## JNPH
Volume 8 No. 1 (April 2020) © The Author(s) 2020
KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI LIMBAH KULIT DURIAN PADA SUHU KARBONISASI 300 °C MENGGUNAKAN ZAT AKTIVATOR NATRIUM HIDROKSIDA DAN ASAM SULFAT
CHARACTERIZATION OF ACTIVATED CARBON FROM DURIAN PEEL WASTE BASED ON CARBONIZATION TEMPERATURE 300 °C AND USING ACTIVATOR

## SUBSTANCES NATRIUM HYDROXIDE AND SULPHURIC ACID
DIRA IRNAMERIA
POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTERIAN KESEHATAN BENGKULU JALAN INDRAGIRI NOMOR 3 PADANG HARAPAN BENGKULU
Email: dirakimia04@gmail.com

## ABSTRAK
Latar belakang : Karbon aktif merupakan salah satu contoh zat kimia yang  memiliki beberapa sifat spesifik, diantaranya porositas yang tinggi, luas permukaan yang besar, bersifat sangat aktif dan mampu menyerap apa saja yang berkontak dengan karbon aktif tersebut. Karbon aktif dapat diproduksi dari sejumlah material prekursor seperti kayu, limbah pertanian, batubara, resin sintetis dan sebagainya. Salah satunya adalah limbah kulit durian. Limbah kulit durian yang dibiarkan dapat menimbulkan bau yang tidak sedap dan jika dibakar dapat menimbulkan pencemaran  udara. Salah satu penanganan limbah kulit durian adalah dengan mengolah kulit durian menjadi karbon aktif, yang dapat dimanfaatkan sebagai adsorben limbah cair. Metode: Penelitian ini menggunakan cara eksperimental di laboratorium dengan beberapa tahapan kerja, yaitu : pembuatan arang kulit durian, aktivasi karbon kulit durian secara kimia dan karakterisasi karbon   aktif   dengan   menggunakan   metoda   FTIR,   SEM-EDS   dan   BET. Hasil:  Hasil   FTIR sampel karbon sebelum dan sesudah diaktivasi menggunakan larutan NaOH dan H 2 SO 4 25% memiliki   spektrum   IR   yang   menunjukkan   adanya   gugus   -OH,   C   –   H   dan   C   =   O   pada permukaan karbon; sampel karbon dengan suhu karbonisasi 300 o C menunjukkan diameter pori yang berbeda yaitu sebesar 1,162 μm (sampel A), 1,790 μm (sampel A1) dan 1,214 μm (sampel A2); dan sampel karbon juga menunjukkan luas permukaan yang berbeda yaitu sebesar 421,133 m 2 /g  (sampel A1) dan  51,019  m 2 /g  (sampel A2).  Simpulan:  Berdasarkan   data karakterisasi yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa spektrum IR dari semua sampel menunjukkan adanya gugus -OH, C – H dan C = O pada permukaan karbon, terdapat pori pada sampel yang memiliki diameter pori dan luas permukaan yang berbeda.
Kata Kunci : Karbon aktif, suhu karbonisasi dan zat aktivator

## ABSTRACT
Background: Activated carbon is a chemical substance which has typical properties, such as a high  porosity,   a wide  surface  area,  can  be  active  to  absorp anything  that  contacted  to  the activated   carbon.   It   can   be   produced   from   a   number   of   material   precursors   like   woods, agricultural wastes, coals, sintetic resins and many more. For example, it can be used durian peel waste for making activated carbon. Durian peel waste that thrown away carelessly can create the air pollution. Durian peel waste can be modified to activated carbon and can be used as adsorbents for liquid wastes. Method: This research uses laboratory experiments with some of work steps like production of carbon from durian  peel waste, a chemical activation of the carbon and characterization of activated carbon using FTIR, SEM-EDS and BET methods. Results:  FTIR   results   from   the   samples,   before   and   after   activated   using   a   25%   natrium hydroxide and sulphuric acid solutions, show the infrared spectrums from –OH, C – H and C = O group on the surface of carbon; the carbon samples have a difference in pore diameter for sampel  A, A1 and A2 (1,162 μm, 1,790 μm and 1,214 μm consecutively); and carbon samples have   a   difference   in   surface   area   for   sampel  A1   and  A2   (421,133  m 2 /g  and  51,019  m 2 /g consecutively). Conclusion: According to the results, it can be concluded that infrared spectrum from carbon samples  has been shown  hydroxyl (–OH), carbon-hydrogen (C – H) and carbonyl (C = O) group on the surface of carbon adanya, the differences on pore diameters and surface areas.

