BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Adsorbsi secara umum adalah proses penggumpalan
subtansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau
benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara subtansi dengan
penyerapannya. Adsorbsi dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu ;
1. 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.
2. Adsorbsi
kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang
teradsorbsi.
Di era sekarang ini, sistem penjernihan
memiliki berberapa macam teknik, contohnya saja sistem pengolahan air limbah
dalam industri tekstil yang menghilangkan warna yang disebut juga dengan proses
koagulasi-flokulasi. Contoh lain proses adsorpsi yaitu
pada industri batik, pada proses produksinya yang menggunakan bahan perwarna,
dan limbah yang dihasilkan berbentuk cairan yang dapat menyebabkan kerusakan
lingkungan, maka dari itu digunakan karbon aktif yang merupakan adsorben yang
berguna untuk menghilangkan warna, dimana karbon aktif memiliki efektivitas
yang cukup tinggi. Menurut Khopkar,2008,
berbagai adsorben anorganik maupun organik dapat dijadikan sebagai adsorpsi
seperti aluminium, bauksit, magnesia, magnesium silikat, kalsium hidroksida,
silikat gel, dan timah diatome. Diantara adsorben organik yang paling sering
digunakan adalah arang, gula dan karbon aktif.
1.2 Prinsip Percobaan
Penentuan
adsorpsi isoterm menurut Freundlich bagi proses adsorpsi asam asetat pada arang
melalui perubahan konsentrasi yang terrjadi pada batas dua fasa, dimana
konsentrasi zat terlarut berada pada temperatur tertentu. Beberapa perlakuan
yang diberikan yaitu pemanasan, penimbangan, pengocokkan, penyaringan serta
titrasi yang menunjukan proses adsorpsi beserta jumlah zat teradsorpsi.
Persamaan
Adsorpsi Isoterm oleh Freundlich:
dapat
x/m=kc log x/m=log k + 1/n log
c
juga
dengan x=jumlah zat teradsorpsi;
m=jumlah adsorben dalam garam; c=konsentrasi zat terlarut dalam larutan setelah
tercapai kesetimbangan adsorpsi; dan k,n=tetapan.
Dalam
menentukan adsorpsi isoterm, karbon yang digunakan adalah norit, norit ditumbuk
hingga halus, mengaktifkan karbonnya, kemudian dimasukkan kedalam erlenmeyer
dan diberikan larutan asam yang berkosentrasi berbeda. Kemudian didiamkan
sambil dikocok setiap 10 menit sekali. Larutan tadi disaring dengan ketas
saring, filtratnya dititrasi dengan NaOH dan ditambahkan indikator pp.
1.3
Tujuan
Percobaan
Menentukan adsorpsi isoterm menurut Freundlich bagi
proses adsorpsi asam asetat pada arang ( karbon aktif/ C-aktif ).
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Adsorpsi
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). 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).
Adsorpsi
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).
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).
BAB III
METODOLOGI
3.1
Alat dan Bahan
Alat-alat
yang digunakan dalam percobaan adsorpsi isoterm adalah erlenmeyer, erelnmeyer
bertutup, pipet volume, buret, klem buret, batang pengaduk, spatula, pipet
tetes, kertas saring, bulb, stopwatch dan cawan porselen.
Bahan-bahan
yang digunakan dalam percobaan adsorsi isoterm adalah akuades, karbon
aktif/norit, indikator pp, larutan asam asetat, larutan asam klorida dan
larutan standar natrium hidroksida.
3.2
Prosedur Kerja
|
 |
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil
4.1.1.
Adsorpsi isoterm untuk larutan asam klorida
|
M HCl
|
VHCl
|
V NaOH
|
|
0,25 M
|
10 ml
|
21 ml
|
|
0,5 M
|
10 ml
|
22 ml
|
|
0,0625 M
|
10 ml
|
57 ml
|
|
0,0313 M
|
10 ml
|
55 ml
|
|
0,125 M
|
5 ml
|
22 ml
|
4.1.2.
