## PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI SABUT KELAPA DENGAN AKTIVASI MENGGUNAKAN H 3 PO 4 UNTUK ADSORPSI AIR GAMBUT
Fahmijal lb * , Ridwan Yusuf Lubis, Ratni Sirait
Jurusan fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sumatera Utara, Jl. Lap.Golf, KP.Tengah, Kec. Pancur Batu, Kab. Deli Serdang, 20353 Indonesia *email: fahmijallb@gmail.com

## ABSTRAK
Sabut kelapa merupakan limbah perkebunan yang kurang dimanfaatkan . Dalam bagian sabut kelapa memiliki kandungan lignin dan selulosa yang menjadi dasar bahwa sabut kelapa bisa dijadikan karbon aktif. Tahapan yang dilakukan pada pembuatan karbon aktif meliputi proses preparasi  sampel,  karbonisasi,  pengayakan  dan  aktivasi  menggunakan  asam  fosfat,  kemudian  proses  uji  yang  terdiri  dari  uji  sifat  fisis, karakterisasi menggunakan FTIR, XRD, SEM dan uji Adsorpsi. Variasi asam fosfat yang dilakukan yaitu 0%, 8%, 10% dan 12%. Hasil terbaik diperoleh pada variasi konsentrasi 12% dengan nilai kadar air 6,92%, kadar zat mudah menguap 16,11%, kadar abu sebesar 7,47%, dan kadar karbon murni 76,42%. Karaterisasi FTIR menghasilkan gugus fungsi O-H asam karboksilat, N-H amina, C=C cincin aromatik, C=C alkena, C-H alkana, C-O asam karboksilat, dan C-H cincin aromatik. Pola XRD menunjukkan fasa kristal yang berbentuk kubik, dan uji SEM menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi asam fosfat menjadikan karbon aktif memiliki pori-pori yang lebih banyak. Hasil adsorpsi menunjukkan beberapa parameter telah memenuhi standar PERMENKES Tahun 2017 tentang air bersih diantaranya warna dan Besi (Fe) dengan persentase penurunan warna sebesar 97,5% dan Besi (Fe) sebesar 86,21%.
Kata Kunci : Asam Fosfat; Karbon Aktif, Sabut Kelapa

## ABSTRACT
[Production of Activated Carbon From Coconut Coir by Activation using H 3 PO 4 for Peat Water Adsorption] Coconut husk is an underutilized plantation waste. In the coconut husk section, it contains lignin and cellulose which is the basis that coconut husk can be  used  as  activated  carbon.  The  stages  carried  out  in  the  manufacture  of  activated  carbon  include  the  process  of  sample  preparation, carbonization, sieving and activation using phosphoric acid, then the test process consisting of physical properties tests, characterization using FTIR, XRD, SEM and Adsorption tests. The variations in phosphoric acid carried out are 0%, 8%, 10% and 12%. The best results were obtained at a concentration variation of 12% with a moisture content value of 6.92%, a volatile substance content of 16.11%, an ash content of 7.47%, and a bound carbon content of 76.42%. For the rusterization test FTIR produced the O-H functional groups of carboxylic acids, N-H amines, C=C aromatic rings, C=C alkenes, C-H alkanes, C-O carboxylic acids, and C-H aromatic rings. XRD showed a cubic-shaped crystalline phase, and SEM tests showed that the higher the concentration of phosphoric acid makes activated carbon have more pores. The adsorption results show that several parameters have met the 2017 PERMENKES standards regarding clean water including color and Iron (Fe) with a percentage decrease in color by 97.5% and Iron (Fe) by 86.21%.
Keywords: Phosporic Acid; Activated Carbon, Coconut Coir

