LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI

SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014

MODUL : ADSORPSI

PEMBIMBING : Ir.Herawati Budiastuti, M.Eng.Sc, Ph.D

Oleh :

Kelompok : VIII (delapan)

Nama : 1. Voninurti Septiani (111424028)

2. Wilda Rahma Fulyani (111424029)

3. Yunita Eka Saputri N. (111424030)

4. Yunus Muharrahman (111424031)

Kelas : 3A-TKPB

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014

Praktikum : 18 Maret 2014Penyerahan : 25 Maret 2014(Laporan)

ADSORPSI

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Dewasa ini, air sungai menjadi perhatian dalam pengelolaan lingkungan. Hal ini

disebabkan karena limbah yang terkandung dalam air sungai yang jumlahnya semakin

menigkat dari waktu ke waktu. Tidak hanya limbah domestic yang berasal dari kegiatan

rumah tangga, tetapi juga limbah industri yang sangat berpotensi mengandung logam berat

dan bahan kimia beracun lainnya. Hal ini akan berdampak pada lingkungan apabila tidak

dikelola dengan baik.

Baku mutu air sungai berdasarkan PP No. 82 tahun 2001 adalah :

No Parameter Baku Mutu

1 TSS 50 mg/L

2 TDS 1000 mg/L

3 pH 6-9

Sumber : Buku I Bahan Ajar Utilitas 1

Berdasarkan fenomena diatas, dilakukan percobaan untuk pengolahan limbah air

sungai dengan metode adsorpsi dengan kabon aktif, mencakup kondisi proses, tingkat

penyisihan dan kualitas hasil olahan yang dapat dicapai sehingga air sungai tersebut dapat

sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan.

I.2 Tujuan

a. Mengetahui pengaruh laju alir terhadap pH.

b. Mengetahui pengaruh laju alir terhadap kekeruhan.

c. Mengetahui pengaruh laju alir terhadap TDS.

d. Mengetahui pengaruh laju alir terhadap DHL.

e. Menentukan kurva breaktrough fluida yang melalui permukaan partikel padatan dalam

unggun diam.

II. LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Adsorpsi

Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain. Zat

yang diserap disebut fase terserap (adsorbat), sedangkan zat yang menyerap disebut

adsorben. Kecuali zat padat, adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi dapat terjadi

antara : zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau gas dan zat cair.

Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut yang ada

dalam larutan oleh permukaan benda atau zat penyerap. Adsorpsi adalah masuknya bahan

yang mengumpul dalam suatu zat padat. Keduanya sering muncul bersamaan dengan suatu

proses maka ada yang menyebutnya sorpsi. Baik adsorpsi maupun absorpsi sebagai sorpsi

terjadi pada tanah liat maupun padatan lainnya, namun unit operasinya dikenal sebagai

adsorpsi. (Giyatmi, 2008: 101).

Menurut Sukardjo bahwa molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair,

mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang mengimbangi.

Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi.

Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam adsorben

sedang pada adsorpsi, zat yang diserap hanya pada permukaan (Sukardjo, 2002:190).

2.2 Jenis adsorpsi

Adsorpsi ada dua jenis, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.

Physisorption (adsorpsi fisika)

Terjadi karena gaya Van der Walls dimana ketika gaya tarik molekul antara

larutan dan permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan

larutan, maka substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Physisorption ini

memiliki gaya tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil. Molekul terikat sangat

lemah dan energi yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol.

Contoh : adsorpsi oleh arang aktif. Aktivasi arang aktif pada temperatur yang tinggi akan

menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar

luas permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan

media adsorpsi.

Chemisorption (adsorpsi kimia)

Chemisorption terjadi ketika terbentuknya ikatan kimia antara substansi terlarut

dalam larutan dengan molekul dalam media. Chemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi

fisik, yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben melalui gaya Van

der Walls atau melalui ikatan hidrogen. Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada

permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung

mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat. Contoh : Ion

exchange.

(Atkin, 1999: 437-438).

2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah sebagai berikut:

a. Waktu Kontak

Waktu kontak merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses

adsorpsi. Waktu kontak memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat

berlangsung lebih baik.

b. Karakteristik Adsorben

Ukuran partikel merupakan syarat yang penting dari suatu arang aktif untuk

digunakan sebagai adsorben. Ukuran partikel arang mempengaruhi kecepatan adsorpsi.

