PEMBUATAN NANO-CONFINEMENT KALIUM PERMANGANAT TEREMBAN DALAM KARBON AKTIF TEMPURUNG KELAPA SAWIT UNTUK PENGHILANGAN HIDROGEN SULFIDA

SUHIRMAN, Ir.Imam Prasetyo,M.Eng.,Ph.D ; Dr.Ing.Teguh Ariyanto,S.T,M.Eng

2020 | Tesis | MAGISTER TEKNIK KIMIA

Hidrogen sulfida (H2S) adalah kontaminan gas yang biasa dijumpai pada biogas, gas bumi dan gasifikasi batubara/biomassa. Biasanya kontaminan gas H2S memiliki konsentrasi relatif kecil, namun perlu dihilangkan karena bersifat sangat toksik yaitu membahayakan kesehatan manusia, korosif pada perpipaan gas bumi, merusak katalis logam, menyebabkan hujan asam dan menyebabkan bau. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menghilangkan kontaminan gas H2S adalah dengan cara oksidasi menggunakan KMnO4 yang diembankan ke dalam karbon aktif tempurung kelapa sawit (nano-confinement KMnO4). Tempurung kelapa sawit dipilih sebagai bahan baku karbon aktif karena melimpah dan menjadi limbah. Sedangkan KMnO4 dipilih untuk mengoksidasi KMnO4 karena ekonomis dan merupakan oksidator kuat. Proses pembuatan nano-confinement KMnO4 melalui beberapat tahap. Tahap pertama pembuatan karbon aktif tempurung kelapa sawit (karbon aktif KATKS) dengan cara pirolisis tempurung kelapa sawit yang di dalam furnance pada suhu 820°C yang dilanjutkan dengan aktivasi menggunakan steam. Tahap kedua untuk menghasilkan karbon aktif tempurung kelapa sawit yang memiliki kecenderungan bersifat hidrofilik dilakukan dengan cara dikenai pra-perlakuan oksidasi menggunakan H2O2, ozon secara basah dan ozon secara kering. Karbon aktif tempurung kelapa sawit yang dikenai pra-perlakuan oksidasi menggunakan H2O2, ozon secara basah dan ozon secara kering secara berturut turut dinamai KATKS_H2O2, KATKS_OzWet dan KATKS_OzDry. Tahap ketiga yaitu mengembankan KMnO4 ke dalam karbon aktif tempurung kelapa sawit yang telah dikenai pra-perlakuan oksidasi menggunakan H2O2, ozon secara basah dan ozon secara kering yang secara berturut-turut dinamai KMnO4/KATKS_H2O2, KMnO4/KATKS_OzWet dan KMnO4/KATKS_OzDry. Variasi massa KMnO4 yang diembankan ke dalam karbon aktif tempurung kelapa sawit yaitu 5%, 10% dan 20% produknya dinamai nano-confinement KMnO4. Hasil analisis BET menunjukkan bahwa karbon aktif tempurung kelapa sawit memiliki ukuran mesopori dan mikropori dengan luas permukaan 701 m2/gram. Hasil pengujian wetabillity karbon aktif tempurung kelapa sawit memiliki sifat hidrofobik. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa karbon aktif KATKS_ H2O2, KATKS_OzWet dan KATKS_OzDry mengalami penambahan gugus fungsi berupa hidroksi, karboksil, karbonil dan lacton jika dibandingkan dengan karbon aktif KATKS. Hasil analisis SEM EDX Mapping menunjukkan bahwa KMnO4 berhasil diembankan ke dalam karbon aktif KATKS_H2O2, KATKS_OzWet dan KATKS_OzDry dalam kondisi terdispersi merata pada permukaan karbon aktif. Hasil analisis menggunakan UV-Vis menunjukkan bahwa KMnO4/KATKS_H2O2, KMnO4/KATKS_OzWet dan KMnO4/KATKS_OzDry mampu mengoksidasi kontaminan gas H2S dalam rekator batch secara berturut-turut 98.70%, 98.43% dan 83.14%.

Hydrogen sulfide (H2S) is a gas contaminant that is commonly found in biogas, natural gas and coal/biomass gasification. Usually H2S presents in relatively small concentrations, but it needs to be removed because very toxic. It is endangering human health, corrosive to natural gas pipelines, damaging metal catalysts, causing acid rain and causing odors. One way that can be conducted to remove H2S gas contaminants is by oxidation using KMnO4 impregnations into the activated carbon (nano-confinement KMnO4). In this work, porous carbon was prepared from palm kernel shell because it is abundant and becomes waste. Whereas KMnO4 was chosen to oxidize because it is economical and is a strong oxidizer. The preparation of nano-confinement KMnO4 was conducted in several stages. The first stage was the production of activated carbon of oil palm shell (activated carbon KATKS) by pyrolysis of the oil palm shell inside the furnace at 820° C followed by activation using steam. The second step was to produce activated carbon of oil palm shells that have a tendency to be hydrophilic by carrying out oxidation pre-treatment using H2O2, wet ozone and dry ozone. Palm shell activated carbon which is subjected to oxidation pre-treatment using H2O2, wet ozone and dry ozone are successively named KATKS_H2O2, KATKS_OzWet and KATKS_OzDry. The third step was to develop KMnO4 into the activated carbon of coconut shell which has been subjected to oxidation pre-treatment using H2O2, wet ozone and dry ozone which are named KMnO4/KATKS_H2O2, KMnO4/KATKS_OzWet and KMnO4/KATKS_OzDry, respectively. The variation mass of KMnO4 which is put into the activated carbon of coconut shell was 5%, 10% and 20% of the product is called nano-confinement KMnO4. The results of the sorption analysis showed that the activated carbon of the coconut shell has a mesopore and micropore size with a surface area of 701 m2/gram. The results of the wettabillity activated carbon test of the coconut shell showed that the material featured hydrophobic properties. FTIR analysis showed that activated carbon KATKS_H2O2, KATKS_OzWet and KATKS_OzDry experienced the addition of functional groups in the form of hydroxy, carboxyl, carbonyl and lacton when compared to activated carbon KATKS. The results of SEM EDX Mapping analysis showed that KMnO4 was successfully embedded into activated carbon KATKS_H2O2, KATKS_OzWet and KATKS_OzDry in conditions that were evenly dispersed on the surface of activated carbon. The results of the analysis using UV-Vis showed that KMnO4/KATKS_H2O2, KMnO4 / KATKS_OzWet and KMnO4/KATKS_OzDry were able to oxidize H2S gas contaminants in batches of consecutive batches.

Kata Kunci : KMnO4, karbon aktif tempurung kelapa sawit, oksidasi, impregnasi, gas H2S