BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Preparasi

Preparasi pada percobaan ini dimulai dengan preparasi bahan dasar karbon aktif,

yaitu dengan menggunakan arang serabut kelapa sawit dengan variasi suhu 300,350,dan

4000C. Kemudian dilakukan impregnasi dengan zat pengaktif kimia. Impregnasi ini

bertujuan untuk mengimpregnasi sampel dengan larutan Natrium asetat (CH3COONa),

Amonium klorida (NH4Cl), Amonium sulfat ((NH4)2SO4) dengan konsentrasi 2 N. Setelah

didapatkan padatan hasil impregnasi dari masing – masing bahan pengaktif kimia

kemudian dilakukan aktivasi secara fisika dengan pemanasan. Adapun hasil dari tahapan

tahapan preparasi tersebut akan dijelaskan pada sub bab berikut ini.

5.2 Pembuatan Karbon Aktif dari Serabut Kelapa Sawit

Karbon aktif dibuat dari bahan dasar karbon sehingga dalam pembuatan karbon aktif

dari bahan baku serabut kelapa sawit ini terlebih dahulu dilakukan persiapan bahan dasar

karbon dari serabut kelapa sawit. Proses ini disebut proses karbonisasi. Serabut kelapa sawit

yang digunakan sudah kering sehingga tidak perlu proses pengeringan terlebih dahulu.

Setelah dilakukan proses karbonisasi dari serabut kelapa sawit, maka didapat arang serabut

kelapa sawit yang akan digunkan untuk pembuatan karbon aktif setelah melalui proses

aktivasi.

5.2.1. Hasil Proses Karbonisasi

Tahap pertama pada pembuatan karbon aktif dari serabut kelapa sawit ini dimulai

dengan proses karbonisasi. Proses karbonisasi dilakukan untuk mendapatkan arang dari

serabut kelapa sawit yang digunakan sebagai bahan baku.

Tahap karbonisasi serabut kelapa sawit ini dilakukan pada suhu 3000 ,3500 , dan 4000C

dengan menggunakan furnace selama 1 jam. Variasi suhu dilakukan untuk mengetahui suhu

optimal untuk menghilangkan senyawa bukan karbon yang terkandung dalam serabut kelapa

sawit (Sembiring dkk., 2003). Pada variasi suhu tersebut kandungan air serta senyawa lain

yang mudah menguap (senyawa volatile) sudah dapat dihilangkan sehingga diperoleh kadar

karbon yang paling optimum dan terjadi pembentukan dasar porositas pada karbon atau

terbentuknya pori-pori karbon. Dari hasil yang didapat serabut kelapa sawit yang awalnya

berwarna coklat sudah berubah seluruhnya menjadi hitam. Hal ini dapat menunjukkan bahwa

hasil karbonisasi yang didapat ialah arang dari serabut kelapa sawit yang digunakan sebagai

bahan baku.

Sebelum proses karbonisasi dilakukan, terdapat perhitungan massa dari serabut kelapa

sawityang akan dikarbonisasi. Serabut kelapa sawit sebelum dan setelah dikarbonisasi

ditimbang untuk mendapatkan yield karbon dalam serabut kelapa sawit. Hasil yield karbon

dalam serabut kelapa sawit dapat dilihat pada tabel 5.1.

Tabel 5.2. Hasil Rendemen dari Proses Karbonisasi SKS

Suhu (0C)Bobot awal

tankos (gr)

Bobot akhir

tankos (gr)

Bobot

kehilangan

(gr)

Persentase

kadar

air(%)

Persentase

yield

300 200 115 85 42.5 57.5

350 200 110 90 45 55

400 200 90 110 55 45

Berdasarkan dari hasil yield yang diperoleh pada suhu 300 dan 3500C persentase

yield masih terlalu besar, selulosa dan hemiselulosa tersusun dari senyawa-senyawa

hidrokarbon (CH) dan memiliki gugus hidroksil (OH) sehingga pada proses karbonisasi

senyawa-senyawa tersebut dan kandungan air akan menguap dan menyisakan unsur karbon

saja. Kadar yield yang tinggi menandakan bahwa senyawa-senyawa selain karbon masih

banyak terkandung dalam arang SKS. Dari ketiga variasi suhu karbonisasi pada suhu 4000

menghasilkan persentase yield terendah yaitu sebesar 45%. Hasil yield yang rendah

menandakan bahwa kadar kandungan air dan senyawa-senyawa lain yang terkandung dalam

serabut serabut kelapa sawit yang hilang cukup besar.

