105-276-1-PB

Jurnal Teknik Kimia Indonesia Vol. 10, No. 3, 2011, 149-156

149

KARAKTERISTIK LUAS PERMUKAAN KARBON AKTIF DARIAMPAS TEBU DENGAN AKTIVASI KIMIA

Mahmud Sudibandriyo*, LydiaDepartemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik

Universitas IndonesiaKampus UI, Depok 16424

Email: [email protected]

AbstrakAdsorpsi merupakan salah satu proses yang banyak digunakan dalam industri baik dalampemisahan maupun untuk penyimpanan gas. Pada proses adsorpsi ini, pemilihan adsorbenmerupakan hal yang sangat penting. Salah satu jenis adsorben yang sangat cocok untukproses ini adalah karbon aktif. Penelusuran studi sebelumnya menunjukkan bahwa karbonaktif dengan luas permukaan yang cukup tinggi dapat dibuat dari ampas tebu denganmenggunakan aktivator ZnCl2. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan karbon aktif dariampas tebu dengan aktivasi kimia serta mengetahui pengaruh aktivator terhadap luaspermukaan karbon aktif yang dihasilkan. Aktivator yang digunakan dalam penelitian iniadalah KOH dan ZnCl2 dengan rasio massa aktivator/massa karbon 1/1, 2/1, dan 3/1.Aktivasi dilakukan pada temperatur 700 oC selama 1 jam. Hasil penelitian menunjukkanbahwa luas permukaan tertinggi sebesar 938,2 m2/g diperoleh dengan aktivasimenggunakan KOH dengan rasio massa aktivator/massa arang 3/1, sedangkan aktivasidengan menggunakan ZnCl2 diperoleh luas permukaan tertinggi sebesar 632 m2/g denganrasio massa aktivator/massa arang 2/1. Sebagai pembanding, pada penelitian ini jugadilakukan pembuatan karbon aktif dengan metode aktivasi fisika dan diperoleh luaspermukaan karbon aktif sebesar 293 m2/g.Kata kunci: Aktivasi kimia, ampas tebu, karbon aktif, KOH, ZnCl2

AbstractAdsorption is one the process with many applications in the industries such as in aseparation or in gas storage. In this adsorption, adsorbent selection is the most importantthing. One of the adsorbent most suitable for this process is activated carbon. Previousstudies show that high surface area of activated carbon can be produced from sugarcanebagasse using activator ZnCl2. The researchs goal is to produce activated carbon fromsugarcane bagasse and determine the effects of activator on the surface area of activatedcarbon produced. Activators used in this research are KOH and ZnCl2 with the mass ratio ofactivator/carbon are 1/1, 2/1 and 3/1. The results show that The highest surface area, 938,2m2/g, is obtained by activation using KOH with mass ratio of activator/carbon 3/1, whereasthe highest surface area by activation using ZnCl2 is 632 m2/g with mass ratio ofactivator/carbon 2/1. For comparison, preparation of activated carbon by physicalactivation is also done and the surface area is 293 m2/g.Keywords: Activated carbon, chemical activation, sugarcane bagasse, KOH, ZnCl2*korespondensi

