ISOTERM ADSORPSI ZAT WARNA OLEH KARBON AKTIF

A. Tujuan Percobaan 1. Menentukaan model yang sesuai untuk adsorpsi zat warna oleh karbon aktif.2. Menghitung kapasitansi adsorpsi oleh karbon aktif.B. Dasar Teori1. AdsorpsiAdsorpsi 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. (Underwood,2002)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 adsorben) 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). (Brady, 1999)Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi : a. Tekanan (p), tekanan yang dimaksud adalah tekanan adsorbat. Kenaikan tekanan adsorbat dapat menaikan jumlah yang diabsorpsi.b. Temperatur Absolut (T), berkurangnya temperatur akan menambah jumlah adsorbat yang teradsorpsi.c. Interaksi Potensial (E), interaksi potensial antara adsorbat dengan dinding adsorben sangat bervariasi tergantung dari sifat-sifat adsorbat-adsorbend. Jenis adsorbat, tergantung dari ukuran molekul adsorbat dan kepolaran zat. Ukuran molekul penting karena molekul-molekul yang dapat diadsorpsi adalah molekul-molekul yang diameternya lebih kecil atau sama dengan diameter pori adsorben. Kepolaran zat penting karena apabila berdiameter sama, molekul-molekul polar lebih kuat diadsorpsi dari pada molekul tidak polar. (Bahl,1997)

2. AdsorbenAdsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan ada proses adsorpsi). Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat tertentu. Beberapa jenis adsorben yang biasa digunakan yaitu :a. Karbon Aktif Karbon aktif dapat dibuat dari batu bara, kayu, dan tempurung kelapa melalui proses pyrolizing dan carburizing pada temeratur 700 sampai 800 0C. Hampir semua adsorbat dapat diserap oleh karbon aktif kecuali air. Karbon aktif dapat ditemukan dalam bentuk bubuk dan granular. Pada umumnya karbon aktif dapat mengadsorpsi metanol dan amonia sampai dengan 30%, bahkan karbon aktif super dapat mengadsorpsi sampai dua kalinya.b. Silika Gel Silika gel cenderung mengikat adsorbat dengan energi relatif lebih kecil dan membutuhkan temperatur yang rendah untuk proses desorpsinya, dibandingkan dengan absorben lain.c. Zeolit Zeolit mengandung kristal zeolit yaitu mineral aluminosilicate yang disebut sebagai penyaring molekul.(Bambang, 2004). 3. AdsorbatAdsorbat adalah substansi yang terkonsentrasi di permukaan adsorben. Jenis-jenis adsorbat:a. AirMerupakan adsorbat yang ideal karena memiliki kalor laten spesifik terbesar, mudah didapat, dan tidak beracun. Air dapat dijadikan pasangan zeolit dan silika gel. Tekanan penguapan air yang rendah merupakan keterbatasan air sebagai adsorbat.b. MetanolDi banyak hal kemampuan atau performa metanol berada diantara air dan amonia. Metanol memiliki tekanan penguapan yang lebih tinggi dibandingkan dengan air (meskipun tekanan 1 atm), sehingga sangat cocok untuk membuat es.c. AmmoniaBesarnya panas laten spesifik ammonia adalah setengah lebih rendah dari panas laten spesifik air, pada temperatur 00C dan memiliki tekanan penguapan yang tinggi. Amonia memiliki keuntungan yang ramah lingkungan dan dapat digunakan sebagai refrigen sampai -400C, dan dapat dipanaskan sampai 2000C. (Bahl,1997)4. Isoterm Adsorpsi dan macam-macam isotermHubungan antara banyaknya zat yang dapat diadsorpsi dengan suhu dan konsentrasi dapat diberikan secara grafik dikenal sebagai isoterm adsorpsi. (Ensiklopedi umum, 1973). Klasifikasi isoterm adsorbsi ada tiga yaitu :a. Isoterm LangmuirIsoterm ini berdasa asumsi bahwa yaitu adsorben mempunyai permukaan yang homogen, energi adsorpsi konstan di semua sisi. Semua proses adsorpsi sama rata di setiap perukaan adsorben. Setiap sisi adsorben hanya bisa menyerap satu molekul adsorbate.Persamaan Langmuir

dimana :qe = jumlah adsorbat yang teradsorbsi ke dalam adsorban pada saat kesetimbangan.qm=kapasitas adsorben dalam mengadsorpsiKL= konstanta LangmuirCe =konstanta adsorbat( Do, DD, 1998)Pada saat kesetimbangan, laju adsorpsi dan desorpsi gas adalah sama. Bilamenyatakan fraksi yang ditempati oleh adsorbat dan p menyatakan tekanan gas yang teradsorpsi maka :K1=K2 (1-)Dan K1 dan K2 masing-masing tetapan laju adsorpsi dan adsorpsi jika didefinisikan :a= K1/K2

