II. TINJAUAN PUSTAKA
A. MOTOR BAKAR Motor bakar adalah salah satu bagian dari mesin kalor yang berfungsi untuk mengkonversi energi termal hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi mekanis. Motor bakar pada umumnya dibedakan menjadi dua (Wardono, 2004). 1. Motor bensin Yang menjadi ciri utama dari motor bensin adalah proses pembakaran bahan bakar yang terjadi di dalam ruang silinder pada volume tetap. Proses pembakaran pada volume tetap ini disebabkan pada waktu terjadi kompresi, dimana campuran bahan bakar dan udara mengalami proses kompresi di dalam silinder, dengan adanya tekanan ini bahan bakar dan udara dalam keadaan siap terbakar dan busi meloncatkan bunga listrik sehingga terjadi pembakaran dalam waktu yang singkat sehingga campuran tersebut terbakar habis seketika dan menimbulkan kenaikan suhu dalam ruang bakar. a. Pengertian Motor Bensin Motor bakar bensin 4-langkah adalah salah satu jenis mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang beroperasi
11
menggunakan
udara
bercampur
dengan
bensin
dan
untuk
menyelesaikan satu siklusnya diperlukan empat langkah piston, seperti ditunjukkan pada gambar 1.
Katup masuk
Katup keluar
busi
Kepala piston Batang piston
Poros engkol
(a) Langkah hisap
(b) Langkah kompresi (c) Langkah ekspansi (d) Langkah buang
Gambar 1. Siklus motor bakar bensin 4-langkah [Heywood, 1988]. Untuk lebih jelasnya proses-proses yang terjadi pada motor bakar bensin 4-langkah dapat dijelaskan melalui siklus ideal dari siklus udara volume konstan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Tekanan, P
3
2 4 0
1
Volume spesifik, v TMA
TMB
Gambar 2. Diagram P-v dari siklus ideal motor bakar bensin 4-langkah (Wardono, 2004).
12
Keterangan mengenai proses-proses pada siklus udara volume konstan dapat dijelaskan sebagai berikut (Wardono, 2004): a. Proses 01 : Langkah hisap (Intake) Pada langkah hisap campuran udara-bahan bakar dari karburator terhisap masuk ke dalam silinder dengan bergeraknya piston ke bawah, dari TMA menuju TMB. Katup hisap pada posisi terbuka, sedang katup buang pada posisi tertutup. Di akhir langkah hisap, katup hisap tertutup secara otomatis. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik konstan. Proses dianggap berlangsung pada tekanan konstan. b. 1) Proses 12 : Langkah kompresi (Compression) Pada langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Selanjutnya piston bergerak ke atas, dari TMB menuju
TMA.
Akibatnya
campuran
udara-bahan
bakar
terkompresi. Proses kompresi ini menyebabkan terjadinya kenaikan temperatur dan tekanan campuran tersebut, karena volumenya semakin kecil. Campuran udara-bahan bakar terkompresi ini menjadi campuran yang sangat mudah terbakar. Proses kompresi ini dianggap berlangsung secara isentropik. 2) Proses 23 : Langkah pembakaran volume konstan Pada saat piston hampir mencapai TMA, loncatan nyala api listrik diantara kedua elektroda busi diberikan ke campuran udara-bahan bakar terkompresi sehingga sesaat kemudian campuran udarabahan bakar ini terbakar. Akibatnya terjadi kenaikan temperatur
13
dan tekanan yang drastis. Kedua katup pada posisi tertutup. Proses ini dianggap sebagai proses pemasukan panas (kalor) pada volume konstan. c. Proses 34 : Langkah kerja/ekspansi (Expansion) Kedua katup masih pada posisi tertutup. Gas pembakaran yang terjadi selanjutnya mampu mendorong piston untuk bergerak kembali dari TMA menuju TMB. Dengan bergeraknya piston menuju TMB, maka volume gas pembakaran di dalam silinder semakin bertambah, akibatnya temperatur dan tekanannya turun. Proses ekspansi ini dianggap berlangsung secara isentropik. d. 1) Proses 41 : Langkah buang volume konstan (Exhaust) Saat piston telah mencapai TMB, katup buang telah terbuka secara otomatis sedangkan katup hisap masih pada posisi tertutup. Langkah ini dianggap sebagai langkah pelepasan kalor gas pembakaran yang terjadi pada volume konstan. 2) Proses 10 : Langkah buang tekanan konstan Selanjutnya piston bergerak kembali dari TMB menuju TMA. Gas pembakaran didesak keluar melalui katup buang (saluran buang) dikarenakan bergeraknya piston menuju TMA. Langkah ini dianggap sebagai langkah pembuangan gas pembakaran pada tekanan konstan.
