19
COg + l2O
2
g → CO
2
g ∆H = - 1192,44 kkal
H
2
g + l2O
2
g → H
2
Og ∆H = - 995,792 kkal
Akan tetapi kehadiran gas O
2
dalam retort aktivasi akan menimbulkan masalah terutama karena sangat sulit dikontrol, sehingga menyebabkan terjadi reaksi
eksoterm terhadap karbon. Cs + O
2
g → CO
2
g ∆H = - 92,4 kkal
2Cs + O
2
g → 2COg ∆H = - 53,96 kkal
Beberapa gas pengoksidasi yang dapat digunakan untuk aktivasi arang secara fisika, antara lain uap air H
2
O, gas CO
2
atau N
2
, H
2
, Br
2
, O
3
, argon, atau CH
4
Basumatary et al. 2005. Selama pengaktifan dengan gas-gas pengoksidasi, lapisan-lapisan karbon
kristalit yang tidak teratur akan mengalami pergeseran yang menyebabkan permukaan kristalit atau celah menjadi terbuka sehingga gas-gas pengaktif yang
lembam dapat mendorong residu-residu hidrokarbon seperti senyawa ter, fenol, metanol dan senyawa lain yang menempel pada permukaan arang. Cara yang
sangat efektif untuk mendesak residu-residu tersebut adalah dengan mengalirkan gas pengoksidasi pada permukaan materi karbon Pari, 1996.
2.6.2 Sifat-sifat arang aktif
1. Sifat-sifat kimia Arang aktif tidak hanya mengandung atom karbon saja, tetapi juga
mengandung sejumlah kecil oksigen dan hidrogen yang terikat secara kimia dalam bentuk gugus-gugus fungsi yang bervariasi, misalnya gugus karbonil CO,
karboksil COO
-
, fenol, lakton, dan beberapa gugus eter. Oksigen pada permukaan arang, kadang-kadang berasal dari bahan baku atau dapat juga terjadi
pada proses aktivasi dengan uap H
2
O atau udara. Keadaan ini biasanya dapat menyebabkan arang bersifat asam atau basa Brennan et al. 2001. Pada umumnya
bahan baku arang aktif mengandung komponen mineral. Komponen ini menjadi lebih pekat selama proses aktivasi arang. Di samping itu, bahan-bahan kimia yang
digunakan pada proses aktivasi sering kali menyebabkan perubahan sifat kimia arang yang dihasilkan.
20
2. Sifat-sifat fisika Berdasarkan sifat fisika, arang aktif mempunyai beberapa karakteristik,
antara lain berupa padatan yang berwarna hitam, tidak berasa, tidak berbau, bersifat higroskopis, tidak larut dalam air, asam, basa ataupun pelarut-pelarut
organik Hassler, 1974. Di samping itu, arang aktif juga tidak rusak akibat pengaruh suhu maupun penambahan pH selama proses aktivasi. Selanjutnya
Hartoyo 1974 mengemukakan bahwa sifat fisik arang aktif dibagi dua macam : 1. Sifatnya keras dan bobot jenis tinggi, sesuai untuk bahan adsorpsi gas
2. Sifatnya lunak dan bobot jenis rendah, sesuai untuk bahan adsorpsi cairan
2.6.3 Struktur arang aktif
Arang aktif mempunyai struktur berupa jaringan berpilin dari lapisan- lapisan karbon yang tidak sempurna, yang dihubungsilangkan oleh suatu jembatan
alifatik. Menurut Kyotani 2000, luas permukaan, dimensi dan distribusi atom- atom karbon penyusun struktur arang aktif sangat tergantung pada bahan baku,
kondisi karbonasi dan proses aktivasinya. Susunan atom-atom karbon pada arang aktif mirip susunan atom-atom karbon dalam grafit, yang terdiri atas pelat-pelat
datar. Atom-atom karbon penyusun struktur grafit terikat secara kovalen di dalam suatu kisi heksagonal dengan susunan paralel Hirose et al. 2002.
