Pada abad XV

download Pada abad XV

of 17

Transcript of Pada abad XV

Pada abad XV, diketahui bahwa arang aktif dapat dihasilkan melalui komposisi kayu dan dapat digunakan sebagai adsorben warna dari larutan. Aplikasi komersial baru dikembangkan pada tahun 1974 yaitu pada industri gula sebagai pemucat, dan menjadi sangat terkenal karena kemampuannya menyerap uap gas beracun yang digunakan pada Perang Dunia I. 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. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawasenyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 251000% terhadap berat arang aktif. Karena hal tersebut maka karbon aktif banyak digunakan oleh kalangan industri. Hampir 60% produksi arang aktif di dunia ini dimanfaatkan oleh industri-industri gula dan pembersihan minyak dan lemak, kimia dan farmasi. Karbon atau arang aktif adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa, dan sebagainya. Dengan pengolahan tertentu yaitu proses aktivasi seperti perlakuan dengan tekanan dan suhu tinggi, dapat diperoleh karbon aktif yang memiliki permukaan dalam yang luas. 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 selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif. Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 m2, sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Dalam waktu 60 jam biasanya karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya arang aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara. Sampai tahap tertentu beberapa jenis arang aktif dapat di reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai. Reaktifasi karbon aktif sangat tergantung dari metode aktivasi sebelumnya, oleh karena itu perlu diperhatikan keterangan pada kemasan produk tersebut.

Gambar. Struktur karbon aktif. Karbon aktif tersedia dalam berbagai bentuk misalnya gravel, pelet (0.8-5 mm) lembaran fiber, bubuk (PAC : powder active carbon, 0.18 mm atau US mesh 80) dan butiran-butiran kecil (GAC : Granular Active carbon, 0.2-5 mm) dsb. Serbuk karbon

aktif PAC lebih mudah digunakan dalam pengolahan air dengan sistem pembubuhan yang sederhana. Serbuk (powder) Butiran (granule) Bongkahan (gravel) Pelet Gambar. Bentuk karbon aktif. Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktif, bahan tersebut antara lain: tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras dan batubara. 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 kurang 8 jam atau satu malam. Dengan hati-hati lubang atau dibuka dan dicek apakah masih ada bara yang menyala. Jika masih ada yang atau drum ditutup kembali. Tidak dibenarkan mengggunakan air untuk mematikan bara yang sedang menyala, karena dapat menurunkan kwalitas arang. Akan tetapi secara umum proses pembuatan arang aktif dapat dibagi dua yaitu: 1. Proses Kimia. Bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia tertentu, kemudian dibuat padat. Selanjutnya padatan tersebut dibentuk menjadi batangan dan dikeringkan serta dipotong-potong. Aktifasi dilakukan pada temperatur 100 C. Arang aktif yang dihasilkan, dicuci dengan air selanjutnya dikeringkan pada temperatur 300 C. Dengan proses kimia, bahan baku dapat dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur dengan bahan-bahan kimia. 2. Proses Fisika Bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang tersebut digiling, diayak untuk selanjutnya diaktifasi dengan cara pemanasan pada temperatur 1000 C yang disertai pengaliran uap. Proses fisika banyak digunakan dalam aktifasi arang antara lain : a. Proses Briket: bahan baku atau arang terlebih dahulu dibuat briket, dengan cara mencampurkan bahan baku atau arang halus dengan ter. Kemudian, briket yang dihasilkan dikeringkan pada 550 C untuk selanjutnya diaktifasi dengan uap. b. Destilasi kering: merupakan suatu proses penguraian suatu bahan akibat adanya pemanasan pada temperatur tinggi dalam keadaan sedikit maupun tanpa udara. Hasil yang diperoleh berupa residu yaitu arang dan destilat yang terdiri dari campuran metanol dan asam asetat. Residu yang dihasilkan bukan merupakan karbon murni, tetapi masih mengandung abu dan ter. Hasil yang diperoleh seperti metanol, asam asetat dan arang tergantung pada bahan baku yang digunakan dan metoda destilasi. Diharapkan daya serap arang aktif yang dihasilkan dapat menyerupai atau lebih baik dari pada daya serap arang aktif yang diaktifkan dengan menyertakan bahan-bahan kimia. Juga dengan cara ini, pencemaran lingkungan sebagai akibat adanya penguraian senyawa-lenyawa kimia dari bahan-bahan pada saat proses pengarangan dapat diihindari. Selain itu, dapat dihasilkan asap cair

