16
Menurut Djatmiko et al. 1985, standar mutu arang, yaitu kadar air 6, kadar abu 4, kadar zat mudah menguap 30 dengan titik bakar 300 °C
menghasilkan ukuran partikel 95, dan sifat kekerasan 90. Arang yang baik mutunya adalah arang yang mempunyai kadar karbon tinggi dan kadar abu yang
rendah. Manfaat dari arang antara lain untuk adsorpsi bahan asing pada pemurnian pelarut, minyak jelantah goreng, bahan katalis dalam proses gasifikasi, dan
pemupukan tanaman.
2.6 Arang Aktif
Arang aktif adalah suatu karbon yang mampu mengadsorpsi anion, kation, dan molekul dalam bentuk senyawa organik dan anorganik, baik berupa larutan
maupun dalam bentuk gas Pari, 1996. Menurut Surtamtomo et al. 1997 arang aktif merupakan suatu bahan yang berupa karbon amorf yang sebagian besar
terdiri atas atom karbon bebas dan mempunyai permukaan dalam internal surface sehingga mempunyai kemampuan daya serap adsorption yang baik.
Arang aktif tergolong bahan yang mempunyai pori-pori terbuka, dan luas permukaannya besar.
Arang aktif mengandung kadar karbon dan keaktifan yang bervariasi, tergantung pada suhu dan lamanya waktu aktivasi yang diberikan pada bahan
baku arang. Arang aktif dapat dibedakan dari arang berdasarkan sifat pada permukaannya. Permukaan pada arang masih ditutupi oleh deposit hidrokarbon
yang menghambat keaktifannya, sedangkan pada arang aktif permukaannya relatif telah bebas dari deposit dan mampu mengadsorpsi karena permukaannya luas dan
pori-porinya telah terbuka Gomez-Serrano et al. 2003.
2.6.1 Pembuatan arang aktif
Arang aktif yang biasa beredar di pasaran umumnya dibuat dari tempurung kelapa, kayu dan batubara. Beberapa bahan yang mengandung banyak karbon
seperti kayu, serbuk gergajian kayu, kulit biji, tempurung, gambut, batu bara, petroleum coke dan lignit dapat dibuat arang aktif, akan tetapi sifat dari hasil
arang aktif tidak hanya dipengaruhi oleh bahan baku, tetapi juga dipengaruhi oleh cara aktivasi yang digunakan Austin, 1984. Perbedaan bahan baku dapat
17
menyebabkan sifat dan mutu arang aktif yang berbeda pula. Industri arang aktif di Indonesia mulai berkembang sejak tahun 1980 dengan bahan baku utamanya
tempurung kelapa. Arang aktif tempurung kelapa memiliki struktur yang sebagian besar mikropori, sehingga kurang efektif digunakan untuk menyerap senyawa
yang berdiameter makropori Actech, 2002 dalam Pari, 2004. Pembuatan arang aktif dilakukan dalam dua tahap Guerrero et al. 1970.
Tahap pertama adalah pembentukan arang bersifat amorf porous pada suhu rendah. Tahap kedua adalah proses pengaktifan arang untuk menghilangkan
hidrokarbon yang melapisi permukaan arang sehingga meningkatkan porositas arang. Menurut Clieremisinoff dan Eilerbusch 1978 dalam Pari 1995, pada
kedua proses tersebut terjadi tahap-tahap sebagai berikut: 1. Dehidrasi yaitu proses menghilangkan air
2. Karbonisasi yaitu proses penguraian selulosa organik menjadi unsur karbon, serta mengeluarkan senyawa-senyawa non karbon
3. Aktivasi yaitu proses pembentukan dan penyusunan karbon sehingga pori- pori menjadi lebih besar
Pada prinsipnya arang aktif dapat dibuat dengan dua cara, yaitu cara kimia dan cara fisika. Pada pembuatan arang aktif, mutu yang dihasilkan sangat
tergantung dari bahan baku yang digunakan, bahan pengaktif, suhu dan cara pengaktifannya Hartoyo et al. 1990.
1. Aktivasi cara kimia Aktivasi cara kimia pada prinsipnya adalah perendaman arang dengan
senyawa kimia sebelum dipanaskan. Pada proses pengaktifan secara kimia, arang direndam dalam larutan pengaktifasi selama 24 jam lalu ditiriskan dan dipanaskan
pada suhu 600- 900°C selama 1 - 2 jam. Pada suhu tinggi ini bahan pengaktif akan masuk di antara sela-sela lapisan heksagonal dan selanjutnya membuka
permukaan yang tertutup.Bahan kimia yang dapat digunakan yaitu H
3
PO
4
, NH
4
Cl, AlCl
3
, HNO
3
, KOH, NaOH, KMnO
4
, SO
3
, H
2
SO
4
dan K
2
S Kienle, 1986. Pemakaian bahan kimia sebagai bahan pengaktif sering mengakibatkan
pengotoran pada arang aktif yang dihasilkan. Umumnya aktivator meninggalkan sisa-sisa berupa oksida yang tidak larut dalam air pada waktu pencucian, oleh
18
karena itu dalam beberapa proses sering dilakukan pelarutan dengan HCl untuk mengikat kembali sisa-sisa bahan kimia yang menempel pada permukaan arang
dan kandungan abu yang terdapat dalam arang aktif. Hasil penelitian Botha 1992 dalam Pari 2004 yang membuat arang aktif dari batubara, lalu mengekstrak
arang aktif tersebut dengan HCl 0,5 M menghasilkan arang aktif yang struktur mikroporinya lebih besar.
2. Aktivasi cara fisika Aktivasi arang secara fisika menggunakan oksidator lemah, misalnya gas
CO
2
. uap air, nitrogen, dan lain-lain. Oleh karena itu, pada proses ini tidak terjadi oksidasi terhadap atom-atom karbon penyusun arang, akan tetapi oksidator
tersebut hanya mengoksidasi komponen yang menutupi permukaan pori arang. Prinsip aktivasi ini dimulai dengan mengaliri gas-gas ringan, seperti uap air, CO
2
, atau udara ke dalam retort yang berisi arang dan dipanaskan pada suhu 800-1000
°C. Pada suhu di bawah 800 °C, proses aktivasi dengan uap air atau gas CO
2
berlangsung sangat lambat, sedangkan pada suhu di atas 1000 °C akan menyebabkan kerusakan struktur kisi-kisi heksagonal arang. Oleh karena itu,
proses gasifikasi terhadap material yang diarangkan dengan uap dan CO
2
akan berlangsung melalui reaksi endoterm Manocha 2003. Reaksi-reaksi yang terjadi
adalah sebagai berikut: Cs + H
2
Og → COg + H
2
g ∆H = + 29 kkal
Cs + CO
2
g → 2COg
∆H = + 39 kkal COg + H
2
Og → CO
2
g + H
2
g ∆H = + 10 kkal
Molekul H
2
O lebih kecil dibandingkan molekul CO
2
, sehingga ia lebih cepat berdifusi ke dalam pori karbon. Akibatnya reaksi dengan uap lebih cepat
dibanding dengan CO
2
. Aktivasi dengan CO
2
meningkatkan oksidasi eksternal dan mengembangkan perluasan pori arang sebanding dengan aktivasi uap,
sehingga aktivasi yang terjadi menjadi kurang efektif, akibat panas yang terbentuk menjadi berkurang. Salah satu cara menangani kasus ini, ialah dengan membakar
gas-gas yang terbentuk Kienle, 1986; Manocha, 2003, seperti reaksi berikut ini :
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
