dasar teori isotherm adsorbsi.docx

5/26/2018 dasar teori isotherm adsorbsi.docx

1/9

I. Judul Percobaan :Menentukan Isotherm Adsorpsi menurut FreundlichII. Hari / Tanggal Percobaan :28 April 2014III. Tujuan Percobaan

Menentukan isotherm adsorpsi menurut Freundlich pada proses adsorpsi asam oleh

karbon aktif

IV. Dasar TeoriSalah satu sifat penting dari permukaan zat yaitu adsorpsi. Adsorpsi adalah

pengumpulan dari adsorbat diatas permukaan adsorben, sedang absorpsi adalah

penyerapan dari adsorbat kedalam adsorben dimana disebut dengan fenomena

sorption. Materi atau partikel yang diadsorpsi disebut adsorbat, sedang bahan yang

berfungsi sebagai pengadsorpsi disebut adsorben. Adsorpsi dibedakan menjadi dua

jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh gaya Van Der Waals (penyebab

terjadinya kondensasi gas untuk membentuk cairan) yang ada pada permukaan

adsorbens) dan adsorpsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan

adsorben, banyaknya zat yang teradsorbsi tergantung pada sifat khas zat padatnya

yang merupakan fungsi tekanan dan suhu)

1) Adsorpsi fisikaBerhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik menarik antara

zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat

terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada

permukaan adsorben. Adsorpsi ini mirip dengan proses kondensasi dan

biasanya terjadi pada temperatur rendah pada proses ini gaya yang menahan

molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan

gaya kohesi molekul pada fase cair (gaya van der waals) mempunyai derajat

yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu sekitar 2.19-21.9 kg/mol. Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida

biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel.

2) Adsorpsi KimiaYaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi.

Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih besar

daripada Adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas

reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan

oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom


2/9

dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent

akan terbentuk suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya lapisan tersebut

akan menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan adsorbent

sehingga efektifitasnya berkurang.

Adsorpsi dapat dipengaruhi oleh beberapa fakror yang diantaranya yaitu:

1) Jenis adsorben dan jenis adsorbatKekuatan 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.

2) Massa adsorben yang ditambahkanJumlah adsorben yang ditambahkan kedalam larutan sangat memengaruhi hasil

adsorpsi karena adsorben mempunyai titik jenuh tertentu. Pada titikk ini

adsorben tidak dapat lagi mengadsorpsi adsorbat dari larutan. Seluruh adsorbat

dalam larutan dapat diambil jika jumlah adsorben yang ditambahkan

proporsional dengan dengan jumlah adsorbat dalam larutan atau dengan kata

lain adsorbat telah terambil semua kedalam permukaan aktif adsorben sebelum

mencapai titik jenuh

3) Luas permukaanDaya adsorpsi akan meningkat dengan ukuran partikel yang semakin kecil.

Oleh karena itu, kecepatan adsorpsi suatu adsorben yang berbentuk powder

lebih besar daripada adsorben yang berbentuk granular atau bongkahan.

4) TemperaturLaju adsorpsi akan meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur dan

menurun jika temperatur dikurangi. Hal ini terjadi jika terdapat perbedaan

temperatrur yang cukup besar. Sedangkan perbedaan temperatur yang kecil

tidak memengaruhi proses adsorpsi

5) Pengadukan


3/9

Proses adsorpsi dipengaruhi olek difusi film dan difuusi pori. Tahapan ini

sangat bergantung pada kecepatan pengadukan. Pada pengadukan yang rendah,

maka tahapan adsorpsi hanya terjadi pada difusi film saja.

6) Lama pengadukanAdsorpsi terjadi saat adsorben mulai menyerap adsorbat dalam jangka waktu

yang tertentu. Besarnya hasil penyerapan bergantung dari lamanya interaksi

yang diberikan kepada adsorben dan adsorbat. Interaksi ini terjadi ketika proses

pengadukan, dalam proses pengadukan tersebut terjadi kesempatan bagi

adsorben untuk menyerap sebanyak-banyaknya zat pengotor.

Adsorben

Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik

cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik,

hanya menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses adsorpsi,

disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan diadsorpsi.

