p-ISSN 1907-9850

e-ISSN 2599-2740

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ARANG AKTIF DARI BATANG LIMBAH TANAMAN GUMITIR DENGAN AKTIVATOR ZnCl2

E. Sahara*, D. E. Permatasaari, I W. Suarsa

Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran, Bali

*Email: emmy_sahara@unud.ac.id

ABSTRAK

Limbah pertanian batang tanaman gumitir dapat digunakan sebagai bahan pembuatan arang aktif. Penelitian sebelumnya menyatakan bahwa aktivasi terhadap arang dari batang tanaman ini dengan asam fosfat (H3PO4) dan NaOH menghasilkan arang aktif yang memenuhi standar SNI 06-3730-1995 tentang arang aktif teknis.Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat dan mengkarakterisasi arang aktif dari batang tanaman gumitir yang dikarbonisasi pada suhu 300oC selama 90 menit dengan aktivator ZnCl2. Aktivasi dilakukan dengan penambahan ZnCl2 ke arang gumitir dengan berbagai perbandingan mol. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan sebanyak 0,1 mol ZnCl2 terhadap 1 gram arang menghasilkan arang aktif yang memenuhi standar SNI tersebut, dimana diperoleh kadar air 5,00%, kadar abu 8,33%, kadar zat mudah menguap pada pemanasan 950oC sebesar 7,36%, kadar karbon 79,30%, daya serap terhadap iod sebesar 788,1271mg/g, daya serap terhadap metilen biru sebesar 260,7917mg/g, serta mempunyai luas permukaan sebesar 677,6270 m2/gdan keasaman permukaan sebesar 0,3396 mmol/gram. Analisis gugus fungsi terhadap arang aktif ini menunnjukkan adanya gugus-gugus O-H, COOH, C-O aldehid, C-C alkuna dan C-H.

Kata kunci: arang aktif, batang gumitir, karakterisasi, ZnCl2

ABSTRACT

The agricultural waste of gumitir plants stem can be used as an ingredient in producing an activated carbon. Some researchers have reported that the additions of phosphoric acid and NaOH as chemical activators have resulted in an activated carbon that met the SNI (Indonesian National Standard) 06-3730-1995 about technical activated carbon. The purpose of this study was to produce and characterize the activated carbon from the stem of gumitir plants carbonized at 300oC for 90 minutes with the use of ZnCl2 as the activator. The activation was carried out by adding ZnCl2 to an amount of carbon in various mole ratios. The characteristics of the activated carbon obtained were compared to the SNI. It was evident that the addition of 0.1 mole of ZnCl2 to 1 gram of the carbon produced an activated carbon that met the SNI standard, namely, water content of 5.00%, as content of 8.33%, volatile content of 950oC of heating of 7.36%, carbon content of 79,30%, iodine absorption capacity of 788.1271 mg/g, and methylene blue absorption capacity of 260.7917 mg/g. The surface area and surfae acidity of this carbon was of 677,6270 mg2/g and 0.3396 mmol/g, respectively. The functional group analysis of this activated carbon showed the presence of O-H, COOH, C-O aldehyde, alkaline C-C and CH groups.

Keywords: activated carbon, characterization, marigold stem bark, ZnCl2

PENDAHULUAN

Arang aktif adalah suatu padatan yang bahan dasarnya karbon berpori dengan kandungan karbon sebesar 85-95%. Arang aktif memiliki luas permukaan sangat tinggi yaitu di atas 600 m2/gram. Luas permukaan yang sangat besar ini disebabkan oleh adanya struktur berpori sehingga arang aktif memiliki sifat sebagai adsorben. Arang aktif dapat menyerap gas dan senyawa-senyawa kimia

tertentu karena besarnya volume pori-pori dan luas permukaannya (Rasdiansyah, 2014). Arang aktif mempunyai banyak manfaat diantaranya sebagai pembersih air, pengolahan limbah cair, pemurni gas, pemurni minyak kelapa, farmasi, kimia, dan dalam bidang industri. Contoh dalam bidang industri yaitu pada industri obat-obatan, makanan, minuman, pengolahan air atau penjernihan air dan lain-lain (Cooney, 1980).