14
2. Motor Diesel Motor diesel memiliki ciri utama yaitu pembakaran bahan bakar di dalam silinder berlangsung pada tekanan konstan, dimana gas yang dihisap pada langkah hisap yang merupakan udara murni tersebut berada di dalam silinder pada waktu piston berada di titik mati atas. Bahan bakar yang masuk kedalam silinder oleh injector terbakar bersama dengan udara oleh suhu kompresi yang tinggi.
B. PROSES PEMBAKARAN Pembakaran adalah reaksi kimia antara komponen-komponen bahan bakar (Karbon dan hidrogen) dengan komponen udara (Oksigen) yang berlangsung sangat cepat, yang membutuhkan panas awal untuk menghasilkan panas yang jauh lebih besar sehingga menaikkan suhu dan tekanan gas pembakaran. Elemen mampu bakar atau Combustible yang utama adalah karbon dan oksigen. Selama proses pembakaran, butiran minyak bahan bakar menjadi elemen komponennya, yaitu hidrogen dan karbon, akan bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, dan karbon bergabung dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Kalau tidak cukup tersedia oksigen, maka sebagian dari karbon, akan bergabung dengan oksigen menjadi karbon monoksida. Akibat terbentuknya karbon monoksida, maka jumlah panas yang dihasilkan hanya 30 persen dari panas yang ditimbulkan oleh pembentukan karbon monoksida sebagaimana ditunjukkan oleh reaksi kimia berikut (Wardono, 2004).
15
reaksi cukup oksigen: C O 2 CO 2 393 . 5 kJ , reaksi kurang oksigen: C 12 O2 CO 110.5 kJ .
Keadaan yang penting untuk pembakaran yang efisien adalah gerakan yang cukup antara bahan bakar dan udara, artinya distribusi bahan bakar dan bercampurnya dengan udara harus bergantung pada gerakan udara yang disebut pusaran. Energi panas yang dilepaskan sebagai hasil proses pembakaran digunakan untukmenghasilkan daya motor bakar tersebut. Secara lebih detail dapat dijelaskan bahwa proses pembakaran adalah proses oksidasi (penggabungan) antara molekul-molekul oksigen (‘O’) dengan molekul-molekul (partikel-partikel) bahan bakar yaitu karbon (‘C’) dan hidrogen (‘H’) untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) pada kondisi pembakaran sempurna. Disini proses pembentukan CO2 dan H2O hanya bisa terjadi apabila panas kompresi atau panas dari pemantik telah mampu memisah/memutuskan ikatan antar partikel oksigen (O-O) menjadi partikel ‘O’ dan ‘O’, dan juga mampu memutuskan ikatan antar partikel bahan bakar (C-H dan/atau C-C) menjadi partikel ‘C’ dan ‘H’ yang berdiri sendiri. Baru selanjutnya partikel ‘O’ dapat beroksidasi dengan partikel ‘C’ dan ‘H’ untuk membentuk CO2 dan H2O. Jadi dapat disimpulkan bahwa proses oksidasi atau proses pembakaran antara udara dan bahan bakar tidak pernah akan terjadi apabila ikatan antar partikel oksigen dan ikatan antar partikel bahan bakar tidak diputus terlebih dahulu (Wardono, 2004).