## Keywords: Activated Carbon, Carbonization Temperature, Activator Substances

## PENDAHULUAN
Karbon   aktif   merupakan   salah   satu contoh   zat   kimia   yang   memiliki   beberapa sifat   spesifik,   diantaranya   porositas   yang tinggi,   luas   permukaan   yang   besar,   bersifat sangat  aktif  dan  mampu  menyerap  apa  saja yang berkontak dengan karbon aktif tersebut (Sivakumar   dkk,   2012   dan   Sapri,   2016). Karbon   aktif   banyak   digunakan   untuk menjernihkan   air,   pemurnian   gas,   industri minuman,   farmasi,   katalisator,   dan   pada bidang kesehatan juga dimanfaatkan sebagai obat penawar bisa, obat anti racun, dan lain sebagainya   (Sapri,   2016).   Bahkan   menurut Badan   Perlindungan   Lingkungan   Amerika Serikat   ( the   US   Environmental   Protection Agency   /   USEPA ),   adsorpsi   menggunakan karbon aktif merupakan salah satu teknologi pengendalian polusi lingkungan terbaik yang tersedia (Sivakumar dkk, 2012).
Karbon   aktif   dapat   diproduksi   dari sejumlah   material   prekursor   seperti   kayu, limbah pertanian, batubara, resin sintetis dan sebagainya   (Sivakumar   dkk,   2012).   Bahan
baku  yang  dapat  digunakan untuk  membuat karbon   aktif   adalah   semua   bahan   yang mengandung karbon, baik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan,   binatang,   ataupun   bahan tambang   (Oktaviani   dkk,   2013).   Bahan   – bahan   tersebut   adalah   berbagai   jenis   kayu, tempurung   kelapa   (Siregar   dkk,   2015; Oktaviani dkk, 2013), kulit singkong (Ariyani dkk,   2017),   kulit   pisang   (Adinata,   2013), tanaman Gumitir (Sahara dkk, 2017), sekam padi,  tulang  binatang,  batu  bara,  tempurung kelapa, dan kulit biji kopi.
Apriani   dkk   (tahun   2013)   melakukan penelitian   mengenai   karbon   aktif   dari   kulit durian   yang   diaplikasikan   sebagai   adsorben logam Fe pada air gambut. Dalam pembuatan karbon   aktif   tersebut,   Apriani   dkk   (2013) menggunakan   variasi   konsentrasi   aktivator Kalium   Hidroksida   (KOH)   dan   hasilnya menunjukkan   bahwa   semakin   besar konsentrasi   aktivator   maka   semakin   besar pula   ukuran   pori   dari   karbon   aktif   yang dihasilkan.   Ukuran   pori   berkaitan   dengan kemampuan   arang   aktif   sebagai   adsorben. Penelitian   Apriani   dkk   (2013)   hanya
