Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan Terhadap Adsorpsi Zat Warna Metilen Biru Dengan Karbon Aktif dari Kulit Durian Menggunakan KOH Sebagai Aktivator
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KULIT BUAH DURIAN (BOMBACEAE SP.)
Buah durian merupakan tanaman daerah tropis, karenanya dapat tumbuh
baik di Indonesia. Panjang buah durian yang matang bisa mencapai 30-45 cm
dengan lebar 20-25 cm, dan berat antara 1,5-2,5 kg. Setiap buah berisi 5 juring
yang di dalamnya terletak 1-5 biji yang diselimuti daging buah yang berwarna
putih, krem, kuning, atau kuning tua. Tiap varietas durian menentukan besar
kecilnya ukuran buah, rasa, tekstur, dan ketebalan buah durian [11]
Kandungan daging buah durian merupakan 20-35% dari berat buah,
sedangkan bijinya 5-15%, sisanya berupa kulit 60-75%. [12]
Kulit durian mengandung sejumlah senyawa organik. Tabel 2.1 dibawah ini
menunjukkan komposisi kimia dari kulit durian
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Kulit Durian [5]
Senyawa
Karbon
Oksigen
Hidrogen
Nitrogen
Sulfur
Komposisi (%)
57.42
31.94
1.13
8.41
1.10
2.2 ADSORPSI
Secara umum adsorpsi dapat diartikan sebagai peristiwa fisika pada
permukaan suatu bahan, yang tergantung dari spesifikasi antara adsorben dengan
zat yang diserap (adsorbat).
Adsorpsi yang terjadi pada permukaan adsorben dapat bersifat adsorpsi
fisika (adsorpsi Van der Waals) atau adsorpsi kimia (chemisorption). Adsorpsi
fisik terjadi akibat adanya perbedaan energi atau gaya tarik bermuatan listrik
(gaya van der Walls). Molekul adsorbat mulai diikat secara fisik menuju molekul
adsorben. Tipe adsorpsi ini multilayer, karena masing-masing molekul
membentuk lapisan di atas lapisan sebelumnya, dengan nomor lapisan sesuai
dengan konsentrasi kontaminan. Adsorpsi ini tidak spesifik dan mirip dengan
proses kondensasi, dan terjadi pada zat-zat yang bersuhu rendah dengan adsorpsi
Universitas Sumatera Utara
relatif rendah. Dalam hal ini perubahan panas adsorpsi mempunyai derajat yang
sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, sehinga gaya yang menahan
adsorpsi molekul-molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel,
karena kebutuhan energi yang sangat kecil. Adsorpsi Kimia (chemisorption),
bersifat spesifik dan terjadi berdasarkan ikatan kimia antara adsorben dengan zat
yang teradsorpsi (adsorbat), sehingga dibandingkan dengan adsorpsi fisik, kerja
yang terjadi jauh lebih besar begitu juga dengan panas adsorpsi dibanding dengan
adsorpsi fisik, selain itu adsorpsi kimia terjadi pada suhu yang tinggi. Karena
terjadinya ikatan kimia, maka pada permukaan adsorben dapat berbentuk suatu
lapisan dan apabila hal ini berlanjut maka adsorben tidak akan mampu lagi
menyerap zat lainnya. Proses adsorpsi secara kimia bersifat irreversible. Adsorpsi
fisik tidak melibatkan trasfer elektron dan selalu mempertahankan individualitas
dari senyawa yang berinteraksi. Interaksi yang terjadi adalah reversible, yang
memungkinkan terjadinya desorpsi pada temperatur yang sama, walaupun proses
terjadi secara lambat akibat efek difusi. Adsorpsi kimia melibatkan ikatan kimia
dan bersifat irreversible. Adsorpsi fisik tidak site spesifik, molekul yang terserap
bebas menutupi seluruh permukaan. Hal ini memungkinkan dilakukannya
pengukuran luas area solid adsorben. Sebaliknya, adsorpsi kimia bersifat site
spesifik, molekul hanya terserap pada tempat-tempat tertentu saja. Panas pada
adsorpsi fisik lebih rendah dibandingkan dengan panas dari adsorpsi kimia [14].
Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap proses adsorpsi, diantaranya
adalah
•
•
•
Luas permukaan adsorben
Afinitas adsorben terhadap adsorbat, yang dipengaruhi oleh
ukuran dan bentuk pori, polaritas dan reaktivitas
Karakteristik adsorbat, yang meliputi :
- Densitas dan berat molekul
- Ukuran dan bentuk molekul
- Tekanan uap
- Konsentrasi
- Adanya senyawa lain sebagai kompetitor
- Polaritas
Universitas Sumatera Utara
- Reaktivitas adsorbat
•
Temperatur dan tekanan
•
Waktu kontak antara adsorbat dengan adsorben
2.3 ADSORBEN
Adsorbenadalah bahanpadatan yang mampu menjerap suatu partikel
(adsorbat) dari suatu cairan. Pada umumnya jenis jenis adsorben yang digunakan
dalam proses adsorpsi adalah, karbon aktif, polimer sintesis, alumina, silika gel,
zeolit (molecular sieve), dan lain-lain [1].
Karakteristik
yang
paling
penting
untuk
menetukan
kulitasdari
suatuadsorbenadalah:kapasitas adsorpsi, selektivitas, regenerability, kinetika,
kompatibilitas, dan biaya. Semua jenis adsorben memiliki kelebihan dan
kekuranganya masing-masing.
Kapasitas adssorpsi adsorben merupakan hal yang paling penting dari
suatu adsorben yaitu seberapa banyak adsorbat yang dapat dijerap oleh adsorben.
Kapasitas adsorpsi dapat dipengaruhi oleh beberapa hal seperti konsentrasi, suhu,
terutama
kondisi
awal
adsorpsidikumpulkanpada
adsorben.
Umumnya
suhutetap
data
kapasitas
denganberbagai
konsentrasiadsorbat(tekananparsialuntukuapatau gas), dandatadiplotsebagai data
isoterm(memuat konsentrasiterhadap temperatur konstan).
Selektivitas adsorbenberkaitan dengankapasitas sebagai contoh adalah
berapa rasio yang dibutuhkan antara bahan baku terhadap activating agent dalam
membuat adsorben apabila bahan baku dalam jumlah yang sedikit dapat dibuat
maka tingkak selektivitas adsorben semakin baik.
Regenerability adsorben adalah kemapuan dari adsorben untuk dapat
digunakan secara berulang. Regenerabilitymungkindicapai denganpenambahan
suhu, penambahan tekanan,perlakuan kimia(misalnya, dengandisplacement, elusi,
atauekstraksisuperkritis), atau kadang-kadangdengan kombinasidari beberapa cara
tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Klasifikasi adsorben berdasarkan jenisnya terbagi menjadi:
1.
Adsorben Organik
Adsorben organik adalah adsorben yang berasal dari bahan-bahan yang
mengandung pati. Adsorben ini sudah mulai digunakan sejak tahun 1979 untuk
mengeringkan berbagai macam senyawa. Beberapa tumbuhan yang biasa
digunakan untuk adsorben diantaranya adalah ganyong, singkong, jagung, dan
gandum. Kelemahan dari adsorben ini adalah sangat bergantung pada kualitas
tumbuhan yang akan dijadikan adsorben.
Beberapa contoh adsorben organik:
a.
Karbon aktif
Adsorben karbon seperti karbon aktif, kokas aktif, karbon
molecular sieve adalah bahan padat berpori tinggi dimana karena sifat
permukaan menyebabkan terakumulasinya bahan organik dan non
polar. Adsorben karbon diproduksi dari bahan organik seperti kayu,
kokas petroleum, gambut, batu bara, cangkang kelapa sawit, antrasit,
inti plum, cangkang kelapa, sekam padi, lignin, serbuk gergaji, benih
sekam, tulang, dan lain-lain.
Karbon aktif merupakan jenis adsorben yang paling terkenal dan
banyak digunakan dalam pengolahan air limbah. Proses pembuatan
karbon aktif terdiri dari dehidrasi, karbonisasi bahan baku dan aktivasi.
