## PERBAIKAN MUTU FRAKSI KEROSIN MELALUI PROSES ADSORPSI OLEH KARBON AKTIF

## Arnelli dan Asti Hanani

## Laboratorium Kimia Fisik Jurusan Kimia FMIPA Universitas Diponegoro

## ABSTRAK
Proses  adsorpi  menggunakan  karbon  aktif  telah  digunakan  untuk  mengurangi  kandungan senyawa sulfur dan meningkatkan kualitas warna pada fraksi kerosin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa berat karbon aktif dan waktu kontak optimum pada proses adsorpsi adalah 150 gram dan 80 menit  dengan  pengurangan  kandungan  sulfur  32,2  %  sedangkan  kualitas  warna  meningkat  87,5  % dengan demikian proses adsorpsi oleh karbon aktif lebih efektif dalam meningkatkan kualitas warna fraksi kerosin.
Kata kunci: Adsorpsi, karbon aktif, fraksi kerosin

## QUALITY ENHANCEMENT OF KEROSENE FRACTION THROUGH ADSORPTION PROCESS BY ACTIVE CARBON

## ABSTRACK
Adsorption processes using activated carbon have been used to decrease concentration of sulfur compound and to increase dye quality of kerosene fraction. The result of research showed that weight of activated carbon and optimum contact time on adsorp proceses was 150 gram and 80 minutes with decrease  sulfur  compound  consentrasion  32.2  %,  beside  that  dye  quality  increase  87.5  %,  so  that adsorpsion proceses by this activated carbon more effective to increase dye quality of cerosine fraction. Keywords: adsorption, active carbon, kerosene fraction

## PENDAHULUAN
Minyak  bumi  adalah  bahan  suatu  bahan  cair yang  terdiri  dari  berbagai  bahan  organik  yang ditemukan di bawah permukaan bumi. Komponen  minyak  bumi  ini  tergantung  dari daerah  ditemukan.  Komponen  utama  dari minyak  bumi  adalah  hidrokarbon  murni  72%, selain itu senyawa sulfur, nitrogen dan oksigen 1-6  %.  Salah  satu  senyawa  hidrokarbon  yang terdapat dalam minyak bumi adalah parafin dan yang  mempunyai  atom  karbon  5-15  banyak terdapat dalam fraksi nafta, bensin, kerosin dan bahan bakar lainnya (Hardjono 1987).
Kerosin adalah fraksi destilat minyak bumi pada suhu 175–275 o C, merupakan produk yang amat penting  dari  minyak  bumi  karena  manfaat kerosin  bagi  kehidupan  sehari-hari  amatlah
besar, antara lain sebagai bahan bakar di rumah tangga.
Fraksi  kerosin  adalah  salah  satu  fraksi  minyak bumi  yang  masih  mengandung  pengotor  yang menyebabkan  bau,  disamping  itu  warna  fraksi tersebut  belum  bagus  untuk  dipasarkan.  Bahan penyebab warna pada fraksi minyak bumi pada umumnya  disebabkan  oleh  komponen  sulfur, nitrogen  dan  oksigen  yang  tersisa  pada  proses destilasi yang kurang sempurna serta bahan hasil kondensasi  berbagai  molekul  dalam  minyak bumi  yang  disebut Gum (Kirk  and  Othmer 1982).  Upaya-upaya  penghilangan  pengotor yang dilakukan di kilang mini PPT Migas Cepu seperti pencucian dengan soda belum memberikan hasil yang sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan.
Karena karbon aktif mempunyai luas permukaan yang  besar  300–2500  m 2 /gram  maka  pada penelitian  ini  digunakan  karbon  aktif  untuk menyerap pengotor-pengotor penyebab bau dan warna melalui proses adsorpsi mengingat proses adorpsi adalah proses yang mudah dilakukan dan cukup efektif.
Krbon  aktif  merupakan  karbon  yang  sudah diaktifkan sehingga mempunyai daya serap yang tinggi terhadap warna, bau, zat-zat beracun dan sebagainya. Sifat  lain  dari  karbon  aktif  adalah amorf,  berwarna  hitam,  tidak  berbau,  tidak berasa,  tidak  larut  dalam  air,  asam,  basa  dan pelarut  organik.  Karbon  aktif  dapat  dibuat melalui beberapa tahap uyaitu tahap karbonisasi
(600 o C)  sebagai  langkah  awal  pembentukan struktur  keropos  dan  tahap  aktivasi  untuk meningkatkan  luas  permukaan  (Jankowska et. al, 1991).
Secara  umum  yang  menyebabkan  daya  serap pada karbon aktif adalah adanya pori-pori mikro antar partikel yang sangat banyak jumlahnya, hal ini  akan  menimbulkan  gejala  kapiler  yang menyebabkan  daya  serap.  Luas  permukaan karbon aktif yang sangat besar -5%  makropori dan mesopori dan 95% mikropori sebesar 95%- menentukan  dalam  proses  adsorpsi  sehingga karbon aktif banyak digunakan sebagai adsorben.  Pada  kondisi  tertentu  ternyata  hanya sebagian  permukaan  karbon  aktif  yang  dapat menyerap  zat  yang  tertentu  pula,  hal  ini  yang dinamakan situs aktif permukaan. (Cheremisinoff, 1978)
Gambar 1: Struktur pori karbon aktif.
Suatu molekul pada antarmuka atau permukaan mengalami  ketidakseimbangan  gaya,  akibatnya molekul-molekul  ini  akan  mudah  menarik molekul-molekul  lain  sehingga  keseimbangan gaya  akan  tercapai  (Surdia,1992).  Melekatnya atom atau molekul pada permukaan zat lain ini disebut  adsorpsi,  atau  dengan  kata  lain  proses adsorpsi  adalah  proses  penyerapan  suatu  zat (adsorbat)  oleh  zat  lain  (adsorben)  pada permukan,  oleh  karena  itu  sifat  permukaan adsorben  sangat  menentukan  pada  proses adsorpsi,  apakah  permukaan  tersebut  berpori sehingga  adsorbat  bisa  masuk  ke  pori,  apakah mempunyai  luas  permukaan  yang  besar  atau apakah  ada  situs-situs  aktif  yang  dapat beriteraksi  dengan  adsorbat.  Adsorpsi  ada  dua jenis  yaitu  adsoprsi  fisik  dan  adsorpsi  kimia, banyak  hal  yang  membedakan  kedua  jenis adsorpsi  ini  seperti  ikatan  adsorbat-adsorben, energi  aktivasi,  lapisan  yang  terbentuk  pada permukaan adsorben dan sebagainya (Adamson, 1990).