(Underwood, 2002)b. Isoterm FreundlichUntuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isoterm adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empiris yang dikemukakan freundlich. Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda. Isoterm Freundlich diperoleh dengan mengasumsikan suatu energi peluruhan fungsi distribusi eksponensial yang dimasukkan kedalam persamaan Langmuir. Persamaannya adalahqm = Kf Ce1/nfdengan,qm = kapasitas adsorben dalam mengadsorpsim = konstanta FreundlichC = konsentrasi adsorbat (Do, DD, 1998).Menurut Freundlich jika y adalah berat zat terlarut per gram adsorban dan C adalah konsentrasi zat terlarut dalam larutan maka:Y=KC1/nLog y= log K+ 1/n log CDimana K dan n adalah konstanta empris plot log Y terhadap log C atau log P menghasilkan kurva linier, dengan demikian kurva tersebut nilai K dan n dapat ditentukan. ( Underwood, 2002).

c. Sips EquationEquation sips sama seperti equation freundlich, tetapi sips equation punya batasan tekanan yang cukup tinggi. Perbedaan persamaan ini dengan Langmuir adalah penambahab parameter n di persamaan Sips.Di banyak hal kemampuan atau performa metanol berada diantara air dan amonia. Metanol memiliki tekanan penguapan yang lebih tinggi dibandingkan dengan air (meskipun tekanan 1 atm), sehingga sangat cocok untuk membuat es.

(Do, D.D,1998)

5. Zat Warnazat warna atau zat , lebih tepat digunakan istilah zat warna, tetapi dalam industri tekstil istilah cat lebih populer. Zat warna biasanya ialah persenyawaan organik yang bewarna atau campuran, yang dapaT digunakan untuk memberi warna yang cukup permanen pada bahan atau zat lain: kain, kertas, plastik, kulit, dll. Kebanyakan zat warna yang ada dalam perdagangan ialah zat-zat yang dibuat dari hidrokarbon-hidrokarbon aromatik dan bahan-bahan dari ter batu bara. Zat warna sebenarnya merupakan gabungan daripada oksochrom dengan chromogen. (Shadily, 1997 ). Klasifikasi zat warna berdasarkan sumber diperolehnya terdiri dari zat warna alam dan zat warna buatan. Zat warna yang dibuat dengan menggunakan tumbuh-tumbuhan, binatang dan mineral, sedangkan zat warna buatan adalah zat warna yang dibuat dari hasil penyulingan residu dan minyak bumi. Klasifikasi zat warna menurut pemakaiannya terbagi menjadi dua yaitu zat warna yang larut dalam air dan yang tidak larut dalam air. Zat warna yang larut dalam air diantaranya zat warna asam, zat warna basa, zat warna direk, zat warna mordan dan kompleks logam, zat warna belerang, zat warna reaktif, dan zat warna bejana. Zat warna yang tidak larut dalam air yaitu zat warna pigmen dan zat warna dispersi.(Pudjaatmaka,1999).

C. Alat dan Bahan1. Alat Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah erlenmeyer 125 mL, labu takar 100 mL, pipet volume 10 mL, shaker, kuvet spektronik, corong gelas kecil, gelas arloji, kertas saring, alumunium voil, spektronik 2D, labu ukur 25 mL, bola hisap, rak, botol aquades, sendok sungu, label, spatula, dan gelas beker 150 mL.2. BahanBahan yang digunakan adalah zat warna, karbon aktif, dan aquades.D. CaraKerjaPercobaan pertama yaitu pembuatan kurva kalibrasi. Zat warna dibuat menjadi larutan dengan konsentrasi 10 ppm. Kemudian larutan standard dengan konsentrasi 0,5 ppm, 1 ppm, 2 ppm, 4 ppm, dan 8 ppm masing-masing 50 mL dibuat dengan cara larutan zat warna 10 ppm diencerkan. Setelah itu masing-masing larutan ditentukan absorbansinya pada panjang gelombang () yang sesuai dengan zat warna tersebut.Percobaan yang ke dua yaitu adsorpsi isotermal. Zat warna dibuat menjadi larutan dengan konsentrasi 100 ppm. Kemudian larutan diencerkan untuk dibuat larutan dengan konsentrasi 5 ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm, dan 25 ppm masing-masing 100 mL. Kemudian 5 buah erlenmeyer dibersihkan dan dikeringkan. Masing- masing erlenmeyer dimasukkan 1 g karbon aktif. Kemudian 100 mL larutan zat warna dengan konsentrasi 5, 10, 15, 20, dan 25 ppm dimasukkan kedalam erlenmeyer. Kelima erlenmeyer ditutup dengan alumunium foil, kemudian diaduk dengan shaker selama 30 menit. Larutan kemudian disaring dengan kertas saring untuk memisahkan karbon aktifnya. Kemudian masing-masing larutan diukur absorbansinya pada panjang gelemboang () yang sesuai dengan zat warna tersebut.E. Data Pengamatan1. Kurva KalibrasiNoKonsentrasi (ppm)Absorbansi (nm)

