SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan...

19
i SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS TEH DITINJAU DARI WAKTU DAN SUHU KARBONISASI Synthesis and Characterization of Activated Carbon Tea Waste Viewed from Time and Temperature Carbonization Oleh: Bonaventura Prasetya Dwi Indrawan 652014013 TUGAS AKHIR Diajukan kepada Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA 2019

Transcript of SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan...

Page 1: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

i

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS TEH

DITINJAU DARI WAKTU DAN SUHU KARBONISASI

Synthesis and Characterization of Activated Carbon Tea Waste Viewed from Time and

Temperature Carbonization

Oleh:

Bonaventura Prasetya Dwi Indrawan

652014013

TUGAS AKHIR

Diajukan kepada Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi

sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

2019

Page 2: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

ii

Page 3: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

iii

Page 4: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

iv

Page 5: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

v

Page 6: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

vi

Page 7: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

7

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS TEH DITINJAU

DARI WAKTU DAN SUHU KARBONISASI

Synthesis and Characterization of Activated Carbon Tea Waste Viewed from Time and

Temperature Carbonization

Bonaventura Prasetya Dwi Indrawan1*

, Yohanes Martono1, Cucun Alep Riyanto

1

1 Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana

Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga

Jl. Diponegoro No.52-60 Salatiga 50711 Jawa Tengah – Indonesia

*[email protected]

Abstract

Tea waste is the waste that produced from making tea drinks. Tea waste has not been

exploited maximally. Tea waste processing as activated carbon is one of an easy way to

add the economic point. Activated carbon exploit deep prodigious industrial area,

amongst these as an adsorbent, catalyst, filtering auxiliary materials etc. The quality of

activated carbon depends on the carbonation process, one of which is temperature and

time of carbonation. In this research, the carbonation temperature which is used is 400,

500, 600, 700, and 800°C and the time is 1; 1,5; 2; 2,5; and 3 hours. The impregnation

process is carried out using H3PO4 30% with a ratio of carbon: H3PO4 is 1:4 (%, w/w for

24 hours). On this research can be concluded that the best result of % yield at

temperature of 400°C was 27,5% and 1 hours was 15,13%. The result of the best-

activated carbon which is on carbonation at temperature of 800°C during 2 hours. The

characterization result uses Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) showed that the

activated carbon-containing carbon groups (C-H, C=C and C C) which are increasingly

visible and non-carbon groups (OH) was disappearance. The result of activated carbon

obtained is strengthened by the XRD result which showed similarities with standard

activated carbon.

Keywords : activated carbon, carbon, tea, tea waste.

Page 8: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

8

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Karbon aktif merupakan hasil dari proses karbonisasi atau pembakaran suatu material

yang telah mengalami aktivasi. Para peneliti melihat potensi karbon aktif untuk berbagai aplikasi

yang lebih luas. Beberapa potensi aplikasi karbon aktif antara lain sebagai katalis (Riyanto, dkk.,

2017), absorben ion logam Pb(II) (Saputo dan Fitriana, 2016), adsorben Fenol (Pambayun, dkk.,

2013) dan daya serap iodin (Yuningsih, dkk., 2016). Banyaknya perkembangan penelitian

mengenai karbon aktif menyebabkan instansi berlomba-lomba dalam menemukan ataupun

mensintesis dari suatu bahan. Sintesis karbon aktif banyak dikembangkan terutama dalam

mensintesis bahan alam ataupun bahan limbah masyarakat yang jarang dipergunakan kembali.

Pada perkembangannya, proses karbonisasi dipengaruhi beberapa faktor antara lain suhu

dan waktu. Pada penelitian Siahaan dkk. (2013) melalukan pengoptimalan suhu dan waktu

karbonisasi pada pembuatan arang dari sekam padi dan pada penelitian Junary dkk. (2015)

melakukan karbonisasi untuk melihat pengaruh suhu dan waktu terhadap pembuatan bioarang

berbahan baku pelepah aren. Sehingga setiap metode karbonisasi suatu bahan harus dicari

optimal dengan perlakuan suhu dan waktu. Salah satunya karbonisasi lignoselulosa yang terdapat

pada tanaman teh. Negara Indonesia salah satu negara berkembang menerima devisa dari ekspor

