## ADSORPSI ASETON PADA ARANG AKTIF BIJI ASAM JAWA
Audy D. Wuntu 1) dan Vanda S. Kamu 1) e-mail: untudenny@yahoo.com
1) Program Studi Kimia FMIPA Universitas Sam Ratulangi Manado, 95115

## ABSTRAK
Telah  diteliti  adsorpsi  aseton  pada  arang  aktif  yang  dibuat  dari  biji  asam  jawa  ( Tamarindus indica )  yang  diaktivasi  dengan  NaCl.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menentukan  parameter adsorpsi, yaitu kapasitas dan energi adsorpsi. Parameter tersebut dihitung dari persamaan regresi linear  yang  diperoleh  dari  data  adsorpsi  aseton  pada  arang  aktif  dalam  sistem  tertutup  yang dianalisis  menggunakan  model  isotherm  adsorpsi  Dubinin-Raduskevich.  Sebagai  pembanding, prosedur  yang  sama  diterapkan  pada    arang  aktif  komersil  yang  terbuat  dari  tempurung  kelapa. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi aseton pada arang aktif yang dibuat dari biji asam jawa (6,85x10 -2 cm 3 /g) lebih rendah dari kapasitas adsorpsi aseton pada arang aktif komersil (8,98x10 -2 cm -3 /g). Kecenderungan yang sama teramati juga pada nil;ai energy adsorpsi, yaitu  7,69  kJ/mol  pada  arang  aktif  biji  asam  jawa  dan  8,08  kJ/mol  pada  arang  aktif  komersil. Untuk meningkatkan kualitas arang aktif biji asam jawa, perlu dilakukan perbaikan dalam proses pembuatan arang aktif preparasi.
Kata kunci: adsorpsi, asam jawa, karbon aktif

## ACETONE ADSORPTION ON TAMARIND SEED ACTIVATED CARBON

## ABSTRACT
The adsorption of acetone on activated carbon prepared from tamarind ( Tamarindus indica ) seed activated  with  NaCl  was  investigated.  The  investigation  was  aimed  to  calculate  the  adsorption parameters  which  were  adsorption  capacity  and  energy  of  acetone  on  the  adsorbent.  The parameters  were  calculated  using  linear  regression  equation  derived  from  data  of  acetone adsorption  on  the  activated  carbon  in  a  closed  system  which  was  analyzed  using  Dubinin- Raduskevich adsorption isotherm model. As a comparison, the same procedure was performed on commercial  coconut  shell  activated  carbon.  The  results  showed  that  the  adsorption  capacity  of acetone on tamarind seed activated carbon (6.85x10 -2 cm 3 /g) was lower than that on commercial one (8.98x10 -2 cm 3 /g). The similar trend was observed in the adsorption energy values which were 7.69 kJ/mol on tamarind seed activated carbon and 8.08 kJ/mol on commercial activated carbon. It  was  suggested  that  the  preparation  of  tamarind  seed  to  produce  activated  carbon  should  be improved.
Keywords : adsorption, tamarind, activated carbon