Adsorpsi isoterm untuk larutan asam asetat
|
M CH3COOH
|
VCH3COOH
|
V NaOH
|
|
0,25 M
|
8 ml
|
14,1 ml
|
|
0,5 M
|
10 ml
|
32,8 ml
|
|
0,0625 M
|
5 ml
|
1,3 ml
|
|
0,0313 M
|
5 ml
|
1,3 ml
|
|
0,125 M
|
8 ml
|
14,1 ml
|
4.1.3 Tabel pengamatan:
|
x
|
m
|
|
log
 |
c
|
log c
|
|
0,516
|
1,5
|
0,344
|
-0,46
|
0,328
|
-0,48
|
|
0,22
|
1,5
|
0,15
|
-0,82
|
0,18
|
-0,75
|
|
0,11
|
1,5
|
0,073
|
-1,14
|
0,09
|
-1,05
|
|
0,108
|
1,5
|
0,072
|
-1,14
|
0,03
|
-1,52
|
|
0,048
|
1,5
|
0,032
|
-1,49
|
0,016
|
-1,79
|
4.2
Pembahasan
Percobaan yang dilakukan pada bab adsorpsi
isoterm arang aktif adalah dengan menggunakan larutan organik yaitu asam asetat dengan variasi 5
konsentrasi. Adsorben yang digunakan adalah arang yang telah diaktifkan
sebelumnya. Pada percobaan ini adsorban yang digunakan adalah arang,dimana
sebelum digunakan harus diaktifkan dulu dengan cara dipanaskan. Hal ini agar
pori-pori arang semakin besar sehingga dapat memepermudah penyerapan. Karena
semakin luas permukaan adsorben maka daya penyerapannya pun semakin tinggi.
Dimana penggerusan pada arang adalah cara memperluas permukaan
adsorbennya. Pengaktifan arang dapat dilakukan dengan beberapa cara.
Aktifasi adalah
suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu
dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul
permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia,
yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi.
Selain karbon aktif, yang biasa digunakan sebagai adsorben adalah silika gel, zeolit dan penyaring
molekul.
Prinsip
percobaan adsorpsi isoterm didasarkan pada teori frundlich, 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 gay van der waals antara adsorben
dengan adsorbat yang digunakan sehingga proses adsorpsi hanya terjadi ada
permukaan larutan.
Ann Limley, Et.al, 1995, menyatakan
bahwa dengan proses oksidasi, karbon aktif yang dihasilkan terdiri dari dua
jenis, yaitu :
- L-karbon (L-AC) yaitu karbon aktif yang dibuat dengan oksidasi pada suhu 300oC – 400oC (570o-750oF) dengan menggunakan udara atau oksidasi kimia. L-AC sangat cocok dalam mengadsorbsi ion terlarut dari logam berat basa seperti Pb2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+. Karakter permukaannya yang bersifat asam akan berinteraksi dengan logam basa. Regenerasi dari L-AC dapat dilakukan menggunakan asam atau garam seperti NaCl hampir sama pada perlakuan pertukaran ion.
- H-karbon (H-AC) yaitu karbon aktif yang dihasilkan dari proses pemasakan pada suhu 800o-1000oC (1470o-1830oF) kemudian didinginkan pada atmosphere inersial. H-AC memiliki permukaan yang bersifat basa sehingga tidak efektif dalam mengadsorbsi logam berat alkali pada suatu larutan air tetapi sangat lebih effisien dalam mengadsorbsi kimia organik, partikulat hidrofobik, dan senyawa kimia yang mempunyai kelarutan yang rendah dalam air. Akan tetapi H-AC dapat dimodifikasi dengan menaikan angka asiditas. Permukaan yang netral akan mengakibatkan tidak efektifnya dalam mereduksi dan mengadsorbsi kimia organik sehingga efektif mengadsorbsi ion logam berat dengan kompleks khelat zat organik alami maupun sintetik dengan menetralkannya.
Pada percobaan ini pengaktifan arang
dilakukan dengan cara pemanasan menggunakan suhu yang tinggi, hal ini dilakukan
karena percobaan ini mengadsorbsi larutan organik (asam asetat) sehingga
pengaktifan dilakukan dengan suhu tinggi dan tidak sampai membara. Perlakuan
ini dimaksudkan supaya arang tidak menjadi abu. Norit digunakan sebagai adsorben, adsorben adalah zat yang
melakukan penyerapan terhadap zat lain pada proses adsorpsi. Adsorbatnya pada
percobaan ini adalah larutan CH3COOH dan HCl, adsorbat adalah daerah
tempat terjadinya penyerapan.
