Proposal Karbon Aktif, Buvia Laelatul, 4k2, 06 [PDF]

Citation preview

PROPOSAL PENGEMBANGAN PRODUK KREATIF PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA



Disusun oleh : Buvia Laelatul



Hasanah



4 Kimia Analis 2 06/8821



SMK N1 (STM PEMBANGUNAN) TEMANGGUNG TAHUN AJARAN 2017/2018



X



KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatNya sehingga proposal ini dapat tersusun hingga selesai. Tidak lupa saya mengucapkan terimakasih atas bantuan dari pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan makalah ini. Dan harapan saya semoga proposal ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, dan untuk kedepannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi. Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman, saya yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, Oleh karena itu saya sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini.



Cirebon, 29 September 2017 Buvia Laelatul Hasanah



X



DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.................................................................................... KATA PENGANTAR................................................................................... DAFTAR ISI................................................................................................ BAB I. PENDAHULUAN A............................................................................Latar Belakang B..........................................................................................Tujuan C.......................................................................................Manfaat BAB II. KAJIAN TEORI A...........................................................................Tanaman kelapa B..................................................Karakteristik tempurung kelapa C...........................................Kandungan arang tempurung kelapa D............................................Arang aktif dan struktur arang aktif E..............................................................Karbon dan karbon aktif BAB III. METODE PENELITIAN A..............................................................................................Alat B...........................................................................................Bahan C........................................................Cara pembuatan arang aktif D.................................................................................Cara analsis DAFTAR PUSTAKA...................................................................................



X



1 2 3 4 6 6 7 7 8 9 9 11 11 11 12 15



BAB I PENDAHULUAN A.



Latar belakang Seperti yang kita ketahui bahwa negara indonesia memiliki flora dan fauna



yang dapat kita kembangkan. Dari segi flora negara indonesia memiliki begitu banyak jenis tumbuhan yang dapat membantu kita untuk melakukan suatu inovasi yang bermanfaat bagi orang. Salah satunya pembuatan karbon aktif. Karbon atau arang aktif adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa, dan sebagainya. Dengan pengolahan tertentu yaitu proses aktivasi seperti perlakuan dengan tekanan dan suhu tinggi, dapat diperoleh karbon aktif yang memiliki permukaan dalam yang luas. Karbon aktif dapat diolah dari kulit pisang, kulit singkong,cangkang kelapa sawit, dan tempurung kelapa. Limbah-limbah tempurung kelapa begitu banyak kita temukan. Biasanya limbah tempurung kelapa kita temukan disekitar pasar,ditempat sampah, sisa-sisa pembuangan disetiap warung-warung kecil. Salah satu produk yang dapat dibuat dari tempurung kelapa adalah pembuatan arang aktif. Jadi arang tempurung merupakan bahan baku untuk industri arang aktif.Pembuatan arang tempurung ini memang belum banyak melakukannya, padahal potensi bahan baku, penggunaan dan potensi pasar cukup besar. Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon,dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Selain digunakan bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi arang tersebut dilakukan aktifasi dengan aktifator bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikianlah disebut sebagai arang aktif. Arang aktif merupakan



X



senyawa karbon amorf, yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang dperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang meyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsoeben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorspsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan.Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000% terhadap berat arang aktif (Meilita dan Tuti,2003). Karbon aktif merupakan karbon amorf dari pelat-pelat datar disusun oleh atom-atom C yang terikat secara kovalen dalam suatu kisi heksagonal datar dengan satu atom C pada setiap sudutnya yang luas permukaan berkisar antara 300 m2/g hingga 3500 m2/g dan ini berhubungan dengan struktur pori internal sehingga mempunyai sifat sebagai adsorben.(Meilita Taryana,2002). Proses aktivasi merupakan suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Pada umumnya karbon aktif dapat di aktivasi dengan 2 cara, yaitu dengan cara aktivasi kimia dengan hidroksida logamalkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, CaCl2, dan aktivasi fisika yang merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas pada suhu 800°C hingga 900°C . Karena pada suhu 800 ℃



