Adsorpsi Fenol Menggunakan Karbon Aktif dari Kulit Salak (Salacca Edulis) dengan Aktivasi Fisika CO2

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan efisiensi penyerapan fenol terbaik dengan variasi massa adsorben, pH, konsentrasi fenol serta mengetahui kinetika reaksi dan isoterm adsorpsi karbon aktif. Bahan baku dari karbon aktif adalah kulit salak. Kulit salak dicuci hingga pH netral dan dikeringkan dalam oven pada suhu 105 °C hingga berat konstan, kemudian dihaluskan menggunakan blender dan diayak dengan menggunakan ayakan 50/70 mesh. Hasil cut off dari ayakan ini dipirolisis dengan aliran N2 dalam alat pirolisis selama 120 menit pada suhu 500oC dengan laju alir 100 cm3/min. Karbon aktif hasil pirolisis dimasukkan ke dalam microwave yang dialirkan N2 100 cm3/min dan CO2 dengan laju alir 300 cm3/min selama 60 menit pada daya 800 W. Hasil penelitian menunjukkan efisiensi penjerapan fenol maksimum adalah 97,25% dengan waktu kontak 50 menit dan pH 6 pada karbon aktif 0,9 g. Kapasitas adsorpsi fenol maksimum adalah adalah 10,81 mg/g pada konsentrasi fenol 100 mg/L. Model kinetika yang sesuai pada penelitian ini adalah model kinetika pseudo orde satu dan pseudo orde dua dengan koefisien korelasi R2 = 0,927 dan R2 = 0,999. Sedangkan, model isoterm adsorpsi yang sesuai pada penelitian ini adalah isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich dengan koefisien korelasi R2 = 0,967 dan R2 = 0,999. Hasil spektofotometer Fourier Transform Infra-Red (FTIR) pada bahan baku kulit salak sebelum pencucian dan setelah pencucian didapatkan hasil bilangan gelombang yang menunjukkan adanya gugus –OH, C=O regangan asam karboksilat, regangan C=C aromatik, regangan C-O-C, dan terbentuknya gugus (C-O). Gugus fungsi yang muncul setelah aktivasi dan adsorpsi adalah gugus karboksilat (COO-) dan gugus C-H. Hasil karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM) menunjukkan bahwa morfologi permukaan dari karbon aktif dari kulit salak memiliki permukaan pori-pori yang terbuka dan kasar. Pori-pori karbon aktif setelah aktivasi dalam keadaan kosong dan setelah dilakukan proses adsorpsi fenol pori-pori karbon aktif terisi penuh dengan larutan fenol. Hasil uji Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) menunjukkan bahwa karbon aktif dari kulit salak setelah aktivasi dan setelah adsorpsi mengandung unsur C sebesar 5,91% dan 65,09%, unsur K sebesar 6,53% dan 11,81%, unsur Ca sebesar 0,78% dan 8,75%, unsur O sebesar 63,72% dan 13,90%, dan unsur Si sebesar 22,86% dan 0,45%, dan unsur Mg setelah aktivasi sebesar 0,21%.

This study purpose to determine the best efficiency of absorption of phenol with variations in mass of adsorbent, pH, phenol concentration, and to determine the reaction kinetics and adsorption isotherms of activated carbon. The raw material for activated carbon is zalacca peel. Zalacca peel was washed to neutral pH and dried in an oven at 105°C to a constant weight, then smoothed using a blender and sifted using a 50/70 mesh sieve. The cut off results from this sieve were hydrolyzed with N2 flow in the pyrolysis device for 120 minutes at 500oC with a flow rate of 100 cm3/min. Activated carbon from pyrolysis is put into the microwave N2 100 cm3/min and CO2 with a flow rate of 300 cm3/min for 60 minutes at 800 W. The results showed that the maximum adsorption efficiency of phenol was 97,25% with a contact time of 50 minutes and pH 6 for 0,9 g of activated carbon. The maximum adsorption capacity of phenol is 10,81 mg/g at phenol concentration of 100 mg/L. The corresponding kinetics model in this study is pseudo first order and second order pseudo kinetic models with correlation coefficients R2 = 0.927 and R2 = 0.999. Meanwhile, the adsorption isotherm model that is suitable in this study is Langmuir and Freundlich adsorption isotherms with correlation coefficients R2 = 0.967 and R2 = 0.999. The results of the Fourier Transform Infra-Red (FTIR) spectrophotometer on the raw material of zalacca peel before washing and after wahsing were obtained by wave number which showed the presence of –OH group, C=O strain carboxylic acid, C=C strain aromatic, C-O-C strain, and group formation (C=O). The functional groups that appear after activation and adsorption were carboxylic groups (COO-) and C-H groups. The results of the Scanning Electron Microscope (SEM) characterization show that the surface morphology of the activated carbon from salacca skin has a surface that is open and coarseporosity. The pores of the activated carbon after activation are empty and after the phenol adsorption process the active carbon pores are filled with phenol solution. The Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) test results showed that activated carbon from zalacca peel after activation and after adsorption contained 5,91 and 65,09% of C elements, 6,53% and 11,81% of K elements, 78% and 8,75% of Ca elements, 63,72% and 13,90% of O elements, and 22,86% and 0,45% of Si elements, and 0,21% of Mg elements after adsorption.