13
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair mempunyai gaya tarik kearah dalam, karena tidak ada gaya-gaya lain yang mengimbangi. Adanya gayagaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair memiliki gaya adsorpsi (Sukardjo, 2002). Salah satu jenis adsorben yang banyak di gunakan baik dalam proses industri maupun di laboratorium adalah karbon atau arang aktif.
Karbon aktif adalah salah satu golongan karbon berbentuk amorph yang diproduksi dari bahan dasar senyawa yang mengandung karbon. Salah
satu
kegunaan karbon atau arang aktif ini dapat digunakan sebagai pengadsorpsi bahan yang berasal dari cairan maupun fasa gas. Daya adsorpsinya dipengaruhi oleh luas permukaan dan besar porinya. Kalensun pada tahun 2012 memanfaatkan strobilus pinus sebagai arang aktif yang dapat menyerap toluena dalam bentuk gas sehingga diperoleh kapasitas adsorpsi 0,1027 cm3/g (Kalensun,G.A., 2012). Dewasa ini arang aktif sangat luas digunakan sebagai bahan penyaring, pengolahan limbah, pengolahan air dan penyerap gas. Karena Aplikasinya yang luas dalam bidang industri maka kebutuhan arang aktif pun meningkat. Kebutuhan arang aktif ini tiap tahun diperkirakan meningkat 5% (Prasetyo,A., 2011).
Perbedaan antara arang dengan arang aktif adalah pada bagian permukaannya. Bagian permukaan arang masih ditutupi oleh deposit hidrokarbon yang menghalangi keaktifannya, sementara bagian permukaan arang aktif relatif bebas dari deposit dan permukaannya lebih luas serta pori-pori yang terbuka, sehingga dapat melakukan penyerapan. Bahan kimia yang dapat digunakan
Universitas Sumatera Utara
14
sebagai bahan pengaktif diantaranya adalah H3PO4, CaCl2, KOH, H2SO4, Na2CO3, NaCl, K2S, HCl, dan ZnCl2. Prasetyo (2011) melakukan variasi konsentrasi NaCl sebagai aktifator arang aktif dari ban bekas dengan daya adsorpsi maksimum pada konsentrasi NaCl 30% (Prasetyo,A., 2011).
Minyak goreng memang sulit dipisahkan dari kehidupan masyarakat. Dalam proses penggorengan, minyak goreng berperan sebagai media untuk perpindahan panas yang cepat dan merata pada permukaan bahan yang digoreng. Penggunaan minyak goreng secara berulang-ulang pada suhu tinggi (160-180 oC) disertai adanya kontak dengan udara dan air pada proses penggorengan dapat mengakibatkan reaksi degradasi yang komplek dalam minyak dan menghasilkan berbagai senyawa hasil reaksi. Peneliti sebelumnya Maskan (2003) melakukan penelitian pemurnian minyak goreng bekas dari biji bunga matahari dengan adsorben CaO, MgO, MgCO3, activated charcoal, bentonit, dan magnesium silikat. Lin (2001) menggunakan kombinasi adsorben untuk pemurnian minyak goreng bekas dari kedelai. Wannahari. R dari University Malaysia Kelantan memanfaatkan ampas tebu sebagai adsorben untuk mereduksi bilangan peroksida pada minyak kelapa, hasil penelitian diperoleh adsorpsi maksimum pada variasi waktu 10 menit dan massa adsorben 7,5 g (wannahari. R.,2012). Minyak goreng juga mengalami perubahan warna dari kuning menjadi warna gelap. Proses ini mengakibatkan penurunan kualitas minyak goreng dan menimbulkan pengaruh buruk bagi kesehatan. Walaupun menimbulkan dampak yang negatif, penggunaan minyak bekas adalah hal yang biasa dalam masyarakat, apalagi masa-masa krisis seperti sekarang ini.
Kemiri pada umumnya digunakan sebagai bumbu masak. Tanaman kemiri memiliki berbagai macam manfaat. Buahnya dapat digunakan sebagai obat, bumbu masak, bahan kosmetik serta kegunaan lainnya. Bagian tempurung kemiri merupakan bahan pembuatan arang yang baik, sedangkan bagian kayunya banyak dipakai sebagai bahan bangunan dan cetakan beton (Bukasa,D.A., 2012). Djeni dan Saptadi (2007) memvariasikan konsentrasi asam fosfat sebagai aktifator pada proses karakterisasi arang tempurung kemiri, hasilnya diperoleh kondisi optimum
Universitas Sumatera Utara
15
pada suhu 750oC. Yustinah (2011) memanfaatkan sabut kelapa sebagai adsorben minyak bekas dapat menurunkan bilangan peroksida minyak bekas dari 12,87 meq/kg menjadi 1,99 meq/kg (Yustinah, 2011). Mugugan (2012) mempelajari kinetika dan model isotherm Freundlich pada proses penyaringan limbah dengan abu dari pohon arasu dengan mengganggap bahwa proses adsorpsi terjadi pada lapisan multilayer. Pada penelitian ini, peneliti akan memanfaatkan tempurung kemiri yang merupakan limbah sebagai adsorben yang diaplikasikan untuk memurnikan kembali minyak goreng bekas (jelantah). Penelitian ini akan mempelajari kemampuan arang aktif dari tempurung kemiri untuk menurunkan bilangan peroksida, serta kapasitas adsorpsi dengan mempelajari bentuk isotherm adsorpsi Langmuir dan Freundlich dari minyak goreng bekas (jelantah).
