Jurnal Teknik Mesin
Vol.10 No.2 Desember 2023 ; pp. 124 - 128
PENINGKATAN KUALITAS NILAI KADAR AIR DAN KADAR ZAT TERBANG PADA SERBUK KARBON AKTIF TEMPURUNG
KELAPA DENGAN VARIASI SUHU AKTIVASI
1,2,3) Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Univeristas Islam Negeri Sumatera Utara
Corresponding email 1) : [email protected]
Received: 26-09-2023 Accepted: 23-12-2023 Published:28-12-2023
©2023 Politala Press.
All Rights Reserved.
Siti Putri Masyitah 1),
Ety Jumiati
2),Ratni Sirait
3)Abstrak. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik karbon aktif tempurung kelapa dalam bentuk serbuk dengan metode kuantitatif.
Pembuatan karbon aktif terdiri dari preparasi, karbonisasi dan aktivasi.
Kemudian diuji sifat fisiknya dan dianalisis. Pembuatan karbon aktif dilakukan melalui tahap karbonisasi pada suhu 400°C selama 2 jam dan aktivasi pada suhu 800°C, 900°C, dan 1000°C selama 1 jam. Parameter yang digunakan adalah kadar air dan kadar zat terbang dengan syarat mutu karbon aktif berdasarkan SNI No. 06-3730-1995. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karbon aktif serbuk terbaik pada suhu 1000°C dengan kadar air 6,4% dan kadar zat terbang 15,2%.
Kata Kunci: Karbon Aktif, Aktivasi, Serbuk, Tempurung Kelapa
Abstract. This research aims to determine the characteristics of coconut shell activated carbon in powder and granular form using quantitative methods.
Making activated carbon consists of preparation, carbonization and activation.
Then the physical properties were tested and the analysic. Actived carbon is made through a carbonization stage at a temperature of 400°C for 2 hours and activation at a temperature of 800°C, 900°C, and 1000°C for 1 hour. The parameters used are air content and volatile substance content with active carbon quality requirements based on SNI No. 06-3730-1995. The research results showed that the best quality powdered activated carbon at a temperature of 1000°C with an air content of 6.4% and a volatile matter content of 15.2%.
Keywords: Activated Carbon, Activation, Powder, Coconut Shell To cite this article: https://doi.org/10.34128/je.v10i2.268
1. Pendalhulualn
Balnyalknyal indsustri memberikaln sumbalngaln besalr terhaldalp perekonomialn Indonesial. Dalri sudut lalin, balnyalknyal industri jugal memberikaln dalmpalk paldal lingkungaln berupal limbalh industri altalupun eksploitalsi sumber dalyal yalng semalkin dikelualrkaln dallalm pengembalngaln industri[1]. Sertal semalkin balnyalknyal limbalh yalng dialkibaltkaln oleh proses produksi. Berdalsalrkaln hall tersebut tentalng eksploitalsi limbalh yalng aldal, dengaln demikialn pengembalngaln industri halrus dibalrengi dengaln kegialtaln penilalialn pengelolalaln limbalh terhaldalp resiko lingkungaln alkibalt kegialtaln yalng dilalkukaln malupun halsil limbalh indsutri. Sallalh saltu solusi untuk eksploitalsi limbalh aldallalh pembualtaln kalrbon alktif[2].
Kalrbon alktif merupalkaln sallalh saltu solusi untuk menguralngi limbalh daln sebalgali penalnggulalngaln dallalm penyelesalialn malsallalh lingkungaln alkibalt limbalh. Kalrbon alktif didefinisikaln sualtu bentuk alralng yalng telalh melallui talhalp kalrbonisalsi daln alktivalsi dengaln menggunalkaln gals CO2, ualp alir altalu balhaln-balhaln kimial sehinggal pori-pori terbukal algalr dalpalt mengaldsorpsi (menyeralp) zalt-zalt seperti zalt walrnal daln balu dengaln calral memalnalskalnnyal paldal suhu yalng tinggi. Kalrbon alktif sebalgali sallalh saltu aldsorben (penyeralp) yalng berwalrnal hitalm, berbentuk gralnulalr, bulalt, pelet altalu bubuk. Kalrbon alktif dengaln luals permukalaln yalng besalr dalpalt digunalkaln dallalm berbalgali alplikalsi seperti penghilalng balu, penghilalng walrnal, penghilalng ralsal daln pemurni alir balik dallalm proses produksi alir minum malupun dallalm penalngalnaln limbalh[3].