Proses karbonisasi mengubah bahan organik menjadi karbon primer
dimana merupakan campuran abu, tar, karbon amorphous, dan kristal
karbon. Selama karbonisasi, produk yang terdekomposisi/tar terdeposisi
di pori-pori, kemudian dihilangkan pada proses aktivasi. Aktivasi terdiri
dari dua proses, yaitu pemanasan yangmenyebabkan dekomposisi
produk (tar) yang amorphous dan perbesaran ukuran pori.
b.
Polimer
Beberapa adsorben polimer bersifat hidrofilik dan ada yang bersifat
hidrofobik. Harga adsorben polimer sepuluh kali lebih mahal
dibandingkan adsorben lainnya. Aplikasi adsorben ini adalah proses
recovery dan pemurnian antibiotik dan vitamin, penghilangan warna
(decolorization), pemisahan bahan organik halogen dari air, perawatan
Universitas Sumatera Utara
limbah industri tertentu seperti larutan fenol dan recovery VOC dari offgas. Contoh adsorben polimer adalah polistirena divinil benzena,
polimetakrilat, etilvinilbenzena, dan lain-lain.
2.
Adsorben Anorganik
Adsorben
ini
mulai
dipakai
pada
awal
abad
ke-20.
Dalam
perkembangannya, pemakaian dan jenis dari adsorben ini semakin beragam dan
banyak dipakai orang. Penggunaan adsorben ini dipilih karena berasal dari bahanbahan non pangan, sehingga tidak terpengaruh oleh ketersediaan pangan dan
kualitasnya cenderung sama. Beberapa contoh adsorben anorganik :
a.
Alumina aktif
Alumina
aktif
diproduksi
dari
alumina
yang
terhidrasi
(Al2O3.nH2O) dimana n = 1 atau 3, dengan cara dehidrasi (kalsinasi)
pada kondisi terkontrol untuk mendapatkan n = 0,5. Ketika alumina
terhidrasi dipanaskan, grup hidroksil meninggalkan struktur bahan
padat berpori dari alumina aktif. Bahan ini berwarna putih, transparan,
dan berkapur. Alumina aktif digunakan untuk menghilangkan uap air
dari gas, menghilangkan limbah logam berat seperti As(V), Cl-, F-,
PO43- dari air.
b.
Silika gel
Silika gel bersifat inert, tidak beracun, polar dan bentuk
amorphous stabil (< 4000C) dari SiO2. Silika gel merupakan hasil reaksi
dari sodium silikat dan asam asetat, kemudian mengalami proses aging,
pickling, dan lain-lain. Adsorben silikat yang berhubungan termasuk
magnesium silikat, kalsium silikat, dan lain-lain. Silika gel umumnya
digunakan sebagai adsorben untuk senyawa polar. Selain itu, juga dapat
digunakan untuk menyerap ion-ion logam dengan prinsip pertukaran
ion namun kemampuannya untuk menyerap logam terbatas.
c.
Zeolit (Molecular Sieve)
Zeolit
adalah
kristal
silikat
dengan
rumus
kimia
Me2/nO.Al2O3.xSiO2.yH2O (n = valensi) terdiri dari oksida alkali atau
logam alkali tanah (Na, K, Ca) dan dikarakterisasi dengan struktur pori
dengan dimensi masing-masing pada rentang ukuran molekul.
Universitas Sumatera Utara
Pemisahan molecular sieve berdasarkan pada ukuran molekul dan
bentuk disebabkan ukuran pori yang kecil (< 1 nm) dan distribusi pori
yang sempit. Beberapa spesimen zeolit berwarna putih, kebiruan,
kemerahan, coklat karena hadirnya oksida besi atau logam lainnya.
Struktur zeolit dapat dibedakan dalam tiga komponen yaitu rangka
aluminosilikat, ruang kosong saling berhubungan yang berisi kation
logam dan molekul air dalam fase occluded. Sifat kimia zeolit antara
lain mengalami hidrasi pada suhu tinggi, sebagai penukar ion, dan
mengadsorpsi gas dan uap [15].
2.4 KARBON AKTIF
karbon aktif adalah salah satu adsorben yang paling dikenal memiliki ciri
berupa padatan berpori dan mengandung karbon yang tinggi, karbon aktif adalah
unsur karbon yang telah mengalami reaksi dengan gas selama atau setelah
karbonisasi untuk meningkatkan porositas [16].
