Jurnal Teb

8/17/2019 Jurnal Teb

1/15

PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI BATU BARA

PERINGKAT RENDAH

Abstrak

Pemanfaatan batu bara peringkat rendah (lignit) saat ini belum maksimal,dikarenakan nilai kalornya rendah, dan kadar abu serta sulfurnya tinggi. Diperlukan

pengolahan lebih lanjut agar batu bara peringkat rendah ini memiliki nilai guna lebihtinggi. Salah satu alternatif yang dapat dilakukan adalah mengolah bahan ini menjadikarbon aktif. Pemilihan batu bara lignit untuk dijadikan karbon aktif dalam penelitian iniadalah karena cadangan bahan tersebut sangat melimpah di KalimantTimur, disisi lainkegunaan karbon aktif cukup luas dan memegang peranan penting terutama digunakandalam prosesproses pemurnian. Dalam penelitian ini telah diperoleh temperatur akti!asi

fisika dan konsentrasi "a#$ pada akti!asi kimia, dalam pembuatan karbon aktif dari batubara lignit. %ahan baku berukuran &' mesh, yang berasal dari PT KP SepariTenggarong, diakti!asi secara fisika selama * jam dengan cara dipanaskan pada !ariasitemperatur +''o, ''o, -''o, ''o dan /''o, kemudian diakti!asi secara kimiamelalui proses perendaman menggunakan akti!ator "a#$ dengan konsentrasi &0 berat

selama * jam. Perlakuan ini memberikan hasil proses akti!asi fisika terbaik padatemperatur ''o dengan karateristik karbon aktif sebagai berikut 1 kadar air /,&20,kadar abu *',&0, bagian yang hilang pada pemanasan /+'o 2,*0, dan daya jerap iod&3,-0. Pengolahan dilanjutkan dengan melakukan akti!asi kimia pada !ariasikonsentrasi "a#$ 20 dan +0 berat guna meningkatkan daya jerap iod, sedangkanakti!asi fisika dilakukan pada temperatur ''o. Proses ini memberikan hasil terbaik

pada konsentrasi "a#$ +0 dengan nilai kadar air ,'+0, kadar abu &,-'0, bagian yang hilang pada pemanasan /+'o /,/*0 dan daya jerap iod *3,0. 4endemen dasarkering ratarata yang dihasilkan pada penelitian ini adalah &+,*30

Kata Kunci : akti!ator "a#$, batu bara peringkat rendah, karbon aktif.

PENDAHULUAN

Pada masa mendatang, produksi batu bara Indoseia, khususnya Kalimantan Timur,akan

terus meningkat untuk memenuhi kebutuhan energi dalam negeri maupun luarnegeri. Batu bara yang dihasilkan dari proses penambangan beragam jenisnya, mulai dari

batu bara dengan nilai kalor sangat tinggi hingga rendah, yaitu berturut-turut batu bara jenis antrasit, bituminus, sub-bituminus dan lignit (bro5n coal ). Pusat Sumber aya!eologi pada tahun "##$ menyebutkan bah%a terdapat ','" juta ton batu bara peringkat

rendah (lignit) di Kalimantan Timur yang selama ini belum dimanaatkan. Kadar fi6ed karbon yang ukup tinggi pada batu bara lignit, yaitu sekitar "*+, mendorong berkembangnya gagasan untuk memanaatkan bahan ini menjadi karbon akti. Karbonakti telah dikenal luas sebagai adsorben dalam prose-proses pemurnian pada indistri

pangan, armasi maupun industri-indusri lain.

Karbon akti adalah suatu bahan yang berupa karbon yang sudah diaktikan sehingga pori-porinya terbuka dengan daya jerap yang tinggi, ber%arna hitam, tidak berbau dantidak berasa. Bahan ini berbentuk granular atau bubuk, bentuk granular ditandai dengan

permukaan dalam yang besar dan pori-pori yang keil sedangkan bentuk bubuk yang baikdihubungkan dengan diameter pori -pori yang besar tetapi permukaan dalam yang besar.

Bahan baku karbon akti berasal dari berbagai bahan berkarbon seperti serbuk gergaji

kayu, batu bara lignit, gambut, kayu, arang tempurung kelapa dan biji buah-buahan(ustin, $). /amun pada dasarnya dapat dikatakan bah%a karbon akti dapat dibuat


2/15

dari semua bahan yang mengandung karbon baik itu dari he%an, tumbuh-tumbuhan,limbah ataupun mineral yang mengandung karbon.