melakukan   karakterisasi   yang   menunjukkan ukuran pori. Selain ukuran pori (morfologi), suatu adsorben juga memerlukan karakterisasi struktur   dan   luas   permukaan   untuk mengetahui   kemampuan   daya   serap (adsorpsi) dari karbon aktif yang dihasilkan.
Selain   Kalium   Hidroksida   (KOH),   zat aktivator   lain   yang   digunakan   dalam pembuatan   karbon   aktif   adalah   natrium hidroksida   (NaOH)   (Sahara   dkk,   2017)   dan asam  sulfat  (H 2 SO 4 )  (Adinata,  2013). Akan tetapi, peneliti belum melakukan karakterisasi yang   meliputi   struktur,   morfologi   dan   luas permukaan.
Di samping itu, durian merupakan salah komoditas buah di Indonesia. Konsumsi buah durian di Indonesia relatif cukup tinggi dan mencakup   semua   golongan   baik   golongan menengah   ke   atas   maupun   menengah   ke bawah   (Noer   dkk,   2015).   Kebanyakan masyarakat   hanya   mengkonsumsi   daging buah   durian   dan   beberapa   mengolah   biji durian   menjadi   makanan,   sedangkan   kulit durian  hanya   terbuang.  Limbah  kulit  durian yang dibiarkan dapat menimbulkan bau yang tidak   sedap   dan   jika   dibakar   dapat menimbulkan pencemaran   udara. Salah satu penanganan   limbah   kulit   durian   adalah dengan mengolah kulit durian menjadi karbon aktif,   yang   dapat   dimanfaatkan   sebagai adsorben limbah cair.
Karbon  aktif   adalah   bentuk  umum  dari berbagai   macam   produk   yang   mengandung karbon   yang   telah   diaktifkan   untuk meningkatkan   luas   permukaannya   (Ariyani dkk   2017   dan   Manes   1998).   Karbon   aktif berbentuk kristal mikro karbon grait dengan pori   –   pori   yang   telah   berkembang kemampuannya dalam mengadsorpsi gas dan uap   dari   campuran   gas   dan   zat   –   zat   yang tidak larut atau yang terdispersi dalam cairan (Ariyani dkk, 2017 dan Roy 1995).
Salah   satu   faktor   yang   mempengaruhi besarnya   penyerapan   suatu   karbon   aktif adalah luas permukaannya, sehingga banyak cara yang digunakan untuk menentukan luas permukaan   karbon   aktif.   Salah   satu diantaranya   adalah   pemberian   senyawa aktivator dalam proses pengaktivasian karbon
tersebut (Oktaviani, dkk, 2013).
Pada   penelitian   ini   dilakukan  sintesis   atau pembuatan   karbon   aktif   dari   limbah   kulit durian   dengan   melakukan  karbonisasi   pada suhu 300°C dan variasi zat aktivatornya.