10,50,009

210,012

320,025

440,050

580,083

Kurva kalibrasi Co vs A

2. Adsorpsi isotermalNoCo (ppm)A (nm)CeQeCe/QeLog CeLog Qe

150,0666,0890,108955,910,78-0,96

2100,11510,9400,094116,381,04-1,03

3150,14914,3060,0694206,141,16-1,16

4200,22423,7130,37163,921,37-0,43

5250,33032,2270,72344,571,51-0,14

Kurva Langmuir Ce vs Ce/Qe

Kurva Freundlich log Ce vs log Qe

3. Kapasitas Adsorpsi LangmuirKA= 0,454. Kapasitar Adsorpsi FreundlichKA= 0,0068

F. PembahasanPercobaan kali ini berjudul isoterm adsorpsi zat warna oleh karbon aktif. Percobaan ini bertujuan menentukan model yang sesuai untuk adsorpsi zat warna oleh karbon aktif dan menghitung kapasitansi adsorpsi oleh karbon aktif. Pada percobaan ini dilakukan adsorpsi pada zat warna oleh adsorben karbon aktif. Dalam percobaan akan ditentukan pula model adsorpsi yang sesuai untuk adsorpsi oleh karbon aktif. Dua model adsorpsi tersebut yaitu isotermal Freundlich dan Langmuir.Perlakuan awal yang dilakukan zat warna 100 ppm diencerkan menjadi zat warna dengan konsentrasi 5, 10, 15, 20, dan 25 ppmuntuk dijadikan sebangai larutan standar. Pengenceran harus dilakukan secara teliti agar konsentrasi yang sebenarnya dari larutan tidak jauh berbeda dari konsentrasi yang diinginkan. Larutan diencerkan karena semakin pekat warna dari larutan maka larutan tersebut seakin sulit ditembus cahaya. Kemudian larutan contoh tersebut dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan karbon aktif. Karbon aktif sebagai penyerap warna. Selanjutnya erlenmeyer ditutup dengan alumunium foil agar tidak ada percikan larutan yang keluar pada saat pengadukan. Larutan diaduk dengan shaker agar dapat larutan dapat menjadi homogen dengan sempurna, sehingga penyerapan warna dari larutan dengan konsentrasi berbeda memerlukan waktu yang sama. Larutan kemudian disaring untuk memisahkan larutan dari karbon aktif. Setelah itu masing-masing larutan standar diukur absorbansinya dengan spektronik. Perlakuan selanjutnya yaitu larutan warna 10 ppm diencerkan menjadi larutan standar dengan konsentrasi 0,5, 1, 2, 4, 8 ppm. Kemudian larutan standar diukur absorbansinya.Percobaan ini menggunakan spektronik dengan panjang gelombang 510 nm. Pengukuran absorbansi dilakukan dengan menggunakan kuvet sebagai tempat larutan standar untuk analisis. Kuvet harus selalu dalam keaaan bersih dan kering karena bila kuvet dalam keadaan kotor maka penyerapan sinar oleh larutan standar tidak maksimal. Sebeum larutan standar diukur absorbansinya, terlebih dahulu diukur absorbansi larutan blangko. Larutan blangko yang digunakan adalah air.Berdasarkan hasil pengukuran absorbansi zat warna setelah diadsorpsi didapatkan bahwa semakin besar konsentrasi larutan maka semakin besar pula absorbansinya. Sedangkan pada hasil kurva kalibrasi semakin besar konsentrasi semakin besar pula nilai absorbansinya. Kurva kalibrasi menggambarkan hubungan antara konsentrasi (Co) dengan absorbansi (A). Persamaan garis yang diperoleh yaitu y=0,0101 x + 0,0045 dengan R2=0,99. Dari hasil persamaan kurva kalibrasi didapatkan nilai Ce dan Qe. Hasil ini digunakan untuk membuat kurva Langmuir, yaitu hubungan antara Ce dan Ce/Qe. Persamaan garis yang dihasilkan adalah Y= -2,2428 x + 136,53 dengan R2=0,1239. Berdasarkan persamaan garis kurva didapatkan hasil kapasitas adsorpsi (KA) yaitu 0,45 mg/g. Data yang diperoleh pada isomer langmuir digunakan untuk menggambarkan hubungan log Ce dengan log Qe atau isoterm Freundlich. Persamaan garis yang diperoleh yaitu Y= 1,2127 x 2,1653 dengan R2=0,6242. Berdasarkan persamaan garis kurva didapatkan hasil kapasitas adsorpsi (KA) yaitu 0,0068 mg/g. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa isoterm Freundlich adalah model yang sesuai untuk adsorpsi zat warna oleh karbon aktif karena ditinjau dari nilai R2. Nilai R2 pada isoterm Freundlich lebih mendekati satu meskipun hasilnya 0,6242, Dibandingkan dengan isoterm Langmuir nilai R2=0,1239. Sehingga isoterm Freundlich yang sesuai untuk peristiwa adsorpsi ini.G. Kesimpulan1. Model adsorpsi yang sesuai untuk adsorpsi zat warna oleh karbon aktif yaitu isoterm Freundlich2. Kapasitas (KA) untuk iaoterm Langmuir yaitu 0,45 mg/g. Sedangkan kapasitas adsorpsi untuk isoterm Freundlich adalah 0,0068 mg/g.H. Daftar PustakaBrady, James, E. 1999. Kimia Universitas Asas dan Struktur Edisi Kelima Jilid 1.Jakarta : Binarupa Aksara.Day, R.A. dan Underwood, A.L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif edisi keenam. Jakarta: Erlangga.Do, D.D. 1998. Adsorption Analysis: Equilibria and kinetics. London: Imperial College Press.Pudjaatmaka, Hadyana, A. 1999. Kamus Kimia. Jakarta: Balai Pustaka.Shadily, Hassan dan prof. Pringgodigdo, Mr. Ag. 1973. Ensiklopedi Umum. Yogyakarta: Kanisius.

