Chemica Volume 2, Nomor 1, Juni 2015, 13-19 ISSN: 2355-875X
Karakteristik Arang Aktif dari Tempurung Kelapa dengan Pengaktivasi H 2 SO 4 Variasi Suhu dan Waktu
Siti Jamilatun 1 , Siti Salamah 1 , Intan Dwi Isparulita 1,*
1 Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta Jl.Prof. Dr.Soepomo, Janturan, Yogyakarta, Telp.(0274)379418/381523, Fax (0274) 381523 *email: intandwi321@gmail.com

## Abstract
Activated charcoal is charcoal that has activated for increasing its surface area by opening the pores so that increase  the  adsorption  power.  The  surface  area  of  the  activated  charcoal  is  between  300  and  3500  m 2 /g. Adsorption power from activated charcoal is very large, i.e. ¼ to 10 times the weight of activated charcoal. Activated charcoal is a good adsorbent for the adsorption of gases, liquids, and solution.
Characteristics of activated charcoal which are moisture content, ash content, and absorption of the iodine. Manufacture  of  activated  charcoal  begins  with  soaking  for  24  hours  using  2N  H 2 SO 4 solution,  after  it  was drained  and  then  roasted  to  remove  the  remaining  water.  Moisture  content  test  was  doing  by  weighing  1 gram  of  activated  charcoal  and  then  put  it  ini  the  oven  at  105-110 0 C  temperature  for  120  minutes.  Ash content test was by weighing 1 gram of activated charcoal and put in the furnace at a temperature of 500 0 C for 30 minutes, raise the temperature to 815 0 C for 90 minutes. Determination of the absorption of iodine is to weigh approximately 0.5 gram of activated charcoal and mix with 50 ml of iodine solution 0,1 N. Shake it for 15  minutes.  Take  10  ml  of  the  sample  solution  and  titrate  with  natrim  thio  sulfate  solution  0.1  N.  Adding amylum solution of 1% as an indicator to the titration result becomes colorless.
Pada penelitian ini dihasilkan kondisi optimum pada suhu pengovenan 1000 o C selama 60 menit. Arang aktif yang  didapatkan  pada  kondisi  ini  memiliki  kemampuan  adsorbsi  yang  baik  dengan  kadar  penyerapan  iod yang tinggi sebesar 529,94 mg I 2 /gram arang.
In  this  research  produced  the  optimum  conditions  of  oven  temperature  1000 0 C  for  60  minutes.  Activated charcoal  obtained  under  these  conditions  has  a  good  adsorption  capability  with  high  levels  of  iodine absorption of 529.94 mg I 2 /g charcoal.
Keywords: Coconut shell, activated carbon, activation, characteristic

## Pendahuluan
Arang  merupakan  suatu  padatan  berpori  yang  mengandung  85-95%  karbon,  dihasilkan  dari  bahan- bahan  yang  mengandung  karbon  dengan  pemanasan  pada  suhu  tinggi.  Daya  serap  ditentukan  oleh  luas permukaan  partikel  dan  kemampuan  ini  dapat  menjadi  lebih  tinggi  jika  terhadap  arang  tersebut  dilakukan aktivasi  dengan  bahan-bahan  kimia  ataupun  dengan  pemanasan  pada  suhu  tinggi.  Arang  akan  mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang ini disebut sebagai arang aktif [1].
Arang  aktif  merupakan  senyawa  karbon  amorph,  yang  dapat  dihasilkan  dari  bahan-bahan  yang mengandung  karbon atau dari arang  yang diperlakukan dengan cara khusus  untuk  mendapatkan permukaan yang  lebih  luas.  Luas  permukaan  arang  aktif  berkisar  antara  300-3500  m 2 /gram.  Aplikasi  komersial  arang aktif dapat digunakan  sebagai penghilang bau dan resin, penyulingan bahan  mentah, pemurnian air limbah, penjernih air dan sebagainya.
Arang aktif diperoleh dengan proses aktivasi. Proses aktivasi  merupakan proses  untuk  menghilangkan hidrokarbon  yang  melapisi permukaan arang  sehingga dapat  meningkatkan porositas  karbon  [1,2]. Aktivasi arang aktif dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu proses aktivasi secara fisik dan proses aktivasi kimia. Prinsip aktivasi  fisik  adalah  pemberian  uap  air  atau  gas  CO 2 kepada  arang  yang  telah  dipanaskan.  Prinsip  aktivasi kimia  ialah  perendaman  arang  dalam  senyawa  kimia  sebelum  dipanaskan.  Pada  penelitian  ini  digunakan larutan H 2 SO 4 sebagai aktivatornya. Hal ini dikarenakan asam  sulfat lebih  mudah didapatkan dan  memiliki sifat kimia yang lebih stabil daripada larutan pengaktivasi yang lain.
Chemica Volume 2, Nomor 1, Juni 2015, 13-19 ISSN: 2355-875X

