isoterm adsorpsi karbon aktif
Pendahuluan
Adsorpsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat
pada permukaan zat lain akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaan
tersebut. Untuk proses adsorpsi dalam larutan jumlah zat yang teradsorpsi
dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu:
a.
Jenis adsorben
b.
Jenis zat yang diadsorpsi
c.
Luas permukaan adsorben
d.
Konsentrasi zat terlarut
e.
Temperatur atau suhu.(diktat petunjuk
praktikum kimia fisika,2013)
Terdapat dua tipe adsorbsi yang perbedaannya terletak pada
panas reaksi yang terlibat dalam proses adsorbsi tersebut.kedua tipe tersebut
adalah
Adsorpsi fisik
Adsorpsi fisik adalah adsorpsi yang terjadi akibat interaksi gaya tarik
menarik antara molekul adsorben dengan molekul zat yang diadsorpsi. Adsorpsi
ini melibatkan gaya van der wals (sebagai kondensasi uap). Adsorpsi ini
melibatkan panas adsorpsi sebesar 10.000 kal/mol.
Adsorpsi kimia
Adsorpsi kimia adalah adsorpsi yang terjadi
akibat interaksi imia antara molekul adsorben dengan molekul zat yang
diadsorpsi. Adsorpsi ini melibatkan panas adsorpsi antara 10.000 kal/mol samai
20.000 kal/mol.
Isotherm adsorpsi adalah hubungan yang
menunjukan distribusi adsorben antara fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben
dengan fasa ruah sat kesetimbangan pada temperatur tertentu. Terdapat tiga
jenis hubungan yang biasanya digunakan untuk menjelaskan isotherm adsorpsi
yaitu Isotherm Langmuir, Isoterm Brunauer,
Emmet, and Teller (BET) dan Isoterm
Freundlich. Isoterm freundlich
digunakan untuk rentanng konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair,
isotherm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang
heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda. Persamaan
yang paling banyak digunakan adalah : 
Keterangan : x =
jumlah zat teradsorpsi
m = jumlah adsorben (dalam gram)
k,n =
tetapan
C = konsentrasi zat terlarut dalam
larutan setelah kesetimbangan adsorpsi
Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan
harga adsorbs menurut freundlich pada proses isotherm adsorpsi asam asetat
terhadap arang aktif. Dari isotherm ini dapat diketahui kapasitas adsorben
dalam menyerap air atau dengan kata lain isotherm ini dapat menentukan
efesiensi dari suatu adsorben.(castellan,1982)
Karbon aktif
merupakan senyawa karbon amorph dan berpori yang mengandung 85-95% karbon yang
dihasilkan dari bahan yang mengandung karbon (batubara, kulit kelapa dan
sebagainya) atau karbon yang diperlakukan secara khusus baik aktivasi kimia
maupun fisika untuk mendapat permukan yang lebih luas. Karbon aktif ini dapat
mengadsorpsi gas dan senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya tergantung
pada volume pori-pori atau luas permukaan.(M.T sembiring dkk,)
Dalam 1 gram karbon
aktif pada umumnya memiliki luas permukaan sekitar 500-1500 m2
sehingga efektif dalam menangkap partikel yng sangat halus. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa
saja yang bersentuhan dengan kkarbon tersebut.(perpamsi,2002)
Karbon umumnya
mempunyai daya adsorpsi yang rendah namun daya adsorpsinya dapat diperbesar
dengan mengaktifkan arang tersebut menggunakan uap atau bahan kimia. Perlakuan
ini memiliki tujuan untuk memperbesar luas permukaan arang dengan membuka
pori-pori yang tertutup.(Kateren,1987).
Metode
Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode
titrasi. Dimana bahan yang digunakan adalah larutan asam asetat(CH3COOH)
dengan variasi 6 konsentrasi yaitu 0.5 N, 0.25 N, 0.125 N, 0.0625 N, 0.0313 N
dan 0.0156 N. selain itu juga terdapat Larutan NaOH 0.1 N, arang yang telah diaktifkan
melalui pemanasan terlebih dahulu dan indicator pp. sedangkan alat yang
digunakan adalah cawan porselen, buret
50 ml dari pyrex, statif, Erlenmeyer 250 ml dan Erlenmeyer 125 ml dari pyrex ,
thermometer dengan skala 100oC, pipet volume 10 ml dari pyrex, pipet
volume 15 ml dari pyrex, pipet volume 25 ml dari pyrex, gelas ukur 10 ml dari
pyrex, pipet tetes, corong ,pengaduk dari besi, kertas saring, kompor gas dan
water bath.
Untuk memulai percobaan, pertama-tama arang diaktifkan
dengan cara dipanaskan dalam cawan porselen di atas kompor gas menggunakan suhu
yang tinggi namun tidak sampai membara, hal ini dilakukan agar arang tidak
menjadi abu karena arang digunakan untuk mengadsorpsi larutan asam asetat.
