2.2.2 Kriteria Adsorben Untuk Menjadi Adsorben Komersil
Kriteria yang harus dipenuhi suatu adsorben untuk menjadi adsorben komersial adalah :
1. Memiliki permukaan dan unit massa yang besar sehingga kapasitas
adsorpsi akan semakin besar pula. 2.
Secara alamiah dapat berinteraksi dengan adsorbat pasangan. 3.
Ketahanan struktur fisik yang tinggi. 4.
Mudah diperoleh, harga tidak mahal, tidak korosif dan tidak beracun. 5.
Tidak ada perubahan volume yang berarti selama proses adsorpsi. 6.
Mudah dan ekonomis untuk diregenerasi Hendra, R. 2008.
Beberapa jenis adsorben berpori telah digunakan secara komersial antara lain silika gel, zeolit, karbon aktif, dan alumina. Seperti pada gambar 2.1 dibawah ini:
silika gel zeolite
karbon aktif alumina
Gambar 2.1 Contoh Adsorben Komersial
2.3 Karbon Aktif
Karbon aktif secara komersial diketahui pertama kali karena penggunaannya sebagai Topeng Uap pada perang dunia I. Penerapan secara komersil arang kayu
digunakan dalam sebuah pabrik gula di Inggris. Karbon aktif merupakan adsorben terbaik dalam sistem adsorpsi. Ini di karenakan arang aktif memiliki luas
permukaan besar dan daya adsorpsi tinggi sehingga pemanfaatannya dapat optimal. Luas permukaan karbon aktif umumnya berkisar antara 300 – 3000 m
2
g
Universitas Sumatera Utara
dan ini terkait dengan struktur pori pada karbon aktif tersebut. Karbon aktif adalah material berpori dengan kandungan karbon 87 - 97 dan sisanya berupa
hidrogen, oksigen, sulfur, dan material lain. Karbon aktif merupakan karbon yang telah diaktivasi sehingga terjadi pengembangan struktur pori yang bergantung
pada metode aktivasi yang digunakan. Struktur pori menyebabkan ukuran molekul teradsorpsi terbatas, sedangkan bila ukuran partikel tidak masalah, kuantitas
bahan yang diserap dibatasi oleh luas permukaan karbon aktif Austin, 1996.
Perbedaan antara karbon dan karbon aktif adalah pada bagian permukaannya. Bagian permukaan arang masih ditutupi oleh deposit hidrokarbon
yang menghalangi keaktifannya, sementara bagian permukaan arang aktif relatif bebas dari deposit dan permukaannya lebih luas serta porinya terbuka sehingga
dapat melakukan penyerapan. Kemampuan adsorpsi arang aktif tidak hanya bergantung pada luas permukaannya saja tetapi juga struktur pori-pori arang aktif
Wibowo, S. 2011. Kualitas arang aktif dapat dilihat dari Standar Nasional Indonesia pada tabel 2.1 dibawah ini :
Tabel.2.1 Standar kualitas arang aktif menurut Standar Nasional Indonesia SNI tahun 1995
No. Uraian
Persyaratan Kualitas Butiran
Serbuk 1 Bagian yang hilang pada
Maks.15 Maks.25
Pemanasan 950
o
C 2 Kadar Air
Maks.4,5 Maks.15
3 Kadar abu Maks.2,5
Maks.10 4 Bagian tidak mengarang
Min.750 Min.750
5 Daya serap terhadap I
2
, mgg Min.80
Min.65 6 Karbon aktif murni
Min.25 -
7 Daya serap terhadap benzena Min.60
Min120 8 Daya serap terhadap biru metilen, mgg
0,45-0,55 0,3-0,35
9 Berat Jenis Curah, 9ml -
90 10 Lolos mesh 325
90 -
11 Jarak mesh 80
- 12 Kekerasan
Sumber : Anonim,1995
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Jenis – Jenis Karbon Aktif
1. Karbon aktif untuk fasa cair
Karbon aktif untuk fasa cair biasanya berbentuk serbuk dan biasanya dibuat dari bahan yang memiliki berat jenis rendah seperti kayu, batu bara, lignit, dan bahan
yang mengandung lignin seperti limbah hasil pertanian. Karbon aktif ini banyak digunakan untuk pemurnian larutan dan penghilangan rasa dan bau pada zat cair
misalnya untuk penghilangan polutan berbahaya seperti gas amonia dan logam berbahaya pada proses pengolahan air.
2. Karbon aktif untuk fasa uap
Karbon aktif untuk fasa uap biasanya berbentuk butiran granula. Karbon aktif jenis ini biasanya dibuat dari bahan yang memiliki berat jenis lebih besar seperti
tempurung kelapa, batu bara, cangkang kemiri, dan residu minyak bumi. Karbon aktif jenis ini digunakan dalam adsorpsi gas dan uap misalnya adsorpsi emisi gas
hasil pembakaran bahan bakar pada kendaraan seperti CO dan NO
x
Shofa, 2012.
2.3.2 Kegunaan Arang Aktif
Terdapat beberapa kegunaan arang aktif yaitu : a. Untuk gas
1. Pemurnian gas
Desulfurisasi, menghilangkan gas racun, bau busuk, asap, menyerap racun. 2.
Pengolahan LNG Desulfurisasi dan penyaringan berbagai bahan mentah dan reaksi gas.
3. Katalisator
Reaksi katalisator atau pengangkut vinil klorida dan vinil asetat. 4.
Lain- lain Menghilangkan bau dalam kamar pendingin dan mobil.
Universitas Sumatera Utara
b. Untuk zat cair 1.