sebagai hasil pengembunan uap hasil penguraian senyawa-senyawa organik dari bahan baku. Ada empat hal yang dapat dijadikan batasan dari penguraian komponen kayu yang terjadi karena pemanasan pada proses destilasi kering, yaitu: 1. Batasan A adalah suhu pemanasan sampai 200 C. Air yang terkandung dalam bahan baku keluar menjadi uap, sehingga kayu menjadi kering, retak-retak dan bengkok. Kandungan karbon lebih kurang 60 %. 2. Batasan B adalah suhu pemanasan antara 200-280 C. Kayu secara perlahan lahan menjadi arang dan destilat mulai dihasilkan. Warna arang menjadi coklat gelap serta kandungan karbonnya lebih kurang 700%. 3. Batasan C adalah suhu pemanasan antara 280-500 C. Pada suhu ini akan terjadi karbonisasi selulosa, penguraian lignin dan menghasilkan ter. Arang yang terbentuk berwarna hitam serta kandungan karbonnya meningkat menjadi 80%.Proses pengarangan secara praktis berhenti pada suhu 400 C. 4. Batasan D adalah suhu pemanasan 500 C, terjadi proses pemurnian arang, dimana pembentukan ter masih terus berlangsung. Kadar karbon akan meningkat mencapai 90%. Pemanasan diatas 700 C, hanya menghasilkan gas hidrogen. Namun secara umum dan sederhana proses pembuatan arang aktif terdiri dari tiga tahap yaitu: 1. Dehidrasi : proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 C. 2. Karbonisasi : pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu diatas 170C akan menghasilkan CO, CO2 dan asam asetat. Pada suhu 275C, dekomposisi menghasilkan ter, metanol dan hasil samping lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400 600 0C 3. Aktifasi : dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO2 sebagai aktifator. 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 sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Metoda aktifasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah: 1. Aktifasi Kimia. Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakian bahan-bahan kimia. Aktifator yang digunakan adalah bahanbahan kimia seperti: hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4. 2. Aktifasi Fisika. Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2. Umumnya arang dipanaskan didalam tanur pada temperatur 800-900C. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah merupakan reaksi eksoterm sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO2pada 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 500C dan kemudian desulfurisasi dengan H2 untuk mendapatkan arang dengan aktifitas tinggi. Dalam beberapa bahan barang yang diaktifasi dengan percampuran bahan kimia, diberikan aktifasi kedua dengan uap untuk memberikan sifat fisika tertentu. Dengan bertambah lamanya destilasi serta bertambah tingginya temperatur destilasi, mengakibatkan jumlah arang yang dihasilkan semakin kecil, sedangkan destilasi dan daya serap makin besar. Meskipun dengan semakin bertambahnya temperatur destilasi, daya serap arang aktif semakin baik, masih diperlukan pembatasan temperatur yaitu tidak melebihi 1000 0C, karena banyak terbentuk abu sehingga menutupi pori-pori yang berfungsi untuk mengadsorpsi. Sebagai akibatnya daya serap arang aktif akan menurun. Selanjutnya campuran arang dan aktifator dipanaskan pada temperatur dan waktu tertentu. Hasil yang diperoleh, diuji daya serapnya terhadap larutan Iodium. Menurut SII No.0258 -79, arang aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang tercantum pada tabel berikut ini: Tabel. Spesifikasi karbon aktif. Jenis Persyaratan Bagian yang hilang pada pemanasan 950 oC. Air Abu Bagian yang tidak diperarang Maksimum 15% Maksimum 10% Maksimum 2,5% Tidak nyata

Daya serap terhadap larutan I Minimum 20% Karbon aktif terbagi atas 2 tipe yaitu arang aktif sebagai pemucat dan arang aktif sebagai penyerap uap. 1. Arang aktif sebagai pemucat. Biasanya berbentuk serbuk yang sangat halus dengan diameter pori mencapai 1000 A0 yang digunakan dalam fase cair. Umumnya berfungsi untuk memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan dan membebaskan pelarut dari zat zat penganggu dan kegunaan yang lainnya pada industri kimia dan industri baru. Arang aktif ini diperoleh dari serbuk serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. 2. Arang aktif sebagai penyerap uap. Biasanya berbentuk granula atau pellet yang sangat keras dengan diameter pori berkisar antara 10-200 A0. Tipe porinya lebih halus dan digunakan dalam fase gas yang berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut atau katalis pada pemisahan dan pemurnian gas. Umumnya arang ini dapat diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyai struktur keras. Sehubungan dengan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan arang aktif untuk masing- masing tipe, pernyataan diatas bukan merupakan suatu keharusan. Dengan proses oksidasi karbon aktif yang dihasilkan terdiri dari dua jenis, yaitu : 1. L-karbon (L-AC) Karbon aktif yang dibuat dengan oksidasi pada suhu 300oC 400oC (570o750oF) dengan menggunakan udara atau oksidasi kimia. L-AC sangat cocok dalam mengadsorbsi ion terlarut dari logam berat basa seperti Pb2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+.