Pembuatan arang aktif dimulai dari proses karbonisasi. Kemudian, arang yang terbentuk diubah menjadi arang aktif melalui proses aktivasi. Aktivasi arang terdiri dari dua metode utama anatara laindengan cara aktivasi fisik (physical activation) dan cara aktivasi kimiawi (chemical activation). Aktivasi fisik biasanya terdiri dari dua tahap. Tahapan pertama merupakan karbonisasi bahan dasar dengan pemanasan pada suhu sekitar 700oC yang dilanjutkan dengan tahap berikutnya, yaitu mengalirkan uap karbon dioksida atau pemanasan pada suhu 800 - 1000oC (Jamilatun et al, 2014). Aktivasi secara kimiawi dapat dilakukan dengan menambahkan bahan-bahan kimia sebagai aktivator. Pemilihan jenis aktivator akan berpengaruh terhadap kualitaskarbon aktif. Pada penelitian-penelitian sebelumnya aktivator kimia yang digunakan berupa asam, basa dan garam atau KOH, H3PO4 dan ZnCl2 (Pambayun, 2013).

Karbonisasi limbah batang gumitir yang dilakukan pada suhu 300oC selama 90 menit telah dilaporkan menghasilkan arang aktif yang memenuhi standar SNI (Siaka dkk, 2016) yaitu dengan kadar air sebesar 4,00 ± 0,00% ; kadar zat mudah menguap 6,58 ± 0,07% ; kadar abu 4,34 ± 1,22% ; daya serap terhadap I2 631,0935 ± 0,00 mg/g; daya serap terhadap metilen biru 131,34 ± 1,7 mg/g dan kadar karbon sebesar 85,44%. Aktivasi asam fosfat (H3PO4) 15% (Sahara dkk, 2017) dan dengan NaOH telah dilaporkan menghasilkan arang aktif yang memenuhi standard SNI 063730-1995 mengenai arang aktif teknis (Sahara dkk, 2017). Arang aktif yang berkualitas baik memiliki kadar air maksimal 15%, kadar zat mudah menguap maksimal 25%, kadar abu maksimal 10% dan kadar karbon minimal 65%, Daya serap arang aktif terhadap I2minimal sebesar 750 mg/g dan daya serap terhadap metilen biru minimal 120 mg/g (SNI, 1995). Arang aktif yang telah diaktivasi dengan H3PO4 dan NaOH di atas, menunjukkan daya adsorpsi yang baik terhadap logam Pb dan Cr (Putri, 2017) serta Cu dan Cd (Kartini, 2017). Daya adsorpsi arang aktif ini jauh lebih baik dari daya adsorpsi arang tanpa aktivasi (Putri, 2017 dan Kartini, 2017).

Penelitian sebelumnya tentang arang aktif dengan aktivator ZnCl2 sudah banyak dilakukan. Laporan mengenai arang aktif dari ampas bubuk kopi yang diaktivasi dengan ZnCl2 menunjukkan bahwa temperatur,

konsentrasi ZnCl2 dan rasio berat ZnCl2 dengan karbon aktif sangat berpengaruh terhadap daya serap iod (Radiansyah, 2014). Penelitian lainnya oleh Esterlita (2015), menunjukkan bahwa aktivator terbaik untuk aktivasi arang dari pelepah aren adalah ZnCl2 dan H3PO4, dibandingkan dengan aktivator KOH.

Sampai sejauh ini aktivasi arang dari batang limbah tanaman gumitir sudah dilakukan dengan H3PO4 dan NaOH saja. Berdasarkan uraian di atas, maka dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi arang aktif dari batang limbah tanaman gumitir dengan aktivator ZnCl2.

MATERI DAN METODE

Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah batang tanaman gumitir yang diperoleh dari Perkebunan Bali gumitir di Daerah Mayungan, Baturiti-Tabanan, I2, Na2S2O3.5H2O, ZnCl2, KI, K2Cr2O7, metilen biru, amilum, aquades, kertas saring Whatman no.12, tissue.