5.2.2. Aktivasi dengan Bahan Pengaktif Kimia

Pada penelitian ini dipilih proses aktivasi kimia untuk pembuatan karbon aktif karena

proses ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses aktivasi fisika, seperti

suhu yang digunakan saat proses aktivasi lebih rendah dan pori-pori yang terbentuk lebih

banyak dan lebih terkontrol (Wiranti, 2012). Aktivasi arang ini dilakukan dengan merendam

arang ke dalam larutan kimia, misalnya (NH4)2SO4, ZnCl2, KCl, dll sehingga bahan kimia

akan meresap dan membuka permukaan arang yang semula tertutup oleh deposit tar (Tutik

dkk, 2001). Ketika proses aktivasi terjadi aktivator akan mengikat karbon yang baru

terbentuk dengan gaya adhesi sehingga apabila aktivator tersebut dicuci dengan air maka

akan diperoleh karbon yang memiliki permukaan lebih terbuka sehingga mempunyai gaya

adhesi yang lebih besar (Farid E dkk, 1981).

Bahan pengaktif kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah NH4Cl, NaNO2,

dan (NH4)2SO4. Beberapa penelitian sebelumnya telah dilakukan, pembuatan karbon aktif

dengan menggunakan NH4Cl, NaNO2, dan (NH4)2SO4 sebagai bahan pengaktif kimia, dengan bahan

baku baik yang berasal dari batu bara (Hsing-Chen-His, 2013) dan kulit kelapa (Indah, 2002).

Selain itu, berdasarkan penelitian sebelumnya, material lignoselulosa yang melalui proses

karbonisasi terlebih dahulu sehingga menjadi karbon akan lebih cepat berekasi dengan bahan

pengaktif kimia (Lydia, 2012). Garam NH4Cl, NaNO2, dan (NH4)2SO4 yang digunakan dalam

bentuk padatan sehingga sebelum dilakukan impregnasi dengan karbon serabut kelapa sawit,

garam diubah dalam bentuk larutan dengan konsentrasi sebesar 2 N. Penggunaan 3 jenis bahan

pengaktif kimia bertujuan untuk menentukan hasil yang paling optimum dalam mengadsorp logam

Cd dan Cu. Proses pencampuran arang serabut kelapa sawit dengan bahan pengaktif kimia

dilakukan dengan perbandingan massa dan volume 1:15, arang yang digunakan sebesar 10

gram dengan volume bahan pengaktif kimia sebanyak 150 ml.

Proses aktivasi berlangsung dengan 2 perlakuan. Perlakuan pertama yaitu pencampuran

antara arang dan bahan pengaktif kimia dengan pemanasan menggunakan hot plate magnetic stirrer

hingga campuran tersebut menjadi slurry, sedangkan perlakuan kedua yaitu tanpa melakukan

pemanasan selama 1 jam. Penggunaan 2 perlakuan bertujuan untuk mencari metode yang

efisien dalam melakukan aktivasi.

Tahap selanjutnya adalah pencucian arang yang terimpregnasi dengan menggunakan aquades

hingga pH netral agar menghilangkan sisa garam yang tidak terikat dengan karbon.

Kemudian arang terimpregnasi dikeringkan didalam oven pada suhu 600C .

Bahan pengaktif kimia NH4Cl, NaNO2, dan (NH4)2SO4 mengikat senyawa-senyawa tar sisa karbonisasi

untuk keluar melewati mikropori dari karbon sehingga permukaan karbon semakin porous

yang mengakibatkan semakin besar daya adsorpsi karbon aktif tersebut.