## Tinjauan Pustaka

## Pembuatan Arang Tempurung Kelapa
Pembuatan  arang  dari  tempurung  kelapa  dengan  teknologi  pirolisis.  Teknologi  pirolisis  yaitu pembakaran  biomassa  pada  kondisi  tanpa  oksigen.  Tujuannya  adalah  melepaskan  zat  terbang  ( volatile matter ) yang terkandung pada biomassa. Secara umum kandungan zat terbang dalam biomassa cukup tinggi. Produk proses pirolisis ini berbentuk cair, gas, dan padat.  Produk padat dari proses ini  berupa arang ( char ) yang  kemudian  disebut  karbonisasi.  Karbonisasi  biomassa  atau  yang  lebih  dikenal  dengan  pengarangan adalah  suatu  proses  untuk  menaikkan  nilai  kalor  biomassa  dan  dihasilkan  pembakaran  yang  bersih  dengan sedikit asap. Hasil karbonisasi adalah berupa arang yang tersusun atas karbon dan berwarna hitam.
Prinsip  proses  karbonisasi  adalah  pembakaran  biomassa  tanpa  adanya  kehadiran  oksigen.  Sehingga yang  terlepas  hanya  bagian volatile  matter ,  sedangkan  karbonnya  tetap  tinggal  di  dalamnya.  Temperatur karbonisasi  akan  sangat  berpengaruh  terhadap  arang  yang  dihasilkan  sehingga  penentuan  temperatur  yang tepat akan menentukan kualitas arang.
Sedikit banyaknya arang yang dihasilkan bergantung pada komposisi awal biomassa. Semakin banyak kandungan volatile matter maka semakin sedikit arang yang dihasilkan karena banyak bagian yang terlepas ke  udara.  Penentuan  komposisi  awal  biomassa  dilakukan  dengan  uji  analisis  pendekatan  ( proximate analysis ).

## Pembuatan Arang Aktif
Arang aktif dapat dibuat dari bahan yang mengandung karbon. Tulang, kulit biji, kayu keras dan lunak, kulit  kayu,  tongkol  jagung,  serbuk  gergaji,  sekam  padi,  dan  tempurung  kelapa  ialah  beberapa  contoh  yang umum  digunakan  [3]. Pembuatan  arang  aktif  mencakup  dua  tahapan  utama,  yaitu  proses  karbonisasi  bahan baku dan proses aktivasi bahan terkarbonisasi tersebut pada suhu lebih tinggi. Karbonisasi merupakan proses penguraian selulosa organik menjadi unsur karbon dengan disertai pengeluaran unsurunsur non-karbon, yang berlangsung pada suhu sekitar 600-700 0 C [4].
Proses  aktivasi  merupakan  proses  untuk  menghilangkan  hidrokarbon  yang  melapisi  permukaan  arang sehingga  dapat  meningkatkan  porositas  karbon  [2].  Aktivasi  arang  aktif  dapat  dilakukan  dengan  dua  cara, yaitu  proses  aktivasi  secara  fisik  dan  proses  aktivasi  kimia.  Prinsip  aktivasi  fisik  adalah  pemberian  uap  air atau  gas  CO 2 kepada  arang  yang  telah  dipanaskan.  Prinsip  aktivasi  kimia  ialah  perendaman  arang  dalam senyawa  kimia  sebelum  dipanaskan,  diharapkan  bahan  pengaktif  masuk  di  antara  sela-sela  lapisan heksagonal arang aktif dan  selanjutnya  membuka permukaan  yang tertutup. Bahan-bahan kimia  yang dapat digunakan antara lain H 3 PO 4 , ZnCl 2 , NH 4 Cl, AlCl 3 , HNO 3 , KOH, NaOH, H 3 BO 3 , KMnO 4 , SO 2 , H 2 SO 4 , K 2 S, CaCl 2 , dan MgCl 2 [4,5].

