Available Online at http://ojs.uho.ac.id/index.php/JIPFI p-ISSN: 2502-3861    |    e-ISSN: 2715-551X
Analisis Variasi Temperatur Aktivasi Terhadap Morfologi Permukaan Arang Aktif  Tandan Aren ( Arenga Pinnata MEER ) Dengan Agen Aktivasi Potasium Silikat (K 2 SiO 3 )
Syukur 1) *, Muhammad Anas 1) , Rosliana Eso 1)
1)* Mahasiswa Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan, Universitas Halu Oleo
2,3) Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan, Universitas Halu Oleo
* Korespondensi Email: putrasyukur5@gmail.com
Abstrak. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  morfologi  permukaan  arang  aktif  yang  diaktivasi secara kimia dengan agen aktivasi potassium silikat (K 2 SiO 3 ) dan secara fisika dengan variasi temperatur aktivasi.  Karbon  aktif  tandan  aren  diperoleh  dari  tahap  karbonasi  pada  suhu  (300 o C  -400 o C)  dan perendaman  dengan  K 2 SiO 3 selama  12  jam  serta  aktivasi  fisika  selama  30  menit  dengan  variasi temperatur  600 o C,700 o C,  dan  800 o C.  morfologi  permukaan  arang  aktif  dikarakterisasi  menggunakan SEM  dan  di  analysis  menggunakan  Software  Image-J  untuk  mengetahui  luas  permukaan  pori.  Dari analisis, diperoleh luas pori permukaan  arang aktif yang hanya diaktivasi secara kimia sebesar 510 nm. Sedangkan dengan aktivasi kimia dilanjutkan dengan pemanasan pada temperatur 600 o C,700 o C, dan 800 o C  memiliki  luas  pori  permukaan  masing-masing  sebesar  535  nm,  628  nm,  dan  520  nm.    Hasil  analisis menunjukan luas pori permukaan pada karbon aktif yang paling besar terdapat pada aktivasi 700 o C yang mencapai 628 nm dan  dikategorikan dalam macropori.
Kata Kunci: Arang aktif Tandan Aren, Morfologi Permukaan, Agen Aktivasi dan Temperatur Aktivasi
Abstract. This study aims to determine the surface morphology of activated charcoal which is chemically activated with potassium silicate (K 2 SiO 3 ) as activation agent and physically with variations of activation temperature.  Activated  charcoal  of  sugar  palm  bunches  was  obtained  from  the  carbonation  stage  at temperature  (300 o C-400 o C)  and  immersion  with  K 2 SiO 3 for  12  hours  and  physical  activation  for  30 minutes with variations temperature of 600 o C, 700 o C, and 800 o C The surface morphology of activated charcoal was characterized by using SEM and analyzed by using Image-J software to  know the surface area of the pore.  The analysis carried out , it was obtained that the surface pore area which was only chemically activated was 510 nm. Whereas with chemical activation followed by heating at temperatures of 600 o C, 700 o C, and 800 o C, sequentianlly has surface pore areas of 535 nm, 628 nm, and 520 nm. The results of the analysis show that the largest surface pore area on activated carbon is at 700 o C activation of 628 nm and it is categorized as macropore.
Key  words: Palm  Bunch  Activated  Charcoal,  Surface  Morphology,  Activation  Agent  and  Activation Temperatur.

## PENDAHULUAN
Arang aktif merupakan padatan dengan bahan dasar  karbon  berpori  yang  memiliki  luas permukaan  sangat  tinggi  yaitu  diatas  600  m 2 /g (Sahara,2017).  Arang  aktif  banyak  dimanfaatkan dalam berbagai keperluan. antara lain dalam sektor industri,  kesehatan,  lingkungan,  pertanian    dan masih banyak lagi. Hal ini dikarenakan arang aktif adalah suatu karbon yang mempunyai kemampuan daya  serap yang  baik  terhadap  anion,  kation,  dan
molekul  dalam  bentuk  senyawa  organik  dan anorganik, baik berupa larutan maupun gas. Bahan yang  mengandung  banyak  karbon  terutama  yang memiliki  pori  dapat  digunakan  untuk  membuat arang  aktif.  Sembiring  (2003)  menyatakan  bahwa bahan baku yang dapat dibuat menjadi arang aktif adalah semua bahan yang mengandung lignoselulosa  (lignin  dan selulosa).  Bahan  baku yang  berasal  dari  hewan,  tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon,
Available Online at http://ojs.uho.ac.id/index.php/JIPFI p-ISSN: 2502-3861    |    e-ISSN: 2715-551X
seperti tandan aren. Tandan aren merupakan salah satu  bagian  dari  pohon  aren  yang  memiliki kandungan selulosa sebesar 33,79% dan kandungan  lignin  sebesdar  27,74%  (Sumiyah, 2016).  Tandan  aren  dapat  digunakan  sebagai bahan  pembuatan  arang  melalui  pemanasan  yang cukup  tinggi.  Kemudian,  arang  diubah  menjadi arang aktif melalui proses aktivasi. AktiVasi arang berarti penghilangan zat-zat yang menutupi pori – pori  pada  permukan  arang  baik  secara  fisika maupun secara kimia.
