I.Tujuan
Percobaan
a.
Menentukan model yang sesuai untuk adsorbsi zat warna oleh karbon aktif
b.
Menghitung kapasitas oleh karbon aktif
II.Dasar
Teori
Adsorpsi adalah penyerapan suatu zat pada
permukaan zat lain. Fenomena ini melibatkan interaksi fisik, kimia, dan gaya
elektrostatik antara adsorbat dengan adsorben pada permukaan adsorben. Ada dua
macam adsorpsi yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Dalam adsorpsi fisika,
molekul-molekul teradsorpsi pada permukaan dengan ikatan yang lemah (bersifat
reversible, dengan cara menurunkan tekana gas atau konsentrasi zat terlarut).
Sedangkan adsorpsi kimia melibatkan ikatan koordinasi sebagai hasil penggunaan
elektron bersama-sama adsorben dan adsorbat(Osick,1983;Sukardjo,1990).
Adsorbsi dapat dikelompokkan menjadi dua,
yaitu ;
a.
Adsorbsi fisik, yaitu berhubungan dengan gaya Van der Waals dan merupakan suatu
proses bolak – balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan
adsorben lebih besar daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya
maka zat yang terlarut akan diadsorbsi pada permukaan adsorben.(Castellan
1982).
b.
Adsorbsi kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut
yang teradsorbsi.
Kekuatan
interaksi adsorbat dengan adsorben dipengaruhi oleh sifat dari adsorbat maupun
adsorbennya. Gejala yang umum dipakai untuk meramalkan komponen mana yang
diadsorpsi lebih kuat adalah kepolaran adsorben dengan adsorbatnya. Apabila
adsorbennya bersifat polar, maka komponen yang bersifat polar akan terikat
lebih kuat dibandingkan dengan komponen yang kurang polar. Kekuatan interaksi
juga dipengaruhi oleh sifat keras-lemahnya dari adsorbat maupun adsorben. Sifat
keras untuk kation dihubungkan dengan istilah polarizing power cation, yaitu
kemampuan suatu kation untuk mempolarisasi anion dalam suatu ikatan. Kation
yang mempunyai polarizing power cation besar cenderung bersifat keras. Sifat
polarizing power cation yang besar dimiliki oleh ion-ion logam dengan ukuran
(jari-jari) kecil dan muatan yang besar. Sebaliknya sifat polarizing power
cation yang rendah dimiliki oleh ion-ion logam dengan ukuran besar namun
muatannya kecil, sehingga diklasifikasikan ion lemah.(Atkins at al. 1990).
Adsorben adalah zat yang mengadsorpsi zat lain. yang memiliki ukuran partikel seragam, kepolarannya sama dengan zat yang akan diserap dan mempunyai berat molekul besar. Adsorbat adalah zat yang teradsorpsi zat lain. Fakttor-faktor yang mempengaruhi kapasitas adsorpsi antara lain, luas permukaan adsorben, ukuran pori adsorben, kelarutan zat terlarut, pH, dan temperatur(Castellan,1982). Adsorbat adalah substansi dalam bentuk cair atau gas yang terkonsentrasi pada permukaan adsorben. Adsorbat terdiri atas dua kelompok yaitu kelompok polar seperti air dan kelompok non polar seperti methanol, ethanol dan kelompok hidrokarbon (Suzuki, 1990 dalam saragih)
Adsobsi isoterm
adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara fase teradsorbsi
pada permukaan adsorben dengan fase ruah kesetimbangan pada temperatur
tertentu. Ada tiga jenis hubungan matematik yang umumnya digunakan untuk
menjelaskan isoterm. Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai
permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang
berbeda-beda. Persamaan ini merupakan persamaan yang dikemukakan oleh
Freundlich. Persamaannya adalah :
x/m = k C 1/n
dimana:
x =
banyaknya zat terlarut yng teradsorpsi (mg)
m =
massa adsorben (mg)
C =
konsentrasi adsorben yang sama
k,n =
konstanta adsorben
Dari
isoterm ini, akan diketahui kapasitas adsorben dalam menyerap air. Isoterm ini
akan digunakan dalam penelitian yang akan dilakukan, karena dengan isoterm ini
dapat ditentukan efisisensi dari suatu adsorben (Castellan,1982).
Ada tiga jenis hubungan metematik
yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isotherm adsorpsi, yaitu :
. 1. Isoterm Langmuir
2. Isoterm Brunauer, Emmet dan Teller (BET)
3. Isoterm Freundlich
Isoterm Langmuir. Isoterm paling sederhana, didasarkan
pada asumsi bahwa setiap tempat adsorpsi adalah ekivalen, dan kemampuan
partikel untuk terikat di tempat itu tidak bergantung pada di tempati atau
tidaknya tempat yang berdekatan (Atkins, 1992).