teh sebesar 7,4% dari penerimaan total devisa ekspor (Retnowati, 2005). Teh hitam merupakan

salah satu produk teh terbesar yang diproduksi lebih dari 75% negara di dunia (Tuminah, 2004),

khususnya Indonesia. Menurut data dari Kemendag 2012 dalam pertemuan pelaku industri dan

pedagang teh diketahui, total produksi teh di Indonesia sekitar 150 ribu ton per tahun dimana

sekitar 75 ribu ton teh produksi dalam negeri diekspor, sedangkan dari hasil olahan tersebut

sekitar 30% akan menghasilkan ampas. Ampas teh yang jumlahnya banyak ini sangat

disayangkan apabila sekedar dibuang.

Pemanfaatan ampas teh masih terbatas dan dalam ruang lingkup yang kecil. Bidang

peternakan menggunakan teh sebagai tambahan dalam pembuatan kompos (Syaifudin, 2013),

tambahan dalam pakan ternak (Manullang, 2010) dan bahan baku adsorben alternatif, ampas teh

telah digunakan untuk menjerap ion logam (Mahvi et al., 2005). Pada proses pembuatan karbon

aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini sangat penting karena

proses karbonisasi yang opitimal dinilai mampu menghasilkan karbon aktif yang berkualitas .

Tujuan

Sintesis karbon aktif dari ampas teh ditinjau dari waktu dan suhu karbonisasidan menentukan

sifat dan karakteristik karbon aktif yang diperoleh.

Page 9: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

9

TINJAUAN PUSTAKA

Teh

Teh merupakan bahan minuman yang dibuat dari daun teh yang telah mengalami proses

pengolahan tertentu seperti pelayuan, penggilingan, oksidasi enzimatis, dan pengeringan.

Berdasarkan proses pengolahannya, jenis teh dapat dibedakan menjadi teh tanpa fermentasi (teh

putih dan teh hijau), teh semi fermentasi (teh oolong), serta teh fermentasi (teh hitam). Di bidang

sains istilah fermentasi menjadi kurang populer dan diganti dengan istilah yang lebih tepat, yaitu

oksidasi enzimatis atau disingkat menjadi oksimatis.

Teh hitam ini merupakan teh dengan proses pengolahan yang cukup rumit. Berdasarkan

prosesnya teh hitam dibedakan menjadi teh hitam ortodoks dan crushing-tearing-curling (CTC).

Pada proses pengolahan teh hitam ortodoks, daun teh dilayukan semalam 14-18 jam. Setelah

layu, daun teh digulung, digiling, dan dioksimatis selama kurang lebih 1 jam. Sementara itu,

proses pengolahan CTC, pelayuannya lebih singkat yaitu, 8-11 jam dan diikuti dengan proses

penggilingan yang sangat kuat untuk mengeluarkan cairan sel semaksimal mungkin. Proses

selanjutnya adalah pengeringan yaitu proses pengolahan yang bertujuan untuk menghentikan

proses oksimatis dan menurunkan kadar air. Teh kering selanjutnya disortasi dan digrading untuk

menghasilkan jenis mutu teh tertentu (Rohdiana, 2015).

Manfaat yang dihasilkan dari minuman teh adalah memberi rasa segar, dapat memulihkan

kesehatan badan, dan terbukti tidak menimbulkan dampak negatif. Khasiat yang dimiliki oleh

minuman teh tersebut berasal dari kandungan senyawa kimia yang terdapat dalam daun teh.

Komposisi susunan kimia dalam daun teh sangat bervariasi bergantung pada beberapa faktor

diantaranya yaitu jenis klon, variasi musim dan kondisi tanah, perlakuan kultur teknis, umur

daun, dan banyaknya sinar matahari yang diterima.

