ipi277350

7/23/2019 ipi277350

http://slidepdf.com/reader/full/ipi277350 1/5

JKK, Tahun 2015, Volume 4(1), halaman 17-21 ISSN 2303-1077

17

ADSORPSI FENOL MENGGUNAKAN ADSORBEN KARBON AKTIFDENGAN METODE KOLOM

Kindy Nopiana Irma1*, Nelly Wahyuni1, Titin Anita Zaharah1 Program Studi Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Tanjungpura,

Jl. Prof. Dr. H.Hadari Nawawi*Email: [email protected]

ABSTRAK

Limbah fenol yang mencemari wilayah perairan dapat berakibat buruk pada lingkungan dan makhlukhidup yang ada disekitarnya. Adsorpsi fenol menggunakan adsorben karbon aktif dari tandan kosong(kelapa) sawit (TKS) dengan aktivator soda kue 4% menggunakan metode kolom telah dilakukan.Selanjutnya dikaji kemampuan karbon aktif sebagai adsorben fenol dengan dua variasi ukuran partikel80 dan 100 mesh dan variasi selang waktu kontak total kolom I dan Kolom II selama 4, 8, dan 12 jamsehingga diperoleh optimasi adsorpsi fenol oleh karbon aktif. Hasil adsorpsi dianalisis menggunakanspektrofotometri UV-Vis dengan panjang gelombang 510 nm. Besar nilai maksimum konsentrasi dan

efisiensi penurunan fenol pada karbon aktif 80 mesh terdapat pada waktu kontak 12 jam di kolom Idengan nilai maksimum konsentrasi 1,27 mg/L dan besar nilai efisiensi 96.15%, sedangkan padakarbon aktif 100 mesh terdapat pada waktu kontak 12 jam di kolom I dengan nilai maksimumkonsentrasi 1,24 mg/L dan besar nilai efisiensi 96,26%. Besar total efisiensi penurunan kadar fenol yangterbaik pada karbon aktif yaitu pada ukuran partikel 80 mesh dengan waktu kontak 12 jam sebesar97,11%.

Kata kunci : tandan kosong (kelapa) sawit, fenol, karbon aktif, adsorpsi, kolom

PENDAHULUAN

Limbah industri berbahaya bagi lingkunganair karena mengandung beberapa racun dansenyawa kimia yang sangat berbahaya, salahsatunya adalah limbah fenol. Limbah fenolberbahaya karena bila mencemari perairandapat membuat bau tidak sedap, serta padanilai konsentrasi tertentu dapat mengakibatkankematian organisme di perairan tersebut.Senyawa fenol dapat dikatakan aman bagilingkungan jika konsentrasinya 1,0 mg/L sesuaidengan KEP No. 51/MENLH/10/1995 (Slamet etal , 2005). Oleh karena itu perlu dilakukan

penanganan terhadap fenol dalam air limbahsalah satunya melalui metode adsorpsimenggunakan adsorben karbon aktif.

Karbon aktif memiliki potensi untuk dapatdigunakan sebagai adsorben fenol. Putranto(2005) telah memanfaatkan kulit biji metesebagai adsorben karbon aktif untuk adsorpsifenol dengan aktivator ZnCl2 menggunakanmetode batch dan menghasilkan penurunanfenol pada suhu pemanasan 600oC selama 1 jam sebesar 96,9% - 98,5%. Pada penelitian iniadsorpsi fenol dilakukan dengan menggunakanadsorben karbon aktif dari tandan kosong sawit(TKS) dengan metode kolom. Menurut Setiaka(2010), metode kolom berbeda dengan sistem

batch yang mencampurkan adsorben padalarutan yang tetap jumlahnya dan diamatiperubahan kualitas pada selang waktu tertentu.