Karbon aktif umumnya mempunyai daya
adsorpsi yang rendah dan daya adsorpsi dapat diperbesar dengan mengaktifkan
arang dengan menggunakan uap atau bahan kimia,aktivitas ini bertujuan
memperbesar luas permukaan arang dengan membuka pori-pori yang
tertutup(Kateren,1987).
sifat karbon aktif yang paling
penting adalah daya serap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap
adsorpsi, yaitu:
1.
Sifat serapan. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran
molekul serapan dari struktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorpsi
juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap,
struktur rantai dan senyawa serapan.
2.
Temperatur/suhu. Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki suhu
pada saat berlangsungnya proses karena tidak ada peraturan umum yang bias
diberikan mengenai suhu yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi
suhu proses adsorpsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan.
Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi
perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik
didihnya. Untuk senyawa volatile, adsorpsi dilakukan pada suhbu kamar atau bila
memungkinkan pada suhu yang lebih kecil.
3.
pH (derajat keasaman). Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH
diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena
kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut.
Sebaliknya pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi
akan berkuran sebagai akibat terbentuknya garam.
4.
Waktu singgung. Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan
waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik
dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih ditentukan oleh dosis karbon aktif.
Zat warna merupakan suatu zat yang
dapat menyerap suatu partikel warna dan lalu memantulkannya kembali atau
meneruskan warnanya dengan panjang gelombang tertentu sehingga mempunyai warna
yang khas. Zat-zat warna dapat diperoleh dari tanaman maupun hewan tetapi ada
pula yang dapat disintesis. Banyak sekali zat-zat warna yang biasa digunakan
dalam kehidupan kita sehari-hari, misalnya pada industri tekstil, kertas,
plastik, makanan, kosmetik dan sebagainya, dan salah satu contoh zat warnanya
adalah rhodamin B.
III.Alat Dan Bahan
Pada percobaan ini alat-alat
yang digunakan antara lain ialah erlenmeyer 250 ml, labu takar 250 ml, pipet
volume 10 ml, batang pengaduk, shaker, kuvet, gelas beaker 250 ml, corong,
gelas arloji, spektronik 20, aluminium foil dan kertas saring.
Sedangkan bahan-bahan yang
digunakan antara lain ialah zat warna, karbon aktif dan aquades.
IV.Cara Kerja
Pada percobaan ini, yang
pertama kali dilakukan ialah pembuatan kurva kalibrasi dengan dibuat zat warna
10 ppm, kemudian dibuat larutan standar dengan masing-masing konsentrasi 0,5
ppm, 1 ppm, 2 ppm, 4 ppm, 8 ppm masing-masing 50 ml dengan mengencerkan larutan
zat warna 10 ppm kemudian ditentukan absorbansinya dengan spektronik 20.
Langkah berikutnya ialah adsorbsi
isotermal dengan dibuat larutan zat warna 100 ppm dengan di encerkan
zat warna dengan konsentrasi 5 ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm, dan 25 ppm
masing-masing 100 mL. 5 buah erlemeyer 250 mL dibersihkan dan dikeringkan,
kemudian masing-masing dimasukkan 1 g karbon aktif. Ditambahkan 100 mL larutan
zat warna dengan konsentrasi 5, 10, 15, 20 dan 25 ppm. Kelima erlemeyer ditutup
menggunakan aluminium foil, kemudian diaduk menggunakan shaker selama 30 menit. Larutan kemudian disaring menggunakan mengunakan
kertas saring untuk memisahkan karbon aktifnya. Kemudian diukur absorbansi
larutan pada panjang gelombang (λ) zat warna.
V.
Data Pengamatan
1.
Kurva Kalibrasi
|
No
|
Konsentrasi
(ppm)
|
Absorbansi
(nm)
|
|
1
|
0,5
|
0,003
|
|
2
|
1
|
0,020
|
|
3
|
2
|
0,030
|
|
4
|
4
|
0,062
|
|
5
|
8
|
0,105
|
Kurva
kalibrasi Co vs A
2. Adsorpsi
isotermal
|
No
|
Co
(ppm)
|
A
(nm)
|
Ce
|
Qe
|
Ce/Qe
|
Log
Ce
|
Log
Qe
|
|
1
|
5
|
0,130
|
10,23
|
0,523
|
19,56
|
1,009
|
-0,28
|
|
2
|
10
|
0,152
|
11,92
|
0,192
|
62,08
|
1,07
|
-0,71
|
|
3
|
15
|
0,206
|
16,07
|
0,107
|
150,18
|
1,20
|
-0,92
|
|
4
|
20
|
0,319
|
24,76
|
0,476
|
52,01
|
1,39
|
-0,32
|
|
5
|
25
|
0,380
|
29,46
|
0,446
|
66,05
|
1,46
|
-0,35
|
Kurva
Langmuir Ce vs Ce/Qe
Kurva
Freundlich log Ce vs log Qe
3. Kapasitas
Adsorpsi Langmuir
KA= 0,06
4. Kapasitas
Adsorpsi Freundlich
KA= 0,613
VI.