16
C. Parameter Prestasi Motor Bensin 4 – Langkah Prestasi mesin biasanya dinyatakan dengan efisiensi thermal, th. Karena pada motor bakar 4 langkah selalu berhubungan dengan pemanfaatan energi panas / kalor, maka efisiensi yang dikaji adalah efisiensi thermal. Efisiensi thermal adalah perbandingan energi (kerja / daya) yang berguna dengan energi yang diberikan. Prestasi mesin dapat juga dinyatakan dengan daya output dan pemakaian bahan bakar spesifik engkol yang dihasilkan mesin. Daya output engkol menunjukan daya output yang berguna untuk menggerakan sesuatu atau beban. Sedangkan pemakaian bahan bakar spesifik engkol menunjukan seberapa efisien suatu mesin menggunakan bahan bakar yang disuplai untuk menghasilkan kerja. Prestasi mesin sangat erat hubungannya dengan parameter operasi, besar kecilnya harga parameter operasi akan menentukan tinggi rendahnya prestasi mesin yang dihasilkan. (Wardono, 2004). Untuk mengukur prestasi kendaraan bermotor bensin 4 – langkah dalam aplikasinya diperlukan parameter sebagai berikut : 1. Konsumsi bahan bakar, semakin sedikit konsumsi bahan bakar kendaraan bermotor bensin 4 – langkah, maka semakin tinggi prestasinya. 2. Akselerasi, semakin tinggi tingkat akselerasi kendaraan bermotor bensin 4 – langkah maka prestasinya semakin meningkat. 3. Waktu tempuh, semakin singkat waktu tempuh yang diperlukan pada kendaraan bermotor bensin 4 – langkah untuk mencapai jarak tertentu, maka semakin tinggi prestasinya.
17
4. Putaran mesin, putaran mesin pada kondisi idle dapat menggambarkan normal atau tidaknya kondisi mesin. Perbedaan putaran mesin juga menggambarkan besarnya torsi yang dihasilkan.
D. Filter Udara Filter udara adalah komponen yang berfungsi menyaring udara bebas dari luar yang akan masuk ke ruang pembakaran agar selalu dalam keadaan bersih. Udara yang sudah disaring kemudian menuju ke ruang pembakaran bersamaan dengan bahan bakar. Dengan bercampurnya udara dengan bahan bakar, maka kedua zat ini berubah menjadi gas dan seterusnya menuju ke ruangan silinder. Filter udara di motor sudah mengalami tiga kali evolusi. Generasi pertama, menggunakan bahan busa. Generasi kedua mengunakan tipe kertas kering, dan generasi terbaru menggunakan kertas basah. (http://www.otomotifnet.com/otoweb/index.php?templet=ototips/Content/0/0/ 1/7/2072). Beberapa jenis filter akan dijelaskan di bawah ini:
Busa marmer Tipe saringan udara ini, boleh disebut konvensional. Itu karena modelnya yang umum dan sudah dipakai sejak lama. Banyak pabrikan
menggunakan
perawatannya.
saringan
Membersihkannya
model
ini,
menggunakan
karena bensin.
mudah Busa
direndam atau disiram bensin lalu diperas. Ulangi hingga dua atau
18
tiga kali, Untuk mengeringkannya, cukup sedikit diremas. Setelah busa dibersihkan lalu lumuri pakai oli.
Gambar 3. Filter udara busa marmer
Kertas kering (dry element) Saringan udara jenis ini memiliki bahan yang tebal sehingga tidak cepat rusak ketika menyedot udara. Membersihkannya cukup disemprot menggunakan angin kompresor.
Gambar 4. Filter udara dry element
19
Kertas basah (wet element) Bahan yang dipakai hampir serupa dengan bahan saringan udara dry element, namun telah memiliki pelumas khusus di kertasnya. Cara membersihkannya cukup dilap menggunakan kain tipis.