Pertama
yang dilakukan adalah menumbuk norit hingga halus ini bertujuan untuk
memperbesar luas permukaan dari arang aktif sehingga daya serapnya menjadi
lebih tinggi. Kemudian larutan CH3COOH dan HCl yang telah dimasukkan
ke erlenmeyer ditambahkan masing-masing 0,5 gram karbon akif/ norit. Kemudian
larutan dikocok selama ½ jam menggunakan shaker agar larutan CH3COOH
dan HCl dapat melarut dengan sempurna, dibuat kondisi adsorben jenuh sehingga
tidak menyerap adsorbat lagi karena karbon aktif juga mempunyai kapasitas daya
serap tertentu.selama ½ jam , larutan dikock selama 1 menit secara teratur
dengan jarak 10 menit. Setelah itu disaring menggunakan kertas saring,
ditujukan untuk memisahkan adsorben dan adsorbatnya.hingga terdapat residu dan
filtrat, filtranya di titrasi dengan larutan standar NaOH menggunakan indikator
fenolftalein.
Titrasi
dilakukan untuk mengetahui konsentrasi larutan asam yang telah teradsorpsi. Penggunaan
indikator fenolftalein bertujuan untuk mengetahui titik akhir titrasi larutan
yang ditunjukkan dengan adanya perubahan warna larutan menjadi merah muda.
Alasan lain ialah karena titrasi yang dilakukan menggunakan metode alkalimetri,
yakni dititrasi dengan larutan standar basa, sehingga digunakan indikator
fenolftalein yang mempunyai rentang pH 8,3-10,0. Volume NaOH yang dipakai pada
setiap kegiatan titrasi dicatat untuk menghitung konsentrasi larutan
asam yang teradsorpsi.
Arang yang telah aktif digunakan
untuk mengadsorpsi asam asetat dengan variasi konsentrasi yaitu, 0,5 M; 0,25 M;
0,125 M; 0,0625M; dan 0,0313 M diperoleh dari hasil titrasi dengan NaOH
0,1M, asam asetat yang dititrasi berasal dari sisa asam yang
digunakan pada percobaan. Masa arang aktif yang digunakan dalam setiap
konsentrasi adalah 1 gram. Volume asam asetat yang digunakan dalam adsorpsi
adalah 50 ml. langkah pertama, memasukkan 1 gram arang aktif kedalam Erlenmeyer
dan menambahkan asam asetat dengan konsentrasi yang ada sebanyak 10 ml
kemudian tutup Erlenmeyer dan diamkan selama 30 menit dengan perlakuan
pengocokan setiap 10 menit dengan rentang 1 menit dan temperature tetap dijaga
konstan. Langkah ini dilakukan untuk menjaga kestabilan adsorben dalam
mengadsorpsi adsorbat. Dilakukan pengocokan agar adanya interaksi/kontak antar
adsorben dan adsorbat. Setelah 30 menit, larutan disaring dengan kertas saring.
Terakhir, titrasi asam asetat hasil adsorpsi dengan indicator PP dan larutan
NaOH 0,1M sebagai titran. Dalam percobaan ini diambil 10 ml dari konsentrasi
asam asetat tertinggi, selanjutnya dua konsentrasi diambil 8 ml konsentrasi terendah diambil 5
ml.
Pada percobaan ini akan ditentukan
harga tetapan-tetapan adsorbsi isoterm Freundlich bagi proses adsorpsi CH3COOH
terhadap arang. Variabel yang terukur pada percobaan adalah volume larutan NaOH
0,1 M yang digunakan untuk menitrasi CH3COOH. Setelah konsentrasi
awal dan akhir diketahui, konsentrasi CH3COOH yang teradsorbsi dapat
diketahui dengan cara pengurangan konsentrasi awal dengan konsentrasi akhir.
Selanjutnya dapat dicari berat CH3COOH yang teradsorbsi.
Dari data pengamatan dan hasil
perhitungan, konsentrasi asam asetat sebelum adsorpsi lebih tinggi daripada
setelah adsorpsi. Hal ini karena asam asetat telah diadsorpsi oleh arang aktif.
Dari data juga dibuat suatu grafik dimana x/m diplotkan sebagai ordinat dan C
sebagai absis.