1.2. Permasalahan
Adapun yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana kemampuan dan kapasitas adsorpsi arang aktif tempurung kemiri yang diaktivasi dengan NaCl 30% dalam memurnikan minyak goreng bekas
dengan
menggunakan model isotherm Langmuir dan Freundlich.
1.3. Pembatasan Masalah -
Arang aktif yang di gunakan berasal dari tempurung kemiri yang berasal dari kota Binjai
-
Minyak goreng bekas yang digunakan diperoleh dari pabrik kerupuk di Jl. Pendidikan Kecamatan Medan Tembung
-
Aktifator yang digunakan adalah NaCl 30%
-
Uji kualitatif arang meliputi uji kadar air dan uji kadar abu
-
Uji kualitas minyak goreng bekas dengan menghitung penurunan bilangan peroksida
-
Karakteristik
adsorpsi
dengan
menggunakan
persamaan
isotherm
Langmuir dan Freundlich
Universitas Sumatera Utara
16
-
Analisa permukaan arang aktif dengan scanning electron microscopy (SEM)
-
Anlisa ukuran partikel dengan Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA – 950V2
1.4. Tujuan Penelitian -
Untuk mengetahui kemampuan dan kapasitas adsorpsi arang aktif tempurung kemiri yang diaktivasi dengan NaCl 30%
-
Untuk mengetahui penurunan bilangan peroksida minyak goreng bekas setelah proses adsorpsi
-
Untuk mengetahui karakteristik adsorpsi dengan persamaan isoterm Langmuir dan Freundlich
1.5. Manfaat Penelitian -
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah tentang pemanfaatan tempurung kemiri yang selama ini menjadi limbah
-
Hasil penelitian diharapkan dapat diaplikasikan untuk memurnikan kembali minyak goreng bekas (jelantah).
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium (experimen laboratory) melalui dua tahap, yaitu tahap pertama pembuatan dan uji kualitas arang aktif tempurung kemiri dan tahap kedua adalah percobaan adsorpsi minyak goreng bekas terhadap arang aktif tempurung kemiri.
1. Tahap I pembuatan dan uji kualitas arang aktif tempurung kemiri
Pada tahap ini 150 g tempurung kemiri yang telah dibersihkan dan dikeringkan kedalam cawan porselin, kemudian dipanaskan dalam tanur
Universitas Sumatera Utara
17
pada suhu 750o C selama 90 menit. Kemudian arang dihaluskan hingga berbentuk serbuk. Kemudian diayak menggunakan ayakan 120 mesh. Arang hasil karbonisasi direndam dalam larutan NaCl 30% selama 24 jam. kemudian arang aktif yang diperoleh kemudian dicuci dengan aquades hingga mencapai pH netral. Selanjutnya arang aktif dikeringkan dalam oven selama 3 jam pada suhu 110o C. Selanjutnya dilakukan uji kualitatif meliputi kadar air dan kadar abu (Bukasa,D., 2012).
2. Tahap II percobaan adsorpsi minyak goreng bekas terhadap arang aktif tempurung kemiri
Pada tahap ini 20 ml minyak goreng bekas dimasukkan kedalam gelas beaker. Kemudian dimasukkan 2 g arang aktif tempurung kemiri kedalam gelas beaker kemudian campuran minyak bekas dan arang aktif diaduk menggunakan magnetik stirrer dengan kecepatan 1000 rpm selama 30 menit. Setelah melalui proses pengadukan kemudian campuran tersebut disaring dengan vakum. Kemudian filtrat hasil penyaringan dianalisa penurunan bilangan peroksida sehingga kapasitas adsorpsi dapat dihitung dengan menggunakan model isotherm Langmuir dan Freundlich. Kemudian diulangi percobaan untuk variasi massa arang aktif 4 dan 6 g serta variasi waktu kontak adsorben 60 dan 90 menit.
Variabel- variabel yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Tahap I pembuatan dan uji kualitas arang aktif tempurung kemiri Variabel tetap : •
Suhu karbonisasi 7500C
•
Waktu karbonisasi 90 menit
•
Ayakan yang digunakan 100 mesh
•
Aktivator yang digunakan NaCl 30%
•
Aktivasi pada suhu 7500C
•
Pengeringan pada suhu 1100C
Universitas Sumatera Utara
18
Variabel terikat: •
Uji kadar air, kadar abu dan analisa permukaan
Variabel bebas : •
Massa tempurung kemiri 150 g
2. Tahap II percobaan adsorpsi minyak goreng bekas terhadap arang aktif tempurung kemiri Variabel tetap: •
Volume minyak goreng 20 ml
•
Kecepatan pengadukan 1000 rpm
Variabel bebas: •
Massa arang aktif yang digunakan 2,4,dan 6 g
•
Waktu kontak adsorben 30,60,dan 90 menit
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Laboratorium Kimia Dasar LIDA Universitas Sumatera Utara untuk proses karbonisasi dan uji kadar abu, dan Laboratorium Kimia Fisika dan Polimer Universitas Sumatera Utara yang meliputi uji kadar air, proses adsorpsi, uji ukuran partikel (PSA) dan uji bilangan peroksida. Dan uji scanning electron microscopy di Laboratorium Analisa Material di Banda Aceh.
Universitas Sumatera Utara
