Karbon aktif dan pembuatannya

Karbon aktif, juga disebut arang aktif, batubara diaktifkan atau carbo activatus, adalah bentuk karbon yang telah diproses untuk membuatnya sangat berpori sehingga memiliki luas permukaan yang sangat besar yang tersedia untuk reaksi adsorpsi atau reaksi kimia.Kata diaktifka kadang - kadang diganti dengan aktif. Karena tingkat tinggi dari microporosity, hanya 1 gram karbon aktif memiliki luas permukaan lebih dari 500 m2 (sekitar sepersepuluh ukuran lapangan sepak bola), sebagaimana ditentukan biasanya dengan penyerapan gas nitrogen. Aktivasi cukup untuk aplikasi yang berguna mungkin datang hanya dari daerah permukaan yang tinggi, meskipun perlakuan kimia lebih sering meningkatkan sifat menyerap materi. Karbon aktif biasanya berasal dari arang.

Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi.

Arang aktif merupakan senyawa karbon amorph, yang dapat dihasilkan dari

bahan - bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa – senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori - pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000% terhadap berat arang aktif.

Arang aktif dibagi menjadi 2 tipe, yaitu arang aktif sebagai pemucat dan sebagaipenyerap uap. Arang aktif sebgai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000A0, digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat - zat pengganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat - zat pengganggu dan kegunaan dari arang aktif yang lain yaitu pada industri kimia dan industri baru. Diperoleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah.

( Danang setiawan, 2008 )

Arang aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yangsangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 A 0, tipe pori lebih halus,digunakan dalam rase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batubata atau bahan baku yang mempunyai bahan baku yang mempunyai struktur keras.

( Kamus Besar Bahasa Indonesia.com )

Arang Aktif dari Bambu

Arang aktif dari bambu dapat di hasilkan dari proses – proses dibawah ini:

Menurut Institut penelitian kayu, Bahan yang digunakan untuk mempersiapkan aktif karbon Sampel dari bambu: Mosochiku, Hachiku, dulcis, Keichiku, Madake dan Barnbusa vulgaris yang berusia satu sampai dua tahun dikumpulkan. Menggunakan udara yang dikeringkan selama 2 atau 3 bulan sebelum digunakan. Sampel dipotong menjadi batang 3-6 cm dan lebar lcm, kemudian direndam dalam nitrogen cair untuk sepuluh menit. Setelah pembekuan, sampel hancur ke kondisi berserat. Sampel ini memasuki tahap pra- teroksidasi pada 473K dalam aliran udara selama 15-20 jam. Sampel ini dirujuk ke bagian FC dan OX untuk membekukan menghancurkan, dan mengoksidasi. Proses Ledakan uap dilakukan dengan menggunakan suatu ledakan.

Menurut Departemen Kimia Lignit, sampel asli dari bambu dipotong sekitar 5 cm2 dan kemudian dijadikan dalam suatu sampel yang berukuran 2-3 liter. Sampel yang diperlakukan 2-10 min. Uap di bawah tekanan di urutan 12-24 kg, Sampel bambu diiradiasi dalam tabung sampel Pyrex (18x180 mm) bagian, 35cm dari sumber dengan 4,07 PBq Co-60 unit.

( Kenji Hosokawa, 1991 )

Pembuatan Arang Aktif dari Bambu

Proses pembuatan arang aktif dari bambu, bahan dalam bentuk serpihan bambu yang kering dengan ukuran 0,2-0,5 cm diaktivasi dan dikarbonisasi. Pada proses aktivasi, serpihan direndam dalam larutan asam posfat selama 24 jam, lalu ditiriskan. Kemudian dipanaskan dalam retort pada suhu 900oC selama 3-4 jam. Selanjutnya diaktivasi lagi dengan uap panas selama 1 jam. Menggunakan cara ini, rendemen arang aktif dari bambu andong mencapai 15,7% dan bambu betung 16,6%.

Proses Pembuatan Arang Aktif 

Di negara tropis masih dijumpai arang yang dihasilkan secara tradisional, yaitu dengan menggunakan drum atau lubang dalam tanah, dengan tahap pengolahan sebagai berikut: bahan yang akan dibakar dimasukkan dalam lubang atau drum yang terbuat dari plat besi. Kemudian dinyalakan sehingga bahan baku tersebut terbakar, pada saat pembakaran, drum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi yang dibiarkan terbuka. lni bertujuan sebagai jalan keluarnya asap. Ketika asap yang keluar berwarna kebiru - biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama kurang lebih 8 jam atau satu malam. Dengan hati - hati lubang dibuka dan dicek apakah masih ada bara yang menyala. Jika masih ada drum ditutup kembali. Tidak dibenarkan mengggunakan air untuk mematikan bara yang sedang menyala, karena dapat menurunkan kwalitas arang.