Grafik hubungan antara x/m dengan c
maupun hubungan antara log x/m dengan log C dari percobaan dapat dilihat pada
gambar (terlampir).
Grafik merupakan Grafik
Isoterm Adsorpsi Freundlich. Dari persamaan grafik tersebut jika dianalogikan
dengan persamaan Freundlich maka akan didapat nilai k dan n. Persamaan isoterm
adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut:
Log (x/m) = log k + 1/n log c sedangkan persamaan
grafik Isotherm Adsorpsi Freundlich adalah y = -0,339x + 0,101, sehingga
didapat nilai Log k =-0,101 dan 1/n = 1. Maka nilai k adalah 0,79 dan nilai n
adalah -2,95.
Adsorpsi karbon membuat konsentrasi
asam asetat mengalami penurunan. Pada data diatas penyerapan tiap percobaan terjadi ketidaksamaan
antara data 1 sampai 5 dapat dilihat dari X gram ( jumlah zat yang teradsorpsi)
kurang stabil. Hal ini terjadi karena dalam adsorpsi terdapat beberapa
faktor yang dapat mempengaruhi hasil adsorpsi.
Menurut M.T. Sembiring dkk, 2003
bahwa karbon aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang tercantum pada
SII No.0258 -79. Sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Ada
beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu :
- Sifat Serapan
Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon
aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing
senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran
molekul serapan dari sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorbsi
juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap,
struktur rantai dari senyawa serapan.
2.
Temperatur/ suhu.
Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk
menyelidiki suhu pada saat berlangsungnya proses. Karena tidak ada peraturan
umum yang bisa diberikan mengenai suhu yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor
yang mempengaruhi suhu proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas thermal
senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan,
seperti terjadi perubahan warna mau dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada
titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada suhu 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 bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali,
adsorpsi akan berkurang 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, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan
dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel karbon aktif untuk
bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas
tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama.
Kesalahan –kesalahan yang terjadi
pada percobaan ini juga dapat mempengaruhi data percobaan. Kesalahan yang
terjadi seperti: kesalahan dalam pembacaan skala pada buret titrasi, kesalahan
dalam pengocokan campuran larutan dan adsorben, kesalahan yang
dilakukan oleh praktikan.
BAB V
PENUTUP
5.1
simpulan
Setelah
praktikum dapat disimpulkan bahwa percobaan ini adalah adsorpsi fisika, dimana
molekul-molekul zat terikat pada permukaan oleh gaya-gaya fisis, gaya van der
waals. Serta diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi maka semakin tinggi
daya adsorpsinya dan semakin banyak pula zat teradsorpsi dan sebaliknya.
5.2
Saran
Saran saya untuk percobaan
selanjutnya, dapat meggunakan karbon aktif bukan berupa norit, tetapi karbon
aktif yang sesungguhnya.
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
Jawaban pertanyaan
1. Adsorpsi
fisika
2. Adsorpsi
fisika : adsorpsi karbon aktif
Adsorpsi kimia : ion
exchange
3. Pemutusan
rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2. Arang
akan menjadi aktif, larutan asam, dan terbentuk endapan.
4. Isoterm
freudlich berlaku untuk gas yang bertekanan rendah, semua tempat di atas
permukaan tidak sama dengan lapisan molekul gas padat bersifat multilayer
dengan persamaan: V + Kp 1/n
Batasnya adalah kelarutan
harus ideal, nilai batasnya = Vm. Vm akan dicapai walaupun tekanan gas yang
dibutuhkan untuk menutupi satuan-satuan massa adsorben.
Isoterm Freundlich
untuk adsorpsi gas pada permukaan zat padat kurang baik, karena pada adsorpsi
Freundlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben besifat heterogen. Gas
merupakan campuran homogen sehingga kurang cocok jika digunakan dalam isoterm
Freundlich.
5. Karena
nilai Vm tidak akan dicapai walaupun tekanannya diperbesar sedangkan pada
isoterm Langmuir mengemukan asumsi yang lebih baik.
Karena adsorpsi pada
Langmuir bersifat homogen maka lebih memuaskan dibandingkan dengan pada isoterm
Freundlich yang bersifat heterogen.
No comments:
Post a Comment