Adsorpsi Karbon Aktif

II.7 Adsorpsi Karbon aktif

Adsorbsi secara umum adalah proses penggumpalan subtansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara subtansi dengan penyerapannya. Adsorbsi dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu ;

  1. Adsorbsi fisik, yaitu berhubungan dengan gaya Van der Waals dan merupakan suatu proses bolak – balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan adsorben lebih besar daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya maka zat yang terlarut akan diadsorbsi pada permukaan adsorben.
  2. Adsorbsi kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorbsi.

Adsorbsi menggunakan istilah adsorbant dan adsorbent, dimana adsorbent adalah merupakan suatu penyerap yang dalam hal ini berupa senyawa karbon, sedangkan adsorbant adalah merupakan suatu media yang diserap. Pada air buangan proses adsorbsi adalah merupakan gabungan antara adsorbsi secara fisika dan kimia yang sulit dibedakan, namun tidak akan mempengaruhi analisa pada proses adsorbsi. Absorbsi adalah proses adhesi yang terjadi pada permukaan suatu zat padat atau cair yang berkontak dengan media lainnya, sehingga menghasilkan akumulasi atau bertambahnya konsentrasi molekul – molekul. (Soedarsono dan Benny Syahputra, 2005).

Suatu permukaan padatan yang bersentuhan dengan larutan akan menyebabkan molekul-molekul terlarut terjerap/ adsorp pada permukaan padatan. Adsorbsi molekul digambarkan sebagai berikut :

A  +  B      —>       A.B

Dimana :

A   =  adsorbant

B   =  adsorbent

A.B  =  jumlah bahan yang terjerap

Energi yang dihasilkan seperti ikatan hidrogen dan gaya Van Der Waals menyebabkan bahan yang teradsorp berkumpul pada permukaan penjerap. Bila reaksi dibalik, molekul yang terjerap akan terus berkumpul pada permukaan karbon aktif sehingga jumlah zat diruas kanan reaksi sama dengan jumlah zat pada ruas kiri. Apabila kesetimbangan telah tercapai, maka proses adsorpsi telah selesai. (Arifin, 2008)

Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukan distribusi adsorbent antara fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengn fasa ruah saat kesetimbangan pada suhu tertentu. Dibawah ini adalah beberapa contoh isotherm yang biasa digunakan dalam adsorpsi :

GAMBAR. 9 :

BERBAGAI JENIS KURVA ISOTERM ADSORPSI

(Sumber : Carlos Moreno Castilla, 2003)

Karbon aktif merupakan senyawa karbon amorph dan berpori yang mengandung 85-95% karbon yang dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon (batubara, kulit kelapa, dan sebagainya) atau dari karbon yang diperlakukan dengan cara khusus baik aktivasi kimia maupun fisika untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap karbon aktif sangat besar, yaitu 25- 1000% terhadap berat karbon aktif. Karena hal tersebut maka karbon aktif banyak digunakan oleh kalangan industri. Hampir 60% produksi karbon aktif di dunia ini dimanfaatkan oleh industri-industri gula dan pembersihan minyak dan lemak, kimia dan farmasi. ( M.T. Sembiring, dkk, 2003)

GAMBAR. 10 :

STRUKTUR KARBON AKTIF

(Sumber : Arifin dan Heri Rizky, 2008)

Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 m2, sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Dalam waktu 60 jam biasanya karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya karbon aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara. Sampai tahap tertentu beberapa jenis karbon aktif  dapat di reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai. Reaktifasi karbon aktif sangat tergantung dari metode aktivasi sebelumnya, oleh karena itu perlu diperhatikan keterangan pada kemasan produk tersebut. (Perpamsi, 2002).

Menurut M.T Sembiring, dkk, 2003 bahwa karbon aktif terbagi atas 2 tipe yaitu karbon aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap.

  1. Karbon aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk serbuk yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000 A0, digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat penganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baru. Diperoleh dari serbukserbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah.
  2. Karbon aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granula atau pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 A0 , tipe pori lebih halus, digunakan dalam rase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyai bahan baku yang mempunyai struktur keras. Sehubungan dengan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan karbon aktif untuk masing- masing tipe, pernyataan diatas bukan merupakan suatu keharusan.