Karakter permukaannya yang bersifat asam akan berinteraksi dengan logam basa. Regenerasi dari L-AC dapat dilakukan menggunakan asam atau garam seperti NaCl yang hampir sama perlakuannya pada pertukaran ion. 2. H-karbon (H-AC) Karbon aktif yang dihasilkan dari proses pemasakan pada suhu 800o-1000oC (1470o-1830oF) kemudian didinginkan pada atmosfer inersial. H-AC memiliki permukaan yang bersifat basa sehingga tidak efektif dalam mengadsorbsi logam berat alkali pada suatu larutan air tetapi sangat lebih effisien dalam mengadsorbsi kimia organik, partikulat hidrofobik, dan senyawa kimia yang mempunyai kelarutan yang rendah dalam air. Akan tetapi H-AC dapat dimodifikasi dengan menaikan angka asiditas. Permukaan yang netral akan mengakibatkan tidak efektifnya dalam mereduksi dan mengadsorbsi kimia organik sehingga efektif mengadsorbsi ion logam berat dengan kompleks khelat zat organik alami maupun sintetik dengan menetralkannya. Dalam aplikasi karbon aktif baik yang digunakan sebagai media adsorbsi, pemberat atau media filtrasi dengan titik injeksi tertentu, maka kriteria desain titik pembubuhan karbon aktif perlu diperhatikan, yaitu : 1. Karbon yang terdapat didalam kantong langsung dimasukkan kedalam tangki penyimpanan dan dicampur dengan air untuk disiapkan menjadi larutan yang mengandung 0,1 kg karbon aktif bubuk per 1 liter larutan. Lebih baik lagi apabila suatu instalasi memiliki 2 tangki larutan, maka persediaan larutan karbon aktif untuk dibubuhkan dapat ditempatkan dalam 2 tangki, jika larutan didalam satu tangki sudah kosong, maka sudah tersedia larutan didalam tangki yang lain untuk dibubuhkan, tanpa harus menunggu persiapan larutan karbon aktif yang baru. 2. Agitator mekanik harus disediakan dalam tangki penyimpanan untuk menjaga larutan karbon aktif tetap tersuspensi didalam larutan atau menjaga larutan agar tidak memadat 3. Larutan biasanya dipompakan kedalam tangki yang menampung sejumlah larutan dan akan diumpankan untuk lebih dari beberapa jam berikutnya. Tanki tersebut harus mudah dibersihkan dan dipelihara. Tangki ini harus mempunyai lapisan anti karat seperti cat epoxy atau bitumastik untuk melindunginya dari pengkaratan. 4. Pipa pembawa larutan karbon aktif bubuk harus dipasang menurun/landai menuju tempat pembubuhan, dengan perlengkapan untuk mendorong karbon yang mungkin mengendap dan menyumbat didalam pipa. Pipa harus terbuat dari bahan bebas karat dan bebas erosi seperti karet, plastik dan besi baja. Pendorong pipa dan mata pisau pencampur dalam tangki penyimpanan dan tangki harus terbuat dari besi baja untuk menahan karat dan erosi. 5. Masalah yang paling umum dalam pengoperasian karbon aktif bubuk adalah penanganan bahan kimia. Karena berbentuk bubuk, maka debu merupakan masalah utama, khususnya jika sistem pencampuran kering digunakan. 6. Jika karbon aktif bubuk digunakan secara terus menerus atau jika sejumlah besar digunakan dalam waktu tertentu, pengalihan ke sistem basah harus dipertimbangkan 7. Pada instalasi pengolahan air, karbon aktif yang mengalir melewati saringan dan memasuki sistem distribusi dapat menghasilkan air hitam. Air hitam biasanya disebabkan oleh koagulasi yang tidak sempurna atau dosis karbon aktif yang tinggi ditambahkan sesaat sebelum penyaringan. Untuk memecahkan masalah tersebut, titik pembubuhan harus dipindahkan ke sistem penyadap air baku atau ke dalam bak pengadukan cepat Arang aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing- masing berikatan

secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar. Selain komposisi dan polaritas, struktur pori juga merupakan faktor yang penting diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil poripori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan. Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu : 1. Sifat Serapan Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. 2. Temperatur Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk mengamati temperatur pada saat berlangsungnya proses. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih rendah. 3. pH (Derajat Keasaman). Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam. 4. Waktu Singgung Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih ditentukan oleh dosis arang aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama. Karbon aktif merupakan bahan yang multifungsi dimana hampir sebagian besar telah dipakai penggunaannya oleh berbagai macam jenis industri. Aplikasi terhadap penggunaan karbon aktif dapat dilihat dari tabel dibawah ini: Tabel. Aplikasi penggunaan karbon aktif dalam industri. Jenis/ No. Pemakai Kegunaan Mesh 1. Industri obat dan makanan Menyaring, penghilangan bau dan rasa Penghilangan warna, bau pada minuman 830, 325

2.

Minuman keras dan ringan

48, 412

3.

Kimia perminyakan

Penyulingan bahan mentah Penghilangan warna, bau penghilangan resin Pemurnian, penghilangan ammonia, nitrit, penol, dan logam berat Penghilagan zat-zat warna, menyerap proses penyaringan menjadi lebih sempurna Penarikan kembali berbagai pelarut Menghilangkan sulfur, gas beracun, bau busuk asap.