Kandungan senyawa kimia dalam daun teh dapat digolongkan menjadi 4 kelompok besar

yaitu golongan fenol, golongan bukan fenol, golongan aromatis, dan enzim. Keempat kelompok

tersebut bersama-sama mendukung terjadinya sifat-sifat baik pada teh, apabila pengendaliannya

selama pengolahan dapat dilakukan dengan tepat. Salah satu kandungan teh yang cukup tinggi

adalah kandungan karbonya, sehingga telah ada penelitian dalam pembuatan karbon aktif dari

ampas teh. Pada penelitian dalam pembuatan karbon aktif, kandungan ampas teh yang

diperhitungkan adalah holoselulosa yaitu sebesar 60,81% dan terdiri dari selulosa sebesar

29,42%, lignin sebesar 36,94%, dan abu sebesar 4,53%, dan ekstraktif 15,22 (Tutuş,

Kazaskeroğlu, and çiçekler, 2015). Kandungan karbon yang tinggi ini menyebabkan peneliti

memilih ampas teh sebagai pembuatan karbon aktif.

Page 10: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

10

Karbonisasi

Karbonisasi adalah proses pembakaran material organik pada bahan baku yang akan

menyebabkan terjadinya dekomposisi material organik dan pengeluaran pengotor dimana

sebagian besar unsur non-karbon akan hilang pada tahap ini. Proses karbonisasi ini telah banyak

digunakan sebagai pensintesis karbon. Karbon hasil karbonisasi ini telah banyak digunakan,

sebagai contohnya adalah absorben, penyimpan energi elektrokimia (Labanni et al., 2015), serta

masih banyak aplikasi lainnya. Hasil karbonisasi masih banyak mengalami kendala salah satu

contohnya pengaplikasian yang tidak tepat. Hal ini disebabkan karena hasil karbonisasi tidak

dilihat karakteristik awal serta sifat-sifat awal, sehingga terjadi aplikasi yang tidak tepat guna.

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil karbonisasi adalah suhu dan waktu, sebab suhu dan

waktu karbonisasi optimal setiap bahan berbeda-beda sehingga perlu dioptimalkan.

Pada penelitian Siahaan dkk. (2013) melalukan pengoptimalan suhu dan waktu

karbonisasi pada pembuatan arang dari sekam padi. Percobaan dilakukan dengan variasi

temperatur 400 ºC, 500 ºC, dan 600 ºC dan variasi waktu 30, 60, 90, dan 120 menit. Penelitian

ini menyimpulkan bahwa semakin lama waktu dan semakin tinggi suhu karbonisasi maka

rendemen yang dihasilkan semakin sedikit, semakin lama proses karbonisasi maka semakin kecil

kadar airnya, semakin meningkatnya suhu dan waktu karbonisasi maka kadar abu akan semakin

tinggi, peningkatan suhu dan waktu karbonisasi akan mengurangi kadar zat mudah menguap dan

didapat Suhu dan waktu karbonisasi optimum untuk sekam padi, yaitu 400 ºC selama 120 menit

dengan kadar karbon terikat 41,3 %, kadar air 6,1 %, kadar abu 32,6 %, dan kadar zat mudah

menguap 20,5 % .

Pada penelitian Junary dkk (2015) melakukan karbonisasi untuk melihat pengaruh suhu

dan waktu terhadap pembuatan bioarang berbahan baku pelepah aren. Percobaan dilakungan

dengan variasi suhu 300, 350, 400, 450 dan 500 ºC dan variasi waktu 60, 90 dan 120 menit.

Hasil penelitian terbaik yang diperoleh adalah pada temperatur 350 ºC dan waktu 120 menit

dengan nilai kalor sebesar 8611,2581 kal/g, kadar air sebesar 5,87 %, kadar abu sebesar 8,6 % ,

kadar bahan volatil sebesar 17,4 % dan kadar karbon terikat sebesar 68,1 %.

Karbon aktif mempunyai potensi cadangan yang melimpah karena sumber daya alam

sebagian besar mampu menghasilkannya. Kesediaan alam yang besar inilah yang seharusnya

menjadi potensi besar dalam perkembangan pembuatan karbon aktif.

