UNIVERSITAS INDONESIA PEMBUATAN KARBON AKTIF BERBAHAN BAKU AMPAS TEBU DENGAN AKTIVASI KALIUM HIDROKSIDA SKRIPSI

UNIVERSITAS INDONESIA

PEMBUATAN KARBON AKTIF BERBAHAN BAKU AMPAS TEBU DENGAN AKTIVASI KALIUM HIDROKSIDA

SKRIPSI

SHOFA 0806456846

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA DEPOK JULI 2012

Pembuatan karbon..., Shofa, FT UI, 2012

UNIVERSITAS INDONESIA

PEMBUATAN KARBON AKTIF BERBAHAN BAKU AMPAS TEBU DENGAN AKTIVASI KALIUM HIDROKSIDA

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Sarjana Teknik

SHOFA 0806456846

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA DEPOK JULI 2012


ii


Universitas Indonesia

iii



KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsiyang berjudul “Pembuatan Karbon Aktif Berbahan Baku Ampas Tebu dengan Aktivasi Kalium Hidroksida” sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Penulis menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, sangatlah sulit bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: (1) Ir. Mahmud Sudibandriyo M.Sc., Ph.D, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu,

tenaga,

dan pikiran untuk

mengarahkandalam

penyusunan penulisan ini; (2) Kedua orang tua dan keluarga penulis yang selalu memberikan semangat serta mendoakan kelancaran penulisan; (3) Prof. Dr. Ir. Widodo Wahyu Purwanto, DEA selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FTUI dan Ir. Yuliusman M.Eng selaku kordinator mata kuliah spesial; (4) Para dosen Departemen Teknik Kimia FTUI yang telah memberikan ilmu dan wawasannya; (5) Rekan satu bimbingan dan teman-teman yaitu Lydia, Tias, Maria, Ade, Diana,Tya,Nindya, Khofiful, Desi, Nadhila, Merisa, dan seluruh angkatan 2008yang telah memberikan bantuan dan dukungan; (6) Rekan-rekan penulis yaitu Safira, Aisyah, Wardah, dan Fairuz yang telah memberikan dukungan. (7) Semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini secara langsung maupun tidak langsung; Depok, 4 Juli 2012

Shofa

iv



v



ABSTRAK

Nama

: Shofa

Program Studi : Teknik Kimia Judul

: Pembuatan Karbon Aktif Berbahan Baku Ampas Tebu dengan Aktivasi Kalium Hidroksida

Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan karbon aktif dari ampas tebu dengan luas permukaan melebihi 800 m2/gram dan mengetahui pengaruh metode aktivasi, suhu aktivasi dengan KOH, dan waktu aktivasi dengan KOH terhadap luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan.Aktivasi kimiawi dilakukan dengan menggunakan KOH pada suhu 600 oC, 700oC, dan 800oC selama ½ jam dan 1 jam. Sebagai pembanding dilakukan aktivasi fisika tanpa KOH pada suhu 700oC selama 1 jam. Karbon aktif yang diperoleh dikarakterisasi luas permukaannya. Luas permukaan tertinggi 1135 m2/gram diperoleh dari aktivasi menggunakan KOH selama ½ jam pada suhu 800oC. Dengan metode aktivasi fisika diperoleh luas permukaan 293 m2/gram.

Kata kunci: ampas tebu, karbon aktif, aktivasi KOH, luas permukaan.

vi



ABSTRACT

Name

: Shofa

Study Program : Chemical Engineering Title

: Preparation of Activated Carbon from Sugarcane Bagasse by Potassium Hydroxide Activation

This research aims to produce activated carbon made from sugarcane bagasse with a surface area exceeding 800m2/gram and determine the effect of activation method, temperature of KOH activation, and time of KOH activation of the surface area of activated carbon. Chemical activation performed using KOH at a temperature of 600oC, 700oC, and 800oC for ½ hour and 1 hour. As a comparison, physics activation performed without KOH at a temperature of 700oC for 1 hour.Surface area of activated carbon was characterized. The highest surface area is 1135m2/gram obtained from KOH activation for ½ hour at temperature of 800oC. Through the physical activation, the surface area is 293m2/gram.

Keywords: sugarcane bagasse, activated carbon, KOH activation, surface area.

vii



DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ......................................... ii HALAMAN PENGESAHAN .....................................................................iii KATA PENGANTAR ................................................................................ iiv HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ....................................... v ABSTRAK ................................................................................................... vi ABSTRACT................................................................................................ vii DAFTAR ISI ............................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................... x DAFTAR TABEL ....................................................................................... xi BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................. 1 1.1.Latar Belakang ................................................................................... 1 1.2.Perumusan Masalah ............................................................................ 2 1.3.Tujuan Penelitian ................................................................................ 3 1.4.Batasan Masalah ................................................................................. 3 1.5.Sistematika Penulisan ......................................................................... 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 5 2.1. Adsorpsi ............................................................................................ 5 2.1.1. Jenis-jenis Adsorpsi .................................................................. 5 2.1.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Daya Adsorpsi .................... 7 2.1.3. Jenis-jenis Adsorben ................................................................. 8 2.2. Karbon Aktif ..................................................................................... 9 2.2.1. Jenis-jenis Karbon Aktif.......................................................... 10 2.2.2. Struktur Fisik Karbon Aktif .................................................... 11 2.2.3. Struktur Kimia Karbon Aktif................................................... 12 2.3. Proses Pembuatan Karbon Aktif ...................................................... 13 2.4. Ampas Tebu sebagai Bahan Baku Karbon Aktif .............................. 19 2.5. Metode BET (Brenauer-Emmet-Teller)............................................ 20 viii



BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 23 3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 23 3.2. Alat dan Bahan ................................................................................ 25 3.3. Variabel Penelitian .......................................................................... 26 3.4. Prosedur Penelitian .......................................................................... 26 3.4.1. Preparasi Alat dan Bahan dan Karbonisasi .............................. 26 3.4.2. Aktivasi .................................................................................. 26 3.4.3. Pendinginan ............................................................................ 27 3.4.4. Pencucian................................................................................ 27 3.4.5. Pengeringan ............................................................................ 28 3.5. Teknik Pengambilan Data dan Analisis ............................................ 28 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 29 4.1. Pembuatan Karbon Aktif dari Ampas Tebu ...................................... 29 4.1.1. Hasil Karbonisasi Ampas Tebu ............................................... 29 4.1.2. Hasil Pencampuran Activating Agent dengan Karbon .............. 32 4.1.3. Hasil Proses Aktivasi Karbon .................................................. 34 4.1.4. Proses Pencucian dan Hasil Pengeringan Karbon Aktif ........... 39 4.2. Karakterisasi Luas Permukaan Karbon Aktif ................................... 41 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 47 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 48 LAMPIRAN ............................................................................................... 51

ix



DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Proses Adsorpsi pada Karbon Aktif : Tranfer Molekul Adsorbat ke Adsorben ......................................................................................... 5 Gambar 2.2. Ilustrasi Skema Struktur Karbon Aktif ........................................... 11 Gambar 2.3. Lapisan Atom Karbon Heksagonal (a) dan Struktur Mikrokristalin Karbon Aktif (b) ............................................................................ 12 Gambar 2.4. Skema Struktur Pori Karbon Aktif ................................................. 12 Gambar 2.5. Ilustrasi Struktur Kimia Karbon Aktif ............................................ 13 Gambar 2.6. Ilustrasi Pembentukan Pori Karbon Aktif melalui Aktivasi KOH ... 16 Gambar 2.7. Ilustrasi Adsorpsi Isotermis Prinsip BET........................................ 21 Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................................. 24 Gambar 3.2. Reaktor untuk Aktivasi .................................................................. 25 Gambar 4.1. Ampas Tebu Awal (a) dan Ampas Tebu yang telah Dihaluskan (b) 30 Gambar 4.2. Arang Hasil Karbonisasi Ampas Tebu ........................................... 30 Gambar 4.3. Karbon Ampas Tebu yang telah Dihaluskan................................... 32 Gambar 4.4. Reaktor Aktivasi ............................................................................ 35 Gambar 4.5. Hasil Akhir Karbon Aktif............................................................... 40 Gambar 4.6. Hubungan Luas Permukaan dengan Aktivasi KOH dan Aktivasi Fisika sebagai Pembanding ......................................................... 42 Gambar 4.7. Hubungan Luas Permukaan dengan Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi yang Digunakan ............................................................ 43

x



DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Pengguna dan Fungsi Karbon Aktif ................................................... 10 Tabel 2.2. Beberapa Penelitian Pembuatan Karbon Aktif ................................... 16 Tabel 2.3. Karakteristik Ampas Tebu ................................................................. 20 Tabel 4.1. Yield Arang dari Ampas Tebu ............................................................ 31 Tabel 4.2. Hasil Pencampuran Karbon Ampas Tebu dengan Activating Agent .... 34 Tabel 4.3. Hasil Pengamatan selama Proses Aktivasi ......................................... 36 Tabel 4.4. Persentase Kehilangan Sebelum dan Setelah Aktivasi ........................ 38 Tabel 4.5. Hasil Pencucian dan Pengeringan Karbon Aktif ................................. 40 Tabel 4.6. Hasil Pengujian Luas permukaan Karbon Aktif ................................. 41 Tabel 4.7. Diameter Pori Karbon Aktif............................................................... 45

xi



BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah Salah satu pendukung pertumbuhan ekonomi di Indonesia adalah industri. Industri menghasilkan produk-produk kebutuhan manusia dan kebutuhan ekspor melalui proses-proses tertentu. Salah satu proses yang sering dipakai di industri adalah proses adsorpsi. Proses adsorpsi di industri banyak dipakai untuk pemisahan gas, pemurnian pelarut, penghilangan polutan organik dalam air minum, dan sebagai katalis. Selain itu, dapat pula digunakan untuk penyimpanan gas (gas adsorptive storage), seperti hidrogen dan gas metana. Untuk aplikasi proses pemisahan, pemurnian, dan penghilangan polutan, distribusi ukuran pori adsorben menjadi hal yang utama. Sedangkan untuk aplikasinya sebagai penyimpanan gas, luas permukaan adsorben menjadi lebih utama. Aspek yang paling penting dalam proses adsorpsi adalah pemilihan jenis adsorben. Adsorben yang paling potensial adalah karbon aktif sebab memiliki luas permukaan yang tinggi sehingga kemampuan adsorpsinya besar. Pada umumnya karbon aktif dapat dibuat dengan menggunakan batubara dan material yang mengandung lignoselulosa sebagai bahan baku (Garcia-Garcia dkk, 2002). Salah satu material yang mengandung banyak lignoselulosa adalah ampas tebu. Tebu-tebu dari perkebunan diolah menjadi gula di pabrik-pabrik gula. Selama proses produksi, gula yang termanfaatkan hanyalah 5%, ampas tebu yang dihasilkan sebesar 90% dari setiap tebu yang diproses, sedangkan sisanya berupa tetes tebu (molase) dan air. Ampas tebu, sebagai limbah pabrik gula, adalah suatu bahan yang mengandung karbon cukup tinggi. Selama ini pemanfaatan ampas tebu hanya terbatas untuk pakan ternak, bahan baku pembuatan pupuk, pulp, particle board, dan untuk bahan bakar boiler di pabrik gula (Wijayanti, 2009). Pemanfaatan limbah pabrik gula selama ini bernilai ekonomi yang cukup rendah. Maka dari itu perlu pengembangan teknologi untuk pemanfaatan limbah ini. Kandungan karbon yang tinggi dalam ampas tebu menjadi dasar untuk memanfaatkannya sebagai karbon aktif (Wijayanti, 2009).


2

Saat ini sudah dilakukan penelitian pembuatan karbon aktif berbahan baku material lignoselulosa seperti limbah pinus dengan menggunakan activating agent KOH dan menghasilkan luas permukaan yang besar yaitu 1908 m2/gram (GarciaGarcia dkk, 2002). Penelitian pembuatan karbon aktif juga telah dilakukan dengan bahan baku ampas tebu dengan menggunakan metode aktivasi kimia menggunakan ZnCl2 dan menghasilkan luas permukaan yang cukup besar yaitu 864 m2/gram (Kalderis dkk, 2008). Selain itu, penelitian pembuatan karbon aktif juga telah dilakukan dengan menggunakan activating agent KOH dengan bahan baku batubara bitumineous Ombilin dan menghasilkan karbon aktif dengan luas permukaan yang besar yaitu 1882 m2/gram (Pujiyanto, 2010). Dari penelitian terdahulu tersebut, maka pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan karbon aktif dengan bahan baku yang mengandung lignoselulosa berupa ampas tebu namun menggunakan activating agent berbeda, yaitu KOH. Penambahan activating agent ini bertujuan agar proses aktivasi dapat lebih terkontrol agar poripori yang terbentuk lebih banyak sehingga didapatkan karbon aktif dengan luas permukaan yang besar. Proses aktivasi terkontrol dilakukan dengan kondisi bebas gas oksigen yang dapat membakar karbon sehingga dialirkan gas nitrogen dengan laju alir tertentu. Selain itu, berhubung dengan sifat bahan yang berbeda memerlukan suhu serta waktu aktivasi yang berbeda, maka dalam penelitian ini hal tersebut juga dijadikan variabel. Sebagai pembanding, juga akan dilakukan pembuatan karbon aktif hanya dengan pemanasan (fisika) tanpa adanya activating agent. Pembuatan karbon aktif ini diharapkan dapat menghasilkan luas permukaan yang tinggi, yaitu yang termasuk dapat dipergunakan secara komersial. Pembuatan karbon aktif dengan bahan baku berupa ampas tebu dengan menggunakan activating agent KOH ini diharapkan dapat menghasilkan luas permukaan karbon aktif yang tinggi yaitu melebihi 800 m2/gram.

