isoterm adsorpsi zat warna oleh karbon aktif

ISOTERM ADSORPSI ZAT WARNA OLEH KARBON AKTIF

A. Tujuan percobaan

1. Menentukan model yang sesuai untuk adsorpsi zat warna oleh karbon aktif.

2. Menghitung kapasitansi adsorpsi oleh karbon aktif

B. Dasar Teori

Adsorbsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat

lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaaan zat tersebut.

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.

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

(Puspitasari,2006).

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan

cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan

pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya

fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi

kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih

dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorpsi kimia

mengungguli absorpsi fisik (chem.

Suatu permukaan padatan yang bersentuhan dengan larutan akan

menyebabkan molekul-molekul terlarut terserap/ adsorp pada permukaan padatan.

Adsorbsi molekul digambarkan sebagai berikut :

A + B —> A.B

Dimana :

A = adsorbat

B = adsorbent

A.B = jumlah bahan yang terjerap

Energi yang dihasilkan seperti ikatan hidrogen dan gaya Van Der Waals menyebabkan

bahan yang teradsorp berkumpul pada permukaan penserap. Bila reaksi dibalik,

molekul yang terjerap akan terus berkumpul pada permukaan karbon aktif sehingga

jumlah zat diruas kanan reaksi sama dengan jumlah zat pada ruas kiri. Apabila

kesetimbangan telah tercapai, maka proses adsorpsi telah selesai. (Arifin, 2008)

Karbon aktif merupakan senyawa karbon amorph dan berpori yang mengandung

85-95% karbon yang dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon (batubara,

kulit kelapa, dan sebagainya) atau dari karbon yang diperlakukan dengan cara khusus

baik aktivasi kimia maupun fisika untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas.

Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat

adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan.

Daya serap karbon aktif sangat besar, yaitu 25- 1000% terhadap berat karbon aktif.

Karena hal tersebut maka karbon aktif banyak digunakan oleh kalangan industri. Hampir

60% produksi karbon aktif di dunia ini dimanfaatkan oleh industri-industri gula dan

pembersihan minyak dan lemak, kimia dan farmasi. ( M.T. Sembiring, dkk, 2003)

Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukan distribusi adsorbent antara

fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengn fasa ruah saat kesetimbangan pada

suhu tertentu. Dibawah ini adalah beberapa contoh isoterm yang biasa digunakan

dalam adsorpsi :

log x/m x/m

a Log C b C

Gambar 1. (a) kurva Freundlich; (b) kurva Langmuir

Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich didasarkan atas terbentuknya lapisan

monolayer dari molekul-molekul adsorbat pada permukaan adsorben. Namun pada

adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben bersifat heterogen.

Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut.

Log (x/m) = log k + 1/n log c............................................................................ ..(1),

sedangkan kurva isoterm adsorpsinya disajikan pada Gambar 1.(a)

Isoterm adsorpsi Langmuir didasarkan atas beberapa asumsi, yaitu (a) adsorpsi

hanya terjadi pada lapisan tunggal (monolayer), (b) panas adsorpsi tidak tergantung

pada penutupan permukaan, dan (c) semua situs dan permukaannya bersifat homogen

(Oscik J ,1994). Persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dapat diturunkan secara teoritis

dengan menganggap terjadinya kesetimbangan antara molekul-molekul zat yang

diadsorpsi pada permukaan adsorben dengan molekul molekul zat yang tidak

teradsorpsi. Persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dapat dituliskan sebagai berikut (

Cxm

= 1xmmaks K

+ 1xmmaks

C…………………………………………… ..…¿

C merupakan konsentrasi adsorbat dalam larutan, x/m adalah konsentrasi adsorbat

yang terjerap per gram adsorben, k adalah konstanta yang berhubungan dengan

afinitas adsorpsi dan (x/m)mak adalah kapasitas adsorpsi maksimum dari adsorben.