## PENDAHULUAN
Masyarakat perkotaan cenderung menggunakan  pengatur  udara  (AC ,  Air Conditioner) sebagai  pendingin  ruangan tertutup.  Pemakaian  peralatan  seperti  ini menyebabkan  laju  pertukaran  udara  dalam ruangan  dengan  luar  ruangan  menjadi  kecil sehingga  terjadi  penurunan  kualitas  udara dalam  ruangan  tertutup  dengan  adanya peningkatan konsentrasi partikulat, karbondioksida,  karbon  monoksida,  bakteri dan  senyawa  organik  yang  mudah  menguap
( VOC , volatile organic compounds ).
Samfield (1992) mengemukakan bahwa tidak kurang  dari  220  jenis  kontaminan  organik volatil  dapat  ditemukan  dalam  lingkungan udara  ruangan  tertutup,  diantaranya  adalah aseton,  benzena,  asetaldehida,  etilbenzena, metil etil keton, toluena, trikloroetana dan p - xilena.
Aseton  pada  suhu  kamar  adalah larutan jernih, tidak berwarna, bersifat volatil dengan  bau  aromatik  menyerupai  benzena dan mudah terbakar,  sehingga aseton merupakan  zat  pembakar  berbahaya  yang
signifikan  pada  suhu  kamar.  Aseton  dalam ruangan  dapat  berasal  dari  cat,  vernis  dan pewangi  ruangan.  Aseton  dapat  mengiritasi kulit,  mata,  dan saluran  pernafasan  dan  telah diketahui  bahwa  kontak  dengan  kontaminan organik  dalam  waktu  yang  lama  dapat meningkatkan  risiko  gangguan  kesehatan serius pada manusia akibat sifat karsinogenik dan mutageniknya.
Berbagai metode telah dikembangkan untuk  meningkatkan  kualitas  udara  dalam ruangan  tertutup,  diantaranya  adalah  filtrasi, pembentukan ion dan presipitasi elektrostatik. Meskipun metode filtrasi cukup efektif untuk menyingkirkan  partikel  tersuspensi  tetapi metode  ini  tidak  mampu  menghilangkan senyawa  organik  volatil  dari  udara  (Energy Services,  2006).    Metode  lain  seperti pembentukan ion dan presipitasi elektrostatik memang  mampu  menghilangkan  senyawa organik volatil tetapi kedua metode ini justru dapat  menimbulkan  masalah  baru  karena dapat menghasilkan gas ozon yang berbahaya bagi paru-paru (Wisconsin Division of Public Health,  2002).  Metode  lain  yang  dapat digabungkan  dengan  metode  filtrasi  adalah metode adsorpsi melalui penggunaan
adsorben yang mampu mengadsorpsi senyawa  organik  volatil.  Terdapat  berbagai jenis  adsorben  yang  telah  lama  dikenal, diantaranya  yaitu  zeolit  dan  arang  aktif. Pemanfaatan  zeolit  sebagi  pembersih  udara telah  dikemukakan  oleh  Massenbauer et  al . (2007),  tetapi  zeolit  dengan  spesifikasi khusus  untuk  pemurnian  udara  bukanlah material  yang  mudah  diperoleh.  Material adsorben  lain  yang  relatif  lebih  mudah diperoleh  dan  telah  terbukti  kemampuannya untuk adsorpsi VOC adalah arang aktif.
Arang aktif  dapat  dibuat  dari berbagai  bahan  baku,  diantaranya  dari  biji- bijian  tanaman  tertentu  seperti  asam  jawa ( Tamarindus  indica ).  Di  banyak  tempat, bagian  tanaman  asam  jawa  yang  banyak dimanfaatkan  adalah  daging  buahnya  untuk dijadikan  pelengkap  bahan  tambahan  untuk pangan  sedangkan  bagian  bijinya  tidak dimanfaatkan  dan  dibuang  sebagai  limbah. Pemanfaatan  biji  asam  jawa  telah  diteliti untuk  digunakan  sebagi  koagulan  dalam pengolahan  limbah  cair.  Dalam  makalah  ini dikemukakan  hasil  penelitian  pemanfaatan biji  asam  jawa  sebagai  arang  aktif  untuk adsorpsi  aseton  dalam  ruang  tertutup, khususnya  menyangkut  kapasitas  dan  energi
adsorpsi  aseton  dengan  pendekatan  isoterm adsorpsi Dubinin-Raduskevich (DR).

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilaksanakan  dalam dua  tahap  utama,  (1)  yaitu  pembuatan  arang aktif  dari  biji  asam  jawa  dan  (2)  eksperimen adsorpsi  aseton  pada  arang  aktif  biji  asam jawa.

## 1. Pembuatan Arang Aktif Biji Asam Jawa
Mula-mula  biji  asam  jawa  kering dihaluskan  hingga  berbentuk  butiran  dan dipanaskan  dalam  tanur  pada  suhu  400 o C selama  setengah  jam.  Arang  yang  dihasilkan selanjutnya  diaktivasi  melalui  perendaman dalam  NaCl  50%  selama  24  jam  diikuti pemanasan  dalam  tanur  pada  suhu  600 o C selama  dua jam.  Arang  aktif  yang  dihasilkan selanjutnya  dicuci  dengan  akuades  dan dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu  110 o C. selama tiga jam.

