3. Elektrokoagulasi
Pengolahan limbah cair dari industri pembuatan biodisel juga dapat dilakukan dengan metoda elektrokoagulasi. Dari uji terhadap variasi jenis elektroda Fe-Fe, Fe-
C, C-C, Al-C dan Al-Al, didapat elektroda dengan hasil optimum pada pasangan elektroda Al-C, dengan arus 8,32 mAcm
2
, dengan pH awal 6, metoda elektrokoagulasi ini dapat menurunkan nilai COD 55,7 , minyak dan Lemak 97,8
dan total padatan terlarut 97,5 . Endapan yang diperoleh dari metode juga lebih sedikit jika dibandingkan dengan metode konvensional Saringsan, dkk., 2009.
2.2 Karbon Aktif
Karbon aktif merupakan karbon amorf dari pelat-pelat datar disusun oleh atom-atom C yang terikat secara kovalen dalam suatu kisi heksagonal datar dengan satu atom C
pada setiap sudutnya yang luas permukaan berkisar antara 300 m
2
g hingga 3500 m
2
g dan ini berhubungan dengan struktur pori internal sehingga mempunyai sifat sebagai adsorben Taryana.,2002.
Berlimpahnya tempurug kelapa sawit sebagai hasil dari industri minyak kelapa sawit mendorong keinginan untuk meningkatkan nilai ekonomi bahan
tersebut.Salah satu upaya yang dilakukan adalah perosesan tempurung kelapa sawit menjadi karbon aktif. Bahan karbon aktif ini banyak digunakan dalam industri
khususnya di bidang perminyakan,pengolahan air,industri gas, makanan dan minuman,obat-obatan dan industri kimia.
Karbon aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing- masing berikatan secara
kovalen.Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar. Selain komposisi dan polaritas, struktur pori juga merupakan faktor yang penting
diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil pori-
Universitas Sumatera Utara
pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah.Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan
agar menggunakan karbon aktif yang telah dihaluskan. Puspita, D., 2008 Arang aktif tersusun dari suatu jaringan pori-pori yang rumit dan dapat dibagi
menjadi dua bagian menurut ukuranya : a.
Makropori adalah pori-pori arang aktif deengan diameter lebih besar dari 500 Å. Pori-pori ini merupakan kapiler yang besar yang menyebar
keseluruh bagian partikel. b.
Mikropori adalah arang aktif dengan diameter antara 10-500 Å dan merupakan cabang dari makropori.
Secara umum susunan pori-pori yang ada dalam karbon aktif berhubungan dengan permukaan luar dari partikel. Pori mikro merupakan cabang dari pori transisi dan
dapat menyerap pelarut dan adsorbat dengan ukuran yang lebih kecil Samuel, 1983. Secara umum proses pembuatan karbon aktif dari tempurung kelapa sawit
dilakukan dalam tiga tahap proses yaitu tahap persiapan, tahap karbonisasi, dan tahap aktivasi. Tahap persiapan dilakukan dengan pembersihan tempurung dari serabut dan
sisa daging buah yang menempel di tempurung, dipanaskan dalam oven pada suhu 110
o
C selama satu jam.
Tahap karbonisasi dilakukan dengan memasukkan sejumlah tempurung kedalam peralatan furnace pada suhu antara 300-500
o
C selama kurang lebih 3 jam. Tahap aktivasi dilakukan dengan perendaman dalam aktifatorkimia NaCl, NaOH,
dan HCl dengan konsentrasi 2 selama 1-4 jam Singgih, 2010. Karbonisasi adalah proses pemecahan peruraian selulosa menjadi karbon
pada suhu sekitar 275
o
C Tutik Fauziah, 2001. Proses karbonisasi terdiri dari empat tahap yaitu:
Universitas Sumatera Utara
Tahap I, pada suhu 100 -120
o
C terjadi penguapan air dan sampai pada suhu 270
o
C mulai terjadi peruraian selulosa. Distilat mengandung asam organik dan sedikit
metanol. Asam asetat terbentuk pada suhu 200-270
o
C. Tahap II, pada suhu 270 – 310
o
C reaksi eksotermik berlangsung dimana terjadi peruraian selulosa secara intensif menjadi larutan piroligant, gas kayu dan
sedikit tar. Asam merupakan asam organik dengan titik didih rendah seperti asam asetat sedangkan gas yang dihasilkan terdiri dari CO dan CO
2
. Tahap III, pada suhu 310 – 500
o
C terjadi peruraian lignin, lebih banyak dihasilkan tar sedangkan larutan piroligant menurun, gas CO
2
menurun sedangkan gaas CO dan CH
4
dan H
2
meningkat.