Kurva isoterm adsorpsi Langmuir dapat disajikan seperti pada Gambar 1 (b). (Day, R. A.

dan Underwood, A. L., 2002)

Isoterm Langmuir

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa :

a. Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanyadapat mengadsorbsi

satu molekul untuk setiap molekul adsorbennya. Tidak ada interaksi antara

molekul-molekul yang terserap.

b. Semua proses adsorbsi dilakukan dengan mekanisme yang sama.

c. Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorbsi maksimum.

Namun, biasanya asumsi-asumsi sulit diterapkan karena hal-hal berikut :

selalu ada ketidaksempurnaan pada permukaan, molekul teradsorbsi tidak inert

dan mekanisme adsorbsi pada molekul pertama asangat berbeda dengan

mekanisme pada molekul terakhir yang teradsorpsi.

Langmuir mengemukakan bahwa mekanisme adsorpsi yang terjadi adalah

sebagai berikut : A(g) + S ↔ AS, dimana A adalah molekul gas dan s adalah

permukaan adsorpsi. Salah satu kelemahan dari isoterm Freundlich adalah

bahwa ia gagal pada tekanan tiggi gas. Irving langmuir pada 1916 berasal

isoterm adsorbs sederhana pada pertimbangan teoritis berdasarkan teori kinetika

gas. Ini disebut sebagai adsorpsi isoterm Langmuir(Atkins, 1990).

C. . Alat dan bahan

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah labu takar 250 mL, mL, pipet

volume 10 mL, batang pengaduk, shaker, gelas beker 250 mL, kuvet, Erlenmeyer 250

corong gelas, kertas saring ,gelas arloji, alumunium foil dan spektronik 20.

Bahan yang digunakan dalam percobaan adalah zat warna (remazon red),

akuades, dan karbon aktif.

D. Cara Kerja

Percobaan ini dilakukan dalam 2 tahapan langkah kerja,yaitu tahapan pembuatan

kurva

Kalibrasi dan adsorpsi isothermal,berikut ini adalah penjelasan untuk masing-masing

tahapan

a) Pembuatan Kurva Kalibrasi

Pada langkah ini pertama kali adalah dibuat larutan zat warna 100

ppm dengan cara melarutkan 0,01 g zat warna ke dalam 100 mL akuades

pada labu ukur. selanjutnya larutan zat warna dengan konsentrasi 100 ppm

diambil untuk membuat larutan dengan konsentrasi 10 ppm, setelah itu dibuat

larutan standar dengan konsentrasi 0,5 ppm, 1 ppm, 2 ppm, 4 ppm dan 8

ppm masing-masing sebanyak 50 mL dengan cara mengencerkan larutan

yang konsentrasinya 10 ppm. selanjutnya masing-masing larutan standar

diukur absorbansinya pada panjang gelombang yang sesuai dengan

menggunakan spektronik

b) Adsorpsi Isoterm

Pada tahapan ini larutan zat warna 100 ppm yang telah dibuat,

digunakan untuk membuat larutan dengan konsentrasi 5 ppm, 10 ppm, 15

ppm, 20 ppm dan 25 ppm masing-masing sebanyak 100 mL. kemudian ke

dalam lima buah erlenmeyer 250 mL yang telah kering dan bersih

dimasukkan masing-masing 1 gram karbon aktif, setelah itu ditambahkan 100

mL larutan zat warna dengan berbagai konsentrasi yang telah dibuat pada

masing-masing Erlenmeyer dan segera ditutup dengan alumunium foil,

selanjutnya kelima larutan dalam erlenmeyer yang telah tertutup alumunium

foil diaduk menggunakan shaker selama 30 menit. Larutan kemudian disaring

menggunakan kertas saring untuk memisahkan karbon aktifnya, dan terakhir

larutan diukur absorbansinya pada gelombang yang sesuai zat warna.

.