48, 412, 830

4.

Pembersih air

5.

Budi daya udang

48, 412

6.

Industri gula

48, 412

7.

Pelarut yang digunakan kembali Pemurnian gas

48, 412, 830 48, 412

8.

9. 10.

Katalisator Pengolahan pupuk

Reaksi katalisator pengangkut vinil khlorida, 48, 430 vinil asetat Pemurnian, penghilangan 830 bau Diolah dari berbagai sumber.

Karbon Aktif(http://akhsolihin.blogspot.com/2010_03_01_archive.html) Karbon aktif adalah nama dagang untuk arang yang mempunyai porositas tinggi, dibuat dari bahan baku yang mengandung zat arang. Memiliki permukaan dalam besar mencapai 400-1600 m2/g karbon aktif dan memiliki volume pori-pori besar lebih dari 30 cm3/100 g. Pada dasarnya karbon aktif dapat dibuat dari semua bahan yang mengandung karbon. Pemilihan tempurung kelapa sebagai bahan baku karbon aktif atas dasar kualitas yang dihasilkan lebih baik dari bahan lain. Karakteristik karbon aktif dari berbagai bahan baku dapat dilihat pada Tabel II. [Chemviron Carbon, 2004]. Tabel II. Karakteristik Karbon Aktif dari berbagai Jenis Bahan Baku Untuk mengetahui karakteristik arang tempurung kelapa yang digunakan sebagi bahan baku pembuatan karbon aktif, maka perlu dilakukan analisa proksimat. Karakteristik umum arang yang digunakan sebagi bahan baku karbon aktif dari tempurung kelapa, dapat dilihat pada table III. [Smisek, 1970]. Tabel III. Komposisi Arang Untuk Pembuatan Karbon Aktif.

Proses Pembuatan Karbon Aktif dari bahan baku tempurung kelapa terbagi menjadi dua tahapan utama yaitu:

Proses pembuatan arang dari tempurung Kelapa (karbonisasi) Proses pembuatan karbon aktif dari arang (aktivasi) Dalam tahap karbonisasi, tempurung kelapa dipanaskan tanpa udara dan tanpa penambahan zat kimia. Tujuan karbonisasi adalah untuk menghilangkan zat terbang. Proses karbonisasi dilakukan pada temperature 400-600 0C. Hasil karbonisasi adalah arang yang mempunyai kapasitas penyerapan rendah. Untuk mendapat karbon aktif dengan penyerapan yang tinggi maka harus dilakukan aktivasi terhadap arang hasil karbonisasi. Proses aktivasi dilakukan dengan tujuan membuka dan menambah pori-pori pada karbon aktif. Bertambahnya jumlah pori-pori pada karbon aktif akan meningkatkan luas permukaan karbon aktif yang mengakibatkan kapasitas penyerapannya menjadi bertambah besar. Proses aktivasi dapat dilakukan dengan dua metode yaitu teknik aktivasi fisik dan teknik aktivasi kimia. Proses aktivasi fisik dilakukan dengan cara mengalirkan gas pengaktif melewati tumpukan arang tempurung kelapa hasil karbonisasi yang berada dalam suatu tungku. Aktivasi kimia dilakukan dengan menambahkan bahan baku dengan zat kimia tertentu pada saat karbonisasi. Ada tiga jenis karbon aktif yang terbuat dari tempurung kelapa yang banyak dipasaran yaitu:

Bentuk serbuk. Karbon aktif berbentuk serbuk dengan ukuran lebih kecil dari 0,18 mm (80#). Terutama digunakan dalam aplikasi fasa cair dan gas. Digunakan pada industry pengolahan air minum, industry farmasi, terutama untuk pemurnian monosodium glutamate, bahan tambahan makanan, penghilang warna asam furan, pengolahn pemurnian jus buah, penghalus gula, pemurnian asam sitrtat, asam tartarikk, pemurnian glukosa dan pengolahan zat pewarna kadar tinggi.

Bentuk Granular. Karbon aktif bentuk granular/tidak beraturan dengan ukuran 0,2 -5 mm. Jenis ini umumnya digunakan dalam aplikasi fasa cair dan gas. Beberapa aplikasi dari jenis ini digunakan untuk: pemurnian emas, pengolahan air, air limbah dan air tanah, pemurni pelarut dan penghilang bau busuk.

Bentuk Pellet. Karbon aktif berbentuk pellet dengan diameter 0,8-5 mm. Kegunaaan utamanya adalah untuk aplikasi fasa gas karena mempunyai tekanan rendah, kekuatan mekanik tinggi dan kadar abu rendah.Digunakan untuk pemurnian udara, control emisi, tromol otomotif, penghilangbau kotoran dan pengontrol emisi pada gas buang.

