PEMANFAATAN TEMPURUNG KEMIRI SEBAGAI BAHAN KARBON AKTIF DALAM PENYISIHAN LOGAM BESI (Fe) PADA AIR SUMUR.

SKRIPSI

PEMANFAATAN TEMPURUNG KEMIRI SEBAGAI
BAHAN KARBON AKTIF DALAM PENYISIHAN
LOGAM BESI (Fe) PADA AIR SUMUR

Oleh :

NUNIK PRABARINI
0952010025

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” J ATIM
SURABAYA
2013

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

PEMANFAATAN TEMPURUNG KEMIRI SEBAGAI

BAHAN KARBON AKTIF DALAM PENYISIHAN
LOGAM BESI (Fe) PADA AIR SUMUR

SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan
Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (ST.)
Program Studi Teknik Lingkungan.

Oleh :

NUNIK PRABARINI
0952010025

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” J ATIM
SURABAYA
2013

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

PEMANFAATAN TEMPURUNG KEMIRI SEBAGAI
BAHAN KARBON AKTIF DALAM PENYISIHAN
LOGAM BESI (Fe) PADA AIR SUMUR
oleh :

NUNIK PRABARINI
0952010025
Telah Dipertahankan Dihadapan dan Diterima Oleh Tim Penguji Skripsi
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Program Studi Teknik Lingkungan
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
Pada Tanggal : ............................2013
Pembimbing

Penguji I,

Ir. Yayok
NIP. 19620501 198803 1 00 1
Ir. DG Okayadnya Wijaya, MT

NIP. 19571105 198503 1 00 1

Penguji II

Dr. Ir. Munawar, MT
NIP. 19600401 198803 1 00 1
Penguji III

Ir. Tuhu Agung R., MT
NIP. 19620501 198803 1 00 1

Mengetahui,
Dekan Fakultas teknik Sipil dan Perencanaan
UPN “Veteran” Jawa Timur

Ir. Naniek Ratni Juliardi AR., M. Kes.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

NIP. 19590729 198603 2 00 1

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

KATA PENGANTAR
Puji Syukur, Atas Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa saya dapat
menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Pemanfaatan Tempurung Kemiri Sebagai
Bahan Karbon Aktif Dalam Penyisihan Logam Besi (Fe) Pada Air Sumur
Adapun tujuan penyusunan skripsi ini adalah sebagai tanggung jawab
untuk memberikan hasil setelah secara langsung melakukan penelitian serta
sebagai salah satu usaha memenuhi salah satu syarat penting kelulusan mahasiswa
strata satu Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Pembangunan Nasional
“Veteran” Jawa Timur.
Selama menyelesaikan tugas ini, saya telah banyak memperoleh
bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, saya
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1.

Ir. Naniek Ratni J.A.R., Mkes. selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

2. Dr. Ir. Munawar Ali, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Lingkungan.
3. Ir. Dewa Gede Oka Yadnya, MS selaku Dosen Pembimbing skripsi yang
selalu memberi waktu dan kesempatan untuk membimbing saya.
4. Juli Winarti, ST yang membing saya di dalam menjalankan penilitian di
laboratorium.
5. Teruntuk orang tua tercinta yang selalu memberikan doa dan dukungan
disetiap waktu.
6. Teman – teman mahasiswa Teknik Lingkungan yang telah memberi
semangat dan dukungan.
7. Dosen Penguji yang telah banyak memberikan masukan dan tambahan.
8. Sahabat dan teman-teman kos yang selalu memberi semangat dan
dukungan
9. Kepada seluruh pihak yang telah membantu saya ucapkan terimakasih.
Kepada para pembaca, kritik dan sarannya yang membangun akan kami
terima demi perbaikan penulisan seperti kata pepatah tiada gading yang tak retak

i

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

dan saya masih sangat menyadari bahwa tugas skripsi saya ini masih sangat jauh
dari kesempurnaan. Akhir kata, kami sampaikan terima kasih dan mohon maaf
yang sebesar-besarnya apabila di dalam penyusunan laporan ini terdapat kata-kata
yang kurang berkenan atau kurang dipahami oleh para pembaca.

Surabaya, 9 Oktober 2013

Penyusun

ii

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

DAFTAR ISI
Kata Pengantar………………………………………………………………..

i

Daftar Isi ……………………………………………………………………. . iii
Daftar Tabel ………………………………………………………………….

v

Daftar Grafik ………………………………………………………………. .. vi
Intisari ..............................................................................................................

vii

Abstract ............................................................................................................ viii
BAB I

BAB II

PENDAHULUAN ........................................................................

1

I.1 Latar Belakang ........................................................................

1

I.2 Perumusan Masalah ................................................................

2

I.3 Tujuan Penelitian ....................................................................

3

I.4 Manfaat Penelitian ..................................................................

3

I.5 Ruang Lingkup ........................................................................

3

TINJ AUAN PUSTAKA ...............................................................

5

II.1 Tinjauan Studi .......................................................................

5

II.1.1 Kemiri ( Aleurites Moluccana ) ..................................

7

II.1.2 Adsorpsi ....................................................................

9

II.2 Landasan Teori ...................................................................... 22
II.2.1 Karbon Aktif ............................................................. 22
BAB III METODE PENELITIAN ........................................................... 31

III.1. Bahan Penelitian..................................................................... 31
III.2. Peralatan Penelitian ............................................................... 32
III.3. Variabel Penelitian ................................................................ 33
III.4. Parameter yang Diamati ........................................................ 33
III.5. Prosedur Kerja ....................................................................... 33
III.6. Kerangka Penelitian .............................................................. 36

iii

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 37
IV.1. Penurunan Kadar Fe dengan Variasi Proses Aktivasi ............. 37
IV.2. Perbandingan Kemampuan Penyisihan Adsorpsi ................... 40
BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................
V.1 Kesimpulan ............................................................................ 43
V.2 Saran ...................................................................................... 43

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

iv

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Analisis Tempurung Kemiri ............................................................

9

Tabel 4.1 Pengaruh Konsentrasi Aktivator H2SO4 (%) dan Waktu Perendaman
(jam) Terhadap Penyisihan Kandungan Fe (mg/l) ............................ 44
Tabel 4.2 Pengaruh Prosentase Aktivator H2SO4 (%) dan Waktu Perendaman
(jam) Terhadap Penyisihan Kandungan Fe (mg/l) ............................ 44
Tabel 4.3 Perbandingan Karbon Aktif Tempurung Kemiri dan Tempurung Kelapa
dalam Penurunan Logam Fe ........................................................... 47

v

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kemiri ........................................................................................