Proses akti0asi merupakan hal yang penting diperhatikan disamping bahan baku yangdigunakan. kti0asi adalah suatu perlakuan terhadap bahan yang bertujuan untukmemperbesar pori yaitu dengan ara memeahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasimolekul1molekul permukaan sehingga karbon mengalami perubahan siat, baik isika

maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap dayaadsorpsi. Seara umum metoda akti0asi yang umum digunakan dalam pembuatan karbonakti dibagi menjadi dua tahap yaitu2 Karbonisasi atau akti0asi isika, yaitu proses

pemutusan rantai karbon dari senya%a organik dengan bantuan panas, uap dan 34". Karbonisasi melibatkan panas tinggi untuk menguraikan 5at arang atau karbon yangterkandung di dalam material, penghanuran kandungan non karbon serta memproduksikarbon yang diharapkan dan struktur pori-pori yang bersiat elementer. Proses ini padaumumnya dilaksanakan pada pemanas yang berputar atau tungku ( furnace) padatemperatur 6##-##o3. 7eskipun dengan semakin bertambahnya temperatur daya jerapkarbon akti akan semakin baik, masih diperlukan pembatasan temperatur yaitu tidakmelebihi ###o3, karena hal ini menyebabkan terbentuknya abu yang tinggi sehinggamenutupi pori-pori yang berungsi untuk mengadsorpsi. Sebagai akibatnya daya jerap

karbon akti akan menurun. Tahap kedua adalah akti0asi seara kimia, yaitu proses pemutusan rantai karbon dari senya%a organik dengan pemakaian bahan kimia. Bahan baku yang telah berbentuk arang direndam dengan bahan kimia untuk melebarkan pori- pori. Bahan kimia atau akti0ator yang digunakan antara lain 2 8/4&, 8&P49, Sianida,3a3l", 3a& (P49) ", /a48, /a"S49, S4", :n3l", /a34& dan uap air pada suhu tinggi.;ntukmempertahanakan besar pori-pori yang ada di dalam arang tadi maka pemanasandilakukan kembali (impregnasi) pada suhu berkisar 9##-$##o3. Selain itu juga dengan

pemanasan kembali akan mengeraskan karbon akti serta mengaktikan kinerja dalam proses penjerapan nantinya. engan demikian akan dihasilkan karbon akti dengan kualitasdan daya kerja yang baik.

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan temperatur akti0asi isika dan konsentrasi /a48 pada akti0asi kimia, dalam pembuatan karbon akti dari batu bara lignit.


3/15

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan di g dankadar fi6ed karbon sebesar "$,**+.

Penelitian tahap pertama dilakukan dengan mem0ariasikan temperatur akti0asi isika yaitu'## o3, $##o3, *##o3, 6## o3 dan ##o3. Bahan baku berukuran # mesh sebanyak '# gdiletakkan dalam a%an crucible untuk diakti0asi seara isika dalam furnace ?isetherm tipe@8-#& yang temperaturnya dapat dikontrol. Setelah dipanaskan selama " jam, bahan tersebutdidinginkan di dalam desikator. Selanjutnya bahan direndam dalam /a48 + berat pada gelas

kimia "'# m< selama " jam. Bahan kemudian dipisahkan dari akti0ator /a48 dengan aradisaring, selanjutnya diui dengan aAuadest sebanyak "'# m


4/15

!"#$%&'(

#!!

)!!

&!!

$!!

'!!

-.


5/15

Kadar ir 7aks -#+

9,$'

&,$

$,6&

9,-&&,$&

".

Kadar bu7aks ",'+

9,$&

6,*#

-9,9-

"#,#

"-,#

Bagian yang

&.

8ilang Pada7aks -'+

"#,*

*,9.

-',-"

6,*

$,.#

Pemanasan '#


6/15

9.

aya =erap Iod7in "#+

*,6&

*,#

-",*$

9,*6

-$,9"

'.

4endemen -

',$

',''

-',&&',#*

-9,6-

(asar Kering)


7/15

Kenampakan

rangrangrangrangrang

$.