Peralatan

Tanur, mortar, ayakan 100 μm - 200 μm, gelas beaker, gelas ukur, pH meter, timbangan analitik, cawan porselin, oven, desikator, labu erlenmeyer, pipet volume, pipet mikro, buret, statif, batang pengaduk, pengaduk magnetik, corong, hotplate, botol semprot, filler dan alat intrumen spektrofotometer UV-Vis dan Spektrofotometer Inframerah.

Cara Kerja

Penyiapan Bahan

Sampel batang tanaman gumitir dicuci dengan air kran, kemudian dibilas dengan aquades. Sampel kemudian dipotong kecil -kecil dan dikeringkan dalam oven pada suhu 1050C hingga massa konstan.

Karbonisasi Batang Gumitir Menjadi Arang

Sebanyak 300 g sampel kering dikarbonisasi dalam tanur pada suhu 3000C dengan waktu 90 menit. Arang yang terbentuk ditimbang dan ditentukan persentase rendemennya. Selanjutnya arang digerus dan diayak menggunakan ayakan 100 μm - 200 μm.

Aktivasi Arang

Ke dalam 5 buah gelas beaker dimasukkan masing-masing 12 g arang hasil karbonisasi. Lalu ditambahkan 200 mL larutan ZnCl2 dengan konsentrasi 0,1 ; 0,25; 0,5; 1; dan 1,5 M, sehingga diperoleh perbandingan antara massa arang dan mol ZnCl2 sebagai berikut: 1 : 0,02; 1 : 0,05; 1 : 0,1; 1 : 0,2; 1 : 0,3 atau perbandingan massa sebagai berikut: (1 : 20,4472); (1 : 13,6135); (1 : 6,8157); (1 : 3,4079); (1 : 1,3631). Campuran kemudian didiamkan selama 24 jam lalu disaring dan dibilas dengan aquades hingga pH netral. Arang kemudian dipanaskan di dalam tanur pada suhu 900oC selama 1 jam. Arang aktif yang terbentuk kemudian didinginkan hingga mencapai suhu ruangan dan ditimbang. Proses aktivasi diulang sebanyak 3 kali dan ditentukan persentase rendemennya.

Karakterisasi Arang Aktif Penentuan Kadar Air

Sebanyak 1 g arang aktif ditempatkan dalam cawan porselin yang telah diketahui massanya lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC hingga diperoleh massa konstan, kemudian didinginkan dalam desikator.

Kadar Zat Mudah Menguap

Arang aktif kering dipanaskan dalam tanur pada suhu 900oC selama 15 menit, kemudian didinginkan dalam desikator dan selanjutnya ditimbang.

Kadar Abu Total

Sebanyak 1 g arang aktif diletakkan di dalam cawan porselin, dipanaskan dalam oven pada suhu 105oC sampai diperoleh massa konstan. Sampel dalam cawan lalu dimasukkan ke dalam tanur dan diabukan pada suhu 650oC selama 4 jam, lalu didinginkan dalam desikator, selanjutnya ditimbang.

Kadar Karbon Terikat

Kadar karbon terikat dalam arang aktif adalah hasil dari proses pengarangan selain abu, air dan zat-zat yang mudah menguap.

Daya Serap Terhadap Iod

Sebanyak 1 g arang aktif dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer, kemudian ditambahkan 25 mL larutan iodium 0,125 M. Larutan diaduk selama 15 menit lalu erlenmeyer ditutup dan disimpan ditempat

yang gelap selama 2 jam. Larutan kemudian disaring, lalu filtratnya dipipet 10 mL, dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer yang bersih dan dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1 M hingga larutan berwarna kuning muda. Sebanyak 1 mL indikator amilum ditambahkan ke dalam larutan dan titrasi dilanjutkan sampai warna biru tepat hilang. Volume larutan Na2S2O3 yang digunakan dicatat dan dihitung daya serap arang aktif terhadap iodin dalam mg/g.

Daya Serap Terhadap Metilen Biru

Dibuat kurva kalibrasi larutan metilen biru dengan konsentrasi 0, 2, 3, 4, 6, dan 8 mg/L. Kurva yang diperoleh digunakan untuk menentukan konsentrasi metilen biru sisa sehingga metilen biru yang diserap oleh arang aktif dapat diketahui. Sebanyak 1 g arang aktif dimasukkan ke dalam gelas beaker dan ditambahkan 200 mL larutan metilen biru 1000 mg/L, diaduk dengan pengaduk magnet selama 30 menit. Larutan disaring dengan kertas saring Whatman no. 12, kemudian absorbansi dari filtratnya diukur dengan spektrofotometer UV-Vis pada λmax metilen biru.