Proses  aktivasi  fisika  adalah  proses  aktivasi yang  melibatkan  adanya  gas  pengoksidasi  seperti udara  pada  temperatur  rendah,  uap,  CO2,  atau aliran  gas  pada  temperatur  tinggi.  Temperatur aktivasi  akan mempengaruhi karakteristik karbon aktif  yang  dihasilkan.  Peningkatan  temperatur aktivasi  akan  mereduksi  hasil  dari  karbon  aktif. Sedangkan  aktivasi  kimia  adalah  proses  Aktivasi kimia yang dilakukan dengan mencampur material karbon  dengan  bahan-bahan  kimia  atau  reagen pengaktif,  selanjutnya  campuran  dikeringkan  dan dipanaskan.  Aktivator  kimia  yang  digunakan untuk  aktivasi  arang  aktif  biasanya  berupa  asam, basa,  atau  pun  garam.  Bahan  kimia  yang  dapat digunakan  sebagai  pengaktif  di  antaranya  CaCl 2 , Ca(OH) 2 ,  NaCl,  MgCl 2 ,  HNO 3 ,  HCl,  Ca 3 (PO 4 ) 2 , H 3 PO 4 ,  ZnCl 2 ,  dan  sebagainya  (kurnia,2009). Namun,  ada  zat  aktivator  yang  belum  banyak digunakan  dalam  aktivasi  kimia  yakni  potasium silikat  (K 2 SiO 3 )  yang  digunakan  dalam  persiapan karbon  aktif  limbah    keratin  (limbah  bulu  kuda) (Kong,2014).
Morfologi  permukaan  arang  aktif  dapat memberikan  gambaran  bagaimana  permukaan yang mengalami pembentukan dan perbesaran pori yang  baik  serta  ukuran  diameter  permukaan  pori yang dapat digunakan dalam proses adsorpsi. Cara melihat  permukaan  pori  arang  aktif  tanda  aren ini dengan  menggunakan  SEM  ( Scanning  Electron Microscope) untuk mengetahui morfologi meliputi
bentuk  dan  ukuran  pori . Adrianto  (2019) menyatakan  bahwa  pada  suhu  suhu  600 o C  dan 700 o C  memperlihatkan  permukaan  morfologi arang aktif dari tandan aren dengan menggunakan SEM  mengalami  pembentukan  dan  perbesaran pori  yang  baik  dengan  jumlah  pori  678  dan diameter  rata-rata  514  nm.  Kemudian,  pada penilitian  yang  dilakukan  oleh  Kong  (2014) tentang persiapan karbon aktif limbah tersembunyi dengan  menggunakan  agen  aktivasi  potasium silikat  (K 2 SiO 3 ),  Luas  permukaan  spesifik  BET dan volume pori karbon aktif yang disiapkan dapat mencapai  2046,12  m 2 /g  dan  1,068  cm 2 /g.  Luas permukaan arang aktif yang diaktivasi menggunakan  K 2 SiO 3 lebih  besar  dibandingkan dengan    NaoH  dan  ZnCl 2 yang  masing-masing hanya  mencapai  luas  permukaan  sebesar  1873 m 2 /g dan 1800 m 2 /g. Berkaitan uraian diatas, maka penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui morfologi  permukaan  dari  arang  aktif  dengan menggunakan  agen  aktivasi,  memperbanyak referensi  alternatif  pembuatan  arang  aktif  dan analisis  karbon  aktif  dari  tandan  aren  dengan aktivasi fisika dan menggunakan agen aktivasi .