Selain cara di atas, arang juga dapat dihasilkan dengan cara destilasi kering. Dengan cara ini, bahan baku dipanaskan dalam suatu ruangan vakum. Hasil yang diperoleh berupa residu yaitu arang dan destilat yang terdiri dari campuran metanol dan asam asetat. Residu yang dihasilkan bukan merupakan karbonmurni, tetapi masih mengandung abu dan ter yang mempunyai titik didih 1991. Hasil yang diperoleh

seperti metanol, asam asetat dan arang tergantung pada bahan baku yang digunakan dengan metoda destilasi.

Proses aktifasi merupakan hal yang penting diperhatikan disamping bahan baku yang digunakan. Yang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul - molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifilt, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi.

Metoda aktifasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah:a. Aktifasi Kimia: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakian bahan - bahan kimiab. Aktifasi Fisika: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2

Untuk aktifasi kimia, aktifator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti: hidroksida ligam alkali garam - garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam - asam anorganik seperti H2SO4, dan H4PO4.

Untuk aktifasi fisika, biasanya arang dipanaskan didalam furnace pada temperatur 800-900°C. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah, merupakan reaksi eksoterm sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO2 pada temperatur tinggi merupakan reaksi endoterm, sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan. Beberapa bahan baku lebih mudah untuk diaktifasi jika diklorinasi terlebih dahulu. Selanjutnya dikarbonisasi untuk menghilangkan hidrokarbon yang terklorinasi dan akhimya diaktifasi dengan uap.Juga memungkinkan untuk memperlakukan arang kayu dengan uap belerang pada temperatur 500°C dan kemudian desulfurisasi dengan H2 untuk mendapatkan arang dengan aktifitas tinggi.

( Melita Sembiring, 2003 )

Kelebihan dan Kekurangan Menggunakan Arang Aktif

Penggunaan bubuk karbon aktif mempunyai kelebihan sebagai berikut :

1. Sangat ekonomis karena ukuran butir yang kecil dan luas permukaan kontak persatuan berat sangat besar

2. Kontak menjadi sangat baik dengan mengadakan pengadukan cepat dan merata.3. Tidak memerlukan tambahan alat lagi karena karbon akan mengendap bersama lumpur

yang terbentuk.4. Kemungkinan tumbuhnya mikroorganisme sangat kecil.

Adapun kerugiannya ialah : 

1. Penanganan karbon aktif, karena berbentuk bubuk yang sangat halus. Kemungkinan mudah terbang terbawa angin, sulit tercampur dengan air dan mudah terbakar.2.

2. Karena tercampur dengan lumpur, maka sulit diregenerasi dan biaya operasinya mahal.

3. Kemungkinan terjadi penyumbatan lebih besar, karena karbon aktif  bercampur dengan lumpur

( Danang Setiawan, 2008 )

Morfologi Tanaman Bambu

Diseluruh dunia terdapat 75 genus dan 1500 spesies bambu. Di Indonesia sendiri dikenal terdapat 10 genus bambu, antara lain: Aurundinaria, Bambusa, Dendrocalamus, Dinochloa, Gigantochloa, Melocanna, Nastus, Phyllostachys, Schizostachyum, dan Thyrostachy. Bambu tergolong kedalam keluarga Gramineae ( rumput – rumputan ). Disebut juga Hiant Grass ( rumput raksasa ). Berumpun dan terdiri dari sejumlah batang ( buluh ) yang tumbuh secara bertahap, mulai dari rebung, batang muda, dan sudah dewasa pada umur 3-4 tahun. Batang bambu berbentuk silindris, berbuku – buku, beruas – ruas berongga, berdinding keras, pada setiap buku terdapat mata tunasatau cabang.

( Otjo dan Atmaja, 2006)

Tanaman bambu yang sering kita kenal umumnya berbentuk rumpun. Walaupun sebenarnya dapat pula bambu tumbuh sebagai batang soliter atau perdu. Tanaman bambu yang tumbuh subur di Indonesia merupakan tanaman bambu yang simpodial, yaitu batang - batangnya cenderung mengumpul didalam rumpun karena percabangan rhizomnya di dalam tanah cenderung mengumpul.

(Agus dkk. 2006)

Batang bambu yang lebih tua berada di tengah rumpun, sehingga kurang menguntungkan dalam proses penebangannya. Arah pertumbuhan biasanya tegak, kadang - kadang memanjat dan batangnya mengayu. Jika sudah tinggi, batang bambu ujungnya agak menjuntai dan daun - daunya seakan melambai. Tanaman ini dapat mencapai umur panjang dan biasanya mati tanpa berbunga.