Penentuan Luas Permukaan Batang Gumitir

Sebanyak 1 g sampel arang aktif batang gumitir dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL dengan menggunakan pengaduk magnet dengan waktu kontak dengan metilen biru yang bervariasi yaitu 5, 10, 15, 20, 40 dan 60 menit. Larutan hasil pengadukan disaring dan filtratnya dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum larutan metilen biru 664,60 nm.

Penentuan Keasaman Permukaan

Sebanyak 1 g sampel arang aktif batang gumitir dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL kemudian ditambahkan 15,0 mL larutan NaOH 0,1 M sambil diaduk dengan pengaduk magnet selama 15 menit, lalu ditambahkan sebanyak 3-4 tetes indikator phenolphtalein 1% (b/v). Campuran dititrasi dengan larutan HCl 0,1 M sampai terjadi perubahan warna dari merah muda menjadi tidak berwarna. Volume HCl yang digunakan dalam titrasi dicatat dengan teliti.

Analisis Gugus Fungsi

Arang aktif yang menunjukkan karakteristik terbaik, dianalisis spektra inframerahnya sehingga dapat diketahui gugus-gugus fungsinya. Analisis spektroskopi inframerah dalam penelitian ini menggunakan spektrofotometer Shimadzu IRPrestige-21.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kadar Air

Prinsip dalam penentuan kadar air yang dilakukan pada penelitian ini yaitu dengan pemanasan pada suhu di atas 1000C selama 4 jam sehingga tercapai massa konstan. Hasil penentuan kadar air arang aktif dan arang tanpa aktivasi bisa dilihat pada tabel dibawah ini:

Tabel 1. Kadar Air Arang Aktif

Jumlah mol ZnCl2

Kadar Air (%)

0 mol

8,00 ±

0,02 mol

6,66 ± 0,57

0,05 mol

6,33 ± 0,57

0,1 mol

5,00 ±

0,2 mol

6,66 ± 0,57

0,3 mol

7,00 ±

Menurut SNI 06 – 3730 – 1995 tentang arang aktif teknis, arang aktif dalam bentuk serbuk memiliki kadar air maksimal 15%. Hasil penentuan kadar air yang ditunjukkan pada tabel di atas, menunjukkan bahwa arang aktif yang dibuat dengan berbagai jumlah mol ZnCl2 dalam penelitian ini memenuhi baku mutu kadar air arang aktif. Kadar air yang ditunjukkan oleh arang aktif dalam penelitian ini lebih kecil dibandingkan dengan arang yang tidak diaktivasi yaitu sebesar 8,00%.

Kadar Zat Mudah Menguap

Prinsip dalam penentuan kadar zat mudah menguap pada peneltian ini adalah pemanasan pada suhu 9000C selama 15 menit, sehingga diperoleh berat konstan. Kadar zat mudah menguap ditentukan untuk mengetahui kandungan senyawa yang belum menguap pada proses karrbonisasi dan aktivasi. Hasil penentuan kadar zat mudah menguap arang aktif dan arang tanpa aktivasi dapat dilihat pada Tabel 2 berikut ini:

Tabel 2. Kadar Zat Mudah Menguap Arang Aktif

Jumlah mol

Kadar Zat Mudah

ZnCl2

Menguap (%)

0 mol

30,79 ± 1,25

0,02 mol

21,07 ± 0,74

0,05 mol

12,09 ± 0,58

0,1 mol

7,36 ± 1,05

0,2 mol

21,78 ± 0,48

0,3 mol

17,19 ± 1,86

Semakin tinggi kadar zat mudah menguap dari arang aktif, maka akan semakin menurun mutu arang aktif tersebut. Hal ini disebabkan karena senyawa-senyawa stabil yang terkandung dalam arang akan menutupi pori-porinya. Dari tabel diatas, dapat dikatakan bahwa arang tanpa aktivasi tidak memenuhi baku mutu. Menurut SNI 06 – 3730 – 1995 tentang arang aktif teknis, arang aktif dalam bentuk serbuk yang baik memiliki kadar zat mudah menguap maksimal sebesar 25%. Oleh sebab itu, arang yang diaktivasi ZnCl2 dengan berbagai jumlah mol telah memenuhi baku mutu arang aktif, dengan kadar zat mudah menguap paling tinggi pada konsentrasi 0,2 mmol sebesar 21,78% dan paling rendah pada konsentrasi 0,1 mol sebesar 7,36%.