Pada sistem kolom, larutan selaludikontakkan dengan adsorben sehingga ukurankolom sangat mempengaruhi waktu kontakantara larutan dengan adsorben untukmendapatkan hasil adsorpsi yang optimal. Olehkarena itu, sistem kolom ini lebihmenguntungkan karena pada umumnyamemiliki kapasitas lebih besar dibandingkandengan sistem batch, sehingga lebih sesuai

untuk aplikasi dalam skala besar. Berdasarkankajian di atas maka perlu dilakukan penelitianuntuk mengetahui pengaruh ukuran partikel,waktu kontak, dan optimasi adsorpsi fenol olehkarbon aktif dengan metode kolom.

METODOLOGI PENELITIAN

Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam melakukan

penelitian ini antara lain alat-alat gelas standar,ayakan 80 mesh dan 100 mesh, GSA (Gas

Sorption Analyzer ) merk Quantachrome nova1200e, neraca analitik, perangkat kolomadsorpsi dengan diameter 1,5 cm dan panjang

mailto:[email protected]




7/23/2019 ipi277350



18

kolom 19 cm, pH meter, sentrifuse,spektrofotometer UV-Vis merk Thermospektronic Genesys 6 , statif, tanur, timbangananalitik.

Bahan-bahan yang digunakan dalammelakukan penelitian ini adalah akuades, BufferpH 10, HNO3, indikator kanji, iodin, 4-

aminoantipirin 2% (b/v), kalium heksasianoferrat (III) 8%, KI, KIO3, Na2S2O3, NaHCO3 (merkUnta) sebagai aktivator, sampel TKKS yangdiambil dari limbah PT. MAR Desa SungaiDeras, kecamatan Teluk Pakedai, kabupatenKubu Raya, Kalimantan Barat.

Pembuatan Karbon Aktif dari TandanKosong Kelapa Sawit (TKS) (Ismadi, 2009)a. Karbonisasi Sampel

Sampel TKS kering (dengan berat yang telahdiketahui) dipanaskan di dalam tanur padatemperatur 500 OC selama 1 jam, kemudianditempatkan dalam wadah yang tertutup. Hasilkarbonisasi (selanjutnya disebut HK) kemudiandigerus dan diayak menggunakan ayakan 80mesh dan 100 mesh sehingga diperolehkeseragaman ukuran.b. Aktivasi Sampel

Sampel HK sebanyak ± 2 kg direndam dalamlarutan soda kue (NaHCO3) 4% selama 24 jamyang berperan sebagai activator. Setelahdidekantasi, HK selanjutnya dipanaskan di

dalam tanur pada temperatur 600O

C selama 1 jam. Setelah itu, dicuci menggunakan HNO3 0,1M yang dilanjutkan dengan pencucianmenggunakan akuades hingga pH netral.Kemudian dilakukan pengeringan dalam ovenselama 24 jam pada temperatur 105-110 OC.

Adsorpsi Fenol oleh Karbon yang Teraktivasidengan Metode Kolom

Adsorben sebanyak 2 g dimasukkan dalamkolom, kemudian kolom diisi dengan larutanfenol dengan pH awal larutan 5 dan didiamkan

selama 1 jam. Setelah itu dialiri larutan fenol kedalam kolom dengan laju alir influen yang keluardiatur dengan stopwatch. Ukuran partikeladsorben di variasi 80 dan 100 mesh, Larutanyang telah melalui kolom (effluen) ditampungdalam bak penampung. Selanjutnya konsentrasilarutan fenol (effluen) pada bak penampungdianalisa menggunakan Spektrofotometer UV-Vis dengan variasi selang waktu kontak totalkolom I dan kolom II adalah 4, 8, dan 12 jamuntuk mengetahui waktu optimum adsorpsi

Penentuan Kadar Fenol (SNI 06-6989.21-2004)

Pewarnaan fenol terlarut dilakukan dengancara mencampurkan 1 mL sampel larutandengan pereaksi pewarna 0,1 mL 4-aminoantipirin 2% (b/v), 0,1 mL kaliumheksasiano ferrat (III) 8% (b/v), 1 mL Buffer pH10, dan 3 mL akuades. Pengukuran dilakukanpada panjang gelombang 510 nm menggunakan

spektrofotometer UV-Vis.