## Metode Penelitian

## Bahan dan Alat
Bahan  yang  diguanakan  dalam  penelitian  ini  adalah:  Tempurung  kelapa,  H 2 SO 4 ,  K 2 Cr 2 O 7 ,  Na 2 S 2 O 3 , Aquadest, KI, I 2 , Amylum, Kertas saring, Air
Keterangan: 3 1. Gelas beaker 2 2. Arang 1 3. Larutan H 2 SO 4
Gambar 1. Rangkaian alat aktivasi arang aktif

## Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Hubungan suhu pengovenan, waktu pengovenan dengan kadar air, kadar abu dan kadar iod
No. Suhu Pengovenan ( o C) Waktu (menit) Kadar Air (%) Kadar Abu (%) Kadar Iod (mg I 2 /g arang) 1. 500 45 5,7905 1,435 189,32 2. 600 45 5,6594 1,6577 194,92 3. 700 45 4,2348 2,5785 201,57 4. 800 45 4,0908 3,2821 223,84 5. 900 45 6,2727 3,5414 253,89 6. 1000 45 6,5169 4,7523 291,11 7. 500 60 4,3103 4,918 329,53 8. 600 60 5,6036 9,2593 334,56 9. 700 60 6,8252 10,989 377,66 10. 800 60 8,0818 17,6471 415,73 11. 900 60 8,6725 20,7879 447,25 12. 1000 60 8,7861 28,7921 529,94
Hubungan antara Berat Awal Arang Aktif  Sebelum dan Sesudah Pengovenan dengan Variasi Suhu Pengovenan.
Pada waktu 45 menit.
Gambar 2. Grafik Hubungan antara Berat Awal dan Berat Akhir dengan Waktu 45 Menit.
Penetapan  kadar  zat  mudah  menguap  bertujuan  mengetahui  jumlah  zat  atau  senyawa  yang  belum menguap  pada  proses  karbonisasi  dan  aktivasi.  Besarnya  kadar  zat  mudah  menguap  mengarah  kepada kemampuan  daya  serap  arang  aktif.  Kadar  zat  mudah  menguap  yang  tinggi  akan  mengurangi  daya  jerap arang aktif tersebut. Kadar zat mudah menguap arang aktif yang dibuat berkisar antara 14,2%-26,5%. Hampir semua nilai tersebut telah memenuhi Standar Indonesia [6] yaitu kurang dari 25%.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  jenis  bahan  baku,  bentuk  bahan  baku  (serbuk  atau  granulat), konsentrasi  H 2 SO 4 dan  lamanya  aktivasi  berpengaruh  terhadap  kadar  zat  mudah  menguap.  Hampir  semua data menurun setelah peningkatan suhu dan waktu. Teori kinetika menyebutkan bahwa semakin tinggi suhu reaksi maka laju reaksi akan bertambah cepat. Peningkatan suhu akan mempercepat laju reaksi antara karbon dan uap air sehingga banyak karbon yang terkonversi menjadi H 2 O dan CO 2 dan semakin sedikit karbon yang tersisa. Hal ini mengakibatkan randemen rendah [7].
Sehingga waktu pengovenan cenderung lebih singkat karena disebabkan oleh proses pembakaran yang dilakukan  didalam  furnace  dengan  suhu  yang  relatif  tinggi.  Semakin  lama  waktu  pengovenan  dan  suhu pengovenan  berbanding  lurus  dengan  berat  akhir  sampel  arang  yang  dihasilkan.  Bahwa  semakin  tinggi suhunya maka banyak sampel arang yang berubah menjadi abu

## Pada waktu 60 menit
Gambar  3. Grafik Hubungan antara Berat Awal dan Berat Akhir dengan Waktu 60 Menit.
Dari  grafik  pada  gambar  3  diatas  dapat  diketahui  hubungan  antara  waktu  pengovenan  dengan  suhu pengovenan.  Waktu  pirolisis  cenderung  lebih  singkat  karena  disebabkan  oleh  proses  pengovenan  yang dilakukan di dalam furnace . Semakin lama waktu pengovenan dan suhu pengovenan maka sebanding dengan banyaknya sampel arang yang menjadi abu.

