10
1. Rendemen
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa rendemen terendah adalah sample D sedangkan rendemen tertinggi adalah sampel B. Adapun hal-hal yang
menyebabkan nilai rendemen tidak sesuai dengan ketentuan yang berlaku dipengaruhi oleh kadar abu dan silika yang dihasilkan serta reaksi antara arang
dengan uap air membentuk CO, CO
2
, dan H
2
.
2. Kadar Air
Kadar air terendah adalah sampel B dan kadar air tertinggi adalah sampel C. Kadar air yang tertera pada tabel 4 mempunyai data yang beragam, hal ini tidak
sesuai dengan literatur bahwa arang aktif yang dihasilkan pada suhu tinggi mempunyai pori-pori lebih banyak dibandingkan dengan suhu rendah.
12
Kadar air yang beragam tersebut disebabkan arang aktif yang bersifat higroskopis, sehingga
dengan mudah terjadi dengan penyerapan air dari udara pada waktu proses pendinginanp, proses pengovenan saat aktivasi kimia serta penyimpanan yang
kurang baik.
Kadar air yang diperbolehkan dalam persyaratan berdasarkan SNI 06-3730- 95 maksimal sebesar 15. Dalam hal ini kadar air arang aktif dari jerami padi
yang dikehendaki harus bernilai sesuai standar karena kadar air yang tinggi akan mempengaruhi daya serap baik terhadap gas maupun terhadap cairan. Kadar air
yang rendah diharapkan mempunyai daya serap yang baik karena pori-porinya tidak tertutup oleh air sehingga mempunyai serapan yang besar.
3. Kadar Abu
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa kadar abu terendah adalah sampel C dan kadar abu tertinggi adalah sampel D. Hal ini dapat menunjukan bahwa jumlah
arang aktif yang tersisa semakin sedikit sedangkan kandungan bahan anorganik dalam arang tetap atau makin bertambah akibat terbentuknya oksida logam hasil
interaksi asam fosfat dengan tungku aktivasi.
Kadar abu merupakan penghambat untuk memperoleh mutu arang aktif yang baik. Oleh karena itu dilakukan perendaman dengan asam kuat untuk
mengikat kembali sisa-sisa bahan kimia yang menempel pada permukaan arang aktif. Berdasarkan SNI 06-3730-95 kadar abu yang diperbolehkan maksimum
10. Hal ini berarti kadar abu pada arang aktif jerami padi memenuhi syarat karena banyaknya kandungan mineral yang terdapat dalam abu seperti kalium,
natrium, magnesium, dan kalsium yang mengalami proses oksidasi pada saat proses karbonisasi dan aktivasi.
4. Kadar Iodin
Kadar iodin atau daya serap iodin merupakan parameter penting untuk menentukan kualitas arang aktif, berkaitan dengan kegunaannya dalam proses
pemurnian, pembersih dan pemucat serta kegunaan yang lain. Penetapan daya serap iod untuk mengetahui kemampuan arang aktif dalam menyerap larutan
bewarna. Berdasarkan SNI 06-3730-95 besarnya daya serap arang aktif iod minimal 750 mgg, dengan demikian semua arang aktif yang diaktivasi tidak
memenuhi syarat karena daya serapnya dibawah 750 mgg. Rendahnya daya serap ini disebabkan dinding pori karbon mulai rusak sehingga luas permukaan pori
berkurang dan diikut dengan kurangnya daya serap terhadap iod. Selain itu
11 rendahnya daya serap iod ini menggambarkan terbentuknya struktur mikropori
yang sedikit dan tidak dalam.
3
Peningkatan daya serap iod juga dipengaruhi oleh waktu aktivasi dan peningkatan suhu aktivasi. Semakin lama waktu aktivasi, maka akan semakin
besar pula daya serap iodiumnya, sedangkan peningkatan suhu aktivasi mampu meningkatkan pelat-pelat karbon yang bergeser yang akan mendorong senyawa
hidrokarbon dan senyawa organik lainnya untuk keluar pada saat aktivasi. Penggunaan bahan kimia HCL 1 sebagai pengaktif juga dapat meningkatkan
daya serap iod.