1. 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 kimia [1]. Kata diaktifkan dalam nama 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.( 2. Karbon aktif adalah karbon yang dihasilkan dari bahan-bahan sumber karbon seperti nutshells, gambut, kayu, sabut, lignit, batubara dan minyak bumi lapangan. Hal ini dapat diproduksi oleh salah satu proses berikut: Reaktivasi Fisik: prekursor ini berkembang menjadi karbon aktif menggunakan gas. Hal ini umumnya dilakukan dengan menggunakan satu atau kombinasi dari proses berikut: Karbonisasi: Bahan dengan kandungan karbon adalah pyrolyzed pada suhu dalam kisaran 600-900 C, dalam ketiadaan oksigen (biasanya dalam suasana inert dengan gas seperti argon atau nitrogen) Aktivasi / Oksidasi: bahan baku atau bahan terkarbonisasi terkena atmosfer oksidasi (karbon dioksida, oksigen, atau uap) pada suhu di atas 250 C, biasanya dalam kisaran suhu 600-1200 C. Kimia aktivasi: Sebelum karbonisasi, bahan baku diresapi dengan bahan kimia tertentu. Kimia ini biasanya asam, basa kuat, atau garam (asam fosfat, kalium hidroksida, sodium hidroksida, kalsium klorida, dan seng klorida 25%). Kemudian, bahan baku dikarbonisasi pada suhu rendah (450-900 C). Hal ini diyakini bahwa langkah karbonisasi / aktivasi berlangsung bersamaan dengan aktivasi kimia. Aktivasi kimia lebih disukai daripada karena aktivasi fisik pada suhu yang lebih rendah dan waktu yang lebih singkat diperlukan untuk mengaktifkan bahan. Karbon aktif adalah produk yang kompleks yang sulit untuk mengklasifikasikan atas dasar, karakteristik permukaan mereka perilaku dan metode persiapan. Namun, beberapa klasifikasi yang luas dibuat untuk tujuan umum berdasarkan karakteristik fisik mereka. [Sunting] karbon aktif bubuk (PAC) Sebuah mikrograf arang aktif di bawah pencahayaan bidang terang pada mikroskop cahaya. Perhatikan bentuk fraktal seperti partikel mengisyaratkan pada besar luas permukaan mereka. Setiap partikel dalam gambar ini, meskipun hanya sekitar 0,1 mm lebar, memiliki luas permukaan dari beberapa meter persegi. [Rujukan?] Seluruh gambar mencakup wilayah sekitar 1,1 sebesar 0,7 mm, dan versi resolusi penuh berada pada skala 6,236 pixel / pm. Secara tradisional, karbon aktif yang dibuat dalam bentuk partikulat sebagai bubuk atau butiran halus kurang dari 1,0 mm dengan diameter rata-rata antara .15 dan .25 mm [2] Dengan demikian mereka menghadirkan permukaan besar untuk rasio volume dengan jarak difusi kecil.. PAC terdiri dari partikel karbon dihancurkan atau ditumbuk, 95-100% dari yang akan melewati mesh saringan yang ditunjuk. Karbon aktif granular didefinisikan sebagai karbon aktif dipertahankan pada 50-mesh saringan (0.297 mm) dan bahan PAC sebagai bahan lebih halus, sedangkan ASTM mengklasifikasikan ukuran partikel yang terkait dengan sebuah 80-saringan mesh (0,177 mm) dan lebih kecil sebagai PAC. PAC tidak umum digunakan dalam wadah khusus, karena hilangnya kepala tinggi yang akan terjadi. PAC umumnya ditambahkan langsung ke unit proses lainnya, seperti intake air baku, baskom campuran cepat, clarifiers, dan filter gravitasi. [Sunting] Granular karbon aktif (GAC) Karbon aktif granular memiliki ukuran partikel yang relatif lebih besar dibandingkan dengan karbon aktif bubuk dan akibatnya, menyajikan permukaan luar yang lebih kecil. Difusi adsorbat dengan