8

Gambar 2.2 Proses Adsorpsi ........................................................................... 11
Gambar 3.1 Tungku Karbonisasi .................................................................... 31
Gambar 3.2 Skema Pembuatan Karbon Aktif ................................................. 32
Gambar 3.3 Kerangka Penelitian ……………………………………………... 36
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Konsentrasi Aktivator dan Waktu Perendaman
Terhadap Penyisihan Fe ………………………………………….. 39
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Karbon Aktif Tempurung Kemiri dan
Tempurung Kelapa dalam Penurunan Logam Fe …………….... 41

vi

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

INTISARI
Arang aktif dapat dibuat dan tempurung kemiri yang ada saat ini masih
berupa limbah. Pengolahan tempurung kemiri sebagai arang aktif adalah salah
satu cara mudah untuk menambah nilai ekonomis. Arang aktif dibuat dengan
proses karbonisasi suhu rendah didalam furnace. Arang hasil karbonisasi tersebut
kemudian diaktifkan dengan asam kuat, setelah itu dianalisis daya serap arang
aktif terhadap penyisihan Fe yang terkandung dalam air sumur.
Kualitas arang aktif tergantung pada proses karbonisasi dan proses
aktivasi. Dalam penelitian ini aktivator yang dipakai adalah H2SO4 dengan
konsentrasi 1, 3, 5, 7, dan 9% dan waktu perendaman 8, 12, 16, 20, dan 24 jam.
Penelitian ini dapat disimpulkan bahwa hasil terbaik yaitu pada suhu karbonisasi
400oC selama 1 jam, waktu perendaman 24 jam dan konsentrasi aktivator 9%,
menghasilkan penjerapan terbaik logam Fe pada air sumur sebesar 91,38%.

Kata kunci : Tempurung Kemiri, arang aktif, Adsorpsi, Logam Fe

vii

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

ABSTRACT
Active charcoal can be made and candlenut shell, what in this time still in the
form of waste. Candlenut shell processing as charcoal active is one of easy way to
add economic point. Active charcoal made with process of carbonation low
temperature in furnace. Charcoal result of the pirolisis then activated with strong
acid, afterwards analysed the active charcoal absorption of Fe provision
contained in well water.
Active charcoal quality clings to carbonation process and activation process. In
this research activator which is used is H2SO4 with concentration 1, 3, 5, 7, and
9% and soaking time 8, 12, 16, 20, and 24 hours. Research can be concluded that
best result wich is on carbonation temperature 400oC up to 1 hours, soaking time
24 activator hour and concentration 9%, resulting the best adsorption of Fe on
well water of 91,38%.
Keyword : candlenut shell, active charcoal, adsorption, ion Fe consentration

viii

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Kemiri adalah salah satu komoditi yang banyak ditanam di Indonesia
dengan perkembangannya demikian pesat. Tumbuhan kemiri hidup di daerah
tropis dan subtropik sehingga dapat ditanam di tanah rendah dan pegunungan,
baik yang subur maupun tanah yang kurang subur. Pemanfaatan buah kemiri
sebenarnya sudah banyak diteliti terutama bijinya yaitu untuk minyak rambut
dan minyak lampu, sedangkan kulitnya dibuang.
Jumlah produksi buah kemiri di Indonesia pada tahun 2002 menurut
Biro Pusat Statistik adalah sebesar 1.703.362 Kg (BPS, 2002).

Untuk

mengatasi peningkatan produksi sampah karena keterbatasan lahan tempat
pembuangan akhir (TPA), maka upaya yang dikembangkan untuk mengolah
beberapa hasil sampingan seperti tempurung kemiri agar dapat diolah menjadi
produk yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi, seperti tempurung kemiri
yang sangat potensial untuk diolah menjadi arang aktif.
Dalam penelitian ini akan dilakukan pemanfaatan tempurung kemiri
menjadi karbon aktif dan diuji untuk menurunkan kadar besi (Fe) dalam air
sumur yang mengandung besi (Fe), dimana tempurung kemiri yang
sebelumnya terbuang dan sedikit dimanfaatkan sebagai bahan baku
pembuatan karbon aktif. Dari penelitian sebelumnya diketahui bahwa
prosentase massa buah kemiri menjadi tempurungnya sebesar 64,57% dan
tergolong sangat tinggi bila dibandingkan dengan tempurung kelapa dan
tempurung kelapa sawit yang tidak lebih dari 30%. Hal ini tentunya
menunjukkan bahwa tempurung kemiri memang sangat potensial untuk
dijadikan bahan baku karbon aktif (Suhadak, 2005). Yang membedakan

1

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

2

penelitian ini dengan penelitian – penilitian sebelumnya yaitu pada penelitian
ini proses pembuatan karbon aktifnya dilihat dari pengaruh proses aktivasi
dan waktu perendamannya terhadap penyisihan besi (Fe) pada air sumur.
Kandungan Besi (Fe) sebagai parameter uji kemampuan adsorbsi
karbon aktif tempurung kemiri dalam air sumur ini karena sifat besi yang
merupakan logam berat yang cukup mengganggu sebagai air bersih.

1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang mendasari penelitian ini, maka dapat
dirumuskan permasalahan yang ada sebagai berikut:
1. Tempurung kemiri yang sebelumnya terbuang serta tak bernilai ekonomi
memungkinkan untuk diolah menjadi karbon aktif
2. Dalam pembuatan menjadi karbon aktif dipelajari pengaruh asam sulfat
sebagai larutan aktivator dan waktu perendaman yang terbaik yang dapat
menyisihkan Fe terbanyak

1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah:
1. Membuat karbon aktif dari tempurung kemiri sehingga lebih bernilai
ekonomis
2. Mengetahui konsentrasi aktivator dan waktu perendaman terhadap mutu
arang aktif yang dihasilkan dalam proses pembakaran
3. Mengetahui kemampuan

karbon

aktif

tempurung kemiri

dalam

menurunkan logam besi yang terkandung dalam air sumur

1.4 Manfaat Penelitian
1. Menjadi alternatif lain karbon aktif yang selama ini berbahan tempurung
kelapa, kayu bakar, dan lain-lain.
2. Meningkatkan nilai ekonomis limbah tempurung kemiri