Karbon Aktif

Karbon aktif dalam perkembangnya sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang, salah

satunya dibidang industri yang menggunakan karbon aktif sebagai campuran produk maupun

dalam penjerapan limbah. Beberapa metode dikembangkan untuk menghasilkan karbon aktif

Page 11: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

11

dengan kualitas yang unggul. Secara umum proses pembuatan karbon aktif terdiri dari proses

fisika dan kimia. Aktivasi fisika terdiri dari 2 Tahap; (I) Karbonisasi: Material dengan

kandungan karbon yang di pirolisis pada suhu antara 600-900 °C, tanpa oksigen. (II) Aktivasi/

Oksidasi: bahan baku atau bahan yang telah dikarbonisasi dioksidasi atmosfer (karbon

monoksida, oksigen, atau steam) pada suhu di atas 250 °C, biasanya dalam kisaran suhu 600-

1200 °C (Turmuzi, 2015). Aplikasi karbon aktif dalam industri memerlukan produksi karbon

aktif dalam skala besar sehingga sangat diharapkan karbon aktif dapat diproduksi dengan biaya

murah. Pembuatan karbon aktif mulai dikembangan dengan proses yang tidak memerlukan biaya

mahal dengan hasil karbon aktif yang lebih banyak.

Banyak riset mengenai karbon aktif yang telah menggunakan banyak metode sederhana.

Penelitian yang dilakukan dengan sintesis karbon terhadap limbah kulit pisang menggunakan

metode pirolis dengan suhu 400-600ºC namun metode ini kurang efektif sebab metode yang

digunakan masih menyebabkan tingkat kemurnian karbon kurang baik. Metode ini menyebabkan

kandungan karbon belum mampu melepaskan unsur logam Fe yang bertindak sebagai katalis.

(Nurdenti dkk., 2013).

Penelitian yang dilakukan Labanni et al. (2015) yaitu mensintesis dan menentukan

karakterisasi karbon nanopori ampas tebu. Metode yang digunakan adalah furnace dengan

perlakuan suhu 350ºC selama 1 jam. Pemurnian dari kandungan silika dilakukan dengan cara

merendam karbon ke dalam NaOH dan karbon di aktifkan dengan ZnCl2. Karbon aktif ampas

tebu yang ditunjukan instrumen Scanning Electron Microscope (SEM) menunjukan pada

perbesaran skala 2 μm menunjukan terbentuknya pori, pori ini terbentuk karena penguapan

komponen volatil serta lepasnya senyawa-senyawa anorganik.

Pada penelitian aktivasi karbon dengan metode furnace daun tembakau pada suhu 400°C

dan mengaktifkan karbon menggunakan orto H3PO4. Penelitian ini menghasilkan karbon

sebanyak 50,5 %, yang kemudian karbon di uji dengan FT-IR untuk menunjukan gugus

fungsional yang masih tertinggal dalam karbon aktif. Pada hasil FT-IR ditunjukan gugus

karbonil, eter, dan alkohol telah mengalami peregangan dan mulai banyak bands yang

menunjukan senyawa organik mulai menghilang (Shamsuddin et al., 2016).

Banyak penelitian menunjukan karbon aktif yang dihasilkan dan kemudian diuji karakteristiknya

ternyata masih banyak mengandung unsur non karbon. Unsur non karbon salah satu contohnya

adalah unsur logam, sebab itu telah dilakukan beberapa cara untuk memurnikannya. Beberapa

logam seperti Al, Fe, dan Cu menjadi bersifat pasif apabila dioksidasi di dalam HNO3. Selain itu,

pemurnian dengan asam juga mampu mengurangi karbon-karbon yang tidak membentuk karbon

aktif (Herrera, 2003).

Page 12: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

12

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kimia, Fakultas Sains dan Matematika,

Universitas Kristen Satya Wacana.

Bahan dan Piranti

Sampel ampas teh diperoleh dari limbah pabrik teh. Bahan yang digunakan meliputi orto

H3PO4, NaOH, akuades, dan HNO3. Semua bahan yang digunakan berderajat PA (Pro-Analysis)

diperoleh dari E-Merck Germany.

Piranti yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya moisture analyzer (Ohaus MB

25) , vakun Buchner, seperangkat peralatan refluks, neraca dengan ketelitian 0,01 g (Ohaus

TAJ601), neraca analitis dengan ketelitian 0,1 mg (Ohaus PA214), pH meter (Hanna HI 9812),

dan furnace (Vulcan A-550). Karakterisasi hasil dilakukan dengan Spektrofotometer Inframerah

(FT-IR Shimadzu 8201 PC), dan Difraktometer Sinar-X (XRD Shimadzu 6000).