Kecepatan adsorpsi meningkat dengan menurunnya ukuran partikel.

c. Luas Permukaan

Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak adsorbat yang diserap,

sehingga proses adsorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter adsorben

maka semakin luas permukaannya. Kapasitas adsorpsi total dari suatu adsorbat

tergantung pada luas permukaan total adsorbennya.

d. Kelarutan Adsorbat

Agar adsorpsi dapat terjadi, suatu molekul harus terpisah dari larutan. Senyawa

yang mudah larut mempunyai afinitas yang kuat untuk larutannya dan karenanya lebih

sukar untuk teradsorpsi dibandingkan senyawa yang sukar larut. Akan tetapi, ada

perkecualian karena banyak senyawa dengan kelarutan rendah sukar diadsorpsi,

sedangkan beberapa senyawa yang sangat mudah larut dapat diadsorpsi dengan mudah.

Usaha-usaha untuk menemukan hubungan kuantitatif antara kemampuan adsorpsi dengan

kelarutan hanya sedikit yang berhasil.

e. Ukuran Molekul Adsorbat

Ukuran molekul adsorbat benar-benar penting dalam proses adsorpsi ketika

molekul masuk ke dalam mikropori suatu partikel arang untuk diserap. Adsorpsi paling

kuat ketika ukuran pori-pori adsorben cukup besar sehingga memungkinkan molekul

adsorbat untuk masuk.

f. pH

pH di mana proses adsorpsi terjadi menunjukkan pengaruh yang besar terhadap

adsorpsi itu sendiri. Hal ini dikarenakan ion hidrogen sendiri diadsorpsi dengan kuat,

sebagian karena pH mempengaruhi ionisasi dan karenanya juga mempengaruhi adsorpsi

dari beberapa senyawa. Asam organik lebih mudah diadsorpsi pada pH rendah,

sedangkan adsorpsi basa organik terjadi dengan mudah pada pH tinggi. pH optimum

untuk kebanyakan proses adsorpsi harus ditentukan dengan uji laboratorium.

f. Temperatur

Temperatur dimana proses adsorpsi terjadi akan mempengaruhi kecepatan dan

jumlah adsorpsi yang terjadi. Kecepatan adsorpsi meningkat dengan meningkatnya

temperatur, dan menurun dengan menurunnya temperatur. Namun demikian, ketika

adsorpsi merupakan proses eksoterm, derajad adsorpsi meningkat pada suhu rendah dan

akan menurun pada suhu yang lebih tinggi (Srining Peni, 2001: 23).

2.4 Mekanisme Proses Adsorpsi

Secara garis besar, mekanisme proses adsorpsi dapat berlangsung berdasarkan

tahapan sebagai berikut :

Transfer molekul -molekul adsorbat menuju lapisan film yang mengelilingi adsorbent

Difusi adsorbat melalui lapisan film

Difusi adsorbat melalui kapiler atau pori-pori dalam adsorbent

Adsorpsi adsorbat pada dinding kapiler atau permukaan adsorbent.

2.5 Arang Aktif

Salah satu adsorban yang biasa diterapkan dalam pengolahan air minum (juga air

limbah) adalah karbon aktif atau arang aktif. Arang ini digunakan untuk menghilangkan

bau, warna, dan rasa air termasuk ion-ion logam berat. Karena merupakan fenomena

permukaan maka semakin luas permukaan kontaknya makin tinggilah efisiensi

pengolahannya. Syarat ini dapat dipenuhi oleh arang yang sudah diaktifkan sehingga

menjadi porus dan kaya saluran kapiler. Yang belum aktif, ruang kapilernya masih

ditutupi oleh pengotor berupa zat organik dan anorganik.

Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon,

dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu

tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara di

dalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya

terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar,

juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas

permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang

tersebut dilakukan aktivasi dengan aktif faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan

pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan

sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif.

Luas permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/g dan ini

berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai

sifat sebagai adsorben. Arang 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 arang aktif sangat besar, yaitu 25-100% terhadap

berat arang aktif.

III. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.2 Prosedur Kerja

IV. PENGOLAHAN DATA

4.1 Data Pengamatan

o Volume Limbah = 11000 mL

o Vol air akhir adsorbsi = 9145 mL

o Laju Alir = 7,15 mL/detik

o Kekeruhan Awal = 9,44 NTU

o TDS awal = 294 mg/L

o pH awal = 7,21

o DHL awal = 0,435 mS

o Air Keran (untuk backwash)

- Sebelum backwash (langsung dari keran):

o Turbidity = 1,53 NTU

o pH = 6,86

- Sesudah backwash (dari keluaran kolom):

o Turbidity = 1,46 NTU

o pH = 7,21

o Tabel Data Pengamatan

No Waktu (menit)

Efluen Kekeruhan (NTU)

TDS (mg/L)

pH DHL (mS)Volume

(mL)Kumulatif

(mL)1 10 585 585 1,79 391 7,21 0,5762 20 900 1485 2,35 347 7,21 0,4813 30 830 2315 3,86 341 7,21 0,4994 40 540 2855 4,21 327 7,21 0,4725 50 930 3785 3,2 328 6,98 0,3256 60 840 4625 4,41 319 7,2 0,4687 70 800 5425 1,76 331 6,75 0,4968 80 780 6205 1,31 327 6,6 0,4879 90 770 6975 2,04 316 6,85 0,472

10 100 650 7625 2,09 329 6,73 0,49311 110 850 8475 2,37 315 6,78 0,47112 120 670 9145 2,34 315 7 0,461

o

o

o

o

o

o

o Kurva Waktu terhadap Kekeruhan

0 20 40 60 80 100 120 1400123456789

10

Kurva Waktu Terhadap Kekeruhan

waktu (menit)

turb

idity

(NTU

)

o Kurva Waktu terhadap TDS

0 20 40 60 80 100 120 1400

50100150200250300350400450

Kurva waktu terhadap TDS

waktu (menit)

TDS

(mgL

/)

o Kurva Waktu terhadap pH

0 20 40 60 80 100 120 1406.2

6.4

6.6

6.8

7

7.2

7.4

Kurva Waktu Terhadap pH

waktu (menit)

pH

o Kurva Waktu terhadap DHL

0 20 40 60 80 100 120 1400

2

4

6

8

10

12

Kurva Waktu terhadap DHL (mS)

waktu (menit)

DHL (

mS)

V. PEMBAHASAN

Voninurti Septiani (111424028)

Percobaan adsorpsi ini bertujuan untuk menjernihkan air sungai. Adsorben yang

digunakan berupa arang aktif. Untuk menguji kualitas dari air sungai, hasil proses adsorpsi

dilakukan dengan beberapa cara, yaitu dengan mengukur kekeruhan, pH, TDS, dan DHL.

Sebenarnya, kualitas dari air sungai yang diuji sudah sesuai dengan baku mutu yang

ditetapkan (PP No. 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Airdan Pengendalian

Pencemaran), artinya nilai dari kekeruhan dan TDS di bawah nilai ambang batas, serta nilai pH

yang ada pada rentang nilai baku mutu. Tetapi, secara kasat mata dapat terlihat air tersebut keruh

dan belum bisa digunakan untuk kegiatan sehari-hari.

Setelah diadsorpsi, nilai dari kekeruhan, pH, TDS, dan DHLnya pun menurun. Warna

airnya pun menjadi lebih jernih. Hal ini dapat dilihat dari kurva-kurva yang terdapat di

pengolahan data. Walaupun nilainya fluktuatif, tetapi nilainya di bawah nilai ambang batas. Dari

kurva tersebut tidak terdapat kurva breaktrough. Hal ini disebabkan karena adsorben yang

digunakan belum mencapai titik jenuh, sedangkan untuk mencapai kurva breaktrough adsorben

yang digunakan harus sudah mencapai titik jenuh. Karena terbatasnya waktu, maka kami tidak

melakukan percobaan adsorpsi sampai mencapai kurva breaktrough.

Ukuran dari adsorban yang digunakan sangat mempengaruhi proses adsorpsi. Apabila

ukuran dari adsorban berupa granular maka efektivitas dari proses adsorpsi menurun. Selain itu,

waktu kontak juga sangat berpengaruh, hubungannya adalah dengan laju alir. Laju alir yang

tidak konstan dapat menyebabkan hasil yang fluktuatif. Apabila laju alir terlalu besar dapat

menyebabkan adsorben terbawa ke effluent sehingga effluent yang keluar menjadi keruh karena

mengandung arang aktif.