hingga 900 ℃ kualitas karbon aktif yang terbaik



diperoleh dengan kadar air 1,3 %, kadar abu 0,60 % memenuhi standar SII 0258-79 dan memiliki daya serap terhadap kadar iod sebesar 580,0 mg/g yang memenuhi standar SNI 06-3730.( S.C. KIM, I.K.1996). Senyawa ZnCl 2 digunakan sebagai katalis yang berfungsi untuk mempercepat reaksi pada reaksi esterifikasi. Faktor faktor yang berpengaruh terhadap proses aktivasi adalah waktu aktivasi, suhu aktivasi, ukuran partikel, rasio activator dan jenis aktivator yang dalam hal ini akan mempengaruhi daya serap arang aktif. Dalam mengoptimalkan



X



pemanfaatan arang tempurung kelapa hasil pirolisis tempurung kelapa dan meningkatkan nilai ekonomisnya maka dibuat menjadi arang aktif secara kimia yang di gunakan untuk menjernihkan air. B.



Tujuan 1. Memperoleh arang aktif dari tempurung kelapa 2. Dapat memanfaatkan limbah tempurung kelapa 3. Mengetahui proses pembuatan arang aktif dan proses aktivasi arang aktif tersebut



C.



Manfaat 1. Memberikan informasi bahwa arang aktif dengan bahan dari arang tempurung kelapa. 2. Memberika informasi bagaimana cara memanfaatkan tempurung kelapa yang tidak terpakai menjadi barang yang dapat dijual.



X



BAB II KAJIAN TEORI 1.



Tanaman Kelapa



Tanaman kelapa disebut juga tanaman serbaguna, karena dari akar sampai ke daun kelapa bermanfaat. Buah adalah bagian utama dari tanaman kelapa yang berperan sebagai bahan baku industri. Buah kelapa terdiri dari beberapa komponen yaitu sabut kelapa, tempurung kelapa, dagig buah kelapa dan air kelapa. Daging buah adalah komponen utama yang dapat diolah menjadi berbagai produk bernilai ekonomi tinggi. Sedangkan air, tempurung, dan sabut sebagai hasil samping ( by Product) dari buah kelapa juga dapat diolah menjadi berbagai produk yang bernilai ekonominya tidak kalah dengan daging buah. 2.



Karakteristik Tempurung Kelapa



Secara fisologis,bagian tempurung kelapa merupakan bagian yang paling keras dibandingkan dengan bagian kelapa lainnya. Struktur yang keras disebabkan oleh silikat (SiO2) yang cukup tinggi kadarnya pada tempurung kelapa tersebut. Berat dan teba; tempurung kelapa sangat ditentukan oleh tanaman kelapa. Berat tempurung



kelapa



ini



sekitar



(15-19)%



dari



berat



keseluruhan



buah



kelapa,sedangkan tebalnya sekitar (3-5) mm. Dari segi kualitas,tempurung kelapa yang memenuhi syarat untuk jadikan bahan arang aktif adalah kelapa yang benar-benar tua,keras,masih utuh dan dalam keadaan kering. Untuk membuat arang aktif yang benar-benar berkulitas,tempurung kelapa harus bersih dan terpisah dari sabutnya.Sedangkan untuk mengetahui kualitas yang baik dari arang tempurung kelapa,pembakarannya menghasilkan arang yang tampak hitam,mengkilap,utuh,keras dan mudah dipatahkan ( Mecoho,2009). Bila tempurung kelapa dipanaskan pada temperatur yang cukup tinggi tanpa berhubungan dengan udara, akan terjadi rangkaian penguraian dari senyawasenyawa kompleks yang merupakan komponen tempurung ( Woodroof, 2010).



X



3.