E. Data Hasil Pengamatan

I. Tabel

Tabel 1. Kurva Kalibrasi

Konsentrasi (ppm) Absorbansi Volume (mL)

0.5 0.024 2.51 0.028 52 0.048 104 0.104 208 0.219 40

Tabel 2. Isotherm Adsorbsi

Konsentrasi (ppm)

Absorbansi Volume (mL)

5 0.128 510 0.243 1015 0.394 1520 0.518 2025 0.69 25

Table 3. Isotherm Langmuir

Co Ce Qe Ce/Qe

5 4.72 0.028 168.57

10 9.03 0.097 93.09

15 14.68 0.032 458.75

20 19.33 0.067 288.51

25 25.77 0.077 334.67

Tabel 4. Isotherm Freundlich

log Ce log qe0.67 -1.550.95 -1.011.16 -1.491.28 -1.171.41 -1.11

II. Grafik

Kurva kalibrasi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

f(x) = 0.0266854838709677 x + 0.00187500000000006R² = 0.99382783992278

kurva kalibrasi

Series2Linear (Series2)

konsentrasi

abso

rban

si

Isotherm Langmuir

0 5 10 15 20 25 300

50100150200250300350400450500

f(x) = 10.202731992869 x + 118.676623312868R² = 0.351193311758481

Ce Vs Ce/Qe


Ce

Ce/Qe

Isotherm Freundlich

0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

-1.8-1.6-1.4-1.2

-1-0.8-0.6-0.4-0.2

0

f(x) = 0.400565837557469 x − 1.70421902628787R² = 0.236799359084948

Grafik log Ce Vs log Qe


log Ce

log Qe

F. Pembahasan

`Praktikum ini berjudul isotherm adsorpsi zat warna oleh karbon aktif. Tujuan dari

percobaan ini yaitu menentukan model yang sesuai untuk adsorpsi zat warna oleh

karbon aktif dan menghitung kapasitas adsorpsi oleh karbon aktif.Prinsip dari percobaan

ini adalah pengukuran adsorpsi oleh karbon aktif pada panjang gelombang tertentu

untuk kemudian ditentukan model isoterm yang sesuai untuk percobaan ini.

Percobaan ini dimulai dengan pembuatan kurva kalibrasi,kurva kalibrasi ini

digunakan untuk membandingkan panjang gelombang sebelum larutan itu dimasuki oleh

adsorbaen dalam hal ini karbon aktif,selain itu kurva kalibrasi ini dibuat untuk

mengetahui hubungan antara konsentrasi larutan Vs absorpsi.Pada langkah ini mula-

mula dibuat larutan zat warna 10 ppm untuk kemudian diencerkan dan dibuat dalam

berbagai konsentrasi.Variasi konsentrasi dibuat agar didapat panjang gelombang yang

berbeda sehingga akan dapat diketahui hubunganya (konsentrasi Vs absorpsi),grafik

yang didapat adalah

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwasanya grafik yang didapat adalah linear

artinya konsentrasi berbanding lurus dengan absorbs,hal ini dikarenakan semakin pekat

konsentrasi suatu zat warna,maka warna yang terkandung didalamnya semakin pekat

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

f(x) = 0.0266854838709677 x + 0.00187500000000002R² = 0.99382783992278

kurva kalibrasi


konsentrasi

abso

rban

si

pula,sehingga panjang gelombang yang terukur dalam spektronik pun akan semakin

besar.

Proses selanjutnya adalah adsorpsi isothermal,pada langkah ini dimulai dengan

dibuat larutan zat warna 100 ppm ,kemudian diencerkan dalam berbagai

konsentrasi,sama seperti diatas hal ini adalah agar panjang gelombang yang teramati

akan berbeda-beda,pada tahap ini sebelum diukur dengan alat terlebih dahulu dimasuki

dengan karbon aktif,karbon aktif ini berfungsi sebagai adsorben,adsorben berfungsi

sebagai penyerap zat (cair maupun padat) dalam hal ini zat warna,dengan begitu larutan

zat warna merupakan adsorbat.Selanjutnya larutan yang sudah dicampur dengan

karbon aktif ditutup menggunakan alumunium foil,hal ini dilakukan karena karbon aktif

merupakan suatu senyawa yang mudah berikatan dengan unsur atupun senyawa

lain,karena itu untuk mencegah terjadinya ikatan tersebut terutama dengan senyawa

yang berada dalam udara digunakanlah alumunium foil sebagai tutup pada erlenmeyer ,

selanjutnya larutan yang sudah ditutup dengan alumunium foil diaduk dengan

shaker,fungsi pengadukan dengan shaker adalah untuk meningkatkan frekuensi

adsorben(karbon aktif) dan adsorbat (zat warna) selain itu hal ini dilakukan untuk

mempercepat proses penghomogenan antara karbon aktif dengan zat warna.