Jurnal Teknik Kimia Indonesia Vol. 10, No. 3, 2011

150

1. PendahuluanAdsorpsi merupakan salah satu dariproses pemisahan yang sudah lama dikenaldan banyak digunakan dalam industri.Beberapa tahun belakangan ini, prosesadsorpsi banyak mendapat perhatian. Hal inibukan hanya karena aplikasinya sebagaiproses pemisahan yang banyak digunakandalam industri kimia dan makanan, tetapi jugaberhubungan dengan teknologi penyimpanangas yang sedang dikembangkan, yaitupenyimpanan dalam keadaan teradsorpsi.Dalam teknologi ini, proses adsorpsi tidakdigunakan untuk proses pemisahan, tetapiuntuk menyimpan gas, seperti hidrogen,natural gas, dan karbon dioksida. Teknologiini tentunya dapat membantu masalahpenggunaan energi terbarukan yang masihterkendala dalam hal transportasi danpenyimpanan. Pentingnya proses adsorpsi inimenjadi pemicu dilakukannya banyakpenelitian mengenai proses adsorpsimulaidari segi mekanisme sampai denganpengembangan adsorben yang digunakandalam proses adsorpsi.Adsorben merupakan salah satu faktoryang penting dalam proses adsorpsi.Adsorben yang sering digunakan dalamproses adsorpsi ialah padatan berpori sepertizeolit, silika gel, dan karbon aktif. Daribeberapa jenis adsorben tersebut yang palingbanyak digunakan ialah karbon aktif. Hal inidisebabkan karbon aktif memiliki luaspermukaan yang lebih tinggi dari adsorban-adsorban yang lain sehingga dapatmengadsorpsi lebih banyak molekul.Konsumsi karbon aktif dunia meningkatsetiap tahunnya. Menurut perkiraan sebuahriset, pada tahun 2014, konsumsi karbon aktifdunia mencapai 1,7 juta ton (Freedonia,2010).Karbon aktif dapat dibuat dari berbagaibahan baku asalkan mengandung karbon,misalnya tempurung kelapa, batu baea, kulitkacang, dan gambut (Devnarain dkk., 2010).Karbon aktif dengan luas permukaan terbesaryang pernah ditemukan (BET) adalah 3300m2/g dari bahan baku batu bara bituminous(Hsu dan Teng, 2000). Selain itu, limbahagrikultur juga dapat digunakan sebagaikarbon aktif. Bahan limbah agrikultur yangcukup berpotensial untuk dikembangkansebagai bahan baku karbon aktif adalahampas penggilingan tebu, sekam padi, tongkoljagung dan sabut kelapa. Ampas tebumerupakan salah satu bahan yang cukup

potensial dikembangkan di Indonesia karenaketersediaannya yang melimpah di Indonesia.Dalam 10 tahun terakhir luas arealperkebunan tebu di Indonesia terusmeningkat dengan pertumbuhan rata-ratasebesar 3,75% per tahun dari hanya seluas388.500 hektar pada 2000 meningkat menjadi443.800 hektar tahun 2009 (BPS, 2010).Produksi gula tebu di Indonesia pada tahun2009 mencapai sekitar 2,3 juta ton (BPS,2010). Dari proses pembuatan gula tebutersebut gula yang dihasilkan adalah sebesar5%, ampas tebu 90% dan sisanya berupatetes. Dengan demikian jumlah ampas tebuyang dihasilkan dari proses ini bisa mencapai37,8 juta ton per tahun. Oleh karena itu,sebagai alternatif, ampas tebu ini bisadimanfaatkan untuk dibuat menjadi karbonaktif yang mempunyai nilai ekonomi lebihtinggi daripada hanya digunakan sebagaibahan bakar.Penelitian ini bertujuan untukmenghasilkan karbon aktif dengan luaspermukaan yang tinggi sehingga dapatdigunakan untuk berbagai keperluan dalamproses adsorpsi. Penggunaan aktivator dalamproses aktivasinya diharapkan dapatmenghasilkan karbon aktif dengan luaspermukaan yang tinggi (Hsu dan Teng, 2000).Penelitian yang pernah dilakukanmenggunakan aktivator ZnCl2 untukpembuatan karbon aktif dari ampas tebu bisamenghasilkan karbon aktif dengan luaspermukaan 864 m2/g (Kalderis dkk., 2008).Namun, dalam penelitian pembuatan karbonaktif dari batu bara diperoleh bahwapenggunaan aktivator KOH memberikan luaspermukaan yang paling tinggi (Hsu dan Teng,2000). Oleh karena itu, dalam penelitian inidigunakan aktivator ZnCl2 dan KOH untukmengetahui pengaruh jenis aktivator yangdigunakan terhadap luas permukaan karbonaktif yang dihasilkan. Sebagai pembanding,juga akan dilakukan pembuatan karbon aktifdari ampas tebu dengan pemanasan sajatanpa aktivator (aktivasi fisik).2. MetodologiProses pembuatan karbon aktif dariampas tebu ini menggunakan metode yangsudah dikembangkan sebelumnya untukpembuatan karbon aktif dari batu bara dantempurung kelapa. Ampas tebu yangdigunakan berasal dari salah satu industrigula yang ada di Lampung. Proses awalpembuatan karbon aktif dari ampas tebu ialah

