DAFTAR ISI. Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI PENGESAHAN DEDIKASI RIWAYAT HIDUP PENULIS ABSTRAK

Transkripsi

1 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI iv RIWAYAT HIDUP PENULIS v ABSTRAK vi ABSTRACT vii DAFTAR ISI viii DAFTAR GAMBAR x DAFTAR TABEL xii DAFTAR LAMPIRAN xiii DAFTAR SINGKATAN xiv DAFTAR SIMBOL xv BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA AREN KARBON AKTIF ADSORPSI KUALITAS KARBON AKTIF DENGAN AKTIVATOR KOH KUALITAS KARBON AKTIF DENGAN AKTIVATOR ZnCl KUALITAS KARBON AKTIF DENGAN AKTIVATOR H 3 PO 4 20

2 2.7 DESKRIPSI PROSES ANALISA BIAYA 22 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN BAHAN PERALATAN PROSEDUR PENELITIAN PROSEDUR ANALISA FLOWCHART PENELITIAN 28 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN HASIL PEMBUATAN KARBON AKTIF PELEPAH AREN 4.2 HASIL ANALISA RENDEMEN KARBON AKTIF PELEPAH AREN 4.3 HASIL ANALISA BILANGAN IODIN KARBON AKTIF PELEPAH AREN 4.4 HASIL ANALISA KADAR AIR DARI KARBON AKTIF PELEPAH AREN BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 48 DAFTAR PUSTAKA 49 LAMPIRAN 1 58 LAMPIRAN 2 61 LAMPIRAN

3 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Pelepah Aren 6 Gambar 2.2 Karbon Aktif 8 Gambar 2.3 Struktur Fisik Karbon Aktif 12 Gambar 2.4 Struktur Kimia Karbon Aktif 13 Gambar 2.5 Struktur Pori Karbon Aktif 16 Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku 28 Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Larutan KOH 28 Gambar 3.3 Flowchart Persiapan Larutan ZnCl 2 29 Gambar 3.4 Flowchart Persiapan Larutan H 3 PO 4 29 Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator KOH 30 Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator ZnCl 2 30 Gambar 3.7 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivator H 3 PO 4 31 Gambar 3.8 Flowchart Perhitungan Rendemen Arang 31 Gambar 3.9 Flowchart Analisa Bilangan Iodin 32 Gambar 3.10 Flowchart Uji Kadar Air 33 Gambar 4.1 Karbon Aktif Pelepah Aren Tanpa Aktivator 35 Gambar 4.2 Karbon Aktif Pelepah Aren yang Diimpregnasi dengan KOH 36 Gambar 4.3 Karbon Aktif Pelepah Aren dengan Aktivator ZnCl 2 37 Gambar 4.4 Karbon Aktif Pelepah Aren dengan Aktivator H 3 PO 4 38 Gambar 4.5 Mekanisme Pengaktifan arang dengan H 3 PO 4 39 Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Suhu Karbonisasi dan Jenis Aktivator terhadap Rendemen Arang 40 Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Suhu Karbonisasi dan Jenis Aktivator terhadap Jumlah Iodin yang Terserap 42 Gambar 4.8 Grafik Pengaruh Suhu Karbonisasi dan Jenis Aktivator terhadap Kadar Air 45 Gambar L3.1 Foto Sampel Pelepah Aren 64 Gambar L3.2 Foto Proses Impregnasi Pelepah Aren 64 Gambar L3.3 Foto Proses Karbonisasi Pelepah Aren (Aktivasi Fisika) 65

4 Gambar L3.4 Foto Proses Pencucian Karbon Aktif Pelepah Aren 65 Gambar L3.5 Foto Karbon Aktif Pelepah Aren 65 Gambar L3.6 Foto Karbon Aktif Tanpa Aktivator 66 Gambar L3.7 Foto Karbon Aktif Menggunakan Aktivator KOH 66 Gambar L3.8 Foto Karbon Aktif Menggunakan Aktivator ZnCl 2 66 Gambar L3.9 Foto Karbon Aktif Menggunakan Aktivator H 3 PO 4 66 Gambar L3.10 Foto Analisa Rendemen 67 Gambar L3.11 Foto Filtrat yang Akan Dititrasi 67 Gambar L3.12 Foto Rangakaian Alat Titrasi 68 Gambar L3.13 Foto Filtrat Setelah Penambahan Amilum 68 Gambar L3.14 Foto Filtrat Sesudah Titrasi 69