-

Berbentuk berbentuk berbentuk berbentuk berbentuk

@isik

!ranular

granular granular granular


8/15

granular

CStandar Industri Indonesia untuk karbon akti

Pada tabel . dapat dilihat karateristik batu bara setelah diakti0asi . Semakin tinggitemperatur akti0asi maka kadar air semakin rendah. 8al ini disebabkan karena semakin tinggitemperatur, maka semakin banyak air pada bahan yang teruapkan, terutama air yang berada pada

permukaan arang (unbounded 5ater ) disamping sebagian air terikat (bounded 5ater ).ari hasil penelitian diperoleh akta bah%a kadar abu enderung meningkat terhadap

kenaikan temperatur. Korelasi temperatur terhadap kadar abu sebenarnya tidak dapat dikaitkanseara langsung, namun hal ini dapat dijelaskan bersama-sama dengan penjelasan daya jerap iod.aya jerap iod meningkat dengan naikknya temperatur. Peningkatan temperatur akti0asi isikamenyebabkan pori-pori karbon yang terbentuk semakin banyak karena ungsi akti0asi isikaadalah membentuk pori-pori dengan ara memeahkan rantai hidrokarbon menjadi arang.Konsekuensi dari hal ini tersebut menyebabkan kemapuan penjerapan karbon akti akan semakin

baik. ampak lain yang ditimbulkan oleh semakin baiknya daya jerap karbon akti adalah

semakin banyaknya alkali /a yang terjerap pada pori saat perendaman dengan /a48. engandemikian kadar abu pada karbon akti akan bertambah, karena salah satu unsur yang dapatmenyebabkan abu adalah unsur-unsur alkali yang membentuk silikat seperti silikat dari natrium(/a) atau kalsium (K). /amun terbentuknya abu yang semakin tinggi tidak berakibat terlalu

buruk pada daya jerap karbon akti, karena kemampuan penjerapan karbon akti terhadap iodmasih menunjukkan keendrungan meningkat, %alaupun kadar abu bertambah. Karakter bahan

baku yang digunakan turut pulamempengaruhi kada abu. 8asil analisa kadar abu pada batu baralignit menunjukkan bahan baku ini memang sudah memiliki kadar abu yang tinggi yaitu sebesar,*+.

Pada analisa bagian yang hilang, tampak bah%a parameter ini akan semakin rendah dengan perlakuan akti0asi isika pada temperatur yang lebih tinggi. 8al tersebut dikarenakan gas-gasseperti 8", 34", 389, yang a%alnya terperangkap pada bahan dapat terlepas lebih banyak dari

bahan pada proses akti0asi isika dengan temperatur yang lebih tinggi. 8al menarik terlihat padaakti0asi isika pada temperatur '##o3, $##o3 dan *##o3, Ketiga 0ariasi temperatur tersebutmenunjukkan kehilangan massa yang ukup besar. !ejala tersebut dapat dijelaskan melalui

pemahaman proses aktiasi isika, dimana sebenarnya pada akti0asi isika terjadi tahap-tahap proses sebagi berikut 2 Tahap pertama yaitu penghilangan kadar air. Tahap kedua yaitu penghilangan gas-gas yang terperangkap seperti 34, 34", 389, 8" serta sedikit sisa air. Tahapketiga yaitu karbonasi atau pemutusan ikatan hidrokarbon membentuk arang disertaiterbentuknya tar yang ukup banyak. Pada tahap ketiga ini akan terjadi kehilangan massa yangukup besar dikarenakan pemutusan rantai hidrokarbon. Tahap keempat yaitu karbonasi lanjutdimana arang yang terbentuk semakin banyak sedangkan tar yang dihasilkan lebih sedikit.7elalui pemahaman ini dapat diperkirakan bah%a jika bahan baku yang digunakan berupa

batu bara lignit, maka tahap ketiga baru terapai pada kisaran temperatur '## o3-*##o3,

sehingga pada kisaran temperatur tersebut terjadi kehilangan massa yang ukup besar. i atastemperatur *##o3 proses akti0asi isika telah berlangsung sempurna dan menghasilkan struktur


9/15

karbon akti yang lebih stabil berupa struktur 3 (Karbon) dalam bentuk amor atau bisadigolongkan sebagai struktur intan (grait), yaitu susunan atom dua karbon heksagonal dimanalapisan atom karbon tersusun seara teratur satu diatas lainnya. Struktur ini merupakan strukturyang lebih stabil dan lebih keras. 4leh karenanya jika batu bara lignit diakti0asi seara isika

pada temperatur di atas *##o3 karbon akti yang dihasilkan tidak akan lagi mengalamikehilangan massa yang besar jika dianalisa melalui parameter bagian yang hilang.

8asil perobaan pada tahap pertama belum menghasilkan karbon akti yang sesuai standarkarena belum memenuhi syarat karbon akti yang ditetapkan SII /o. #"'6-* yaitu pada

parameter kadar abu dan daya jerap iod. /amun demikian akti0asi isika pada temperatur 6##o3memberikan hasil karbon akti terbaik dengan nilai parameter kadar air, kadar abu, bagian yanghilang pada pemanasan '#o3, dan daya jerap iod berturut -turut adalah ,&+, "#,+, '#o3&,6"+, dan 9,*6+.