## METODE
Penelitian  ini  merujuk  pada  penelitian  yang dilakukan  oleh  Adrianto  (2019)  dengan  material dan  prosedur  yang  sama.  Dengan  tambahan aktivasi  kimia  menggunakan  larutan  potasium silikate  (K 2 SiO 3 )  yang  bersifat  teknis  dengan konsentrasi 90% sebelum dilakukan aktivasi fisika dengan variasi temperatur. Aktivasi kimia dilakukan  dengan  mencampurkan    arang  dengan larutan  K 2 SiO 3 dengan  rasio  impregnasi  160 :320 (160  g  arang :  320  g  K 2 SiO 3 ).  Kemudian, didiamkan selama 12 jam dan dikeringkan dengan oven pada suhu 105 o C selama 1 jam. Karakterisasi sampel  dilakukan  menggunakan  SEM  dan dianalisis menggunakan softare imagej.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Adapun    hasil   karakterisasi  SEM     dan
analisis Software  Image-j untuk  permukaan  arang aktif adalah sebagai berikut :
(a) (b)
(c)                                                                        (d)
Gambar 1. Hasil  Karakterisasi  Sem  Dari  Arang  Aktif  Tanda  Aren  Pada  Perbesaran  5000x  Dengan Variasi Temperature Aktivasi  (a) tanpa aktivavi, (b) aktivasi 600 o c, (c) aktivasi 700 o c, dan (d) aktivasi 800 o c

## Pembahasan
Karbon  aktif  adalah  suatu  bahan  yang  berupa karbon  amorf  yang  mempunyai  luas  permukaan yang  sangat  besar  .  Karbon  aktif  diperoleh  dari arang yang telah diaktivasi. Dimana, tahap aktivasi merupakan  salah  satu  tahap  pembuatan  karbon akif  yang  dilakukan    untuk  memperbesar  pori dengan  cara  memecah  ikatan  hidrokarbon  atau
mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga    arang  mengalami  perubahan  baik  fisika maupun  kimia  yaitu  luas  pori  permukaannya bertambah  besar  dan  berpengaruh  terhadap  daya adsorpsi (Kurnia,2009).
Karakterisasi morfologi permukaan arang aktif tandan  aren  yang  hanya  diaktivasi  dengan  larutan K 2 SiO 3 dan  dengan  aktivasi  fisika  pada  suhu
Available Online at http://ojs.uho.ac.id/index.php/JIPFI p-ISSN: 2502-3861    |    e-ISSN: 2715-551X
600°C,  700°C  dan  800°C  dilakukan  dengan menggunakan  SEM  dan  dianalisis  menggunakan software  imagej. Berdasarkan  penelitian  yang telah  dilakukan,  aktivasi  kimia  dengan  larutan K 2 SiO 3 ditunjukan  pada  Gambar  4.1  yang memperlihatkan  morfologi  permukaan  arang  aktif dengan  pori-pori  yang  sudah  mulai  terbentuk. Namun,  pori  yang  terbentuk  masih  terdapat penyumbatan.  Hal  ini  dikarenakan  aktivasi  kimia memiliki  perlakuan  khusus  sebelum  dipanaskan yaitu  direndam  larutan  kimia  agar  pengotor  pada permukaan  arang  setelah  dikarbonisasi  terlepas atau terurai dengan larutan kimia (Masthura,2018). Hasil  aktivasi  dengan  larutan  K 2 SiO 3, lebih  baik jika  disandingkan  dengan  arang  aktif  tandan  aren yang  tidak  diaktivasi  sama  sekali  pada  penelitian yang dilakukan oleh Nanang (2019). Dimana, hasil analisis  arang  yang  tidak  diaktivasi  belum mempelihatkan  permukaan  pori  yang  terbuka. Selanjutnya,  arang  yang  diaktivasi  pada  suhu 600°C  dengan  agen  aktivasi  terlihat  pada  gambar 4.2,  menunjukan  bentuk  permukaan  pori  yang mulai terbuka dengan ukuran yang pori lebih besar dibandingan dengan arang tanpa suhu aktivasi. Hal ini  disebabkan  oleh  zak  aktivator  yang  berfungsi sebagai  reagen  pengaktif  dan  zat  ini  akan mengaktifkan  atom-atom  karbon  sehingga  daya serapnya  menjadi  lebih  baik.  Haryati  (2017) menyatakan  bahwa  zat aktifator  bersifat  mengikat air  yang  menyebabkan  air  yang  terikat  kuat  pada pori-pori  karbon  yang  tidak  hilang  pada  saat karbonisasi  menjadi  lepas.  