Proses aktivasi karbon aktif dapat dilakukan dengan dua cara yaitu
aktivasi kimia dan aktivasi fisika.
Aktivasi kimia biasanya digunakan untuk bahan dasar yang mengandung
sellulosa dan menggabungkan antara tahap karbonisasi dan tahap aktivasi. Zat
kimia yang dapat mendehidrasi seperti phosforic acid (H3PO4) atau KOH
ditambahkan ke bahan dasar pada temperatur yang telah dinaikkan. Produk ini
kemudian akan mengalami pirolisis termal yang mendegradasi selulosa lalu
didinginkan dan terakhir agen aktivasinya diekstraksi. Biasanya hasil proses ini
adalah karbon aktif bubuk densitas rendah. Aktivasi kimia ini bertujuan
mengurangi pembentukan pengotor dan produk samping dengan cara merendam
bahan mentah dalam senyawa kimia. proses aktivasi kimia dilakukan pada
temperatur 500-900 oC dan activating agent yang digunakan bervariasi seperti
phosphoric acid, zinc chloride, potassium sulfide, KOH dan NaOH.
Aktivasi fisika disebut juga aktivasi termal. aktivasi fisika adalah proses
untuk mengembangkan struktur pori dan memperbesar luas permukaan karbon
aktif dengan perlakuan panas pada temperature 800-1000 oC dengan mengalirkan
gas pengoksidasi seperti uap atau karbondioksida [17].
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan ukurannya, karbon aktif dapat dibagi menjadi 2 yaitu
Powdered Activated Carbon (PAC) dengan diameter lebih kecil dari 0,074 mm
dan Granular Activated Carbon (GAC) dengan diameter lebih besar dari 0,1 mm
[1].
Tabel 2.2 dibawah ini menjelaskan perbedaan karakteristik dari Powdered
Activated Carbon (PAC) dan Granular Activated Carbon (GAC) pada karbon
aktif komersial.
Tabel 2.2 Perbedaan Karakteristik dari Powdered Activated Carbon (PAC)
dan Granular Activated Carbon (GAC) Pada Karbon Aktif Komersial [1].
Parameter
Total surface area
Bulk density
Particle density, wetted in
water
Particle size range
Effective size
Iodine number
Ash
Moisture as packed
unit
m2/g
kg/m3
kg/l
GAC
700-1300
400-500
1,0-1,5
PAC
800-1800
360-740
1,3-1,4
mm (µm)
mm
0,1-2,36
0,6-0,9
600-1100
≤8
2-8
(5-50)
na
800-1200
≤6
3-10
%
%
2.5 LIMBAH TEKSTIL
Zat warna yang digunakan pada umumnya beragam jenis dan golongannya
tergantung dari jenis seratnya. Namun beberapa zat warna tekstil mengandung
polutan berupa logam berat dan atau “intermediate dye” yang berbahaya. Logam
berat tersebut antara lain adalah tembaga, nikel, krom, merkuri dan kobalt.
Polutan tersebut pada akhirnya akan berada dalam perairan umum, karena pada
proses pencelupan hanya sebagian zat warna yang akan terserap oleh bahan tekstil
dan sisanya (2 – 50%) akan berada dalam pembilas tekstil, sehingga apabila
konsentrasinya cukup besar, maka dapat mencemari lingkungan. Selain itu
pembilas tekstil menjadi berwarna-warni dan mudah dikenali pencemarannya [32]
Perkembangan industri tekstil di Indonesia telah maju dengan pesat, dampak
negatif dari pembangunan industri tekstil tersebut terutama dari proses pencelupan
adalah pencemaran lingkungan apabila air limbahnya dibuang ke selokan atau
sungai tanpa diolah terlebih dahulu [33]
Universitas Sumatera Utara
Industri pencelupan tekstil dalam proses produksinya menghasilkan produk
samping berupa air limbah dalam jumlah yang besar dan mengandung berbagai
macam bahan-bahan kimia digunakan pada proses pengkanjian, pengelantangan
dan pewarnaan. Air sisa pencelupan tekstil ini apabila dibuang begitu saja ke
perairan tanpa adanya proses pengolahan terlebih dahulu, maka dapat berdampak
negatif bagi keberlangsungan ekosistem perairan [34].