## METODE PENELITIAN
Penelitian   ini   menggunakan   cara eksperimental   di   laboratorium   dengan beberapa tahapan kerja, yaitu :
1.    Pembuatan arang kulit durian  pada suhu karbonisasi 300°C
2.    Aktivasi karbon kulit durian secara kimia menggunakan   larutan   NaOH   25%   dan H 2 SO 4 25%
3.    Karakterisasi   karbon   aktif   dengan menggunakan   metoda  FTIR,  SEM-EDS dan BET (Maulina, 2017).
Pengujian/   karakterisasi   struktur   kimia material   karbon   aktif dilakukan   di laboratorium   FTIR   Kimia   Analitik   ITB, menggunakan Fourier   Transform   Infrared Spectrophotometer Shimadzu. Pengujian/karakterisasi morfologi dilakukan di Pusat Penelitian Nanosains dan Nanoteknologi   ITB   menggunakan Scanning Electron Microscope SU3500 with EDX/EDS. Pengujian/karakterisasi   luas   permukaan karbon   aktif   sebagai   adsorben   dilakukan   di Laboratorium Teknik Kimia ITB.

## HASIL PENELITIAN
Tabel 1 menunjukkan kode sampel karbon. Tabel 1. Kode Sampel Karbon
No Kode Keterangan 1 A Sampel kulit durian yang dikarbonisasi pada suhu 300 o C dan tanpa diaktivasi dengan larutan  NaOH dan H 2 SO 4 25%
2 A1 Sampel kulit durian yang dikarbonisasi pada suhu 300 o C dan diaktivasi dengan larutan  NaOH 25%
3 A2 Sampel kulit durian yang dikarbonisasi pada suhu 300 o C dan diaktivasi dengan larutan H 2 SO 4 25%
Gambar 1 Spektrum FTIR sampel karbon dikarbonisasi pada suhu 300 o C dengan kode : (a) A (karbon tanpa aktivasi); (b) A1 (karbon yang diaktivasi  larutan   NaOH 25%); (c)A2 (karbon yang diaktivasi larutan H 2 SO 4 25%). (a) (b)
(c)
Gambar 2 Mikrostruktur sampel karbon
yang dikarbonisasi pada suhu 300 o C dengan kode:  (a) A (karbon tanpa  aktivasi); (b) A1 (karbon yang diaktivasi larutan  NaOH 25%); (c) A2 (karbon yang diaktivasi larutan H 2 SO 4 25%)
Tabel 2. Luas permukaan sampel karbon No Kode Sampel Luas Permukaan (m 2 /g) 1 A1 421,133 2 A2 51,019

## PEMBAHASAN

## Karakterisasi   Struktur   dengan   Spektrum IR
Sampel pada gambar 1 menunjukkan 4 daerah   utama   serapan   spektrum   inframerah pada daerah panjang gelombang 2900 – 3500 cm -1 , 1300 – 1750 cm -1 , 1000 – 1250 cm -1 dan   450   –   750   cm -1 .   Pada   daerah   2900   – 3500 cm -1 terdapat suatu pita serapan melebar yang menunjukkan adanya regangan O – H dari   gugus   hidroksil   dan   molekul   air.
Sedangkan   pada   daerah 2900   cm -1
menunjukkan   adanya   interaksi   C   –   H   pada permukaan   karbon   (Al-Qodah,   2009).   Pada daerah  panjang gelombang sekitar 1705 cm -1 terdapat   puncak   yang   menunjukkan   adanya regangan C = O di permukaan karbon .

## Karakterisasi Morfologi dengan SEM-EDS
Gambar   2   menunjukkan   morfologi permukaan sampel karbon yang dikarbonisasi pada   suhu   300 o C   dan   merupakan   ukuran diameter   pori   yang   terbentuk   setelah diaktivasi menggunakan larutan  NaOH 25% dan  H 2 SO 4 25%.   Rata – rata diameter pori yang   terbentuk   pada   sampel  A,  A1   dan  A2 masing – masing adalah 1,162 μm, 1,790 μm dan   1,214   μm.   Sampel  A  memiliki   jumlah pori yang lebih sedikit dibandingkan sampel A1 dan A2. Bentuk pori pada sampel A dan A1 lebih beraturan dibandingkan sampel.
Karakterisasi   Luas   Permukaan  Adsorben

## dengan  BET
Analisa   BET   dilakukan   untuk menentukan   luas   permukaan   dan   diameter pori rata-rata dari karbon yang dihasilkan. Tabel 1.2 menunjukkan bahwa sampel dengan kode A1 memiliki luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan sampel kode A2, yaitu sebesar 421,133 m 2 /g

## KESIMPULAN
Berdasarkan   data   karakterisasi   yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa spektrum IR dari semua  sampel  menunjukkan adanya gugus -OH, C – H dan C = O pada permukaan karbon,   terdapat   pori   pada   sampel   yang memiliki diameter  pori dan luas  permukaan yang berbeda.

## SARAN
Untuk   mengetahui   daya   adsorpsi   dari karbon   aktif   yang   sudah   dibuat,   sebaiknya dilakukan   uji adsorpsi pada larutan metilen biru dengan   variabel konsentrasi dan   massa adsorben .

