Karbon aktif kerapkali disebut arang aktif atau batubara aktif adalah adsorben yang sangat berguna. Karena luas permukaannya yang tinggi, struktur pori (mikro, meso dan makro), dan tingkat reaktivitas permukaan yang tinggi, sehingga karbon aktif dapat digunakan untuk memurnikan, mendeklorinasi, menghilangkan bau dan menghilangkan warna pada aplikasi cairan dan uap.
Selain itu, karbon aktif adalah adsorben ekonomis untuk banyak industri seperti pemurnian air, produk food grade, tata rias, aplikasi otomotif, pemurnian gas industri, minyak bumi, dan pemulihan logam mulia terutama untuk emas. Jenis bahan baku utama yang digunakan untuk karbon aktif adalah bahan organik dengan kandungan karbon tinggi, seperti batok kelapa, batubara, kayu, gambut, dan lain-lain.
Karbon Aktif
Karbon aktif adalah bentuk karbon yang diproses agar memiliki pori-pori kecil bervolume rendah yang tersedia untuk adsorpsi atau reaksi kimia. Adsorpsi adalah proses dimana zat padat digunakan untuk menghilangkan zat terlarut dari air. Dalam proses ini karbon aktif adalah padatan.
Karbon aktif secara khusus diproduksi untuk mencapai permukaan internal yang sangat besar, yaitu berkisar antara 500 sampai dengan 1500 m2/g). Permukaan internal yang besar ini membuat karbon aktif ideal untuk adsorpsi.
Pengertian Karbon Aktif
Karbon aktif adalah produk bantalan karbon tidak berbahaya dengan struktur berpori dan luas permukaan internal yang sangat besar. Struktur kimia karbon aktif dapat didefinisikan sebagai bentuk kasar grafit, dengan struktur amorf acak yang sangat berpori pada berbagai ukuran pori, dari rongga dan celah yang terlihat hingga yang memiliki dimensi molekuler.
Pengertian Karbon Aktif Menurut Para Ahli
Adapun definisi karbon aktif menurut para ahli, antara lain:
- Collins Dictionary, Pengertian karbon aktif adalah bentuk karbon berpori yang sangat menyerap yang digunakan untuk menghilangkan warna atau kotoran dari cairan dan gas, dalam pemisahan dan ekstraksi senyawa kimia, dan dalam pemulihan pelarut.
- Merriam Webster, Definisi karbon aktif adalah Karbon bubuk atau granular yang sangat adsorben dibuat biasanya dengan karbonisasi dan aktivasi kimia dan digunakan terutama untuk pemurnian dengan adsorpsi.
- Sontheimer (1988), Arti karbon aktif adalah karbon yang banyak digunakan sebagai penyerap dalam aplikasi lingkungan karena kapasitas adsorpsi yang tinggi terhadap senyawa gas atau terlarut.
Jenis Karbon Aktif
Ditinjau dari bentuknya, karbon aktif bisa dibedakan menjadi tiga, yaitu:
- Granular Activated Carbon (GAC) – partikel berbentuk tidak beraturan dengan ukuran mulai dari 0,2 hingga 5 mm. Jenis ini digunakan dalam aplikasi fase cair dan gas.
- Powder Activated Carbon (PAC) – karbon bubuk dengan ukuran dominan kurang dari 0,18mm (US Mesh 80). Ini terutama digunakan dalam aplikasi fase cair dan untuk pengolahan gas buang.
- Karbon Aktif Ekstrusi (Extruded Activated Carbon / EAC) – karbon jenis ini diekstrusi dan berbentuk silinder dengan diameter dari 0,8 hingga 5 mm. Ini terutama digunakan untuk aplikasi fase gas karena penurunan tekanannya yang rendah, kekuatan mekanik yang tinggi, dan kandungan debu yang rendah.
Ditinjau dari sumber bahan yang digunakan, karbon aktif bisa dibedakan menjadi beberapa jenis, antara lain:
- Karbon aktif berbasis tempurung kelapa
Karbon aktif tempurung kelapa memiliki kekerasan yang sangat tinggi dan lebih tahan abrasi dibandingkan jenis lainnya. Karbon ini adalah produk yang benar-benar alami dan ramah lingkungan, yang memiliki jejak karbon sangat kecil, karena berasal dari tempurung (batok) kelapa.