## Hubungan antara Kadar Air Pada Arang Aktif  Dengan Variasi Suhu Pengovenan

## Pada waktu 45 menit
Gambar 4. Grafik Hubungan antara Kadar Air pada Arang Aktif dan Suhu Pengovenan dengan Waktu 45 menit.
Penetapan  kadar  air  arang  aktif  bertujuan  untuk  mengetahui  sifat  higroskopis  arang  aktif.  Perhitungan kadar air arang aktif ini didasarkan pada bobot kering oven arang aktif. Kadar air arang aktif yang diperoleh berkisar  antara  4%-6%.  Nilai  ini  memenuhi  persyaratan  Standar  Indonesia  [6],  yaitu  kurang  dari  15%. Menurut  Pari  [3] bahwa  bahan  pengaktif  yang  bersifat  higroskopis  dapat  menurunkan  kadar  air.  Hal  ini berarti  semakin  tinggi  suhu  pengovenan  maka  kadar  air  yang  didapatkan  semakin  tinggi  dan  akan  konstan apabila seluruh airnya sudah teruapkan.
Chemica Volume 2, Nomor 1, Juni 2015, 13-19 ISSN: 2355-875X

## Pada waktu 60 menit
Gambar 5. Grafik Hubungan antara Kadar Air Pada Arang Aktif dan Suhu Pengovenan dengan Waktu 60 menit.
Dari  grafik  pada  gambar  5  diatas  dapat  diketahui  bahwa  kadar  air  sampel  dipengaruhi  oleh  suhu pengovenan  sampel  dan  waktu  pengovenan  sampel.  Dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  tinggi  suhu pengovenan maka kadar air yang didapatkan semakin tinggi dan akan konstan apabila seluruh airnya sudah teruapkan.
Hubungan antara Kadar Abu Pada Arang Aktif Dengan Variasi Suhu Pengovenan.
Pada waktu 45 menit.
Gambar 6. Grafik Hubungan antara Kadar Abu Pada Arang Aktif dan Suhu Pengovenan dengan Waktu 45 menit.
Penetapan  kadar  abu  bertujuan  menentukan  kandungan  oksida  logam  dalam  arang  aktif.  Bahan  kimia pengaktivasi  berpengaruh  terhadap  kadar  abu  dari  arang  aktif.  Pernyataan  ini  berdasarkan  analisis  ragam yang menunjukkan bahwa suhu, konsentrasi, dan  waktu aktivasi serta interaksi  antara suhu, waktu aktivasi, dan  konsentrasi  berpengaruh  nyata  terhadap  kadar  abu  arang  aktif.  Menurut  Pari  [3]  penyebab  tingginya kadar  abu  arang  aktif  adalah  karena  terjadi  proses  oksidasi.  Besarnya  nilai  kadar  abu  dapat  mempengaruhi daya jerap arang aktif tersebut, baik pada gas maupun larutan karena kandungan mineral yang terapat dalam abu seperti kalsium, kalium, magnesium, dan natrium akan menyebar dalam kisi-kisi arang aktif.
Hal ini berarti semakin tinggi suhu pengovenan maka kadar abu yang didapatkan semakin tinggi, karena pengovenan dilakukan didalam furnace dengan suhu dan tekanan yang terjaga.
Chemica Volume 2, Nomor 1, Juni 2015, 13-19 ISSN: 2355-875X