Karakteristik Luas Permukaan Karbon Aktif (M. Sudibandriyo dan Lydia)

151

proses karbonisasi dengan suhu 400 oC, laluhasilnya dicampur dengan aktivator denganperbandingan tertentu. Setelah itu dilakukanproses pengaktifan di dalam reaktor,pengaktifan dilakukan pada suhu 700 oCdengan dialiri gas inert N2 selama 1 jam.Setelah proses aktivasi, sampel (produkkarbon aktif) didinginkan dengan tetapmengalirkan N2. Setelah didinginkan, sampeltersebut dicuci tiga kali dengan larutan HCl5N dan terakhir sampel dicuci dengan airdistilasi beberapa kali untuk menghilangkanpengotor-pengotor yang masih tersisa.Setelah dicuci, sampel dikeringkan dalamoven. Sampel karbon aktif yang didapatkankemudian disimpan di dalam desikator untukmenjaga karbon aktif tetap kering. Produkkarbon aktif yang dihasilkan dianalisis luaspermukaannya dengan metode BETmenggunakan gas nitrogen pada alatAutosorb 6B produksi Quantachrome. Secaraumum, tahapan-tahapan dari penelitian yangdilakukan dapat dilihat pada Gambar 1.3. Hasil dan Pembahasan3.1 Hasil dan Proses KarbonisasiProses karbonisasi dilakukan dengantujuan untuk mendapatkan karbon dariampas tebu yang digunakan sebagai bahanbaku. Sebelum dilakukan karbonisasi, ampastebu terlebih dahulu dihaluskan. Hal inidilakukan dengan tujuan untuk pemerataanproses karbonisasi nantinya. Dari proseskarbonisasi ampas tebu didapatkan perolehanrata-rata arang ampas tebu yang terbentukialah sebesar 24,07% dari berat awal ampastebu yang digunakan dalam proseskarbonisasi. Hal ini cukup masuk masuk akalmengingat kandungan karbon dalam ampastebu umumnya memang dibawah 30 %. Tabel1 menunjukkan hasil analisis proksimatampas tebu.

Tabel 1. Hasil Analisis Proksimat AmpasTebu

ParameterPersentase

(%)Kadar air 6,1Kadar abu 3,3Kadar material volatile 65,9Kadar karbon 24,7

Gambar 1. Diagram alir penelitian

3.2 Hasil Proses AktivasiSetelah proses pencampuran denganaktivator selesai dilakukan, maka prosesselanjutnya adalah aktivasi. Slurry yangdidapatkan dari proses pencampuran denganbahan kimia dimasukan ke dalam reaktoruntuk diaktivasi. Proses aktivasi pada karbondilakukan dengan pemanasan pada suhutinggi tanpa kehadiran oksigen. Hal ini karenakehadiran oksigen dapat membakar danmerusak struktur pori bahan dasar sehinggaakan terjadi banyak hilangnya bahan dasarpada hasil akhir karbon aktif. Oleh karena ituuntuk mencegah reaksi pembakaran denganoksigen, maka dialirkan gas inert selama

Pengukuran luas permukaanmenggunakan Autosorb 6B

Pencampuran dengan rasio massa aktivator (ZnCl2atau KOH)/arang ampas tebu =1/1, 2/1, dan 3/1Pengadukan dan pemanasan suhu 200oCselama 1 jam

PencucianPengeringan

Persiapan alat dan bahan bakuKarbonisasi pada T = 400 oC

Penyaringan sampai ukuran 125 meshPencampurandengan aktivator(ZnCl2 atau KOH)

Pendinginan

Aktivasi di dalamreaktor pada T = 700oC selama 1 jam Gas inert N2Laju alir =200mL/menit