Gambar 5. Filter udara wet element Pada sepeda motor Jupiter MX 135 LC, filter udara yang digunakan merupakan filter jenis dry element seperti tampak pada gambar 4 di bawah ini.
Gambar 6. Filter udara Jupiter MX 135 LC
20
E. Sekam Padi Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar, juga adsorben.
Gambar 7. Sekam padi Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30% dari bobot gabah. Penggunaan energi sekam bertujuan untuk menekan biaya pengeluaran untuk bahan bakar bagi rumah tangga petani. Penggunaan Bahan Bakar Minyak yang harganya terus meningkat akan berpengaruh terhadap biaya rumah tangga yang harus dikeluarkan setiap harinya. Menurut Suharno (1979) sekam padi memiliki komposisi kimiawi protein kasar 3,03%, lemak 1,18%, serat kasar 35,68%, abu 17,71%, karbohidrat kasar 33,71%, menurut DTC-IPB sekam padi memiliki komposisi karbon (zat
21
arang) 1,33%, dan silika 16,98%. Sedangkan menurut Ismail dan Waliuddin (1996) kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50% selulosa, 30% lignin, dan 20% silika. Dengan komposisi kimiawi di atas, sekam padi dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan diantaranya:
sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zat kimia furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri kimia,
sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan silika (SiO2) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semen portland, bahan isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata merah, (c) sebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil.
Menurut Houston (1972) sekam memiliki bulk density 0,100 g/ml, nilai kalori antara 3300 -3600 kkal/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271 BTU.
F. Tungku Pembakaran (Furnace) Tungku pembakaran merupakan suatu bagian atau alat yang digunakan untuk melakukan proses pembakaran. (http://en.wikipedia.org/wiki/Furnace). Ada beberapa cara
yang digunakan untuk
membakar
sekam padi dan
menjadikannya sebagai arang diantaranya adalah dengan menggunakan drum bekas sebagai tempat pembakarannya. Tungku pembakaran dimodifikasi
22
dengan adanya suatu pengaduk sekam padi di dalam drum yang telah terpasang yang penggeraknya terdapat di luar drum, hal ini dilakukan agar diperoleh arangnyang berkualitas. (Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen Pertanian).
Gambar 8. Drum pembakaran sekam padi Pengarangan yang terjadi di dalam tempat pembakaran umumnya terjadi pada temperatur 400°C-600°C. Proses ini disebut dengan Karbonasi. Karbonasi merupakan proses pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. (http://www. Meningkatkan Nilai Arang Tempurung Jadi Karbon Aktif « Indo News.htm).
23
Setelah pembakaran sekam padi (proses Karbonasi) terjadi, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan dari asap yang terbentuk:
Jika asap tebal dan putih berarti sekam padi sedang mengering.
Jika asap tebal dan menguning, berarti pengkarbonan sedang berlangsung. Pada fase ini sebaiknya cerobong tungku ditutup dengan maksud agar oksigen pada ruang pengarangan serendahrendahnya sehingga diperoleh hasil pengarangan yang baik.
Jika asap semakin menipis dan berwarna biru, berarti pengarangan hampir selesai.
Tunggu arang menjadi dingin, dan arang dapat dikeluarkan dari tungku pembakaran.
(http://www. Meningkatkan Nilai Arang Tempurung Jadi Karbon Aktif « Indo News.htm).