5 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1 Data Ekspor-Impor Karbon Aktif di Indonesia 2 Tabel 2.1 Persyaratan Arang Aktif Standar Nasional Indonesia Tabel 2.2 Penggunaan KarbonAktif 14 Tabel 2.3 Tabel Luas Permukaan Karbon Aktif dari Biomassa dan Limbah 18 Tabel L1.1 Hasil Analisa Rendemen Arang 58 Tabel L1.2 Hasil Analisa Kadar Air 59 Tabel L1.3 Hasil Analisa Bilangan Iodin 60

6 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 58 L1.1 DATA HASIL ANALISA RENDEMEN ARANG 58 L1.2 L1.3 DATA HASIL ANALISA KADAR AIR DATA HASIL ANALISA BILANGAN IODIN LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 61 L2.1 PERHITUNGAN RENDEMEN ARANG 61 L2.2 PERHITUNGAN KADAR AIR 62 L2.3 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN 62 LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PERCOBAAN 64 L3.1 FOTO SAMPEL PELEPAH AREN 64 L3.2 FOTO PROSES PEMBUATAN KARBON AKTIF PELEPAH AREN L3.3 FOTO HASIL PEMBUATAN KARBON AKTIF PELEPAH AREN L3.4 FOTO ANALISA RENDEMEN 67 L3.5 FOTO ANALISA BILANGAN IODIN 67

7 DAFTAR SINGKATAN SNI ph Standar Nasional Indonesia Power of Hydrogen

8 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi C Karbon O Oksigen % Persen CO 2 Karbondioksida N Nitrogen H 2 O Air H 3 PO 4 Asam fosfat KOH Kalium hidroksida ZnCl 2 Zinkum klorida HCl Asam klorida NaOH Natrium hidroksida o C Na 2 S 2 O 3 B Celcius Natrium tiosulfat Volume Natrium Tiosulfat yang terpakai saat titrasi karbon aktif (ml) C Normalitas Natrium Tiosulfat N D Normalitas iodin N W Massa karbon aktif g IAN Bilangan Iodin mg Iodin / g karbon aktif a Berat arang mula -mula g b Berat arang setelah dikeringkan g

9 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Karbon aktif merupakan padatan berpori yang dibuat dari bahan baku yang mengandung karbon dengan proses khusus sehingga memiliki permukaan yang aktif dan bersifat selektif pada penggunaannya. Proses khusus dalam pembuatan karbon aktif meliputi proses aktivasi fisika dan aktivasi kimia yang dapat membuat pori-pori dari bahan baku terbuka sehingga daya serapnya lebih besar dari karbon biasa. Karbon aktif merupakan karbon amorf dengan luas permukaan sekitar 300 sampai 2000 m 2 /gr[1,2]. Luas permukaan yang sangat besar ini karena mempunyai struktur pori-pori, pori-pori inilah yang menyebabkan karbon aktif mempunyai kemampuan untuk menyerap. Karbon aktif telah dipergunakan secara luas, terutama di bidang industri, sebagai sorben (penyerap) karena kapasitas adsorpsi yang besar pada banyak jenis zat terlarut (solut). Karbon aktif digunakan dalam bidang perlindungan lingkungan dari bahan kimia, makanan dan farmasi, hidrometalurgi, industri katalis, carrier, bahan elektroda, pertahanan militer-kimia dan sebagainya [3]. Dalam dunia industri karbon aktif sangat diperlukan karena dapat mengabsorbsi bau, warna, gas, dan logam. Pada umumnya karbon aktif digunakan sebagai bahan penyerap dan penjernih. Karbon aktif dapat mengadsorbsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorbsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap karbon aktif sangat besar, yaitu % terhadap berat karbon aktif [4]. Karbon aktif turut membangun perekonomian nasional, karbon aktif telah menjadi penting dalam ekonomi nasional dan pembangunan pertahanan nasional. Kebutuhan Indonesia akan karbon aktif untuk bidang industri masih relatif tinggi disebabkan semakin meluasnya pemakaian karbon aktif pada sektor industri. Permintaan karbon aktif akan terus meningkat sebesar 9% per tahun sampai dengan 2014 dan konsumsi karbon aktif dunia tahun 2014 diperkirakan 1,7 juta ton per tahun [5]. Indonesia sendiri memiliki data ekspor impor karbon aktif sebagai berikut: Tabel 1.1 Data Ekspor Impor Karbon Aktif di Indonesia [5].