Karena sebagian besar struktur pori-porinya terdiri dari pori mikro (lebih dari 80%), karbon tempurung kelapa dapat secara efisien menyerap kotoran dengan struktur molekul mikro, seperti yang terdapat pada air minum. Selain itu, karena ketahanan abrasi yang tinggi serta karakteristik kimia dan fisik yang luar biasa, hanya karbon aktif tempurung kelapa yang dapat mendukung aplikasi seperti pemulihan emas dan logam mulia lainnya.
- Karbon aktif berbasis batubara
Karbon aktif berbasis batubara tersedia dalam empat jenis bahan dasar – bituminus, sub bituminus, antrasit, & lignit, yang terdiri dari struktur pori mikro, meso, dan makro. Distribusi pori yang unik ini membuat karbon aktif berbasis batubara ideal untuk menghilangkan struktur molekul kecil hingga besar.
Aplikasi umum termasuk namun tidak terbatas pada pengendalian bau dalam aplikasi fase cair dan uap, meningkatkan rasa dalam cairan, penghilangan warna cairan, dan pemurnian air limbah dan air minum. Karbon aktik berbahan dasar batubara ini juga tersedia dalam bentuk granular, ekstrusi (Pelletized), dan bubuk.
- Karbon aktif berbasis kayu
Karbon aktif berbasis kayu dihasilkan dari jenis kayu dan serbuk gergaji pilihan. Jenis karbon ini dihasilkan oleh uap atau aktivasi asam fosfat. Sebagian besar pori-pori karbon berbasis kayu berada di wilayah meso dan pori makro yang ideal untuk penghilangan warna cairan dan air.
Karbon aktif berbahan dasar kayu terutama digunakan dalam filter air permukaan dan air limbah untuk menghilangkan kotoran organik dan secara efektif menghilangkan struktur molekul yang lebih besar seperti MIB (2-Methylisoborneol) dan Geosmin.
Aktivasi asam fosfat basa kayu dapat menghasilkan karbon dengan luas permukaan yang sangat tinggi, berkisar antara 1500-2500 m2/g. Produk tersedia dalam bentuk butiran, pelet, atau bubuk.
Manfaat Karbon Aktif
Karbon aktif digunakan dalam penyimpanan metana dan hidrogen, pemurnian udara, pemulihan pelarut, dekafeinasi, pemurnian emas, ekstraksi logam, pemurnian air, obat-obatan, pengolahan limbah, filter udara di respirator, filter di udara bertekanan, pemutihan gigi , produksi hidrogen klorida dan banyak aplikasi lainnya, diantaranya yaitu:
- Aplikasi dalam bidang industri
Salah satu aplikasi karbon aktif dalam bidang industri yaitu digunakan dalam finishing logam untuk pemurnian larutan elektroplating. Berbagai arti bahan kimia organik ditambahkan ke larutan pelapisan untuk meningkatkan kualitas depositnya dan untuk meningkatkan sifat seperti kecerahan, kehalusan, keuletan, dan lain-lain.
Karena lewatnya arus searah dan reaksi elektrolitik dari oksidasi anodik dan reduksi katodik, aditif organik menghasilkan produk pemecahan yang tidak diinginkan dalam larutan. Penumpukannya yang berlebihan dapat berdampak buruk pada kualitas pelapisan dan sifat fisik logam yang disimpan. Pengolahan karbon aktif menghilangkan kotoran tersebut dan mengembalikan kinerja pelapisan ke tingkat yang diinginkan.
- Aplikasi dalam bidang medis
Karbon aktif digunakan untuk mengobati keracunan dan overdosis setelah konsumsi oral. Tablet atau kapsul karbon aktif digunakan di banyak negara sebagai obat bebas untuk mengobati diare, gangguan pencernaan, dan perut kembung.
Namun, karbon aktif tidak menunjukkan efek pada kembung dan diare, dan, biasanya, secara medis tidak efektif jika keracunan disebabkan oleh konsumsi agen korosif, asam borat, produk minyak bumi, dan sangat tidak efektif melawan keracunan asam kuat atau alkali, sianida, besi , litium, arsen, metanol, etanol, atau etilen glikol.