## Pada waktu 60 menit.
Gambar 7. Grafik Hubungan antara Kadar Abu Pada Arang Aktif Dan Suhu Pengovenan dengan Waktu 60 menit.
Dari  grafik  pada  gambar  7  di  atas  dapat  diketahui  bahwa  kadar  abu  sampel  dipengaruhi  oleh  suhu pengovenan sampel dan waktu pengovenan sampel. Hal ini dapat diambil kesimpulan bahwa semakin tinggi suhu  pengovenan  maka  kadar  abu  yang  didapatkan  semakin  tinggi,  karena  pengovenan  dilakukan  didalam furnace dengan suhu dan tekanan yang terjaga.
Hubungan antara Suhu Pengovenan dan Kadar Iod dalam Arang Aktif.
Pada waktu 45 menit
Gambar 8. Grafik Hubungan antara Suhu Pengovenan dan Kadar Iod dalam Arang Aktif dengan Suhu Pengovenan 45 Menit .
Penetapan  daya  jerap  arang  aktif  terhadap  iodin  merupakan  persyaratan  umum  untuk  menilai  kualitas arang aktif. Daya jerap iodin arang aktif berkisar antara 359,5%-1050,5%, nilai ini telah memenuhi Standar Indonesia  [6].  Berdasarkan  hasil  analisis  ragam  didapatkan  bahwa  perlakuan  suhu,  lama  aktivasi,  dan konsentrasi serta interaksi berpengaruh  nyata terhadap daya jerap iodin arang aktif.  Hal ini berarti semakin tinggi  suhu  pengovenan  maka  kadar  penyerapan  iod  (mg  Iod/gram  arang)  yang  didapatkan  semakin  tinggi. Dengan semakin tinggi kadar penyerapan iod sampel arang maka arang aktif semakin baik digunakan untuk mengadsorbsi (adsorben) [8].
Chemica Volume 2, Nomor 1, Juni 2015, 13-19 ISSN: 2355-875X
Pada waktu 60 menit.
Gambar 9. Grafik Hubungan antara Suhu Pengovenan dan Kadar Iod dalam Arang Aktif dengan Suhu Pengovenan 60 Menit.
Dari grafik pada gambar 9 diatas dapat diketahui bahwa kadar penyerapan iod sampel dipengaruhi oleh suhu  pengovenan  sampel  dan  waktu  pengovenan  sampel.  Hal  ini  berarti  semakin  tinggi  suhu  pengovenan maka  kadar  penyerapan  iod  (mg  Iod/  gram  arang)  yang  didapatkan  semakin  tinggi.  Dengan  semakin  tinggi kadar penyerapan iod sampel arang maka arang aktif semakin baik digunakan untuk mengadsorbsi [8].

## Kesimpulan
1. Pada waktu 60 menit dan suhu pengovenan 1000 o C banyak sampel yang menjadi abu hampir 1/3 bagian berat sampel arang .
2. Dari  hasil  data  yang  diperoleh  didapatkan  suhu  pengovenan  yang  optimal  pada  kisaran  900-1000 o C karena  memperoleh  kadar  penyerapan  iod  sekitar  447,25  mg  I 2 /gram  arang  sampai  dengan  529,94  mg I 2 /gram arang.
3. Dari hasil data yang diperoleh didapatkan waktu pengovenan optimal pada waktu 60 menit dengan kadar penyerapan iod sebesar 529,94 I 2 /gram arang walaupun banyak sampel arang yang berubah menjadi abu.

## Daftar Pustaka
[1] Cooney DO. 1980. Activated Charcoal,Antidotal, and Other Medical Uses. New York: Marcel Dekker, Ann Arbor, Michigan.
[2] Guerrero,  A.E.,  M.F.  Colla  Mates,  dan  L.A.  Reyes.  1970.  Preparation  of  Activated  Carbon  from Coconut Car Dust dalam: Coconut Research and Development, Volume 3. United Coconut Association of The Philippines Inc. Manila.
[3] Pari G. 1996. Pembuatan arang aktif dari serbuk gergajian sengon dengan cara kimia. Buletin Penelitian Hasil Hutan . 14:308-320.
[4] Kienle  HV.  1986.  Carbon.  Di  dalam  Campbell,  PT  Prefferkorn  R.,  dan  Roundsaville  JF.  Ullman's Encyclopedia  of  Industrial  Chemistry,  5th  Completely  Revised  Ed.  Vol  A5:  Cancer  Chemotherapy  to Ceramics Colorants. Weinheim: VHC.
[5] Sudrajat,  R.  dan  Soleh,  S.  1994. Petunjuk  Teknis  Pembuatan  Arang  Aktif.  Badan  peneliti  dan Pengembangan Kehutanan . Bogor.
[6] Standar Nasional Indonesia. 1995. SNI 06-3730-1995: Arang Aktif Teknis . Jakarta: Dewan Standarisasi Nasional.
[7] Hudaya  N,  Hartoyo.  1990. Pembuatan  Arang  Aktif  dari  Tempurung  Biji-Bijian  Asal  Tanaman  Hutan dan Perkebunan . Jurnal Penelitian Hasil Hutan 8(4):146-149.
[8] Pari  G.  2004. Kajian  struktur  arang  aktif  dari  serbuk  gergajian  kayu  sebagai  adsorben  emisi formaldehida kayu lapis [disertasi] . Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.