1.2. Perumusan Masalah Dalam penelitian ini, akan dibuat karbon aktif berbahan baku ampas tebu dengan perumusan masalah sebagai berikut:



3 

Apakah karbon aktif berbahan baku ampas tebu dengan menggunakan metode aktivasi kimiawi dan metode pemanasan mampu menghasilkan luas permukaan yang tinggi (melebihi 800 m2/gram) ?



Pada pembuatan karbon aktif berbahan baku ampas tebu, metode aktivasi manakah yang akan menghasilkan karbon aktif dengan luas permukaan yang lebih tinggi?



Bagaimana pengaruh suhu aktivasi dan lama waktu aktivasi pada metode aktivasi kimiawi terhadap luas permukaan karbon aktif?

1.3. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan karbon aktif berbahan baku ampas tebu dengan aktivasi terkontrol yang mampu menghasilkan luas permukaan yang tergolong komerisal, yaitu melebihi 800 m2 /gram. Selain itu, penelitian ini bertujuan untuk menganalisa pengaruh metode aktivasi, suhu aktivasi kimiawi, dan lama waktu aktivasi kimiawi terhadap luas permukaan yang dihasilkan karbon aktif.

1.4. Batasan Masalah Dalam penelitian ini dilakukan beberapa pembatasan yaitu: 

Menggunakan larutan KOH sebagai activating agent untuk metode aktivasi kimiawi.



Menggunakan metode pirolisis (tanpa O2) untuk metode pemanasan.



Variabel terikat penelitian ini adalah luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan.



Variabel bebas penelitian ini adalah suhu aktivasi kimia dan lama waktu aktivasi kimia.



Gas inert yang dipakai untuk atmosfer proses aktivasi adalah N 2.



4

1.5. Sistematika Penulisan Susunan penulisan seminar ini akan mengacu pada sistematika sebagai berikut : BAB I

PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan mengenai dasar pemikiran dari penelitian ini, mencakup penjelasan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi landasan teori umum yang digunakan untuk menjelaskan masalah yang dibahas. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Bab ini menjelaskan mengenai metode penelitian yang digunakan dan langkah-langkah yang dilakukan untuk memudahkan pemecahan masalah penelitian guna mencapai tujuan. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini membahas hasil penelitian dan analisis dari hasil penelitian tersebut. BAB V KESIMPULAN Bab ini berisi kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian yang dilakukan.



BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Adsorpsi Adsorpsi

merupakan peristiwa

penyerapan suatu substansi

pada

permukaan zat padat. Pada fenomena adsorpsi, terjadi gaya tarik-menarik antara substansi terserap dan penyerapnya. Dalam sistem adsorpsi, fasa teradsorpsi dalam solid disebut adsorbat sedangkan solid tersebut adalah adsorben. Pada proses adsorpsi, molekul adsorbat bergerak melalui bulk fasa gas menuju permukaan padatan dan berdifusi pada permukaan pori padatan adsorben. Proses adsorpsi hanya terjadi pada permukaan, tidak masuk dalam fasa bulk/ruah. Proses adsorpsi terutama terjadi pada mikropori (pori-pori kecil), sedangkan tempat transfer adsorbat dari permukaan luar ke permukaan mikropori ialah makropori. Ilustrasi proses adsorpsi pada adsorben karbon aktif dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut ini.

Gambar 2.1. Proses Adsorpsi pada Karbon Aktif : Transfer Molekul Adsorbat ke Adsorben (Manocha, 2003)

2.1.1. Jenis-jenis Adsorpsi Berdasarkan interaksi molekular antara permukaan adsorben dengan adsorbat, adsorpsi dibedakan menjadi 2 jenis yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.


6 

Adsorpsi Fisika Adsorpsi fisika merupakan adsorpsi yang terjadi karena adanya gaya Van der Waals. Pada adsorpsi fisika, gaya tarik-menarik antara molekul fluida dengan molekul pada permukaan padatan (intermolekular) lebih kecil dari pada gaya tarik-menarik antar molekul fluida tersebut sehingga gaya tarik-menarik antara adsorbat dengan permukaan adsorben relatif lemah. Pada adsorpsi fisika, adsorbat tidak terikat kuat dengan permukaan adsorben sehingga adsorbat dapat bergerak dari suatu bagian permukaan ke permukaan lainnya dan pada permukaan yang ditinggalkan oleh adsorbat tersebut dapat digantikan oleh adsorbat lainnya. Keseimbangan antara permukaan padatan dengan molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversible. Adsorpsi fisika memiliki kegunaan dalam hal penentuan luas permukaan dan ukuran pori (Murti, 2008).



Adsorpsi Kimia Adsorpsi kimia terjadi karena adanya ikatan kimia yang terbentuk antara molekul adsorbat dengan permukaan adsorben. Ikatan kimia dapat berupa ikatan kovalen atau ion. Ikatan yang terbentuk sangat kuat sehingga spesi aslinya tidak dapat ditemukan. Karena kuatnya ikatan kimia yang terbentuk, maka adsorbat tidak mudah terdesorpsi. Adsorpsi kimia ini diawali dengan adsorpsi fisik dimana adsorbat mendekat ke permukaan adsoben melalui gaya Van der Waals atau ikatan hidrogen kemudian diikuti oleh adsorpsi kimia. Pada adsorpsi kimia, adsorbat melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia yang biasanya merupakan ikatan kovalen (Prabowo, 2009). Menurut Langmuir, molekul adsorbat ditahan pada permukaan adsorben oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorben, maka akan terbentuk suatu lapisan dimana lapisan tersebut akan menghambat proses adsorpsi selanjutnya oleh adsorben sehingga efektifitas berkurang. Adsorpsi kimia biasanya digunakan untuk penentuan daerah pusat aktif dan kinetika reaksi permukaan (Murti, 2008).



7

2.1.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Daya Adsorpsi Daya adsorpsi pada adsorben bergantung pada suhu, tekanan, jenis adsorbat, dan karakteristik adsorben. 

Suhu Pada saat molekul- molekul adsorbat menempel pada permukaan adsorben, terjadi pembebasan sejumlah energi sehingga adsorpsi digolongkan bersifat eksotermis. Bila suhu menurun maka kemampuan adsorpsi meningkat sehingga jumlah molekul adsorbat bertambah.



Tekanan adsorbat Untuk setiap jenis adsorpsi berdasarkan interaksi molekular yang terjadi, tekanan adsorbat akan mempengaruhi jumlah molekul adsorbat. Pada adsorpsi fisika, bila tekanan adsorbat meningkat, jumlah molekul adsorbat akan bertambah. Namun pada adsorpsi kimia, jumlah molekul adsorbat akan berkurang bila tekanan adsorbat meningkat.



Jenis Adsorbat Ukuran molekul adsorbat dan kepolaran zat merupakan parameter adsorbat yang berpengaruh terhadap kemampuan adsorpsi adsorben. Agar proses adsorpsi dapat terjadi, molekul-molekul adsorbat harus memiliki diameter yang lebih kecil dari pada diameter pori adsorben. Untuk kepolaran zat, bila adsorben bersifat non-polar, seperti karbon aktif, maka molekul-molekul nonpolar lebih kuat diadsorpsi oleh karbon aktif dari pada molekul-molekul yang polar. Sebaliknya, bila adsorben bersifat polar, maka molekul-molekul polar akan lebih kuat diadsorpsi dari pada yang non-polar.



Karakteristik Adsorben Ukuran pori adsorben dan luas permukaan merupakan karakteristik penting adsorben. Ukuran pori adsorben berhubungan dengan luas permukaan. Semakin kecil ukuran pori-pori adsorben, luas permukaan semakin tinggi sehingga jumlah molekul yang teradsorpsi akan bertambah. Selain itu, ukuran pori adsorben dengan ukuran adsorbat harus sesuai karena diameter dari pori adsorben harus sedikit lebih besar dari pada diameter adsorbat agar adsorbat dapat menempati pori adsorben. Karakteristik lainnya ialah kemurnian Universitas Indonesia


8

adsorben. Sesuai dengan fungsinya untuk adsorpsi, maka adsorben yang lebih murni lebih diinginkan karena kemampuan adsorpsi yang lebih baik. 2.1.3. Jenis-jenis Adsorben Pada kebanyakan industri, adsorben yang dipakai dapat dibagi menjadi 3 jenis berdasarkan komponen penyusunnya, yaitu : 

Oxygen-containing compounds Jenis ini biasanya bersifat hidrofil dan bersifat polar. Contohnya adalah yang silika gel dan zeolit.



Carbon-based compounds Jenis ini biasanya bersifat hidrofob dan nonpolar. Contohnya adalah karbon aktif dan grafit.



Polymer-based compounds Jenis ini terdiri dari matriks polimer berpori yang mengandung gugus fungsi polar atau nonpolar.

Pemilihan jenis adsorben merupakan hal penting dalam proses adsorpsi. Adsorben yang paling sering digunakan adalah karbon aktif karena memiliki luas permukaan yang besar sehingga daya adsorpsinya lebih besar dari pada adsorben lainnya. Aplikasi proses adsorpsi banyak digunakan di dalam dunia industri. Contoh aplikasi adsorpsi fasa uap adalah pemulihan pelarut organik yang digunakan pada zat, tinta cetak, dan pelapisan tekstil. Sedangkan adsorpsi untuk fasa cair digunakan untuk memisahkan komponen-komponen organik dari limbah cair dan air dari zat cair organik (Atmayudha, 2007). Untuk mengoptimalkan proses adsorpsi pada aplikasinya, diperlukan adsorben dengan luas permukaan yang tinggi. Semakin luas permukaan adsorben, maka makin banyak zat yang teradsorpsi. Karbon aktif merupakan adsorben yang sangat baik karena karbon aktif memiliki luas permukaan dan daya adsorpsi lebih tinggi dari pada adsorben lainnya.



9

2.2. Karbon Aktif Pertama kali karbon aktif diketahui secara komersil karena penggunaannya sebagai “topeng uap” pada Perang Dunia I. Namun, pada abad ke-15 sudah diketahui bahwa karbon hasil dekompresisi kayu dapat menyingkirkan bahan berwarna dan pada abad ke-17 penerapan secara komersil arang kayu digunakan dalam sebuah pabrik gula di Inggris (Austin, 1996). Karbon aktif merupakan adsorben terbaik dalam sistem adsorpsi. Ini karena karbon aktif memiliki luas permukaan yang besar dan daya adsorpsi yang tinggi sehingga pemanfaatannya dapat optimal. Karbon aktif yang baik harus memiliki luas permukaan yang besar sehingga daya adsorpsinya juga besar (Prabowo, 2009). Luas permukaan karbon aktif umumnya berkisar antara 3003000 m2/g dan ini terkait dengan struktur pori pada karbon aktif tersebut. Karbon aktif adalah material berpori dengan kandungan karbon 87%-97% dan sisanya berupa hidrogen, oksigen, sulfur, dan material lain. Karbon aktif merupakan karbon yang telah diaktivasi sehingga terjadi pengembangan struktur pori yang bergantung pada metode aktivasi yang digunakan. Struktur pori menyebabkan ukuran molekul teradsorpsi terbatas, sedangkan bila ukuran partikel tidak masalah, kuantitas bahan yang diserap dibatasi oleh luas permukaan karbon aktif (Austin, 1996). Karbon aktif memiliki banyak fungsi. Misalnya pada proses pengolahan air, karbon aktif berfungsi untuk menghilangkan polutan seperti seng, timbal, kuprum, krom, besi, timbal, dan uap amonia (Murti, 2008; Júnior dkk, 2009; Prabowo, 2009; Lienden dkk, 2010). Karbon aktif juga berfungsi dalam pemurnian gas seperti dengan cara desulfurisasi dan menyerap gas beracun dan bau busuk. Selain itu, karbon aktif juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan gas hydrogen dan gas metana (adsorptive gas storage). Tabel 2.1. menunjukkan fungsi karbon aktif terkait industri pengguna karbon aktif.