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

3

1.5 RuangLingkup
Untuk membatasi agar dalam penelitian masalah nantinya tidak
menyimpang dari ruang lingkup yang ditentukan, maka akan ditetapkan:
1. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium
2. Bahan utama yang digunakan berupa limbah tempurung kemiri yang
didapatkan dari petani kemiri di daerah Dinoyo
3. Pengujian hasil (karbon aktif) menggunakan air sumur yang
mengandung besi (Fe) yang berasal dari Perumahan Tropodo
Regency Surabaya sebagai bahan uji
4. Membandingkan kemampuan karbon aktif tempurung kemiri dengan
karbon aktif tempurung kelapa pada kondisi proses yang sama dalam
menyisihkan logam Fe

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1

Tinjauan Studi
Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 416/Menkes/Per/IX/1990
yang mengatur tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air telah
menetapkan standar baku mutu air bersih yang menunjukkan suatu air
bersih telah memenuhi persyaratan kesehatan. Untuk logam besi
mempunyai standar baku mutu 1,0 mg/l. Apabila kadar logam berat itu
melebihi baku mutu, maka air bersih tersebut tidak memenuhi syarat dan
harus dilakukan pengolahan sebelum dipakai untuk keperluan sehari-hari
terutama untuk dikonsumsi.
Karbon aktif merupakan salah satu bahan alternatif yang digunakan
untuk mengurangi kadar logam besi dan mangan pada air. Karbon aktif
atau sering juga disebut sebagai arang aktif adalah suatu jenis karbon yang
memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan
mengaktifkan karbon atau arang tersebut. Hanya dengan satu gram dari
karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas
permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (di dapat dari pengukuran adsorpsi
gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar
luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan
meningkatkan kemampuan adsorbsi karbon aktif itu sendiri sehingga
mampu menyerap sejumlah pengotor dalam air. Karbon aktif bisa dibuat
dari tongkol jagung, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas,
tempurung kelapa, sabut kelapa, sekam padi, serbuk gergaji, kayu keras
dan batubara.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Rahayu (2004), karbon
aktif yang terbuat dari tempurung kelapa efektif sebagai penyerap

5
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

6

(absorben) logam besi dan mangan dalam air sumur gali di Kartasura,
Sukoharjo. Kadar

logam besi tersebut mengalami penurunan hingga

91,69%.
Hasil penelitian yang juga pernah dilakukan oleh Erni Misran
(2009), karbon aktif yang terbuat dari kulit coklat

mempunyai

kemampuan adsorbsi sebesar 70,10 % pada ion Pb.
Menurut Jannati dalam Rajagukguk (2011), kulit singkong juga
dapat dijadikan sebagai karbon aktif karena kulit singkong yang berwarna
putih mengandung 59,31% karbon.
Adapun pembuatan karbon aktif dari batang jagung dan
aplikasinya sebagai penjerap ion tembaga mampu menghasilkan kapasitas
jerapan sebesar 25,1 mg/g.
2.1.1 Kemiri ( Aleurites Moluccana )
Kemiri (Aleurites Moluccana) merupakan salah satu tanaman
perkebunan yang sangat potensial untuk dikembangkan. Hal ini
disebabkan karena tanaman ini sangat serba guna (Rossita, 2006). Tinggi
batang dari pohon kemiri ini bisa mencapai 35 meter dan diameter batang
bisa mencapai 1 meter. Batang tumbuhan ini mempunyai kulit luar
berwarna kelabu serta beralur tetapi dangkal dan tidak mengelupas.
Tanaman kemiri ini juga rata-rata berdiameter 1,5 – 2 cm. Pada usia 3,5 –
4 tahun tanaman kemiri sudah mulai berbuah dan pada saat usia 5 tahun,
produksi kemiri rata-rata tiap pohonnya sebesar 400 kg/pohon.tahun
(Anonim.2012)
Buah kemiri memiliki dua lapis kulit. Untuk mengambil daging
buahnya, lapisan kulit pertama dikupas, kemudian buah yang masih
dilapisi kulit kedua itu dijemur. Setelah kering barulah diangkat dan
dihancurkan untuk mengambil dagingnya. Proses penghancuran dan
pengambilan daging buah kemiri adalah sebagai berikut : buah kemiri

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

7

yang telah kering dimasukkan kedalam mal yang terbuat dari pelepah
pohon pinang. Kemudian dibenturkan pada sebuah batu yang telah
disiapkan.

Gambar 2.1
Tempurung kemiri merupakan hasil sampingan dari kegiatan
perkebunan kemiri, tepatnya hasil dari proses pengambilan bijinya.
Karakteristik tempurung kemiri adalah mempunyai sifat yang sangat keras
dengan permukaan kasar dan beralur. Tempurung ini sangat cocok untuk
dijadikan bahan baku dari karbon aktif karena memiliki kandungan
selulose,

hemiselulose, dan

lignin. Sebuah pohon kemiri dapat

menghasilkan 20 – 25 kg daging buah kemiri. Daging buah kemiri di
Surabaya untuk dijadikan bahan dasar kosmetik dan minyak rambut.
Disamping itu, daging buah kemiri dapat dipakai juga sebagai bumbu
masak dan obat tradisional.
Analisis unsur kandungan tempurung kemiri ditunjukkan di dalam
Tabel 2.1. Analisis unsur menunjukkan bahwa kandungan unsur karbon
dalam persen yang berbeda dengan kandungan bahan lignoselulosa lainnya
seperti kayu dan biji ceri.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

8

Tabel 2.1. Analisis Unsur Tempurung Kemiri

Unsur

Kemiri

Kayu

Biji

%

* (%)

Ceri*
(%)

C

47.52

46.16

51.08

H

5.81

5.77

6.49

N

0.16

0.80

0.38

S

-

-

0.02

O

46.51

37.87

42.3

Sumber: * Gonzalez et al. 2003

2.1.2

Adsorbsi
Adsorbsi didefenisikan sebagai kontak antara dua fase dengan
menggunakan kekuatan molekul atau ion pada permukaan fluida atau
padatan yang tidak seimbang sehingga tidak terjadi peristiwa penjerapan
atau akibat adanya gradien konsentrasi yang rendah. Bahan yang dijerap
disebut sebagai adsorbat (solute) sedangkan bahan yang menjerap disebut
sebagai bahan adsorbent (fase pengadsorpsi) (Sembiring et all, 2003).
Menurut Reynold dan Richard, 1996 adsorbsi diartikan sebagai
proses dimana adsorbent menyisihkan substansi dari air artinya
pengumpulan substansi pada permukaan dari padatan adsorben. Sebuah
proses penyisihan dimana partikel-partikel terikat pada permukaan partikel
adsorben baik dengan gaya tarik kimia maupun fisika.
Didalam pemurnian air, adsorben digunakan menyerap kotorankotoran organik yang secara khusus yang dihubungkan dengan rasa, bau,
dan warna. Operasi adsorbsi sering digunakan dalam pengolahan air
tingkat tiga (tertiary treatment) untuk impurities-impurities dalam
konsentrasi rendah, namun pengolahan dengan proses kimia – fisika
menggunakan adsorbsi sebagai teknik yang juga dapat menghilangkan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