Kandungan Arang Tempurung Kelapa



Komposisi atau kandungan zat yang terdapat dalam tempurung kelapa dapat dilihat pada tabel 1. Tempurung kelapa memiliki kadar air mencapai ± 8, jika dihitung berdasarkan berat kering atau setara dengan 12% dari berat kelapa. Sedangkan abu merupakan komposisis terendah yang terdapat pada tempurung kelapa. Tabel 1. Komposisi Tempurung Kelapa No. Komposisi 1. Lignin 2. Pentosan 3. Selulosa 4. Air 5. Solvent Ekstraktif 6. Uronant Anhidrat 7. Abu 8. Nitrogen (Sumber : Ibnusantoso,G.,2001).



Persentase (%) 29,40 27,70 26,60 8,00 4,20 3,50 0,60 0,10



Tabel 2. Perbandingan Tempurung dan Arang Tempurung Kelapa Bahan Tempurung Kelapa



Komponen Moisture



Kandungan (%) 10.46



Arang Tempurung Kelapa



Volatile Karbon Abu Volatile



67.67 18.29 3.58 10.60



1.



2.



4.



Karbon 76.32 Abu 13.08 Arang Aktif dan Struktur Arang Aktif



Arang aktif adalah arang yang diproses sedemikian rupa sehingga mempunyai daya serap/adopsi yang tinggi terhadap bahan yang berbentuk larutan atau uap. Arang aktif dapat dibuat dari bahan yang mengandung karbon baik organik atau anorganik, tetapi yang biasa beredar di pasaran berasal dari tempurung



X



kelapa, kayu dan batubara. Pada umumnya arang akif digunakan sebagai bahan penyerap dan penjernih. Dalam jumlah kecil digunakan juga sebagai katalisator. Sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25 -100 % terhadap berat arang aktif. Struktur arang/karbon aktif menyerupai struktur grafit. Grafit mempunyai susunan seperti pelat-pelat yang sebagian besar terbentuk dari atom karbon yang berbentuk heksagonal. Jarak antara atom karbon dalam masing masing lapisan 1.4 A. Pada grafit, jarak antara pelat- pelat lebih dekat dn terikat lebih teratur daripada karbon aktif. 1.



Dekomposisi menghasilkan tar,metanol dan hasil samping lainnya.



Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-6000C. 2. Aktifasi: dekomposisi tar dan perluasan pori-pori, dapat dilakukan dengan uap atau CO2 sebagai aktifator(John,2000). Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil destilasi kering tempurung adalah kematangan/kekerasan tempurung kelapa, suhu, tekanan dan lama destilasi 5.



Karbon dan Karbon Aktif



Arang adalah suatu bentuk karbon yang berwarna hitam dan berpori-pori, diperoleh dari hasil pembakaran bahan-bahan karbon dengan menggunakan udara terbatas. Sebagian besar pori-pori arang masih tertutup hidrokarbon,ter,dan senyawa-senyawa organik lain. Jacobs menyebutkan bahwa karbon aktif adalah suatu bentuk karbon ( arang) yang telah diaktifkan dengan menggunakan gas, uap air, atau bahan-bahan kimia sehingga pori-porinya terbuka. Perlakuan yang dimaksudkan untuk menghilangkan unsur-unsur hidrogen dan oksigen. Seperti diketahui bahan baku untuk pembuatan karbon aktif terutama berasal dari tumbuh-tumbuhan yang banyak mengandung unsur-unsur tersebut dalam bentuk persenyawaan organik. Salah satu perlakuan panas tersebut adalah karbonisasi ( pengarangan).



X



Karbon aktif dapat dibuat dari semua bahan yang mengandung karbon, baik karbon organik maupun anorganik dengan syrat bahan tersebuut mempunyai struktur berpori. Bahan –bahan tersebut antara lain kayu, batu bara muda,tulang , tempurung kelapa, tempurung kelapa sawit, tandaan kelapa sawit, limbah pertanian seperti kulit buah kopi,sabut buah coklat, sekam padi, jerami, toongkol dan pelepah jagung.



X



BAB III METODE PENELITIAN



A.



Alat           



B.



Bahan    



C.