10

Tabel 2.1. Pengguna dan Fungsi Karbon Aktif Pengguna Industri obat dan makanan Industri minuman Kimia/perminyakan Pengolahan air Budi daya udang

Fungsi Penyaringan, penghilangan bau dan rasa Penghilangan warna dan bau pada minuman Penyulingan bahan mentah Penghilangan warna dan bau, penghilangan resin Pemurnian, penghilangan ammonia, nitrit, fenol, dan logam berat

Industri gula

Penghilangan zat-zat warna, penyerapan proses penyaringan menjadi lebih sempurna

Pemurnian gas

Penghilangan sulfur, gas beracun, bau busuk asap. Reaksi katalisator pengangkut vinil klorida, vinil asetat

Katalisator Pengolahan pupuk

Pemurnian, penghilangan bau

2.2.1. Jenis-jenis Karbon Aktif Berdasarkan penggunaannya, karbon aktif terbagi menjadi 2 jenis yaitu karbon aktif untuk untuk fasa cair dan karbon aktif untuk fasa uap. 

Karbon aktif untuk untuk fasa cair Karbon aktif untuk fasa cair biasanya berbentuk serbuk. Karbon aktif untuk fasa cair biasanya dibuat dari bahan yang memiliki berat jenis rendah seperti kayu, batubara lignit, dan bahan yang mengandung lignin seperti limbah hasil pertanian. Karbon aktif jenis ini banyak digunakan untuk pemurnian larutan dan penghilangan rasa dan bau pada zat cair misalnya untuk penghilangan polutan berbahaya seperti gas amonia dan logam berbahaya pada proses pengolahan air.



Karbon aktif untuk fasa uap Karbon aktif untuk fasa uap biasanya berbentuk butiran/granular. Karbon aktif jenis ini biasanya dibuat dari bahan yang memiliki berat jenis lebih besar seperti tempurung kelapa, batubara, dan residu minyak bumi. Karbon aktif



11

jenis ini digunakan dalam adsorpsi gas dan uap misalnya adsorpsi emisi gas hasil pembakaran bahan bakar pada kendaraan seperti CO dan NO x. Pernyataan mengenai bahan baku yang digunakan dalam pembuatan karbon aktif untuk masing- masing jenis yang telah disebutkan bukan merupakan suatu keharusan, karena ada karbon aktif untuk fasa cair yang dibuat dari bahan yang mempunyai densitas besar, seperti tulang. Kemudian dibuat dalam bentuk granular dan digunakan sebagai pemucat larutan gula. Begitu pula dengan karbon aktif yang digunakan untuk fasa uap dapat diperoleh dari bahan yang memliki densitas kecil, seperti serbuk gergaji (Sembiring,2003). 2.2.2. Struktur Fisik Karbon Aktif Struktur dasar karbon aktif berupa struktur kristalin yang sangat kecil (mikrokristalin). Karbon aktif memiliki bentuk amorf yang tersusun atas lapisan bidang datar dimana atom-atom karbon tersusun dan terikat secara kovalen dalam tatanan atom-atom heksagonal. Gambar 2.2 menunjukkan skema struktur karbon aktif. Setiap garis pada Gambar 2.2 menunjukkan lapisan atom-atom karbon yang berbentuk heksagonal dan adanya mikrokristalin dengan struktur grafit pada karbon aktif (Sudibandriyo, 2003).

Gambar 2.2. Ilustrasi Skema Struktur Karbon Aktif (Sudibandriyo, 2003)

Adanya lapisan atom-atom karbon yang berbentuk heksagonal dan adanya mikrokristalin pada karbon aktif ditunjukkan pada Gambar 2.3.



12

Gambar 2.3. Lapisan Atom Karbon Heksagonal (a) dan Struktur Mikrokristalin Karbon Aktif (b) (Sudibandriyo, 2003; Pujiyanto, 2010)

Umumnya karbon aktif berbentuk granular (butiran) dan serbuk. Karbon aktif berbentuk serbuk halus memiliki distribusi ukuran partikel 5-10 µm. Sedangkan karbon aktif berbentuk granular memiliki ukuran 0,8-1,2 mm. Porositas karbon aktif terbentuk pada saat proses karbonisasi. Pada karbon aktif terdapat 3 ukuran pori, yaitu mikropori (< 2 nm), mesopori (2 nm– 50 nm), dan makropori (> 50 nm) (Marsh, 2006). Selain itu, lebih jauh terdapat pula ukuran supermikropori (0,7 nm – 2 nm) dan ultramikropori (< 0,7 nm). Gambar 2.4 menunjukkan skema struktur pori pada karbon aktif.

Gambar 2.4. Skema Struktur Pori Karbon Aktif (Manocha, 2003)

2.2.3. Struktur Kimia Karbon Aktif Selain terdiri dari atom karbon, karbon aktif mengandung sejumlah kecil hidrogen dan oksigen yang terikat pada gugus fungsi misalnya karboksil, fenol, dan eter. Gugus fungsi ini dapat berasal dari bahan baku karbon aktif. Selain itu, gugus fungsi pada karbon aktif juga terbentuk selama proses aktivasi oleh karena adanya interaksi radikal bebas permukaan karbon dengan oksigen atau nitrogen yang berasal dari atmosfer. Gugus fungsi ini menjadikan permukaan karbon aktif Universitas Indonesia


13

reaktif secara kimia dan dapat mempengaruhi sifat adsorpsinya (Murti, 2008). Ilustrasi struktur kimia karbon aktif dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Ilustrasi Struktur Kimia Karbon Aktif (Sudibandriyo, 2003)

2.3. Proses Pembuatan Karbon Aktif Secara umum, proses pembuatan karbon aktif terdiri dari 3 tahap yaitu dehidrasi, karbonisasi, dan aktivasi. 

Dehidrasi Dehidrasi adalah proses penghilangan kandungan air yang terdapat dalam bahan baku karbon aktif dengan tujuan untuk menyempurnakan proses karbonisasi dan dilakukan dengan cara menjemur bahan baku di bawah sinar matahari atau memanaskannya dalam oven.



Karbonisasi Karbonisasi adalah proses pembakaran material organik pada bahan baku. Karbonisasi akan menyebabkan terjadinya dekomposisi material organik bahan baku dan pengeluaran pengotor. Sebagian besar unsur non-karbon akan hilang pada tahap ini. Pelepasan unsur-unsur yang volatil ini akan membuat struktur pori-pori mulai terbentuk/pori-pori mulai terbuka. Seiring karbonisasi, struktur pori awal akan berubah. Karbonisasi dihentikan bila tidak mengeluarkan asap lagi. Penambahan suhu memang diperlukan untuk mempercepat reaksi pembentukan pori. Namun, pembatasan suhu pun harus dilakukan. Suhu yang terlalu tinggi, seperti di atas 1000oC akan mengakibatkan banyaknya abu yang terbentuk sehingga dapat menutupi pori-pori dan membuat luas permukaan berkurang serta daya adsorpsinya menurun.



Aktivasi Universitas Indonesia


14

Pada proses karbonisasi, daya adsorpsi karbon tergolong masih rendah karena masih terdapat residu yang menutupi permukaan pori dan pembentukan poripori belum sempurna. Maka dari itu, perlu dilakukan proses aktivasi untuk meningkatkan luas permukaan dan daya adsorpsi karbon aktif. Pada proses ini terjadi pelepasan hidrokarbon, tar, dan senyawa organik yang melekat pada karbon tersebut. Proses aktivasi terdapat 2 jenis yaitu aktivasi fisika dan aktivasi kimiawi. 

Aktivasi Fisika Pada aktivasi secara fisika, karbon dipanaskan pada suhu sekitar 800 – 1000oC dan dialirkan gas pengoksidasi seperti uap air, oksigen, atau CO 2. Gas pengoksidasi akan bereaksi dengan karbon dan melepaskan karbon monoksida dan hidrogen untuk gas pengoksidasi berupa uap air. Senyawasenyawa produk samping pun akan terlepas pada proses ini sehingga akan memperluas pori dan meningkatkan daya adsorpsi. Gasifikasi karbon dengan uap air dan CO2 terjadi melalui reaksi bersifat endotermis berikut ini (Marsh, 2006). C + H2O → CO + H2 (117 kJ/ mol)

(2.1)

C + CO2 → 2CO (159 kJ/mol)

(2.2)

Sedangkan aktivasi fisika dengan oksigen melalui reaksi bersifat eksotermis berikut ini. C + O2 → CO2 ( -406 kJ/mol)

(2.3)

Pada aktivasi fisika, terjadi pengurangan massa karbon dalam jumlah yang besar karena adanya pembentukan struktur karbon. Namun, pada aktivasi fisika seringkali terjadi kelebihan oksidasi eksternal sewaktu gas pengoksidasi berdifusi pada karbon sehingga terjadi pengurangan ukuran adsorben. Selain itu, reaksi sulit untuk dikontrol. 

Aktivasi Kimiawi Aktivasi kimiawi biasanya digunakan untuk bahan baku mengandung lignoselulosa. Pada aktivasi ini, karbon dicampur dengan larutan kimia yang berperan sebagai activating agent. Larutan kimia yang dipakai Universitas Indonesia


15

biasanya adalah garam dari logam alkali dan alkali tanah serta zat asam seperti KOH, NaOH, ZnCl2, H3PO4, dan H2SO4. Activating agent akan mengoksidasi karbon dan merusak permukaan bagian dalam karbon sehingga akan terbentuk pori dan meningkatkan daya adsorpsi. Activating agent ini berperan sebagai dehydrating agent yang akan mempengaruhi dekomposisi pirolisis, menghambat pembentukan tar, dan mengurangi pembentukan asam asetat, metanol, dan lain-lain (Ahmadpour, 1995; Lillo dkk, 2003; Manocha, 2003). Salah satu jenis larutan kimia yang banyak dipakai sebagai activating agent dari logam alkali adalah KOH (kalium hidroksida). KOH akan bereaksi dengan karbon sehingga akan membentuk pori-pori baru serta menghasilkan karbon dioksida yang berdifusi ke permukaan karbon (Pujiyanto, 2010). Pori-pori yang terbentuk akan menghasilkan karbon aktif. KOH juga mencegah pembentukan tar, asam asetat, metanol, dan lain lain (Atmayudha, 2006). Reaksi kimia yang terjadi sebagai berikut (Sudibandriyo, 2008). 4 KOH + C ↔ 4 K + CO2 + 2 H2O

(2.5)

6 KOH + C ↔ 2 K + 3 H2 + 2 K2CO3

(2.6)

4 KOH + 2 CO2 ↔ 2 K2CO3 + 2 H2O

(2.7)

Gambar 2.6. menunjukkan ilustrasi pembentukan pori karbon aktif dengan aktivasi menggunakan KOH.

Gambar 2.6. Ilustrasi Pembentukan Pori Karbon Aktif melalui Aktivasi KOH

Gambar 2.6 menunjukkan bahwa seiring bertambahnya suhu sampai suhu aktivasi dan waktu aktivasi dicapai, KOH akan bereaksi dengan karbon



16

dan merusak bagian dalam karbon sehingga membentuk pori-pori yang semakin banyak. Aktivasi kimiawi memiliki beberapa keunggulan daripada aktivasi fisika. Pada aktivasi kimiawi, suhu aktivasi yang digunakan lebih rendah daripada yang digunakan pada aktivasi fisika. Selain itu, aktivasi kimiawi menghasilkan pembentukan struktur pori yang lebih baik, luas permukaan yang lebih tinggi, dan yield karbon aktif yang lebih besar (Ahmadpour, 1995). Penelitian yang berhubungan dengan pembuatan karbon aktif dengan aktivasi fisika dan aktivasi kimiawi sudah banyak dilakukan, beberapa dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Beberapa Penelitian Pembuatan Karbon Aktif No. 1

Nama Jurnal

Topik Penelitian

Hasil

High-Porosity Carbons

Pembuatan karbon aktif dari

Karbon aktif dengan

Prepared from Bituminous

batu bara jenis Bituminus

luas permukaan >

Coal with Potassium

dengan metode aktivasi

3000 m2/g, yang

Hydroxide Activation

kimiawi menggunakan KOH

dihasilkan pada suhu

(Teng, 1999)

dengan atmosfer N2 dengan

aktivasi 800°C selama

variasi suhu 500-1000oC dan

1 jam.

waktu 0-3 jam. 2

Influence of Different


Karbon aktif dengan

Chemical Reagents on the

batu bara jenis Bituminus

luas permukaan 3300

Preparation of Activated

dengan metode aktivasi

m2/g, dengan aktivasi

Carbon from Bituminous

kimiawi dengan variasi

KOH, suhu aktivasi

Coal (Teng, 2000)

activating agent ZnCl2,

800°C.