Dari grafik kedua pertama didapatkan persamaan garis y=0.0267x+0.0019,dari

persamaan ini bisa dicari nilai x kemudian nilai x dapat digunakan untuk mencari grafik

isotherm Langmuir dengan cara memasukanya sebagai ce dalam tabel isoterm

Langmuir,selanjutnya untuk grafik isotherm freundlich bisa dibuat dari log ce dan qe.

Selanjutnya nilai R yang didapat dari masing-masing grafik digunakan untuk

menetapkan isotherm apa yang cocok untuk percobaan ini,nilai R yang mendekati 1

menandakan isotherm yang paling cocok. Berdasarkan data isotherm yang cocok untuk

percobaan ini adalah isotherm Langmuir karena memiliki nilai R yang lebih besar dari

pada nilai isotherm freundlich yaitu sebesar 0.3512 untuk isotherm freundlich hanya

didapat nilai sebesar 0.2368.Selanjutnya dapat ditentukan kapasitas adsorbsi ,dari

perhitungan diperoleh kapasitas adsorbs sebesar 37.45.

G.Kesimpulan

Model yang sesuai untuk percobaan ini adalah isotherm Langmuir yang memiliki R

lebih besar yaitum 0.3512

Kapasitas adsorbs pada percobaan ini adalah 37.45

H.Daftar Pustaka

Atkins, P.W. 1990. Kimia Fisika Jilid 2. Jakarta : Erlangga

Day, JR dan Underwood, A.L.1998. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga

Puspitasari,Dyah Pratama,2006”Adsorpsi Surfaktan Anionik Pada Berbagai pH

Menggunakan Karbon Aktif Termodifikasi Zink Klorida”.dalam Jurnal

Kimia,Departeman Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam:

Institut Pertanian Bogor

Sembiring, dkk. 2003. Isoterm Adsorpsi ion Cr3+ oleh abu sekam padi varietas

IR 64. Skripsi. Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA Undiksha

1. Menghitung Nilai x

y = mx ± b

Diketahui persamaan : y = 0.0267 x + 0.0019

y = Absorbansi

a. Konsentrasi 5 ppm

y=0.0267 x+0.0019

0.024=0.0267 x+0.0019

x=¿

4.72

b. Konsentrasi 10 ppm

y=0.0267 x+0.0019

0.028=0.0267 x+0.0019

x=¿9.03

c. Konsentrasi 15 ppm

y=0.0267 x+0.0019

0.048=0.0267 x+0.0019

x=¿14.68

d. Konsentrasi 20 ppm

y=0.0267 x+0.0019

0.104=0.0267 x+0.0019

x=¿19.33

e. Konsentrasi 25 ppm

y=0.0267 x+0.0019

0.219=0.0267 x+0.0019 \

x=¿

25.77

2. Menghitung Qe

Qe=Ce−Com

×V

Keterangan : Co = konsentrasi awal

Ce = x

m = massa karbon aktif (1 gram)

V = Volume (100 mL)


Qe= 4.72−51

×100

Qe=¿0.028


Qe=9.03−101

×0.1L

Qe=0.097


Qe=14.68−151

×0.1l

Qe=¿0.032


Qe=19.33−201

×0.1L

Qe=¿0.067


Qe=25.77−251

×0.1l

Qe=¿0.077

3. Menghitung Nilai CeQe


CeQe

= 4.720.028

=168.57


CeQe

= 9.030.097

=0.057847


CeQe

=14.680.032

=¿458.75


CeQe

=19.330.067

=¿288.51


CeQe

=25.770.077

=¿334.67

4. Menghitung kapasitansi adsorpsi

Isotherm Langmuir

Ka= 1m

Ka= 10.0267

Ka=37.453

isoterm adsorpsi zat warna oleh karbon aktif

Documents