Tabel 5.2. Bobot arang aktif sebelum dan sesudah proses aktivasi

Perlakuan

aktivasi

Suhu

karbonisa

si (0C)

Bobot

sebelum

aktivasi

(gr)

Bobot setelah aktivasi (gr)

Larutan garam 2 N (impregnan)

NH4Cl(NH4

)2SO4NaNO2

Dengan

pemanasan

300 10 9,4 9,4 7,2

350 10 9,5 10,1 8,7

400 10 10 11,2 8,9

Tanpa

pemanasan

300 10 8,2 8,8 8,5

350 10 8,4 7,2 9,8

400 10 9,3 9,0 9,6

Berdasarkan dari proses aktivasi dengan garam dengan karbon aktif terjadi perubahan

selisih bobot arang sebelum dan sesudah aktivasi yang dapat dilihat pada tabel 5.2. Perubahan

bobot terjadi pada semua sampel kecuali pada perlakuan 1 dengan suhu karbonisasi 4000C

impregnasi dengan garam NH4Cl. Dibandingkan sampel dengan suhu karbonisasi 300 dan

3500C, suhu 4000 menunjukkan selisih bobot arang lebih sedikit. Hal ini disebabkan karena

pada suhu 4000 kandungan air dan senyawa-senyawa volatile lain telah menguap secara

sempurna sehingga interaksi karbon dengan impregnan menjadi lebih banyak.

Gambar 5.1 Struktur Karbon Aktif Sebelum dan Sesudah Aktivasi (Sontheimer, 1985)

Sedangkan adanya kehilangan bobot arang menunjukkan massa air yang menguap

yang berasal dari air yang digunakan sebagai pelarut bahan pengaktif kimia dan menguapnya senyawa-

senyawa volatile yang kemungkinan masih ada dalam dalam bahan baku. Pada impregnan

(NH4)2SO4 dengan suhu karbonisasi 350 dan 4000C bobot arang mengalami kenaikan dari bobot

awal. Penambahan massa ini disebabkan karena masih adanya bahan pengaktif kimia yang tersisa

karena proses pencucian yang mungkin tidak sempurna.

5.3 Proses Adsorpsi

Preparasi karbon aktif

Adsorbansi

KonsentrasiLogam Cu2+

setelah diadsorpsi

(ppm)

Persentase daya serap tankos

(%)

Perlakuan aktivasi

Suhu karbonisasi (0C)

Larutan garam 1 N (impregna

n)Dengan pemanasan

300 NH4Cl 0,160 19,9410 13,29NH4SO4 0,166 14,7780 35,74NaNO2 0,130 22,6155 1,663

350 NH4Cl 0,1142 13,8300 39,86NH4SO4 0,1506 18,6240 19,01NaNO2 0,0787 9,1545 60,19

400 NH4Cl 0,1590 19,7310 14,20NH4SO4 0,1763 22,0095 4,29NaNO2 0,0978 11,6700 49,25

Tanpa pemanasan

300 NH4Cl 0,9852 14,7780 35,74NH4SO4 0,1662 20,6790 10,08NaNO2 0,1464 18,0720 21,41

350 NH4Cl 0,0500 5,3745 76,63NH4SO4 0,1655 20,5875 10,48NaNO2 0,2564 9,1545 60,19

400 NH4Cl 0,1712 21,3375 7,22NH4SO4 0,1718 21,4170 6,87NaNO2 0,0956 11,3805 50,55

Tabel 5.3 Data Persentase Penyerapan

Dilihat dari tabel 5.3 persentase penyerapan oleh arang serabut kelapa sawit. Persentase

penyerapan paling tinggi dari semua sampel ada pada suhu karbonisasi 3500C dengan activator

agent NH4Cl sebesar 76,63%. Namun sebagian besar persentase penyerapan yang tinggi dengan

menggunakan bahan pengaktif kimia NaNO2. Dilihat dari data yang ada impregnasi dengan pemanasan

persentase penyerapan tertinggi dari ketiga variasi suhu karbonisasi adalah pada suhu 3500C yaitu

sebesar 60,19%. Sedangkan suhu optimum karbonisasi pada impregnasi tanpa pemanasan juga

terdapat pada suhu 3500C sebesar 76,63%. Penyerapan maksimum logam Cu pada suhu karbonisasi