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KULIT BUAH DURIAN (BOMBACEAE SP.)
Buah durian merupakan tanaman daerah tropis, karenanya dapat tumbuh
baik di Indonesia. Panjang buah durian yang matang bisa mencapai 30-45 cm
dengan lebar 20-25 cm, dan berat antara 1,5-2,5 kg. Setiap buah berisi 5 juring
yang di dalamnya terletak 1-5 biji yang diselimuti daging buah yang berwarna
putih, krem, kuning, atau kuning tua. Tiap varietas durian menentukan besar
kecilnya ukuran buah, rasa, tekstur, dan ketebalan buah durian [11]
Kandungan daging buah durian merupakan 20-35% dari berat buah,
sedangkan bijinya 5-15%, sisanya berupa kulit 60-75%. [12]
Kulit durian mengandung sejumlah senyawa organik. Tabel 2.1 dibawah ini
menunjukkan komposisi kimia dari kulit durian
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Kulit Durian [5]
Senyawa
Karbon
Oksigen
Hidrogen
Nitrogen
Sulfur
Komposisi (%)
57.42
31.94
1.13
8.41
1.10
2.2 ADSORPSI
Secara umum adsorpsi dapat diartikan sebagai peristiwa fisika pada
permukaan suatu bahan, yang tergantung dari spesifikasi antara adsorben dengan
zat yang diserap (adsorbat).
Adsorpsi yang terjadi pada permukaan adsorben dapat bersifat adsorpsi
fisika (adsorpsi Van der Waals) atau adsorpsi kimia (chemisorption). Adsorpsi
fisik terjadi akibat adanya perbedaan energi atau gaya tarik bermuatan listrik
(gaya van der Walls). Molekul adsorbat mulai diikat secara fisik menuju molekul
adsorben. Tipe adsorpsi ini multilayer, karena masing-masing molekul
membentuk lapisan di atas lapisan sebelumnya, dengan nomor lapisan sesuai
dengan konsentrasi kontaminan. Adsorpsi ini tidak spesifik dan mirip dengan
proses kondensasi, dan terjadi pada zat-zat yang bersuhu rendah dengan adsorpsi
Universitas Sumatera Utara
relatif rendah. Dalam hal ini perubahan panas adsorpsi mempunyai derajat yang
sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, sehinga gaya yang menahan
adsorpsi molekul-molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel,
karena kebutuhan energi yang sangat kecil. Adsorpsi Kimia (chemisorption),
bersifat spesifik dan terjadi berdasarkan ikatan kimia antara adsorben dengan zat
yang teradsorpsi (adsorbat), sehingga dibandingkan dengan adsorpsi fisik, kerja
yang terjadi jauh lebih besar begitu juga dengan panas adsorpsi dibanding dengan
adsorpsi fisik, selain itu adsorpsi kimia terjadi pada suhu yang tinggi. Karena
terjadinya ikatan kimia, maka pada permukaan adsorben dapat berbentuk suatu
lapisan dan apabila hal ini berlanjut maka adsorben tidak akan mampu lagi
menyerap zat lainnya. Proses adsorpsi secara kimia bersifat irreversible. Adsorpsi
fisik tidak melibatkan trasfer elektron dan selalu mempertahankan individualitas
dari senyawa yang berinteraksi. Interaksi yang terjadi adalah reversible, yang
memungkinkan terjadinya desorpsi pada temperatur yang sama, walaupun proses
terjadi secara lambat akibat efek difusi. Adsorpsi kimia melibatkan ikatan kimia
dan bersifat irreversible. Adsorpsi fisik tidak site spesifik, molekul yang terserap
bebas menutupi seluruh permukaan. Hal ini memungkinkan dilakukannya
pengukuran luas area solid adsorben. Sebaliknya, adsorpsi kimia bersifat site
spesifik, molekul hanya terserap pada tempat-tempat tertentu saja. Panas pada
adsorpsi fisik lebih rendah dibandingkan dengan panas dari adsorpsi kimia [14].
Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap proses adsorpsi, diantaranya
adalah
•
•
•
Luas permukaan adsorben
Afinitas adsorben terhadap adsorbat, yang dipengaruhi oleh
ukuran dan bentuk pori, polaritas dan reaktivitas
Karakteristik adsorbat, yang meliputi :
- Densitas dan berat molekul
- Ukuran dan bentuk molekul
- Tekanan uap
- Konsentrasi
- Adanya senyawa lain sebagai kompetitor
- Polaritas
Universitas Sumatera Utara
- Reaktivitas adsorbat
•
Temperatur dan tekanan
•
Waktu kontak antara adsorbat dengan adsorben
2.3 ADSORBEN
Adsorbenadalah bahanpadatan yang mampu menjerap suatu partikel
(adsorbat) dari suatu cairan. Pada umumnya jenis jenis adsorben yang digunakan
dalam proses adsorpsi adalah, karbon aktif, polimer sintesis, alumina, silika gel,
zeolit (molecular sieve), dan lain-lain [1].
Karakteristik
yang
paling
penting
untuk
menetukan
kulitasdari
suatuadsorbenadalah:kapasitas adsorpsi, selektivitas, regenerability, kinetika,
kompatibilitas, dan biaya. Semua jenis adsorben memiliki kelebihan dan
kekuranganya masing-masing.
Kapasitas adssorpsi adsorben merupakan hal yang paling penting dari
suatu adsorben yaitu seberapa banyak adsorbat yang dapat dijerap oleh adsorben.
Kapasitas adsorpsi dapat dipengaruhi oleh beberapa hal seperti konsentrasi, suhu,
terutama
kondisi
awal
adsorpsidikumpulkanpada
adsorben.
Umumnya
suhutetap
data
kapasitas
denganberbagai
konsentrasiadsorbat(tekananparsialuntukuapatau gas), dandatadiplotsebagai data
isoterm(memuat konsentrasiterhadap temperatur konstan).
Selektivitas adsorbenberkaitan dengankapasitas sebagai contoh adalah
berapa rasio yang dibutuhkan antara bahan baku terhadap activating agent dalam
membuat adsorben apabila bahan baku dalam jumlah yang sedikit dapat dibuat
maka tingkak selektivitas adsorben semakin baik.
Regenerability adsorben adalah kemapuan dari adsorben untuk dapat
digunakan secara berulang. Regenerabilitymungkindicapai denganpenambahan
suhu, penambahan tekanan,perlakuan kimia(misalnya, dengandisplacement, elusi,
atauekstraksisuperkritis), atau kadang-kadangdengan kombinasidari beberapa cara
tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Klasifikasi adsorben berdasarkan jenisnya terbagi menjadi:
1.
Adsorben Organik
Adsorben organik adalah adsorben yang berasal dari bahan-bahan yang
mengandung pati. Adsorben ini sudah mulai digunakan sejak tahun 1979 untuk
mengeringkan berbagai macam senyawa. Beberapa tumbuhan yang biasa
digunakan untuk adsorben diantaranya adalah ganyong, singkong, jagung, dan
gandum. Kelemahan dari adsorben ini adalah sangat bergantung pada kualitas
tumbuhan yang akan dijadikan adsorben.
Beberapa contoh adsorben organik:
a.
Karbon aktif
Adsorben karbon seperti karbon aktif, kokas aktif, karbon
molecular sieve adalah bahan padat berpori tinggi dimana karena sifat
permukaan menyebabkan terakumulasinya bahan organik dan non
polar. Adsorben karbon diproduksi dari bahan organik seperti kayu,
kokas petroleum, gambut, batu bara, cangkang kelapa sawit, antrasit,
inti plum, cangkang kelapa, sekam padi, lignin, serbuk gergaji, benih
sekam, tulang, dan lain-lain.
Karbon aktif merupakan jenis adsorben yang paling terkenal dan
banyak digunakan dalam pengolahan air limbah. Proses pembuatan
karbon aktif terdiri dari dehidrasi, karbonisasi bahan baku dan aktivasi.
Proses karbonisasi mengubah bahan organik menjadi karbon primer
dimana merupakan campuran abu, tar, karbon amorphous, dan kristal
karbon. Selama karbonisasi, produk yang terdekomposisi/tar terdeposisi
di pori-pori, kemudian dihilangkan pada proses aktivasi. Aktivasi terdiri
dari dua proses, yaitu pemanasan yangmenyebabkan dekomposisi
produk (tar) yang amorphous dan perbesaran ukuran pori.
b.