G. Arang Arang merupakan suatu padatan berpori (amorf) yang mengandung 85%-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi yaitu sekitar 400°C-1000°C. (Rachmawati, 2004). Sedangkan arang aktif merupakan arang yang telah diaktivasi melalui proses pengaktivasian, baik aktivasi secara kimia maupun secara fisika. Arang dapat dibuat dari bahan baku seperti kayu, tempurung kelapa, serbuk gergaji, dan salah satunya adalah sekam padi. Sekam padi memiliki komposisi kimia diantaranya terdiri dari protein kasar 3,03%, lemak 1,18%, serat kasar 35,68%, abu 17,71%, karbohidrat kasar 33,71%, (Suharno, 1979), menurut DTC-IPB
24
sekam padi memiliki komposisi karbon (C) 1,33%, Hidrogen (H) 1,54%, Oksigen (O) 33,64%, dan silika 16,98%. Sedangkan menurut Ismail dan Waliuddin (1996) kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50% selulosa, 30% lignin, dan 20% silika. Dari hasil pengarangan sekam padi akan diperoleh komposisi kimiawi arang yang terdiri dari 41,6% karbon terikat (C terikat), kadar abu 52,2%, kandungan air 1,5%, dan zat mudah terbang 12,5%. (http://www.scribd.com/doc/35448981/Teknologi-Arang-Aktif-untukPengendali-Residu-Pestisida-di-Lingkungan-Pertanian). Penelitian lebih lanjut telah dilakukan oleh Sihite (2003) yang menunjukkan bahwa komposisi kimiawi dari pengarangan sekam padi terdiri dari 87,5-95,3% karbon (C), 0,62,2% hydrogen (H), 0,02-0,19% senyawa organik, 0,04-0,43% senyawa anorganik, dan mampu mereduksi abu sebesar 1,2-3,3%. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara di dalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktivasi dengan menggunakan bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia.
25
Gambar 9. Arang Dalam satu gram karbon (arang), pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500
, sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-
partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Hanya dengan satu gram dari arang, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan
meningkatkan
kemampuan
adsorpsi
arang
itu
sendiri.
(http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif). Dalam waktu 60 jam biasanya arang tersebut menjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya arang dikemas dalam kemasan yang kedap udara. Sampai tahap tertentu beberapa jenis arang dapat direaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai. Reaktifasi arang sangat tergantung dari metode aktivasi sebelumnya, oleh karena itu perlu diperhatikan keterangan pada kemasan produk tersebut.
26
Arang dibagi atas 2 (dua) tipe, yaitu arang sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Arang sebagai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000 Å, digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat pengganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat pengganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baju. Di peroleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. Arang sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 Å, tipe pori lebih halus, digunakan dalam fase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Menurut Sihite (2003) komposisi kimia arang terdiri dari 87,595,3% karbon (C), 0,6-2,2% hydrogen (H), 0,02-0,19% senyawa organik, 0,04-0,43% senyawa anorganik, dan 1,2-3,3% abu. Bahan baku arang dapat diperoleh dari tempurung kelapa, sekam padi, tulang, atau bahan baku yang mempunyai struktur keras. Adsorbsi arang terjadi pada permukaan zat padat disebabkan karena ada gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Adsorbsi dibedakan atas adsorbsi fisika dan adsorbsi kimia. Gaya yang menyebabkan adsorbs fisik adalah sama seperti yang menyebabkan kondensasi gas untuk membentuk cairan yang dikenal dengan gaya Van der Waals. Dalam adsorbsi kimia terjadi pembentukan ikatan kimia yang sedemikian ketatnya sehingga spesi aslinya tidak ditemukan.
27
Adsorbsi merupakan proses dimana karbon memindahkan partikel-partikel adsorbat dari dalam pelarut (air), melalui interaksi fisika dan kimia. Adsorbsi suatu adsorbat oleh arang melalui tiga langkah. Pertama, adsorbat terserap ke permukaan luar (exterior) granula arang. Kedua, adsorbat bergerak menuju pori-pori karbon. Dan ketiga, adsorbat terserap ke dinding dalam (interior) karbon. Arang juga dapat dihasilkan dengan cara destilasi kering. Dengan cara ini, bahan baku dipanaskan dalam suatu ruangan vakum. Hasil yang diperoleh berupa residu yaitu arang dan destilat yang terdiri dari campuran metanol dan asam asetat. Residu yang dihasilkan bukan merupakan karbon murni, tetapi masih mengandung abu dan ter. Hasil yang diperoleh seperti metanol, asam asetat dan arang tergantung pada bahan baku yang digunakan dan metoda destilasi. Proses aktivasi merupakan hal yang penting diperhatikan di samping bahan baku yang digunakan. Metode aktivasi yang umum digunakan adalah: a. Aktivasi Kimia: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakaian bahan-bahan kimia. aktivator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti: hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2 (merupakan senyawa logam alkali hasil pengikatan logam zinc (Zn) dengan klorin (Cl), asam-asam anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4 (senyawa asam anorganik yang berikatan dengan hidrogen (H). Arang sebagai pemucat, dapat dibuat dengan aktivasi kimia.