Yogyakarta,6 Maret 2013Asisten, Praktikan,

Andika MunandarDewi Anggraini

Lampiran 1. Kurva kalibrasiy=0,0101 x + 0,00452. Isoterm Langmuira) y=A x + B0,006= 0,0101 x + 0,0045X= 6,089Log Ce= 0,78b) 0,115=0,0101 x + 0,0045X=10,940Log Ce=1,04c) 0,149=0,0101 x + 0,0045X=14,306Log Ce=1,16d) 0,224=0,0101 x + 0,0045X=23,713Log Ce=1,37e) 0,330=0,0101 x + 0,0045X=32,227Log Ce=1,513. Menghitung Qe dan Ce/QeQe= Co-Ce massa= 1 g Massaa. Qe= (6,089-5) x 0,1Qe=0,1089Log Qe=-0,96b. Qe= (10,940-10) x 0,1Qe=0,094Log Qe=-1,03c. Qe= (15-14,306) x 0,1Qe=0,0694Log Qe=-1,16d. Qe= (23,713-20) x 0,1Qe=0,371Log Qe=-0,43e. Qe= (32,227-25) x 0,1Qe=0,723Log Qe=-0,14

Perhitungan Ce/Qea. Ce/Qe=6,089/0,1089Ce/Qe=55,91b. Ce/Qe=10,940/0,0944Ce/Qe=116,38c. Ce/Qe=14,306/0,694Ce/Qe=206,14d. Ce/Qe=623,713/0,371Ce/Qe=63,92e. Ce/Qe=32,227/0,723Ce/Qe=0,7234. Kurva LangmuirCe vs QeY= -2,2428 x + 136,53Slope=-2,2428Intersep=136,53Kapasitas adsorpsiKA=-1/AKA=-1/-2,2428KA=0,455. Kurva FreundlichLog Ce vs Log QeY= 1,2127 x -2,1653Slope=1,2127Intersep=-2,1653Kapasitas adsorpsiKA=invers log BKA=10-2,1653KA=0,0068