152

proses aktivasi, yaitu nitrogen. Dengandemikian, selama proses ini yangmengaktivasi karbon ialah aktivator yangtelah dicampurkan sebelumnya. Prosesaktivasi dilakukan pada suhu 700 oC selama 1jam. Kondisi operasi ini dilakukan pada semuasampel, baik dengan aktivator KOH maupundengan ZnCl2.Massa karbon aktif yang merupakanhasil dari aktivasi berbeda jika dibandingkandengan massa arang ampas tebu yangdigunakan sebelum dicampur denganaktivator seperti yang ditunjukkan pada Tabel2. Massa arang ampas tebu yang digunakanuntuk setiap perbandingan dibuat sama yaitusekitar 20 gram. Dari tabel tersebut terlihatbahwa massa setelah proses aktivasi ataumassa setelah keluar dari reaktor lebih besardibandingkan dengan massa arang ampastebu yang digunakan. Penambahan massa inidisebabkan karena masih adanya aktivatoryang tersisa. Dalam proses aktivasi terjadireaksi antara aktivator dengan arang ataukarbon sehingga setelah keluar dari reaktor,ada massa yang hilang. Hal inilah yangmenyebabkan massa yang keluar dari reaktorlebih sedikit dibandingkan dengan jumlahmassa arang dan aktivator yang digunakan.Tabel 2. Perbandingan Antara Massa Arang

Ampas Tebu dan Massa Keluar Reaktor

Akti-vator

Massaaktiva-tor/arang

Massaarang +aktiva-tor, g

Massakeluarreaktor,g

Jumlahmassayanghilangkarenareaksi,g

ZnCl2 1 : 1 40,03 25,20 14,832 : 1 60,03 30,95 29,083 : 1 80,05 27,00 53,05KOH 1 : 1 40,09 27,87 12,222 : 1 60,09 36,62 23,473 : 1 80,06 60,00 20,06Pada tabel di atas, jumlah massa yanghilang karena reaksi didapat dari perhitunganjumlah massa arang dan massa aktivatordikurangi dengan massa yang keluar reaktor.Semakin banyak massa yang hilangmenandakan bahwa reaksi yang terjadi antaraaktivator dengan karbon juga semakinbanyak. Jika reaksi yang terjadi semakinbanyak, maka pori-pori yang terbentuk jugasemakin banyak. Pori-pori yang terbentukinilah yang nantinya menentukan luas

permukaan dari karbon aktif. Namun, reaksiini juga diharapkan tidak menghabiskankarbon yang ada. Jika reaksi yang terjaditerlalu banyak, maka besar kemungkinanstrukturpori yang terbentuk menjadi rusakyang dapat menghasilkan luas permukaanyang rendah pada karbon aktif.Hasil perhitungan untuk aktivasidengan aktivator ZnCl2 memperlihatkanbahwa semakin besar rasio massaaktivator/massa arang, maka massa karbonyang hilang karena reaksi semakin besar.Untuk kenaikan rasio massa aktivator/massaarang 1/1 ke 2/1, kenaikan massa yang hilangmasih wajar, tetapi untuk rasio massaaktivator/massa arang 3/1, massa yang hilangkarena reaksi sangat besar. Diduga terjadireaksi yang berlebihan sehingga dapatmerusak struktur pori pada karbon aktifseperti yang dijelaskan di atas. Berbedahalnya dengan aktivasi dengan menggunakanKOH sebagai aktivator. massa yang hilangtidak jauh berbeda untuk ketiga rasio massaaktivator/massa arang. Hal ini menandakanbahwa aktivator KOH yang digunakan tidakberlebihan sehingga tidak terjadi reaksi yangberlebihan pula.3.3 Hasil Karbon Aktif Setelah PencucianPada proses pencucian ini, pertama-tama karbon aktif dicuci dengan HCl 5 Nterlebih dahulu. Tujuan pencucian dengan HClini ialah menghilangkan pengotor hasil reaksiyang tersimpan dalam karbon aktif,menghilangkan sisa-sisa aktivator yangkemungkinan masih ada, serta mengurangikadar abu. Pada saat HCl dicampurkan kedalam karbon aktif hasil aktivasi timbulgelembung-gelembung. Hal ini diperkirakanmerupakan gas hasil reaksi yang menempatipori-pori pada saat proses aktivasi sehinggapada saat proses pencucian, gas tersebutkeluar dari pori-pori karbon aktif. Karbonaktif hasil aktivasi untuk semua sampel dicucisebanyak tiga kali menggunakan HCl. Saatproses pencucian ketiga dengan HCl,gelembung-gelembung sudah tidak terbentuklagi sehingga menandakan bahwa hasil reaksimaupun sisa aktivator sudah tidak ada lagidalam karbon aktif.Setelah selesai pencucian dengan HCl,selanjutnya karbon aktif dicuci denganaquadest untuk menghilangkan HCl yangmasih terdapat dalam karbon aktif. Pencuciandengan aquadest ini dilakukan berkali-kalisampai pH netral dan selanjutnya dikeringkan