28
Bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia, kemudian campuran tersebut
dipanaskan
pada
temperatur
500°C-900°C.
Selanjutnya
didinginkan, dicuci untuk menghilangkan dan memperoleh kembali sisasisa zat kimia yang digunakan. Akhirnya, disaring dan dikeringkan. Bahan baku dapat dihaluskan sebelum atau setelah aktivasi. b. Aktivasi Fisika: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2. Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2. Umumnya arang dipanaskan didalam tanur pada temperatur 800°C-900°C. Cheremisinoff dan A. C. Moressi (1978), mengemukakan bahwa pembuatan arang terdiri dari tiga tahap yaitu: a. Dehidrasi: proses penghilangan air. Bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 °C. b. Karbonisasi: pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Temperatur di atas 170°C akan menghasilkan CO,CO2 dan asam asetat. Pada temperatur 275°C, dekomposisi menghasilkan tar, metanol dan hasil sampingan lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400°C600°C. c. Aktivasi: dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO2 sebagai aktivator.
29
Dengan proses oksidasi arang yang dihasilkan terdiri dari dua jenis, yaitu : 1. L-karbon (L-AC) Arang yang dibuat dengan oksidasi pada suhu 300°C – 400°C (570°-750°F) dengan menggunakan udara atau oksidasi kimia. L-AC sangat cocok dalam mengadsorbsi ion terlarut dari logam berat basa seperti Pb2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+. Karakter permukaannya yang bersifat asam akan berinteraksi dengan logam basa. Regenerasi dari L-AC dapat dilakukan menggunakan asam atau garam seperti NaCl yang hampir sama perlakuannya pada pertukaran ion. 2. H-karbon (H-AC) Arang yang dihasilkan dari proses pemasakan pada suhu 800°-1000°C (1470°-1830°F) kemudian didinginkan pada atmosfer inersial. H-AC memiliki permukaan yang bersifat basa sehingga tidak efektif dalam mengadsorbsi logam berat alkali pada suatu larutan air tetapi sangat lebih effisien dalam mengadsorbsi kimia organik, partikulat hidrofobik, dan senyawa kimia yang mempunyai kelarutan yang rendah dalam air. (http://aryafatta.wordpress.com/2008/06/04/meningkatkan-nilai-arangtempurung-jadi-karbon-aktif/). Sifat arang yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu: 1. Sifat Adsorben Arang yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing-masing berikatan
30
secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang bersifat non polar. Selain komposisi dan polaritas, struktur pori juga merupakan faktor yang penting diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil pori-pori arang, mengakibatkan luas permukaan semakin besar.
Dengan
demikian
kecepatan
adsorpsi
bertambah.
Untuk
meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan arang yang telah dihaluskan. Jumlah atau dosis arang yang digunakan, juga diperhatikan. 2. Sifat Serapan Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. 3. Temperatur Dalam pemakaian arang dianjurkan untuk menyelidiki temperatur pada saat berlangsungnya proses. Karena tidak ada peraturan umum yang bisa diberikan mengenai temperatur yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas termal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih kecil.
31
4. pH (Derajat Keasaman) Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam minreal. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam. 5. Waktu Kontak Bila arang ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selain ditentukan oleh dosis arang, pengadukan
juga
mempengaruhi
waktu
singgung.
Pengadukan
dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama (Sembiring, 2003).