Arang tersebut kemudian didinginkan dan ditimbang masing-masing 1 gram untuk
ditambahkan pada larutan asam asetat 100 ml dengan konsentrasi yang berbeda kemudian
larutan dikocok setiap 10 menit agar suhu tetap stabil perlu dicatat suhunya
tiap 1 menit sehingga perubahan suhu
tidak terlalu besar. Apabila terjadi perubahan suhu larutan dipanaskan dalam
water bath. Larutan disaring dengan kertas saring sehingga didapatkan filtrat
asam asetat. Terakhir filtrat asam asetat ditambahkan indikator pp adan
dititrasi dengna Larutan NaOH 0.1 N.
pada percobaan ini asam asetat
diberi dua perlakuan dimana terdapat titrasi asam asetat awal dan titrasi asam asetat akhir yang merupakan filtrat
hasil penambahan arang aktif.
Dalam percobaan ini, pada konsentrasi asam asetat 0.5 N dan
0.25 N diambil 5 ml, konsentrasi 0.125 N diambil 12,5 ml sedangkan pada
konsentrasi 0.0625 N, 0.0313 N dan 0.0156 N diambil 25 ml. masing masing
larutan dititrasi dengan NaOH 0.1 N. dari titrasi ini dapat diketahui harga
tetapan isotherm adsorpsi freundlich terdapat proeses adsorpsi asam asetat (CH3COOH)
terhadap arang aktif.volume yang terukur adalah volume larutan NaOH 0.1 N yang
digunakan untuk menitrasi larutan asam asetat kemudian dihitung konsentrasi zat
yang teradsorpsi dengan cara mengurangi konsentrasi awal terhadap konsentrasi
akhir serta dapat diketahui berat asam asetat yang teradsorpsi.
Hasil Dan Pembahasan
Dari percobaan yang dilakukan
diperoleh data sebagai berikut:
Konsentrasi CH3COOH
|
Awal
|
Akhir
|
||||
CH3COOH
|
NaOH
0,1 N
|
CH3COOH
|
NaOH 0,1 N
|
|||
0,5 N
|
5 ml
|
23.1
|
23.8
|
5 ml
|
22.1
|
22.4
|
0,25 N
|
5 ml
|
13
|
12.8
|
5 ml
|
10.6
|
10.8
|
0,125 N
|
12.5 ml
|
15.7
|
15.8
|
12.5 ml
|
14.8
|
15.1
|
0,0625 N
|
25 ml
|
14.9
|
14.2
|
25 ml
|
13.9
|
14.1
|
0,0313 N
|
25 ml
|
7.6
|
7.9
|
25 ml
|
7.2
|
7.5
|
0,0156 N
|
25 ml
|
3.8
|
3.6
|
25 ml
|
3.6
|
3.8
|
No
|
M
CH3COOH
|
x
(gram)
|
x/m
|
log
x/m
|
log
C
|
||
Awal
|
Akhir
|
Yang
Teradsorpsi ( C )
|
|||||
1
|
0.469
|
0.445
|
0.024
|
0.144
|
0.144
|
-0.8416
|
-1.619
|
2
|
0.258
|
0.214
|
0.044
|
0.264
|
0.264
|
-0.5783
|
-1.356
|
3
|
0.126
|
0.12
|
0.006
|
0.036
|
0.036
|
-1.4436
|
-2.221
|
4
|
0.058
|
0.056
|
0.002
|
0.012
|
0.012
|
-1.9208
|
-2,698
|
5
|
0.031
|
0.029
|
0.0016
|
0.0096
|
0.0096
|
-2.0177
|
-2.795
|
6
|
0.0148
|
0.0148
|
0
|
0
|
0
|
-
|
-
|
Dari data hasil perhitungan diketahui bahwa konsentrasi asam
asetat sebelum adsorpsi lebih besar dibandingkan dengan setelah diadsorpsi. Hal
ini dikarenakan asam asetat telah mengalami adsorpsi karena penambahan arang
aktif.
Adsorpsi arang aktif mengakibatkan penurunan konsentrasi
asam asetat. Pada data diatas dapat dilihat bahwa penyerapan pada percobaan 1
sampai 6 berbeda karena jumlah gram karbon yang diadsorpsi kurang stabil. Dalam
adsorpsi terdapat beberapa factor yang dapat mempengaruhi hasil adsorpsi.
Karbon aktif yang baik mempunyai persyaratan menurut SII No. 0258-79 daya
serapnya.(M.T.Sembirring dkk, 2003)
Faktor yang dapat mempengaruhi daya serap adsorpsi yaitu:
1. Sifat
serapan
Senyawa yang
diadsorpsi oleh karbon aktif berbeda-beda, adsorpsi akan bertambah sesuai
dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari struktur yang sama seperti
deret homolog.
2. Temperatur
Dalam penggunaa
karbon aktif, suhu diusahakan harus tetap dijaga karena tidak ada peraturan
yang diberikan untuk suhu yang digunakan dalanm adsorpsi.