Preparasi (Güler et al., 2017 yang dimodifikasi)

Seberat 100 g ampas teh dicuci dengan akuades panas kemudian dikeringkan pada suhu

105°C selama 4 jam. Setelah kering, sampel dihaluskan dan diayak dengan ayakan 40 mesh.

Karbonisasi ( Shamsuddin et al., 2016 yang dimodifikasi)

Karbonisasi dilakukan dengan memasukkan 100 gram sampel ke dalam furnace selama 2

jam pada suhu 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, dan 800°C serta variasi waktu dilakukan pada 1;

1,5; 2; 2,5; dan 3 jam. Variasi waktu dilakukan setelah suhu optimal karbonisasi didapatkan

dengan dilihat dari kandungan gugus fungsional hasil pengujian dengan FT-IR. Karbon

diimpregnasi dalam 30% orto H3PO4 dengan rasio 1:4 (b/b) selama 24 jam. Setelah itu sampel

disaring dengan vakum Buchner dan dioven (T=105°C) semalam. Kemudian diaktivasi pada

suhu 500°C selama satu jam lalu dicuci dengan NaOH 1M dan di bilas dengan akuades sampai

pH 7. Karbon aktif dipanaskan dalam oven (T=110oC) selama 24 jam.

Pemurnian (Subagio et al., 2013)

Karbon aktif direfluks selama 4 jam dengan pelarut 65% HNO3 kemudian dicuci dengan

akuades hingga pH 7. Setelah itu dikeringkan (T=110°C) semalam. Karbon aktif yang telah

dikeringkan kemudian dihaluskan dan diayak dengan ayakan 61 mesh. Hasil kemudian

ditimbang dengan ketelitian 0,01.

Page 13: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

13

Karakterisasi Hasil

Analisa gugus fungsional karbon aktif dapat diamati dengan Fourier Transform Infra Red

(FT-IR) pada bilangan gelombang 4000-400 cm-1

. Analisa sifat kristal dari hasil diuji dengan

Difraktometer Sinar-X (XRD) dari pengoptimalan suhu dan waktu karbonisasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Rendemen

Hasil perhitungan % rendemen disajikan pada Tabel 1 dan Tabel 2.

Tabel 1. Rendemen ampas teh dengan variasi suhu

Suhu (°C) Massa sebelum

karbonisasi (gram)

Massa sesudah

karbonisasi (gram)

% Rendemen

400 100 27,50 27,5 %

500 100 10,82 10,82 %

600 100 9,20 9,2 %

700 100 8,00 8 %

800 100 6,12 6,12 %

Tabel 2. Rendemen ampas teh dengan variasi Waktu

Waktu (jam) Massa sebelum

karbonisasi (gram)

Massa sesudah

karbonisasi (gram)

% Rendemen

1 100 15,13 15,13 %

1,5 100 13,23 13,23 %

2 100 9,52 9,52 %

2,5 100 9,56 9,56 %

3 100 5,98 5,98 %

Page 14: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

14

Hasil persen didapat bahwa semakin naiknya suhu dan waktu karbonisasi membuat

persen rendemen semakin menurun. Hasil % rendemen pada variansi suhu terbesar pada 400°C

dan variasi waktu pada 1 jam.

Indentifikasi Gugus fungsi

Karbon teraktivasi dari ampas teh yang diperoleh dianalisis menggunakan FTIR untuk

mengetahui gugus fungsi yang ada dan gugus fungsi yang hilang setelah adanya proses

karbonisasi dan aktivasi. Hasil karakterisasi FTIR karbon dengan perlakuan variasi suhu

karbonisasi (T = 0°C, 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, dan 800°C) pada Gambar 1 dan variasi

waktu karbonisasi (t = 1 jam; 1,5 jam; 2 jam; 2,5 jam; dan 3 jam) pada Gambar 2.