Industri obat dan makanan Menyaring dan menghilangkan warna, bau, dan rasa yang tidak enak pada
makanan. 2.
Minuman ringan dan minuman keras Menghilangkan warna dan bau pada arak minuman keras dan minuman
ringan. 3.
Kimia perminyakan Penyulingan bahan mentah, zat perantara.
4. Pembersih air
Menyaring dan menghilangkan bau, warna dan zat pencemar dalam air sebagai pelindung atau penukar resin dalam penyulingan air.
5. Pembersih air buangan
Mengatur dan membersihkan air buangan dan pencemaran. 6.
Penambakan udang dan benur Pemurnian, menghilangkan bau dan warna.
7. Pelarut yang digunakan kembali
Penarikan kembali berbagai pelarut sisa metanol, etil asetat, dan lain- lain Kurniati, E. 2008.
2.3.3 Proses Pembuatan Arang Aktif
a. Dehidrasi
Dehidrasi merupakan proses penghilangan air dalam bahan baku karbon aktif dengan tujuan untuk menyempurnakan proses karbonisasi dan dilakukan dengan
cara menjemur bahan baku dibawah sinar matahari memanaskannya dalam oven.
b. Karbonisasi
Proses karbonisasi terdiri dari empat tahap yaitu :
Universitas Sumatera Utara
1. Pada suhu 100 – 120
o
C terjadi penguapan air dan sampai suhu 270
o
C mulai terjadi peruraian selulosa. Distilat mengandung asam organik dan sedikit
metanol. Asam cuka terbentuk pada suhu 200 – 270
o
C. 2.
Pada suhu 270 – 310
o
C reaksi eksotermik berlangsung dimana terjadi peruraian selulosa secara intensif menjadi larutan pirolignat, gas kayu dan
sedikit tar. Asam merupakan asam organik dengan titik didih rendah seperti asam cuka dan metanol sedang gas kayu terdiri dari CO dan CO
2.
3. Pada suhu 310 – 500
o
C terjadi peruraian lignin, dihasilkan lebih banyak tar sedangkan larutan pirolignat menurun, gas CO
2
menurun sedangkan gas CO dan CH
4
dan H
2
meningkat. 4.
Pada suhu 500- 1000
o
C merupakan tahap dari pemurnian arang atau kadar karbon Sudrajat,1994.
Dari penjelasan diatas didapatkan bahwa pada proses karbonisasi berlangsung terdapat gas-gas yang terbakar seperti CO, CH
4
dan H
2
, Formaldehid, Asam Formiat, dan Asam asetat serta gas-gas yang tidak terbakar seperti CO
2
, H
2
O dan tar cair akan dilepaskan Borman, G, L. 1998.
c. Aktivasi
Proses aktivasi dilakukan untuk meningkatkan luas permukaan dan daya adsorpsi karbon aktif. Pada proses ini terjadi pelepasan hidrokarbon, tar, dan
senyawa organik yang melekat pada karbon tersebut. Proses aktivasi terdapat 2 jenis yaitu :
1. Aktivasi Fisika
Pada aktivasi secara fisika, karbon dipanaskan pada suhu sekitar 800 – 1000
o
C dan dialirkan gas pengoksida seperti uap air, oksigen CO
2
. Gas pengoksida akan bereaksi dengan karbon dan melepaskan karbon monoksida dan hidrogen untuk
gas pengoksida berupa uap air. Senyawa-senyawa produk samping pun akan terlepas pada proses ini sehingga akan memperluas pori dan meningkatkan daya
Universitas Sumatera Utara
adsorpsi. Klasifikasi karbon dengan uap air dan CO
2
terjadi melalui reaksi bersifat endotermis berikut ini :
C + H
2
O → CO + H
2
117 kjmol C + CO
2
→ 2 CO 159 kj mol
Sedangkan aktivasi fisika dengan oksigen melalui reaksi bersifat eksotermis berikut ini :
C + O
2
→ CO
2
-406 kj mol
Pada aktivasi fisika terjadi pengurangan massa karbon dalam jumlah yang besar karena adanya pembentukan struktur karbon. Namun pada aktivasi fisika
seringkali terjadi kelebihan oksida eksternal sewaktu gas pengoksida berdifusi pada karbon sehingga terjadi pengurangan ukuran adsorben. Selain itu, reaksi sulit
dikontrol Marsh, 2006.
2.Aktivasi kimia
Menurut Ioannidou, O. dan Zabaniotou, A. 2006, proses aktivasi dilakukan dengan menggunakankan bahan kimia sebagai agen pengaktif. Aktivasi arang
dilakukan dengan merendam arang kedalam larutan kimia seperti NaCl, ZnCl
2,
KOH, KCl, H
3
PO
4
, dan K
2
CO
3
Sehingga bahan kimia akan meresap dan membuka permukaan arang yang semula tertutup oleh deposit tar dan volume
kontraksi pada proses karbonisasi.
Pada proses aktivasi karbon atau arang dipanaskan dengan suhu tinggi dalam sistem tertutup tanpa udara sambil dialiri gas Inert. Saat ini terjadi proses
lanjutan pemecahan atau peruraian sisa deposit tar dan senyawa hidrokarbon sisa karbonisasi keluar dari permukaan karbon sebagai akibat gas suhu tinggi dan
adanya aliran gas inert, sehingga akan dihasilkan karbon dengan luas permukaan yang cukup luas atau disebut dengan arang aktif Murat, B. 2012.
Universitas Sumatera Utara
2.4. Kemiri
Kategori