## 2. Eksperimen Adsorpsi Aseton
Sebanyak  100  gram  arang  aktif tempurung  kelapa  ditempatkan  dalam  krus porselen  dan  dimasukkan  dalam  oven  pada suhu  105 o C  selama  3  jam.  Kemudian didinginkan  dalam  desikator  selama  30 menit.  Arang  aktif  selanjutnya  ditimbang sebanyak  10  gram  dan  dimasukkan  dalam tabung kaca yang mempunyai dua ujung yang terbuka. Tabung tersebut kemudian dimasukkan  dalam  wadah  plastik  tertutup berukuran 5L.
Dalam wadah plastik tersebut diletakkan  kipas  angin  kecil  dengan  posisi membelakangi tabung yang berisi arang aktif. Selanjutnya  dimasukkan  0,2  mL  aseton dalam  wadah  plastik  tanpa  menyentuh  arang aktif  dan  sesegera  mungkin  wadah  plastik ditutup  serta  kipas  angin  dihidupkan.  Aseton menguap  dalam  wadah  plastik  tertutup  dan uap aseton secara dinamis akan keluar masuk melewati  arang  aktif  yang  kemudian  akan mengadsorpsi  uap  aseton  hingga  tercapai kesetimbangan. Tahap ini berlangsung selama  24  jam.  Setelah  24  jam,  arang  aktif dikeluarkan  dari  wadah  plastik  tertutup  dan ditimbang  beratnya.  Jumlah  selisih  berat arang  aktif  sebelum  dan  sesudah  adsorpsi adalah  berat  aseton  yang  teradsorpsi  pada
arang  aktif.  Prosedur  ini  dikerjakan  untuk volume aseton pada kisaran 0,2 hingga 1 mL. Eksperimen  adsorpsi  juga  dilakukan  untuk adsorben arang aktif komersil yang diperoleh di pasaran sebagai pembanding.

