Arang Tempurung (Batok) Kelapa Untuk Adsorban Lengkap Dengan Daftar Pustaka

ARANG TEMPURUNG (BATOK) KELAPA

1) Buah Kelapa

      Tanaman kelapa (Cocos nucifera L) merupakan tanaman serbaguna, karena dari akar sampai ke daun kelapa bermanfaat. Buah kelapa terdiri dari beberapa komponen, yaitu sabut kelapa, tempurung kelapa, daging buah kelapa, dan air buah kelapa. Daging buah adalah komponen utama yang dapat diolah menjadi berbagai produk bernilai ekonomi tinggi. Sedangkan air, tempurung, dan sabut sebagai hasil samping dari buah kelapa yang juga dapat diolah menjadi berbagai produk yang juga memiliki nilai ekonomis (Sari, 2011).

2) Batok Kelapa

      Batok atau tempurung kelapa merupakan salah satu bagian dari buah kelapa dengan presentase 17% dari buah kelapa yang berumur 12 bulan. Tempurung kelapa biasa disebut juga batok. Tempurung kelapa merupakan lapisan keras dari buah kelapa yang terdiri dari lignin (29,4%), selulosa (26,60%), pentosan (27,70%), abu (0,6%), nitrogen 0,11%, air (8%), dan berbagai mineral. Kandungan tersebut beragam sesuai dengan jenis kelapanya. Struktur keras disebabkan oleh silikat (SiO₂) yang cukup tinggi kadarnya pada tempurung kelapa. Berat tempurung kelapa sekitar 15-19% dari berat keseluruhan buah kelapa (Sari, 2011).

      Tempurung kelapa mempunyai jumlah yang berlimpah, bahkan banyak yang menjadi limbah. Tempurung kelapa yang mempunyai struktur keras di lingkungan sulit terurai dan waktu yang dibutuhkan sangat lama. Tempurung kelapa banyak dijadikan arang. Arang ini banyak sekali digunakan sebagai adsorben. Selain itu, tempurung kelapa memiliki kemungkinan sebagai media filter karena strukturnya stabil, mempunyai daya adsorbsi air yang tinggi, dan mempunyai pori yang banyak (Okafor et al., 2012).

3) Arang Aktif Batok Kelapa

      Produksi arang aktif di Indonesia dapat mencapai 20.000 ton dengan konsumsi terbesar di dalam negeri. Tempurung kelapa dapat  dimanfaatkan sebagai arang aktif. Arang aktif adalah karbon tak berbentuk yang diolah secara khusus untuk menghasilkan luas permukaan yang sangat besar, berkisar antara 300-2000 m³/g. Luas permukaan yang besar dari struktur dalam pori-pori karbon aktif dapat dikembangkan, struktur ini memberikan kemampuan karbon aktif menyerap (adsorbi) gas-gas dan uap-uap dari gas dan dapat mengurangi zat-zat dari liquida. Arang yang dimaksud disini adalah arang tempurung kelapa yang sudah diaktivasi, baik secara fisik maupun kimia. Aktivasi adalah perubahan secara fisik dimana luas permukaan dari karbon meningkat dengan tajam dikarenakan terjadinya penghilangan senyawa tar dan senyawa sisa-sisa pengarangan. Arang aktif dapat dibuat dengan melalui proses karbonisasi pada suhu 550^oC selama kurang lebih tiga jam (Kurniati, 2008).

      Dua jenis perbedaan dalam pembuatan dan penggunaan karbon aktif, yaitu (Kurniati, 2008):

a) Fase liquid

Karbon-karbon aktif umumnya ringan dan halus berbentuk seperti serbuk.

b) Fase atau Penyerap uap

Karbon-karbon aktifnya keras, berbentuk butiran atau pil.

      Berdasarkan ukuran pori-porinya karbon aktif dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu (Kurniati, 2008):

a) Mikropori, dengan ukuran pori-pori 10-1000 Å.

b) Makropori, dengan ukuran pori-pori lebih besar dari 1000 Å.