(Berlin dan Estu, 1995)Akar Rimpang

Akar rimpangnya yang terdapat dibawah tanah membentuk sistem percabangan, dimana dari ciri percabangan tersebut nantinya akan dapat membedakan asal dari kelopok bambu tersebut. Bagian pangkal akar ripangnya lebih sempit dari pada bagian ujungnya dan setiap ruas mempunyai kuncup dan akar. Kuncup pada akar rimpang ini akan berkembang menjadi rebung yang kemudian memanjat dan akhirnya menghasilkan buluh.

(Widjaja, 2001) Batang

Batang - batang bambu muncul dari akar - akar rimpang yang menjalar dibawah lantai. Batang - batang yang sudah tua keras dan umumnya berongga, berbetuk silinder memanjang dan terbagi dalam ruas - ruas. Tinggi tanaman bambu sekitar 0,3 m sampai 30 m. Diameter batangnya 0,25-25 cm dan ketebalan dindingnya sampai 25 mm. Pada bagian tanaman terdapat organ - organ daun yang menyelimuti batang yang disebut dengan pelepah batang. Biasanya pada batang yang sudah tua pelepah batangnya mudah gugur. Pada ujung pelepah batang terdapat perpanjangan tambahan yang berbetuk segi tiga dan disebut subang yang biasanya gugur lebih dahulu.

(Widjaja, 2001)Rebung

Tunas atau batang - batang bambu muda yang baru muncul dari permukaan dasar rumpun dan rhizome disebut rebung. Rebung tumbuh dari kuncup akar rimpang didalam tanah atau dari pangkal buluh yang tua. Rebung dapat dibedakan untuk membedakan jenis dari bambu karena menunjukkan ciri khas warna padaujungnya dan bulu-bulu yang terdapat pada pepepahnya. Bulu pelepah rebung umumnya hitam, tetapi ada pula yang coklat atau putih misalnya bambu cangkreh (Dinochloa scandens), sementara itu pada bambu betung (Dendrocalamus asper) rebungnya tertutup oleh bulu coklat.

(Widjaja, 2001)Tipe Pertumbuhan

Tanaman bambu menpunyai dua tipe pertumbuhan rumpun, yaitu simpodial (clump type) dan monopodial (running type). Pada tipe simpodial tunas baru keluar dari ujung rimpang. Sistem percabangan rhizomnya di dalam tanah cenderung mengumpul dan tumbuh membentuk rumpun. Bambu tipe simpodial tersebar di daerah tropik, seperti yang terdapat di Indonesia dan Malaysia. Pada bambu tipe monopodial tunas bambu keluar dari buku-buku rimpang dan tidak membentuk rumpun. Batang dalam satu rumpun menyebar sehingga tampak seperti tegakan pohon yang terpisah-pisah. Jenis bambu ini biasanya ditemukan di daerah subtropis seperti di Jepang, Cina dan Korea.

(Berlin dan Estu, 1995)

Pelepah Buluh

Pelepah buluh merupakan hasil modifikasi daun yang menempel pada setiap ruas, yang terdiri atas daun pelepah buluh, kuping pelepah buluh dan ligulanya terdapat antara sambungan antara pelepah daun daun pelepah buluh. Pelepah buluh sangat penting fungsinya yaitu buluh ketika masih muda. Ketika buluh tumbuh dewasa dan tinggi, pada beberapa jenis bambu pelepahnya luruh, tetapi pada jenis lain ada pula yang pelepahnya tetap menempel pada buluh tersebut, seperti pada jenis bambu talang (Schizostachyum brachycladum).

(Widjaja, 2001)

Helai Daun dan Pelepah Daun

Helai daun bambu mempunyai tipe pertulangan yang sejajar seperti rumput, dan setiap daun mempunyai tulang daun utama yang menonjol. Daunnya biasanya lebar, tetapi ada juga yang kecil dan sempit seperti pada bambu cendani (Bambusa multiplex) dan bambu siam (Thyrsostachys siamensis). Helai daun dihubungkan dengan pelepah oleh tangkai daun yang mungkin panjang atau pendek. Pelepah dilengkapi dengan kuping pelepah daun dan juga ligula. Kuping pelepah daun umumnya besar tetapi ada juga yang kecil atau tidak tampak. Pada beberapa jenis bambu, kuping pelepah daunnya mempunyai bulu kejur panjang, tetapi ada juga yang gundul.

(Widjaja, 2001)Bambu ater

Menurut kamus bahasa indonesia, bambu ater adalah bambu yg mempunyai tinggi mencapai 15 m, buluhnya berwarna hijau tua, biasanya digunakan untuk pipa air, dinding rumah, dan pagar, rebungnya bisa untuk bahan sayuran, mempunyai nama latin Gigantochloa atter. Bambu ater juga mempunyai sifat tahan terhadap bubuk.