Selanjutnya  zat aktifator  tersebut  akan  memasuki  pori  dan membuka permukaan arang yang tertutup. Dengan demikian pada saat dilakukan pemanasan, senyawa pengotor yang berada dalam pori menjadi lebih mudah terserap sehingga luas pori permukaan karbon aktif semakin besar. Kemudian, pada  suhu  aktivasi  700°C  dengan  agen  aktivasi memperlihatkan  pori  yang  terbentuk  lebih  banyak dari  aktivasi  yang  lain  baik  dari  segi  jumlah  pori maupun  luas  pori.  Semakin  banyak  jumlah  pori yang  dihasilkan  maka  luas  permukaan  pori  juga akan  semakin  besar  (Efendi,2016).  Adanya interaksi  antara  zat  pengaktivasi  dengan  struktur atom-atom  karbon  hasil  karbonisasi  adalah mekanisme  dari  proses  aktivasi.  Selama  aktivasi, karbon  dipanaskan  dan  akan  menambah  jumlah dan  luas  permukaan  .  selain  itu,  aktivator  dapat
meningkatkan keaktifan sehingga arang mengalami  perubahan  sifat,  baik  fisika  maupun kimia,  yaitu  luas  permukaannya  bertambah  besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi (Sembiring, 2003). Sebagai contoh, Daya adsorpsi karbon  aktif  terhadap  iod  memiliki  korelasi dengan luas permukaan dari karbon aktif. Semakin besar angka iod maka semakin besar kemampuannya  dalam  adsorbs  atau  zat  terlarut Untuk  meningkatkan  jumlah  yodium,  gaya  serap terhadap Iod semakin besar dengan kenaikan suhu, ini  berarti  bahwa  kualitas  arang  aktif  akan meningkatkan adsorpsi warna.
Peningkatan  luas  pori  permukaan  pada  suhu 700°C  dengan  agen  aktivasi  sedangkan  pada suhu  800°C  dengan  agen  aktivasi  mengalami penurunan  disebabkan  oleh pelepasan  zat  yang mudah  menguap  dan  korosi  K2SiO3.  Ketika suhu  aktivasi  rendah,  peran  K2SiO3  lemah  dan hanya  bahan  bakunya  yang  dikarbonisasi. K2SiO3  mulai  mempromosikan  pembukaan mikropori  saat  suhu  meningkat  dari  400°C menjadi  700°C.  Namun,  ketika  suhu  tinggi, parsial  mikropori  dapat  digabung  menjadi mesopori  atau  makropori  sebagai  akibat  dari korosi dan hal-hal yang mudah menguap . Selain itu, volatilisasi atom karbon pada lapisan kristal semakin  intensif  (Kong,2014).  Hal  ini  sesuai pada  suhu  800°C  yang  mengalami  penurunan jumlah  pori  dan  luas  permukaan  pori.  Hasil  ini diperkuat  pula  dengan  pernyatan  Efendi  (2016) pada  penelitiannya  tentang  pengaruh  suhu aktivasi  terhadap  morfologi  dan  jumlah  pori karbon aktif tempurung kemiri sebagai elektroda,  bahwa mengecilnya  ukuran  pori disebabkan  oleh  naiknya  energi  panas.  Dimana, energi panas yang semakin besar mengakibatkan partikel bergerak lebih cepat sehingga bertumbukan  satu  sama  lain.  Akibat  dari tumbukan  ini  partikel  terpecah  menjadi  lebih kecil  sehingga  menghasilkan  pori  yang  lebih kecil
Hasil  aktivasi  yang  telah  dilakukan  dianalisis menggunakan software  imagej ,  dengan  suhu Aktivasi  700°C  dengan  agen  aktivasi  K 2 SiO 3 memiliki jumlah pori yang paling banyak dan luas pori  yang  paling  besar  dari  semua  temperatur aktivasi  (terlihat  pada  Tabel  4.1).  Jumlah  pori yang terbentuk akan meningkatkan luas
Available Online at http://ojs.uho.ac.id/index.php/JIPFI p-ISSN: 2502-3861    |    e-ISSN: 2715-551X
permukaan pori dari karbon aktif. Semakin banyak jumlah pori yang dihasilkan maka luas permukaan pori  juga  akan  semakin  besar  (Efendi,  2016).  Hal ini  didukung  oleh  penelitian  yang  dilakukan  oleh Kong,  dkk  (2014)  yang  memperoleh  luas  pori permukaan  terbaik  pada  suhu  700°C  dengan  agen aktivasi  yang  sama  yakni  potasium  silikat.  Selain itu penelitian yang sama tentang arang aktif tandan aren  yang  diaktivasi  secara  fisika  yang  dilakukan oleh  Nanang  (2019),  yang  memperoleh  luas  pori permukaan  terbaik  pada  suhu  700°C  sedangkan pada suhu 800°C  mengalami  pengurangan jumlah pori dan penurunan luas permukaan pori.