Karbon Aktif atau Arang Aktif mempunyai warna hitam, tidak berasa dan

tidak berbau, berbentuk bubuk dan granular, mempunyai daya serap yang jauh lebih

besar dibandingkan dengan arang yang belum mengalami proses aktifasi,

mempunyai bentuk amorf yang terdiri dari plat-plat dasar dan disusun oleh atom-

atom karbon C yang terikat secara kovalen dalam suatu kisi yang heksagon. Plat-

plat ini bertumpuk satu sama lain membentuk kristal-kristal dengan sisa-sisa

hidrokarbon yang tertinggal pada permukaan. Dengan menghilangkan hidrokarbon

tersebut melalui proses aktifasi, akan didapatkan suatu arang atau karbon yang

membentuk struktur jaringan yang sangat halus atau porous sehingga permukaan

adsorpsi atau penyerapan yang besar dimana luas permukaan adsorpsi dapatmencapai 300-3500 cm2/gram.

Penyerapan Bahan - bahan Terlarut Dengan Arang Aktif

Arang adalah padatan berpori hasil pembakaran bahan yang mengandung

karbon. Arang tersusun dari atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen

membentuk struktur heksagonal datar dengan sebuah atom C pada setiap sudutnya.

Susunan kisi-kisi heksagonal datar ini tampak seolah-olah seperti pelat-pelat datar

yang saling bertumpuk dengan sela-sela di antaranya (Sudarman, 2001).


4/9

Karbon aktif adalah bentuk umum dari berbagai macam produk yang

mengandung karbon yang telah diaktifkan untuk meningkatkan luas permukaannya.

Karbon aktif berbentuk kristal mikro karbon grafit yang pori-porinya telah

mengalami pengembangan kemampuan untuk mengadsorpsi gas dan uap dari

campuran gas dan zat-zat yang tidak larut atau yang terdispersi dalam cairan

(Murdiyanto, 2005). Luas permukaan, dimensi, dan distribusi karbon aktif

bergantung pada bahan baku, pengarangan, dan p roses aktivasi. Berdasarkan

ukuran porinya, ukuran pori karbon aktif diklasifikasikan menjadi 3, yaitu

mikropori (diameter 50 nm) (Kustanto, 2000). Penggunaan karbon aktif di Indonesia mulai

berkembang dengan pesat, yang dimulai dari pemanfaatannya sebagai adsorben

untuk pemurnian pulp, air, minyak, gas, dan katalis. Namun, mutu karbon aktif

domestik masih rendah (Harfi, 2003), dengan demikian perlu ada peningkatan mutu

karbon aktif tersebut. Struktur grafit karbon aktif

Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Untuk

menghilangkan bahan-bahan terlarut dalam air, biasa menggunakan arang aktif

dengan mengubah sifat permukaan partikel karbon melalui proses oksidasi. Partikel

ini akan menyerap bahan-bahan organik dan akan terakomulasi pada bidang

permukaannya. Pada umumnya ion organik dapat diturunkan dengan arang aktif.

Adsorpsi oleh arang aktif akan melepaskan gas, cairan dan zat padat dari

larutan dimana kecepatan reaksi dan kesempurnaan pelepasan tergantung pada pH,

suhu, konsentrasi awal, ukuran molekul, berat molekul dan struktur molekul.

Penyerapan terbesar adalah pada pH rendah. Dalam Laboratorium Manual

disebutkan bahwa pada umumnya kapasitas penyerapan arang aktif akan meningkat

dengan turunnya pH dan suhu air. Pada pH rendah aktifitas dari bahan larut dengan

Struktur grafit karbon aktif


5/9

larutan meningkat sehingga bahan-bahan larut untuk tertahan pada arang aktif lebih

rendah.

Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi,

yaitu:

Sifat serapanbanyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya

untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing senyawa. 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, dan struktur rantai dari

senyawa serapan.

TemperaturDalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk mengamati temperatur pada saat

berlangsungnya proses. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsorpsi

adalah viskositas dan stabilitas senyawa serapan. Jika pemanasan tidak

mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna

maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk

senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila

memungkinkan pada temperatur yang lebih rendah.

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

apabila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan penambahan alkali, adsorpsi

akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.

WaktuBila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk

mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan

jumlah karbon aktif yang digunakan.


6/9

Selisih ditentukan oleh dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi

waktu. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel

karbon aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan.