9

logam berat yang ada dalam air sumur. Salah satu contoh dari proses ini
adalah penggunaan karbon aktif (Sembiring et all, 2003).
a. J enis Adsorbsi
Proses adsorbsi pada umumnya terjadi pada konsentrasi tak
seimbang hingga mencapai kondisi stabil. Proses ini dapat terjadi pada
padat-padat, gas-padat, cair-cair, dan cair padat. Adsorbsi berlangsung
sampai konsentrasi dalam larutan seimbang. Berat material penyerap
berhubungan dengan konsentrasi yang tersisa dalam larutan.
Kecepatan penjerapan tergantung dari:
- Bertambahnya konsentrasi penjerap
- Mengecilnya molekul penjerap dan bertambah luasnya permukaan dari

penjerap.
Untuk karbon aktif (granular) harus menembus saluran dalam
karbon dalam waktu lama diharapkan dapat mencapai kesetimbangan.
Komponen yang diadsorbsi atau adsorbat melekat sedemikian kuat
sehingga memungkinkan pemisahan komponen itu secara menyeluruh dari
fluida tanpa terlalu banyak mengadsorbsi komponen-komponen lain
(Andriyati, 2005)

Gambar 2.2 Proses Adsorpsi
Proses adsorbsi pada umumnya dapat dibagi menjadi:
1)

Adsorbsi Fisika (Van Der Waals)
Adsorbsi fisika adalah suatu proses penjerapan dimana daya tarik

Van Der waals atau gaya tarik yang lemah antar molekul menarik bahan
terlarut dari larutan adsorbat kedalam permukaan adsorben. Setelah bahan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

10

terlarut terikat didalam karbon maka bahan terlarut tersebut telah
tersisihkan dari dalam air (Reynold dan Richard, 1996). Molekul yang
teradsorbsi bebas bergerak disekitar permukaan adsorben dan tidak hanya
menetap di satu titik. Apabila gaya tarik molekuler antara zat terlarut
dengan adsorben itu lebih besar daripada gaya tarik antara zat terlarut
dengan pelarut, maka zat terlarut akan teradsorbsi di permukaan adsorben
(Slamet dan Masduki, 2000).
Energi aktivasi untuk terjadinya adsorbsi fisika biasanya adalah
tidak lebih dari 1 kkal/gr-mol, sehingga gaya yang terjadi pada adsorbsi
fisika termasuk lemah. Adsorbsi fisika dapat berlangsung di bawah
temperatur kritis adsorbat yang relatif rendah sehingga panas adsorbsi
yang dilepaskan juga rendah yaitu sekitar 5 – 10 kkal/gr-mol gas, lebih
rendah dari panas adsorbsi kimia.
2)

Adsorbsi Kimia
Penjerapan ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh

lebih besar daripada penjerapan fisika. Ikatan adsorbat pada adsorbsi kimia
biasanya terjadi tidak lebih satu lapisan (monolayer). Secara normal bahan
yang teradsorbsi membentuk lapisan diatas permukaan berupa molekulmolekul yang tidak bebas bergerak dari satu permukaan ke permukaan
lainnya. Jika permukaan tertutup oleh lapisan monomolekuler, kapasitas
adsorben telah habis (Slamet dan Masduki, 2000). Adsorbsi kimia
menyebabkan terbentuknya suatu lapisan pada permukaan adsorben yang
mempunyai sifat kimia lain sebagai akibat adanya reaksi antara adsorbat
dengan adsorben. Pada proses kimia energi panas yang dibutuhkan untuk
proses pengikatan sama dengan energi panas yang dilibatkan pada reaksi
kimia, karena itu adsorbsi kimia mempunyai kemampuan adsorbsi lebih
besar (Andriyati, 2005)
3)

Adsorbsi Pertukar an
Adsorbsi yang diperankan oleh tarikan listrik antara adsorbat dan

permukaan adsorben. Ion dari satu substansi banyak berperan dalam

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

11

adsorbsi ini. Ion akan terkonsentrasi di permukaan adsorben sebagai hasil
tarikan elektrostatik ke tempat yang bermuatan berlawanan di permukaan.
Pada umumnya ion dengan muatan yang lebih besar, seperti ion valensi
tinggi, akan tertarik lebih kuat menuju tempat yang bermuatan berlawanan
daripada molekul-molekul yang bermuatan lebih kecil, seperti ion
monovalen. Ion yang berukuran lebih kecil juga mempunyai tarikan yang
lebih besar (Slamet dan Masduki, 2000)
b. Kinetika Adsorbsi
Kinetika adsorbsi dapat dijelaskan sebagai masuknya molekul
adsorbat dari larutan (fase cair) ke dalam pori-pori bahan adsorben (fase
padat). Secara garis besar, mekanisme adsorbsi dapat berlangsung dalam
beberapa tahap, yaitu (Kurniawan, 2000) :
- Molekul-molekul adsorbat dipindahkan (transferred) dari bagian terbesar

(bulk phase) larutan kepermukaan antara (interphase) dua fase dari
adsorben. Fase ini disebut sebagai difusi film (film diffusion) atau difusi
eksternal (exterior diffusion)
- Molekul-molekul

adsorbat

dipindahkan

dari

permukaan

antara

(interphase) ke permukaan luar dari adsorben (exterior surface)
- Molekul-molekul adsorbat dipindahkan dari permukaan luar dari

adsorben menyebar menuju pori-pori dari adsorben. Fase ini disebut
sebagai difusi pori (pore diffusion)
- Molekul-molekul

adsorbat

menempel

pada

permukaan

pori-pori

adsorben.
c. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Adsorbsi
Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kapasitas adsorbsi
dan kecepatan adsorbsi, diantaranya adalah:
1)