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  air  bersih  setiap  tahunnya  terus meningkat bersamaan  dengan bertambahnya jumlah populasi makhluk hidup. Air bersih memiliki peranan yang  begitu  penting  untuk  seluruh  manusia  dalam melakukan  kegiatan  sehari-hari.  (Aronggear,  2019) Namun  ketersediaanya  masih  minim  khususnya dibeberapa wilayah di kabupaten aceh singkil hal ini disebabkan karena daerah tersebut berada di kawasan dataran rendah yang banyak terdapat air gambut.
Air  gambut  memiliki  kandungan  senyawa organik  terlarut  yang  menjadikan  air  gambut memiliki  warna  coklat  serta  bersifat  asam.  Air gambut  bisa  di  treatment  menjadi  air  bersih
menggunakan  beberapa  cara,  salah  satunya  adalah menggunakan  karbon  aktif  dengan  metode  adsorpsi dari bahan sabut buah kelapa.
Sabut  kelapa  ialah  mesokarp  (selimut)  yang terdiri dari serat kasar dari buah kelapa. Sabut kelapa bisa dimanfaatkan menjadi karbon aktif dikarenakan memiliki  kandungan  senyawa  karbon  (C)  dan  juga memiliki  struktur  yang  keras.  Selain  itu  juga  sabut kelapa memiliki beberapa kandungan senyawa lignin, selulosa, nitrogen, air dan abu. (Abdullah, 2013) Penelitian  pembuatan  karbon  aktif  sabut kelapa dengan aktivasi asam fosfat 10% mampu untuk menghasilkan kadar air 7,0975%, kadar abu 8,2547%
dan kadar zat terbang (7,5009%) hal sesuai dengan SNI No. 06-3730-1995 (Syahrir, 2019).
Berdasarkan  dari  uraian  tersebut,  dilakukan penelitian dengan judul “pembuatan karbon aktif dari sabut  kelapa  dengan  aktivasi  menggunakan  H 3 PO 4 untuk  adsorpsi  air  gambut”.  Hasil  yang  didapatkan dalam penelitian diharapkan agar bermanfaat dan bisa menjadi  alternatif  lain  untuk  memanfaatkan  limbah sabut kelapa .

## METODE PENELITIAN

## Alat Dan Bahan
Alat-alat yang dipakai pada penelitian terdiri dari: cawan porselin, spatula, kertas saring, corong kaca, ayakan 100 mesh, beaker glass, mortar dan alu, gelas  ukur,  botol  semprot,  erlenmeyyer,  neraca digital,  magnetik  stirer,  desikator,  oven,  furnace, FTIR , XRD, dan SEM .
Bahan-bahan  yang  dipakai  ketika  melakukan penelitian: sabut kelapa, asam fosfat, dan aquades.

## Prosedur Penelitian
1. Preparasi Sabut Kelapa
Sabut  kelapa  yang  merupakan  bahan  utama dilakukan  proses  pencucian  sampai  bersih  untuk menghilangkan  kotoran  yang  terdapat  pada  sabut kelapa,  kemudian  dijemur  dibawah  sinar  matahari selama 24 jam .
2. Pembuatan karbon sabut kelapa
Sabut  kelapa  yang  telah  kering  dilakukan proses karbonisasi menggunakan furnace dengan suhu 400 o C  selama  2  jam.  Lalu  dihaluskan  memakai mortar  dan  alu,  selanjutnya  di  ayak  dengan  ayakan 100 mesh.
3. Aktivasi Karbon Aktif
Sampel  karbon  sabut  kelapa  ditimbang sebanyak 5 gram, kemudian di campur menggunakan larutan Asam Fosfat dengan variasi 0%, 8%, 10% dan 12%  direndam  dengan  waktu  24  jam.  Kemudian disaring dan dibilas menggunakan aquades hingga pH mendekati  netral.  Dikeringkan  menggunakan  oven pada suhu 110 o C.dan setelah kering lalu di dinginkan menggunakan desikator.