4) Aktivasi Arang Batok Kelapa

      Proses aktivasi pada arang secara umum ada tiga, antara lain proses fisika, kimia dan kombinasi fisika-kima. Proses pengaktifan secara fisika dilakukan dengan pembakaran arang dalam tungku dengan suhu 850^oC. Proses pengaktifan secara kimia dilakukan dengan menambahkan senyawa kimia tertentu pada arang. Senyawa kimia yang dapat digunakan sebagai bahan pengaktif antara lain KCl, NaCl, ZnCl₂, CaCl₂, MgCl₂, H₃PO₄, Na₂CO₃ dan garam mineral lainnya (Meisrilestari, dkk., 2013). Faktor-faktor yang mempengaruhi proses aktivasi, yaitu waktu perendaman, konsentrasi aktivator, dan ukuran bahan (Kurniati, 2008).

      Cara aktivasi secara kimia dengan cara, yaitu tempurung kelapa sawit yang telah diarangkan kemudian ditimbang sebanyak 100 gram. H₃PO₄ 10% sebanyak 500 mL direbus dengan suhu 50⁰C, setelah cukup panas, arang batok kelapa sebanyak 100 gram dimasukkan dan diaduk selama kurang lebih 4 jam menggunakan stirrer. Setelah itu, batok kelapa ditiriskan, kemudian dituang diloyang dan dioven selama 3 jam pada suhu 200⁰C. Setelah di oven, arang batok kelapa dikeluarkan dari oven, dan dinetralkan dengan menggunakan air panas secukupnya. Arang batok kelapa segera disimpan dan diusahakan tidak terkena dengan angin atau udara luar (Boopathy et al., 2013). Untuk mengetahui apakah arang batok kelapa sudah aktif atau belum dapat diketahui dengan uji kadar air, kadar abu, daya serap iodin/metilen blue, dan tes FTIR. Sedangkan secara fisik, apabila dipatahkan arangnya, dalamnya hitam mengkilap, tidak berbau, dan tidak berasa karbonnya.

5) Sifat Adsorpsi Arang Aktif

      Adsorpsi atau penyerapan secara umum adalah proses mengumpulkan benda-benda terlarut yang terdapat dalam larutan antara dua permukaan. Pada sistem adsorpsi, media penyerapnya disebut adsorben dan zat yang terserap disebut adsorbat. Salah satu adsorben yang banyak digunakan adalah karbon aktif yang biasanya terbuat dari batok kelapa. Karbon aktif ini digunakan baik dari segi aplikasi maupun volume penggunaannya (Sugiharto, 2008).

      Adsorpsi dapat dikelompokkan berdasarkan mekanisme terjadinya adsorpsi, yaitu secara fisik, kimiawi, dan pertukaran (Rahayu, 2008). Adsorpsi fisik disebabkan oleh gaya van der waal’s atau gaya tarik yang lemah antar molekul. Molekul yang teradsorpsi bebas bergerak di sekitar adsorben dan tidak hanya menetap pada satu titik. Apabila gaya tarik molekuler antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar daripada gaya tarik antara zat terlarut dengan muka zat terlarut akan teradsorpsi di permukaan adsorben.

      Adsorpsi kimiawi merupakan hasil dari gaya yang lebih besar dibandingkan dengan pembentukan senyawa kimia. Secara normal beban yang teradsorbsi membentuk lapisan di atas permukaan berupa molekul-molekul yang tidak bebas bergerak dari satu permukaan ke permukaan lainnya. Jika permukaan tertutup oleh lapisan monomolekuler, kapasitas adsorben telah habis.