153

di dalam oven. Gambar karbon aktif yangsudah dicuci dan dikeringkan dapat dilihatpada Gambar 2. Hasil karbon aktif yangdidapatkan untuk aktivasi dengan KOH danZnCl2 tidak menunjukkan bentuk maupunwarna yang berbeda.

Gambar 2. Hasil Akhir Karbon AktifSesuai dengan tujuan dari prosespencucian ini, yaitu untuk menghilangkanpengotor hasil reaksi, sisa aktivator, sertakandungan abu, maka setelah prosespencucian ini terjadi pengurangan massa darikarbon aktif yang keluar dari reaktor(sebelum dicuci) dan massa karbon aktif yangtelah dicuci dan dikeringkan seperti yangditunjukkan pada Tabel 3.Tabel 3. Hasil Proses Pencucian dan

Pengeringan

Akti-vator

Perban-dinganmassaaktivator/arang

Massayangkeluarreaktor,g

Massakarbonaktif, g

Pero-lehankarbonaktif(%)

ZnCl2 1 : 1 25,20 11,69 46,402 : 1 30,95 12,68 40,993 : 1 27,00 7,09 26,26KOH 1 : 1 27,87 11,84 42,482 : 1 36,62 8,15 22,273 : 1 60,00 9,31 15,51Dari hasil perhitungan di atas terlihatbahwa perolehan karbon aktif yang dihasilkansemakin rendah untuk perbandingan massaaktivator dan massa arang yang semakinbesar. Semakin rendah perolehan karbon aktifyang dihasilkan menandakan bahwa hasilreaksi yang terdapat dalam karbon aktif yangkeluar dari reaktor semakin banyak. Jadi jikapersentase pertambahan massa padaperhitungan sebelumnya besar, makaperolehan karbon aktif pada tabel hasilperhitungan di atas seharusnya semakin kecil.

Untuk aktivator KOH, persentaseperolehan yang didapatkan sesuai denganperhitungan sebelumnya, yaitu persentasepenambahan massa setelah keluar reaktorsemakin besar seiring dengan semakinbesarnya rasio yang digunakan. Akan tetapi,untuk aktivator ZnCl2, menunjukkanperbedaan. Pada tabel hasil perhitungan diatas memperlihatkan bahwa semakin besarrasio antara massa aktivator dan massa arang,maka semakin rendah perolehan yangdihasilkan. Padahal pada perhitungansebelumnya, pertambahan massa setelahkeluar reaktor paling banyak padaperbandingan 2/1. Hal ini mungkindisebabkan karena adanya kesalahan relatifpada saat proses pencucian maupunpengeringan. Setelah selesai proses pencuciandan pengeringan, maka telah didapat karbonaktif yang murni. Proses selanjutnya yangdilakukan ialah karakterisasi luas permukaandari karbon aktif yang dihasilkan.3.4 Analisis Luas PermukaanLuas permukaan karbon aktif sebagaiadsorben merupakan salah satu parameteryang penting. Karbon aktif dapat dikatakansebagai adsorben yang baik jika memiliki luaspermukaan yang tinggi. Hal ini karena luaspermukaan adsorben merupakan salah satufaktor utama yang mempengaruhi prosesadsorpsi. Luas permukaan pada umumnyadiukur dengan metode BET dengan gasnitrogen. Pada penelitian ini, untuk mengukurluas permukaan dari karbon aktif yangdihasilkan, digunakan alat Autosorb. Berikuthasil pengujian luas permukaan pada karbonaktif yang dihasilkan seperti yang ditunjukkanpada Tabel 4.Tabel 4. Hasil Pengujian Luas Permukaan