## METODE PENELITIAN
Sampel kerosin diambil dari kilang minyak PPT Migas Cepu, berat karbon aktif yang digunakan divariasi  dan  karbon  aktif  dikontakkan  dengan kerosin  selama  waktu  tertentu,  waktu  kontak juga  divariasi  sehingga  dapat  ditentukan  berat karbon aktif dan waktu kontak optimum. Karbon aktif  yang  digunakan  berasal  dari  tempurung kelapa yang dibuat oleh PT Indo Huna Charcoal Yogyakarta.  Parameter  yang  diukur  adalah kandungan sulfur, bilangan iod dan warna.
Alat  yang  digunakan  berupa  alat-alat  gelas, timbangan, Unit Sulfur Lamp Method (ASTM D 1266-87),  alat  pengocok  Wrist  Action  Shaker model  75  Burell,  Ayakan  Karl  Scientific Technical  Supplier,  Saybolt  Chromometer Method (ASTM D 156-87).
Bahan  yang  digunakan  adalah  Kerosin,  karbon aktif, H 2 O 2 1,5 %, NaOH 0,05N, indikator metil merah, Na 2 S 2 O 3 0,1N, Aquades, gas CO 2 dan O 2 , K 2 Cr 2 O 7 , HCl, amilum ,Na 2 CO 3 ,.KI dan I 2 .