Penentuan Luas PermukaanPenentuan luas area permukaan karbon aktif

dilakukan menggunakan instrumen GSA untukmengetahui ukuran pori dadari karbon sebelumdan sesudah dilakukan aktivasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembuatan Karbon AktifProses karbonisasi dilakukan dengan

memanaskan sampel sebanyak 20 kg ke dalamtanur pada suhu 500 ºC selama 1 jam,kemudian sampel dihaluskan dan diayakmenggunakan ayakan ukuran 80 mesh dan 100mesh. Aktivasi kimia dilakukan denganmerendam karbon hasil karbonisasi denganlarutan soda kue (NaHCO3) 4%. Tujuan aktivasikimia adalah untuk membuka pori yang terdapatpada karbon sehingga mengakibatkan luaspermukaan bertambah besar dan daya serapkarbon menjadi semakin baik (Sembiring, 2003).

Karakterisasi Karbon Tak Teraktivasi danKarbon Teraktivasi

Nilai bilangan iodin, kadar air, kadar abu dandensitas dari karbon sebelum dan sesudahaktivasi dengan variasi ukuran partikel 80 dan100 mesh dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Bilangan Iodin, Kadar Air, Kadar Abudan Densitas dari Karbon Tak Teraktivasi danKarbon Teraktivasi 80 mesh dan 100 mesh

Tabel 1 menunjukkan bahwa bilangan iodinmengalami peningkatan oleh adanya prosesaktivasi. Berdasarkan SNI 06-3730-1995,

Sampel

Parameter

Bilangan iodin(mg/g)

kadarair(%)

kadarabu(%)

Densitas(g/mL)

1. 80 mesha. Tak

teraktivasib. Teraktivasi

2. 100 mesha. Tak


3. Ismadia. Tak


370,018

466,939

413,094

477,708

190,6

430,4

2

7

3

6

8,19

12,31

12

7

13

6,67

11,10

5,80

2,279

1,5193

1,8232

1,3036

1,293

1,26

7/23/2019 ipi277350



19

besarnya nilai bilangan iodin karbon aktif yangdihasilkan dalam penelitian ini belum memenuhistandar yaitu minimal 750 mg/g. Kecilnya nilaibilangan iodin yang dihasilkan dalam penelitianini kemungkinan dapat disebabkan karenaselama proses karbonisasi, masih terjadikebocoran udara meskipun sudah diminimalisir

sehingga rendemen yang dihasilkan kecil dandihasilkan juga abu akibat sampel teroksidasiudara luar.

Kadar air terendah dihasilkan dari karbonyang tak teraktivasi yaitu sebesar 2% dan 3%.Rendahnya kadar air ini menunjukkan bahwakandungan air yang terdapat dalam karbon telahmenguap selama proses karbonisasi.sedangkan kadar air tertinggi dihasilkan darikarbon yang teraktivasi yaitu sebesar 7% dan6%. Hal ini dapat disebabkan karena adanyapenambahan aktivator dan pemanasan yangakan mengakibatkan terlepasnya zat-zatpengotor dan tar yang terdapat di dalam karbon,sehingga pori-pori yang terdapat di dalamkarbon aktif bertambah banyak (Mu’jizah, 2010).

Berdasarkan SNI 06-3730-1995 kadar abukarbon aktif maksimal 10%. Berdasarkan Tabel1 kadar abu pada karbon teraktivasi 80 meshdan 100 mesh sebesar 7% dan 6,67%, lebihrendah dibandingkan dengan kadar abu karbonyang tak teraktivasi yaitu sebesar 12% dan13%. Menurut Mu’jizah (2010), hal ini

disebabkan pada proses aktivasi mampumendorong keluar pengotor yang masihmenutupi pori. Selain proses aktivasi dilanjutkankembali dengan pencucian menggunakan HNO3 0,1 N yang dapat menghilangkan pengotordalam pori-pori karbon aktif sehinggamenyebabkan pori-pori menjadi semakin besar.Semakin besar luas permukaan dari karbon aktifmaka semakin baik kualitas dari karbon aktif.