Polimer
Beberapa adsorben polimer bersifat hidrofilik dan ada yang bersifat
hidrofobik. Harga adsorben polimer sepuluh kali lebih mahal
dibandingkan adsorben lainnya. Aplikasi adsorben ini adalah proses
recovery dan pemurnian antibiotik dan vitamin, penghilangan warna
(decolorization), pemisahan bahan organik halogen dari air, perawatan
Universitas Sumatera Utara
limbah industri tertentu seperti larutan fenol dan recovery VOC dari offgas. Contoh adsorben polimer adalah polistirena divinil benzena,
polimetakrilat, etilvinilbenzena, dan lain-lain.
2.
Adsorben Anorganik
Adsorben
ini
mulai
dipakai
pada
awal
abad
ke-20.
Dalam
perkembangannya, pemakaian dan jenis dari adsorben ini semakin beragam dan
banyak dipakai orang. Penggunaan adsorben ini dipilih karena berasal dari bahanbahan non pangan, sehingga tidak terpengaruh oleh ketersediaan pangan dan
kualitasnya cenderung sama. Beberapa contoh adsorben anorganik :
a.
Alumina aktif
Alumina
aktif
diproduksi
dari
alumina
yang
terhidrasi
(Al2O3.nH2O) dimana n = 1 atau 3, dengan cara dehidrasi (kalsinasi)
pada kondisi terkontrol untuk mendapatkan n = 0,5. Ketika alumina
terhidrasi dipanaskan, grup hidroksil meninggalkan struktur bahan
padat berpori dari alumina aktif. Bahan ini berwarna putih, transparan,
dan berkapur. Alumina aktif digunakan untuk menghilangkan uap air
dari gas, menghilangkan limbah logam berat seperti As(V), Cl-, F-,
PO43- dari air.
b.
Silika gel
Silika gel bersifat inert, tidak beracun, polar dan bentuk
amorphous stabil (< 4000C) dari SiO2. Silika gel merupakan hasil reaksi
dari sodium silikat dan asam asetat, kemudian mengalami proses aging,
pickling, dan lain-lain. Adsorben silikat yang berhubungan termasuk
magnesium silikat, kalsium silikat, dan lain-lain. Silika gel umumnya
digunakan sebagai adsorben untuk senyawa polar. Selain itu, juga dapat
digunakan untuk menyerap ion-ion logam dengan prinsip pertukaran
ion namun kemampuannya untuk menyerap logam terbatas.
c.
Zeolit (Molecular Sieve)
Zeolit
adalah
kristal
silikat
dengan
rumus
kimia
Me2/nO.Al2O3.xSiO2.yH2O (n = valensi) terdiri dari oksida alkali atau
logam alkali tanah (Na, K, Ca) dan dikarakterisasi dengan struktur pori
dengan dimensi masing-masing pada rentang ukuran molekul.
Universitas Sumatera Utara
Pemisahan molecular sieve berdasarkan pada ukuran molekul dan
bentuk disebabkan ukuran pori yang kecil (< 1 nm) dan distribusi pori
yang sempit. Beberapa spesimen zeolit berwarna putih, kebiruan,
kemerahan, coklat karena hadirnya oksida besi atau logam lainnya.
Struktur zeolit dapat dibedakan dalam tiga komponen yaitu rangka
aluminosilikat, ruang kosong saling berhubungan yang berisi kation
logam dan molekul air dalam fase occluded. Sifat kimia zeolit antara
lain mengalami hidrasi pada suhu tinggi, sebagai penukar ion, dan
mengadsorpsi gas dan uap [15].
2.4 KARBON AKTIF
karbon aktif adalah salah satu adsorben yang paling dikenal memiliki ciri
berupa padatan berpori dan mengandung karbon yang tinggi, karbon aktif adalah
unsur karbon yang telah mengalami reaksi dengan gas selama atau setelah
karbonisasi untuk meningkatkan porositas [16].
Proses aktivasi karbon aktif dapat dilakukan dengan dua cara yaitu
aktivasi kimia dan aktivasi fisika.