Kadar Abu Total

Arang aktif yang terbuat dari bahan alam tidak hanya mengandung senyawa karbon saja, akan tetapi mengandung beberapa mineral. Sebagian mineral ini akan hilang saat proses karbonisasi dan aktivasi, sebagian lainnya akan tertinggal dalam arang aktif. Penentuan kadar abu total dalam penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kandungan oksida logam dalam arang aktif. Kadar abu total arang aktif merupakan sisa yang tertinggal pada saat arang dibakar pada suhu 6000C - 9000C selama 3 - 16 jam (Jankowska et al., 1991). Hasil penentuan kadar abu total arang aktif dan arang tanpa aktivasi dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Kadar Abu Total Arang Aktif

Jumlah mol      Kadar Abu Total (%)

ZnCl2

0 mol

19,66 ± 1,52

0,02 mol

9,33 ± 0,57

0,05 mol

9,66 ± 1,15

0,1 mol

8,33 ± 0,57

0,2 mol

10,00 ± 0,00

0,3 mol

10,33 ± 0,57

Menurut SNI 06 – 3730 – 1995 tentang arang aktif teknis, arang aktif dalam bentuk serbuk memiliki kadar abu total maksimal sebesar 10%. Dengan demikian, kadar abu total dalam arang aktif yang dibuat dengan berbagai jumlah mol ZnCl2 dalam penelitian ini sudah memenuhi baku mutu kadar abu total arang aktif, kecuali pada konsentrasi 0,3 mol memiliki kadar abu total lebih dari 10% yaitu sebesar 10,33%. Arang aktif pada penelitian ini memiliki kadar abu total yang lebih rendah dibandingkan dengan arang tanpa aktivasi yaitu 19,66%.

Kadar Karbon Terikat

Penentuan kadar karbon terikat pada penelitian ini berfungsi untuk mengetahui kadar karbon murni yang terkandung dalam arang aktif. Fraksi karbon dalam arang aktif merupakan hasil dari proses pengarangan selain air, abu, dan zat - zat mudah menguap, sehingga kadar karbon dapat ditentukan melalui selisih presentase total dengan jumlah presentase kadar air, kadar zat mudah menguap dan kadar abu dari arang aktif (Sudrajat dan Pari, 2011). Hasil penentuan kada karbon terikat arang aktif dan arang tanapa aktivasi dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Kadar Karbon Terikat Arang Aktif

Jumlah mol      Kadar Karbon

ZnCl2          Terikat (%)

0 mol

41,54

0,02 mol

62,93

0,05 mol

71,90

0,1 mol

79,30

0,2 mol

61,55

0,3 mol

65,47

Menurut SNI 06 – 3730 – 1995 tentang arang aktif teknis, arang aktif dalam bentuk serbuk yang baik memiliki kadar karbon minimal 65%. Berdasarkan tabel di atas arang yang diaktivasi dengan ZnCl2 secara umum sudah memenuhi baku mutu arang aktif, sedangkan untuk arang tanpa aktivasi memiliki kadar karbon yang tidak memenuhi baku mutu arang aktif yaitu sebesar 41,54%.