Nilai densitas pada karbon aktif 100 meshlebih rendah dibandingkan dengan karbon aktif80 mesh dan karbon aktif yang dihasilkan oleh

Ismadi (2009) lebih rendah dibandingkandengan karbon aktif 100 mesh. MenurutMu’jizah (2010), proses aktivasi mampumembuka pori yang tertutup oleh tar sehinggadapat memperluas permukaan karbon aktif. Halini secara tidak langsung mempengaruhi berat jenis (densitas) yang dihasilkan. Luaspermukaan ini menunjukkan berkembangnyastruktur pori dari karbon aktif sehinggamenghasilkan berat jenis yang terkecil. Jadisemakin berkembang struktur pori karbon aktifmaka semakin rendah densitas yang diperoleh.Penentuan Luas Permukaan

Penentuan luas permukaan karbon aktifdilakukan menggunakan Gas Sorption Analyzer

(GSA) untuk mengetahui luas permukaanspesifik, rerata jejari pori dan volume total porikarbon sebelum dan setelah aktivasimenggunakan aktivator soda kue.

Tabel 2 menunjukkan terjadi peningkatanpada luas permukaan karbon 80 mesh dari9,609 m2/g menjadi 25,219 m2/g dan pada

karbon 100 mesh peningkatan luas permukaandari 6,439 m2/g menjadi 29,588 m2/g.Peningkatan ini menunjukkan bahwa semakinbanyak pori-pori yang terbentuk pada karbonaktif. Hal ini terjadi akibat terlepasnya pengotordan tar yang menutupi permukaan karbon aktif.Peningkatan juga terjadi pada total volume porikarena semakin banyak terbentuknya pori yangberukuran kecil. Dengan semakin meningkatnyaluas permukaan dan terjadinya penurunanrerata jejari pori mengakibatkan peningkatanpada total volume pori.

Tabel 2. Perbandingan Luas PermukaanSpesifik (LPS), Total Volume Pori (TVP) danRerata Jejari Pori (RJP) Karbon Tak Teraktivasidan Karbon Teraktivasi pada Temperatur 600ºCSelama 1 Jam dengan Konsentrasi AktivatorSoda Kue 4%.

SampelLPS

(m2/g)TVP

(mL/g)RJP(Å)

1. 80 mesha. teraktivasi

b. tak teraktivasi2. 100 mesha. teraktivasib. tak teraktivasi

25,219

9,609

29,5886,439

0,042

0,020

0,0470,013

15,116

15,276

15,12615,397

Karakter lain yang diperlihatkan oleh hasilanalisis GSA selain luas permukaan adalahdistribusi ukuran pori. Berdasarkan ukurannya,pori-pori karbon aktif terbagi menjadi 3kelompok, yaitu makropori (diameter rata-rata <50 nm), mesopori (diameter rata-rata 2-50 nm),dan mikropori (diameter rata-rata < 2 nm)

(Rumidatul, 2006). Distribusi ukuran pori karbonaktif dengan aktivator soda kue ditunjukkan olehGambar 1.

Gambar 1 menunjukkan bahwa prosesaktivasi mengakibatkan terjadinya peningkatanvolume pori berukuran mikro, meso dan makro.Besarnya ukuran pori pada karbon aktif 80mesh dan 100 mesh mengalami peningkatan ±2 kali dari sebelum aktivasi. Pada karbon aktif100 mesh terdapat ukuran pori mikro yang lebihbesar dibandingkan dengan karbon aktif 80mesh. Oleh karena itu karbon aktif 100 meshakan lebih optimal dalam proses adsorpsi. Halini juga dibuktikan dengan nilai bilangan iodin

7/23/2019 ipi277350



20

karbon aktif 100 mesh yang lebih besar darikarbon aktif 80 mesh.