Penelitian dengan sinar X memperlihatkan bahwa cincin-cincin enam atom karbon dengan susunan karbon yang teratur dan membentuk pelat-pelat. Pelat-
pelat karbon heksagonal dalam struktur grafit terorientasi tegak lurus terhadap sumbunya. Sedangkan struktur arang aktif berbeda dengan struktur grafit, karena
pelat-pelat karbon heksagonal dalam struktur arang aktif tidak terorientasi sempurna terhadap sumbunya Sokjvyov et al. 2002 dalam Gani, 2007.
Perbedaan ini berpengaruh pada besar kecilnya derajat kristalinitas, sehingga pelat-pelat tersebut bertumpuk satu sama lain secara tidak beraturan membentuk
kristalit Wigman 1986 dalam Pari, 2004. Besar kecilnya ukuran pori dari kristalit-kristalit arang aktif selain
tergantung pada suhu karbonisasi juga bahan baku yang digunakan. Ukuran porinya dapat berkisar antara 10 Å sampai lebih besar dari 250 Å. Buekens et al.
21
1985 dalam Rumidatul 2006 membagi besarnya ukuran pori ke dalam tiga katagori yaitu :
1. Makropori yang berukuran diameter lebih besar dari 250 Å dengan volume
sebanyak 0,8 mlg dan permukaan spesifik antara 0,5 - 2 m
2
g. 2. Mesopori yang berukuran diameter berkisar antara 50 - 250 Å dengan volume
0,1 mlg dan permukaan spesifik antara 20 - 70 m
2
g. 3. Mikropori yang berukuran diameter lebih kecil dari 50 Å dan terbagi atas tiga
bagian yaitu : a.
Maksi mikropori diameter antara 25 - 50 Å, dapat digunakan untuk menyerap pigmen tanaman dan sangat baik untuk adsorpsi molase.
b. Mesi mikropori diameter antara 15 - 25 Å yang sangat baik untuk
menyerap zat warna terutama metilen biru. c.
Mini mikropori diameter lebih kecil dari 15 Å yang dapat digunakan dengan baik untuk penyerapan yodium dan fenol.
Distribusi ukuran pori merupakan parameter yang penting dalam hal kemampuan daya serap arang aktif terhadap molekul yang ukurannya bervariasi.
Disamping distribusi pori, bentuk pori merupakan parameter yang khusus untuk daya serap arang aktif yang terjadi. Pori-pori dengan bentuk silinder lebih mudah
tertutup yang menyebabkan tidak aktifnya bagian permukaan dari arang aktif tersebut. Bila arang aktif digunakan untuk penjernihan air, lebih banyak
dibutuhkan pori-pori yang terbuka karena air sebagian besar mengandung macam- macam partikel.
2.6.4 Daya serap arang aktif Daya serap arang aktif merupakan suatu akumulasi atau terkonsentrasinya
komponen di permukaanantar muka dalam dua fasa. Bila ke dua fasa saling berinteraksi, maka akan terbentuk suatu fasa baru yang berbeda dengan masing-
masing fasa sebelumnya. Hal ini disebabkan karena adanya gaya tarik-menarik antar molekul, ion atau atom dalam ke dua fasa tersebut. Gaya tarik-menarik ini
dikenal sebagai gaya Van der Walls. Pada kondisi tertentu, atom, ion atau molekul dalam daerah antar muka mengalami ketidak seimbangan gaya, sehingga mampu
menarik molekul lain sampai keseimbangan gaya tercapai Manocha 2003.
22
Menurut Agustina 2004, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap arang aktif, yaitu: 1 sifat arang aktif; 2 sifat komponen yang diserapnya: 3
sifat larutan; dan 4 sistem kontak. Daya serap arang aktif terhadap komponen- komponen yang berada dalam larutan atau gas disebabkan oleh kondisi
permukaan dan struktur porinya Guo et al. 2007. Beberapa literatur lain melaporkan bahwa pada umumnya penyerapan oleh arang aktif tergolong
penyerapan secara fisik. Hal ini disebabkan oleh pori yang banyak dan permukaannya luas. Faktor lain yang mempengaruhi daya serap arang, yaitu sifat
polaritas dari permukaan arang. Sifat ini sangat bervariasi untuk setiap jenis arang aktif, karena hal ini sangat bergantung pada bahan baku, cara pembuatan arang
dan bahan pengaktif yang digunakannya Lee dan Radovic, 2003.
2.6.5 Jenis arang aktif