demikian merupakan faktor penting. Ini karbon karena itu lebih disukai untuk semua penyerapan gas dan uap sebagai tingkat mereka difusi lebih cepat. Karbon pasir yang digunakan untuk pengolahan air, bau badan dan pemisahan komponen sistem aliran. GAC dapat berupa dalam bentuk butiran atau diekstrusi. GAC ditunjuk oleh ukuran seperti 8, 20 20 40, atau 8 30 untuk aplikasi fase cair dan 4 6, 4 8 atau 4 10 untuk aplikasi fase uap. Sebuah karbon 20 40 terbuat dari partikel yang akan melewati US Ukuran Standar Mesh Nomor 20 saringan (0,84 mm) (umumnya ditentukan sebagai passing 85%) tetapi dipertahankan pada US Mesh Size Standar No 40 saringan (0,42 mm ) (umumnya ditentukan sebagai 95% dipertahankan). AWWA (1992) B604 menggunakan 50-mesh saringan (0.297 mm) sebagai ukuran GAC minimum. Para karbon paling populer fasa air adalah 12 40 dan 8 30 ukuran karena mereka memiliki keseimbangan yang baik dari ukuran, luas permukaan, dan karakteristik kepala rugi. [Sunting] Extruded karbon aktif (EAC) Karbon aktif Extruded menggabungkan karbon aktif bubuk dengan bahan pengikat, yang menyatu bersama dan diekstrusi menjadi blok karbon berbentuk silinder diaktifkan dengan diameter 0,8-130 mm. Ini adalah terutama digunakan untuk aplikasi fase gas karena penurunan tekanan rendah, kekuatan mekanik yang tinggi dan kadar abu rendah. GAC juga digunakan dalam campuran cekungan yang cepat dan untuk limbah pengolahan air secara umum. [Sunting] Bead karbon aktif (BAC) Bead karbon aktif dibuat dari lapangan minyak bumi dan tersedia dalam diameter dari sekitar 0,350,80 mm. Mirip dengan EAC, juga terkenal karena penurunan tekanan rendah, kekuatan mekanik yang tinggi dan kadar abu yang rendah, tetapi dengan ukuran butir lebih kecil. Bentuk bola Its membuatnya disukai untuk aplikasi fluidized bed seperti penyaringan air. [Sunting] karbon Diresapi Karbon berpori yang mengandung beberapa jenis menghamili anorganik seperti yodium, perak, kation seperti Al, Mn, Zn, Fe, Li, Ca juga disusun untuk aplikasi spesifik dalam pengendalian pencemaran udara terutama di museum dan galeri. Karena sifat antimikroba / antiseptik, perak karbon aktif dimuat digunakan sebagai adsorben untuk pemurnian air domestik. Minum air dapat diperoleh dari air alami dengan memperlakukan air alami dengan campuran karbon aktif dan Al, (OH) 3 agen flocculating. Karbon Diresapi juga digunakan untuk adsorpsi H2S dan tiol. Tingkat adsorpsi untuk H2S mencapai 50% berat telah dilaporkan. [Sunting] Polimer karbon dilapisi Ini adalah proses di mana karbon berpori bisa dilapisi dengan polimer biokompatibel untuk memberikan mantel halus dan permeabel tanpa menghalangi pori-pori. Karbon yang dihasilkan berguna untuk hemoperfusion. Hemoperfusion adalah teknik pengobatan di mana volume besar darah pasien yang melewati zat adsorben untuk menghilangkan zat beracun dari darah.

Satu gram karbon aktif dapat memiliki luas permukaan lebih dari 500 m2, dengan 1500 m2 yang mudah dicapai [3] aerogels Karbon., Sementara lebih mahal, memiliki area permukaan yang lebih tinggi, dan digunakan dalam aplikasi khusus. Karbon aktif, seperti yang dilihat oleh mikroskop elektron Di bawah mikroskop elektron, permukaan-daerah tinggi struktur karbon aktif yang terungkap. Partikel individu yang sangat berbelit-belit dan menampilkan berbagai jenis porositas, mungkin ada banyak daerah di mana permukaan datar dari grafit-bahan seperti berjalan sejajar satu sama lain, dipisahkan oleh hanya beberapa nanometer atau lebih. Ini micropores memberikan kondisi yang luar biasa untuk adsorpsi terjadi, karena menyerap materi dapat berinteraksi dengan permukaan secara simultan. Tes perilaku adsorpsi biasanya dilakukan