Luas permukaan dari adsorben (ukuran partikel)
Proses adsorbsi terjadi di permukaan partikel. Besarnya adsorbsi

akan proporsional terhadap luas permukaan yang ada. Ukuran partikel
karbon mempengaruhi kecepatan adsorbsi, kecepatan adsorbsi akan
meningkat dengan ukuran partikel yang semakin kecil. Oleh karena itu,

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

12

kecepatan adsorbsi karbon berbentuk powder lebih besar daripada karbon
berbentuk granular. Sedangkan kapasitas adsorbsi total tergantung dari
luas permukaan total (Benefield, 1987 dalam Rossita, 2006)
2)

Karakteristik Adsorben
Karakteristik fisik – kimia dari adsorben akan mempengaruhi

kecepatan dan kapasitas adsorbsi. Salah satunya adalah ukuran pori.
Ukuran pori ini sangat penting

dalam proses adsorbsi karena

mempengaruhi molekul-molekul adsorbat yang dapat diserap kedalam
partikel adsorben. Apabila ukuran molekul-molekul adsorbat lebih kecil
daripada ukuran pori partikel adsorben, maka akan lebih banyak jumlah
adsorbat yang dapat diserap. Kandungan atau karakteristik karbon aktif
tergantung dari bahan baku yang digunakan dalam pembuatannya
(Abderasool, 1992).
3)

Karakteristik Adsorbat
Ada banyak karakteristik adsorbat yang berpengaruh terhadap

proses adsorbsi. Beberapa diantaranya adalah kelarutan, ukuran molekul
adsorbat, polaritas adsorbat. Dalam proses adsorbsi dari suatu larutan,
kelarutan dari zat terlarut merupakan faktor penentu dalam kesetimbangan
adsorbsi. Pada umumnya larutan yang bersifat hidrofilik akan lebih sukar
untuk diadsorbi dibanding dengan larutan yang bersifat hidrofobik (Culp
and Culp, 1974 dalam Rossita, 2006)
4)

pH (tingkat keasaman)
Pada umumnya, adsorbsi polutan organik tertentu dalam air akan

meningkat dengan menurunnya nilai pH. Hal ini disebabkan karena
terjadinya netralisasi dari muatan-muatan negative pada permukaan karbon
dengan meningkatnya konsentrasi ion hidrogen, sehingga menyediakan
permukaan aktif pada karbon yang lebih banyak.
Nilai pH optimum untuk setiap proses adsorbsi berbeda-beda dan
dapat
5)

diperoleh melalui penelitian laboratorium.
Temperatur

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

13

Karena adsorbsi merupakan proses kinetik, perubahan temperatur
dapat merubah kecepatan adsorbsi / penghilangan. Kecepatan adsorbsi
akan meningkat dengan meningkatnya temperatur dan berkurang
menurunnya temperatur.
6)

Konsentrasi adsorbat
Ketergantungan

konsentrasi

terhadap

kecepatan

adsorbsi

digunakan untuk menentukan kecepatan batas dalam reaksi.
7)

Ukuran molekul adsorbat
Ukuran-ukuran molekul adsorbat akan berpengaruh terhadap

proses adsorbsi, karena secara prinsip molekul-molekul adsorbat harus
dapat terserap kedalam pori-pori adsorben. Tingkat adsorbsi akan
semakin besar dengan semakin besarnya diameter pori dan semakin
kecilnya ukuran molekul adsorbat, sehingga dimungkinkan molekulmolekul adsorbat dapat masuk kedalam pori-pori adsorben.
8)

Waktu kontak
Waktu

kontak

antara

adsorbat

dengan

adsorben

sangat

mempengaruhi suatu proses adsorbsi. Semakin lama waktu kontak yang
terjadi pada suatu proses adsorbsi maka akan semakin besar adsorbat
yang teradsorbsi.
9) Agitasi (Pengadukan)
Kecepatan adsorbsi selain dipengaruhi oleh difusi film dan difusi
pori juga dipengaruhi oleh jumlah pengadukan dalam sistem tersebut. Jika
proses agitasi yang dilakukan relative kecil maka tahapan proses adsorbsi
hanya terjadi hingga tahapan difusi film.
d. Model Adsorbsi
Pada proses adsorbsi, telah banyak model dikembangkan, tetapi
pengembangan model-model itu tidak lepas dari model adsorbsi yang
umum digunakan, yaitu model Langmuir atau Freundlich (Slamet Agus et
all, 2000).

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

14

1)

Model Langmuir
Model adsorbsi langmuir mendefinisikan bahwa kapasitas adsorbsi

maksimum terjadi akibat adanya lapisan tunggal (mono layer) adsorbat
dipermukaan adsorben. Tipe isoterm Langmuir merupakan proses adsorbsi
yang berlangsung secara kimiasorbsi satu lapisan. Kimiasorbsi adalah
adsorbsi yang terjadi melalui ikatan kimia yang sangat kuat antara sisi
aktif permukaan dengan molekul adsorbat dan dipengaruhi oleh densitas
elektron (Husin et all, 2007). Ada empat asumsi dasar yang digunakan
dalam model ini, yaitu:
-

Molekul diadsorbsi oleh site (tempat terjadinya reaksi di
permukaan adsorben) yang tetap.

-

Setiap site “memegang” satu molekul adsorbat.

-

Semua site mempunyai energi yang sama

-

Tidak ada interaksi antara molekul yang teradsorbsi dengan site
sekitarnya.
Setiap lapisan menjerap menurut model tipe Langmuir:

.......

( 2.1 )

Dengan x/m adalah besarnya adsorbat yang teradsorbsi oleh
adsorben dalam satuan mg/gr, qm adalah maksimum adsorbat yang
teradsorbsi, b adalah konstanta langmuir (l/mg) dan C adalah konsentrasi
adsorbat

di air

pada

saat

kesetimbangan.

Dengan

ekseperimen

laboratorium, kapasitas adsorbsi maksimum (qm) dan konstanta Langmuir
(b) dapat diperoleh.
2)

Model Freundlich
Model adsorbsi Freundlich digunakan jika diasumsikan bahwa

terdapat lebih dari satu lapisan permukaan (multilayer) dan site (tempat
terjadinya reaksi di permukaan adsorben) bersifat heterogen, yaitu adanya
perbedaan energi pada setiap pengikatan pada tiap site. Isoterm yang

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

15

paling umum digunakan adalah isoterm Freundlich yang lebih baik dalam
mencirikan kebanyakan proses adsorbsi (Husin et all, 2007).
Model adsorbsi Freundlich merupakan model eksponensial.

.........