Tahap IV, pada suhu 500-1000
o
C merupakan tahap pemurnian arang atau kadar karbon Sudrajat, 1994.
Faktor faktor yang mempengaruhi proses karbonisasi adalah : 1.
Waktu karbonisasi, bila waktu karbonisasai diperpanjang maka reaksi pirolisa semakin sempurna sehingga hasil arang menurun tetapi cairan dan gas makin
meningkat. Waktu karbonisasi berbeda – beda tergantung pada jenis dan jumlah bahan yang akan diolah menjadi karbon aktif. Misalnya, untuk
pengolahan tempurung kelapa menjadi karbon aktif dibutuhkan waktu selama 3 jam BPPI Bogor, 1980, sekam padi kira-kira 2 jam Joni, dkk., 19965 dan
tempurung kemiri 1 jam Bardi Mun’im, 1999. 2.
Suhu karbonisasi, suhu karbonisasi yang berpengaruh terhadap hasil arang karena semakin tinggi suhu, arang yang diperoleh semakin berkurang tetapi
cairan dan gas semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin banyak zat – zat terurai dan yang teruapkan. Untuk tempurung kemiri digunakan suhu
karbonisasi 400
o
C Bardi Mun’im, 199, dan untuk tempurung kelapa digunakan suhu karbonisasi 600
o
C BPPI Bogor,1980.
Universitas Sumatera Utara
Aktivasi adalah perubahan secara fisik dimana luas permukaan dari karbon meningkat dengan tajam dikarenakan terjadinya penghilangan senyawa tar dan
senyawa sisa-sisa pengarangan Shreve, 1997. Daya serap karbon aktif akan semakin kuat bersamaan dengan meningkatnya konsentrasi dari aktivator yang ditambahakan.
Hal ini memberikan pengaruh yang kuat untuk mengikat senyawa-senyawa tar keluar melewati mikro pori-pori dari karbon aktif sehingga permukaan dari karbon aktif
tersebut semakin lebar dan luas yang mengakibatkan semakin besar pula daya serap karbon aktif tersebut.Metode yang dapat diguakan adalah, Aktivasi kimia, pada cara
ini proses aktivasi dilakukan dengan mempergunakan bahan kimia sebagai bahan aktivator. Aktivasi arang ini dilakukan dengan merendam arang kedalam larutan
kimia, misalnya ZnCl
2
, HNO
3
, KCl dan lain-lain, sehingga bahan kiia akanmeresap dan membuka permukaan arang yang semula tertutup oleh deposit tar. Aktivasi
secara fisika, pada aktivasi ini menggunakan suhu tinggi dalam proses akivasi. Karbon atau arang dipanaskan pada suhu tinggi didalam sistem tertutup sambil dialiri
gas inert. Dengan pemanasan yang tinggi tersebut terjadi reaksi lanjutan pemecahan atau penguraian sisa deposit tar dan senyawa hidrokarbon sisa karbonisasi yang
keluar dari permukaan karbon akobat pemanasan pada suhu tigngi dan adanya aliran gas inert, sehingga akan dihasilkan karbon dengan luas permukaan yang cukup luas
Tutik Fauziah, 2001.
Ada bebrapa faktor yanng mempengaruhi dalam proses aktivasi diantaranya : 1.
Waktu aktivasi waktu perendaman, perendaman dengan bahan aktivasi ini dimaksudkan untuk menghilangkan atau membatasi pembentukan lignin,
karena adanya lignin dapat membentuk senyawa tar. Waktu perendaman untuk bermacam – macam senyawa aktivator tidaklah sama. Misalnya
tempurung kelapa dengan aktivator ZnCl
2
direndam selam 20 jam Tutik Fauziah, 2001, dengan H
3
PO
4
perendaman sekitar 12-24 jam Sudrajat, dkk., 2004.