Gambar 1. Spektra FT-IR: a) ampas teh tanpa karbonisasi; karbon aktif dari ampas teh

dengan variasi suhu: b) 400°C; c) 500°C; d) 600°C; e) 700°C; dan f) 800°C

Gambar 1a-1f mempunyai vibrasi yang sama pada bilangan gelombang 1627,03-

1604,84 cm-1

; 2325,29-2309,86; 2925,17-2922,28 cm

-1; dan 3434,40-3408,36 cm

-1 yang masing-

masing merupakan vibrasi gugus fungsi C=C (Safii dan Mitarlis, 2013), C C , C-H (Sulistyani

dan Huda, 2017), dan OH (Sastrohamidjojo, 2001). Gambar 1c-1f mempunyai vibrasi yang

sama pula pada bilangan gelombang 1097,54-1093,69 cm-1

yang merupakan vibrasi gugus fungsi

C-O (Lusianti., 2015). Intensitas puncak gugus fungsi C-H, C C dan C=C paling tinggi

terbentuk di suhu 800°C (Gambar 1f), C-O paling tinggi terbentuk di suhu 600°C (Gambar 1c),

dan OH paling rendah terbentuk di suhu 800°C (Gambar 1f).

Page 15: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

15

Gambar 2. Spektra FT-IR: a) karbon aktif standard; Karbon Aktif Ampas Teh dengan

variasi waktu: b) 1 jam; c) 1,5 jam; d) 2 jam; e) 2,5 jam; dan f) 3 jam

Gambar 2b-2f mempunyai vibrasi yang sama pada bilangan gelombang 1096,58-

1094,65 cm-1

; 1635,64-1601,96 cm-1

; 2354,22-2312,75; dan 3432,48-3416,08 cm

-1 yang masing-

masing merupakan vibrasi gugus fungsi C-O (Lusianti, 2015), C=C (Safii dan Mitarlis, 2013), C

C , dan OH (Sastrohamidjojo, 2001). Gambar 2b, 2d dan 2e mempunyai vibrasi yang sama

pula pada bilangan gelombang 2903,96-2837,41 cm-1

yang merupakan vibrasi gugus fungsi C-H

(Sulistyani dan Huda, 2017). Intensitas puncak gugus fungsi C-H, C C dan C=C paling tinggi

terbentuk di waktu 2 jam (Gambar 2d), C-O paling tinggi terbentuk di waktu 3 jam (Gambar

2f), dan OH paling rendah terbentuk di waktu 2 jam (Gambar 2d).

Berdasarkan hasil karakterisasi FTIR pada Gambar 1 dan 2 maka hasil terbaik karbon

aktif ampas teh adalah pada suhu karbonisasi 800°C selama 2 jam, karena pada perlakuan suhu

dan waktu tersebut dapat menghilangkan gugus organik seperti gugus fungsi OH dan C-O dan

semakin terlihatnya vibrasi gugus fungsi C-H, C=C dan C C (Rahmadani dan Kurniawati,

2017). Hasil terbaik untuk suhu dan waktu karbonisasi dari analisa FTIR, selanjutnya dianalisa

menggunakan XRD untuk mengetahui karakter kristal dari sampel karbon aktif yang diperoleh.

Page 16: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

16

Analisa XRD

Gambar 3. Difraktogram Sinar X a) Karbon Aktif Standard dan b) Karbon Aktif Ampas

Teh

Pada Gambar 3a memiliki puncak (002) di sudut (2) = 24,48 dan puncak (100) di

sudut (2) = 42,68. Pada Gambar 3b memiliki puncak (002) di sudut (2) = 24,454 dan

puncak (100) di sudut (2) = 42,479. Girgis (2007) berpendapat bahwa profil karbon aktif

standard tampak sederhana dan hanya memperlihatkan dua difraksi luas dalam rentang sudut (2θ

= 20-30° dan 43-48). Terlihatnya difraksi yang luas, intensitas latar yang tidak teratur, dan tidak

adanya puncak yang tajam mengungkapkan struktur yang amorf (Nurdenti dkk., 2013). Menurut

Nashrullah dan Darminto (2014), sampel yang berasal dari bahan organik atau bahan alam

biasanya memiliki struktur zat padat amorf, dan karbon aktif ampas teh juga merupakan

bahan alam.

KESIMPULAN

Hasil karbon aktif ampas teh terbaik dilakukan dengan karbonisasi di suhu 800°C selama

2 jam. Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, % rendemen paling besar pada suhu 400°C

yaitu 27,5% dan waktu 1 jam yaitu 15,13%. Hasil karakterisasi dengan spektrofotometer FTIR

menunjukkan bahwa karbon aktif hasil sintesa dari ampas teh ini mengandung gugus fungsi O-H,

C-O, C-H, C C, dan C=C serta hasil XRD memiliki kemiripan dengan karbon aktif standard

yang dilihat melalui letak pergeseran sudut 2 pada 2= 24,48 (002) dan 42,68° (100).