JenisAkti-vasi

Akti-vator

Perbandi-ngan

massaaktivator

/arang

LuasPermukaanBET (m2/g)

Kimia ZnCl21 : 1 613,42 : 1 632,03 : 1 587,4

KOH 1 : 1 340,02 : 1 442,63 : 1 938,2Fisika 293,0


154

Dari hasil pengujian luas permukaandapat dilihat bahwa jenis aktivator dan rasiomassa aktivator/massa arang mempengaruhiluas permukaan karbon aktif yang dihasilkan.Luas permukaan karbon aktif tertinggi dicapaioleh karbon aktif dengan aktivasimenggunakan aktivator KOH dengan rasiomassa aktivator/massa arang 3/1, sedangkankarbon aktif dengan metode aktivasi fisikamemiliki luas permukaan terendah. hasilpenelitian ini membuktikan bahwapenggunaan aktivasi kimia lebih baikdibandingkan dengan aktivasi fisika untukpembuatan karbon aktif dari ampas tebu.Luas permukaan dari karbon aktif yangdiaktivasi menggunakan ZnCl2 sebenarnyajuga menunjukkan hasil yang cukup baik.Untuk rasio massa aktivator/massa arangsebesar 1/1 dan 2/1 memberikan luaspermukaan yang lebih tinggi dibandingkandengan proses aktivasi dengan KOH denganrasio yang sama. Hal ini diperkirakan padarasio tersebut, jumlah KOH yang digunakankurang sehingga reaksinya dengan karbondari arang belum optimal. Namun, untuk rasiomassa aktivator/massa arang sebesar 3/1,luas permukaan yang dihasilkan denganaktivasi kimia menggunakan KOH jauh lebihbesar dibandingkan dengan aktivasimenggunakan ZnCl2.Menurut Hsu dan Teng (2000) dalampembuatan karbon aktif dengan aktivasikimia, aktivator yang lebih baik digunakanuntuk material lignoselulosic, seperti ampastebu, ialah aktivator yang bersifat asam,seperti ZnCl2 dan H3PO4, dibandingkan denganaktivator yang bersifat basa, seperti KOH. Halini karena material lignoselulosic memilikikandungan oksigen yang tinggi dan aktivatoryang bersifat asam tersebut bereaksi dengangugus fungsi yang mengandung oksigen,sedangkan untuk aktivator KOH lebih dapatbereaksi dengan karbon sehingga bahan bakuyang memiliki kandungan karbon yang tinggilebih baik menggunakan aktivator KOH.Alasan tersebut pula yang menjadi dasarpemilihan aktivator ZnCl2 digunakan dalampenelitian ini sehingga seharusnya karbonaktif yang dihasilkan dengan menggunakanaktivator ZnCl2 memiliki luas permukaan yanglebih tinggi dibandingkan denganmenggunakan KOH sebagai aktivator.Menurut hasil pengujian luaspermukaan yang didapat, ternyata aktivasidengan menggunakan KOH sebagai aktivatormenghasilkan luas permukaan yang paling