Daya Serap Terhadap Iod Arang Aktif

Uji iodium merupakan salah satu parameter untuk mengetahui kemampuan karbon aktif dalam menyerap molekul-molekul dengan massa molekul kecil. Pada proses

penyerapan ini molekul-molekul iodium masuk dan mengisi pori-pori karbon aktif. Penentuan daya serap terhadap iod oleh arang aktif, menggunakan metode titrasi iodometri. Daya serap iodin diperoleh dari analisis filtrat campuran iodin dan arang aktif. Analisis dilakukan dengan titrasi iodometri lalu dihitung daya serap arang aktif terhadap larutan iodin dalam mg/gram. Hasil penentuan daya serap terhada iod arang aktif dan arang tanpa aktivasi dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Daya Serap Terhadap Iod Arang Aktif

Jumlah mol ZnCl2

Daya Serap Iodin (mg/g)

0 mol

740,4114 ± 1,52

0,02 mol

783,6066 ± 0,86

0,05 mol

785,1134 ± 0,50

0,1 mol

788,1271 ± 1,73

0,2 mol

787,6248 ± 1,73

0,3 mol

781,0951 ±

Daya serap iodium biasanya dijadikan indikator utama dalam menentukan kualitas arang aktif. Data yang diperoleh pada arang yang diaktivasi dengan ZnCl2 telah memenuhi baku mutu arang aktif dengan daya serap iod tertinggi pada penambahan ZnCl2 0,1 mol sebesar 788,1271 mg/g dan daya serap iod terendah pada penambahan ZnCl2 0,3 mol yaitu sebesar 781,0951 mg/g, sedangkan untuk arang tanpa aktivasi tidak memenuhi standar baku mutu arang aktif, karena daya serap terhadap iod yg dihasilkan sebesar 740,4114 mg/g. Menurut SNI 06 – 3730 – 1995 tentang arang aktif teknis daya serap terhadap iod arang aktif dalam bentuk serbuk minimal 750 mg iodin/gram arang aktif.

Daya Serap Terhadap Metilen Biru

Penentuan daya serap terhadap metilen biru bertujuan untuk mengetahui luas permukaan dari arang aktif, serta mengetahui kemampuan arang aktif dalam menyerap larutan berwarna (Jankowska et al., 1991). Panjang gelombang maksimum dari metilen biru yang digunakan pada penelitian ini adalah 664,60 nm. Daya serap metilen biru menurut SNI 06-3730-1995 tentang arang aktif teknis minimal sebesar 120 mg/g. Meningkatnya luas permukaan arang aktif disebabkan karena aktivator ZnCl2 mampu mengurangi pengotor-pengotor yang menyumbat pori-pori arang

sehingga menyebabkan pori-pori arang aktif menjadi lebih terbuka serta memberikan gugus aktif yang mampu memperbesar daya serap arang terhadap metilen biru (Sudrajat dan Pari, 2011). Hasil penentuan daya serap terhadap metilen biru arang aktif dan arang tanpa aktivasi dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Hasil Penentuan Daya Serap Terhadap Metilen Biru

Jumlah mol

Daya Serap Metilen

ZnCl2

Biru mg/g

0 mol

143,6504 ± 3,49

0,02 mol

65,0188 ± 14,78

0,05 mol

227,4763 ± 7,33

0,1 mol

260,7917 ± 1,11

0,2 mol

176,6076 ± 5,79

0,3 mol

163,1739 ± 4,47

Luas Permukaan Arang Aktif

Luas permukaan merupakan salah satu karakter fisik yang memiliki peranan penting dalam proses adsorpsi. Banyaknya zat yang mampu teradsorpsi oleh adsorben salah satunya ditentukan oleh luas permukaan, yaitu semakin luas permukaan adsorben semakin besar kapasitas adsorpsinya. Analisis luas permukaan dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode metilen biru. Banyaknya metilen biru yang dapat diadsorpsi akan sebanding dengan luas permukaan arang aktif tersebut. Panjang gelombang metilen biru yang digunakan dalam penelitian ini adalah panjang gelombang maksimum yaitu 664,60 nm. Hasil dari penentuan luas permukaan arang aktif dan arang tanpa aktivasi dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7. Luas Permukaan Arang yang

diaktivasi dengan ZnCl2 0,1 mol dan Arang Tanpa Aktivasi

Sampel

S (m2/g)