( 2.2 )

Dengan Kf merupakan koefisien adsorbsi Freundlich. Karena
sebagian besar model yang digunakan dalam pengolahan air adalah model
reaksi yang tidak mengalami keadaan setimbang, maka konsep yang
digunakan untuk menjelaskan proses adsorbsi adalah model kecepatan,
yang merupakan model kecepatan reaksi.
3)

Model BET (Bruneauer, Emmett, dan Teller)
Model BET (Bruneauer, Emmett, dan Teller) mengasumsikan

bahwa dipermukaan adsorben terakumulasi sejumlah lapisan adsorbat,
sehingga disebut adsorbsi banyak lapisan (multilayer).

........

( 2.3 )

Dengan Cs adalah konsentrasi jenuh dalam larutan.
e. Sistem Adsorbsi
Setiap bahan yang dipakai sebagai adsorben harus teruji dahulu
kemampuan adsorbsinya terhadap adsorbat tertentu. Untuk mendapatkan
kapasitas optimum, perlu dilakukan studi adsorbsi di laboratorium dengan
cara batch atau kontinyu.
1)

Sistem Batch
Studi adsorpsi menggunakan sistem batch dilakukan dalam sejumlah

gelas erlenmeyer yang berisi larutan yang megandung zat tertentu yang
akan di adsorbsi pada konsentrasi dan volume tertentu. Pada tiap-tiap
tabung dibubuhkan sejumlah adsorben dengan berat yang bervariasi.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

16

Adsorbsi sistem batch dioperasikan secara fill and draw atau disebut juga
dengan sistem SBR (sequencing batch reaktor) (Slamet Agus et all, 2000).
Tujuan dari sistem ini adalah untuk mengetahui karakteristik dari adsorbat
yang dinyatakan dalam hubungan antara penurunan adsorbat ( ion yang di
pisahkan) dan berat adsorben dalam suatu koefisien dari persamaan yang
ada.
Data yang diperoleh dapat diolah dengan model adsorpsi tertentu,
tergantung dari asumsi dasar dari tiap-tiap model adsorbsi dan adorben
atau adsorbat yang digunakan. Dengan formula yang ada, koefisien atau
parameter model dapat diperoleh. Koefisien ini dapat digunakan dalam
disain kolom adsorbsi untuk percobaan secara kontinyu.
2)

Sistem Kontinyu
Studi adsorbsi dengan sistem kontinyu dilakukan dalam sebuah

kolom adsorbsi skala laboratorium. Percobaan ini digunakan untuk
menentukan:
-

Waktu operasi adsorbsi

-

Volume air terolah sebelum tercapainya breathrough

-

Kehilangan tekanan melalui kolom

-

Bentuk kurva exhaustion
Proses

studi

kolom

adsorbsi

dilakukan

dengan

memilih

karakteristik adsorben yang sesuai, lalu setelah itu menguji tingkat
pengolahan efektifitas penjerapan.
f. Besi (Fe) Dalam Air Sumur
Besi adalah susunan berkala yang mempunyai symbol Fe dan
nomor atom 26 dengan berat atom 55,845, terletak pada periode 4 dan
termasuk golongan logam. Memiliki konfigurasi electron (Ar) 3d6 4s2.Besi
dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan
geologis dan semua badan air. Pada umumnya, besi yang ada di dalam air
dapat bersifat:

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

17

-

Terlarut sebagai Fe2+ (ferro) atau Fe3+ (ferri)

-

Tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 µm) atau lebih
besar, seperti Fe2O3, FeO, Fe(OH)3 dan sebagainya

-

Tergabung dengan zat organik atau zat padat yang inorganik,
seperti tanah liat.
Pada air pemukaan jarang ditemui kadar besi lebih dari 1 mg/l,

tetapi dalam air tanah kadar besi dapat jauh lebih tinggi. Konsentrasi yang
tinggi dapat dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas dapur. Hal itu
juga dapat ditemui pada air permukaan yang mengandung besi lebih
banyak.Kadar besi dalam air tersebut juga dapat disebabkan karena adanya
pipa-pipa saluran air yang berkarat.
Pada air permukaan jarang ditemui kadar besi lebih besar dari 1
mg/l, tetapi dalam air tanah kadar besi dapat jauh lebih tinggi. Konsentrasi
besi yang tinggi dapat dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas
dapur. Hal itu juga dapat ditemui pada air permukaan yang mengandung
besi lebih banyak. Kadar besi dalam air tersebut juga dapat disebabkan
karena adanya pipa-pipa air yang berkarat.
g. Prinsip Analisis Besi
Didihan dalam asam dan hidroksilamin serta penggabungannya
dengan 1,10 fenantrolin akan mengubah semua zat besi menjadi Fe2+ yang
terlarut. Tiga molekul fenantrolin bergabung dengan satu molekul Fe2+
membentuk ion kompleks berwarna orange-merah.
Sistem warna tersebut mengikuti hukum Beer: sinar cahaya dengan
panjang gelombang yang tertentu yaitu 510 nm, akan diserap (diadsorbsi)
larutan secara proporsional dengan jarak perjalanannya didalam larutan
dan dengan kadar kompleks yang berwarna orange-merah ini. Adsorbsi
tersebut dapat diukur melalui alat spektrofotometer.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

18

Warna kompleks tersebut tidak dipengaruhi oleh pH larutan bila
nilai pH antara 3 dan 9. Konsentrasi besi, dapat diketahui dengan
membandingkannya dengan 5 larutan standar referensi yang mengandung
kadar besi yang telah diketahui dan yang meliputi skala adsorbsi
spektrofotometer.
h. Presentase Penyisihan
Presentase penyisihan dapat diperoleh setelah data hasil diperoleh.
Data hasil merupakan kandungan terakhir dalam limbah yang setelah
melalui proses adsorbsi. Rumusnya seperti berikut:

…………………..

(2.4)

Dengan Ca adalah konsentrasi awal dan Co adalah konsentrasi akhir.
2.2

Landasan Teori
Dalam penelitian ini teori-teori yang mendukung akan dijelaskan
pada landasan teori.