3500C terjadi karena pada suhu karbonisasi ini rongga pori yang dihasilkan masih kecil sehingga

ukuran pori yang dihasilkan masih kecil sehingga ukuran molekul yang cocok masuk di dalam pori

adalah molekul dari logam Cu. Akan tetapi setelah karbon aktif mencapai titik optimum penyerapan,

daya serapnya terhadap logam Cu mengalami penurunan. Hal demikian bisa saja terjadi karena

ukuran pori yang dihasilkan pada karbonisasi suhu 4000C lebih lebar diakibatkan sudah mulai

terjadinya pengikisan karbon oleh tingginya suhu. Ini juga ditunjang oleh pendapat Pari dkk dalam

Eliza dan Desnelli (2001) yang menyatakan bahwa suhu yang tinggi kadang dapat berpengaruh pada

struktur karbon itu sendiri bahkan dapat membuatnya menjadi rapuh akibat adanya pengikisan

karbon. Akibat pengikisan tersebut, permukaan rongga pori pada karbon aktif menjadi lebih dangkal

pula sehingga menyebabkan daya serap menurun. Ini mengakibatkan ukuran molekul logam Cu yang

relatif kecil menjadi mudah terlepas dari pori karbon aktif yang lebar.

Sedangkan pada suhu karbonisasi 300°C, penyerapan karbon aktif yang rendah lebih

disebabkan oleh masih banyaknya kontaminan yang masih menempel pada permukaan karbon aktif

yang masih belum sempat menguap pada saat proses karboninsasi berlangsung. Hal lain yang juga

dapat berpengaruh adalah tidak ikut terlarutnya zat pengotor yang bereaksi dengan aktivator yang

masih tersisa pada saat proses pencucian. Hal demikian juga diungkapkan oleh Eliza dan Desleni

dalam Amalia (2001) yang mengatakan adanya reaksi antara aktivator dengan logam-logam yang

terdapat pada bahan pembuatan karbon aktif membentuk senyawa endapan yang tidak larut dalam

air sewaktu pencucian. Hal ini menyebabkan daya serap karbon menjadi rendah

Preparasi karbon aktif

Adsorbansi

KonsentrasiLogam Cd2+

setelah diadsorpsi (ppm)

Persentase daya serap SKS (%)

Perlakuan aktivasi

Suhu karbonisasi (0C)

Larutan garam 2 N (impregnan)

Dengan pemanasan

300NH4Cl 1,3770 53,19 -NH4SO4 0,8858 34,0605 -NaNO2 0,5752 21,96 4,513

350NH4Cl 0,7899 30,3255 -NH4SO4 0,6964 26,6850 -NaNO2 0,0947 3,25 85,86

400NH4Cl 0,5764 22,011 4,29NH4SO4 0,7255 27,8175 -NaNO2 0,3024 11,3415 50,68

Tanpa pemanasan

300NH4Cl 0,8582 32,98 -NH4SO4 0,8810 33,8730 -NaNO2 0,8286 31,8330 -

350NH4Cl 0,4719 17,9415 21,98NH4SO4 0,7880 30,2550 -NaNO2 0,8494 32,6430 -

400NH4Cl 0,5874 22,44 2,42NH4SO4 0,8626 33,1575 -NaNO2 1,4912 57,63 -

Gambar. Data Persentase Penyerapan Logam Cd

Berdasarkan data pada gambar nilai persentase penyerapan logam Cd terdapat pada suhu

karbonisasi 3500C dengan activator agent NaNO2 dengan perlakuan pemanasan. Namun banyak data

sampel dimana nilai adsorbansi setelah proses adsorpsi tidak mengalami penurunan dari nilai

adsorbansi kontrol namun justru mengalami kenaikan. Hal ini menyatakan bahwa tidak terjadi

proses adsorpi pada sampel karbon aktif serabut kelapa sawit .