Optimization of activated carbon yield using the Taguchi method in synthesizing activated carbon from wood charcoal

Abstract

Judul: Optimalisasi rendemen karbon aktif menggunakan metode Taguchi dalam mensintesis karbon aktif dari arang kayu

Title: Optimization of activated carbon yield using the Taguchi method in synthesizing activated carbon from wood charcoal

Arang kayu telah digunakan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan parameter signifikan dan optimal dalam proses preparasi karbon aktif dengan product yield yang tinggi. Karbon aktif telah dibuat dengan metode impregnation-activation (IA). Dalam proses ini, kalium hidroksida telah difungsikan sebagai reagen kimia. Tiga parameter proses yang divariasikan yaitu konsentrasi KOH (25-75%), suhu aktivasi (600-850°C), dan waktu aktivasi (1-2,5 jam). Rancangan eksperimen didesain dengan metode Taguchi. Dalam analisis, Signal to noise (S/N) ratio digunakan untuk mendapatkan level optimal, sedangkan parameter proses yang paling signifikan diidentifikasi dengan analisis ANOVA. Berdasarkan Taguchi orthogonal array design, multiple regression model dikembangkan untuk menunjukkan hubungan antara parameter proses dengan activated carbon yield (AC yield). Berdasarkan hasil tersebut, suhu aktivasi merupakan parameter yang paling signifikan untuk memaksimalkan AC yield, sedangkan ondisi optimum pembuatan karbon aktif adalah konsentrasi KOH 50 wt. %, suhu aktivasi 700 ° C, dan waktu aktivasi 2,5 jam. Activated carbon yield optimum berdasarkan prediksi dan hasil eksperimen adalah 87, 3 dan 67, 6%. Sebagai kesimpulan, hasil-hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa metode Taguchi memiliki efektivitas dalam proses sintesis karbon aktif.

Wood charcoal (WC) was used as raw material for synthesizing activated carbon (AC). This research aims to determine optimum preparation conditions for activated carbon. The wood charcoal activated carbon (ACWC) was prepared by the impregnation-activation (IA) method. In this process, potassium hydroxide (KOH) has functioned as a chemical reagent. Three process parameters were varied such as KOH concentration (25-75 wt. %), activation temperature (600-850 °C), and activation time (1-2.5 hours). The design of the experiment was arranged with the Taguchi method. For analysis, the signal to noise (S/N) ratio was utilized to find the optimal levels, while the most significant process parameter was identified via ANOVA analysis. The multiple regression model was developed to associate the process parameters with activated carbon yield (AC yield) based on the Taguchi orthogonal array design. According to the results, activation temperature was the most significant parameter for maximizing the AC yield. The optimum conditions for preparing activated carbon were found as follows: KOH concentration of 50 wt. %, activation temperature of 700 °C, and activation time of 2.5 hours. The predicted and experimental results for optimum activated carbon yield were 87.3% and 67.6 %, respectively. In conclusion, the results of this study indicated that the Taguchi optimization method has effectiveness in the synthesis of activated carbon.