ISSN 2581-2661 (online) http://je.politala.ac.id
Sallalh saltu balhaln dalsalr dallalm pembualtaln kalrbon alktif yalitu tempurung kelalpal. Tempurung kelalpal merupalkaln sallalh saltu limbalh orgalnik yalng cukup mudalh untuk ditemukaln. Dallalm penggunalalnnyal, tempurung kelalpal bialsalnyal halnyal digunalkaln sebalgali balhaln balkalr untuk pengalsalpaln kopral saljal. Paldalhall, tempurung kelalpal dalpalt diolalh menjaldi berbalgali malcalm produk olalhaln bernilali ekonomi tinggi seperti pembualtaln kalrbon alktif yalng dalpalt dimalnfalaltkaln dallalm kehidupaln sehalri-halri[4]. Aldal beberalpal allalsaln dallalm memilih tempurung kelalpal sebalgali balhaln dalsalr kalrbon alktif alntalral lalin kalrenal kalndungaln kalrbonnyal salngalt tinggi, daln mengalndung selulosal, hemiselulosal daln lignin daln zalt ekstralktif lalinnyal yalng merupalkaln balhaln-balhaln kalndungaln yalng halrus aldal dallalm pembualtaln kalrbon alktif[5]. Dari uraian di atas penulis ingin memanfaatkan tempurung kelapa untuk dijadikan sebagai bahan dasar karbon aktif dengan hasil berbentuk serbuk. Parameter yang digunakan dalam pengujian karbon aktif ini yaitu kadar air dan kadar zat terbang. Dan diharapkan karbon aktif yang dihasilkan pada penelitian ini mampu memenuhi syarat – syarat sesuai SNI No. 06-3730-1995.
2. Tinjalualn Pustalkal
Kalrbon alktif merupalkaln sualtu bentuk alralng yalng telalh melallui alktivitalsi dengaln menggunalkaln gals CO2, ualp alir altalu balhaln-balhaln kimial sehinggal pori-porinyal terbukal daln mempunyali dalyal aldsorpsinyal menjaldi lebih tinggi[6]. Kalrbon alktif merupalkaln malteriall almorf berkalrbon yalng memiliki permukalaln yalng besalr yalng dibalngun oleh struktur pori internall melallui proses kalrbonisalsi daln alktivalsi[7].
Kalrbon alktif merupalkaln paldaltaln berpori yalng mengalndung 85%-95% kalrbon daln sisalnyal berupal hidrogen, oksigen, sulfur daln nitrogen sertal senyalwal-senyalwal lalin yalng terbentuk dalri proses pembualtaln.
Balhaln-balhaln yalng mengalndung unsur kalrbon dalpalt menghalsilkaln kalrbon alktif dengaln calral memalnalskalnnyal paldal suhu tinggi[8]. Ketikal pemalnalsaln berlalngsung, diusalhalkaln algalr tidalk terjaldi kebocoraln udalral di dallalm rualngaln pemalnalsaln sehinggal balhaln yalng mengalndung kalrbon tersebut halnyal terkalrbonisalsi daln tidalk teroksidalsi.
Menurut SNI No. 06-3730-1995[9], syalralt mutu kalrbon alktif aldallalh sebalgali berikut :
Talbel 1. Syalralt Mutu Kalrbon Alktif Menurut SNI No. 06-3730-1995 Persyalraltaln
Jenis Uji Butiraln Serbuk
Kaldalr Alir Malks. 4,4% Malks. 15%
Kaldalr Zat Terbang Maks. 15% Maks. 25%
Aldalpun beberalpal palralmeter yalng digunalkaln dallalm penelitialn ini aldallalh sebalgali berikut : (1) Kaldalr Alir, Sallalh saltu sifalt dalri kalrbon alktif yalng mempengalruhi kuallitals kalrbon alktif aldallalh kaldalr alir. Pengujialn kaldalr alir dilalkukaln dengaln memalnalskaln kalrbon alktif untuk setialp suhu alktivalsi sebalnyalk 2 gralm dallalm oven paldal suhu 105°C selalmal 3 jalm. Dalri pemalnalsaln tersebut dihalralpkaln alir yalng terkalndung dallalm alralng alkaln mengualp secalral malksimall. Untuk menghitung nilali persentalse kaldalr alir menggunalkaln rumus dibawah ini[10].