2.2.1 Karbon Aktif
Arang aktif adalah karbon-karbon tak berbentuk yang diolah secara
khusus untuk menghasilkan luas permukaan yang sangat besar, berkisar
antara 300-2000 m3/gr. Luas permukaan yang besar dari struktur dalam
pori-pori karbon aktif dapat dikembangkan, struktur ini memberikan
kemampuan karbon aktif menyerap (adsorbsi) gas-gas dan uap-uap dari
gas dan dapat mengurangi zat-zat dari liquida. (Kirk Othmer, 1992)
Patrick mengemukakan bahwa karbon aktif dapat menyerap
molekul-molekul gas atau molekul-molekul zat terlarut dari larutannya
melalui suatu proses yang disebut adsorbsi. Kemampuan karbon aktif
untuk mengadsorbsi sejumlah besar adsorbat adalah karena peranan
struktur pori internal yang sangat berkembang yang dimiliki oleh karbon

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

19

aktif. Struktur permukaan pori internal dari karbon aktif terdiri dari
beberapa jenis gugus fungsional, yaitu gugus karboksil ( - COOH ), gugus
hidroksil sebagai phenol ( - OH ) dan gugus karbonil yang terdapat pada
kuinon ( C = O ). Gugus-gugus ini berinteraksi dengan senyawa atau ionion yang ada dalam larutan. Jumlah zat yang dapat teradsorbsi / terikat
pada gugus tersebut dipengaruhi oleh beberapa organic antara lain waktu
interaksi, konsentrasi adsorbat dan pH larutan.
Menurut Cheremisnoff (1980), efektifitas karbon aktif sebagai
penjerap sangat tergantung dari luas permukaan. Struktur pori-pori karbon
aktif cenderung luas pada permukaan dan proses adsorbsinya merupakan
proses fisika yang hanya berlangsung karena diawali dengan peristiwa
difusi.
a. Bahan Karbon Aktif
Sifat adsorbsi karbon aktif bergantung pada jenis dan sifat bahan
dasarnya. Karbon aktif dibuat dari bahan yang mengandung minyak.
Bahan yang sering digunakan sebagai bahan dasar pembuatan karbon aktif
antara lain bahan kayu, tempurung kelapa, gambut, batu bara, biji dari
berbagai jenis buah-buahan, aspal, karbon aktif. Tempurung merupakan
bahan yang paling banyak digunakan pada pembuatan karbon aktif karena
memiliki kapasitas adsorbsi yang besar. Selain itu, butiran granularnya
tidak mudah hancur sehingga tidak mengotori, dan struktur mikroporinya
sangat terkembang sehingga sangat baik digunakan sebagai adsorben.
Dasar pemilihan bahan baku dari karbon aktif yang paling menentukan
adalah besar kandungan karbon pada bahan baku tersebut. Kandungan
karbon pada suatu bahan setelah melewati proses karbonisasi identik
dengan masa arang bahan tersebut (Rossita, 2006)
b. Struktur Karbon Aktif
Struktur karbon aktif menyerupai kristal dari grafit dengan
beberapa penyimpangan pada strukturnya. Diantaranya jarak antar
interlayer karbon aktif (0,34 – 0.35). Penyimpangan dari karakteristik

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

20

grapit disebabkan oleh tingkat kecacatan dan adanya karbonisasi yang
terisi oleh tar hasil dekomposisi dan ditutupi oleh karbon amorf
(M.Saputro, 2010)
Diperkirakan bahwa karbon aktif tersusun dari partikel-partikel
amorf, sehingga terjadi susunan atau pori-pori yang berukuran mikrofor
(10 – 100 angstrom) maupun yang berukuran makrofor (lebih besar dari
100 angstrom) (Metcalf & Eddy, 1991)

c. Sifat-sifat karbon aktif ditentukan oleh beberapa hal, antara lain:
-

Bahan dasarnya, seperti kayu, tempurung kelapa, tulang binatang

-

Cara pengaktifannya

-

Bentuk karbonnya
Secara umum sifat-sifat karbon aktif adalah berwarna hitam, tidak

berasa, mempunyai daya adsorbsi lebih baik daripada karbon yang belum
mengalami aktivasi.
Permukaan karbon aktif umumnya bersifat nonpolar, namun
kenyataannya menunjukan bahwa beberapa komplek karbon oksigen
menyebabkan permukaannya sedikit polar. Jadi dapat ditekankan bahwa
sifat kimia permukaan sangat menentukan terjadinya proses adsorbsi.
Peranan luas permukaan dan struktur pori adsorbent mempunyai
pengaruh lebih besar. Adsorbsi sangat dipengaruhi oleh permukaan
adsorbent maupun sifat adsorbatnya. Permukaan adsorbat cenderung untuk
mengikat adsorbat yang sejenisnya (M.Saputro, 2010)
d.

J enis Karbon aktif
Berdasarkan bentuk dan penggunaannya, karbon aktif digolongkan

menjadi beberapa golongan, yaitu :
-

Penggolongan karbon aktif berdasarkan bentuknya yaitu bubuk
(powder) dan pellet (granular)

-

Penggolongan karbon aktif berdasarkan penggunaannya yaitu karbon
aktif untuk adsorbsi gas dan karbon aktif untuk adsorbsi liquid.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

21

Penggunaannya

karbon

aktif

untuk

fase

liquid

biasanya

menggunakan karbon aktif berbentuk bubuk. Sedangkan karbon aktif
granular untuk adsorbsi gas, tetapi dalam penggunaannya bahwa karbon
aktif dalam bentuk granular dapat digunakan dalam lingkup yang lebih
luas, yaitu tidak saja dalam fase gas tetapi dalam fase liquid (Sembiring et
all, 2003) Berdasarkan ukuran pori-porinya karbon aktif dikelompokkan
menjadi dua jenis yaitu:
-

Mikropori, dengan ukuran pori-pori 10-1000 angstrom

-

Makropori, dengan ukuran pori-pori lebih besar dari 1000 angstrom.
(Paul NC and Fred, 1980 dalam Elly Kurniati, 2008)

e.

Pembuatan Karbon Aktif
Proses pembuatan karbon aktif secara umum terbagi menjadi tiga

tahap yaitu proses dehidrasi, karbonisasi, dan aktivasi. Ketiga tahapan
proses tersebut akan menghilangkan kotoran-kotoran yang menutupi poripori arang dari bahan baku dan menghasilkan residu berupa susunan
karbon berpori (porous) yang mempunyai luas permukaan pervolumeyang
cukup besar (Benefield et.al. dalam Rossita, 2006)
a).

Proses dehidrasi dilakukan dengan memanaskan bahan baku

sampai suhu 105° C selama 24 jam dengan tujuan untuk menguapkan
seluruh kandungan air pada bahan baku tersebut.
b).