10 Tahun Impor (Kg/ Ekspor Tahun) (Kg/Tahun) Sangat disayangkan pemenuhan akan kebutuhan karbon aktif masih dilakukan dengan cara mengimpor. Padahal, jika meninjau sumber daya alam di Indonesia yang melimpah, maka sangatlah mungkin kebutuhan karbon aktif dapat dipenuhi dengan produksi dari dalam negeri. Karena sebenarnya karbon aktif dapat dibuat dari segala jenis bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon [2,6]. Dari uraian di atas, salah satu alternatif untuk mengurangi ketergantungan terhadap impor karbon aktif adalah dengan memanfaatkan sumber daya alam (SDA) yang tersedia di Indonesia seperti misalnya tanaman aren (Arenga pinnata). Tanaman Aren yang mempunyai nama latin Arenga pinnata merupakan jenis tanaman Palmae dan memiliki nama sinonim dengan Arenga saccharifera. Tanaman aren juga memiliki berbagai macam sebutan di berbagai negara seperti Aren Palm di Inggris, Palmier Areng di Perancis, Aren atau Enau atau Kawung di Indonesia, Enau atau Kabong atau Berkat di Malaysia dan masih banyak lagi sebutan untuk aren di berbagai negara. Seluruh bagian dari tanaman ini dapat dimanfaatkan. Tanaman Aren dapat diambil sarinya yang disebut nira dan dapat juga difermentasi menghasilkan produk minuman beralkohol serta buahnya bisa diambil sebagai bahan pangan yang sering disebut kolang - kaling. Produk lainnya adalah pati aren yang diambil dari inti batang aren, ijuk yang diambil dari serat serat yang menutupi batang aren, serta akar aren yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuat obat [7]. Bagian pelepah aren dimanfaatkan tepungnya sebagai bahan pembuatan obat gatal [8]. Dalam penelitian kali ini, pelepah aren akan dimanfaatkan untuk pembuatan karbon aktif dengan menggunakan aktivator ZnCl 2, KOH, dan H 3 PO 4.