## Tahap Uji Karbon Aktif
1. Uji Sifat Fisis
Kadar  Air.  Karbon  aktif  dengan  berat  2  gram kemudian  diletakkan  pada  cawan  porselin  untuk kemudian  dipanaskan  pada  oven  dalam  suhu  115 o C
dalam  waktu  3  jam.  Selanjutnya  di  dinginkan menggunakan desikator.
Kadar  Zat  Mudah  Menguap.  Karbon  aktif sebanyak 1 gram dimasukkan kedalam cawan porselin lalu  dipanaskan  menggunakan  furnace  dengan  suhu 950 o C  ketika  suhu  telah  tercapai,  terlebih  dahulu karbon di diamkan dalam furnace tanpa berhubungan dengan  udara  luar.  Setelah  dingin  dimasukkan kedalam desikator dan di timbang (Sulistyo, 2016) Kadar  Abu.  Kadar  abu  adalah  sesuatu  yang tertinggal  dalam  proses  karbonisasi  yang  tidak  lagi mempunyai  unsur  karbon  dan  juga  nilai  kalor. (Ghafarunnisa,  2017).  Adapun  proses  pengujian terdiri dari karbon aktif di timbang sebanyak 1 gram kemudian  dimasukkan  pada  cawan  porselin  untuk selanjutnya dipanaskan menggunakan furnace dengan suhu 800 o C selama 2 jam. Selanjutnya di dinginkan dalam desikator lalu ditimbang.
Kadar Karbon Murni. Hal ini dipengaruhi oleh nilai kadar abu dan kadar zat mudah menguap yang dihasilkan.  kadar  karbon  murni  merupakan  hasil pengurangan  nilai  abu  dengan  zat  mudah  menguap (Huda, 2020) .
2. Uji  Karakterisasi  Menggunakan  FTIR, XRD dan SEM
Fourier  Transform  Infra  Red adalah  alat karakterisasi  yang  memakai  sinar  infra  merah. Spektroskopi ini memiliki fungsi untuk mengidentifikasi  gugus  fungsi  suatu  senyawa,  dan untuk  mengetahui  ikatan  kimia  yang  terdapat  pada sampel. (Pambudi, 2017)
3. X-Ray Diffraction (XRD) Alat  karakterisasi  ini  pada  awalnya  memiliki fungsi  untuk  menentukan  struktur  dan  fasa  kristal dengan  cara  menentukan  parameter  struktur  kisi. (Maghfury,  2020).  Seiring  dengan  perkembangan zaman alat ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi  perubahan  pada  struktur  fasa,  dan dapat  mengukur  partikel  bahan  seperti  komposit, polimer  dan  keramik.  Spektrum  sinar  X  memiliki panjang gelombang 10 -10 s/d 5 -10 nm .
4. Scanning Electron Microskopi (SEM) Merupakan  jenis  karakterisasi  yang  memakai elektron untuk menggantikan cahaya dalam melihat benda dengan resolusi yang tinggi. Alat karakterisasi ini  memiliki  manfaat  dapat  melihat  bentuk mikrostruktur benda padat. (Masthura, 2013)

## 5. Adsorpsi Air Gambut
Dimasukkan air gambut kedalam gelas kimia sebanyak  100  ml,  dicampur  menggunakan  karbon aktif  sebanyak  2  gram  dan  setelah  tercampur kemudian  diaduk  dengan  magnetik  stirer  dalam waktu 1 jam dan di saring menggunakan kertas saring. Air  hasil  proses  penyaringan  kemudian  dibawa  ke laboratorium untuk di lakukan analisis sifat kimia dan fisikanya.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Penelitian 1. Kadar Air Tabel 1 . Nilai Kadar Air
Variasi Konsentrasi Karbon Aktif (%) Nilai Kadar Air (%) Nilai Rata- Rata Kadar Air (%) SNI 06- 3037-1995 0 24,62 29,63 27,12 Maks.15% 8 14,81 12,92 13,86 10
10,57 11,48 11,02 12 8,43 5,42 6,92
Dari tabel 1 diperoleh hasil bahwa nilai rata- rata  dari  konsentrasi  8%,  10%,  dan  12%  telah memenuhi SNI No. 06-3730-1995 sedangkan untuk nilai  rata-rata  konsentrasi  0%  tidak  memenuhi standar .