Tahap kedua adalah proses karbonisasi yaitu pemanasan bahan

baku hingga mencapai suhu 400-1100° C tanpa kontak dengan oksigen
maupun udara luar. Proses ini disebut juga proses pirolisis yang akan
menguraikan suatu zat menjadi 3 komponen pokok yaitu:
-

Karbon / arang

-

Tar dan methanol

-

Gas (CO2 , CO , CH4 , H, dan lainnya)
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses karbonisasi :

1)

Waktu Karbonisasi
Bila waktu karbonisasi diperpanjang maka reaksi pirolisis semakin

sempurna sehingga hasil arang semakin turun tetapi cairan dan gas makin

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

22

meningkat.Waktu karbonisasi berbeda-beda tergantung pada jenis-jenis
dan jumlah bahan yang diolah.Misalnya : tempurung kelapa memerlukan
waktu 3 jam, sekam padi kira-kira 2 jam dan tempurung kemiri 1 jam
(Kurniati, 2008)
2)

Suhu Karbonisasi
Suhu karbonisasi yang berpengaruh terhadap hasil arang karena

semakin tinggi suhu, arang yang diperoleh makin berkurang tapi hasil
cairan dan gas semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh makin
banyaknya zat-zat terurai dan yang teruapkan. Untuk tempurung kemiri
suhu karbonisasi 400° C, dan tempurung kelapa suhu karbonisasi 600° C
(Kurniati, 2008)
Pada tahap karbonisasi ini, karbon yang dihasilkan mempunyai
struktur pori yang masih lemah. Oleh karena itu arang yang telah
dihasilkan dari proses karbonisasi masih memerlukan perbaikan struktur
porinya melalui proses aktivasi (Jankowska et.al. dalam Rossita, 2006)
c).

Proses aktivasi
Mengaktifkan karbon dengan bahan kimia seperti asam sulfat

(H2SO4) dan sebagainya merupakan tahapan terakhir dari pembuatan
karbon aktif yang fungsi utamanya adalah memperkuat struktur pori dari
arang dan menambah luas permukaan karbon sehingga kemampuan
adsorbsi dari karbon tersebut semakin tinggi. Dalam pembuatan karbon
aktif ini, proses aktivasi memegang peranan penting. Proses ini dapat
dilakukan dengan dua macam metode yaitu Vapor Absorbent Carbon
dan Chemical Impregnating Agent. Pada metode Vapor Absorbent
Carbon, proses aktivasi dilakukan dengan mengalirkan uap air / gas CO2
selama karbonisasi dengan suhu berkisar antara 800 - 1000° C. Reaksi
yang terjadi antara gas dan uap air sebagai berikut (Jankowska et.al,
1991) :
C + H2 O

----

CO + H2

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

….. 2.5

23

Reksi ini berlangsung secara endoterm karena temperatur dalam
pembakaran selalu dipelihara / terjaga oleh pembakaran CO dan H2 dengan
persamaan reksi sebagai berikut:
2 CO + O2

----

2CO2

….. 2.6

2 H 2 + O2

----

2H2O

….. 2.7

Senyawa organik yang terikat pada bahan karbon akan menguap
atom hilang pada pemanasan yang tinggi (Rossita, 2006). Sedangkan pada
metode Chemical Impregnating Agent, proses karbonisasi dengan bahan
kimia diantaranya ZnCl2, H3PO4, K2S, dan sebagainya. Dalam penelitian
ini

digunakan

H2SO4

sebagai

aktivator

karena

dengan

H2SO4

menghasilkan area permukaan yang lebih tinggi (Demirbas et.al.dalam
Rossita, 2006).
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses 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 bermacammacam zat tidak sama. Misalnya tempurung kelapa dengan aktivator ZnCl2
direndam selama 20 jam (Tutik M dan Faizah H, 2001).
- Konsentrasi Aktivator

Semakin tinggi konsentrasi larutan kimia aktivasi maka semakin kuat
pengaruh larutan tersebut mengikat senyawa-senyawa tar sisa karbonisasi
untuk keluar melewati mikro pori-pori dari karbon sehingga permukaan
karbon semakin porous yang mengakibatkan semakin besar daya adsorbsi
karbon aktif tersebut.
Dalam proses aktivasi penggunaan aktivator asam, basa, maupun garam
mempunyai kelebihan mamsing-masing. Karbon aktif yang berasal dari
bahan organik kebanyakan menggunakan aktivator asam karena sifatnya
yang non polar yang impuritisnya larut dalam asam. Dan karbon aktif yang
berasal dari bukan bahan organic menggunakan basa karena hanya
menyerap polar.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

24

4) Penggunaan Kembali Karbon Aktif
Karbon aktif memiliki ruang pori sangat banyak dengan ukuran
tertentu. Pori-pori ini dapat menangkap partikel-partikel sangat halus
(molekul) dan menjebaknya disana. Dengan berjalannya waktu atau
lamanya proses, pori-pori karbon aktif pada akhirnya akan jenuh dengan
partikel-partikel sangat halus, sehingga tidak akan berfungsi lagi sampai
tahap tertentu. Beberapa bentuk karbon aktif dapat direaktivasi kembali,
meskipun demikian tidak jarang yang disarankan sekali pakai. Reaktivasi
karbon aktif sangat tergantung dari metode aktivasi sebelumnya.
Pemakaian karbon aktif secara ekonomis tergantung pada
efisiensinya dari regenerasi karbon setelah kemampuan adsorbsinya
mengalami kejenuhan. Karbon granular dapat diregenerasi dengan
mudah dalam furnace dengan dioksidasi zat organik maka permukaan
dari karbon akan terbuka kembali. Beberapa dari karbon sekitar 5 sampai
10% akan hancur dalam proses regenerasi dan berganti dengan karbon
yang baru atau murni. Problem utama dari penggunaan karbon aktif
powder bahwa metodologi untuk regenerasinya tidak dilakukan dengan
baik. Penggunaan dari karbon aktif powder hasil produksi dari
pembuangan limbah padat mungkin akan menghindari keharusan untuk
meregenerasi karbon yang telah terpakai (Metcalf & Eddy, 1991 )

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

BAB III
METODE PENELITIAN

III.1

Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari bahan baku dan

bahan penunjang.
1.

Bahan Baku

a.

Bahan tempurung kemiri didapat dari daerah Dinoyo

b.

H2SO4 untuk aktivasi karbon tempurung kemiri

c.

Sampel air sumur berasal dari Perumahan Tropodo Surabaya

2.

Bahan Penunjang

a.

Aquadest u