;ntuk memperbaiki daya jerap iod dilakukan perobaan tahap kedua dengan hasilsebagaimana disajikan pada tabel berikut2

Tabel ". Karakteristik Karbon kti dengan ariasi Konsentrasi kti0ator /a48

SII No.Ko*+e*tra+, NaOH (-erat)

No.

Parameter ()

!"#$%&'

/#


10/15

-.Kadar ir 7aks #+9,&,#$6,#'

".

Kadar bu7aks ",'+"#,#6,&$,*$

&.Bagian yang 8ilang Pada7aks '+6,*,9,"

Pemanasan '#


11/15

9.aya =erap Iod

7in "#+9,*6,#"9,66

'. 4endemen-

',#*',&',*

(asar Kering)


12/15

rangrangrang

$.

Kenampakan @isik -

berbentuk berbentuk berbentuk

granular granular granular

CStandar Industri Indonesia untuk karbon akti Kadar air enderung meningkat terhadap peningkatan konsentrasi /a48. Pada dasarnya

proses perendaman dengan bahan pengakti dilakukan untuk mengurangi kadar tar, sehinggasemakin pekat bahan pengakti yang digunakan maka tar yang ada pada bahan dan terbentuk

pada proses akti0asi isika akan semakin mudah larut sehingga mengurangi kadar tar padakarbon. kibatnya pori-pori yang terdapat pada karbon akti semakin terbuka dan menyebabkanluas permukaan akti menjadi semakin bertambah. Bertambahnya luas permukaan karbon akti

tersebut akan meningkatkan siat higroskopis, sehingga penjerapan air dari udara oleh karbon


13/15

akti itu sendiri menjadi semakin meningkat, akibatnya kadar air pada karbon akti tersebut jugameningkat.

Kadar abu menunjukkan keendrungan menurun terhadap peningkatan konsentrasi /a48.Konsentrasi /a48 yang semakin tinggi mampu melarutkan lebih banyak abu yang a%alnyamemang sudah terkandung pada bahan baku batu bara lignit.

Parameter bagian yang hilang menunjukkan hal sebaliknya. Peningkatan konsentrasi /a48 justru meningkatkan nilai parameter ini. /amun peningkatan nilai parameter ini tidakterlalu signiikan.

;ntuk parameter daya jerap iod terlihat bah%a semakin tinggi konsentrasi akti0ator yangdigunakan maka semakin besar pula daya jerap terhadap iod. !ejala ini dapat dijelaskan anlogseperti gejala yang ditunjukkan pada kadar air.

Konsentrasi akti0ator /a48 terbaik adalah '+ dengan kualitas karbon akti sebagai berikut 2 Kadair air 6,#'+, kadar abu $,*#+, bagian yang hilang pada pemanasan '#o3 ,"+dan daya jerap iod "9,66+. /amun demikian kadar abu belum memenuhi SII /o. #"'6-*karena masih di atas ",'+.

Dendemen dasar kering yang dihasilkan dari perobaan ini rata-rata berkisar pada nilai',"9+. 8al ini mengindikasikan pengaruh temperatur dan konsentrasi akti0ator /a48 tidak

signiikan terhadap rendemen dasar kering.

KESIMPULAN

ari hasil perobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bah%a batu bara peringkatrendah (lignit) berpotensi untuk dijadikan karbon akti. Pada penelitian inidihasilkan prosesakti0asi isika terbaik adalah pada temperatur 6##o3 dan konsentrasi akti0ator /a48 terbaikadalah '+ berat dan menghasilkan karbon akti dengan kualitas kadair air 6,#'+, kadar abu$,*#+, bagian yang hilang pada pemanasan '#o3 ,"+ dan daya jerap iod "9,66+. 7eskipundemikian kadar abu belum memenuhi SII /o. #"'6-* karena masih di atas ",'+.

DAFTAR PUSTAKA

nonim, *#,E 7utu an aya ;ji Karbon kti, Standar Indutri Indoneia, /o. #"'6-*F. epartemen Perindutrian.

ustin, T.!, Shre0eGs, $, H3hemial Proess Industries, @ith dition, 7. !ra%-8illBook 3ompany, /e% Jork.

Ilyas 7.,


14/15

Pujiarti Dini, Sutapa !entur =P., "##', H7utu rang kti ari


15/15

Documents

Jurnal Teb