## Gambar 1 . Grafik Nilai Kadar Air
Dari  grafik  diatas  diperoleh  nilai  bahwa semakin  tinggi  persen  konsentrasi  aktivasi menyebabkan semakin menurun nilai kadar air yang dihasilkan.  Hal  ini  disebabkan  karena  asam  fosfat memiliki sifat dehydrating agent
2. Kadar Zat Mudah Menguap
Tabel 2 . Nilai Kadar ZMM
Variasi Konsentrasi Karbon Aktif (%) Nilai Kadar ZMM (%) Nilai Rata- Rata ZMM (%) SNI 06- 3037-1995 0 30,83
24,40 27,61 Maks.25 8 22,94 23,04
22,99 10 23,91 19,11 21,51 12 18,05 14,17 16,11
Dari  tabel  2  diperoleh  bahwa  nilai  rata-rata untuk  konsentrasi  8%,  10%,  dan  12%  telah memenuhi SNI No. 06-3730-1995, sedangkan untuk nilai  rata-rata  konsentrasi  0%  tidak  memenuhi standar tersebut .
Gambar 2 . Grafik nilai kadar ZMM Gambar  2  menunjukkan  bahwa  nilai  karbon aktif  limbah  sabut  kelapa  mengalami  penurunan seiring  dengan  semakin  tingginya  persen  kadar aktivasi asam fosfat.
3. Kadar Abu
Tabel 3 . Nilai Kadar Abu
Variasi Konsentrasi Karbon Aktif (%) Nilai Kadar Abu (%) Nilai Rata- Rata Kadar Abu(%) SNI 06-3037- 1995 0 21,61 19,98 20,79 Maks.10 8 9,72 10,15 9,93
10 8,68 8,95 8,81 12 7,58 7,36 7,47
Nilai  kadar  abu  karbon  aktif  limbah  sabut kelapa  seluruhnya  dapat  memenuhi  SNI  06-3730- 1995  terkecuali  untuk  karbon  aktif  dengan konsentrasi  0%  karena  memiliki  nilai  sebesar 20,79%. Nilai ini tentunya sangat jauh dari ketetapan
0% 8% 10%12% Ka da r A ir (% ) % Konsentrasi Kadar Air SNI 0 10 20 30 0% 8% 10% 12% Ka da r ZM M % Konsentrasi ZMM SNI
nilai  maksimal  yang  terdapat  dalam  SNI  06-3730- 1995 yaitu 10%.
Gambar 3 . Grafik Nilai Kadar Abu Hasil kadar abu dari karbon aktif limbah sabut kelapa  yang  diaktivasi  menggunakan  asam  fosfat mengalami  penurunan  seiring  dengan  semakin meningkatnya persen aktivasi asam fosfat.
4. Kadar Karbon Murni Tabel 4 . Nilai Kadar Karbon Murni
Variasi Konsentrasi Karbon Aktif (%) Nilai Kadar Karbon Murni (%) Nilai Rata- Rata Kadar Karbon Murni(%) SNI 06- 3037- 1995 0 47,56 55,62 51,59
Min.65
8 67,34 66,81 67,07 10 67,41 71,94 69,67 12 74,37 78,47 76,42
Nilai  kadar  karbon  murni  yang  diperoleh dalam  penelitian  ini  seluruhnya  dapat  memenuhi standar  yang  ditetapkan  dalam  SNI  06-3730-1995 yaitu  65%,  terkecuali  hasil  yang  diperoleh  oleh karbon  aktif  limbah  sabut  kelapa  yang  diaktivasi dengan  asam  fosfat  dengan  konsentrasi  0%  yang menghasilkan kadar karbon murni sebesar 51,59% .