H3PO4, dan KOH, suhu 400900oC, selama 1 jam dengan atmosfer N2.



17

(Lanjutan) No.

Nama Jurnal

Topik Penelitian

Hasil

3

Influence of Pretreatment


Karbon aktif dengan

and Activation Conditions

batu bara Antrasit dengan

luas permukaan 900

in the Preparation of

variasi metode aktivasi fisika,

m2/g, dengan aktivasi

Activated Carbon from

dengan variasi activating gas

steam, suhu 900oC

Anthtracite (Lee, 2000)

steam dan CO2, suhu 850-

selama 3 jam.

o

950 C, waktu ½ -10 jam. 4

5

Understanding Chemical

Pencampuran bahan baku

Karbon aktif hasil

Reaction Between Carbon

dengan NaOH

terbaik dengan

and NaOH and KOH

(NaOH/C=3:1), diaktivasi

atmosfer N2 500

(Lillo, 2003)

dengan suhu 760oC, dengan

ml/min, surface area

variasi gas atmosfer N2,CO2

2193 m2/g. Hasil

dan Steam beserta variasi laju

terendah dengan CO2,

alir 40,100 dan 500 ml/min.

surface area 36 m2/g .

Production and


Karbon aktif dengan

Characterization of

limbah pinus dengan aktivasi

luas permukaan 1908

Activated Carbon from

KOH, atmosfer N2 4 l/min,

m2/g .

Pine Wastes Gasified in a

dengan variasi suhu 725-

Pilot Reactor (Garcia,

800oC selama 1 jam.

2002) 6

Adsorption of Polluting


Karbon aktif dari

Substances on Activated

sekam padi dan ampas tebu

ampas tebu luas

Carbons Prepared from

sebagai adsorben

permukaan 864 m2/g

Rice Husk and Sugarcane

polutan,dengan aktivasi

Bagasse (Kalderis, 2008)

dan dari sekam padi o

ZnCl2, suhu aktivasi 700 C

811 m2/g.

selama ½ jam,atmosfer N2 dan CO2. 7


Petroleum coke dicampur

Karbon aktif dengan

Carbon from Petroleum

dengan KOH (KOH:PC=

luas permukaan 990

Coke by KOH Chemical

2:1), dialiri gas N2 laju alir

m2/g, suhu 1073 K.

Activation for Adsorption

5cc/s, dengan variasi suhu

Heat Pump (Kawano,

aktivasi 773-1073 K selama 1

2007)

jam.



18

(Lanjutan) No. 8

Nama Jurnal

Topik Penelitian

Hasil


Bahan baku dicampur dan

Karbon aktif dengan

Carbon from Cherry

diagitasi dengan KOH

luas permukaan 1624

Stones by Activation with

(KOH:CS=3:1), dialiri gas N2

m2/g, hasil aktivasi

Potassium-Hydroxide

laju alir 100 mL/min, dengan

suhu 900oC.

(Marin, 2005)

variasi suhu aktivasi 400900oC selama 2 jam.

Beberapa penelitian pada Tabel 2.2. menunjukkan bahwa suhu dan waktu mempengaruhi pembentukan luas permukaan. Semakin tinggi suhu aktivasi, luas permukaan yang dihasilkan akan semakin besar. Peningkatan suhu selama waktu tertentu akan meningkatkan pembentukan pori-pori baru baik mikropori, mesopori, dan makropori. Namun bila suhu dan waktu meningkat terus menerus akan menyebabkan luas permukaan menurun. Suhu yang terlalu tinggi dan waktu yang terlalu lama akan meningkatkan pembentukan abu. Karbon akan lebih banyak terbakar sehingga pori-pori akan mengalami pelebaran dan pengrusakan berlebih menghasilkan penurunan luas permukaan. Suhu aktivasi dan waktu aktivasi harus disesuaikan dengan kandungan karbon pada bahan baku agar karbon yang terkandung pada bahan baku tidak habis. Bahan baku dengan kandungan karbon yang tinggi, yaitu batu bara (C>60%) biasanya menggunakan suhu aktivasi dan waktu aktivasi yang tinggi agar activating agent dan karbon bisa bereaksi secara optimal. Sedangkan bahan baku biomassa seperti material lignoselulosis dapat menggunakan suhu aktivasi dan waktu aktivasi yang tidak terlalu tinggi karena kandungan karbon yang rendah dikhawatirkan habis terbakar pada suhu tinggi dan waktu yang lama.

2.4. Ampas Tebu sebagai Bahan Baku Karbon Aktif Tebu (Saccharum officinarum) tergolong tanaman perkebunan dan hanya dapat tumbuh di daerah tropis. Hal ini menjadikan pertumbuhan dan perkembangan tebu di Indonesia tergolong baik karena curah hujan dan intensitas sinar matahari yang cukup tinggi. Tebu digunakan sebagai bahan baku untuk memproduksi gula. Proses produksi gula ini menghasilkan limbah atau residu. Universitas Indonesia


19

Limbah merupakan hasil dari suatu proses yang belum atau tidak termanfaatkan (Murti, 2008). Salah satu penggunaan efektif dari limbah agrikultural yang menjadi perhatian pada dekade terakhir adalah sebagai bahan baku dalam pembuatan karbon aktif. Banyak limbah agrikultural yang dipakai sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif karena dapat diperbaharui, tersedia dalam jumlah banyak, dan tidak terlalu mahal dari pada material lain untuk dijadikan adsorben (Nunes dkk, 2008). Proses pembuatan gula akan menghasilkan limbah berupa ampas tebu. Ampas tebu ini merupakan hasil samping proses ekstraksi cairan tebu pada industri gula. Sebagian besar pemanfaatan ampas tebu ini bernilai ekonomi yang cukup rendah misalnya hanya terbatas untuk pakan ternak. Pemanfaatan ampas tebu perlu pengembangan teknologi, salah satunya ialah dapat dijadikan bahan baku pembuatan karbon aktif. Selain itu, pemanfaatan ampas tebu ini dapat mengurangi dampak bagi lingkungan yang diakibatkan limbah. Ampas tebu dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif karena merupakan material yang mengandung lignoselulosa. Lignoselulosa merupakan unsur yang banyak mengandung karbon. Lignoselulosa terdiri dari lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Material yang mengandung lignin memiliki kandungan karbon sekitar 35% - 40%, densitas yang rendah sekitar 0,3 kg/m3 0,4 kg/m3, dan kandungan abu yang sangat sedikit (Manocha, 2003). Zat yang terkandung dalam ampas tebu dalam jumlah yang besar yaitu selulosa sekitar 37%, lignin sekitar 21%, dan hemiselulosa sekitar 28% (Bon, 2007). Karakteristik ampas tebu secara umum dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Karakteristik Ampas Tebu (Kalderis dkk, 2008) Parameter Kadar air (moisture) Kadar abu (ash content) Kadar material volatil (volatile matter) Kadar karbon (fixed carbon)

Presentase (%) 6,1 3,3 65,9 24,7

Pada Tabel 2.3. menunjukkan analisis proximate ampas tebu. Hal ini berarti bahwa fixed carbon atau kadar karbon yang dimaksud ialah kadar arang yang tidak hanya mengandung karbon melainkan masih terdapat hidrogen, oksigen, Universitas Indonesia


20

nitrogen, dan sulfur yang tidak terbawa gas. Kadar karbon ampas tebu sendiri sebesar 47 %, oksigen 44%, hidrogen 6,5 %, nitrogen 0,9% , dan sulfur 0,1 % (Winaya, 2010). Karena kandungan karbon yang cukup potensial di dalam ampas tebu, ampas tebu dapat diproses menjadi bahan baku pembuatan karbon aktif. Beberapa penelitian pembuatan karbon aktif dari ampas tebu sudah dilakukan. Pembuatan karbon aktif dari ampas tebu dengan aktivasi kimiawi melalui impregnasi menggunakan ZnCl2 sudah dilakukan, pada suhu aktivasi 700oC dan waktu 30 menit dengan variasi rasio ZnCl2 dengan bahan baku 0,25; 0,5; 0,75; dan 1. Dari penelitian ini diperoleh karbon aktif dengan luas permukaan tertinggi 864 m2/gram pada rasio ZnCl2 : ampas tebu sebesar 0,75 : 1 (Kalderis dkk, 2008). Selain itu, pembuatan karbon aktif dari ampas tebu juga sudah dilakukan dengan variasi activating agent ZnCl2, NaOH, dan H3PO4, variasi rasio activating agent dengan bahan baku, variasi suhu aktivasi dan waktu aktivasi (600 oC, 700oC, dan 800oC ; 30 menit dan 60 menit) dan menghasilkan karbon akif dengan luas permukaan tertinggi 674 m2/gram dari rasio 0,75 pada suhu aktivasi 700 oC selama 30 menit (Kalderis dkk, 2008). Pada penelitian ini, pembuatan karbon aktif juga berasal dari ampas tebu namun menggunakan activating agent yang berbeda dari penelitian sebelumnya yaitu KOH dengan melakukan variasi suhu aktivasi 600oC, 700oC, dan 800oC dan waktu aktivasi selama ½ jam dan 1 jam.

2.5. Metode BET (Brenauer-Emmet-Teller) Salah satu karakteristik karbon aktif berkualitas ialah memiliki luas permukaan yang tinggi. Semakin besar luas permukaan karbon aktif, semakin besar pula daya adsorpsinya. Luas permukaan suatu adsorben dapat diketahui dengan alat pengukur luas permukaan yang menggunakan prinsip metode BET. Pengukuran luas permukaan dengan model BET ini biasanya menggunakan nitrogen sebagai adsorbat. Pengukuran ini didasarkan pada data adsorpsi isotermis nitrogen pada suhu 77 K. Adsorpsi isotermis dengan prinsip BET merupakan jenis adsorpsi fisis. Metode BET pertama kali ditemukan oleh Brenauer, Emmet, dan Teller pada tahun 1938. Metode BET ini merupakan pengembangan dari teori Langmuir. Teori Langmuir digunakan untuk adsorpsi monolayer kemudian dikembangkan menjadi teori BET yang menyatakan bahwa adsorpsi dapat terjadi Universitas Indonesia


21

di atas lapisan adsorbat monolayer sehingga teori dan model BET ini dapat digunakan untuk adsorpsi multilayer. Ilustrasi adsorpsi isotermis dengan prinsip BET dapat dilihat pada Gambar 2.7. Gambar 2.7 menggambarkan adsorpsi multilayer, yang pada awalnya terjadi penempelan molekul pada permukaan adsorben membentuk lapisan monolayer kemudian terjadi penempelan molekul pada lapisan monolayer membentuk lapisan multilayer.

Gambar 2.7. Ilustrasi Adsorpsi Isotermis Prinsip BET

Metode BET didasarkan pada penentuan volume molekul teradsorpsi secara fisika setebal satu lapis molekul monolayer pada permukaan adsorben. Berikut persamaan BET.

𝑃 𝑉

𝑃𝑂 𝑃

−1

=

1 𝑉𝑚 𝐶

+

(𝐶−1) 𝑃 𝑉𝑚 𝐶 𝑃𝑂

(2.8)

Keterangan: C

: Konstanta BET

PO

: Tekanan uap jenuh gas yang diadsorpsi pada suhu eksperimen (kPa)

P

: Tekanan total gas saat adsorpsi (kPa)

Vm

: Volume gas yang diadsorpsi untuk monolayer (cm3)

V

: Volume gas yang diadsorpsi pada tekanan P (cm3)

Persamaan (2.8) hanya untuk P/Po bernilai antara 0,05-0,35 dan Vm dapat ditentukan. Persamaan (2.8) dapat diplot secara linear, yaitu antara 1/V((P/P o)-1) dengan P/Po, sehingga didapat persamaan dengan slope (C-1)/VmC dan intersep 1/VmC. Dari ini, akan didapat nilai Vm. Untuk mendapatkan luas permukaan adsorben, digunakan persamaan berikut. Universitas Indonesia


22

(2.9) Keterangan: N

: Bilangan Avogadro = 6.022 x 1023

Acs

: Luas penampang satu molekul adsorbat (m2)

W

: Berat sampel (gram)

Sg

: Luas permukaan adsorben/berat adsorben (m2/gram)



BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini akan dibahas diagram alir penelitian, alat dan bahan yang digunakan, variabel dalam penelitian, prosedur penelitian, dan karakterisasi luas permukaan karbon aktif. Penelitian akan dilakukan di Laboratorium Teknologi Energi Berkelanjutan, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Indonesia. 3.1. Diagram Alir Penelitian Penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada gambar diagram alir penelitian sebagaimana terlihat pada Gambar 3.1. Sedangkan untuk penjelasan langkah-langkah dapat dilihat pada bagian prosedur penelitian.