5. Daya Serap Benzena dan Kloroform
Penetapan daya serap benzena dan kloroform arang aktif bertujuan untuk mengetahui kemampuan arang aktif untuk menyerap gas. Dari hasil penelitian
pada Tabel 3 menunjukan bahwa kualitas daya serap arang aktif terhadap benzena dari limbah jerami padi meningkat seiring bertambahnya suhu karbonisasi akan
tetapi belum memenuhi standar SNI 06-3730-05 karena nilainya tidak lebih dari 25. Rendahnya daya serap ini diduga disebabkan oleh masih adanya senyawa
yang bersifat polar seperti fenol, aldehid, dan karboksilat dari hasil karbonisasi yang tidak sempurna pada permukaan arang aktif. Selain itu rendahnya daya serap
ini juga disebabkan masih terdapatnya senyawa hidrokarbon dan senyawa yang mudah menguap menempel pada permukaan arang aktif, sehingga menutupi arang
aktif yang terbentuk.
Dari hasil penelitian pada Tabel 3 menunjukan bahwa kualitas daya serap kloroform arang aktif hasil penelitian ini meningkat seiring bertambahnya suhu
aktivasi akan tetapi belum memenuhi standar SNI 06-3730-95 yaitu lebih dari 45. Rendahnya daya serap ini diduga disebabkan oleh masih adanya senyawa
non karbon yang menutupi arang aktif dan tidak keluar saat aktivasi, sehingga luas permukaan arang aktif relatif kecil dan gas yang diserap lebih sedikit.
6. Analisis Struktur Kristal dan Gugus Fungsi
Analisis menggunakan difraksi sinar X bertujuan untuk memberikan informasi tentang perubahan struktur mikro yang terjadi pada jerami padi selama
proses karbonisasi . Pola difraksi pada Gambar 3 menunjukkan adanya perubahan struktur kristal yang terjadi jerami padi, arang jerami padi dan sampel-sampel
yang telah diaktivasi. Untuk hasil gambar XRD ditunjukkan pada Gambar 4.
Pada jerami padi yang telah diaktivasi mulai muncul puncak-puncak pada teta 22º yang mengindikasikan terbentuknya komponen mineral dan karbon pada
arang. Pengamatan secara visual pada pola XRD arang aktif jerami padi pada masing-masing sampel, menunjukkan bahwa luas daerah bukit pada masing-
masing pola XRD semakin menyempit seiring dengan kenaikan suhu karbonisasi. Kenaikan suhu karbonisasi juga meningkatkan derajat kristalinitasnya. Pada pola
XRD dapat dilihat pada Gambar 4 terbentuknya pola kristal, pola kristal tersebut diolah menggunakan aplikasi software freeware Powder X untuk menentukan
fraksi luas kristalin, background, dan amorf dengan memasukan data hasil XRD. Kemudian pola tersebut disesuaikan dengan data JCPDS Joint Committee on
Powder Diffraction Standards No. 47-2250 yang terlihat pada Gambar 4. Sedangkan kenaikan derajat kristalinitas dapat ditunjukkan pada Tabel 4.
12
Gambar 4.Pola XRD jerami padi, arang jerami padi, Sampel A, Sampel B, Sampel C, dan Sampel D
Tabel 4.Derajat kristalinitas jerami padi, arang jerami padi, dan arang aktif jerami padi
Sample Derajat Kristalinitas
Karbon Penyusun utama
jerami padi Jerami padi
10.05 31.65
Arang jerami padi 12.11
55.87 A
12.87 56.47
B 14.15
59.57 C
17.52 60.72
D 34.81
68.17
Derajat kristalinitas merupakan tingkat keteraturan struktur suatu material.
14
Penetapan derajat kristalinitas dapat dilakukan dengan cara membagi luas daerah kristalin dan luas daerah seluruhnya kristalin+amorf.