Pada proses adsorpsi, backwash perlu dilakukan untuk mencegah arang aktif dari

kejenuhan dan mampu menyerap kandungan zat terlarut dalam air sungai secara maksimal.

Wilda Rahma Fulyani (111424029)

Air sungai yang terdapat diwilayah kota Bandung ini sangat kotor, terlihat dari warna air

sungainya yang kecoklatan dan terdapat sampah dialirannya. Pada percobaan kali ini kami

mengambil salah satu sampel air sungai terdekat untuk diuji nilai parameter-parameter tertentu .

Kami melakukan percobaan ini untuk mengetahui pengaruh dari teknik pengolahan yang kami

lakukan terhadap nilai parameter-parameter yang telah ditentukan, pengolahan yang dilakukan

menggunakan Adsorpsi dengan adsorben karbon aktif. Adsorpsi ini merupakan proses

pemisahan dimana komponen-komponen tertentu dalam fase fluida berpindah ke permukaan

padatan (Alke’s, 2009 : 7).

Sampel yang telah diambil diuji terlebih dahulu nilai parameternya, dalam praktikum ini

terdapat empat nilai yang diukur yaitu nilai TSS ( Total Suspended Solid), TDS (Total Dissolved

Solid), DHL (Daya Hantar Listrik), dan pH. Setelah kolom adsorpsi siap untuk digunakan,

sampel air sungai dialirkan dengan bukaan valve yang telah diatur laju alirannya agar adsorpsi

berlangsung tanpa terbawanya karbon yang terdapat dikolom. Percobaan ini dilakukan selama

120 menit dan pengambilan sampel setiap 10 menit sekali, setiap sampel diukur nilai parameter

yang telah ditentukan. Saat percobaan berlangsung terdapat beberapa kendala, yaitu bukaan

valve yang tidak stabil sehingga terdapat kejanggalan pada data-data yang ada.

Pada kurva-kurva yang terdapat dipengolahan data , terlihat perubahan nilai dari setiap

parameter. Nilai yang ditunjukan hampir mendekati batas baku mutu yang dibuat oleh

pemerintah, yaitu pada PP No. 82 tahun 2001. Berikut nilai baku mutu untuk setiap parameter

yang digunakan,

No Parameter Baku Mutu

1 TSS 50 mg/L

2 TDS 1000 mg/L

3 pH 6-9

Sumber : Buku I Bahan Ajar Utilitas 1

Dalam pengolahan data nilai pH dan TSS untuk beberapa sampel telah tercapai tetapi

untuk TDS masih telalu jauh, pada percobaan rata-rata nilai TDS 300 mg/L. Dengan waktu

adsorpsi selama 120 menit dan laju alir 7,15 mL/detik, adsorben masih bisa digunakan atau

belum jenuh karena terlihat pada kurva tidak terlihat titik dimana hasil dari adsorpsi nilai

parameternya mendekati sampel awal. Dapat disimpulkan bahwa kolom tersebut belum jenuh

sehingga tidak terdapat breaktrough pada percobaan kali ini. Sesuai dengan teori bahwa jika

adsorbsi dilanjutkan setelah breakpoint, maka konsentrasi akan naik dengan cepat sampai sekitar

0,5 dan kemudian menjadi lambat sampai mendekati 1(Alke’s, 2009 : 7). Bahwa seharusnya

konsentrasi naik drastis dan melambat disanalah tahap jenuh dari suatu kolom adsorpsi.

Yunita Eka Saputri Nala (111424030)

Adsorpsi merupakan salah satu metoda yang dapat digunakan dalam pengolahan air

limbah agar air limbah dapat dibuang ke lingkungan sesuai dengan baku mutu sehingga tidak

mencemari atau pun membahayakan lingkungan. Pada praktikum kali ini digunakan air sungai

Ciwaruga sebagai air yang akan diadsorpsi.