24

Preparasi Alat dan Bahan Baku

(AmpTebu.........0Tebu) Karbonisasi (T = 400oC)

Pengayakan sampai ukuran 125 mesh

Aktivasi Kimiawi

Aktivasi Fisika

Pencampuran dengan rasio activating agent (KOH)/massa ampas tebu = 3:1

Gas inert N2, laju alir = 200mL/menit

Pengadukan dan Pemanasan (+200oC, 1 jam)

Aktivasi (Suhu: 700 oC ; Waktu: 1 jam)

Gas inert N2, laju alir = 200mL/menit

Aktivasi (Suhu : 600 oC, 700 oC, 800oC ; Waktu: ½ jam dan 1 jam)

Pendinginan

Pendinginan

Pencucian

Pengeringan

Karakterisasi Luas Permukaan dengan BET

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian



25

3.2. Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini sebagai berikut: 

Grinder



Beaker Glass



Timbangan



Pengaduk Kaca



Spatula



Cawan Petri



Burner



Kaki tiga dan kasa asbes



Kompor



Penggorengan



Penyaring ukuran 125 mesh



Reaktor beserta pengontrol suhu dan laju alir Ilustrasi reaktor yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Reaktor untuk Aktivasi 

Oven



Instrumentasi Autosorb 6B Quantachrome

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini sebagai berikut: 

Ampas tebu Ampas tebu yang digunakan memiliki kadar air yang rendah.



26 

Larutan KOH Larutan ini sebagai activating agent.



HCl 5N



Air distilasi



Gas nitrogen Gas inert ini berfungsi mengontrol proses aktivasi.

3.3. Variabel Penelitian Variabel dalam penelitian ini adalah : 

Variabel bebas : suhu aktivasi, waktu aktivasi, dan sebagai pembanding yaitu karbon aktif dengan metode pemanasan/tanpa activating agent.



Variabel terikat : luas permukaan karbon aktif.



Variabel terkontrol : suhu karbonisasi serta rasio massa activating agent/massa karbon.

3.4. Prosedur Penelitian 3.4.1. Preparasi Alat dan Bahan Baku dan Karbonisasi Semua alat dan bahan untuk tahap dalam pembuatan karbon aktif ini dipersiapkan dan dipastikan ada. Sebelum memulai penelitian, timbangan diperiksa pengukurannya. Sebelum melakukan proses karbonisasi, grinder untuk mereduksi ukuran ampas tebu dipastikan dapat menyala dan kompor dipastikan dapat menyala (api) . Kemudian bahan seperti KOH, HCl, dan air distilasi dipastikan memiliki kuantitas yang cukup untuk membuat larutan activating agent KOH dan larutan pencuci. Ampas tebu direduksi ukurannya dengan grinder sampai lebih halus. Lalu ampas tebu masuk dalam proses karbonisasi. Proses karbonisasi berlangsung pada suhu 400oC dengan kondisi udara mengalir. Proses ini akan menghasilkan karbon/arang dari ampas tebu. Setelah karbonisasi, karbon yang dihasilkan didinginkan dan disaring sampai berukuran 125 mesh.



27

3.4.2. Aktivasi Pada penelitian ini, proses aktivasi dibagi menjadi 2 yaitu aktivasi kimia dan metode pemanasan/tanpa penambahan activating agent. Pada aktivasi kimia, activating agent berupa KOH berbentuk padatan sehingga KOH ditimbang kemudian dilarutkan dengan air distilasi sampai diperoleh larutan 150 mL. Kemudian serbuk karbon dicampur dengan larutan activating agent KOH dengan rasio massa KOH/massa karbon adalah 3/1. Setelah pencampuran, dilakukan pengadukan serbuk karbon dan KOH pada suhu 200oC selama 1 jam. Setelah pengadukan dan pemanasan, didapatkan karbon hasil impregnasi dengan KOH berbentuk slurry. Reaktor harus diperiksa terlebih dahulu untuk memastikan tidak ada oksigen dalam reaktor sebelum digunakan. Campuran karbon dan KOH yang berbentuk slurry ini kemudian dimasukkan dalam reaktor. Kemudian pada reaktor, dialirkan gas nitrogen dengan pengontrolan laju alir sebesar 200 mL/menit. Lalu campuran karbon dan KOH dipanaskan sehingga mencapai suhu proses yang divariasikan yaitu 600 oC, 700oC, dan 800oC dengan kenaikan suhu 10oC/menit. Pemanasan ini berlangsung selama waktu aktivasi yang divariasikan, yaitu ½ jam dan 1 jam. Pada metode pemanasan/tanpa penambahan activating agent, serbuk karbon langsung dimasukkan dalam reaktor dan dialirkan gas nitrogen dengan pengontrolan laju alir sebesar 200 mL/menit. Kemudian dipanaskan sehingga mencapai suhu proses 700 oC selama 1 jam. Setelah proses aktivasi selesai, maka akan dihasilkan produk berupa karbon aktif. Karbon aktif ini perlu diberi treatment lagi agar karbon aktif yang didapatkan benar-benar murni. 3.4.3. Pendinginan Setelah proses aktivasi dilakukan, sampel karbon aktif yang diperoleh didinginkan dengan tetap mengalirkan N2. Sampel tersebut masih terdapat di dalam reaktor dimana pemanas dalam keadaan mati (Garcia-Garcia dkk, 2002).



28

3.4.4. Pencucian Setelah pendinginan sampel dilakukan, sampel dicuci tiga kali dengan larutan HCl 5N. Kemudian dicuci lagi dengan air distilasi beberapa kali untuk menghilangkan sisa-sisa kloridanya. 3.4.5. Pengeringan Setelah dicuci, sampel dikeringkan di dalam oven. Kemudian sampel karbon aktif yang diperoleh disimpan dalam desikator agar karbon aktif tetap kering.

3.5. Teknik Pengambilan Data dan Analisis Teknik pengambilan data pada penelitian ini adalah dengan cara karakterisasi luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan. Pada penelitian ini, luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan dianalisis dengan menggunakan Autosorb 6B produksi Quantachrome yang terdapat di Laboratorium Rekayasa Reaksi Kimia dan Konversi Gas Alam, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Alat ini mampu mengidentifikasi luas permukaan karbon aktif secara langsung. Sebelum sampel dimasukkan ke dalam alat ini, sampel ditimbang terlebih dahulu untuk mengetahui massanya sehingga dapat diketahui luas permukaaannya setiap 1 gram karbon aktif. Setelah data luas permukaan semua sampel karbon aktif diperoleh, maka dibuat grafik hubungan antara suhu dan lama waktu aktivasi dengan luas permukaan karbon aktif dan grafik perbandingan luas permukaan karbon aktif dengan metode aktivasi kimiawi dengan luas permukaan karbon aktif metode pemanasan/tanpa activating agent sebagai pembanding. Hal ini bertujuan untuk mengetahui kondisi operasi (suhu dan lama waktu) aktivasi yang optimal dalam pembuatan karbon aktif dengan bahan baku ampas tebu.



BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan diuraikan mengenai hasil penelitian dan analisis dari hasil penelitian sehingga diperoleh kesimpulan dari penelitian yang dilakukan. Hasil penelitian ini yaitu karbon aktif yang dibuat dari ampas tebu dan hasil karakterisasi luas permukaan dengan pengujian BET pada karbon aktif yang dihasilkan. 4.1. Pembuatan Karbon Aktif dari Ampas Tebu Pembuatan karbon aktif ini dimulai dengan melakukan preparasi bahan dasar karbon aktif yaitu karbon yang berasal dari ampas tebu. Ampas tebu diproses menjadi karbon melalui proses karbonisasi. Setelah proses karbonisasi, maka didapatkan karbon untuk diproses menjadi karbon aktif. Kemudian karbon dicampurkan dengan larutan KOH sebagai activating agent agar karbon terimpregnasi. Hasil impregnasi diaktivasi di dalam reaktor aktivasi agar diperoleh hasil berupa karbon aktif. 4.1.1. Hasil Karbonisasi Ampas Tebu Untuk memperoleh karbon aktif, maka perlu didapatkan karbon/arang terlebih dahulu dari bahan baku yang digunakan yaitu ampas tebu. Ampas tebu diproses menjadi karbon melalui proses karbonisasi. Ampas tebu yang digunakan sudah kering dan berbentuk serat sehingga tidak perlu proses pengeringan dan penghancuran. Sebelum masuk dalam tahap karbonisasi, ampas tebu terlebih dahulu dihaluskan dengan menggunakan grinder agar ukuran tereduksi. Dengan adanya penghalusan ini, proses karbonisasi ampas tebu akan lebih merata karena semakin kecil (halus) ukuran ampas tebu, maka semakin besar luas permukaan ampas tebu yang terkena kontak dengan panas pada proses karbonisasi. Ampas tebu yang belum dihaluskan dan telah dihaluskan dapat dilihat pada Gambar 4.1.


30

Gambar 4.1. Ampas Tebu Awal (a) dan Ampas Tebu yang telah Dihaluskan (b)

Proses karbonisasi ampas tebu dilakukan secara bertahap meningkat sampai tercapai suhu 400 oC di atas pemanas. Pada suhu 400oC, air dan senyawa volatil yang terkandung pada ampas tebu sudah menghilang dan karbon dari pembakaran material lignoselulosa sudah terbentuk. Kalderis (2008) menyatakan bahwa pembakaran ampas tebu sampai menjadi karbon terjadi secara bertahap, yaitu sampai suhu 210oC, kandungan air hilang, kemudian dari 210 oC sampai 370oC terjadi dekomposisi lignoselulosa yang terdiri dari lignin, selulosa, dan hemiselulosa, dan mulai pada suhu 370oC terjadi perengkahan/pemecahan ikatan C-C. Proses karbonisasi mengeluarkan banyak asap sebagai indikasi bahwa senyawa-senyawa volatil yang terkandung pada ampas tebu menguap. Proses karbonisasi selesai ketika ampas tebu sudah sepenuhnya berubah warna menjadi hitam dan hanya sedikit asap yang keluar. Hal ini menandakan bahwa arang sudah terbentuk dan senyawa-senyawa volatil sudah menguap. Arang hasil proses karbonisasi ampas tebu ini dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2. Arang Hasil Karbonisasi Ampas Tebu



31

Sebelum karbonisasi dilakukan, ampas tebu yang telah dihaluskan ditimbang terlebih dahulu. Begitu pula setelah dilakukan karbonisasi, arang yang terbentuk ditimbang. Hal ini dilakukan untuk mengetahui yield arang hasil karbonisasi ampas tebu dalam penelitian ini. Data yield arang dalam ampas tebu dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Yield Arang dari Ampas Tebu Massa ampas tebu (gram) 26 25 25 25 20 25 25 20 20 25 25 25 30 25 25 25 25 30 40 30 30 30 30

Massa arang (gram)

Massa yang hilang (gram)

% yang hilang

Yield arang (%)

8 7 5 8 5 8 5 5 5 5 5 5 7 5 7 6 6 7 8 8 6 7 7

18 18 20 17 15 17 20 15 15 20 20 20 23 20 18 19 19 23 32 22 24 23 23

69,23 72,00 80,00 68,00 75,00 68,00 80,00 75,00 75,00 80,00 80,00 80,00 76,67 80,00 72,00 76,00 76,00 76,67 80,00 73,33 80,00 76,67 76,67

30,77 28,00 20,00 32,00 25,00 32,00 20,00 25,00 25,00 20,00 20,00 20,00 23,33 20,00 28,00 24,00 24,00 23,33 20,00 26,67 20,00 23,33 23,33

Dari data pengukuran massa di atas, diperoleh hasil rata-rata arang sebesar 24,08 % dari massa awal ampas tebu yang digunakan pada proses karbonisasi yang dilakukan. Hasil rata-rata yield ini cukup bagus karena mendekati dengan banyaknya kandungan arang (fixed carbon) dalam ampas tebu menurut literatur pada Bab 2, yaitu sebesar 24,7 %. Berdasarkan hasil rata-rata yield yang Universitas Indonesia