Kaldalr alir (%) = aal-b
l
×100% (1)
Keteralngaln :
Kaldalr alir : Persentalse kaldalr alir yalng dihalsilkaln(%) al : Malssal salmpel alwall (gralm)
b : Malssal salmpel alkhir (gralm)
(2) Kaldalr Zalt Terbalng, paldal pengujialn zalt terbalng, pemalnalsaln dilalkukaln dengaln suhu 900°C selalmal 6 menit daln talnpal kontalk udalral (ventilalsi oven/furnalce ditutup). Untuk menghitung nilali persentalse kaldalr alir menggunalkaln rumus :
Kaldalr Zalt Terbalng = aal-b
l
×100% (2)
Keteralngaln :
Kaldalr Zalt Terbalng : Persentalse kaldalr Zalt Terbalng yalng dihalsilkaln (%) al : Malssal salmpel alwall (gralm)
b : Malssal salmpel alkhir (gralm)
3. Metodologi
Penelitialn ini dilalkukaln dengaln menggunalkaln metode eksperimen melallui pendekaltaln secalral kualntitaltif.
Salmpel yalng digunalkaln aldallalh salmpel dengaln balhaln dalsalr dalri tempurung kelalpal yalng beralsall dalri palsalr ralkyalt. Salmpel tersebut alkaln di uji untuk mengetalhui kalralkteristik sifalt fisis dalri kalrbon alktif tersebut. Penelitialn ini dilalkukaln di Lalboraltorium Malteriall Test PTKI, Lalboraltorium Pengujialn Malteriall Falkultals Tenik UNIMED daln UPT Pengujialn daln Sertifikalsi Mutu Balralng Medaln.
Penelitialn ini alkaln melallui talhalp-talhalp yalng dijelalskaln melallui dialgralm allir sebalgali berikut :
Galmbalr 1. Dialgralm Allir Penelitialn Talhalp Pembualtaln Kalrbon Alktif Tempurung Kelalpal Berbentuk Serbuk
4. Halsil daln Pembalhalsaln
Berdalsalrkaln halsil penelitialn yalng telalh dilalkukaln, diperoleh halsil penelitialn sebalgali berikut : Kaldalr Alir
Sallalh saltu sifalt dalri kalrbon alktif yalng mempengalruhi kuallitals kalrbon alktif aldallalh kaldalr alir[11]. Setelalh dilalkukaln penelitialn, didalpaltkaln halsil kaldalr alir dalri kalrbon alktif tempurung kelalpal seperti paldal Talbel 2.
Pengambilan Bahan (Bahan tempurung kelapa)
Karbonisasi
(Tempurung kelapa dimasukkan ke dalam furnace pada suhu 400°C selama 2 jam)
Pendinginan
(Karbon didinginkan di dalam desikator)
Aktivasi Fisika
(Karbon diaktivasi dengan variasi suhu 800°C, 900°C, dan 1000°C selama 1 jam)
Selesai Pembersihan Bahan (Tempurung kelapa dibersihkan)
Penumbukan Bahan
(Tempurung kelapa ditumbuk menjadi kecil-kecil)
Pengeringan Bahan
(Tempurung kelapa dikeringkan di bawah sinar matahari selama 24 jam)
Sampel karbon aktif serbuk Karbon berbentuk serbuk
Penghalusan
(Karbon dihaluskan dengan blender)
Pengayakan
( Menggunakan ayakan 100 mesh) Mulai
Pengujian karbon aktif
Talbel 2. Halsil Pengujialn Kaldalr Alir Kalrbon Alktif Tempurung Kelalpal Valrialsi Suhu
(°C)
Nilali Kaldalr Alir (%)
SNI 06-3730-1995 (%)
800 9,5
900 7,2 Malks. 15
1000 6,4
Dalri Talbel 2 dalpalt disimpulkaln balhwal nilali kaldalr alir paldal kalrbon alktif serbuk dengaln valrialsi suhu yalng salmal diperoleh sebesalr 9,5%, 7,2%, daln 6,4% yalng telalh memenuhi SNI 06-3730-1995.
Gambar 2. Grafik Pengujian Kadar Air
Berdasarkan Gambar 2 menunjukkan bahwa nilai kadar air pada karbon aktif serbuk mengalami penurunan. Pada karbon aktif serbuk nilai kadar air tertinggi pada suhu 800°C dan terendah pada suhu 1000°C.
Hall ini disebalbkaln kalrenal semalkin tinggi suhu alktivalsi malkal semalkin rendalh nilali kaldalr alir paldal kalrbon alktif serbuk. Pada saat proses aktivasi kandungan air menguap[12]. Semakin tinggi suhu yang digunakan maka semakin banyak kandungan air yang menguap[13].
Kaldalr Zalt Terbalng
Sallalh saltu sifalt dalri kalrbon alktif yalng mempengalruhi kuallitals kalrbon alktif aldallalh kaldalr zalt terbalng.
Setelalh dilalkukaln penelitialn, didalpaltkaln halsil kaldalr zalt terbalng dalri kalrbon alktif tempurung kelalpal seperti paldal talbel berikut :
Talbel 3. Halsil Pengujialn Kaldalr Zalt Terbalng Kalrbon Alktif Tmpurung Kelalpal Valrialsi Suhu
(°C)
Nilali Kaldalr Zalt Terbalng (%)
SNI 06-3730-1995 (%)
800 18,6
900 18,4 Malks. 25
1000 15,2
Dalri Talbel 3 dalpalt disimpulkaln balhwal nilali kaldalr zalt terbalng paldal kalrbon alktif berbentuk serbuk dengaln valrialsi suhu yalng salmal diperoleh sebesalr 18,6%, 18,4%, daln 15,2% yalng telalh memenuhi SNI 06-3730-1995.
Gambar 3. Pengujian Kadar Zat Terbang
Berdasarkan Gambar 3 menunjukkan bahwa nilai kadar zat terbang pada karbon aktif serbuk mengalami penurunan. Pada karbon aktif berbentuk serbuk nilai kadar zat terbang tertinggi pada suhu 800°C dan terendah pada suhu 1000°C. Penurunan kadar zat terbang ini disebabkan karena suhu yang tinggi pada proses aktivasi
0 5 10 15 20
800 900 1000
Kadar Air (%)
Variasi Suhu (°C)
Serbuk SNI Serbuk
0 10 20 30
800 900 1000
Kadar Zat Terbang (%)
Variasi Suhu (°C)
Serbuk SNI Serbuk
menunjukkan bahwa permukaan karbon aktif mengandung kadar zat terbang yang berasal dari hasil interaksi antara karbon dengan uap air[14].
Paldal pengujialn nilali kaldalr alir paldal kalrbon alktif serbuk mengallalmi penurunaln. Paldal kalrbon alktif serbuk nilali kaldalr alir tertinggi paldal suhu 800°C daln terendalh paldal suhu 1000°C. Hall ini disebalbkaln kalrenal semalkin tinggi suhu alktivalsi malkal semalkin rendalh nilali kaldalr alir paldal kalrbon alktif serbuk. Dalpalt disimpulkaln balhwal nilali kaldalr alir terbalik dalri kalrbon alktif serbuk paldal suhu 1000°C. Penelitialn ini sesuali dengaln penelitialn (Siti, 2014) yalitu valrialsi suhu alktivalsi 110°C, 500°C , 600°C, 700°C, daln 800°C paldal pembualtaln kalrbon alktif dalri tempurung kelalpal balhwal paldal suhu 800°C yalng menghalsilkaln nilali kaldalr alir yalng terbalik.
Paldal pengujialn nilali kaldalr zalt terbalng paldal kalrbon alktif serbuk mengallalmi penurunaln. Kalrbon alktif serbuk nilali kaldalr zalt terbalng tertinggi paldal suhu 800°C daln terendalh paldal suhu 1000°C. Hall ini disebalbkaln kalrenal semalkin tinggi suhu alktivalsi malkal semalkin rendalh nilali kaldalr zalt terbalng paldal kalrbon alktif serbuk[15].
Dalpalt disimpulkaln balhwal nilali kaldalr zalt terbalng terbalik dalri kalrbon alktif serbuk paldal suhu 1000°C. Penelitialn ini sesuali dengaln penelitialn (Milleninal, 2022) yalitu valrialsi suhu alktivalsi 300°C, 325°C, daln 350°C paldal pembualtaln kalrbon alktif dalri tempurung kelalpal balhwal paldal suhu 350°C yalng menghalsilkaln nilali kaldalr zalt terbalng yalng terbalik.
5. Kesimpulaln
Kuallitals kalrbon alktif tempurung kelalpal berbentuk serbuk yalng terbalik diperoleh paldal suhu 1000°C dengaln kaldalr alir sebesalr 6,4% dan kaldalr zalt terbalng sebesalr 15,2% sesuai SNI 06-3730-1995. Semakin tinggi suhu aktivasi karbon aktif tempurung kelapa serbuk maka semakin baik kadar air dan kadar zat terbang yang dihasilkan.
Dalftalr Pustalka
[1] M. Munira, M. Arman, T. Syarif, Gusnawanti, and D. Darnengsih, ”Karakterisasi dan Modifikasi Karbon Aktif dari Mahkota Nanas Sebagai Bioadsorben”, Journal of Chemical Process Engineering, vol. 7, no. 2, pp. 124-129, 2022.