Karbon aktif tidak akan mencegah bahan kimia tersebut diserap ke dalam tubuh manusia. Ini ada dalam Daftar Obat Esensial Organisasi Kesehatan Dunia, obat teraman dan paling efektif yang dibutuhkan dalam sistem kesehatan. Akan tetapi, aplikasi yang salah (misalnya pada paru-paru) menyebabkan pneumonia aspirasi, yang terkadang berakibat fatal jika perawatan medis tidak segera dilakukan.
- Aplikasi dalam bidang kimia analitik
Karbon aktif, dalam 50% w/w kombinasi dengan celite, digunakan sebagai fase diam dalam pemisahan kromatografi tekanan rendah dari karbohidrat (mono-, di-, tri-sakarida) menggunakan larutan etanol (5–50%) sebagai fase gerak di protokol analitis atau preparatif.
Karbon aktif berguna untuk mengekstraksi direct oral anticoagulants (DOAC) seperti dabigatran, apixaban, rivaroxaban dan edoxaban dari sampel plasma darah. Untuk tujuan tersebut, dibuatlah “minitablets“, yang masing-masing mengandung 5 mg karbon aktif untuk mengolah 1 ml sampel DOAC.
Karena karbon aktif tidak berpengaruh pada faktor pembekuan darah, heparin atau sebagian besar antikoagulan lainnya, ini memungkinkan sampel plasma untuk dianalisis untuk kelainan jika tidak dipengaruhi oleh DOAC.
- Aplikasi dalam bidang lingkungan
Karbon aktif biasanya digunakan dalam sistem penyaringan air. Adsorpsi karbon mempunyai beragam kegunaan untuk menghilangkan polutan dari aliran udara atau air, baik di lapangan maupun dalam proses industri, misalnya untuk Pembersihan tumpahan, Remediasi air tanah, Penyaringan atau Filtrasi air minum, dan Pemurnian udara.
- Aplikasi dalam bidang pertanian
Karbon aktif (arang) adalah zat yang diperbolehkan digunakan oleh petani organik baik dalam peternakan. Dalam peternakan, karbon aktif digunakan sebagai pestisida, aditif pakan ternak, bantuan pengolahan, bahan nonpertanian dan disinfektan.
- Penyimpanan bahan bakar
Penelitian sedang dilakukan untuk menguji berbagai kemampuan karbon aktif untuk menyimpan gas alam dan gas hidrogen. Bahan berpori bertindak seperti spons untuk berbagai jenis gas. Gas ditarik ke bahan karbon melalui gaya Van der Waals. Beberapa karbon telah memiliki kemampuan untuk mencapai energi ikatan 5–10 kJ per mol.
Gas kemudian dapat didesorbsi ketika mengalami suhu yang lebih tinggi dan dibakar untuk melakukan pekerjaan atau dalam kasus gas hidrogen diekstraksi untuk digunakan dalam sel bahan bakar hidrogen.
Penyimpanan gas dalam karbon aktif adalah metode penyimpanan gas yang menarik karena gas dapat disimpan dalam lingkungan bertekanan rendah, bermassa rendah, dan bervolume rendah yang akan jauh lebih memungkinkan daripada tangki bertekanan besar di dalam kendaraan.
- Pemurnian gas
Filter dengan karbon aktif biasanya digunakan dalam udara bertekanan dan pemurnian gas untuk menghilangkan uap minyak, bau, dan hidrokarbon lainnya dari udara. Desain yang paling umum diterapkan adalah dengan mengacu pada prinsip filtrasi 1-tahap atau 2-tahap di mana karbon aktif tertanam di dalam media filter.
- Pemurnian kimiawi
Pada skala laboratorium, karbon aktif biasanya digunakan untuk memurnikan larutan molekul organik yang memiliki kandungan kotoran organik berwarna yang tidak diinginkan. Arti filtrasi karbon aktif digunakan dalam proses kimia halus dan farmasi skala besar untuk tujuan yang sama. Karbon dicampur dengan larutan kemudian disaring atau diimobilisasi dalam filter.
Nah, demikin artikel yang bisa kami uraikan pada segenap pembaca berkenaan dengan pengertian karbon aktif menurut para ahli, macam, dan manfaatnya yang ada di berbagai bidang. Semoga memberikan wawasan bagi kalian semuanya.