Aktivasi kimia biasanya digunakan untuk bahan dasar yang mengandung
sellulosa dan menggabungkan antara tahap karbonisasi dan tahap aktivasi. Zat
kimia yang dapat mendehidrasi seperti phosforic acid (H3PO4) atau KOH
ditambahkan ke bahan dasar pada temperatur yang telah dinaikkan. Produk ini
kemudian akan mengalami pirolisis termal yang mendegradasi selulosa lalu
didinginkan dan terakhir agen aktivasinya diekstraksi. Biasanya hasil proses ini
adalah karbon aktif bubuk densitas rendah. Aktivasi kimia ini bertujuan
mengurangi pembentukan pengotor dan produk samping dengan cara merendam
bahan mentah dalam senyawa kimia. proses aktivasi kimia dilakukan pada
temperatur 500-900 oC dan activating agent yang digunakan bervariasi seperti
phosphoric acid, zinc chloride, potassium sulfide, KOH dan NaOH.
Aktivasi fisika disebut juga aktivasi termal. aktivasi fisika adalah proses
untuk mengembangkan struktur pori dan memperbesar luas permukaan karbon
aktif dengan perlakuan panas pada temperature 800-1000 oC dengan mengalirkan
gas pengoksidasi seperti uap atau karbondioksida [17].
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan ukurannya, karbon aktif dapat dibagi menjadi 2 yaitu
Powdered Activated Carbon (PAC) dengan diameter lebih kecil dari 0,074 mm
dan Granular Activated Carbon (GAC) dengan diameter lebih besar dari 0,1 mm
[1].
Tabel 2.2 dibawah ini menjelaskan perbedaan karakteristik dari Powdered
Activated Carbon (PAC) dan Granular Activated Carbon (GAC) pada karbon
aktif komersial.
Tabel 2.2 Perbedaan Karakteristik dari Powdered Activated Carbon (PAC)
dan Granular Activated Carbon (GAC) Pada Karbon Aktif Komersial [1].
Parameter
Total surface area
Bulk density
Particle density, wetted in
water
Particle size range
Effective size
Iodine number
Ash
Moisture as packed
unit
m2/g
kg/m3
kg/l
GAC
700-1300
400-500
1,0-1,5
PAC
800-1800
360-740
1,3-1,4
mm (µm)
mm
0,1-2,36
0,6-0,9
600-1100
≤8
2-8
(5-50)
na
800-1200
≤6
3-10
%
%
2.5 LIMBAH TEKSTIL
Zat warna yang digunakan pada umumnya beragam jenis dan golongannya
tergantung dari jenis seratnya. Namun beberapa zat warna tekstil mengandung
polutan berupa logam berat dan atau “intermediate dye” yang berbahaya. Logam
berat tersebut antara lain adalah tembaga, nikel, krom, merkuri dan kobalt.
Polutan tersebut pada akhirnya akan berada dalam perairan umum, karena pada
proses pencelupan hanya sebagian zat warna yang akan terserap oleh bahan tekstil
dan sisanya (2 – 50%) akan berada dalam pembilas tekstil, sehingga apabila
konsentrasinya cukup besar, maka dapat mencemari lingkungan. Selain itu
pembilas tekstil menjadi berwarna-warni dan mudah dikenali pencemarannya [32]
Perkembangan industri tekstil di Indonesia telah maju dengan pesat, dampak
negatif dari pembangunan industri tekstil tersebut terutama dari proses pencelupan
adalah pencemaran lingkungan apabila air limbahnya dibuang ke selokan atau
sungai tanpa diolah terlebih dahulu [33]
Universitas Sumatera Utara
Industri pencelupan tekstil dalam proses produksinya menghasilkan produk
samping berupa air limbah dalam jumlah yang besar dan mengandung berbagai
macam bahan-bahan kimia digunakan pada proses pengkanjian, pengelantangan
dan pewarnaan. Air sisa pencelupan tekstil ini apabila dibuang begitu saja ke
perairan tanpa adanya proses pengolahan terlebih dahulu, maka dapat berdampak
negatif bagi keberlangsungan ekosistem perairan [34].
Universitas Sumatera Utara