HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Unsur Bahan Baku

Jurna l Siste m Te knik Ind ustri Vo lum e 6, No . 3 Juli 2005 analisa FTIR. Piringan sampel dibuat dengan mencampur 1 mg karbon dengan 500 mg KBr Merck untuk spectroskopi dalam lesung akik, kemudian campuran disuntik pada 5 x 10 7 kg m -2 selama 5 minit dan 1 x 10 8 kg m -2 selama 5 minit dalam keadaan hampa udara. Piringan yang dihasilkan dikeringkan di dalam oven selama 2 jam. Spektrum FTIR diukur dengan menggunakan spektrometer Bio-Rad. Spektrum sampel diukur di antara 4000 hingga 400 cm -1 , 18 kali imbasan dan resolusi 8 cm -1 . Spektrum yang sesungguhnya diperoleh dari spektrum sampel masing-masing yang dikurangi spektrum piringan KBr. II.4. Pembuatan Arang Bahan baku tempurung kemiri dihancurkan dalam mesin penghancur dan diayak sehingga diperoleh ukuran 1.7 hingga 2.35 mm. Tempurung kemiri yang telah hancur dipirolisa dalam furnace diameter dalam 77 mm yang dilengkapi dengan sistem pengendali suhu yang automatik. Sebanyak 25 g tempurung kemiri dimasukkan ke dalam mangkuk pijar yang berlobang pada bahagian bawah. Mangkuk pijar dimasukkan ke dalam furnace dan kemudian dipanaskan pada laju 8 o C min -1 hingga mencapai suhu akhir yang tertentu pada waktu tertentu dalam aliran gas nitrogen 105 ml min -1 untuk memastikan penyingkiran bahan mudah menguap dan ter. Suhu pirolisa adalah 400, 500, 600, 700, 800 dan 900 o C dan waktu adalah 1, 2, 3, dan 4 jam. Hasil arang dihitung berdasarkan pada perkedaan berat bahan baku dan berat arang. III. HASIL DAN PEMBAHASAN III.1. Unsur Bahan Baku Analisa unsur kandungan tempurung kemiri ditunjukkan di dalam Tabel 4.1. Analisa unsur menunjukkan bahwa kandungan unsur karbon dalam julat yang berdekatan dengan kandungan bahan lignoselulosa lainnya seperti kayu dan biji ceri. Tabel 1 Analisa Unsur Tempurung Kemiri Unsur Kemiri Kayu Biji Ceri C H N S O 47.52 5.81 0.16 - 46.51 46.16 5.77 0.80 - 37.87 51.08 6.49 0.38 0.02 42.3 Sumber: Gonzalez et al. 2003 III.2. Spektrum FTIR Spektrum inframerah dianggap sebagai satu sifat pencirian bagi sesuatu senyawa. Kawasan sinaran inframerah di antara kawasan nampak dan gelombang mikro yang terpenting untuk mencirikan senyawa kimia organik adalah diantara 4000 hingga 400 cm -1 . Suatu gugusan atom tertentu akan menghasilkan jalur pada atau hampir pada frekuensi yang sama tanpa memperhatikan struktur atom yang sebenarnya. Maklumat ini penting dalam pemeriksaan awal struktur sesuatu senyawa. Dalam kajian ini, penafsiran spektrum FTIR adalah berasaskan kepada struktur kimia kayu dan tahapan-tahapan proses pirolisa untuk bahan lignoselulosa. Ada dua komponen utama kayu iaitu lignin dan selulosa. Spektrum FTIR untuk mencirikan bahan baku tempurung kemiri ditunjukkan pada Gambar 1. Getaran regangan v-O- H dalam gugus hidroksil seperti alkohol, fenol atau asid karboksilik didapati pada nomor gelombang 3100-3600 cm -1 . Gambar 1 menunjukkan tempurung kemiri mempunyai daerah nomor gelombang jalur lebar yang bermakna kandungan v-OH yang tinggi. Getaran regangan C-H n alkil dan aromatik pada 2860-2960 cm -1 . Getaran regangan C-O didapati pada nomor gelombang 1733 cm -1 , regangan gelang benzena C-C pada 1636 cm -1 , getaran regangan C=C gelang aromatik dalam lignin pada 1516 cm -1 , regangan tak simetri C-O aromatik eter, ester dan fenol pada 1284-1240 cm -1 ; regangan C-O pada 1035 cm -1 , regangan C-H aromatik pada 700-900 cm -1 dan regangan C-C pada 700-400 cm -1 . Semua gugus berfungsi tersebut boleh didapat pada selulosa dan lignin kecuali C-C gelang yang meregang benzena pada 1636 cm -1 yang hanya didapati di dalam selulosa Bilbao et al. 1996 dan getaran regangan C=C gelang aromatik dalam lignin pada 1516 cm -1 Suarez-Garcia et al. 2002. 