tinggi dibandingkan dengan menggunakanZnCl2. Hal ini karena proses pembuatankarbon aktif yang sedikit berbeda denganpenelitian sebelumnya. Pada penelitiansebelumnya, material lignoselulosic ataubahan baku karbon aktif yang berasal darilimbah agrikultur tidak dikarbonisasi terlebihdahulu. Bahan baku tersebut langsungdicampurkan dengan aktivator sesuai denganjenis dan rasio yang diinginkan dan kemudiandiaktivasi (Kalderis dkk., 2008), sedangkanpada penelitian ini bahan baku ampasdikarbonisasi terlebih dahulu, kemudiandicampur dengan aktivator dan setelah itudiaktivasi. Jika bahan baku tidak dikarbonisasiterlebih dahulu, maka bahan baku yangdigunakan memang lebih banyakmengandung oksigen, tetapi jika bahan bakudilakukan proses karbonisasi terlebih dahulu,maka sebagian besar senyawa-senyawavolatile hilang atau menguap sehingga bahanbaku yang digunakan memiliki kandungankarbon yang cukup tinggi. Hal inilah yangmenyebabkan terjadinya sedikit perbedaanpada hasil penelitian ini dengan penelitiansebelumnya.Pada penelitian ini bahan bakudikarbonisasi terlebih dahulu sehingga bahanbaku yang dicampur dengan aktivatormemiliki kandungan karbon yang tinggi.Sesuai dengan penelitian sebelumnya, bahanbaku yang memiliki kandungan karbon yangcukup tinggi akan menghasilkan luaspermukaan yang lebih tinggi jikamenggunakan KOH yang bersifat basa sebagaiaktivator. Hal ini karena KOH sebagaiaktivator dapat bereaksi dengan karbon padabahan baku. Reaksi kimia yang terjadi ialah(Pujiyanto, 2010):6 KOH + C 4 K + CO2 + 2 H2O (1)6 KOH + C 2 K + 3H2 + 2 K2CO3 (2)4 KOH + 2 CO2 2 K2CO3 + 2 H2O (3)Aktivator KOH bereaksi dengan karbonsehingga membentuk pori-pori, semakinbanyaknya pori-pori yang terbentuk, makaluas permukaan yang dihasilkan juga semakintinggi. Oleh karena itu, pada penelitian inidiperoleh karbon aktif dengan luaspermukaan tertinggi dengan aktivasi kimiamenggunakan KOH. Tabel 4 di atas juga dapatditunjukkan dalam gambar sebagaimanaGambar 3.


155

Gambar 3. Hubungan antara luaspermukaan dan rasio massa aktivator/massa arangHasil luas permukaan tertinggi, yaitusebesar 938,2 m2/g dicapai oleh karbon aktifdengan aktivasi kimia menggunakan KOH.Untuk aktivasi kimia menggunakan ZnCl2, luaspermukaan tertinggi yang diperoleh ialah 632m2/g. Luas permukaan karbon aktif yangdihasilkan dengan aktivasi fisika sangatrendah, yaitu 293 m2/g. Suhu aktivasi yangdigunakan pada penelitian ini cukup rendahjika digunakan untuk proses aktivasi fisika.Pada umumnya, untuk proses aktivasi fisikadigunakan suhu di atas 900oC. Penggunaansuhu aktivasi yang lebih rendah menjadi salahsatu keunggulan proses aktivasi kimiadibandingkan dengan proses aktivasi fisika(Rodenas dkk., 2003).Selain proses aktivasi dan jenisaktivator yang digunakan, rasio massaaktivator/massa arang juga mempengaruhiluas permukaan yang dihasilkan. Untukaktivasi menggunakan ZnCl2, dari rasio 1/1 kerasio 2/1 terjadi kenaikan luas permukaan,tetapi untuk rasio 3/1 terjadi penurunan luaspermukaan yang dihasilkan. Terlalubanyaknya aktivator yang digunakan jugadapat menyebabkan rusaknya pori-pori yangterbentuk karena terjadi reaksi yangberlebihan antara aktivator dengan karbonseperti yang dijelaskan pada pembahasansebelumnya. Sesuai dengan penelitiansebelumnya, untuk pembuatan karbon aktifdengan aktivator ZnCl2, rasio optimum massaaktivator/massa arang yang digunakan ialah2/1 (Hu dan Srinivasan, 2001). Penggunaanrasio yang lebih besar lagi dapatmenyebabkan turunnya luas permukaan yangdihasilkan.