Arang Aktif

677,6270

Arang Tanpa Aktifasi

511,2394

Tabel 7. menunjukkan bahwa luas permukaan arang batang gumitir yang diaktivasi dengan ZnCl2 0,1 mol lebih besar dibandingkan dengan luas permukaan arang batang gumitir tanpa aktivasi. Arang aktif mempunyai luas permukaan 677,6270 /g lebih besar dari arang batang gumitir yang tidak diaktivasi. Kenaikan luas permukaan arang aktif ini disebabkan karena aktivator ZnCl2

dapat melarutkan pengotor-pengotor yang menutupi pori. Pengotor pada pori dapat menghambat proses adsorpsi, sehingga dengan melarutnya pengotor dari arang maka pori-porinya menjadi lebih terbuka dan pada akhirnya menambah situs aktif. Selain itu penggunaan aktivator ZnCl2 dapat membuat pori dari arang menjadi homogen.

Jumlah Situs Aktif dan Keasaman Permukaan

Penentuan keasaman permukaan bertujuan untuk mengetahui jumlah mmol dari situs asam yang terikat pada biosorben atau adsorben per satu gramnya. Penentuan jumlah situs aktif dilakukan dengan cara kuantitatif menggunakan metode titrimetri yaitu dengan titrasi asam basa, situs-situs asam dari arang batang gumitir direaksikan dengan NaOH berlebih dan sisa OH- yang tidak bereaksi dengan situs-situs asam dari adsorben dititrasi dengan menggunakan HCl 0,1 M. Jumlah situs aktif ini dihitung dari selisih jumlah HCl untuk mentitrasi blanko dengan jumlah HCl untuk titrasi adsorben. Hasil penentuan jumlah situs aktif dan keasaman permukaan dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Keasaman Permukaan Arang Aktif

Jumlah mol ZnCl2

Kal (mmol/gram)

Jumlah Situs Aktif (molekul/gram )

0 mol

0,2251 ± 0,2249

1,3552 x 1020

0,02 mol

0,2867 ± 0,0028

1,7265 x 1020

0,05 mol

0,2483 ± 0,0154

1,4952 x 1020

0,1 mol

0,3396 ± 0,0028

2,0450 x 1020

0,2 mol

0,1970 ± 0,0048

1,1863 x 1020

0,3 mol

0,3364 ± 0,0000

2,0258 x 1020

Analisis Gugus Fungsi

Identifikasi gugus fungsi dilakukan terhadap arang tanpa aktivasi dan arang yang diaktivasi dengan ZnCl2 dengan menggunakan instrumen Spektrofotometer FTIR. Gugus fungsi merupakan gugus aktif yang dimiliki oleh arang aktif. Gugus-gugus yang terdapat pada arang akif dapat memberikan pengaruh pada karakter yang dimiliki oleh arang aktif tersebut. Data spektrum inframerah yang dihasilkan dari arang tanpa aktivasi dan arang aktif dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 9. Data Spektrum Inframerah Arang Tanpa Aktivasi dan Arang Aktif

Bilangan Gelombang (cm-1)

Gugus Fungsi

Arang Tanpa aktivasi

Arang Aktif

Arang Tanpa aktivasi

Arang Aktif

3373,50

410,84

-OH asam

C-H luar

2960,73

887,26

-CH alifatik

bidang -CH2

luar

2931,80

1394,53

-CH alifatik

bidang CH3

1379,10

2218,14

-CH alifatik

C=C alkuna

1695,43

C=O aldehid

2835,36

COOH

3226,91

OH terikat

3591,46

OH terikat

Gambar 1. Spektra inframerah arang tanpa aktif dan arang aktif

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Karakterisasi arang aktif yang dihasilkan dengan aktivator ZnCl2 secara umum sudah memenuhi baku mutu sesuai SNI 06-3730-1995 tentang arang aktif teknis. Penambahan ZnCl2   dengan

perbandingan arang 1   :   0,1 mol

menghasilkan arang aktif   dengan

karakteristik yang terbaik yaitu: kadar air 5,00 %, kadar abu 8,33 %, kadar zat

mudah menguap pada pemanasan 950oC sebesar 7,36 % , daya serap terhadap iod sebesar 788,1271 mg/g, daya serap terhadap metilen biru sebesar 260,7917 mg/g, mempunyai luas permukaan sebesar 677,6270 m2/g dan keasaman permukaan sebesar 0,3396 mmol/gram. Arang aktif ini mempunyai gugus fungsi O-H, COOH, CO aldehid, C-C alkuna dan C-H.

Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disarankan agar dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan arang aktif dari batang tanaman gumitir yang diaktivasi dengan ZnCl2 sebagai adsorben logam berat ataupun senyawa organik dalam limbah cair.

DAFTAR PUSTAKA

Basu, P.,   2006, Combustion and

Gasification In Fluidized Beds, CRC, New York.

Cooney, D.O.,    1980, Activated

Charcoal,Antidotal, and Other Medical Uses, Marcel Dekker, New York.

Esterlita, M. O., dan Herlina N., 2015, Pengaruh Penambahan Aktivator ZnCl2, KOH, dan H3PO4 dalam Pembuatan Karbon Aktif dari Pelepah Aren (Arenga Pinnata), Jurnal Teknik Kimia USU, Vol. 4, No. 1.

Jamilatun, S., Intan D.I., dan Elza N.P., 2014, Karakteristik Arang Aktif dari Tempurung    Kelapa    dengan

Pengaktivasi H2SO4 Variasi Suhu dan Waktu, J. Simposium Nasional Teknologi Terapan, 2:31-38.

Jankowska, H., A, S. dan Choma J., 1991, Active Carbon, Horwood, London.

Sahara, E., Kartini Ni P. W., Sibarani, J., 2017, Pemanfaatan Arang Aktif dari Limbah Tanaman Gumitir (Tagetes erecta) Teraktivasi Asam Fosfat (H3PO4) sebagai Adsorben Ion Pb2+ dan Cu2+ dalam Larutan, Cakra Kimia  [Indonesia  E-Journal of

Applied Chemistry], 5(2): 67-74.

Pambayun G. S., Remigius Y. E., Yulianto., M. Rachimoellah., dan Endah M. M. Endah., 2013, Pembuatan Karbon Aktif dari Arang Tempurung Kelapa dengan Aktivator ZnCl2 dan Na2CO3 sebagai Adsorben untuk Mengurangi Kadar Fenol dalam Air Limbah, Jurnal Teknik Kimia ITS Vol. 2, No. 1.

Radiansyah, D., dan Supardan M. D., 2014, Optimasi Proses Pembuatan Karbon Aktif dari Ampas Bubuk Kopi Menggunakan Aktivator ZnCl2, Jurnal Teknologi dan Industri Pertanian Indonesia, Vol. 6 (3) : 1-5.

Sahara, E., Sulihingtyas, W. D., dan Mahardika, I. P. A. S.,  2017,

Pembuatan dan Karakteristik Arang Aktif dari Batang Tanaman Gumitir (Tagetes erecta) Yang Diaktivasi dengan H3PO4, Cakra Kimia [ Indonesia E-Journal of Applied Chemistry ], 11 (1) : 1-9.

Sahara, E., Manuaba, I. B. P., dan Dahliani, N. K., 2017, Pembuatan dan Karakteristik Arang Aktif dari Batang Tanaman Gumitir (Tagetes erecta) dengan Aktivator NaOH, Jurnal Kimia [Journal of Chemistry], 11 (2) : 174-180.

Siaka, M., Febriyanti, Ni. P. D., Sahara, E., dan Negara, M., S., 2016, Pembuatan dan Karakterisasi Arang dari Batang Tanaman Gumitir (Tagetes erecta) pada Berbagai Suhu dan Waktu Pirolisis, Cakra Kimia [Indonesia EJournal of Applied Chemistry], 4(2): 168-177.

Siaka, M., Putri, Ni. P. D. O., dan Suarsa, W. S., 2017, Pemanfaatan Arang

Aktif dari Batang Tanaman Gumitir (Tagetes erecta) sebagau Adsorben Logam Berat Pb(II) dan Cd(II) dengan Aktivator NaOH, Cakra Kimia [Indonesia E-Journal of Applied Chemistry], 5(2): 120-130

SNI, 1995, SNI 06-3730-1995: Arang Aktif Teknis, Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.

Sudrajat, R. dan Pari, G., 2011, Arang Aktif, Teknologi Pengolahan dan Masa Depannya, Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, Jakarta

103