22 Muha m m a d Turm uzi 400 1200 2000 2800 3600 Nomor Gelombang Transmit an Kemiri 900 o C 800 o C 700 o C 600 o C 500 o C 400 o C 300 o C 200 o C Gambar 1 juga menunjukkan bahwa pada suhu 200 o C struktur bahan berubah pada jalur 1773 cm -1 . Ini bermakna pada suhu 200 o C terjadi pengurangan gugus C-O. Pada waktu yang sama, penjerapan jalur C-H n pada 2860-2960 cm -1 berkurang. Pada suhu 300 o C, spektrum semakin menurun pada jalur-jalur hidroksil regangan O-H, 3100-3600 cm -1 ; regangan C-O, 1652, 1262, 1046, dalam jalur deformasi C-H, 814 cm -1 dan 706 cm -1 . Namun pada suhu pirolisa ini, diperoleh kenaikan keamatan pada deformasi C-H 1420 cm -1 dan 876 cm -1 . Pengurangan jalur hidroksil merupakan petunjuk bahwa penguraian selulosa telah terjadi Suárez-Garcia et al. 2002. Pada suhu 300 hingga 500 o C, masih didapati jalur hidroksil regangan O-H, 3100-3600 cm -1 dan keamatan menurun dengan kenaikan suhu. Gugus berangkap yang lain seperti deformasi C-H 1420 dan 876 cm -1 dan getaran regangan C=C gelang aromatik dalam lignin 1516 cm -1 masih diperoleh dan keamatan menurun dengan kenaikan suhu. Pada suhu 600 hingga 800 o C, hanya jalur getaran regangan C=C dan aromatik C-H yang diperoleh. Ini bermakna terjadi pengurangan gugus oksigen dengan kenaikan suhu. Pada suhu 900 o C, tidak ada gugus berangkap. Ini bermakna bahan telah mencapai grafit. Spektrum grafit tidak mempunyai jalur infra-merah Gomez- Serrano et al. 1996. III.3. Pengembangan Pori Arang Garis sesuhu penyerapan nitrogen pada suhu 23 Jurna l Siste m Te knik Ind ustri Vo lum e 6, No . 3 Juli 2005 77K untuk arang tempurung kemiri hasil pirolisa pada suhu 800 o C dan waktu tinggal 1, 2, 3 dan 4 jam ditunjukkan pada Gambar 2. Bentuk garis sesuhu boleh dikategorikan dalam jenis 1 mengikut pengkelasan garis sesuhu jerapan fizik oleh IUPAC. Ini bermakna struktur pori didominasi oleh pori mikro. Kenaikan suhu pirolisa dari 400 hingga 900 o C pada waktu tinggal yang tetap 3 jam mengakibatkan kenaikan penyerapan nitogen. Ini bermakna kapasitas jerapan arang bertambah. Akan tetapi, pada suhu pirolisa yang tinggi 900 o C, kemampuan penyerapan arang semakin rendah. Ini disebabkan oleh pengaruh pensinteran, yang menyebabkan pengecilan pori dan pengurangan kebolehcapaian molekul nitrogen sewaktu proses penjerapan Guo Lua 1999. Pencirian pori untuk menunjukkan kemampuan penjerapan boleh juga dinyatakan dalam luas permukaan. Secara umum hubungan luas permukaan dan kapasitas penjerapan adalah linear. Pada suhu 400 o C untuk waktu tinggal 1 hingga 4 jam Gambar 3, luas permukaan arang masih rendah karena masih sedikit bahan mudah menguap yang dilepaskan dari bahan baku. Ini bermakna waktu diperlukan untuk melepaskan bahan mudah menguap dan membersihkan struktur mulut pori daripada sisa bahan mudah menguap. Selepas itu, dengan kenaikan suhu luas permukaan juga akan semakin tinggi. Pada suhu 800 o C, waktu tinggal pirolisa 3 dan 4 jam menunjukkan permulaan pengurangan luas permukaan berbanding waktu tinggal 1 dan 2 jam pada suhu yang sama. Apabila proses diteruskan hingga mencapai suhu 900 o C dalam waktu tinggal pirolisa 1 dan 2 jam, hasil yang diperoleh menunjukkan luas permukaan arang mengalami penurunan dibanding dengan luas permukaan pada suhu 800 o C, ataupun suhu 900 o C untuk waktu tinggal 1 dan 2 jam. Penurunan luas permukaan ini berhubung erat dengan proses pensiteran yang diikuti dengan pengecutan pori sehingga mengurangkan kapasitas pori Guo Lua 1999. 20 40 60 80 100 120 140 160 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Tekanan Nisbi, PP o 400 o C 500 o C 600 o C 700 o C 8 00 o C 900 o C Waktu tinggal 3 jam Volume Nitrogen Terserap cm 3 g -1 Gambar 2. Garis Sesuhu Arang Penyerapan Nitrogen pada 77K 24 Muha m m a d Turm uzi

IV. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian di atas dapat disimpulkan: