UNIVERSITI PUTRA MALAYSIA

PENYEDIAAN DAN PENCIRIAN KARBON AKTIF DARIPADA HAMPAS SAGU

SHARIZAN AHMAD

FSAS 2000 39

PENYEDIAAN DAN PENCIRIAN KARBON AKTIF DARIPADA HAMPAS SAGU

Oleh

SHARIZAN AHMAD

Tesis Ini Dikemukakan Sebagai Memenuhi Syarat Untuk Memperolehi Ijazah Master Sains Di Fakulti Sains dan Pengajian Alam Sekitar

Universiti Putra Malaysia

November 2000

Abstrak tesis yang dikemukakan kepada Senat Universiti Putra Malaysia sebagai memenuhi keperluan untuk ijazah Master Sains

PENYEDlAAN DAN PENCIRIAN KARBON AKTIF DARIPADA HAMPAS SAGU

Oleh

SHARIZAN AHMAD

November 2000

Pengerusi : Profesor Madya Zulkarnain Zainal, Ph. D

Fakulti : Sains dan Pengajian Alam Sekitar

Hampas sagu merupakan bahan buangan daripada industri pengekstrakan

kanji daripada batang pokok rumbia. Dianggarkan sebanyak 74000 tan hampas

sagu telah dihasilkan setahun di mana sebahagian besar dibuang ke dalam sungai

dan merupakan bahan pencemar utama bagi sungai-sungai yang berdekatan

dengan industri terse but.

Penukaran hampas sagu kepada karbon aktif telah dilakukan dengan

menggunakan larutan ZnCh dan gas C02 sebagai agen pengaktifan. Proses

pengkarbonan ke atas hampas sagu telah dilakukan selama 3 jam diikuti oleh

pengaktifan menggunakan gas C02 selama 1 jam. Berbagai kepekatan larutan

ZnCh dan suhu telah digunakan sebagai parameter untuk menentukan beberapa

sifat yang terdapat pada karbon aktif yang telah disediakan.

ii

Beberapa pencman fisiko-kimia terhadap tekstur permukaan luaran,

permukaan dalaman dan sifat penjerapan dalam fasa gas dan cecair ke atas karbon

aktif yang disediakan telah diIakukan. Terdapat dua jenis liang utama yang

mendominasi karbon aktif iaitu liang mikro dan meso. Bagi karbon aktif yang

disediakan dengan impregnasi antara 0-10 % larutan ZnCh liang yang terbentuk

adalah jenis mikro manakala impregnasi antara 15-40 % liang yang terbentuk

adalah jenis meso. Luas permukaan maksimum karbon aktif yang disediakan bagi

semua keadaan suhu telah diperolehi apabila hampas sagu diimpregnasi dengan

kepekatan ZnCh melebihi 15 % dan semua karbon aktif yang disediakan adalah

bersifat berasid.

Karbon aktif yang disediakan pada suhu 500°C dan diimpregnasi dengan

15 % larutan ZnCh (KA 15 % ZnCh 500°C) telah digunakan untuk proses

penjerapan larutan metilena biru, fenol dan ion logam (Cu2+ dan Ni2+). Penjerapan

larutan metilena biru adalah mengikut isoterma Freundlich manakala bagi

penjerapan larutan fenol dan ion logam (Cu2+ dan Ni2+)mengikut isoterma BET.

iii

Abstract of thesis presented to the Senate of Universiti Putra Malaysia in fulfilment of the requirement for the degree of Master of Science

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF ACTIVATED CARBON FROM SAGO WASTE

By

SHARI ZAN AHMAD

November 2000

Chairman: Associate Professor Zulkarnain Zainal, Ph.D.

Faculty: Science and Enviromental Studies

Sago waste is a by product of starch extraction, which is produced from

rumbia tree. Approximately, 74000 tonnes of sago waste are generated in a year

and most of the sago waste is discarded into rivers and it has been a major cause of

pollution for the rivers nearby.

The conversion of sago waste into activated carbon was performed using

ZnCh solution and C02 gas as the activating agents. The carbonization process of

sago waste was done for 3 hours followed by activation using CO2 gas for an hour.

Various concentration of ZnC12 solutions and temperatures were investigated in

the preparation of the activated carbon.

Several physico-chemical characterizations of the internal surface texture

and adsorption properties in gas and liquid phase of the prepared activated carbon

were performed. Two types of pores which dominate the activated carbon are

iv

known as mesopores and mlcropores. The activated carbon prepared with

impregnation between 0-10 % of ZnCh solutions contained more micropores,

whereas impregnation between 15-40 %, contained more mesopores. The surface

area of the activated carbon reached maximum at 15 % of ZnCh impregnation for

all temperatures investigated. All activated carbons prepared in this study are

acidic.

The activated carbon prepared at 500°C and 15 % of ZnCh impregnation

(KA 15 % ZnCh 500°C) was used in the adsorption process of methylene blue,

phenol and metal ions (Cu2+ and Ni2+). Adsorption of methylene blue solution

followed the Freundlich isotherm, whereas adsorption of phenol and metal ions

(Cu2+ and Ni2+) followed the BET isotherm equation.

v

PENGHARGAAN

Syukur Alhamdulilllah segala puji kepada Allah kerana dengan izin dan

pertolonganNya rnaka tesis ini berjaya disiapkan. Jutaan terirna kasih kepada

penyelia, Prof. Madya Dr. Zulkarnain Zainal yang banyak rnenyurnbang idea,

kritikan, kata-kata sernangat serta kepercayaan kepada saya dalam menyiapkan

tesis ini. Terima kasih juga kepada Prof. Madya Dr. Mohd Zobir Hussein, Prof.

Madya Dr. Md. lelas Haron, Prof. Madya Dr. Ramli Ibrahim dan Prof. Madya Dr.

Zaizi Desa di atas kerj asama yang telah diberikan.

Istirnewa untuk ernak, ayah dan keluarga yang telah rnernberi seman gat,

bantuan dan keyakinan sehingga tesis ini berjaya disiapkan. Buat Encik Kamal,

Encik Abas, Encik Nazri, Mr. Ho, Cik Azilah, Encik Bakri Din (UKM), terirna

kasih atas kerjasama dan bantuan yang telah disumbangkan sepanjang

rnenjalankan penyelidikan ini.

Tidak dilupakan buat ternan-ternan seperjuangan, Hussein, Saiful, Shaberi,

Laili, Yamin, Siva, Shing Tat, Ali dan penghuni Makmal Lama 2 atas segala

bantuan kalian secara langsung atau tidak langsung rnernbantu dalarn penyelidikan

ini. Terirna kasih sernua.

VI

Saya mengesahkan bahawa Jawatankuasa Pemeriksa bagi Sharizan bin Ahmad telah mengadakan pemeriksaan akhir pada 16 November 2000 untuk menilai tesis Master Sains beliau yang bertajuk "Penyediaan dan Pencirian Karbon Aktif Daripada Hampas Sagu" mengikut Akta Universiti Pertanian Malaysia ( Ijazah Lanjutan ) 1980 dan Peraturan-Peraturan Universiti Pertanian Malaysia ( Ijazah Lanjutan ) 1981. Jawatankuasa Pemeriksa memperakukan bahawa calon ini layak dianugerahkan ijazah tersebut. Anggota Jawatankuasa Pemeriksa adalah seperti berikut:

TAUFIQ YAP YUN HIN, Ph.D, Pensyarah Fakulti Sains dan Pengajian Alam Sekitar Universiti Putra Malaysia (Pengerusi)

ZULKARNAIN BIN ZAINAL, Ph.D, Profesor Madya, Fakulti Sains dan Pengajian Alam Sekitar Universiti Putra Malaysia (Ahli)

MOHD ZOBIR BIN HUSSEIN, Ph.D, Profesor Madya, Fakulti Sains dan Pengajian Alam Sekitar Universiti Putra Malaysia (Ahli)

MD. JELAS BIN HARON, Ph.D, Profesor Madya, Fakulti Sains dan Pengajian Alam Sekitar Universiti Putra Malaysia (Ahli)

�:1i·MOHAYIDIN Profesor Timbalan Dekan Pusat Pengajian Siswazah Universiti Putra Malaysia

Tarikh: r1 6 FEB 2001

viii

Tesis ini telah diserahkan kepada Senat Universiti Putra Malaysia dan telah diterima sebagai memenuhi keperluan untuk ijazah Master Sains

KAMIS BIN AWANG, Ph.D, Profesor Madya Dekan Pusat Pengajian Siswazah Universiti Putra Malaysia

Tarikh:

viii

PENGAKUAN

Saya mengaku bahawa tesis ini adalah hasil kerja saya yang asH melainkan petikan dan sedutan yang telah diberi penghargaan di dalam tesis. Saya juga mengaku bahawa tesis ini tidak dimajukan untuk ijazah-ijazah lain di Universiti Putra Malaysia atau institusi-institusi lain.

. ... di.:.� ........... .

( SHARI ZAN BIN AHMAD)

Tarikh: 1;2. · ..2, � 00 I

IX

KANDUNGAN

ABSTRAK ABSTRACT PENGHARGAAN PENGESAHAN PENGAKUAN KANDUNGAN SENARAI JADUAL SENARAI RAJAH SENARAI PLAT SENARAI SINGKA TAN

BAB I PENGENALAN

1 . 1 Sejarah Penggunaan Karbon Aktif 1 .2 Karbon Aktif 1 .3 Struktur Karbon Aktif lA Ciri-Ciri Karbon Aktif

l A. l Luas Permukaan 1 A.2 Keliangan 1 A.3 Kumpulan Berfungsi di Permukaan Karbon

Aktif 1 .5 Penyediaan Karbon Aktif

1 .5 . 1 Pengkarbonan 1 .5 .2 Pengaktifan

1 .6 Pokok Sagu 1 .7 Penggunaan Karbon Aktif 1 . 8 Proses Penjerapan

1 .8 . 1 Penjerapan Fasa Gas 1 . 8 .2 Penjerapan Fasa Cecair

Objektif Kajian

II KAEDAH 2. 1 Bahan Kimia 2.2 Penyelenggaraan Hampas Sagu Mentah 2.3 Penyediaan Karbon Aktif Daripada Hampas Sagu

2.3 . 1 Pengaktifan Kimia Menggunakan Larutan ZnClz

2 .3 .2 Proses Pengkarbonan dan Pengaktifan Fizikal

2.3 . 3 Pembasuhan Karbon Aktif 2A Pencirian Hampas Sagu dan Karbon Aktif

x

Muka Surat

11 IV VI Vll IX X

XlI XIV XIX XX

1 1 2 4 5 5 6

7 9 9 1 0 1 2 1 5 1 5 18 23

28

29 29 29 30

32

32 33 33

2.4.1 Kes tabil an Te rma 33 2.4.2 K an dung an Log am 34 2.4.3 An alisis Morfologi Struktur d an

Kandung an Log am 34 2 .4.4 Kan dung an Unsur Karbon , Hi drogen ,

Ni trogen dan Oksigen 3 5 2 .4 .5 Kan dung an Air 3 5 2 .4 .6 Kan dung an Kelemb ap an 3 6 2.4.7 Per atus H asil 3 6 2.4.8 pH 3 7 2.4.9 Kan dung an Abu 37 2 .4. 10 Lu as Permuk aan , Keli ang an , T abur an

Keli ang an d an Jenis Jer ap an 38 2.4. 11 Nombor Iodin 38

2 . 5 Penggun aan Karbon Aktif Yang Disedi ak an 39 2 .5 . 1 Kaj i an Kinetik B agi L ar ut an Metilen a Biru

d an Fenol 39 2 .5 .2 Isoterm a Penjer ap an 40

III KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN 42 3 . 1 Pemproses an Hamp as S agu 42 3 .2 Unsur-Unsur Yang Terd ap at D al am Hamp as S agu 44 3 . 3 Kest abil an Term a 45 3 .4 Kes an B ah an Pengimpregn asi Larut an ZnCh

ke At as Hamp as S agu 48 3 . 5 Penjer ap an ZnCh ke At as H amp as S agu 50 3 . 6 Kaj i an Struktur Lu aran Menggun ak an Mikroskop

Pengimb as an Elektron (SEM) 52 3 . 6. 1 H amp as S agu Ment ah dan Hamp as S agu

Yang Tel ah Diimpregn asi Deng an L arut an ZnCh 52

3 . 6.2 Permuk aan Karbon Aktif Sebelum d an Selep as Pemb asuh an Deng an L arutan HCl 1.0 M 55

3.7 Peratus Hasil 63 3.8 Nombor Iodin 65 3 .9 Kandungan Abu 68 3 . 10 Kandungan Kelemb apan 70 3 . 11 An alisis Kandung an Unsur Karbon , Hidrogen,

Nitrogen dan Oksigen 70 3.12 pH 74 3 . 13 Isoterm a Penjer ap an G as N 2 P ad a Su hu -196 °C 75 3 . 14 T abur an S aiz Li ang 83 3.15 Kes an Impregn asi ZnC1 2 Terh ad ap Beber ap a Sifat

Karbon Aktif 89 3 . 16 Kes an Pe rub ah an Suhu d an L arut an ZnC1 2 Terh ad ap

Beber ap a Sifat P ada Karbon Aktif 96

xi

IV

3.17 Penggunaan Karbon Aktif Yang Disediakan 3.17.1 Kinetik Jerapan Larutan Metilena Biru

dan Fenol 3.17.2 Isoterma Penjerapan Larutan Fenol 3.17.3 Isoterma Penjerapan Larutan Metilena Biru 3.17.4 Penjerapan Larutan Ion Cu2+ dan Ni2+

KESIMPULAN RUJUKAN BIODATA

xii

104

104 110 115 120 128 131 136

Jadual

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

SENARAI JADUAL

Pengkel as an jenis li ang mengikut leb ar g aris pus at

Komponen-komponen y ang terd ap at d al am h amp as s agu

B ah an kimi a d an per al at an y ang digun ak an b agi penyedi aan d an penciri an k arbon aktif d arip ad a h amp as s agu

Per atus k andung an unsur k arbon , hidrogen , oksigen , sulfur d an nitrogen di d al am h amp as s agu y ang ditentuk an sec ar a an alisis unsur CHNSO

Kandung an unsur-unsur miner al y ang terd ap at d al am h amp as s agu

Per atus k andung an air d an abu yang terd ap at d al am h amp as s agu

Kandung an abu y ang terd ap at p ad a k arbon aktif d arip ad a h amp as s agu y ang tel ah disedi ak an p ad a pelb ag ai suhu d an kepek at an l arut an Zn Cl z

Per atus k andung an kelemb ap an b agi k arbon aktif y ang disedi ak an d arip ad a h amp as s agu p ad a pelb ag ai suhu d an kepek at an l arut an Zn Cl z

Kes an b ah an pengimpregn asi Zn Cl z terh ad ap pembentukk an k andung an k arbon , hidrogen , oksigen d an nitrogen di d al am h amp as s agu d an k arbon aktif ditentuk an sec ar a an alisis unsur CHNSO

Kes an suhu terh ad ap pembentukk an unsur k arbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen

Pem al ar-pem al ar pers am aan Langmuir d an Freundlich b agi penjer ap an l arutan fenol ke at as karbon aktif ( KA 1 5 % Zn Cl z 500 ° C)

xiii

Muka Surat

6

1 4

29

44

44

44

69

70

7 1

7 1

1 1 1

12

13

Pemala r- pemala r pe rsamaan Langmu ir dan Freun dl ich bag i penje ra pan l arutan met ilena bim ke atas ka rbon a ktif ( KA 1 5 % ZnCh 500 °C )

Pemala r- pemala r pe rsamaan Langmui r d an F reundlich bag i penje ra pan pelbaga i ke pekatan la rutan ion logam Cu 2+ dan N i2+ ke atas karbon aktif ( KA 15 % ZnCh 500 °C )

xiv

116

121

SENARAI RAJAH

Rajah Muka Surat

Struktur gr afit ( a) dan k arbon h ablur turbostr atik (b) 4

2 ( a) Du a kumpul an berfungsi ut am a y ang ter dap at p ada permuk aan k arbon aktif y ang bersifat berbes 8

2 (b) Du a kumpul an berfungsi ut am a y ang ter dap at p ada permuk aan k arbon aktif y ang bersif at ber asi d 8

3 Pokok rumbi a yang di t an am see ar a l adang 13

4 J enis-j enis isoterm a j er ap an mengikut pengkel as an Brunn aer , Emmet , Demming dan Teller 2 1

5 Pengkel as an bentuk isoterm a penjer ap an jenis II y ang tel ah dil akuk an oleh de Boer 22

6 Ke adaan molekul b ah an terjer ap p ada permuk aan dan li ang-li ang b ah an penjer ap 24

7 L ak aran r aj ah per al atan yang digun ak an untuk penye di aan k arbon aktif 3 1

8( a) Keluk termogr am b agi h amp as s agu 46

8(b) Keluk termogr am h amp as s agu y ang diimpregn asi deng an 5 % ZnCh 47

9 Kan dung an Zn y ang te rjer ap ke dal am h amp as s agu sem as a proses impregn asi dengan l arutan ZnCh 5 1

tOea) Spektrurn anal isis EDX bagi hampas sagu 54

10Cb) Spektrum an alisis EDX b agi hamp as s agu yang tel ah diimpregn asi dengan 10 % ZnCh 55

I ICa) Spektrum analisis EDX b agi karbon aktif ( KA IO % ZnCh 500 °C) 57

II (b) Spektrum an alisis EDX b agi k arbon aktif ( KA 20 % ZnCh 500 °C) 58

lICe) Spektrum a nalisis EDX b agi karbon aktif ( KA 15 % ZnCh 500 °C) 58

xv

12 Spektrum an alisis EDX b agi k arbon aktif ( KA 1 5 % ZnCh 500 °C) y an g tel ah dib asuh den gan HCl t.O M 6 1

13 Per atus h asil k arbon aktif y an g diperolehi p ada pelb agai ke adaan suhu dan per atus b ah an pen gimpre gn asi ZnCh 64

14 Penjer ap an io din b agi k arbon aktif y an g dise di ak an p ada pelb agai ke adaan suhu dan per atus b ah an pen gimpre gn asi ZnCh 66

15( a) Isoterm a penjer ap an gas N 2 p ada su hu - 196 °C ke at as k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 400 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCh 76

15(b) Isoterm a penjer ap an gas N 2 p ada suhu -196 °C ke at as k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 500 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCh 77

15(c) Isoterm a penjer ap an gas N 2 p ada suhu -196 °C ke at as k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 600 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCh 78

15( d) Isoterm a penjer ap an gas N 2 p ada suhu -196 °C ke at as k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 700 °C dan pelb agai kepek at an l arutan ZnCh 79

15(e) Isoterm a penjer ap an gas N 2 p ada suhu -196 °C ke at as k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 800 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCh 80

16( a) T abur an s aiz li an g b agi k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 400 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCh 84

16(b) Taburan saiz liang bagi karbon aktif y an g dise di ak an p ada s uhu 500 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCh 85

16(c) T abur an s ai z li an g b agi k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 600 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCh 86

16( d) T abur an s aiz li an g b agi k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 700 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCl 2 87

16(e) T abur an s aiz li an g b agi k arbon aktif y an g dise di ak an p ada suhu 800 °C dan pelb agai kepek at an l arut an ZnCh 88

XVI

1 7( a) Lu as permukaan BET bagi karbon aktif yang disediakan daripada h am pas s agu deng an 5 % im pregn asi l arut an Zn Clz dan t an pa r awat an la rut an Zn Ch 90

1 7 (b) Isi padu li ang mikro b agi k arbon aktif y ang dise di ak an dari pada h ampas s agu deng an 5 % im pregn asi l arutan Zn Ch dan t an pa r awatan l arut an Zn Clz 9 1

1 7 (c) Lu as permuk aan li ang mik ro b agi k arbon aktify ang dise di ak an dari pada h am pas s agu deng an 5 % im pregn asi l arut an Zn Clz dan tan pa r awat an l arut an Zn Clz 94

1 7 (d) Juml ah isi padu li ang b agi k arbon aktif y ang dise di ak an dari pada h am pas s agu deng an 5 % im pregn asi l arut an

Zn Clz dan t an pa r awat an l arut an Zn Clz 95

1 8 (a) Kes an pelb ag ai suhu dan ke pek at an l arut an Zn Cl 2 terh adap pembentukan lu as permuk aan BET b agi k arbon aktif y ang dise di ak an dari pada h am pas s agu 98

1 8 (b) Kesan pelb ag ai suhu dan ke pek at an larut an Zn Clz terh adap pembentuk an isi padu li ang-li ang mikro b agi k arbon aktif y ang dise di ak an dari pada h am pas s agu 1 00

1 8 (c) Kes an pelb ag ai suhu dan ke pek at an l arut an Zn Clz terh adap pembentuk an lu as permuk aan liang -li ang mikro b agi k arbon aktif y ang dise di ak an dari pada h am pas s agu 1 02

1 8 (d) Kes an pelb ag ai suhu dan ke pek at an l arut an Zn Ch terh adap pembentuk an juml ah isi padu li ang b agi k arbon aktif y ang dise di ak an dari pada h ampas s agu 1 03

19(a) Kinetik penjerapan larutan metilena biru

(400 m glL) ke at as k arbon akti f ( KA 1 5 % Zn Ch 500 ° C) 1 06

1 9 (b) Kinetik penjer apan l arut an fenol (1 0 1 .3 m g/L) ke at as k arbon aktif ( KA 1 5 % Zn Ch 500 ° C) 1 07

1 9 (c) Gr af pers am aan L angergen b agi pe njer apan l arut an metilen a biru (400 mg /L) ke at as k arbon aktif ( KA 1 5 % Zn Ch 500 ° C) 1 08

xvii

19(d) Pe rs amaan Lange rgen bagi pen je ra pan la rut an fenol ( 10 1.3 mg lL) ke atas karbon a ktif (KA 15 % ZnCh 500 °C) 109

20(a) Isoterma penje ra pan larutan fenol ke atas k arbon aktif (KA 15 % ZnCh 500 °C) 11 2

20(b) Isote rma penje ra pan Langmui r bagi l arutan fenol (169.3 16 m g/L) ke atas karbon aktif (KA 15 % ZnCh 500 °C) 113

20(c) Isoterma penje ra pan F reundlich bagi larutan fenol ( 1 69.3 1 6 mg lL) ke atas ka rbon ka rbon aktif (KA 1 5 % ZnCh 500 °C) 1 1 4

2 1(a) Isote rma penje ra pan larutan metilena biru (400 mg lL) ke atas ka rbon aktif (KA 15 % ZnCl z 500 °C) 1 1 7

2 1 (b) Isote rma penje ra pan Langmui r bagi la rutan metilena bi ru (400 mg /L) ke atas karbon aktif

(KA 1 5 % ZnCl z 500 °C) 11 8

2 1(c) Isote rma penje ra pan F reundlich bagi larutan metilena biru (400 mg lL) ke atas karbon aktif (KA 1 5 % ZnCh 500 °C) 1 19

22(a) Isoterma penje ra pan pelbagai ke pekatan larutan ion logam Cu 2+ ke atas permukaan ka rbon aktif (KA 15 % ZnCh 500 °C) 1 22

22(b) Isote rma �enje ra pan pelbagai ke pekatan la rutan ion logam Ni + ke atas permukaan ka rbon aktif (KA 15 % ZnCh 500 °C) 123

22(c) Isotenna penjerapan Langmuir bagi larutan ion Cu2+ pada pelbagai kepekatan ke atas karbon aktif ( KA 15 % ZnC 12 500 °C) 124

22(d) Isote rma penje ra pan F reundl ich bagi l arutan ion Cu 2+ pada pelbagai ke pekatan ke atas k arbon aktif (KA 15 % ZnCh 500 °C) 125

22(e) Isoterma penje ra pan F reundlich bagi l arutan ion Ni 2+ pada pelbagai ke pekatan ke atas ka rbon aktif ( KA 15 % ZnCl z 500 °C) 126

xviii

22( f) Isoterm a pe njer ap an Fre undli ch b agi lar utan ion Ni2+ p ada pelb ag ai kepek at an ke at as k arbon akt if ( KA 1 5 % Z nCh 500 °C )

xix

127

SENARAI PLAT

Plat Muka Surat

1 Hamp as s agu y ang b aru diproses 43

2 (a) Fotomikrogr af b agi h amp as s agu 53

2(b ) F otomikrogr af b agi h amp as s agu y ang tel ah diimpregn asi deng an 10 % ZnCh

53 3 Fotomikrogr afk arbon aktif y ang belum dib asuh

deng an HCl 1.0 M d an disedi ak an p ad a suhu 500 °C 5 6

4( a) Fototmikrogr af k arbon aktif y ang tel ah dib asuh deng an l arut an HCl 1.0 M d an diimpregn asi deng an 15 % ZnCh 60

4(b ) F ototmikrogr af k arbon aktif y ang tel ah dib asuh deng an l arut an Hel 1.0 M d an diimpregn asi deng an 40 % ZnCl 2 60

5(a) Fotomikrogr af b agi k arbon aktif y ang tel ah dib asuh dengan HC l 1.0 M 62

5(b ) Fotomikrogr af b agi karbon ak tif y ang tel ah dib asuh deng an HCl 1.0 M 62

xx

BDDT

BET

co

EDX

HCI

KAO % ZnCh 500 °C

KA 1 5 % ZnCh 400 °C

KA 1 5 % ZnCh 500 °C

KA 1 5 % ZnCh 700 °C

KA 1 5 % ZnCh 800 °C

KA 40 % ZnCh 500 °C

SIRIM

SEM

UKM

UVNIS

w/v

ZnCh

SENARAI SINGKATAN

Brunauer, Demming, Demming dan Teller

Brunauer, Emmet dan Teller

Metana

Karbon monoksida

Tenaga serakan sinar x

Asid hidroklorik

Karbon aktif yang disediakan daripada hampas sagu yang tidak diimpregnasi dengan ZnCh dan suhu pemanasan 500 °C

Karbon aktif yang disediakan daripada hampas sagu yang diimpregnasi dengan larutan ZnCh sebanyak 15 % dan suhu pemanasan 400 °C

Karbon aktif yang disediakan daripada hampas sagu yang diimpregnasi dengan larutan ZnCh sebanyak 15 % dan suhu pemanasan 500 °C

Karbon aktif yang disediakan daripada hampas sagu yang diimpregnasi dengan larutan ZnCh sebanyak 15 % dan suhu pemanasan 700 °C

Karbon aktif yang disediakan daripada hampas sagu yang diimpregnasi dengan larutan ZnCh sebanyak 1 5 % dan suhu pemanasan 800 °C

Karbon aktif yang disediakan daripada hampas sagu yang diimpregnasi dengan larutan ZnCh sebanyak 40 % dan suhu pemanasan 500 °C

Institut Piawaian dan Penyelidikan Industri Malaysia

Mikroskop pengimbasan elektron

Universiti Kebangsaan Malaysia

Cahaya ultra unguJ cahaya nampak

Berat ZnCh yang digunakan/jumlah isipadu pelarut

Zink klorida

xxi

BAB I

PENGENALAN

1 . 1 Sejarah Penggunaan Karbon Aktif

Karbon akti f merupakan bahan penjerap yang tidak asing lagi terutama

dalam industri makanan , perubatan , ra watan air dan penulinan gas (Badri dan

Crouse , 1990; Philip dan Girgis , 1996; Allen et at., 1997) Pada peringkat a wal

penggunaan bahan penjerap , arang telah digunakan sebagai bahan yang boleh

menyah warna dan menganggap arang telah berjaya memusnahkan bahan -bahan

atau kandungan yang merbahaya. Pada zaman Napoleon , arang telah digunakan

bagi menyah wama atau menulinkan kandungan gula (Mattson dan Mark , 1971).

Pada kurun ke lapan belas beberapa kajian mengenai penggunaan arang telah

dihasilkan. Karl Scheele pada tahun 1773 telah mendapati baha wa arang boleh

digunakan bagi proses penjerapan gas dan diikuti oleh Lovit pada tahun 1785 yang

mendapati baha wa arang boleh menjerap kand ungan bahan organ ik apab ila

dirend arn di dalam bekas yang mengandungi asid tartarik (Janko wska et at., 1 99 1 ) .

Penyelidikan mengenai keunikan arang telah dilakukan secara pesat di

mana pada kurun kedua puluh penggunaan ion log arn telah dimulakan bagi

menghasilkan karbon akti f yang mempunyai ciri ke upayaan penjerapan yang

tinggi. Pada tahun 1900 Ostrejko telah mempatenkan kegunaan beberapa larutan

halida logam untuk tujuan pengaktifan kimia bagi penggunaannya dengan bahan­

bahan berasaskan tumbuhan bagi menghasilkan karbon aktif. Buat pertama

kalinya pada tahun 1 9 14, karbon aktif telah dihasilkan secara komersil

menggunakan ZnCb bagi tujuan menyahwama pewama yang terdapat dalam

industri makanan dan kimia (Jankowska et aI., 1 99 1 ) .

Sejak 30 tahun yang lepas, banyak kajian telah dilakukan mengenai

teknologi penjerapan bagi meningkatkan kualiti dan penggunaan karbon aktif telah

dilakukan secara meluas (Lynam et al., 1 995). Di samping itu, kaj ian juga

menjurus kepada penghasilan karbon aktif dengan kos yang rendah, berkualiti dan

sesuai digunakan untuk pelbagai tujuan. Banyak kajian dilakukan bagi mencari

bahan pengaktif dan parameter yang sesuai untuk penyediaan karbon aktif.

1 .2 Karbon Aktif

Karbon aktif adalah hasil daripada bahan berkarbon yang diproses bagi

menghasilkan satu struktur yang mempunyai liang-liang seni yang banyak dan luas

permukaan dalaman yang besar (Tsai et al., 1 997; Ahrnadpour dan Do, 1 997).

Karbon aktif berbeza daripada arang walaupun kedua-duanya mengalami proses

pengkarbonan bagi mengeluarkan kandungan bahan bukan berkarbon bagi

menghasilkan liang-liang mikro di mana ciri-ciri tertentu seperti luas permukaan

2

dan saiz liang yang terdapat di dalam karbon aktif dapat dikawal melalui proses

pengaktifan (Morena-Castilla et al., 1995).

Menurut Jankowska et al. ( 1 99 1 ), bahan mentah untuk menghasilkan

karbon aktif perlu melalui dua proses iaitu pengkarbonan dan pengaktifan. Proses

pengaktifan boleh dilakukan secara kimia atau fizikal. Karbon aktif yang terhasil

mempunyai beberapa ciri penting seperti kandungan unsur karbon yang tinggi

antara 87-97 %, kandungan bahan mineral bukan organik ( 1 -20 %), isipadu liang

di antara 0.2 em3 dan 1 .0 em3 dan luas permukaan dalaman di antara 400 dan 1 000

m2/g.

Karbon aktif boleh disediakan daripada pelbagai sumber terutamanya

bahan yang mengandungi unsur karbon yang tinggi seperti tulang haiwan, arang

batu, abuk kayu, tanah gambut, kulit kacang, kayu dan lain-lain (Toles et

al., 1 997). Ia juga tidak terhad kepada unsur berkarbon daripada tumbuh­

tumbuhan sahaja, malah boleh juga disediakan daripada tayar, karbon hitam, abu,

sisa berkarbon daripada industri petroleum dan bahan buangan industri polimer

(Jankowska et aI., 1991). Sejak kebelakangan ini tumpuan telah diberikan kepada

penyediaan karbon aktif daripada sisa buangan industri pertanian seperti jerami,

sekam padi, bij i-bij ian (Laszlo et ai., 1 997) yang berpotensi untuk dikomersilkan

kerana kos penyediaan yang rendah dan penghasilan karbon aktif dengan kualiti

yang baik.

3