Oven Furnace Desikator Tanur Gelas ukur 100 ml Erlemeyer 250 ml Pipet tetes Spatula Saringan Neraca Kapas. Tempurung Kelapa ZnCl2 25% CaCl2 25% Aquades



Cara Pembuatan Arang Aktif 1. Dibersihkan tempurung kelapa dari bahan-bahan lain. Misalnya tanah,dan kerikil. 2. Dikeringkan tempurung kelapa dibawah sinar matahari. 3. Dibakar tempurung kelapa pada tangki pirolisis selama 5-7 jam. 4. Direndam pada bahan kimia CaCl2 atau ZnCl2 kadar 25% selama 15-20 jam untuk menjadi arang aktif. 5. Dilakukan pencucian dengan air suling hingga kotoran atau bahan ikatan dapat dipisahkan. 6. Dihamparkan pada rak dengan suhu kamar 7. Ditiriskan bahan tempurung kelapa tersebut 8. Dikkeringkan dalam oven pada suhu 110 -800oC selama 3 jam. 9. Ditumbuk sehingga mencapai ukuran sebesar gula pasir atau ukuran kirakira 1x1 cm2. 10.Dianalisis kualitasnya



X



D.



Cara Analisis



D.1. Pengujian Sifat Fisika 



Penetapan kadar air



Prosedur penetapan kadar air mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) 06– 3730-1995 tentang syarat mutu dan pengujian arang aktif. a.



Contoh uji arang sebanyak 3 g dikeringkan dalam oven pada suhu



(110±2)oC sampai beratnya konstan. b. Kemudian dimasukkan ke dalam desikator sampai bobotnya tetap c. Ditentukan kadar airnya dalam persen (%). Kadar air arang dihitung dengan rumus sebagai berikut : Kadar air ( ) =



Berat conto h awal ( g ) −Berat kering tanur(g) x 100 Berat keringtanur ( g)



D.2. Pengujian Sifat Kimia 



Penetapan kadar zat menguap



Prosedur penetapan Kadar Zat Menguap mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) 06–3730-1995 tentang syarat mutu dan pengujian arang aktif. a. Cawan porselin yang berisi contoh dari penentuan kadar air, ditutup dan diikat dengan kawat nichrome. b. Cawan dimasukkankedalam tanur listrik pada 880oC selama 6 menit. c. Sebelumnya dilakukan terlebih dahulu pemanasan pendahuluan pada bagian datar selama 2 menit dan pada pangkal tanur selama 3menit. d. Setelah penguapan selesai cawan dimasukkan kedalam desikator sampai beratnya konstan dan selanjutnya ditimbang. e. Kadar zat menguap arang dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: Kadar zat menguap ( )=



Selisi h berat contoh (g) x 100 Berat kering tanur (g)



X







Penetapan kadar abu



Prosedur penetapan Kadar Abu mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) 06–3730-1995 tentang syarat mutu dan pengujian arang aktif. a. Cawan yang sudah berisi contoh yang kadar air dan kadar zat menguapnya sudah ditetapkan, digunakan untuk mengukur kadar abu. b. Caranya cawan tersebut diletakkan dalam tanur, perlahan-lahan dipanaskan mulai dari suhu kamar sampai 600oC selama 6 jam. c. Selanjutnya didinginkan dalam desikator sampai beratnya konstan, kemudian ditimbang bobotnya. d. Kadar abu arang dapat dihitung denganmenggunakan rumus sebagai berikut : Kadar Abu ( )= 



Berat Abu (g) x 100 Berat Kering Tanur (g)



Penetapan kadar karbon terikat



Prosedur penetapan Kadar Karbon Terikat mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI)06–3730-1995 tentang syarat mutu dan pengujian arang aktif. Karbon terikat adalah fraksikarbon yang terikat di dalam ruang selain fraksi air, zat menguap dan abu. Pengukuran kadarkarbon terikat dihitung dengan menggunakan rumus: Kadar KarbonTe � �ikat ( )=100 −( Kadar Zat Menguap+ Kadar Abu )



X



DAFTAR PUSTAKA https://www.academia.edu/15417409/proposal_penelitian_material



X