      Adsorpsi pertukaran adalah adsorpsi yang diperankan oleh tarikan listrik antara adsorbat dan permukaan adsorben. Ion dari suatu substansi banyak berperan dalam adsorpsi ini. Ion akan terkonsentrasi di permukaan adsorben sebagai hasil tarikan elektrostatistik ke tempat yang bermuatan berlawanan di permukaan. Pada umumnya ion bermuatan lebih besar akan tertarik lebih kuat ke tempat yang bermuatan lebih kecil, seperti ion monovalen. Pertukaran ion termasuk dalam kelompok adsorpsi pertukaran ini. Sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu (Nugroho, 2008): 

a. Sifat Adsorben

     Karbon aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing-masing berikatan secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar. Tingkat adsorpsi umumnya sebanding dengan luas permukaan spesifik (Suzuki, 1990). Semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar, dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan karbon aktif yang telah dihaluskan. Karena ukuran partikel adsorben memiliki efek penting pada laju adsorpsi (Bansal dan Goyal, 2005).

b. Sifat Serapan

      Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari struktur yang sama, seperti dalam deret homolog.

c. Temperatur

       Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk mengetahui temperatur saat berlangsungnya proses. Tingkat adsorpsi umumnya meningkat dengan menurunnya suhu, tetapi perubahan kecil dalam suhu cenderung tidak mengubah proses adsorpsi dalam pengolahan limbah secara signifikan (Bansal dan Goyal, 2005).

d. pH

      Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat, apabila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Hal ini disebabkan karena kemampuan asam mineral dapat mengurangi ionisasi asam organik adsorben.

e. Waktu Kontak

       Jika karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai keseimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah yang digunakan. Waktu yang dibutuhkan ditentukan oleh sifat karbon aktif yang juga mempengaruhi waktu kontak.

Daftar Pustaka:

• Bansal, R., C., and Goyal, M., 2005. Activated Carbon Adsorption. CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton. 11, 67.
• Boopathy, R., Khartikeyan, S., Mandal, A. B., and Sekaran, G., 2013. Adsorption of Ammonium Ion by Coconut Shell-Activated Carbon From Aqueous Solution: Kinetic, Isotherm, and Thermodynamic Sudies. Journal Environment Science Pollutant Resoruces, 20, 533-542.
• Kurniati, E., 2008. Pemanfaatan Cangkang Kelapa Sawit sebagai Arang Aktif.
  Jurnal Penelitian Ilmu teknik, 8(2), 96-103.
• Meisrilestari, Y., Khomaini, R., dan Wijayanti H., 2013. Pembuatan Arang Aktif dari Cangkang Kelapa Sawit dengan Aktivasi secara Fisika, Kimia, dan Fisika-Kimia. Jurnal Konsversi, 2(1), 46-51.
• Nugroho, C., 2008. Penurunan Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) pada Limbah Minyak Pelumas yang Berasal dari Bengkel dengan Menggunakan Reaktor Pemisah Minyak dan Karbon Aktif serta Zeolit sebagai Adsorben.
  Tugas Akhir, Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta. 28-37.
• Okafor, P. C., Okon, P. U., Daniel, E. F., and Ebenso, E. E., 2012. Adsorption Capacity of Coconut (Cocos Nucifera L.) Shell for Lead, Copper, Cadmium, and Arsenic From Aqueus Solutions. Journal Electrochem. Sci., 7, 12354- 12369.
• Rahayu, D., 2008. Penurunan Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) pada Limbah Laundry dengan Menggunakan Reaktor Biosand Filter Disertai dengan Reaktor Activated Carbon. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta. 19-73.
• Sari, 2011. Optimalisasi Nilai Kalor Pembakaran Biobriket Campuran Batubara dengan Arang Tempurung Kelapa. Skripsi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Solo, Solo. 35-37.
• Sugiharto, 2008. Dasar-dasar Pengelolaan Air Limbah. UI-Press, Jakarta. 45-126.
• Suzuki, M., 1999. Adsorption Engineering. Kodansha LTD., Tokyo and Elsevier Science Publisher B. V., Amsterdam. 5, 22.