## Cara Kerja
Karbon  aktif  ditimbang  sebanyak  20,  50,  100, 150,  170  dan  200  gram,  dimasukkan  kedalam erlenmeyer dan kedalam masing-masing erlenmeyer tersebut dimasukkan kerosin sebanyak  200  ml  kemudian  dikocok  dengan kecepatan  tertentu  selama  30  menit.  Campuran selanjutnya  disaring  dan  ditentukan  kandungan sulfur  dan  warna.  Waktu  kontak  (pengocokan) divariasi  sedangkan  berat  karbon  aktif  yang digunakan adalah berat optimum.
Kandungan sulfur dalam fraksi kerosin sebelum dan sesudah adsorpsi diukur menggunakan Unit Sulfur  Lamp  Method .  Hal  ini  merupakan prosedur penetapan total sulfur dalam hasil-hasil
minyak  bumi  dengan  konsentrasi  antara  0,01 sampai 0,4 persen berat. Metoda ini menggunakan  proses  pembakaran  langsung dengan  nyala  lampu.  Oksida  sulfur  yang terbentuk  dioksidasi  oleh  H 2 O 2 sehingga terbentuk  H 2 SO 4 selanjutnya  senyawa  sulfat ditentukan  menggunakan  metoda  volumetri, NaOH sebagai larutan standard dan metil merah sebagai indikator.
Bilangan iod ditentukan untuk mempelajari daya adsorpsi karbon aktif setelah digunakan sebagai adsorben.  Iodium  dikontakkan  dengan  karbon aktif,  dikocok  ,  didiamkan,  disaring  dan  filtrat dititrasi  dengan  Na 2 S 2 O 3 dengan  indikator amilum.
Saybolt  chromometer digunakan  untuk  analisis warna,  sampel  dimasukkan  kedalam  alat  dan dibandingkan dengan warna standard.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses  adsorpsi  dilakukan  dalam  dua  tahap, tahap pertama adalah proses menggunakan berat karbon  bervariasi  sedangkan  waktu  kontak dikonstankan  (30  menit),  diukur  parameter sehingga  dapat  ditentukan  berat  karbon  aktif optimum.
Tahap kedua adalah proses dengan memvariasikan waktu kontak, berat karbon aktif yang digunakan adalah berat optimum sehingga dapat ditentukan waktu kontak optimum.
Proses  adsorpsi  dilakukan  di  dalam  alat pengocok Wrist Action Shaker model 75 Burell, dengan  kecepatan  pada  skala  3,  diharapkan kontak  antara  kerosin  dengan  karbon  aktif menjadi optimal.
Tabel 1: Pengaruh berat karbon aktif terhadap kandungan sulfur kerosin No Berat Karbon (Gram) [Sulfur] (%W) Kualitas Warna 1. ---- (Kerosin awal) 0,0310 + 16 2. 20 0,0265 + 27 3. 50 0,0260 + 27 4. 100 0,0235 + 28 5. 150 0,0230 + 29 6. 170 0,0230 + 29 7. 200 0,0235 + 29
Pada  tabel  1  dapat  dilihat  bahwa  terjadi pengurangan  kandungan  sulfur  dalam  kerosin. Senyawa  sulfur  yang  ada  dalam  kerosin umumnya berupa merkaptan (R-S-H) dan dialkil sulfit (R-S-R), rantai alkil (R) umumnya terdiri dari  4  sampai  5  atom  C,  dapat  berupa  rantai lurus,  bercabang  serta  berbentuk  siklis,  oleh karena  itu  sangat  dimungkinkan  senyawa- senyawa  ini  dapat  teradsorpsi  dan  masuk  ke dalam pori-pori karbon aktif. Kandungan sulfur semakin berkurang dengan naiknya berat karbon aktif  yang  digunakan  dan  akan  stabil  pada  150 gram  sehingga  150  gram  ditetapkan  sebagai berat  karbon  aktif  optimum.  Kualitas  warna kerosin  semakin  meningkat  dengan  naiknya berat  karbon  aktif,  peningkatan  ini  mencapai 81% yaitu dari +16 (gelap) menjadi +29 (jernih) dengan berat karbon aktif 150 gram. Pengurangan  kandungan  sulfur  dan  kenaikan kualitas  warna  kerosin ini menunjukkan  bahwa telah terjadi proses adsorpsi senyawa penyebab bau  dan  warna  oleh  kerosin.  Senyawa  tersebut berupa  senyawa  organik  sulfur,  nitrogen  dan oksigen yang tersisa karena proses distilasi yang kurang  sempurna,  serta  bahan  hasil  kondensasi berbagai  molekul  yang  disebut gum .  Hasil tersebut  di  atas  belum  merupakan  hasil  yang optimum  karena  waktu  kontak  yang  digunakan
hanya 30 menit sehingga perlu dilakukan variasi waktu kontak, hasil dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Pengaruh waktu kontak terhadap kandungan sulfur dan kualitas warna.
No Waktu Kontak (Menit [Sulfur] (%W) Kualitas Warna 1. ---- (Kerosin Awal) 0,0310 + 16 2. 20 0,0295 + 19 3. 30 0,0235 + 28 4. 40 0,0230 + 29 5. 70 0,0230 + 30 6. 80 0,0210 + 30 7. 90 0,0215 + 30
Kandungan  sulfur  semakin  berkurang  dengan naiknya  waktu  kontak,  pada  40  menit  dan  70 menit  sudah  menunjukkan  kandungan  sulfur yang  konstan  tetapi  pada  80  menit  kandungan sulfur  semakin  berkurang  menjadi  0,0210 dengan  pengurangan  sebesar  32,2%.  Kualitas warna  meningkat  semakin  jernih  yaitu  +30 (jernih  seperti  aquades)  dengan  peningkatan sebesar  87,5%.  Kecendrungan  ini  menjelaskan bahwa  molekul-molekul  yang  lebih  kecil penyebab warna lebih mudah dan lebih banyak terserap  dari  pada  senyawa  sulfur  yang  lebih besar, dialkilsulfit akan lebih susah masuk pori dibandingkan  merkaptan,  karena  banyaknya komponen pengotor sehingga apabila pori sudah terisi  oleh  molekul  kecil  akan  menghambat masuknya  molekul  yang  lebih  besar.  Proses adsorpsi  sangat  dipengaruhi  oleh  ukuran  pori adsorben sehingga untuk meningkatkan penurunan  kandungan  sulfur  perlu  dilakukan pemilihan karbon aktif dengan ukuran pori yang lebih besar.
Untuk membuktikan bahwa sudah terjadi proses adsorpsi  oleh  karbon  aktif  maka  dilakukan pengukuran bilangan Iod karbon aktif. Bilangan iod merupakan ukuran kemampuan karbon aktif
untuk  mengadsorpsi  dan  didefinisikan  sebagai banyaknya  Iod  (miligram)  yang  diserap  oleh  1 gram  karbon  aktif.  Bilangan  Iod  karbon  aktif awal  (sebelum  digunakan)  adalah  1077  dan setelah  digunakan  bilangan  Iod  turun  menjadi 872 yaitu turun 19 %. Hal ini menunjukkan telah berkurang  kemampuan  karbon  aktif  untuk mengadsorpsi iod karena pori-pori karbon aktif sudah  terisi  oleh  komponen  yang  ada  dalam kerosin

## KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan:
1. Karbon aktif dari tempurung kelapa produksi
PT  Indo  Huna  Charcoal  dapat  menurunkan kandungan  senyawa  sulfur  32,2%  dan meningkatkan kualitas warna sebesar 87,5%.
2. Mutu kerosin dapat ditingkat melalui proses adsorpsi oleh karbon aktif baik dari segi bau
maupun warna

## DAFTAR PUSTAKA
Adamson,A.W.,  1990, Physical  Chemistry, Sounders College Publ, USA.
Cheremisinoff,  P.N.,  1978, Carbon  Adsorption Handbook, Ann  Arbor  Science  Publ  Inc, Michigan.
Hardjono, 1987, Teknologi Minyak Bumi I , edisi kedua,  Jurusan  Teknik  Kimia  Universits Gajah Mada, Yogyakarta.
Jankowska, H., Swiatkowski, A and Choma, J.,
1991, Active  Carbon, Ellis  Horwood Limited, England.
Kirk-Otthmer, 1967, Encyclopedia of Chemical Technology ,  2 nd ,  John  Wiley  and  Sons Publ Inc, USA.
Lynam,  N.  M.,  1995,  A dsorption  of  p-
Nitrophenol from Dilute Aqueous
Solution , J.  Chem.  Edu. ,  vol  72,  no.  1,
Januari, p. 80-84.
Surdia,  N.  M.,  1992, Pengantar  Kimia Permukaan dan Kimia Koloid, Depdikbud, Jakarta.