Ann Limley, Et.al, 1995, menyatakan bahwa dengan proses oksidasi, karbon aktif yang dihasilkan terdiri dari dua jenis, yaitu :

  1. L-karbon (L-AC) yaitu karbon aktif yang dibuat dengan oksidasi pada suhu 300oC – 400oC (570o-750oF) dengan menggunakan udara atau oksidasi kimia. L-AC sangat cocok dalam mengadsorbsi ion terlarut dari logam berat basa seperti Pb2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+. Karakter permukaannya yang bersifat asam akan berinteraksi dengan logam basa. Regenerasi dari L-AC dapat dilakukan menggunakan asam atau garam seperti NaCl hampir sama pada perlakuan pertukaran ion.
  2. H-karbon (H-AC) yaitu karbon aktif yang dihasilkan dari proses pemasakan pada suhu 800o-1000oC (1470o-1830oF) kemudian didinginkan pada atmosphere inersial. H-AC memiliki permukaan yang bersifat basa sehingga tidak efektif dalam mengadsorbsi logam berat alkali pada suatu larutan air tetapi sangat lebih effisien dalam mengadsorbsi kimia organik, partikulat hidrofobik, dan senyawa kimia yang mempunyai kelarutan yang rendah dalam air. Akan tetapi H-AC dapat dimodifikasi dengan menaikan angka asiditas. Permukaan yang netral akan mengakibatkan tidak efektifnya dalam mereduksi dan mengadsorbsi kimia organik sehingga efektif mengadsorbsi ion logam berat dengan kompleks khelat zat organik alami maupun sintetik dengan menetralkannya.

Menurut M.T. Sembiring dkk, 2003 bahwa karbon aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang tercantum pada SII No.0258 -79. Sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu :

  1. Sifat Serapan

Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan.

  1. Temperatur/ suhu.

Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki suhu pada saat berlangsungnya proses. Karena tidak ada peraturan umum yang bisa diberikan mengenai suhu yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi suhu proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna mau dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada suhu kamar atau bila memungkinkan pada suhu yang lebih kecil.

  1. pH (Derajat Keasaman).

Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.

  1. Waktu Singgung

Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih ditentukan oleh dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel karbon aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama.

Karbon aktif disamping sebagai adsorben juga dapat dianggap sebagai zat pemberat. Zat pemberat (weighing agent) digunakan untuk menambah partikel – partikel untuk tumbukan pada pembentukan/ pertumbuhan flok (membantu proses flokulasi). Penambahan zat pemberat, yang mempunyai berat jenis (specific gravity) relatif besar, menghasilkan aksi pemberatan, dan flok mengendap dengan cepat. (Perpamsi, 2002).

Karbon aktif tersedia dalam berbagai bentuk misalnya gravel, pelet (0.8-5 mm) lembaran fiber, bubuk (PAC : powder active carbon, 0.18 mm atau US mesh 80) dan butiran-butiran kecil (GAC : Granular Active carbon, 0.2-5 mm). (PAC) lebih mudah digunakan dalam pengolahan air dengan sistem pembubuhan yang sederhana. Metode ini adalah salah satu metode yang potensial, karena prosesnya yang sederhana, dapat bekerja pada konsentrasi rendah, dapat di daur ulang, dan biaya yang dibutuhkan relatif murah. (Arifin dan Heri Rizky, 2008).

Adopted from . BAB. II TINJAUAN PUSTAKA. Sub. II.7 dari  Arifin. 2010. Dekolorisasi Air yang Mengandung Zat Warna Tekstil Dengan Metode Koagulasi Poly Aluminium Chloride dan Adsorpsi Karbon Aktif. Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.

By: arifin_pararaja@yahoo.co.id

5 thoughts on “Adsorpsi Karbon Aktif

  1. Mengingat manfaat efektifitas proses pengolahan sebelumbya, maka penggunaan Karbon aktif ini lebih baik ditempatkan setelah clairfier atau setelah rapid sand filter ya. Cocok diterapkan di Kalimantan.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s