Pada aktivasi kimia menggunakan KOHsebagai aktivator,semakin besar rasio yangdigunakan, maka semakin tinggi luaspermukan yang dihasilkan. Namun, rasiomassa aktivator/massa arang dalampenelitian ini belum diperoleh titikoptimumnya sehingga belum diketahui rasiomassa aktivator/massa arang maksimal yangdapat digunakan untuk menghasilkan luaspermukaan tertinggi. Hasil penelitian Hsu danTeng (2000) serta Pujiyanto (2010) denganmenggunakan bahan baku batubara danaktivator KOH juga menunjukkankecendurungan yang sama, dimana luaspermukaan tertinggi diperoleh padaperbandingan mass KOH/massa batubarapada 4/1.Secara umum hasil penelitian ini cukupmemadai mengingat bahwa karbon aktif yangada di pasaran saat ini mempunyai luaspermukaan antara 300600 m2/g untukkarbon aktif yang dibuat secara tradisional,sementara karbon aktif impor mempunyailuas permukaan pada kisaran 8001500 m2/g.4. KesimpulanAmpas tebu dapat digunakan sebagaibahan baku pembuatan karbon aktif. Metodeaktivasi kimia menghasilkan luas permukaanyang lebih tinggi pada pembuatan karbonaktif dari ampas tebu jika dibandingkandengan metode aktivasi fisika. Aktivator yanglebih baik digunakan untuk pembuatankarbon aktif dari ampas tebu dengan metodeaktivasi kimia ialah KOH. Perbandingan massaaktivator dengan arang ampas tebu yangdigunakan berpengaruh terhadap luaspermukaan karbon aktif yang dihasilkan.Untuk aktivasi menggunakan ZnCl2, rasiomassa aktivator/massa arang yangmenghasilkan luas permukaan tertinggi ialah2/1 dengan luas permukaan sebesar 632m2/g. Untuk aktivasi menggunakan KOH, rasiomassa aktivator/massa arang yangmenghasilkan luas permukaan tertinggi ialah3/1 dengan luas permukaan sebesar 938,2m2/g.Daftar PustakaFreedonia. World Activated Carbon [Online].http://www.marketresearch.com/product/display.asp?productid=2717702 (Akses Maret2011).Devnarain, P. B.; Arnold, D. R.; Davis, S. B.,Production of Activated Carbon from South

0100200300400500600700800900

1000

0 1 2 3

Luas

Perm

ukaa

n(m

2/g)

Rasio Massa Activating Agent/Massa ArangAktivasi Kimia ZnCl2 Aktivasi Kimia KOH Aktivasi Fisika


156

African Sugarcane Bagasse, Proceedings of teh76th Annual Congress of the South AfricanSugar Technologists Association, MountEdgecombe. 30 Juli-2 Agustus 2002, hal. 477-489.Hsu, L. Y.; Teng, H., Influence of differentchemical reagents on the preparation ofactivated carbons from bituminous coal, FuelProcessing Technology, 2000, 64(1-3), 155-166.BPS, Produksi Perkebunan Besar menurut JenisTanaman, Indonesia , 1995-2009, Badan PusatStatistik Republik Indonesia,http://www.bps.go.id/tab_sub/view.php?tabel=1&daftar=1&id_subyek=54&notab=2 (AksesApril 2011).Kalderis, D.; Koutoulakis, D.; Paraskeva, P.;Diamadopoulos, E.; Otal, E.; Valle, J. O. D.;

Fernndez-Pereira, C., Adsorption of pollutingsubstances on activated carbons preparedfrom rice husk and sugarcane bagasse,Chemical Engineering Journal, 2008, 144(1),42-50.Pujiyanto, Pembuatan Karbon Aktif Super dariBatu Bara dan Tempurung Kelapa, Tesis,Departemen Teknik Kimia, Fakultas TeknikUniversitas Indonesia, 2010.Rodenas, M. A. L.; Amoros, D. C.; Solano, A. L.,Understanding chemical reactions betweencarbons and NaOH and KOH: an insight intothe chemical activation mechanism, Carbon,2003, 41(2), 267-275.Hu, Z.; Srinivasan, M. P., Mesoporous high-surface-area activated carbon, Microporousand Mesoporous Materials, 2001, 43(3), 267-275.

105-276-1-PB

Documents

Transcript of 105-276-1-PB