Page 17: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

17

DAFTAR PUSTAKA

Girgis, B. S., Temerk, Y. M., Gadelrab, M. M., and Abdullah, I. D, (2007), X-ray Diffraction

Patterns of Activated Carbons Prepared under Various Conditions, Carbon Letters, 8(2),

95–100.

Güler, O., Boyrazlı, M., Başgöz, O., and Bostancı, B., (2017), The synthesis of carbon

nanostructures from tea plant wastes, Canadian Metallurgical Quarterly, Taylor and

Francis, 56(3), pp. 349–359.

Herrera, J.E., D.E., (2003), Resasco. In situ TPO/ Raman to Characterize Single-Walled Carbon

Nanotubes, Chemical Physics Letters, 376, 302–309.

Junary, E., Pane, J. P. dan Herlina, N, (2015), Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi Pada

Pembuatan Bioarang Berbahan Baku Pelepah Aren (Arenga pinnata ), Jurnal Teknik

Kimia USU, 4(2), pp. 46–52.

Labanni, Arniati, Nasir La Hasan, Maming, dan Muhammad Zakir, (2015), Synthesis and

Characterization of Nanoporous Carbon from Sugarcanne Bagasse ( Saccharum

officianarum ) with ZnCl 2 Activator by Ultrasonic Irradiation as Electrochemical

Energy Storage Material, Indonesia Chimica Acta, 8(1).

Lursianti, Balatif, N., dan Zamri, A., (2015), Sintesis dan Uji Toksisitas Senyawa Analog Kalkon

dari 4’-Hidroksiasettofenon dengan Dimetoksibenzaldehid, Jurnal Photon, Vol.6 No. 1.

Mahvi, A. H., Naghipour, D., Vaezi, F., and Nazmara, S., (2004), Tea waste as An Adsorbent for

Heavy Metal Removal from Industrial Wastewaters, American J. Applied Sci., 2 (1): 372-

375.

Manullang, S. P., (2010), Pengaruh pemberian ampas teh dalam Pakan Terhadap Analisa Usaha

Domba Lokal Jantan Lepas Sapih Selama 3 Bulan Penggemukan, Universitas Sumatera

Utara.

Muhammad Turmuzi, Arion Syaputra, (2015), Pengaruh Suhu dalam Pembuatan Karbon Aktif

dari Kulit Salak (Salacca edulis) dengan Impregnasi Asam Fosfat (H3PO4), Jurnal Teknik

Kimia USU, Vol. 4, No. 1

Mukmilah, Y., Lela., Mulyadi, D., dan Kurnia, A. J., (2016), Pengaruh Aktivasi Arang Aktif dari

Tongkol Jagung dan Tempurung Kelapa Terhadap Luas Permukaan dan Daya Jerap Iodin,

Jurnal Kimia VALENSI, 2(1), Mei 2016, 30-34

Page 18: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

18

Nashrullah, M., dan Darminto, (2014), Analisis Fasa dan Lebar Celah Pita Energi Karbon Pada

Hasil Pemanasan Tempurung Kelapa, Seni Dan Sains Pomits.

Nurdenti, I., Dyah, P., dan Wulan, K, (2013), Pemanfaatan Limbah Kulit Buah Pisang Untuk

Produksi Cnt ( Carbon Nanotube ) Menggunakan Metode Pirolisis Dengan Katalis Besi,

Universitas Indonesia.

Pambayun, Gilar S., Yulianto, R. Y. E., Rachimoellah, M., dan Endah, M. M. P., (2013),

Pembuatan Karbon Aktif dari Arang Tempurung Kelapa dengan Aktivator ZnCl2 dan

Na2Co3 sebagai Adsorben untuk Mengurangi Kadar Fenol dalam Air Limbah, Jurnal

Teknik Pomits Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539

Rahmadani, N., dan Kurniawati, P, (2017), Sintesis dan Karakterisasi Karbon Teraktivasi Asam

dan Basa Berbasis Mahkota Nanas, Prosiding Seminar Nasional Kimia Dan Pembelajaran,

(November), 154–161.