15
Peningkatan derajat kristalinitas pada sample arang aktif memperlihatkan bahwa struktur kristal
karbon pada arang semakin teratur mendekati struktur grafit. Struktur kristalin pada arang terbentuk dari senyawa karbon yang membentuk lapisan heksagonal.
16
Grafit merupakan material berbasis karbon yang berstruktur kristal, bersifat tidak elastis, dan memiliki konduktivitas termal dan listrik yang baik.
Gugus fungsi jerami padi dianalisis menggunakan FTIR. Perubahan gugus fungsi jerami dan karbon aktif jerami padi yang disebabkan oleh pengaruh suhu
karbonisasi dapat dilihat pada Gambar 5. Spektrum FTIR jerami padi mempunyai pita serapan pada bilangan
gelombang 3444 cm
-1
yang merupakan gugus fungsi OH, dan 1105 cm
-1
yang menunjukkan adanya vibrasi C-O dari OH sekunder. Serapan pada 2920 cm-1
menunjukkan adanya vibrasi C-H stretchingregangan alifatik. Pita serapan pada 1827 cm
-1
menunjukkan adanya vibrasi regangan gugus C=O dan diperkuat pita serapan 1105 cm
-1
yang merupakan gugus C-O. Kemudian terdapat ikatan C=C cincin aromatik pada bilangan gelombang 1559 cm
-1
. Proses karbonisasi dan aktivasi telah membentuk ikatan C=C aromatik di
sekitar 1558-1580 cm
-1
. Hal ini membuktikan bahwa karbonisasi dan aktivasi menjadi arang aktif akan meningkatkan senyawa aromatik. Senyawa tersebut
merupakan penyusun struktur heksagonal arang dan arang aktif.
17
5 6.3
2 7.6
4 8.9
6 10
.28 11
.6 12
.92 14
.24 15
.56 16
.88 18
.2 19
.52 20
.84 22
.16 23
.48 24
.8 26
.12 27
.44 28
.76 30
.08 31
.4 32
.72 34
.04
In te
n si
tas
2 Ɵ
jerami padi arang jerami
padi Sampel A
Sampel B Sampel C
Sampel D
13
Gambar 5. Spektrum FTIR Jerami padi dan Arang Aktif Jerami padi Arang aktif yang dihasilkan memiliki pola serapan dengan jenis ikatan OH,
C-H, C-O, dan C=C. Adanya ikatan OH dan C-O menunjukkan bahwa arang aktif yang dihasilkan cenderung bersifat lebih polar. Dengan demikian arang aktif yang
dihasilkan dapat digunakan sebagai adsorben zat yang cenderung polar seperti untuk penjernihan air, gula, alkohol atau sebagai penyerap emisi formaldehid.
17
Aplikasi Arang Aktif untuk Penjernihan Air
Penjernihan air adalah salah satu proses pengujian dari karbon aktif yang telah dibuat. Air yang digunakan adalah air keruh yang bersumber dari aliran air
sungai yang tercemar oleh limbah rumah tangga masyarakat setempat sehingga menjadikan air tersebut seharusnya tidak layak pakai karena tidak memenuhi
standar air bersih secara fisik. Adapun hasil pengujian dari proses pengendapan yang dilakukan pada air keruh disajikan pada Tabel 4 dan 5.
Tabel 5. Hasil pengujian air limbah dengan pH diatas 7 menggunakan karbon aktif
Parameter Uji
Fisik Sebelum
Sesudah A
B C
D
Warna Keruh
kecoklatan Jernih
Jernih Jernih
Jernih Bau
berbau Tidak
berbau Tidak
berbau Tidak
berbau Tidak
berbau pH
7.84 8.57
8.61 8.53
8.08
Tabel 6. Hasil pengujian air limbah dengan pH dibawah 7 menggunakan karbon aktif
Parameter Uji
Fisik Sebelum
Sesudah A
B C
D
Warna Keruh
kecoklatan Jernih
Jernih Jernih
Jernih Bau
berbau Tidak
berbau Tidak
berbau Tidak
berbau Tidak
berbau pH
4.58 8.84
8.35 8.12
8.10
Kategori