32

didapatkan, dapat dikatakan bahwa kandungan air, abu, dan material volatil dalam ampas tebu telah hilang. Setelah proses karbonisasi selesai, arang dari ampas tebu yang dihasilkan dihaluskan dengan menggunakan penyaring berukuran 125 mesh (sekitar 0,2 mm). Penghalusan ini bertujuan agar arang lebih berukuran homogen dan lebih kecil ukuran partikelnya. Ukuran partikel ini akan mempengaruhi luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan. Penghalusan melalui penyaringan ini akan memperkecil ukuran partikel arang. Semakin kecil ukuran partikel arang/karbon akan memperbesar luas permukaan karbon yang melakukan kontak dengan activating agent sewaktu proses aktivasi sehingga lebih banyak karbon yang teraktivasi dan semakin banyak pori-pori yang terbentuk pada setiap partikel karbon. Dengan banyaknya pori-pori yang terbentuk, luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan akan semakin tinggi. Arang/karbon ampas tebu yang telah dihaluskan dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Karbon Ampas Tebu yang telah Dihaluskan

4.1.2. Hasil Pencampuran Activating Agent dengan Karbon Pada pembuatan karbon aktif dari ampas tebu ini metode aktivasi yang digunakan ialah aktivasi kimiawi yaitu dengan cara mencampurkan activating agent dengan karbon yang dihasilkan dari karbonisasi bahan baku berupa ampas tebu. Metode aktivasi kimiawi dipilih karena memiliki beberapa keunggulan dengan aktivasi fisika seperti suhu aktivasi yang digunakan lebih rendah, yield karbon aktif lebih tinggi dan pori-pori yang terbentuk lebih banyak sehingga luas permukaan yang dihasilkan lebih tinggi. Sebagai pembanding, dilakukan juga Universitas Indonesia


33

pembuatan karbon aktif dengan hanya metode pemanasan/aktivasi fisika dengan tujuan mengetahui pengaruh metode aktivasi terhadap luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan. Pada metode pemanasan/aktivasi fisika ini, arang yang dihasilkan dari karbonisasi ampas tebu tidak dicampur dengan activating agent dan langsung masuk ke dalam reaktor untuk proses aktivasi. Activating agent yang digunakan pada penelitian ini ialah KOH. Beberapa penelitian sebelumnya telah dilakukan, pembuatan karbon aktif dengan menggunakan KOH sebagai activating agent, dengan bahan baku baik yang berasal dari batu bara, residu minyak bumi ataupun material lignoselulosa, menghasilkan luas permukaan yang tinggi (Teng, 1999; Garcia-Garcia dkk, 2002; Marin dkk, 2005; Kawano dkk, 2007). Selain itu, berdasarkan penelitian sebelumnya, material lignoselulosa yang melalui proses karbonisasi terlebih dahulu sehingga menjadi karbon akan lebih dapat bereaksi dengan KOH (Lydia, 2012). Berbeda dengan activating agent yang bersifat asam semisal ZnCl2, material lignoselulosa lebih baik langsung dicampur dengan activating agent tersebut tanpa melalui karbonisasi terlebih dahulu karena material lignoselulosa mengandung banyak oksigen dan zat asam akan bereaksi baik dengan gugus fungsi yang mengandung oksigen. KOH yang digunakan berupa padatan sehingga sebelum dilakukan pencampuran dengan karbon ampas tebu, KOH tersebut dibuat menjadi larutan. Padatan KOH ditimbang sesuai dengan perbandingan massa activating agent dengan massa karbon yang digunakan, yaitu sebesar 3:1 (Teng, 1999; Marin, 2005). Pemilihan rasio massa activating agent dengan massa karbon yang digunakan ini berdasarkan penelitian sebelumnya bahwa pada rasio tersebut karbon yang berasal dari ampas tebu akan bereaksi dengan KOH saat aktivasi menghasilkan luas permukaan yang tinggi yaitu di atas 900 m2/gram (Lydia, 2012). Padatan KOH tersebut dilarutkan ke dalam air distilasi sehingga larutan activating agent yang diperoleh sebanyak 150 mL. Kemudian larutan KOH dicampur dengan karbon yang telah ditimbang. Campuran diaduk dan dipanaskan pada suhu 200oC selama 1 jam. Pengadukan dan pemanasan ini bertujuan agar karbon terimpregnasi oleh activating agent KOH dan kandungan air pada larutan KOH dapat menguap sehingga KOH dapat bereaksi dengan karbon dan pori-pori dapat terbentuk. Setelah proses pengadukan dan pemanasan, didapatkan campuran Universitas Indonesia


34

telah berbentuk slurry berwarna hitam. Massa karbon ampas tebu dan massa larutan KOH sebelum pencampuran dan setelah pencampuran (setelah menjadi slurry) pada setiap variasi dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil Pencampuran Karbon Ampas Tebu dengan Activating Agent Variasi Suhu Waktu Aktivasi, Aktivasi o C (menit) 600 700 800

30 60 30 60 30 60

Massa karbon (gram)

Massa KOH (gram)

Massa karbon + larutan KOH (gram)

20,02 20,00 20,02 20,02 20,01 20,02

60,04 60,08 60,00 60,04 60,03 60,00

206,00 245,04 220,00 220,02 210,00 285,00

Massa slurry yang terbentuk (gram) 149,54 182,00 150,00 155,00 142,00 219,33

% Air yang menguap 27,41 25,73 31,82 29,55 32,38 23,04

Dari Tabel 4.2. dapat dilihat bahwa air yang terkandung dalam larutan activating agent KOH belum sepenuhnya menguap, sehingga campuran yang terbentuk berupa slurry yang masih terkandung air yang cukup banyak. Selain itu, hal ini disebabkan oleh KOH yang bersifat higroskopis/menarik air sehingga masih berbentuk slurry. Namun hal ini tidak menjadi masalah ataupun berpengaruh pada hasil luas permukaan karena pada saat proses aktivasi, suhu yang digunakan tinggi (600 oC, 700oC, 800oC) dan kenaikan suhunya secara bertahap sehingga air dapat menguap sepenuhnya pada saat suhu meningkat secara bertahap. 4.1.3. Hasil Proses Aktivasi Karbon Setelah melakukan pencampuran karbon dengan activating agent KOH, slurry yang terbentuk dimasukkan ke dalam reaktor aktivasi untuk tahap aktivasi. Berikut ini gambar reaktor aktivasi yang digunakan.



35

Gambar 4.4. Reaktor Aktivasi Proses aktivasi ini dilakukan dengan cara pemanasan pada suhu tinggi tanpa adanya gas oksigen sehingga dialirkan gas inert berupa nitrogen ke dalam reaktor aktivasi. Oksigen pada proses aktivasi ini ditiadakan karena oksigen yang bersifat oksidatif akan membakar atau mengikis karbon sampai habis atau tak terkontrol sehingga struktur pori-pori karbon bisa rusak dan bahan baku berupa karbon akan hilang pada hasil akhir karbon aktif. Kerusakan struktur pori-pori karbon ini dapat menghasilkan luas permukaan karbon aktif yang rendah. Pada proses aktivasi ini, diharapkan yang membakar karbon ialah KOH selaku activating agent. Proses aktivasi ini dilakukan pada suhu 600oC, 700oC, dan 800oC selama ½ jam dan 1 jam. Pemilihan variasi ini mengacu pada penelitian Kalderis (2008) mengenai pembuatan karbon aktif dari ampas tebu dimana hasil tertinggi diperoleh dari variasi suhu aktivasi 700oC selama ½ jam. Pemilihan suhu dan waktu merupakan parameter penting sewaktu proses aktivasi terkait bahan baku yang digunakan dan pembentukan struktur pori-pori. Ampas tebu merupakan salah satu material yang mengandung karbon dalam jumlah yang cukup/sedang. Pada suhu dan waktu tertentu, activating agent akan bereaksi dengan karbon sehingga membentuk pori-pori. Jika suhu yang digunakan terlalu rendah, dikhawatirkan karbon dengan activating agent tidak bereaksi optimal bahkan belum bereaksi sehingga pori-pori yang dihasilkan hanya sedikit. Namun bila Universitas Indonesia


36

suhu yang digunakan terlalu tinggi pula akan merusak struktur pori-pori karbon sewaktu aktivasi. Menurut Teng (2000), suhu di atas 800oC, memungkinkan terjadinya pemutusan ikatan matriks karbon yang mengakibatkan kerusakan pada struktur

karbon sehingga

porositas

tereduksi.

Selain

itu,

waktu

juga

mempengaruhi pembentukan pori-pori pada karbon. Lama waktu yang terlalu rendah akan menyebabkan activating agent dengan karbon tidak bereaksi secara optimal. Sedangkan waktu yang terlalu panjang juga akan menyebabkan karbon hilang atau habis bereaksi sewaktu aktivasi. Maka dari itu, pada penelitian ini dipilih variasi suhu dan waktu tersebut agar dapat diketahui kondisi optimum untuk menghasilkan luas permukaan yang tinggi. Tabel 4.3. menunjukkan hasil pengamatan kondisi selama proses aktivasi untuk semua sampel aktivasi dengan KOH pada suhu aktivasi 600oC, 700oC, 800oC dan waktu aktivasi ½ jam dan 1 jam. Tabel 4.3. Hasil Pengamatan selama Proses Aktivasi Suhu, oC 30 30-200 200-400 400-600 600/700/800

Keterangan Mengalirkan gas N2 ke reaktor selama 10 menit Mulai keluar asap putih Asap putih yang keluar semakin banyak Asap putih yang keluar berkurang Tidak ada asap putih yang keluar

600/700/800 - 200

Menurunkan suhu dengan tetap mengalirkan gas N2 ; tidak terjadi apapun secara visual

200-30

Menurunkan suhu dengan tetap mengalirkan gas N2 ; tidak terjadi apapun secara visual; mematikan reaktor sampai reaktor tidak terlalu panas dan mengeluarkan sampel.

Berdasarkan hasil pengamatan, semua variasi tidak menunjukkan perilaku yang berbeda kecuali pada aktivasi secara fisika yang hanya dilakukan pemanasan tanpa dicampur dengan KOH. Pada aktivasi fisika, asap putih yang keluar tidak banyak karena yang dimasukkan ke dalam reaktor aktivasi hanya karbon tanpa ditambah zat kimia. Asap putih yang sedikit ini menandakan bahwa dalam karbon Universitas Indonesia


37

tersebut masih terdapat sedikit material volatil yang dapat menguap/hilang pada suhu di atas suhu karbonisasi (400 oC). Pada Tabel 4.3. dapat dilihat bahwa pada suhu 30 sampai 200oC kemudian 200oC-600oC, timbul asap putih yang keluar dari reaktor menandakan bahwa pada suhu tersebut terjadi penguapan zat-zat volatil yang terkandung dalam karbon. Lalu pada suhu 600oC, 700oC, dan 800oC, asap putih sudah tidak keluar lagi karena karbon telah bereaksi dengan KOH. Ini menandakan bahwa proses aktivasi karbon telah berjalan. Setelah proses aktivasi ini berjalan, didapatkan produk karbon aktif. Produk karbon aktif yang dihasilkan berupa serbuk berwarna hitam. Pada produk karbon aktif hasil aktivasi kimia, terdapat sedikit serbuk putih seperti kapur. Ini menunjukkan bahwa reaksi karbon dengan KOH menghasilkan senyawa karbonat/kapur. Pada aktivasi kimiawi dengan KOH melibatkan reaksi kimia berikut ini (Sudibandriyo, 2008) : 4 KOH + C ↔ 4 K + CO2 + 2 H2O

(4.1)

6 KOH + 2 C ↔ 2 K + 3 H2 + 2 K2CO3

(4.2)

4 KOH + 2 CO2 ↔ 2 K2CO3 + 2 H2O

(4.3)

Selain menghasilkan senyawa karbonat, proses aktivasi ini juga menghasilkan CO2 yang berdifusi pada permukaan karbon, yang memungkinkan bereaksi dengan KOH yang masih ada membentuk senyawa karbonat lagi. Reaksi di atas juga mengeluarkan air karena KOH merupakan dehydrating agent / bersifat mendehidrasi. Pada proses aktivasi ini karbon akan bereaksi dengan KOH sehingga karbon akan terkikis (membentuk lubang) menghasilkan pembentukan pori-pori. Pembentukan pori-pori ini akan memperbesar luas permukaan karbon aktif yang diperoleh. Pada proses aktivasi, dilakukan pemanasan yang mengakibatkan terjadinya pengikisan karbon dan akan menyebabkan pengurangan massa karbon awal baik yang telah terimpregnasi maupun yang tidak terimpregnasi (pada aktivasi fisika). Tabel 4.4. berikut menunjukkan perubahan massa sebelum aktivasi dan setelah aktivasi.