Shofa  (2012),  mengemukakan  bahwa  pori- pori  yang  berukuran  lebih  dari  50  nm  disebut macropore, sedangkan pori dengan ukuran 2 nm – 50  nm  dikategorikan  mesopores,  dan  dibawah  2 nm disebut micropores. Sehingga, dapat dikatakan baha    pori  yang  terbentuk  pada  permukaan  arang aktif  tandan  aren  yang  hanya  diaktivasi  dengan larutan  K 2 SiO 3 dan  dengan  aktivasi  fisika  pada suhu  600°C,  700°C  dan  800°C  digolongkan  pada kategori macropori .

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa semakin  tinggi  suhu  aktivasi,  maka  luas permukaan  pori  arang  aktif  tandan  aren  akan bertambah besar. Dengan luas pori permukaan maksimum  terdapat  pada  suhu  700°C  yakni jumlah  pori  sebanyak  285  dan  diameter  rata- rata sebesar 628 nm.

## SARAN
Adapun  saran  yang  diharapkan  agar dilakukan  kembali  penelitian  mengenain tandan  aren  dengan  agen  aktivasi  potasiun silikat  dengan  variasi  konsetrasi  serta  dengan menggunakan bahan activator yang lain.

## DAFTAR PUSTAKA
Adrianto,N.  2019.  Analisis  Morfologi  Permukaan Arang  Aktif  Tandan  Aren  (Arengga
Pinnata Merr) Yang Diaktivasi
Menggunakan  Tanur  Dan  Microwave  . FKIP.UHO.Kendari. Skripsi
Effendi,Z.  Astuti.  2016. Pengaruh  Suhu  Aktivasi Terhadap  Morfologi  dan  Jumlah  Pori Karbon  Aktif  Tempurung  Kemiri  sebagai Elektroda .  Jurusan  Fisika  FMIPA. Universitas Andalas. Padang Haryati, S. Adellina, T. Lisa, A. 2012. Pembuatan Karbon  Aktif  Dari  Kulit  Kayu  Gelam (Melaleuca  Leucadendron)  Yang  Berasal Dari  Tanjung  Api-Api  Sumatera  Selatan. Jurusan  Teknik  Kimia.  Fakultas  Teknik. Universitas Sriwijaya
Kong,  J.  Qinyan,  Y.  Baoyu,  G.  Qian,  L.  Yan,  W. Huu,  H.  Wenshan,  G.  2014. Porous structure and adsorptive properties of hide waste  activated  carbons  prepared  via potassium  silicate  activation .  School  of Civil  and  Environmental  Engineering. University  of  Technology.  Broadway,. Sydney. Australia.
Kurnia, D. Arif, N. Edwin, P. Pembuatan Karbon Aktif  Dari  Kulit  Ubi  Kayu  (Mannihot Esculenta) .Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Sriwijaya Masthura. Zulkarnain. 2018. Karakterisasi
Mikrostruktur  Karbon  Aktif  Tempurung Kelapa  dan  Kayu  Bakau .  Program  Studi Fisika Fakultas Sains dan Teknologi. UIN. Sumatera Utara. Medan
Sahara,  E.  Wahyu  D,S.  Putu,  A,  S.  2017.
Pembuatan Dan Karakterisasi Arang Aktif Dari  Batang  Tanaman  Gumitir ( Tagetes Erecta ) Yang  Diaktivasi  Dengan KOH .
Jurusan Kimia FMIPA. Universitas Udayana. Bukit Jimbara. Sembiring,  M.  T.  Sinaga,  T.  S.2003. Arang  Aktif (Pengenalan  dan  Proses  Pembuatannya) . Sumatera Utara Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Shofa.  2012. Skripsi:  Pembuatan  Karbon  Aktif Berbahan  Baku  Ampas  Tahu  dengan Aktivasi  Kaliun  Hidroksida .  Universitas Indonesia. Depok. Sumaiyah,  W.  Basuki.  Karsono.2016. Utilization of  Microcrystalline  Cellulose  of  Sugar Palm  Bunches  (Arengapinnata  (Wurmb)
Merr.) asExcipients Tablet Direct Compression. Faculty of Pharmacy .
University of Sumatera Utara. Indonesia.