Karakteristik arang cangkang kelapa sawit dari proses karbonisasi yang berbeda diaktivasi dengan ZnCl2 konsentrasi rendah pada beberapa variasi suhu dan waktu aktivasi

SULISTYO, Joko, Dr. Ir. Purnama D

2009 | Tesis | S2 Teknologi Hasil Perkebunan

Limbah cangkang kelapa sawit (CKS) yang melimpah timbul dari proses pengolahan minyak sawit di Indonesia. CKS ini sesuai untuk bahan baku arang aktif yang merupakan bahan penting untuk berbagai aplikasi di industri. Aktivasi kimia dengan menggunakan ZnCl2 dapat menghasilkan bahan ini dengan rendemen yang tinggi dan struktur pori yang bagus. Umumnya pembuatan arang aktif dengan ZnCl2 dilakukan dengan konsentrasi yang tinggi dalam larutan untuk mengimpregnasi bahan berkarbon. Namun aspek ekonomi dan lingkungan telah mendorong dikuranginya penggunaan ZnCl2. Penggunaan ZnCl2 dalam konsentrasi rendah dicoba melalui kombinasi dengan perlakuan panas selama proses pra-karbonisasi untuk menghasilkan arang aktif dari CKS pada berbagai variasi suhu dan waktu aktivasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik fisik dan kimia dari arang aktif yang dihasilkan perlakuan tersebut. CKS yang diperoleh dari perkebunan di Palembang dikarbonisasi dengan dua cara yaitu karbonisasi 1 tahap (pada suhu 300oC selama 3 jam) dan dua tahap (pada suhu 300oC selama 3 jam diikuti pada suhu 600oC selama 1 jam) sebelum diaktivasi menggunakan ZnCl2 konsentrasi 10% dan 15%. Aktivasi dilakukan pada berbagai variasi suhu yaitu 600, 700 dan 800oC serta waktu aktivasi yaitu 60, 120 and 180 menit. Luas permukaan internal dan total volume pori ditentukan dengan metode BET-adsorpsi N2 menggunakan NOVA 1000-Quantachrome. Karakteristik lain dari arang aktif CKS yang diteliti meliputi kapasitas adsorpsi terhadap benzena, iodium dan metilen biru (SNI 06-3730-1995), kadar abu (ASTM D 2866-70), kadar zat volatil (ASTM D1762-64) dan kadar karbon terikat serta ditentukan rendemen dan fraksi terbakar. Perlakuan karbonisasi 2 tahap, suhu aktivasi makin tinggi dan waktu aktivasi makin panjang akan memberikan arang aktif dengan karakteristik makin tinggi fraksi terbakar, luas permukaan internal, total volume pori dan adsorpsi metilen biru serta makin rendah rendemen dan kadar zat volatilnya. Konsentrasi ZnCl2 yang makin tinggi akan meningkatkan kadar abu dan kapasitas adsorpsi metilen biru arang aktifnya. Perlakuan karbonisasi 2 tahap memberikan arang aktif dengan kapasitas adsorpsi iodium yang lebih tinggi dibandingkan karbonisasi 1 tahap. Kombinasi perlakuan karbonisasi 2 tahap-ZnCl2 15%-suhu 800oC-waktu aktivasi 180 menit menghasilkan arang aktif dengan karakteristik terbaik, dengan kapasitas adsorpsi iodium (769,34 mg/g) dan metilen biru (133,67 ml/g).

Currently a large amount of oil palm shell has been dumped as waste from palm oil processing in Indonesia. This kind of biomass seems to be appropriate as raw material of activated carbon, an important material for various industrial applications. Chemically activation is one of the ways to prepare activated carbon by using dehydrating agents such as ZnCl2 which produce the material with a high yield and fine pore structure. Commonly preparing of ZnCl2 activated carbon is conducted by using a high concentration of this chemical compound in a solution which is used to impregnate carbonaceous materials. However economical and environmental aspects have motivated a reducing utilization of ZnCl2. Low concentration of ZnCl2 was tried to be applied by combining with thermal treatment during pre-carbonization in preparation of activated carbon from oil palm shell on various temperatures and reaction times. The objectives of this study were to investigate the physical and chemical characteristics of activated carbon prepared mentioned. Oil palm shell which obtained from local plantation in Palembang is carbonized by two kinds of methods i.e. one stage carbonization (at 300oC for 3 hrs) and two stages (at 300oC for 3 hrs followed at 600oC for an hr) before chemical activation using 10% and 15% of ZnCl2. Activation of oil palm shell charcoal is conducted at various temperatures i.e. 600, 700 and 800oC and reaction times i.e. 60, 120 and 180 minutes. Surface area and total pores volume was determined by BET – N2 adsorption isotherm using NOVA 1000–Quantachrome. Physical and chemical properties are investigated including iodine number (ASTM D4607-94), adsorption of methylene blue and benzene, fix carbon, volatile matter and ash content (ASTM D2866-94) and also yield and burn-off (%) was determined. The results show that 2 stages carbonization, increasing of temperature and prolong of reaction time, increase burn-off, internal surface area, total pore volume and methylene blue adsorption and also decrease yield and volatile matter content of the activated carbon prepared. Increasing of ZnCl2 concentration increases ash content and capacity of methylene blue adsorption. Two stages of carbonization yields activated carbon with a higher iodine adsorption than the other prepared from one stage process. Treatment combination of two stages carbonization- ZnCl2 15%-temperature of 800oC-reaction time of 180 min yields the best characteristics of activated carbon with high iodine adsorption (769.34 mg/g) and methylene blue adsorption (133.67 ml/g).

Kata Kunci : Arang cangkang,Kelapa sawit,Variasi suhu