## DAFTAR PUSTAKA
Adinata,   M.R.  2013. Pemanfaatan   Limbah Kulit   Pisang   Sebagai   Karbon   Aktif ,
Skripsi   Program   Sarjana,   Universitas Pembangunan   Nasional   Veteran,   Jawa Timur.
Apriani, R., Faryuni, I.D., dan Wahyuni, D. . 2013.  Pengaruh   Konsentrasi   Aktivator Kalium   Hidroksida   (KOH)   terhadap Kualitas   Karbon   Aktif   Kulit   Durian sebagai  Adsorben   Logam   Fe   pada  Air Gambut, Prima   Fisika , 1(2) ,   82   –   86, ISSN : 2337-8204.
Ariyani,   A.R.,   Putri,   R.P.,   Eka,   dan   R., Fathoni.   2017.  Pemanfaatan   Kulit Singkong   sebagai   Bahan   Baku   Arang Aktif Dengan Variasi Konsentrasi NaOH dan Suhu, Konversi , 6(1) , 7 – 10. Manes,   M., 1998. Activated   carbon adsorption   fundamental,   didalam   :
Meyers   RA,   editor, Encyclopedia   of Environmental Analysis and Remediation , 1, New York:J.Wiley. Maulina,   D.   2017. Pembuatan   Nanofiber Komposit Poly(acrylic acid) (PAA)/SiO 2 yang   Dimodifikasi   Gugus   Merkapto untuk   Adsorpsi   Zat   Warna   Kationik, Tesis   Program   Magister,   Institut Teknologi Bandung, Bandung, 21.
Noer,   S.,   Pratiwi,   R.D.,   dan   Gresinta,   E.
2015.  Pemanfaatan Kulit Durian Sebagai Adsorben Biodegradable Limbah
Domestik Cair, Faktor Exacta , 8(1) , 75 – 78, ISSN: 1979-276x
Oktaviani, T., Taer, E., dan Farma, R. 2013.
Efek   Variasi   Kalium   Hidroksida   Pada Pengaktifan   Arang   Tempurung   Kelapa Terhadap   Kelembaban,
Repository FMIPA Universitas Riau, 1 – 4. Roy,   G.M.   1995.   Activated   Carbon Applications   in   The   Food   and Pharmaceutical Industries, Pennsylvania:Technomic. Sahara,   E.,   Dahliani,   N.K.,   Manuaba,   I.B.P. 2017.  Pembuatan   dan   Karakterisasi Arang   Aktif   Dari   Batang   Tanaman Gumitir (Tagetes   Erecta) Dengan
Aktivator   NaOH, Jurnal   Kimia , 11(2) , 174 – 180, ISSN 1907-9850. Sapri,   W.   2016. Pelapisan   Nanofiber Selulosa   Asetat   dan   Polivinylydane Fluoride   Kopolimer   Menggunakan Nanopartikel Karbon Aktif-Kolagen dan Nanopartikel   Karbon-Aktif   Gelatin , Skripsi   Program   Sarjana,   Universitas Jenderal Achmad Yani, Bandung, 7.
Siregar, Y., Heryanto, R., Riyadhi, A., Lestari, T.,   dan   Nurlela.  2015.  Karakterisasi Karbon Aktif Asal Tumbuhan dan Tulang Hewan Menggunakan FTIR dan Analisis Kemometrika, Jurnal   Kimia   Valensi   : Jurnal   Penelitian   dan   Pengembangan Ilmu Kimia , 1(2) , 103 – 116. Sivakumar, B., Kannan, C., dan Karthikeyan, S. 2012. Preparation   and Characterization   of   Activated   Carbon Prepared   From Balsamodendron
caudatum Wood Waste Through Various
Activation   Processes, Rasayan   Journal
Chemistry , 5(3) , 321 – 327. Vincent, L., Aditya, P., dan Arenst, A. 2015. Sintesis   Karbon  Aktif   Dari   Kulit   Salak Aktivasi Kimia – Senyawa KOH Sebagai Adsorben   Proses   Adsorpsi   Zat   Warna Metilen   Biru, Prosiding   3th   Seminar Nasional   Teknik   Kimia,   Kejuangan , ISSN 1693-4393.