Jika membandingkan nilai pH dan TDS awal air sungai sebelum diadsorpsi dengan nilai

baku mutu air sungai berdasarkan PP No. 82 tahun 2001, dapat dikatakan bahwa air sungai

Ciwaruga tidak tercemar karena nilai pH dan TDS air sungai Ciwaruga berada dibawah batas

baku mutu. pH air sungai Ciwaruga yaitu 7,21 sedangkan pH air sungai pada baku mutu berkisar

pada pH 6-9, serta nilai TDS air sungai ciwaruga yaitu 294 mg/L sedangkan nilai TDS air sungai

pada baku mutu adalah 1000 mg/L. Dari data perbandingan di atas tersebut dapat disimpulkan

bahwa air sungai Ciwaruga masih aman dan tidak mencemari lingkungan sekitar, tetapi jika

ingin menggunakan air sungai Ciwaruga untuk kegiatan sehari-hari, seperti mencuci atau mandi,

perlu dilakukan treatment terlebih dahulu, karena jika dilihat secara fisik, air sungai Ciwaruga

tersebut sedikit keruh dan kotor oleh sampah organic dan anorganik. Salah satu cara untuk

mentreatment air sungai tersebut adalah dengan cara diadsorpsi.

Praktikum adsorpsi ini dilakukan selama 120 menit, dengan setiap 10 menit diambil

sampel. Kemudian setiap sampel ini diukur nilai kekeruhan, pH, TDS, dan DHLnya. Dari data

percobaan yang telah diperoleh dapat dilihat bahwa secara keseluruhan, semakin bertambahnya

waktu nilai pH, TDS, dan DHL air sungai turun walaupun sedikit fluktuatif. Tetapi nilai

kekeruhan air sungai setelah diadsorpsi fluktuatif. Hal ini disebabkan karena laju alir influen

yang tidak konstan. Ketika laju alir influen diperbesar, karbon aktif akan terbawa oleh aliran

efluen sehingga efluen yang dihasilkan sedikit berwarna kehitaman karena mengandung padatan

karbon aktif.

Dari data percobaan yang diperoleh tidak dapat dibuat kurva breaktrough karena pada

praktikum yang dilakukan selama 120 menit ini, nilai parameter efluen masih jauh dari nilai

parameter influen, yang berarti adsorben yang digunakan belum jenuh, sehingga tidak diperoleh

dimana nilai parameter efluen akan mendekati atau sama dengan nilai parameter influen.

Setelah percobaan adsorpsi dilakukan, kemudian dilakukan backwash yang berfungsi

untuk mengaktifkan kembali adsorben atau meregenerasi adsorben sehingga dapat digunakan

kembali. Influen yang digunakan pada backwash adalah air kran. Backwash dihentikan ketika

nilai parameter efluen mendekati atau sama dengan nilai parameter influen (air keran).

Yunus Muharrahman (111424031)

VI. KESIMPULAN

1. Nilai kekeruhan, pH, TDS, dan DHL air sungai yang telah diadsorpsi akan menurun

seiring dengan bertambahnya waktu. Kemudian adsorben akan sampai pada titik jenuh

sehingga nilai parameter effluen akan sama dengan nilai parameter influen.

2. Air sungai Ciwaruga dapat dikatakan tidak tercemar karena nilai parameternya berada

dibawah nilai baku mutu air sungai berdasarkan PP No. 82 tahun 2001.

3. Adsorben atau karbon aktif yang digunakan pada praktikum ini masih dalam keadaan

baik karena saat digunakan untuk mengadsorpsi air sungai selama 120 menit belum

mengalami kejenuhan.

DAFTAR PUSTAKA

Ipha, dkk. 2012. Adsorpsi. http://kimia08.wordpress.com/2012/05/13/adsorpsi/. (diakses

tanggal : 23 Maret 2014)

Hermana, Joni dan Rahmat Boedisantoso. -. Adsorpsi. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh

November

-. 2009. Adsorpsi Karbon Aktif. http://www.airlimbahku.com/2009/03/adsorpsi-karbon-

aktif.html. (diakses tanggal : 23 Maret 2014)

Soeswanto, Bambang. 2010. Buku I Bahan Ajar Utilitas I. Bandung : Politeknik Negeri Bandung

LAMPIRAN FOTO

Gambar Keterangan

Foto rangkaian alat Adsorpi. Terdapat tabung

yang berisi karbon aktif. Aliran influen

mengalir dari atas, melewati karbon aktif, dan

aliran keluar dari bawah sebagai effluent.

Tangki penampung air sungai sebelum

diadsorpsi. Harus selalu dilakukan pengadukan

agar air sungai homogeny dan tidak terjadi

pengendapan.

Alat untuk mengukur kekeruhan cairan.

Alat untuk mengukur TDS dan DHL suatu

larutan atau cairan.

Alat untuk mengukur pH