dengan gas nitrogen pada 77 K kondisi vakum tinggi, tetapi dalam istilah sehari-hari karbon aktif sangat mampu memproduksi setara, dengan adsorpsi dari lingkungannya, air dari uap pada 100 C dan tekanan 1 / 10.000 atmosfer. James Dewar, ilmuwan setelah siapa Dewar (termos vakum) bernama, menghabiskan banyak waktu belajar karbon aktif dan menerbitkan sebuah makalah tentang kapasitas penyerapan berkaitan dengan gas [4] Dalam makalah ini., Ia menemukan bahwa pendinginan karbon ke cair suhu nitrogen memungkinkan untuk menyerap sejumlah besar gas udara banyak, antara lain bahwa kemudian bisa teringat dengan hanya memungkinkan karbon untuk menghangatkan lagi dan bahwa karbon berbasis kelapa lebih unggul untuk efek. Ia menggunakan oksigen sebagai contoh, dimana karbon aktif biasanya akan menyerap konsentrasi atmosfer (21%) dalam kondisi standar, tapi melepaskan lebih dari 80% oksigen jika karbon pertama kali didinginkan pada suhu rendah. Secara fisik, karbon aktif mengikat bahan oleh van der Waals atau gaya London dispersi. Karbon aktif tidak mengikat baik terhadap bahan kimia tertentu, termasuk alkohol, glikol, asam kuat dan basa, logam dan inorganics paling, seperti lithium, sodium, besi, timah, arsen, fluor, dan asam borat. Karbon aktif tidak menyerap yodium sangat baik dan pada kenyataannya jumlah yodium, mg / g, (ASTM D28 tes Metode Standar) digunakan sebagai indikasi total luas permukaan. Karbon monoksida tidak baik diadsorpsi oleh karbon aktif. Ini harus menjadi perhatian khusus bagi mereka menggunakan bahan dalam filter untuk respirator, lemari asam atau sistem kontrol gas sebagai gas yang tidak terdeteksi oleh indera manusia, racun bagi metabolisme dan neurotoksik. Daftar besar dari gas industri dan pertanian umum diserap oleh karbon aktif dapat ditemukan online [5]. Karbon aktif dapat digunakan sebagai substrat untuk aplikasi berbagai bahan kimia untuk meningkatkan kapasitas serap untuk beberapa (dan bermasalah organik) senyawa anorganik seperti hidrogen sulfida (H2S), amonia (NH3), formaldehida (HCOH), radioisotop iodium131 (131I) dan merkuri (Hg). Properti ini dikenal sebagai chemisorption. Yodium jumlah Banyak karbon preferentially menyerap molekul kecil. Jumlah yodium adalah parameter yang paling dasar yang digunakan untuk mengkarakterisasi kinerja karbon aktif. Ini adalah ukuran tingkat aktivitas (jumlah yang lebih tinggi menunjukkan tingkat yang lebih tinggi aktivasi), sering dilaporkan dalam mg / g (jarak umumnya 500-1200 mg / g). Itu adalah ukuran dari isi mikropori dari karbon aktif (0 sampai 20 , atau sampai dengan 2 nm) dengan adsorpsi yodium dari solusi. Hal ini setara dengan luas permukaan karbon antara 900 m / g dan 1100 m / g. Ini adalah ukuran standar untuk aplikasi fase cair. Jumlah yodium didefinisikan sebagai miligram yodium teradsorpsi oleh satu gram karbon ketika konsentrasi yodium dalam filtrat sisa adalah 0,02 normal. Pada dasarnya, jumlah yodium adalah ukuran dari yodium teradsorpsi di pori-pori dan, dengan demikian, merupakan indikasi dari volume pori tersedia di karbon aktif dari bunga. Biasanya, air karbon

pengobatan memiliki jumlah yodium yang berkisar 600-1100. Seringkali, parameter ini digunakan untuk menentukan tingkat kelelahan dari karbon digunakan. Namun, praktek ini harus dilihat dengan hati-hati karena interaksi kimia dengan adsorbat dapat mempengaruhi penyerapan yodium memberikan hasil yang palsu. Dengan demikian, penggunaan jumlah yodium sebagai ukuran tingkat kelelahan dari tempat tidur karbon hanya dapat direkomendasikan jika telah terbukti bebas dari interaksi kimia dengan adsorbates dan jika korelasi antara jumlah yodium eksperimental dan tingkat kelelahan memiliki ditentukan untuk aplikasi tertentu. Tetes Beberapa karbon lebih mahir menyerap molekul besar. Tetes nomor atau molase efisiensi adalah ukuran isi mesopori dari karbon aktif (lebih dari 20 , atau lebih besar dari 2 nm) dengan adsorpsi molase dari solusi. Sejumlah molase yang tinggi menunjukkan adsorpsi tinggi molekul besar (kisaran 95-600). Carmel dp (kinerja decolorizing) mirip dengan jumlah molase. Efisiensi Tetes dilaporkan sebagai persentase (kisaran 40% -185%) dan paralel jumlah molase (600 = 185%, 425 = 85%). Jumlah molase Eropa (kisaran 525-110) berbanding terbalik dengan jumlah molase Amerika Utara. Jumlah Tetes adalah ukuran tingkat dekolorisasi larutan molase standar yang telah diencerkan dan standar karbon aktif terhadap standar. Karena ukuran tubuh warna, jumlah molase merupakan volume pori potensi yang tersedia untuk spesies menyerap lebih besar. Karena semua dari volume pori mungkin tidak tersedia untuk adsorpsi dalam aplikasi air limbah tertentu, dan karena beberapa dari adsorbat dapat memasukkan pori-pori yang lebih kecil, itu bukan ukuran baik nilai suatu karbon aktif tertentu untuk aplikasi tertentu. Seringkali, parameter ini berguna dalam mengevaluasi serangkaian karbon aktif untuk tarif mereka adsorpsi. Mengingat dua karbon aktif dengan volume pori serupa untuk adsorpsi, yang memiliki jumlah molase yang lebih tinggi biasanya akan memiliki pori-pori yang lebih besar pengumpan sehingga dalam transfer lebih efisien dari adsorbat ke dalam ruang adsorpsi. Tannin Tannin adalah campuran molekul ukuran besar dan menengah. Karbon dengan kombinasi pori makro dan menyerap mesopori tanin. Kemampuan untuk menyerap karbon tanin dilaporkan dalam bagian per juta konsentrasi (kisaran 200 ppm-362 ppm). Metilen biru Beberapa karbon memiliki mesopori sedikit (20 sampai 50 , atau 2 sampai 5 nm) struktur yang adsorbsi molekul berukuran sedang, seperti biru metilen pewarna. Metilen biru adsorpsi dilaporkan dalam g/100g (kisaran 11-28 g/100g). Deklorinasi Beberapa karbon dievaluasi berdasarkan panjang setengah nilai deklorinasinya, yang mengukur efisiensi klorin-pengangkatan karbon aktif. Para deklorinasinya setengah nilai panjang adalah kedalaman karbon diperlukan untuk mengurangi tingkat klorin dari aliran yang mengalir dari 5 ppm menjadi 3,5 ppm. Sebuah panjang setengah-nilai yang lebih rendah menunjukkan kinerja yang unggul.