Retnowati, (2005), Efektivitas ampas teh sebagai adsorben alternatif limbah cair industri

tekstil. Institut Pertanian Bogor.

Riyanto, R. F., Daniel, dan Sitorus, S., (2017), Pemanfaatan Karbon Aktif dari Arang

Tempurung Kelapa Sebagai katalis pada Sintesis n-Butil Ester dari Minyak Jelantah,

Prosiding Seminar Nasional Kimia 2017, Universitas Mulawarman

Rohdiana, D, (2015), Proses, Karakteristik dan Komponen Fungsional Teh, Foodreview

Indonesia, 10(Agustus), p. 8.

Safii, F. F., dan Mitarlis, (2013), Pemanfaatan Limbah Padat Proses Sintesis Pembuatan Furfural

dari Sekam Padi sebagai Arang Aktif, UNESA jounal of Chemistry, Vol. 2 No.2.

Saputro, Sulistyo dan Fitriana, (2016), Aplikasi Karbon Aktif dari Serbuk Gergaji Kayu Jati

(Tectona Grandis L.F.) sebagai Adsorben Ion Logam Pb(II) dan Analisisnya

Menggunakan Solid-Phase Spectrophotometry (Sps), Jurnal Kimia dan Pendidikan Kimia

(JKPK), Vol.1, No.2, Agustus 2016.

Sastrohamidjojo, H, (2001), Dasar-Dasar Spektroskopi (2nd ed.), Yogyakarta: Liberty

Yogyakarta.

Shamsuddin, M. S., Yusoff, N. R. N., and Sulaiman, M. A, (2016), Synthesis and

Characterization of Activated Carbon Produced from Kenaf Core Fiber Using H3PO4

Activation, Procedia Chemistry, Elsevier Ltd., 19, pp. 558–565.

Page 19: SINTESIS DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF DARI AMPAS … · 2020. 6. 4. · Pada proses pembuatan karbon aktif sangat dipengaruhi dari faktor waktu dan suhu karbonisasi, faktor ini

19

Siahaan, Satriyani, Melvha Hutapea, dan Rosdanelli Hasibuan, (2013), Penentuan Kondisi

Optimum Suhu Dan Waktu Karbonisasi, Jurnal Teknik Kimia USU, 2(1), pp. 26–30.

Subagio A., Pardoyo, Priyono, Rike Yudianti, Khasan Rowi, dan M. Imam Taufiq, (2013),

Pemurnian Carbon Nanotubes menggunakan Larutan HNO3 dengan metode Pencucian

Biasa dan Reflux, Jurnal Fisika Indonesia, XVII(April), pp. 1–4.

Sulistyani, M., dan Huda, N., (2017), Optimasi pengukuran spektrum vibrasi sampel protein

menggunakan spektrofotometer fourier transform infrared ( FT-IR ), Indonesian Journal of

Chemical Science, 6(2), 173–180.

Syaifudin, L. N., (2013), Pemanfaatan Limbah Sayur-Sayuran untuk Pembuatan Kompos dengan

Penambahan Air Kelapa (Cocos nucifera) dan Ampas Teh Sebagai Pengganti Pupuk Kimia

Pada Pertumbuhan Tanaman Semangka(Citrullus vulgaris L ), Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Tuminah, S., (2004), Teh [Camellia sinensis O.K. var. Assamica (Mast)] sebagai Salah Satu

Sumber Antioksidan, Cermin Dunia Kedokteran, 144, 52-54.

Tutuş , Ahmet, Yasar Kazaskeroğlu, and Mustafa çiçekler, (2015), Evaluation of Tea Wastes In

Usage Pulp and Paper Production, BioResources 10 (3), 5407-5416.

Yuningsih, Lela Mukmilah, Dikdik Mulyadi, dan A. Jaka Kurnia, (2016), Pengaruh Aktivasi

Arang Aktif dari Tongkol Jagung dan Tempurung Kelapa Terhadap Luas Permukaan dan

Daya Jerap Iodin, Jurnal Kimia VALENSI: Jurnal Penelitian dan Pengembangan Ilmu

Kimia, 2(1), Mei 2016, 30-34.