p terhada p benzen a antar a 3,52 - 9,3 2 % , day a sera p terhada p klorofor m antar a 4,14 - 11,4 1 % dan daya serap terhadap karbon tetra klorida berkisar antar a 13,20 - 25,1 9 % . Kualitas aran g akti f yan g terbai k dihasilka n dar i dau n te h yan g direnda m d i dala m asam fosfat 1 0 % yang menghasilkan daya serap terhadap yodium yang memenuhi standar SN I yait u sebesa r 796,8 2 mg/g . | Penggunaan arang aktif dar i ampa s dau n te h in i untu k menjernihkan/memurnika n air kola m dapa t mengurang i kandunga n bes i dar i 0,07 9 % menjadi 0,01 6 0,045 %. meningkatkan kejernihan gula sirup dan spiritus cai r dar i 8 7 % menjadi 92, 0 97,2 dan dari 24 3 mg/ 1 menjad i 255,6 5 278,45 mg/1. Biay a produks i untu k membua t setia p kg produk arang aktif dar i limba h dau n te h in i dala m skal a laboratoriu m adala h sebesa r Rp 5.738,82. 10 Bui. Pen . Has . Hut . Vol . 2 0 No . 1 (2002)DAFTAR P U S T A K A
Japanese industrial standard. 1967. Testing method for activated carbon. JIS-K 1474. Japanese Standards Association, Tokyo.
American Water Works Association. 1978. Standard for powdered activated Carbon. Arang aktif teknis. 1995. Standar Nasional Indonesia (SNI) 06-3730-1995. Jakarta. Hassler, J.W. 1963. Active carbon. Chemical Publishing Company, Inc, New York. Hartoyo, Hudaya dan Fadli. 1990. Pembuatan arang aktif dari tempurung kelapa dan
Kayu bakau dengan cara aktivasi uap. Jurnal Penelitian Hasil Hutan. 18 (1 ):8-16. Pari, G. 1999. Karakterisasi arang aktif dari arang serbuk gergajian sengon dengan
bahan pengaktif NH4HCO3. Buletin Penelitian Hasil Hutan. 17 (2): 89-100.
Pari, G. 2000. Pembuatan arang aktif dari batubara. Buletin Penelitian Hasil Hutan. 17 (4): 220 - 230
Pari, G. Buchari dan Sulaeman. 1996. Pembuatan dan kualitas arang aktif dari kayu sengon sebagai bahan adsorben. Buletin Penelitian Hasil Hutan. 14 (7): 274-289. Sudrajat dan Salim. 1994. Petunjuk teknis pembuatan arang aktif. Pusat Penelitian Hasil
Hutan, Bogor. No. Ol/Thl/94.
Susanto, C. 1983. Hubungan anaiisis kimia dan organik dalam pengendalian kualitas teh hitam. Warta BPTK 9( 1): 73-79.
Sudjana. 1980. Disain dan eksperimenatl. Tarsito, Bandung.
Smisek and Cerny. 1970. Active carbon; Manufacture, properties and applications. Else-Vier Publishing Company, New York.
