Pembuatan karbon aktif dari pirolisis resin phenol formaldehyde tert-butylphenol :: Pengaruh aktivator terhadap karakteristik karbon

RAHMAWATI, Yuniarti Dewi, Ir. Imam Prasetyo, M.Eng., Ph.D

2010 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Karbon aktif merupakan material yang banyak diaplikasikan pada berbagai jenis industri seperti industri makanan dan minuman, farmasi dan kimia karena luas permukaannya yang spesifik sehingga dapat digunakan sebagai adsorben, katalis dan penyangga katalis. Material ini dapat dibuat dari bahan alami misalnya kayu, batubara dan tempurung kelapa maupun polimer sintetis misalnya resin phenol formaldehyde dan polyacrylonitrile (PAN). Kelemahan bahan alam sebagai prekursor dalam pembuatan karbon aktif adalah ketidakseragaman struktur penyusunnya yang disebabkan oleh usia dan lingkungan dimana bahan tersebut berasal. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh jenis dan konsentrasi aktivator terhadap karakteristik karbon aktif yang dihasilkan. Penelitian tentang pembuatan karbo aktif ini dilakukan dalam 5 tahap, yaitu (i) pembuatan prekursor berupa resin phenol formaldehyde tert-butylphenol, (ii) karbonisasi resin, (iii) aktivasi karbon, (iv) karakterisasi karbon aktif dan (v) aplikasi karbon aktif sebagai adsorben pada penjerapan kontaminan phenol dalam air. Pembuatan resin sebagai prekursor karbon aktif dilakukan dengan mereaksikan phenol, formaldehyde dan tert-butylphenol pada suhu 90oC dan menggunakan katalis KOH dengan waktu reaksi 75 menit, selanjutnya ditambahkan para Toluene Sulfonic Acid (pTSA) sebagai crosslinking agent. Resin yang dihasilkan dipirolisis pada suhu 400-800oC selama 1 jam dan diaktivasi secara kimia yaitu dengan merendam karbon dalam aktivator (KOH, ZnCl2, H3PO4) selama 24 jam. Karbon yang sudah diaktivasi dipanaskan pada suhu 400oC selama 1 jam untuk menghilangkan sisa-sisa pengotor. Karbon aktif yang dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi melalui uji adsorpsi gas N2 pada suhu 77 K menggunakan alat NOVA 2000. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa karbon hasil pirolisis resin PFT pada suhu 600oC yang diaktivasi menggunakan ZnCl2 2% mempunyai luas permukaan internal BET 1022 m2/g dan diameter pori rata-rata 6,7 Ǻ. Sementara dari pengujian penjerapan menggunakan larutan iodin, karbon aktif tersebut mempunyai bilangan iodin 1877 mg/g. Kinerja adsorpsi karbon aktif dalam pengambilan kontaminan phenol dalam air ditunjukkan dengan parameter kesetimbangan adsorpsi Langmuir, yaitu qmax = 47,62 mg phenol/g karbon aktif, b = 0,69 dan parameter kesetimbangan Freundlich KF = 17,31 dan n = 1,61.

Due to its specific internal surface area, porous carbons are widely used in various application such as adsorbent, catalyst and catalyst support. This material can be made from natural materials such as wood, coconut shell, and coal, or synthetic polymers such as phenolic resin, polyacrylonitrile, etc. The disadvantage of natural materials as a precursor of porous carbon is that the properties of the material is affected by the age and environment where the material is originated. The objected of this research was to study the effect of various activator to microstructure of the Activated carbon production in this research involves five stage, (i) polymerization phenol, formaldehyde and tert-butylphenol as a precursor of activated carbon, (ii) carbonization of the phenol formaldehyde tert-butylphenol resin, (iii) activation, (iv) characterization of activated carbon and (v) the application of activated carbon as an adsorbent on adsorption phenol contaminants in water. In this research, activated carbons were prepared by pyrolysis of resin that produced through polymerization of phenol, tert.buthyl phenol and formaldehyde at temperature 90oC and pH 8. The activated carbon obtained from this pyrolysis is expected to have high surface area and homogenous pore size distribution. Activated carbon preparation was initiated by preparation of resin polymer as a carbon precursor. The polymer was then carbonized in the reactor at 400-800oC for 1 hour in the nitrogen atmosphere. The carbon produced was soaked in activator solution for 24 hour prior to further heating treatment at 400oC for 1 hour. The treated carbons were characterized for their surface area, iodine number and pore size distribution. The results show that activated carbon soaked in ZnCl2 solution prior to the pyrolysis processes posses highest iodine number (1877 mg/g). The optimum temperature of pyrolysis which produce the highest surface area was obtained at 600oC, which is 1022 m2/g and the average of pore size distribution is 6,7 Ǻ. The adsorption parameter of the adsorbent obtained from Langmuir model was qmax = 47,62 mg phenol/g activated carbon, b = 0,69 and Freundlich model was KF = 17,31, n = 1,61

Kata Kunci : Karbon aktif,Resin phenol formaldehyde tert,butylphenol,Pirolisis Aktivasi