3. pH
(derajat Keasaman)
pada asam-asam organic,
adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan dengan menambahkan adsam-asam
mineral. Hal ini dikarenakan kemampuan asam mineral yang dapat mengurangi
ionisasi asam organic tersebut. Apabila pH organic dinaikkan dengam menambahkan
alkali, adsorpsi akan berkurang dan membentuk garam.
4. waktu
singgung
apabila karbon
aktif ditambahkan ada suatu cairan maka diperlukan waktu untuk mencapai
kesetimbangan. Waktu yang diperlukan berbanding terbalik dengan jumlah arang
yang digunakan. Pengadukan juga dapat mempengaruhi waktu singgung karena
pengadukan dimaksudkan untuk memberikan kesempatan pada partikel karbon aktif
intuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai
viskositas tinggi diperlukan waktu singgung yang lebih lama.
Dari hasil data pengamatan, isotherm yang terjadi cenderung
pada isotherm adsorpsi Freundlich. Penggunaan larutan asam
asetat membuat situs-situs heterogen Freundlich
lebih bagus pengadsorpsinya dibandingkan dengan
isotherm adsorpsi Langmuir.
Dari data hasil analisis juga dapat
dibuat grafik dimana x/m sebagai ordinat dan C sebagai absis. Grafik hubungan
antara x/m dengan C maupun antara log x/m dengdimana log x/m
sebagai ordinat dan log C sebagai absis yang dapat dilihat pada grafik dibawah
ini.
 |
 |
Isotherm freundlich digunakan untuk rentang konsentrasi yang kecil dan
campuran yang cair, isotherm adsorpsi ini dapat digambarkan dengan persamaan
empiric yang dikemukakan oleh freundlich. Isotherm ini berdasarkan asumsi bahwa
adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi
penyerapan yang berbeda-beda. Persamaan yang paling banyak digunakan adalah :
Keterangan
:
x = jumlah
zat yang teradsorpsi
m = jumlah
adsorben (gram)
C =
konsentrasi zat terlarut dalam larutan setelah mencapai kesetimbangan adsorpsi
k, n =
tetapan
grafik tersebut merupakan grafik
isotherm adsorpsi Freundlich jika
dari persaman grafik tersebut dapat dianalogikan dengan persamaan isoterm freundlich dapat dituliskan sebagai berikut adsorpsi
maka dapat digunakan persamaan :
log (x/m)
= log k + 1/n log C sedangkan pada persamaan isotherm adsorpsi freundlich
adalah y = 1.0832x + 0.9125 , sehingga didapatkan nilai log k = 0.9125 dan 1/n = 1.0832 maka nilai K adalah 8.175 dan nilai n adalah 0.932
Dari persamaan tersebut, jika
konsentrasi larutan dalam kesetimbangan sebagai ordinat dan konsentrasi
adsorben sebagai absis. Dari isotherm ini dapat diketahui kapasitas adsorben
dalam menyerap air. Isotherm ini akan digunakan untuk menentukan efisiensi dari
suatu adsorben.(anonim,2008)
Sedangkan
isotherm Langmuir, isotherm ini
bedasarkan asumsi bahwa :
a.
adsorben
mempunyai permukaan yang homogeny dan hanya dapat menadsorpsi satu molekul
untuk tiap molekul adsorbennya.
b.
Proses adsorpsi
dilakukan dengan mekanisme yang sama.
c.
Hanya terbentuk
satu lapisan tunggal saat adsorbsi maksimum. (anonim, 2010)
Kesimpulan
Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa isotherm adsorpsi karbon
aktif adalah menunjukan hubungan antara zat yang teradsorpsi dengan konsentrasi
zat yang terlarut pada temperatur tertentu dimana grafik yang dihasilkan berupa
garis linier yang sangat bagus dengan situs-situs heterogen pada isotherm
adsorpsi freundlich dan mennetukan tetapan k sebesar 8.175 serta tetapan n sebesar 0.932
Daftar Pustaka
Castellan G.W. 1983.
Physical Chemistry. Edisi ketiga.
Addison-Wesley Publishing Company
Ningsih, Niken
Muliati.2010.isoterm adsorpsi. Makassar (diakses pada tanggal 25 oktober 2013)
Sembiring, dkk.
2003. Ispterm adsorsi ion Cr3+ oleh
abu sekam padi varietas IR 64. Skripsi. Jurusan pendidikan Kimia FPMIPA
Undiksaha
Suardana, Nyoman.
2009. Optimalisasi Daya Adsorpsi Zeolite terhadap Ion Kromium (III)
Sukardjo.1985.Kimia
Fisika. Yogyakarta : Bina Aksara
Wahyuni, Sri. 2013. Diktat petunjuk praktikum Kimia Fisik.
Semarang: jurusan Kimia FMIPA UNNES
Wahyuni, Sri.2003.
Kimia Fisik 2. Semarang : UNNES
