Karbon aktif (AC) mengacu pada bahan berkarbon tinggi yang memiliki porositas dan kemampuan penyerapan tinggi yang dihasilkan dari kayu, tempurung kelapa, batu bara, kerucut, dll. AC adalah salah satu adsorben yang sering digunakan di berbagai industri untuk menghilangkan berbagai polutan. dari badan air dan udara.Karena AC disintesis dari produk pertanian dan limbah, AC telah terbukti menjadi alternatif yang bagus dibandingkan sumber daya tak terbarukan dan mahal yang biasanya digunakan.Untuk pembuatan AC, dua proses dasar, karbonisasi dan aktivasi, digunakan.Pada proses pertama, prekursor diberi suhu tinggi, antara 400 dan 850°C, untuk mengeluarkan semua komponen yang mudah menguap.Suhu tinggi yang tinggi menghilangkan semua komponen nonkarbon dari prekursor seperti hidrogen, oksigen, dan nitrogen dalam bentuk gas dan tar.Proses ini menghasilkan arang yang memiliki kandungan karbon tinggi namun luas permukaan dan porositasnya rendah.Namun, langkah kedua melibatkan aktivasi arang yang disintesis sebelumnya.Peningkatan ukuran pori selama proses aktivasi dapat dikategorikan menjadi tiga: pembukaan pori-pori yang sebelumnya tidak dapat diakses, pengembangan pori-pori baru melalui aktivasi selektif, dan perluasan pori-pori yang sudah ada.
Biasanya, dua pendekatan, fisik dan kimia, digunakan untuk aktivasi untuk mendapatkan luas permukaan dan porositas yang diinginkan.Aktivasi fisik melibatkan aktivasi arang berkarbonisasi menggunakan gas pengoksidasi seperti udara, karbon dioksida, dan uap pada suhu tinggi (antara 650 dan 900°C).Karbon dioksida biasanya lebih disukai karena sifatnya yang murni, penanganannya mudah, dan proses aktivasinya dapat dikontrol pada suhu sekitar 800°C.Keseragaman pori yang tinggi dapat diperoleh dengan aktivasi karbon dioksida dibandingkan dengan uap.Namun, untuk aktivasi fisik, uap lebih disukai dibandingkan dengan karbon dioksida karena AC dengan luas permukaan yang relatif tinggi dapat dihasilkan.Karena ukuran molekul air lebih kecil, difusinya dalam struktur arang terjadi secara efisien.Aktivasi oleh uap ditemukan sekitar dua hingga tiga kali lebih tinggi daripada karbon dioksida dengan tingkat konversi yang sama.
Namun, pendekatan kimia melibatkan pencampuran prekursor dengan zat pengaktif (NaOH, KOH, dan FeCl3, dll.).Agen pengaktif ini bertindak sebagai oksidan serta agen dehidrasi.Dalam pendekatan ini, karbonisasi dan aktivasi dilakukan secara bersamaan pada suhu yang relatif lebih rendah yaitu 300-500°C dibandingkan dengan pendekatan fisik.Akibatnya, hal ini mempengaruhi dekomposisi pirolitik dan, kemudian, menghasilkan perluasan struktur berpori yang lebih baik dan hasil karbon yang tinggi.Keuntungan utama pendekatan kimia dibandingkan pendekatan fisik adalah persyaratan suhu rendah, struktur mikroporositas tinggi, luas permukaan besar, dan waktu penyelesaian reaksi yang diminimalkan.
Keunggulan metode aktivasi kimia dapat dijelaskan berdasarkan model yang diusulkan oleh Kim dan rekan kerjanya [1] yang menyatakan bahwa berbagai mikrodomain bola yang bertanggung jawab untuk pembentukan mikropori ditemukan di AC.Di sisi lain, mesopori dikembangkan di wilayah intermikrodomain.Secara eksperimental, mereka membentuk karbon aktif dari resin berbasis fenol melalui aktivasi kimia (menggunakan KOH) dan fisik (menggunakan uap) (Gambar 1).Hasil penelitian menunjukkan bahwa AC yang disintesis dengan aktivasi KOH memiliki luas permukaan yang tinggi yaitu 2878 m2/g dibandingkan dengan 2213 m2/g dengan aktivasi uap.Selain itu, faktor-faktor lain seperti ukuran pori, luas permukaan, volume mikropori, dan lebar pori rata-rata semuanya ditemukan lebih baik dalam kondisi teraktivasi KOH dibandingkan dengan teraktivasi uap.
Perbedaan antara AC yang dibuat dari aktivasi uap (C6S9) dan aktivasi KOH (C6K9), dijelaskan dalam model struktur mikro.
Tergantung pada ukuran partikel dan metode pembuatannya, AC dapat dikategorikan menjadi tiga jenis: AC bertenaga, AC granular, dan AC manik.AC bertenaga terbentuk dari butiran halus berukuran 1 mm dengan kisaran diameter rata-rata 0,15-0,25 mm.AC granular memiliki ukuran yang relatif lebih besar dan luas permukaan luar yang lebih kecil.AC granular digunakan untuk berbagai aplikasi fase cair dan fase gas tergantung pada rasio dimensinya.Kelas ketiga: manik AC umumnya disintesis dari pitch minyak bumi dengan diameter berkisar antara 0,35 hingga 0,8 mm.Ia dikenal karena kekuatan mekaniknya yang tinggi dan kandungan debu yang rendah.Ini banyak digunakan dalam aplikasi fluidized bed seperti penyaringan air karena strukturnya yang bulat.
Waktu posting: 18 Juni 2022