Pembahasan
Pada percobaan yang berjudul Isoterm
Adsorpsi Zat Warna Oleh Karbon Aktif mempunyai dua tujuan yaitu menentukan
model yang sesuai untuk adsorpsi zat warna oleh karbon aktif dan menghitung
kapasitas adsorpsi oleh karbon aktif. Prinsip percobaan adsorpsi isoterm
didasarkan pada teori freundlich, yaitu banyaknya zat yang diadsorpsi pada
temperatur tetap oleh suatu adsorban tergantung dari konsentrasi dan
kereaktifan adsorbat mengadsorpsi zat-zat tertentu. Percobaan ini menggunakan
adsorpsi fisika karena adanya gaya van der waals antara adsorben dengan
adsorbat yang digunakan sehingga proses adsorpsi hanya terjadi ada permukaan
larutan.
Cara kerja pertama yang dilakukan
ialah pembuatan kurva kalibrasi dengan konsentrasi yang bervariasi dan didapatkan
nilai adsorbansi yang bervariasi pula. Dari sini kita bisa membuat kurva
kalibrasi yaitu hubungan selanjutnya antara konsentrasi dan absorbansi.
Persamaan yang didapat ialah y=0,013x + 0,003. Kemudian cara kerja selanjutnya
ialah isotermal adsorpsi dengan konsentrasi yang bervariasi pula kemudian
ditambahkan karbon aktif dan zat warna dengan konsentrasi yang berbeda juga
lalu diukur absorbansinya.
Setelah didapat semua data adsorbansi dari
variasi konsentrasi tersebut kita dapat menghitung kapasitas adsorpsi (Qe)
dengan persamaan Qe=Co-Ce/m .v. Setelah didapat nilai kapasitas, dibuat kurva
langmuir dan kurva freundlich. Dari perhitungan didapat nilai kapasitas
adsorbsi langmuir ialah 0,006 dan nilai R2=0,282 sedangkan nilai
kapasitas adsorpsi freundlich ialah 0,613 dan nilai R2=0,118. Nilai
keduanya kurang dari 1 jadi, sesuai dengan teori dan nilai R yang paling
mendekati 1 ialah adsorpsi langmuir.
VII.
Kesimpulan
1. Model
yang paling sesuai untuk adsorpsi zat warna oleh karbon aktif ialah adsorpsi
langmuir karena nilai R mendekati 1
2. Kapasitas
adsorpsi langmuir
KA=0,06
Kapasitas
adsorpsi freundlich
KA=0,613
VIII.
Daftar Pustaka
Castellan,1982.
Physical Chemestry. Edisi ketiga.Addison-Wesley Publishing Company.
Osick,J.1983.
Adsorption. Ellis Hardwood Ltd.Chicester.England.
Kateren, 1987. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak
Pangan. Edisi VI . Jakarta
Khopkar, S.M, 2008. Konsep Dasar Kimia Analitik. AB:
A. Saptorahardjo. UI- Press.Jakarta.
Sukardjo,1990.
Kimia Anorganik. Jakarta:Rineka Cipta.
Lampiran
1. Kurva
kalibrasi
y=0,013
x + 0,003
2. Isoterm
Langmuir
a) y=A
x + B
0,130 =
0,013 x + 0,003
X =
10,23
Log Ce= 1,009
b) 0,152 =0,013 x + 0,003
X =11,92
Log Ce=1,07
c) 0,206=0,013
x + 0,003
X =16,07
Log Ce=1,20
d) 0,319 =0,013 x + 0,003
X =24,76
Log Ce=1,39
e) 0,380 =0,013 x + 0,003
X =29,46
Log Ce=1,46
3. Menghitung
Qe dan Ce/Qe
Massa
a. Qe = (10,23-5) x 0,1
Qe =0,523
Log Qe=-0,28
b. Qe = (11,92-10) x 0,1
Qe =0,192
Log Qe=-0,71
c. Qe = (16,07-15) x 0,1
Qe =0,107
Log Qe=-0,92
d. Qe = (24,76-20) x 0,1
Qe =0,476
Log Qe=-0,32
e. Qe = (29,46-25) x 0,1
Qe =0,446
Log Qe=-0,35
Perhitungan Ce/Qe
a. Ce/Qe=10,23/0,523
Ce/Qe=19,56
b. Ce/Qe=11,92/0,192
Ce/Qe=62,08
c. Ce/Qe=16,07/0,107
Ce/Qe=150,18
d. Ce/Qe=24,76/0,476
Ce/Qe=52,01
e. Ce/Qe=29,46/0,446
Ce/Qe=66,05
4. Kurva
Langmuir
Ce
vs Qe
Y = 14,73x+6,743
Slope =14,73
Intersep=6,743
Kapasitas
adsorpsi
KA=-1/A
KA=-1/14,73
KA=0,06
5. Kurva
Freundlich
Log
Ce vs Log Qe
Y=
-0,0061x-0,212
Slope=-0,0061
Intersep=-0,212
Kapasitas
adsorpsi
KA=invers
log B
KA=10-0,212
KA=0,631
No comments:
Post a Comment