Universitas Sumatera Utara
2. Konsentrasi aktivator, semakin tinggi konsentrasi larutan kimia yang
digunakan sebagai aktovator maka semakin semakin kuat pengaruh larutan tersebut mengikat senyawa-senyawa tar sisa karbonisasi untuk kelluar
melewati mikro pori-pori dari karbon sehingga permukaan karbon semakin porous yang mengakibatkan semakin besar daya serap karbon aktif tersebut.
Mekanisme aktivasi arang dengan larutan H
3
PO
4
ditunjukkan dalam gambar dibawah ini :
Gambar 2.5. Mekanisme aktivasi arang aktif dengan larutan H
3
PO
4
. Arang atau karbon semakin banyak mempunyai mikro pori-pori setelah
dilakukan aktivasi, hal ini karena aktivator telah menikat senyawa – senyawa tar sisa karbonisasi keluar dari mikropori arang, sehingga permukaanya semakin porous
Tutik Faizah, 2001
Singgih, 2010 Gambar 2.4. Hasil analisa SEM karbon aktif dari tempurung kelapa sebelum dan
setelah aktivasi dengan NaOH
Universitas Sumatera Utara
Dua jenis perbedaan yang dipertimabangkan dalam pembuatan dan penggunaan karbon aktif adalah, untuk penggunaan pada fase cair karbon aktif yang digunakan
biasanya digunakan yangmemiliki berat molekul kecil dan halus seperti serbuk. Sedangkan jika digunakan dalam fase atau pemurnian gas biasanya digunakan karbon
aktif dengan berat dan ukuran yang lebih besar seperti berbentuk butiran atau seperti pil Othmer, 1992.
Cangkang kelapa sawit merupakan bahan baku yang baik dalam pembuatan karbon aktif , memiliki tingkat porositas yang tinggi dengan aktivasi menggunakan
asam pospat. Luas permukaan maksimum dengan BET pada suhu 700
o
C adalah 1915 cm
2
g
-1
. Distribusi ukuran pori dari karbon aktif didominasi oleh struktur mesopori. Modifikasi dengan uap air dan asam nitrat menghasilkan permukaan
oksigen yang lebih luas dan menggandung gugus fungsi pada permukaanya berupa gugus fungsi asam Allwar, 2012.
Perpaduan antara aktivasi kimia dan aktivasi fisika pada pembuatan karbon aktif dari cangkang kelapa sawit menghasilkan karbon aktif yang diaktivasi dengan
menggunakan H
3
PO
4
memiliki luas permukaan dan volume mikropori yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan karbon aktif yang diaktifasi dengan menggunakan
ZnCl
2
dan aktivasi secara fisika. Penggunaan sedikit ZnCl
2
dan H
3
PO
4
menghasilkan beberapa pori dengan ukuran kecil, hal tersebut dapat dikembangkan agar merata
dengan menggunakan ekstra aktivasi secara fisika. Penggunaan aktifasi kimia dan fisika menghasilkan distribusi permukaan pori yang lebih merata. Dengan demikian
pengunaan metode ini sangat baik digunakan untuk menggatur dan mengembangkan mikropori yang seragam dimana peningkatan kapasitas adsorbsi dari karbon aktif
merata paddasemua permukaan karbon aktif Arami.,daud.,Majli, 2010.
Cangkang kelapa sawit sebagai hasil samping industri pengolahan kelapa sawit telah digunakan sebagai bahan bakupebuatan karbon aktif dengan porositas yang
Universitas Sumatera Utara
tinggi menggunakan aktifasi kimia, dengan KOH sebagai bahan pengaktifasi. Karbon aktif yang dihasilkan menunjukkan bahwa dihasilkan mikropori padasuhu
redah dan mesopori pada suhu tinggi. Luas permukaan maksimum dengan metode BET dan volume dari mikropori karbon aktif yang dihasilkan adalah brturut turut
yaitu 2301 m
2
g
-1
dan 0.55 cm
3
g
-1
, dimana karbonbon aktif tersebut dihasilkan dari proses pemanasan pada suhu 800
o
C. pengaruh penggunaan bahan kimia pada pembuatan karbn aktif adalah meningkatkan permukaan dengan gugus fungsi. Hasil
yang didapat dengan menggunakan asam nitrat sebagai bahan dalam pembuatan meningkatkan gugus oksigen padapermukaan karbon aktif Allwar, 2012.
2.3 Adsorbsi