Secara garis besar penyerapan arang aktif terhadap zat yang terlarut adalah:

1. Zat teradsorpsi berpindah dari larutannya menuju lapisan luar dari adsorben(arang).

2. Zat teradsorpsi diserap oleh permukaan arang aktif.3. Zat teradsorpsi akhirnya diserap oleh permukaan dalam atau permukaan porous

arang.

Adapun secara umum faktor yang menyebabkan adanya daya serap dari arang aktif

adalah :

1. Adanya pori-pori mikro yang jumlahnya besar pada arang aktif sehinggamenimbulkan gejala kapiler yang menyebabkan adanya daya serap.

2. Adanya permukaan yang luas (300 3500 cm2/gram) pada arang aktif sehinggamempunyai kemampuan daya serap yang besar.

Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich

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. Bagi suatu sistem ads tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang

teradsorpsi pesatuan luas atau adsorben dinyatakan dalam suatu persamaan yangdikenal dengan persamaan freudlich.

Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut:

qe= x/m = k C1/n .......................................................................(1)

Atau

Log qe= Log (x/m) = log k + 1/n log c ....................................(2)

Keterangan:

X = jumlah zat yang teradsorpsi


7/9

m = jumlah adsorben

C = konsentrasi zat terlarut dalam larutan setelah tercapai kesetimbangan

k dan n ialah tetapan

Persamaan ini mengungkapkan bahwa suatu proses adsorpsi mengikuti

isoterm Freudlich maka aluran log X/m terhadap log C akan merupakan garis lurus

yang akan dapat ditentukan nilai konstanta k dan n, sedangkan kurva isoterm

adsorpsinya disajikan pada Gambar 1.

Gambar 1

V. Alat Dan BahanA. Alat

1. Cawan porselin 1 buah

2. Labu erlenmeyer 250mL 7 buah

3. Stopwatch 1 buah

4. Pipet tetes 1 buah5. Pipet gondok 10 ml 1 buah

6. Buret 50 mL 1 buah

7. Corong 1 buah

8. Klem 1 buah

9. Spatula 1 buah

10. Neraca analitik 1 buah

11. Kertas saring 6 buah

12. Statif 1 buah

Log k

Log X/m

Log C


8/9

B. Bahan

1. Larutan asam klorida 0,5 N; 0,25 N; 0,125 N; 0,0625 N; 0,0313 N;

0,0156 N.

2. Adsorben arang atau karbon

3. Larutan standar NaOH 0,1 N

4. Indikator Phenolptalin (pp)

5. Arang aktif 6 gram


9/9

DAFTAR PUSTAKA

Ambarita, Nishio. 2008. ADSORPSI. Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Ferra. 2012. Laporan Kimia Fisika Isotherm Adsorpsi Karbon Aktif. http://ferrapramadewi.

wordpress.com/2012/04/03/laporan-kimia-fisika-isoterm-adsorpsi-karbon-aktif/(1

Mei 2014)

Harfi. 2003. Senyawa-Senyawa Organik. Jakarta : Bumi Aksara.

Kustanto. 2000.Karbon Aktif dalam Kehidupan Sehari-hari. Jogjakarta : Universitas

Gadjah Mada

Nasrudin, Harun, dkk. 2014.Panduan Praktikum Mata Kuliah Kimia Fisik IV. Surabaya:

Jurusan Kimia, FMIPA, UNESA.

Reski, Wahyudi. 2011. Isotherm Adsorpsi.http://udin-reskiwahyudi.blogspot.com/2011

/07/isotherm-adsorpsi.html(1 Mei 2014)
http://udin-reskiwahyudi.blogspot.com/2011%20/07/isotherm-adsorpsi.htmlhttp://udin-reskiwahyudi.blogspot.com/2011%20/07/isotherm-adsorpsi.htmlhttp://udin-reskiwahyudi.blogspot.com/2011%20/07/isotherm-adsorpsi.htmlhttp://udin-reskiwahyudi.blogspot.com/2011%20/07/isotherm-adsorpsi.htmlhttp://udin-reskiwahyudi.blogspot.com/2011%20/07/isotherm-adsorpsi.htmlhttp://udin-reskiwahyudi.blogspot.com/2011%20/07/isotherm-adsorpsi.html

Documents

dasar teori isotherm adsorbsi.docx