38

Tabel 4.4. Persentase Kehilangan Sebelum dan Setelah Aktivasi

Aktivasi

Suhu Waktu Aktivasi, Aktivasi o C (menit) 600

Kimiawi

700 800

Fisika

700

30 60 30 60 30 60 60

Massa karbon (gram) 20,02 20,00 20,02 20,02 20,01 20,02

Massa yang masuk reaktor (gram) 149,54 182,00 150,00 155,00 142,00 219,33 20,01

Massa yang keluar reaktor (gram) 52,75 52,57 68,24 60,00 37,00 55,00 13,59

% Kehilangan 64,73 71,12 54,51 61,29 73,94 74,92 32,08

Pada Tabel 4.4. dapat dilihat bahwa pada aktivasi dengan KOH, dapat dilihat bahwa massa karbon aktif yang keluar dari reaktor lebih besar dari pada massa karbon ampas tebu sebelum pencampuran dengan KOH. Hal ini mengindikasikan bahwa KOH telah berinteraksi dengan karbon karena adanya penambahan activating agent yaitu KOH pada karbon sebelum tahap aktivasi. Selain itu, diperoleh pula persentase massa yang hilang cukup besar antara campuran karbon dan KOH dengan karbon aktif yang keluar reaktor. Ini mengindikasikan bahwa telah terjadi penguapan air yang terkandung pada campuran larutan KOH dengan karbon dan penghilangan senyawa-senyawa volatil yang masih terkandung pada bahan dasar sewaktu pemanasan/aktivasi. Persentase massa yang hilang untuk aktivasi fisika lebih sedikit/tidak sebesar pada aktivasi dengan KOH karena karbon terkikis hanya oleh pemanasan tanpa adanya agen pengoksidasi. Pada aktivasi kimiawi dengan KOH, persentase kehilangan massa cenderung bertambah seiring kenaikan suhu dan waktu. Persentase kehilangan massa terbesar terjadi pada variasi suhu 800oC selama 1 jam dengan persen kehilangan sebesar 74,92 %. Hal ini terjadi karena semakin tinggi suhu dan waktu, pemanasan akan semakin besar dan lama, sehingga degradasi material karbon dan pelepasan material-material volatil lebih banyak. 4.1.4. Proses Pencucian dan Hasil Pengeringan Karbon Aktif Setelah proses aktivasi, karbon aktif hasil aktivasi dengan KOH yang didapat masuk dalam tahap pencucian. Pencucian ini dilakukan untuk Universitas Indonesia


39

menghilangkan sisa activating agent KOH dan zat-zat hasil reaksi sewaktu aktivasi yang mungkin menutupi permukaan pori-pori karbon aktif. Bila tidak dilakukan pencucian, tertutupnya pori-pori karbon aktif oleh zat-zat hasil reaksi akan membuat luas permukaan menjadi rendah atau data luas permukaan menjadi tidak tepat. Jadi, pencucian ini bertujuan agar karbon aktif yang didapat lebih murni atau tidak terkontaminasi zat lain. Namun, karbon aktif hasil aktivasi fisika tidak perlu dicuci karena tidak adanya activating agent yang ditambahkan untuk aktivasi sehingga karbon aktif hasil aktivasi fisika langsung dapat masuk dalam tahap analisis. Tahap pencucian diawali dengan mencuci karbon aktif setelah keluar reaktor dengan larutan HCl 5N. Larutan ini berfungsi untuk menghilangkan sisasisa –OH dari activating agent pada karbon aktif dan menghilangkan zat-zat hasil reaksi sewaktu aktivasi. Sewaktu penambahan larutan HCl 5N ke karbon aktif, timbul gelembung-gelembung gas. Hal ini menandakan bahwa pada karbon aktif terdapat gas-gas hasil reaksi sewaktu aktivasi, yaitu gas H2 dan CO2, yang menutupi pori-pori karbon aktif sehingga sewaktu dilakukan pencucian, gas-gas ini keluar dari pori-pori karbon aktif tersebut. Pencucian karbon aktif dengan HCl ini dilakukan sebanyak 2-3 kali. Pada pencucian yang terakhir, tidak timbul gelembung-gelembung gas. Ini mengindikasikan bahwa gas-gas hasil reaksi dan sisa activating agent KOH sudah hilang dari karbon aktif. Setelah pencucian dengan HCl, karbon aktif dicuci dengan air distilasi. Pencucian dengan air distilasi ini bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa ion –Cl yang masih terdapat pada karbon aktif. Pencucian dengan air distilasi ini dilakukan berkali-kali sampai air distilasi mencapai pH netral. Setelah dicuci dengan air distilasi, karbon aktif dikeringkan dalam oven untuk menguapkan air. Setelah dikeluarkan dari oven, karbon aktif ditimbang, lalu dimasukkan kembali ke dalam oven untuk beberapa saat. Kemudian karbon aktif dikeluarkan dan ditimbang kembali. Hal ini dilakukan untuk memastikan sudah tidak terdapat air pada karbon aktif. Bila tidak terjadi perubahan massa, karbon aktif dapat dikatakan telah kering. Gambar 4.5. menunjukkan karbon aktif yang telah dicuci dan dikeringkan. Universitas Indonesia


40

Gambar 4.5. Hasil Akhir Karbon Aktif

Karena

proses pencucian dan pengeringan

ini

bertujuan untuk

menghilangkan zat-zat yang masih tersisa pada karbon aktif, maka terdapat pengurangan massa karbon aktif setelah keluar reaktor dan hasil akhir karbon aktif setelah pencucian dan pengeringan. Tabel 4.5. berikut ini menunjukkan perubahan massa yang terjadi setelah pencucian dan pengeringan karbon aktif.

Tabel 4.5. Hasil Pencucian dan Pengeringan Karbon Aktif Waktu Suhu Aktivasi Aktivasi (menit) 600 oC 700 oC 800 oC

30 60 30 60 30 60

Massa sebelum dicuci & dikeringkan (gram) 52,75 52,57 68,24 60,00 37,00 55,00

Massa karbon aktif (gram)

% Yield karbon aktif

8,67 9,09 9,60 9,31 5,40 8,46

16,44 17,29 14,07 15,52 14,59 15,39

Dari hasil pencucian dan pengeringan dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu aktivasi, yield karbon aktif yang didapat semakin rendah. Ini terjadi karena semakin tinggi suhu aktivasi, pemanasan semakin besar, karbon semakin terkikis akibat semakin banyak terjadi reaksi antara karbon dengan KOH sehingga hasil reaksi pun semakin banyak yang keluar dari karbon aktif. Namun semakin bertambahnya lama waktu aktivasi, yield yang didapat untuk setiap suhu bertambah. Hal ini terjadi karena adanya kesalahan relatif sewaktu pencucian, pengeringan, dan penimbangan karbon aktif. Setelah dilakukan pencucian dan Universitas Indonesia


41

pengeringan, diperoleh karbon aktif yang lebih murni untuk dilakukan tahap analisis luas permukaan selanjutnya.

4.2. Karakterisasi Luas Permukaan Karbon Aktif Luas permukaan karbon aktif merupakan salah satu aspek penting dalam pemilihan karbon aktif yang berkualitas. Karbon aktif dengan luas permukaan yang tinggi merupakan adsorben yang potensial untuk penggunaannya pada proses adsorpsi. Luas permukaan karbon aktif pada penelitian ini diukur dengan metode BET dengan menggunakan instrumentasi Autosorb. Hasil pengujian luas permukaan karbon aktif pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.6 berikut.

Tabel 4.6. Hasil Pengujian Luas Permukaan Karbon Aktif Jenis Aktivasi

Kimiawi/KOH

Fisika

Suhu (oC)

Waktu (menit)

600 600 700 700 800 800 700

30 60 30 60 30 60 60

Luas Permukaan BET (m2/gram) 580,4 208,7 1132 938,2 1135 987,3 293

Dari hasil pengujian luas permukaan karbon aktif dapat dilihat bahwa luas permukaan tertinggi diperoleh dari karbon aktif hasil aktivasi dengan KOH pada suhu 800oC selama 30 menit yaitu sebesar 1135 m2/gram. Sedangkan hasil terendah didapatkan dari karbon aktif hasil aktivasi dengan KOH pada suhu 600oC selama 60 menit yaitu sebesar 208,7 m2/gram. Begitu pula dengan karbon aktif hasil aktivasi fisika yang menghasilkan luas permukaan yang rendah sebesar 293 m2/gram. Dari hasil pengujian ini dapat dilihat bahwa metode aktivasi yang digunakan, suhu aktivasi kimiawi, dan waktu aktivasi kimiawi mempengaruhi luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan. Hasil luas permukaan karbon aktif untuk aktivasi fisika hanya dengan metode pemanasan dan aktivasi kimiawi dengan KOH dapat dilihat pada Gambar 4.6. berikut. Universitas Indonesia


42

Luas Permukaan, m2/gram

1150 1050 950 850 750 650 550 450 350 250 150

Aktivasi Fisika Akt.KOH 1/2 jam Akt.KOH 1 jam

500

600 700 Suhu Aktivasi, oC

800

Gambar 4.6. Hubungan Luas Permukaan dengan Aktivasi KOH dan Aktivasi Fisika sebagai Pembanding

Dari Gambar 4.6. terlihat bahwa hampir seluruh karbon aktif hasil aktivasi kimiawi dengan KOH menghasilkan luas permukaan yang lebih tinggi dari pada dengan metode aktivasi fisika/metode pemanasan sehingga penggunaan KOH sebagai activating agent untuk aktivasi karbon dari ampas tebu lebih baik daripada hanya dengan metode pemanasan. Pada penelitian ini didapatkan hampir seluruh karbon aktif hasil aktivasi kimiawi dengan KOH menghasilkan luas permukaan yang lebih tinggi dari pada karbon aktif hasil aktivasi fisika yang hanya dengan metode pemanasan. Hasil ini menunjukkan bahwa adanya activating agent akan mengoksidasi atau mengikis karbon sehingga terbentuk pori-pori yang lebih banyak pada karbon yang akan mempengaruhi luas permukaan yang didapat. Pada aktivasi fisika, perlakuan pada karbon hanya dengan metode pemanasan untuk membentuk pori-pori dan tidak ada suplai pengoksidasi untuk membentuk banyak pori-pori pada karbon sehingga luas permukaan yang dihasilkan lebih rendah. Selain itu, aktivasi fisika untuk karbon pada penelitian ini dilakukan pada suhu 700oC selama 1 jam. Suhu dan waktu ini diperkirakan tidak optimal dan dibutuhkan suhu dan waktu yang lebih tinggi lagi agar pori-pori yang terbentuk lebih banyak. Pada umumnya penelitian yang menggunakan aktivasi fisika menggunakan suhu aktivasi yang lebih tinggi yaitu di atas 900oC dan waktu aktivasi yang lebih lama yaitu di atas 2 jam (Lee, 2000; Universitas Indonesia


43

Wu, 2005). Hal ini pula yang menjadikan aktivasi kimiawi lebih unggul yaitu dapat menggunakan suhu aktivasi yang lebih rendah. Pada hasil penelitian metode aktivasi kimiawi dengan KOH, suhu aktivasi dan lama waktu aktivasi yang digunakan mempengaruhi luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan. Pengaruh suhu aktivasi dan waktu aktivasi terhadap luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Luas Permukaan, m2/gram

1150 1050 950 850 750 650 550 450 350 250 150

Akt.KOH 1/2 jam Akt.KOH 1 jam

500

600 700 Suhu Aktivasi, oC

800

Gambar 4.7. Hubungan Luas Permukaan dengan Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi yang Digunakan

Dari grafik pada Gambar 4.7. dapat dilihat bahwa luas permukaan karbon aktif bertambah seiring meningkatnya suhu aktivasi baik pada waktu aktivasi ½ jam maupun 1 jam. Hal ini karena semakin tinggi suhu aktivasi, pemanasan semakin besar, karbon semakin terkikis dan pori-pori semakin banyak yang terbentuk dan terbuka. Dengan meningkatnya suhu aktivasi, pembentukan mikropori dan mesopori bertambah sehingga luas permukaan yang dihasilkan semakin tinggi (Kalderis, 2008). Hasil aktivasi dengan KOH yang memberikan luas permukaan yang paling tinggi di antara yang lainnya diperoleh dari karbon aktif dengan suhu aktivasi 700oC dan 800oC yaitu sebesar 1132 m2/gram dan 1135 m2/gram. Perbedaan/rentang luas permukaan pada suhu-suhu tersebut tidak menghasilkan selisih yang terlalu jauh sehingga dapat dikatakan bahwa pada suhu-suhu aktivasi tersebut (700oC dan 800oC) karbon dengan KOH bereaksi secara optimal Universitas Indonesia