## Gambar 4 . Nilai Kadar Karbon Murni
Pada  gambar  4  terlihat  bahwa  kadar  karbon murni  dari  karbon  aktif  limbah  sabut  kelapa mengalami  peningkatan  jika  dibandingkan  sebelum adanya proses aktivasi. Hal ini membuktikan bahwa
semakin  tinggi  konsentrasi  asam  fosfat  maka  nilai kadar karbon murni yang terdapat pada karbon aktif juga semakin besar .
5. Uji Menggunakan Spectrum FTIR
Gambar 5 . Spektrum FTIR Gambar  diatas menunjukkan bahwa terdapat
7  puncak  serapan  yang  teridentifikasi.  Vibrasi  dari ikatan  O-H  asam  karboksilat  terdapat  pada  panjang gelombang  3543,23-3541,31  cm -1 .  Gelombang 3464,15-3429,43  terdapat  ikatan  N-H amina. Gelombang  1597,06-1593,20  cm -1 adanya  ikatan C=C  cincin  aromatik  dan  gelombang  1612,49- 1610,56  cm -1 adanya  ikatan  C=C  Alkena.  Ikatan kimia C-H alkana terdapat dalam gelombang 1456,26 -  1425,4  cm -1 .Selanjutnya  gelombang  1263,37- 1234,44  cm -1 diperoleh  ikatan  C-O carboxylic  acid . Gelombang  879,54  -  877,61  cm -1 dan  829,39  - 815,89  cm -1 diperoleh  C-H  Cincin  Aromatik. (Skoog, 2016)
6. Uji Karbon Aktif dengan XRD
Gambar 6 . Hasil Karakterisasi XRD Grafik  hasil  karakterisasi  dengan  panjang gelombang  menunjukkan  bahwa  karbon  aktif  yang diaktivasi  dengan  asam  fosfat  selama  24  jam menghasilkan  bahwa  apabila  semakin  tinggi konsentrasi dapat menyebabkan terjadinya perubahan intensitas fasa ke arah intensitas yang lebih tinggi. Dan fasa  kristal  yang  terbentuk  dalam  proses  ini  ialah kristal yang berbentuk kubik.
0 5 10 15 20 25 0% 8% 10%12% Ka da r A bu (% ) % Konsentrasi Kadar Abu SNI 0 20 40 60 80 100 0% 8% 10%12% Ka da r
Ka rb on M ur ni (% ) % Konsentrasi Karbo n Murni
7. Uji Karbon Aktif Menggunakan SEM
Gambar 7 . Hasil SEM karbon aktif sabut kelapa
Dari Gambar 7 diperoleh hasil bahwa terlihat adanya perbedaan bentuk morfologi permukaan dari seluruh  sampel  karbon  aktif  yang  diaktivasi menggunakan  asam  fosfat  dengan  konsentrasi  yang terdiri dari 0%, 10% dan 12% dengan suhu 400 0 C. Pada  karbon  aktif  sabut  kelapa  dengan  konsentrasi 12% itu terlihat bahwa rongga-rongga yang dihasilkan lebih  banyak  jika  dibandingkan  dengan  konsentrasi yang lainnya.

## 8. Analisis Adsorpsi Air Gambut
Tabel 5 . Hasil adsorpsi air gambut
Parameter Satuan Sebelum Adsorpsi Setelah Adsorpsi Standar Maksimum 1. Fisika • Warna Pt/Co 100 2,5 50 2. Kimia • pH mg/L 6,16 3,53 6,5-8,5 • Besi (Fe) mg/L 2,539 0,350 1 • Zat Organ ik
(Kmn O 4 ) mg/L 112,6 28,1 10
Pada Tabel 5, hasil adsorpsi menunjukkan beberapa parameter  telah  memenuhi  standar  PERMENKES Tahun  2017  tentang  air  bersih diantaranya  warna
dan  Besi  (Fe)  dengan  persentase  penurunan warna  sebesar  97,5%  dan  Besi  (Fe)  sebesar 86,21%.

## KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Pengujian sifat fisis karbon aktif limbah sabut kelapa  dengan  aktivasi  asam  fosfat  memperlihatkan bahwa  semakin  tinggi  konsentrasi  aktivator  asam fosfat (H 3 PO 4 ) pada proses aktivasi maka nilai kadar air,  kadar  zat  mudah  menguap,  dan  kadar  abu semakin rendah yaitu dengan nilai Kadar air (6,92%), kadar  zat  mudah  menguap  (16,11%),  kadar  abu (7,47%).  Sedangkan  nilai  kadar  karbon  terikat mengalami peningkatan yaitu dengan nilai (76,42%).
Dari  proses  karakterisasi  yang  dilakukan diperoleh bahwa gugus fungsi yang dihasilkan variasi terbaik  adalah  12%  dengan  gugus  fungsi  C=C memiliki  intensitas  sebesar  75,596  cm -1 .  Kemudian untuk  fasa  kristal  yang  dihasilkan  adalah  fasa  kristal yang  berbentuk  kubik  dan  bentuk  morfologi  yang terbaik juga dihasilkan oleh konsentrasi aktivasi 12% karena  memiliki  rongga-rongga  yang  lebih  banyak jika dibandingkan dengan konsentrasi lainnya.
Adsoprsi  air  gambut  yang  dilakukan  dengan menggunakan  karbon  aktif  sabut  kelapa  diaktivasi menggunakan asam fosfat menunjukkan hasil bahwa parameter  yang  telah  mencapai  standar  air  bersih dalam  PERMENKES  RI  No.32  Tahun  2017  yaitu Parameter Fisika (Warna) dan Parameter Kimia Besi (Fe).

## Saran
Dalam  pembuatan  karbon  aktif  telah dilakukan  dengan  berbagai  variasi  konsentrasi aktivator  namun  memang  jika  dilakukan  proses adsorpsi  masih  ada  beberapa  bagian  memiliki  hasil tidak  sesuai  standar,  peneliti  berharap  agar kedepannya variasi aktivatornya lebih dinaikkan lagi agar dihasilkan karbon aktif yang lebih bagus.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, A. d. (2013). Adsorpsi Karbon Aktif Dari Sabut  Kelapa  (Cocos  nucifera)  Terhadap Penurunan Fenol. Al-Kimia , 32-44.
Aronggear,  T.  d.  (2019).  Analisis  Kualitas  dan Kuantitas  Penggunaan  Air  Bersih  PT.  Air Manado  Kecamatan  Wenang. Jurnal  Sipil Statik , 1625-1632.
Ghafarunnisa,  D.  d.  (2017).  Pemanfaatan  Batubara Menjadi  Karbon  Aktif  Dengan  Proses Karbonisasi  Dan  Aktivasi  Menggunakan
Reagen  Asam  Fosfat  (H 3 PO 4 )  Dan Ammonium Bikarbonat
(Nh4hco3).
Prosiding Seminar Nasional XII , 36-41.
Huda,  S.  d.  (2020).  Karakterisasi  Karbon  Dari Bambu  Ori  (Bambusa  Arundinacea)  Yang Diaktivasi  Menggunakan  Asam  Klorida (HCl). Inovasi Teknik Kimia , 22-27. Maghfury, T. (2020). Analysis X-Ray Diffraction (XRD) Pada  Brazing  Aluminium  Seri  1000  Dan Stainless  Steel  Seri  304  Dengan  Penambahan Serbuk  Tembaga  Skripsi  . Surakarta:  Jurusan Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik  Universitas Muhammadiyah Surakarta. Masthura.  (2013). Peningkatan  Daya  Serap  Filter  Air Dari  Karbon  Aktif  Tempurung  Kelapa  Dengan Memvariasikan Suhu Pemanasan Tesis. Medan: Universitas Sumatera Utara. Pambudi,  A.  d.  (2017).  Analisis  Morfologi  dan Spektroskopi  Infra  Merah  Serat  Bambu Betung  (Dendrocalamus  Asper)  Hasil Proses Alkalisasi Sebagai Penguat Komposit Absorpsi Suara. Jurnal Teknik ITS , 441-444. Skoog,  D.  (2016). Principles  of  Instrumental  Analysis.
Boston: Cengange Learning.
Sulistyo, R. d. (2016). Pembuatan Dan Karakterisasi Karbon  Aktif  Tempurung  Kelapa  Dengan Aktivator  Asam  Fosfat  Serta  Aplikasinya Pada  Pemurnian  Minyak  Goreng  Bekas. TEKNIKA , 419-430.