11 Berdasarkan penelitian tentang pembuatan karbon aktif dari cangkang kelapa sawit menggunakan aktivasi fisika, kimia, dan fisika - kimia yaitu dengan pemanasan pada suhu C dan aktivator ZnCl 2 maka diperoleh hasil bahwa karbon aktif yang dibuat dari cangkang kelapa sawit dengan proses aktivasi secara fisika-kimia mempunyai daya serap yang paling baik di antara arang aktif lain yang diaktivasi dengan proses fisika dan kimia. Didapatkan hasil pada waktu penyerapan 4 jam, arang aktif berdiameter 355 μm dengan aktivasi fisika-kimia mampu menyerap sebanyak 34,4% bagian dari larutan asam asetat 0,5 N [9]. Penelitian lainnya, tentang pembuatan karbon aktif dari batubara yang mengandung bitumen dengan menggunakan aktivator ZnCl 2, Na 2 CO 3, H 3 PO 4, NaOH, dan KOH diperoleh hasil bahwa kualitas karbon aktif dengan aktivator KOH adalah yang terbaik yaitu memperoleh luas permukaan penyerapan terbesar dengan kondisi perlakuan yang sama [10]. Sedangkan, penelitian tentang pembuatan karbon aktif dari sekam tanaman intaran (Azadirachta indica) menggunakan aktivator H 3 PO 4, KOH, dan ZnCl 2 menunjukkan suhu aktivasi yang baik untuk masing masing aktivator adalah C, C, dan C dengan penyerapan terhadap methylene blue tertinggi pada karbon aktif yang diaktivasi menggunakan aktivator ZnCl 2 yaitu menyerap 96.69% methylene blue yang sangat mendekati efisiensi penyerapan methylene blue dengan bahan dasar dari kelapa (yang umum digunakan) yaitu sekitar 97.29% [11]. Selain itu, dalam penelitian tentang pengaruh aktivasi arang tempurung kelapa dengan asam sulfat dan asam fosfat untuk adsorpsi fenol menyatakan bahwa asam fosfat merupakan aktivator yang lebih baik daripada asam sulfat untuk lama waktu perendaman 10 jam dan konsentrasi 4 M, dengan perolehan kapasitas adsorpsi fenol sebesar 27,027 mg/g [12]. Dari sejumlah penelitian belum ada yang memanfaatkan pelepah aren sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif. Penelitian yang sudah ada mengenai pembuatan karbon aktif dari bahan tanaman berjenis Palmae adalah pembuatan karbon aktif dari pelepah kelapa menggunakan aktivator HCl, NaOH, dan NaCl, disertai dengan variasi suhu aktivasi, konsentrasi aktivator, dan lama waktu aktivasi [2]. Oleh sebab itu, untuk memperbanyak alternatif pembuatan karbon aktif, pada penelitian kali ini dibuat karbon aktif dari pelepah aren (Arenga pinnata) dengan aktivator kalium hidroksida (KOH), seng klorida (ZnCl 2 ), dan asam fosfat (H 3 PO 4 ). Karbon aktif yang

12 dihasilkan kemudian akan dianalisa kualitasnya dengan analisa kadar air, kadar abu, dan uji bilangan iodin. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Permasalahan yang akan diteliti dalam penelitian ini adalah mengkaji cara membuat karbon aktif dari pelepah aren yang mempunyai kemampuan daya penyerap (sorben) yang tinggi. Untuk itu perlu diketahui pengaruh suhu aktivasi, terhadap sifat fisik karbon aktif, karakteristik karbon aktif berupa luas permukaan karbon aktif yang dihasilkan dan gugus fungsi yang dimiiki oleh karbon aktif. 1.3 TUJUAN PENELITIAN Tujuan dilakukan penelitian ini yaitu sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui pengaruh suhu aktivasi terhadap kualitas karbon aktif dan suhu aktivasi terbaik dari karbon aktif pelepah aren 2. Untuk mengetahui pengaruh aktivator terhadap kualitas karbon aktif dan jenis aktivator terbaik untuk karbon aktif pelepah aren 1.4 MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai kemampuan penyerapan permukaan karbon aktif pelepah aren, sehingga dapat ditentukan suhu aktivasi karbon aktif pelepah aren yang sesuai serta jenis aktivator yang terbaik untuk karbon aktif pelepah aren. Penelitian ini juga dapat memberikan ide kepada para wirausahawan untuk menghasilkan karbon aktif dari pelepah aren. 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa dan Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian ini memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut: 1. Sampel yang digunakan adalah pelepah aren yang diperoleh dari Desa Namorambe.

13 2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah perlakuan termal (aktivasi) dan adsorpsi. 3. Variabel penelitian adalah suhu aktivasi dan jenis aktivator adsorben adalah sebagai berikut: Suhu aktivasi fisika. Jenis aktivatornya meliputi KOH, H 3 PO 4 dan ZnCl 2 4. Parameter pengujiannya adalah sifat fisik karbon aktif, kadar air, kadar abu, dan daya serap terhadap iodium dari karbon aktif.