## 3. Analisis Data
Data  yang  diperoleh  selanjutnya dianalisis  menurut  model  isoterm  adsorpsi Dubinin-Raduskevich (DR) untuk
menentukan  kapasitas  dan  energi  adsorpsi aseton  pada  arang  aktif  biji  asam  jawa  dan arang aktif komersil:
W = W o exp [- (A/(  E o )) 2 ] A = RT ln (P o /P)
W  =  volume aseton teradsorpsi (cm 3 /g) W o =  volume  total  pori  mikro  yang  dapat diakses aseton (cm 3 /g) P  =  tekanan parsial aseton (atm) P o =  tekanan uap jenuh aseton (atm) E o =  energi adsorpsi (kJ mol -1 )
β  =  rasio potensial adsorpsi adsorbat dan adsorbat standar (konvensi aseton =1) R  =  konstanta gas (8,314 J K -1 mol -1 ) T  =  suhu mutlak (K)
Bentuk  persamaan  linear  model  isoterm adsorpsi DR adalah:
ln W = ln W o – [(1/(  E o )] 2 [RT ln (P o /P)] 2 Kapasitas adsorpsi dihitung dari intercept dan energi adsorpsi dihitung nilai slope .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Kapasitas adsorpsi adalah banyaknya volume dari total pori arang aktif yang dapat diakses oleh aseton. Kapasitas adsorpsi arang aktif biji asam jawa dan arang aktif komersil ditentukan dari persamaan linear lewat plot ln W  vs.  [RT ln(P o /P)] 2 menurut  model  isoterm adsorpsi
Dubinin-Raduskevich (DR) (Gambar 1).
Ln W [RT ln(P o /P)] 2
Gambar 1.  Linearitas isoterm adsorpsi DR aseton pada arang aktif biji asam jawa (  ) dan arang aktif komersil (  )
Dari  nilai intercept persamaan  regresi linear  tersebut  dapat  ditentukan  nilai kapasitas  adsorpsi  arang  aktif  biji  asam jawa  untuk  aseton  adalah  6,85x10 -2
cm 3 /g.  Nilai  ini  lebih  rendah  jika dibandingkan  dengan  kapasitas  adsorpsi arang  aktif  komersial  sebesar  8,98x10 -2
cm 3 /g.  Arang  aktif  komersil  yang dipergunakan  dalam  penelitian  ini  adalah
arang  aktif  tempurung  kelapa  yang diperoleh  langsung  dari  perusahaan pembuat  arang  aktif  tempurung  kelapa. Proses  aktivasi  fisik  pada  suhu  tinggi yang  diterapkan  pada  arang  tempurung kelapa  sepertinya  menghasilkan  arang aktif  dengan  kualitas  yang  lebih  baik dibandingkan  arang  aktif  biji  asam  jawa yang diaktivasi secara kimia
y = -2E-08x - 2.681 R² = 0.888 y = -2E-08x - 2.405 R² = 0.921 -5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00 0 50000000 100000000 150000000 Biji asam jawa komersil Linear (Biji asam jawa)
Linear (komersil)
menggunakan NaCl.  Hal ini terlihat  pada kadar abu arang aktif biji asam jawa yang mencapai  10,13%  dan  kadar  karbon terikat  79,91%.  Tingginya  kadar  abu  dan rendahnya kadar karbon terikat
merupakan  masalah  yang  menyebabkan rendahnya  kapasitas  adsorpsi  arang  aktif biji asam jawa.
Parameter  kedua  yang  dikaji dalam  penelitian  ini  adalah  energi adsorpsi.  Energi  adsorpsi  merupakan energi yang dibutuhkan untuk
memutuskan  ikatan  antara  adsorben  dan adsorbat.  Dari  persamaan  regresi  linear adsorpsi  menurut  model  isoterm  adsorpsi DR  dapat  dihitung  nilai  energi  adsorpsi aseton  pada  arang  aktif  biji  asam  jawa sebesar  7,69  kJ/mol  dan  pada  arang  aktif komersil  sebesar  8,08  kJ/mol.  Nilai-nilai energi  adsorpsi  ini  masih  berada  dalam kisaran  energi  adsorpsi  fisik  (<  62,76 kJ/mol)  (Bare  and  Somorjai,  1987). Adsorpsi  fisik  dapat  disebabkan  oleh gaya  tarik-menarik  yang  melibatkan gaya-gaya van der Waals seperti interaksi dipol-dipol dan interaksi dipol terinduksi. Aseton  adalah  senyawa  yang  kurang polar  sehingga  dapat  berinteraksi  dengan arang  aktif  yang  bersifat  non  polar melalui interaksi dipol terinduksi. Interaksi  ini  merupakan  gaya  van  der Waals  lemah  sehingga  hanya  diperlukan sedikit  energi  untuk  memutuskan  ikatan antara  arang  aktif  dengan  adsorben.  Hal ini  dapat  memberi  keuntungan  dalam kaitannya  dengan  penggunaan  berulang adsorben.  Pemutusan  ikatan  yang  lemah ini  dapat  dilakukan  hanya  dengan  sedikit pemanasan.

## KESIMPULAN
Biji  asam  jawa  dapat  diolah menjadi  arang  aktif  melalui  proses karbonisasi  dan  aktivasi  konvensional menggunakan  NaCl  meskipun  cara  ini menghasilkan  arang  aktif  dengan  mutu lebih  rendah  dari  arang  aktif  tempurung kelapa  komersil.  Untuk  mendapatkan arang  aktif  biji  asam  jawa  berkualitas
lebih  baik  perlu  dikaji  proses  pembuatan yang  lebih  baik  baik  pada  tahap karbonisasi maupun aktivasi.

## DAFTAR PUSTAKA
Bare,  S.  R.,  G.  A.  Somorjai.  1987. Surface  Chemistry  Engineering, Encyclopedia  of  Physical  Science and Technology Vol. 16. Academic Press, Inc.
Energy Services. 2006. Energy Efficiency and  Indoor  Air  Quality .  Energy Services,  Western  Area  Power Administration. Lakewood, USA. Massenbauer, I. A., B. M. C. Neirynck, J. R.  G.  Strafe.  2007. Method  and Apparatus  for  Improving  the  Air Quality  Within  a  Building  or
Enclosed Space . Patent No.20070039465. http://www.freshpatents.com. Samfield, M. M. 1992. Indoor Air Quality Database for Organic Compounds . United States Environmental Protection Agency. EPA-600-R-92-025. Wisconsin  Division  of  Public  Health. 2002. Home Air Cleaners . Wisconsin  Division  of  Public Health  Bureau  of  Environmental Health. Madison Wisconsin. Http://www.dhfs.state.wi.us/eh