Gambar 1 Distribusi ukuran pori sampel karbonteraktivasi dan karbon tak teraktivasi.

Adsorpsi Fenol oleh Karbon Teraktivasidengan Metode Kolom

Proses adsorpsi fenol oleh karbon aktifteraktivasi soda kue dilakukan dengan metodekolom dengan konsentrasi awal fenol sebesar33,1 mg/l.

Tabel 3 Pengaruh Kolom terhadap EfisiensiPenurunan Fenol oleh Karbon Aktif 80 meshdan 100 mesh

UkuranPartikel(mesh)

WaktuKontak(Jam)

Penurunan Fenol (%)Kolom

IKolom

IIKolomTotal

804 95,75 15,41 96,408 94,36 39,66 96,59

12 96,15 24,83 97,11

100

4 94,05 12,69 94,80

8 95,72 27,29 96,8912 96,26 25,81 97,23

Berdasarkan Tabel 3 terlihat bahwa waktukontak mempengaruhi efisiensi penurunan fenolyang teradsorpsi oleh karbon aktif. Kenaikanwaktu kontak adsorpsi seiring dengan kenaikanefisiensi penurunan fenol yang teradsorpsi.Persen penurunan fenol tertinggi denganadsorben karbon aktif diperoleh pada waktukontak 6 jam kolom I, dimana pada karbon aktif

80 mesh persen penurunan fenol dari kolom I kekolom II sebesar 71,32% dan pada karbon aktif100 mesh sebesar 70,45%. Ukuran meshkarbon aktif merupakan salah satu faktor

penting yang dapat mempengaruhi besaradsorpsi fenol. Berdasarkan Tabel 3 di atas,terlihat bahwa ukuran mesh mempengaruhiefisiensi penurunan fenol yang teradsorpsi olehkarbon aktif. Pada karbon 100 mesh terjadipeningkatan efisiensi penurunan fenol yangteradsorpsi lebih besar dibandingkan dengan

karbon 80 mesh.Hal ini didukung oleh hasil karakterisasi

bilangan iodin dan analisis GSA pada karbonaktif 100 mesh lebih besar dibandingkan dengankarbon aktif 80 mesh. Besar nilai bilangan iodinpada karbon aktif 100 mesh sebesar 477,708mg/g sedangkan besar nilai bilangan iodin 80mesh sebesar 466,939 mg/g. Pada hasil analisisGSA besar luas permukaan spesifik karbon aktif100 mesh sebesar 29,588 m2/g sedangkanpada karbon aktif 80 mesh sebesar 25,219 m2/g.Sehingga hal ini mempengaruhi efisiensipenurunan fenol. Menurut Subadra (2005), dayaadsorpsi akan semakin tinggi jika bilangan iodindan luas permukaan karbon aktif besar, sertanilai kadar abu dan kadar air yang kecil. Olehkarena itu, kemungkinan terjadinya penjerapanfenol juga semakin besar. Hal ini ditunjukkanoleh efisiensi penurunan fenol pada karbon aktif100 mesh yang lebih besar.

Penurunan besar efisiensi fenol pada kolompertama dibandingkan dengan kolom keduadapat disebabkan karena konsentrasi fenol

pada kolom pertama lebih besar atau lebihpekat sehingga adsorben karbon aktif akan lebihbanyak mengadsorpsi fenol dibandingkan padakolom kedua yang relatif lebih encer karenatelah mengalami proses adsorpsi dari kolomsebelumnya, sehingga mempengaruhi besarefisiensi dari tiap kolom.