Jelas kepadatan Kepadatan lebih tinggi memberikan aktivitas volume yang lebih besar dan biasanya menunjukkan karbon yang lebih baik diaktifkan kualitas. Kekerasan / abrasi jumlah Itu adalah ukuran dari perlawanan karbon aktif untuk gesekan. Ini adalah indikator penting dari karbon aktif untuk menjaga integritas fisik dan menahan gaya gesek yang dikenakan oleh backwashing, dll Ada perbedaan besar dalam kekerasan karbon aktif, tergantung pada bahan baku dan tingkat aktivitas. Ash konten Mengurangi aktivitas keseluruhan karbon aktif. Ini mengurangi efisiensi reaktivasi. Oksidaoksida logam (Fe2O3) dapat melarutkan karbon aktif yang mengakibatkan perubahan warna. Asam / air kadar abu larut lebih signifikan dari kadar abu total. Kadar abu larut bisa sangat penting bagi aquarists, seperti oksida besi dapat mempromosikan pertumbuhan alga. Sebuah karbon dengan kadar abu rendah larut harus digunakan untuk tank laut, air tawar ikan dan karang untuk menghindari keracunan logam berat dan kelebihan tanaman / pertumbuhan alga. Karbon tetraklorida aktivitas Pengukuran porositas dari karbon aktif adsorpsi oleh karbon tetraklorida uap jenuh. Distribusi ukuran partikel Lebih halus ukuran partikel dari karbon aktif, semakin baik akses ke area permukaan dan lebih cepat laju adsorpsi kinetik. Dalam sistem uap fase ini perlu dipertimbangkan terhadap penurunan tekanan, yang akan mempengaruhi biaya energi. Pertimbangan cermat distribusi ukuran dapat memberikan manfaat operasi yang signifikan. [Sunting] Contoh adsorpsi [Sunting] katalisis heterogen Bentuk yang paling sering ditemui dari chemisorption di industri, terjadi ketika sebuah katalis padat berinteraksi dengan bahan baku gas, reaktan / s. Adsorpsi reaktan / s ke permukaan katalis menciptakan ikatan kimia, mengubah kerapatan elektron di sekitar molekul reaktan dan memungkinkan untuk mengalami reaksi yang biasanya tidak tersedia untuk itu. [Sunting] Adsorpsi pendingin Pendingin adsorpsi dan siklus pompa panas bergantung pada adsorpsi gas refrigeran menjadi adsorben pada tekanan rendah dan desorpsi berikutnya oleh pemanasan. Tindakan adsorben sebagai "kompresor kimia" didorong oleh panas dan, dari sudut pandang, "pompa" dari sistem. Ini terdiri dari kolektor surya, kondensor atau panas penukar dan evaporator yang ditempatkan dalam kotak kulkas. Bagian dalam kolektor dipagari dengan tempat tidur adsorpsi dengan karbon aktif dikemas teradsorpsi dengan metanol. Kotak kulkas terisolasi berisi air. Para karbon aktif dapat menyerap sejumlah besar uap metanol pada suhu kamar dan desorb pada suhu tinggi (sekitar 100 derajat Celcius). Selama siang hari, sinar matahari menyinarkan kolektor, sehingga kolektor dipanaskan dan metanol yang desorbed dari karbon aktif. Dalam desorpsi, metanol cair teradsorpsi di arang memanas dan menguap. Metanol uap

mengembun dan disimpan dalam evaporator. Pada malam hari, suhu kolektor menurun hingga suhu lingkungan, dan arang adsorbsi metanol dari evaporator. Metanol cair di evaporator menguap dan menyerap panas dari air yang terkandung dalam baki. Karena adsorpsi adalah proses pelepasan panas, kolektor harus didinginkan secara efisien pada malam hari. Sebagaimana disebutkan di atas, sistem pendingin adsorpsi beroperasi dengan cara intermiten untuk menghasilkan efek refrigerasi. Helium gas juga dapat 'dipompa' oleh termal 'pompa serapan' bersepeda karbon aktif antara 4 kelvin dan suhu yang lebih tinggi. Contoh dari ini adalah untuk memberikan daya pendinginan untuk Oxford Instrumen AST kulkas pengenceran seri. 3He uap dipompa dari permukaan fase encer dari campuran cair dan 3He 4He isotop tersebut. 3He ini teradsorpsi ke permukaan karbon pada suhu rendah (biasanya