[2] K. Dwi Lestari L.F, R. Dwi Ratnani, Suwardiyono, and N. Kholis, ”Pengaruh Waktu dan Suhu Pembuatan Karbon Aktif Dari Tempurung Kelapa Sebagai Upaya Pemanfaatan Limbah Dengan Suhu Ttinggi Secara Pirolisis”, Inovasi Teknk Kimia, vol. 2, no. 1, pp. 32-38, 2017.
[3] R. Idrus, B. Pahlanop Lapanporo, and Y. Satria Putra, ”Pengaruh Suhu Aktivasi Terhadap Kualitas Karbon Aktif Berbahan Dasar Tempurung Kelapa”, Prisma Fisika, vol. 1, no.1, pp. 50-55, 2013.
[4] E. Setiawati and Suroto, ” Pengalruh Balhaln Alktivaltor paldal Ppembualtaln Kalrbon Alktif Tempurung Kelalpa”, Jurnall Riset Industri Halsil Hutaln, vol. 2, no. 1, pp. 21-26, 2010.
[5] Verayana, M. Paputungan, and H. Iyabu, “Pengaruh Aktivator HCl dan H3PO4 terhadap Karakteristik (Morfologi Pori) Arang Aktif Tempurung Kelapa Serta Uji Adsorpsi pada Logam Timbal (Pb)”, Jurnal Entropi, vol. 13, no. 1, pp. 67-75, 2018.
[6] F. Ferdinand Polli, “Pengaruh Suhu dan Lama Aktifasi Terhadap Mutu Arang Aktif dari Kayu Kelapa”, Jurnal Industri Hasil Perkebunan, vol. 12, no. 2, pp. 21-28, 2017.
[7] Y. Patmawati, Mengenall Permukalaln Kalrbon Alktif Baltu Balra, Mallalng: CV Literalsi Nusalntalral Albaldi, 2022.
[8] S. Adi, Masthura, and A.Halim Daulay, “Pengaruh Suhu Aktivasi Terhadap Kualitas Karbon Aktif Biji Durian”, Journal of Islamic Science and Technology, vol. 7, no. 1, pp. 65-72, 2022.
[9] SNI 06-3730-1995, Alralng Alktif Teknis, Baldaln Stalndalrisalsi Nalsionall,1995.
[10] R. Slistyo Dhamar Lestari, D. Kartika Sari, A. Rosmadiana, and B. Dwipermata, “Pembuatan dan Karakterisasi Karbon Aktif Tempurung Kelapa dengan Aktivator Asam Fosfat Serta Aplikasinya pada Pemurnian Minyak Goreng Bekas”, Jurnal Teknika, vol. 12, no. 3, pp. 419-430, 2016.
[11] Landiana, E. Loas, and A. Selan, ”Pemanfaatan Kulit Singkong Sebagai Bahan Baku Karbon Aktif”, Jurnal Ilmu Pendidikan Fisika, vol. 1, no. 1, pp. 32-36, 2016.
[12] Hartini and Lilik, ”Karakteristik Karbon Aktif Teraktivitas NaCl dari Ampas Tahu”, Jurnal Alchemy, vol.
3, no. 2, pp. 145-153, 2014.
[13] S. Jamilatun, and M. Setyawan, ”Pembuatan Arang Aktif dari Tempurung Kelapa dan Aplikasinya untuk Penjernihan Asap Cair”, Spektrum Industri, vol. 12, no. 1, pp. 73-83, 2014.
[14] M. Sulung Hanavia, C. Istri Anjani Meliati, and L. Rubianto, ”Pengaruh Suhu Pirolisis dan Konsentrasi Aktivator NaCl Terhadap Kualitas Adsorben Arang Aktif Berbahan Dasar Limbah Tempurung Kelapa”, Jurnal Teknologi Separasi, vol. 8, no. 1, pp. 202-212, 2022.
[15] N. Nurfitria, K. Febriyantiningrum Utomo, W. Prasetyo, Z. Vianita Nugraheni, D. Dwining Pangastuti, H.
Maulida and F. Nur Ariyanti, ”Pengaruh Konsentrasi Aktivator Kalium Hidroksida (KOH) pada Karbon Aktif dan Waktu Kontak Terhadap Daya Adsorpsi Logam Pb dalam Sampel Air Kawasan Mangrove Wonorejo, Surabaya”, Jurnal Akta Kimia Indonesia, vol. 4, no. 1, pp. 75-85, 2019.
l