44

membentuk pori-pori, semakin banyak pori-pori yang terbentuk, luas permukaan yang dihasilkan semakin besar pula. Pada Gambar 4.7. pula dapat dilihat bahwa garis kenaikan luas permukaan tidak menunjukkan kemiringan yang terlalu signifikan seperti memasuki daerah-daerah titik jenuh luas permukaan dan akan menurun luas permukaannya bila suhu ditingkatkan. Sedangkan pada suhu aktivasi 600oC, luas permukaan yang diperoleh hanya sebesar 208,7 m2/gram dan 580,4 m2/gram. Hal ini mengindikasikan bahwa pada suhu 600oC, sudah terjadi inisiasi reaksi antara karbon dengan KOH namun belum berjalan secara optimal sehingga pori-pori karbon belum sepenuhnya terbuka dan belum banyak terbentuk pori-pori. Sedikitnya pori-pori yang terbentuk ini menyebabkan luas permukaan yang dihasilkan rendah. Namun untuk pengaruh suhu aktivasi terhadap luas permukaan ini belum diketahui titik optimum luas permukaan sehingga belum diketahui pasti suhu aktivasi maksimum yang dapat digunakan agar luas permukaan yang dihasilkan tinggi. Hal ini perlu diketahui karena pada aktivasi kimiawi suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan kerusakan pada struktur karbon sehingga lubang pori-pori yang terbentuk terlalu besar dan mengakibatkan rendahnya luas permukaan. Pada aktivasi kimiawi dengan KOH, lama waktu aktivasi juga mempengaruhi luas permukaan yang dihasilkan karbon aktif. Hal ini dapat dilihat pada grafik di Gambar 4.7. Dari Gambar 4.7. terlihat bahwa untuk karbon aktif yang berasal dari ampas tebu ini, semakin lama waktu aktivasi, luas permukaan yang dihasilkan semakin rendah. Luas permukaan tertinggi diperoleh dari karbon aktif hasil suhu aktivasi 800oC selama ½ jam yaitu sebesar 1135 m2/gram dan luas permukaan terendah diperoleh dari karbon aktif hasil suhu aktivasi 600 oC selama 1 jam yaitu sebesar 208,7 m2/gram. Pada setiap suhu aktivasi yang sama, diperoleh luas permukaan karbon aktif hasil waktu aktivasi selama ½ jam lebih tinggi dari pada luas permukaan yang diperoleh dari waktu aktivasi selama1 jam. Hal ini terkait dengan kandungan arang dalam ampas tebu yang dikatakan tidak terlalu tinggi yaitu sebesar 24,7%. Selain itu, berdasarkan pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, perlakuan aktivasi karbon dari ampas tebu digunakan lama waktu aktivasi selama ½ jam / 30 menit (Kalderis dkk, 2008). Bila kandungan karbon dari bahan baku tidak terlalu tinggi dan digunakan waktu Universitas Indonesia


45

aktivasi terlalu lama dan suhu aktivasi yang cukup tinggi, akan terjadi kerusakan struktur karbon karena pemanasan dengan waktu yang panjang menyebabkan pengikisan/penggerusan karbon berlebihan. Selain itu, luas permukaan yang semakin rendah seiring kenaikan lama waktu aktivasi ini berhubungan dengan diameter pori karbon aktif yang dihasilkan pada penelitian ini. Tabel 4.7. menunjukkan diameter pori karbon aktif yang dihasilkan pada penelitian ini.

Tabel 4.7. Diameter Pori Karbon Aktif Jenis Aktivasi

Kimiawi/KOH

Suhu (oC) 600 600 700 700 800 800

Waktu (menit) 30 60 30 60 30 60

Diameter Pori (Å) 70,9 78,5 74,9 69,5 83,5 86,3

Pada Tabel 4.7. dapat dilihat bahwa semakin lama waktu aktivasi, diameter pori karbon aktif yang dihasilkan cenderung membesar/bertambah. Kenaikan ukuran diameter pori ini berarti bahwa pori-pori karbon aktif membesar/melebar dan hal ini menyebabkan luas permukaan karbon aktif menurun. Menurut Teng (1999), bertambahnya lama waktu aktivasi dapat menyebabkan keretakan dan pecahnya dinding-dinding pori karbon, yang mengakibatkan luas permukaan berkurang. Semakin terkikis/tergerus karbon, pori-pori yang sudah terbentuk dengan baik akan melebar/membesar yang mengakibatkan luas permukaan yang dihasilkan akan rendah. Pada suhu aktivasi 600oC dan lama waktu aktivasi 1 jam, luas permukaan yang dihasilkan adalah yang paling rendah di antara yang lainnya, yaitu sebesar 208,7 m2/gram. Hal ini mengindikasikan bahwa pada suhu aktivasi 600 oC selama 1 jam, reaksi yang terjadi antara karbon dengan KOH belum optimal dan karbon terkikis/tergerus lebih banyak akibat dari pemanasan pada suhu yang cukup tinggi dalam jangka waktu yang lama. Suplai pengoksidasi berupa KOH belum bekerja atau berinteraksi dengan karbon secara optimal sehingga pori-pori yang terbentuk sedikit. Selain itu, memungkinkan pula pori-pori yang sudah terbentuk ini melebar Universitas Indonesia


46

atau membesar karena pemanasan yang lebih lama yang dapat menyebabkan perengkahan karbon. Sedikitnya pori-pori yang terbentuk dan pelebaran pori-pori inilah yang menyebabkan luas permukaan yang dihasilkan menjadi rendah.



BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan : 1. Karbon aktif dari ampas tebu mampu menghasilkan luas permukaan yang tinggi yaitu sebesar 1135 m2/gram. Hasil ini diperoleh dari metode aktivasi kimiawi dengan KOH dengan suhu aktivasi 800oC dan waktu aktivasi selama ½ jam. 2. Metode aktivasi kimiawi menghasilkan luas permukaan yang lebih tinggi dari pada metode aktivasi fisika pada pembuatan karbon aktif dari ampas tebu. Luas permukaan karbon aktif hasil aktivasi fisika sebesar 293 m2/gram sedangkan luas permukaan karbon aktif hasil metode aktivasi kimiawi dapat mencapai 1135 m2/gram. 3. Suhu aktivasi yang digunakan pada metode aktivasi kimiawi dengan KOH berpengaruh terhadap luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan. Semakin tinggi suhu aktivasi, luas permukaan yang diperoleh semakin besar. Pada suhu aktivasi 600oC luas permukaan tertinggi sebesar 580,4 m2/gram dan pada suhu aktivasi 800oC luas permukaan tertinggi sebesar 1135 m2/gram. 4. Lama waktu aktivasi pada metode aktivasi kimiawi dengan KOH berpengaruh terhadap luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan. Semakin lama waktu aktivasi, luas permukaan yang diperoleh semakin rendah. Untuk waktu aktivasi selama ½ jam luas permukaan tertinggi ialah 1135 m2/gram dan untuk waktu aktivasi selama 1 jam luas permukaan tertinggi ialah 987,3 m2/gram. 5. Untuk pembuatan karbon aktif dari ampas tebu, lebih baik menggunakan waktu aktivasi selama ½ jam. Saran : 1. Melakukan uji analisis struktur permukaan dengan SEM agar perubahan struktur permukaan yaitu struktur pori-pori dari bahan baku berupa ampas tebu, karbon, dan karbon aktif dapat diketahui.


48



DAFTAR PUSTAKA

Atmayudha, A. 2007. Skripsi : Pembuatan Karbon Aktif Berbahan Dasar Tempurung Kelapa dengan Perlakuan Aktivasi Terkontrol serta Uji Kinerjanya. Depok : Universitas Indonesia. Austin, G.T. 1996. Industri Proses Kimia. Jakarta : Erlangga. Bon, E. P. S. 2009. Ethanol Production via Enzymatic Hydrolysis of Sugarcane Bagasse and Straw. Science and Technology. Brazil. Garcia-Garcia, A., Gregorio, A., Boavida, D., Gulyurtlu, I. 2002. Production And Characterization of Activated Carbon from Pine Wastes Gasified in A Pilot Reactor. National Institute of Engineering and Industrial Technology, Estrada do Paço do Lumiar, 22, Edif. J, 1649-038, Lisbon, Portugal. Júnior, O. K., Gurgel, L. V. A., et al. 2009. Adsorption of Cu(II), Cd(II), and Pb(II) from Aqueous Single Metal Solutions by Mercerized Cellulose and Mercerized Sugarcane Bagasse Chemically Modified with EDTA Dianhydride (EDTAD). Carbohydrate Polymers77(3) : 643-650. Kalderis, D., Bethanis, S., et al. 2008. Production of Activated Carbon from Bagasse And Rice Husk by a Single-Stage Chemical Activation Method at Low Retention Times. Bioresource Technology 99(15): 6809-6816. Kalderis, D., Koutoulakis, D., et al. 2008. Adsorption of Polluting Substances on Activated Carbons Prepared from Rice Husk and Sugarcane Bagasse. Chemical Engineering Journal 144(1) : 42-50. Kawano, T., Kubota, M., Oyango, M.S., Watanabe, F., Matsuda, H. 2008. Preparation of Activated Carbon from Petroleum Coke by KOH Chemical Activation for Adsorption Heat Pump. Applied Thermal Engineering 28(8–9): 865-871. Lienden, C., Shan. L., Rao, S., Ranieri, E., Young, T.M. 2010. Metals Removal from Stormwater by Commercial and Non-Commercial Granular Activated Carbons. Water Environment Research 82(6) : 351-356. Lillo-Rodenas,

M.A.,

Amoros-Cazorla,

D.,

Solano-Linares,

A.

2003.

Understanding Chemical Reaction Between Carbon and NaOH and KOH


49

An Insight into the Chemical Activation Mechanism. Carbon 41 : 267275. Lydia. 2012. Skripsi : Pembuatan Karbon Aktif dari Ampas Tebu dengan Aktivasi Kimia Menggunakan KOH dan ZnCl2. Depok : Universitas Indonesia. Manocha, S.M. 2003. Porous Carbons. Sadhana 28 : 335-348. Maron, S.H., Lando, J. 1974. Fundamental of Physical Chemistry. New York : Macmillan Publishing Co. Inc. Marsh, H., Rodriguez.-Reinoso, F. 2006. Activated Carbon. Netherlands : Elsevier Science & Technology Books. Murti, S. 2008. Skripsi : Pembuatan Karbon Aktif dari Tongkol Jagung untuk Adsorpsi Molekul Amonia dan Ion Krom. Depok : Universitas Indonesia. Nunes, A.A., Franca, A.S., Oliveira, L. S. 2009. Activated Carbons from Waste Biomass: An Alternative Use for Biodiesel Production Solid Residues. Bioresourse Technology 100: 1786-1792. Olivares-Marín, M., Fernández-González, C., Macias-Garcia, A., Gomez-Serano, V. 2006. Preparation of Activated Carbons from Cherry Stones by Activation with Potassium Hydroxide.Applied Surface Science 252(17): 5980-5983. Prabowo, A. L. 2009. Skripsi : Pembuatan Karbon Aktif dari Tongkol Jagung serta Aplikasinya untuk Adsorpsi Cu, Pb, dan Amonia. Depok : Universitas Indonesia. Pujiyanto. 2010. Tesis : Pembuatan Karbon Aktif Super dari Batubara dan Tempurung Kelapa. Depok : Universitas Indonesia. Roberts Paul, V., Leckie James, O., et al. 1978. Pyrolysis for the Production of Activated Carbon from Cellulosic Solid Wastes. Solid Wastes and Residues, American Chemical Society 76 : 392-410. Sudibandriyo, M. 2003. Ph. Dissertation : A Generalized Ono-KondoLattice Model for High Pressure on Carbon Adsorben. Oklahoma : Oklahama State University. Teng, H., Hsu, L. 2000. Influence of Different Chemical Reagents on the Preparation of Activated Carbon from Bituminous Coal. Fuel Processing Technology 64 : 155-166. Universitas Indonesia


50

Wijayanti, R. 2009. Skripsi : Arang Aktif dari Ampas Tebu sebagai Adsorben pada Pemurnian Minyak Goreng Bekas. Bogor : Institut Pertanian Bogor. Winaya, I. N. S., Susila, I.B. 2010. Co-FiringSistem Fludized Bed Berbahan Bakar Batubara danAmpas Tebu. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Cakra M 4(2): 180-188. Wu, F., Tseng, R., Juang, R. 2005. Comparisons of Porous and Adsorption Properties of Carbons Activated by Steam and KOH. Journal of Colloid and Interface Science 283 : 49–56.



LAMPIRAN


52



53



54



55



56



57



58



59



60



61



62



63



64



65



66



67



68



69



70



71



UNIVERSITAS INDONESIA PEMBUATAN KARBON AKTIF BERBAHAN BAKU AMPAS TEBU DENGAN AKTIVASI KALIUM HIDROKSIDA SKRIPSI

Recommend Documents