Berdasarkan uji ANOVA pada tingkatkepercayaan 95%, karbon aktif ukuran partikel80 mesh diperoleh hasil yang signifikan padawaktu kontak 12 jam dengan nilai efisiensi totalfenol sebesar 97,11%, sedangkan pada ukuran

partikel 100 mesh diperoleh hasil yang signifikanpada waktu 4, 8, dan 12 jam. Hasil uji t untukvariasi ukuran partikel 80 mesh dan 100 meshmenunjukkan hasil yang tidak signifikan atautidak terdapat perbedaan yang signifikan padavariasi ukuran partikel. Oleh karena itu ukuranpartikel yang lebih baik didapat pada ukuranpartikel 80 mesh dengan waktu kontak 12 jamsebesar 97,11%.

SIMPULAN

Optimasi adsorpsi fenol oleh karbon aktif denganmetode kolom diperoleh pada karbon aktif 80 meshpada waktu kontak 12 jam dengan nilai efisiensi totalpenurunan fenol sebesar 97,11%.

0 .

0 0 7

0 .

1 5 8

0 .

0 2

0 .

0 0 4 6

0 .

1 0 6

0 .

0 1 3

0 .

0 0 0 6 4

0 .

0 0 0 1 3

4 .

5 E - 0 6

0 .

0 1 9

0 .

3 9 4

0 .

0 4 2

0 .

0 2 6

0 .

4 4 5

0 .

0 4 7

0 .

0 0 1 7

0 .

0 0 0 2 9

6 .

5 E - 0 5

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Mikropori Mesopori Makropori

V o l u m e P o r i ( c c / g )

Ukuran Pori

C 80 mesh C 100 mesh

C. Ismadi (2009) 100 mesh C.Ak 80 mesh

C.Ak 100 mesh C.Ak Ismadi (2009) 100 mesh

7/23/2019 ipi277350



21

DAFTAR PUSTAKA

Ismadi, M., 2009, Pembuatan Karbon Aktif dariTandan Kosong Kelapa SawitTeraktivasi Soda Kue, UniversitasTanjungpura, Fakultas Matematika danIlmu Pengetahuan Alam, Pontianak.

(Skripsi).Mu’jizah, S., 2010, Pembuatan danKarakterisasi Karbon Aktif dari Biji Kelor(Moringa oleifera. Lamk ) dengan NaClsebagai Bahan Pengaktif, UniversitasIslam Negeri Maulana Malik Ibrahim,Fakultas Sains dan Teknologi, Malang.(Skripsi).

Putranto, A.D., dan Razif, M., 2005,Pemanfaatan Kulit Biji Mete untuk Arang Aktif sebagai Adsorben TerhadapPenurunan Phenol, Jurnal Purifikasi ,

6(1): 37-42.Rumidatul, A., 2006, Efektivitas Arang Aktif

Sebagai Adsorben Pada Pengolahan AirLimbah, Institut Pertanian Bogor, Bogor.(Tesis).

Sembiring, M.T. dan Sinaga. T. S., 2003, Arang Aktif (Pengenalan dan ProsesPembuatan), Universitas Sumatra Utara,Fakultas Teknik, Medan.

Setiaka, J., 2010, Adsorpsi Ion Logam Cu(II)dalam Larutan pada Abu Dasar BatubaraMenggunakan Metode Kolom, Institut

Teknologi Sepuluh November, FakultasMatematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Surabaya..

Slamet, R. Arbianti dan Daryanto, 2005,Pengolahan Limbah Organik (Fenol) danLogam Berat (Cr 6+ atau Pt4+) secaraSimultan dengan Fotokatalis TiO2,ZnO-TiO2, dan CdS-TiO2, Makara, Teknologi,Universitas Indonesia, Fakultas Teknik,Depok, 9(2): 66-7.

Subadra, I., Setiaji, B., Tahir, I., 2005, ActivatedCarbon Production from Coconut Shellwith (NH4)HCO3 Activator as an Adsorbent in Virgin Coconut OilPurification, Universitas Gajah Mada,Fakultas Matematika dan IlmuPengetahuan Alam, Yogyakarta

ipi277350

Documents