isotherm adsopsi

7/23/2019 isotherm adsopsi

1/18

Percobaan 2

ISOTERM ADSORPSI KARBON AKTIF

Candra Tri Kurnianingsih

4301413032

Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang

Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia kode pos !22"

#andratri"$%a&oo.#o.id, !8"''((2)***

ABSTRAK

Isoterm adsorpsi ada+a& &ubungan %ang menunukan distribusi adsorben antara

-asa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengan -asa rua& saat kesetimbangan

pada su&u tertentu. dsorpsi isoterm karbon akti- termasuk da+am adsorpsi -isika

karena teradi me+a+ui ga%a /an der 0aa+s. 1uuan dari per#obaan ini %aitu untuk

menentukan isot&erm adsorpsi menurut Freund+i#& bagi proses adsorpsi asam asetat

pada arang. Da+am per#obaan ini asam asetat berperan sebagai adsorbat, dan arang

sebagai adsorben. Da%a adsorpsi karbon akti- dapat diukur me+a+ui pengukuran

konsentrasi asam asetat sebe+um dan sesuda& per+akuan. engukuran konsentrasi ini

di+akukan dengan metode titrasi a+ka+imetri dengan +arutan standar Na34.

Konsentrasi asam asetat %ang digunakan dibuat bervariasi untuk mengeta&uikemampuan arang da+am mengadsorpsi +arutan asetat dengan berbagai konsentrasi.

Gra-ik p+ot +og 56m ter&adap +og 7 dipero+e& persamaan regresi +inear % !."""(5 9

).!('*. Se&ingga dipero+e& ni+ai n ada+a& :).!('' dan ni+ai k ada+a& ))."28".

Kata kunci; adsorpsi< isot&erm Freund+i#&< karbon akti-.

ABSTRACT

Adsorption isotherm is a relationship that shows the adsorbent distribution

between adsorbed phase on the surface of the adsorbent with the bulk phase at

equilibrium at a certain temperature. Activated carbon adsorption isotherms are

included in physical adsorption due to occur through Van der Waals force. The

purpose of this experiment is to determine according to Freundlich isotherm

adsorption for acetic acid adsorption on charcoal. n this experiment acetic acid

acts as adsorbate! and charcoal as an adsorbent. Adsorption power of the activated

carbon can be measured by measuring the concentration of acetic acid before and

after treatment. The measurement of concentration is done by alkalimetry titration

with a standard solution of "a#$. The concentration of acetic acid used is varied

to determine the ability of charcoal to adsorb acetate solution with various

concentrations. %raphs plot log x&m versus log ' obtained linear regression

)


2/18

equation y ( ).***+x , -.)+/. 0o that obtained value of n is 1-.)+ and the value

of k is --.*23*.

Keyword4 adsorption5 isotherm Freundlich5 activated carbon.

I. PENDAHULUAN

dsorpsi ada+a& gea+a pengumpu+an mo+eku+:mo+eku+ suatu =at pada

permukaan =at +ain akibat dari ketidakenu&an ga%a:ga%a pada permukaan tersebut.

Isoterm adsorpsi merupakan &ubungan %ang menunukan distribusi adsorben antara


pada su&u tertentu.Karbon akti- merupakan sen%a>a karbon amor- dan berpori %ang mengandung

8:"? karbon %ang di&asi+kan dari ba&an:ba&an %ang mengandung karbon

@batubara, ku+it ke+apa dan sebagain%aA atau dari karbon %ang diper+akukan dengan

#ara k&usus baik aktivasi kimia maupun -isika untuk mendapatkan permukaan %ang

+ebi& +uas. Karbon akti- dapat mengadsorpsi gas dan sen%a>a:sen%a>a kimia

tertentu, si-at adsorpsin%a tergantung pada vo+ume pori:pori dan +uas permukaan.

3+e& karena itu per#obaan ini penting di+akukan untuk mema&ami bagaimana

menentukan sistem kera dari isoterm Frendeu+i#& dengan menggunakan adsorben

arang akti- pada asam asetat.

Lana!an Teori

dsorpsi dide-inisikan sebagai suatu proses penggumpa+an substansi ter+arut

@so+ub+eA %ang ada da+am +arutan, o+e& permukaan =at atau benda pen%erap, dimana

teradi suatu ikatan kimia -isika antara substansi dengan pen%erapn%a. en%erapan

partike+ atau ion o+e& permukaan ko+oid atau %ang disebut peristi>a adsorpsi ini

dapat men%ebabkan ko+oid menadi bermuatan +istrik. adatan %ang dapat men%erap

partike+ -+uida disebut ba&an pengadsorpsi atau adsorben. Sedangkan =at %ang

terserap disebut adsorbat. Bo+eku+:mo+eku+ pada permukaan =at padat atau =at #air,

mempun%ai ga%a tarik ke ara& da+am, karena tidak ada ga%a:ga%a %ang

mengimbangi. dan%a ga%a:ga%a ini men%ebabkan =at padat dan =at #air,

mempun%ai ga%a adsorpsi. dsorpsi berbeda dengan absorpsi. ada absorpsi =at

%ang diserap masuk ke da+am adsorben, sedang pada adsorpsi =at %ang diserap

&an%a pada permukaan @Sukardo, 2!!2A.

2


3/18

Ga%a %ang berperan da+am adsorpsi tergantung pada si-at dasar kimia

permukaan dan struktur spesies teradsorpsi. Suatu e-ek e+ektrostatik %ang dapat

di+i&at dengan e+as uga ter+ibat da+am adsorpsi ion:ion keatas permukaan =at padat

ionik @Da% dan Under>ood, 2!!2A

eristi>a adsorpsi disebabkan o+e& ga%a tarik mo+eku+:mo+eku+ dipermukaan

adsorben. dsorpsi berbeda dengan absorpsi, karena pada absorpsi =at %ang diserap

masuk keda+am absorben. ada adsorpsi =at ter+arut o+e& =at padat, arang merupakan

absorben %ang pa+ing ban%ak digunakan untuk men%erap =at:=at da+am +arutan. Cat

ini ban%ak dipakai di pabrik untuk meng&asi+kan =at:=at >arna da+am +arutan.

en%erapan =at da+am +arutan, mirip dengan pen%erapan gas o+e& =at padat.

en%erapan bersi-at se+ekti-, %ang diserap &an%a =at ter+arut bukan pe+arut. i+a

da+am +arutan ada dua =at atau +ebi&, =at %ang satu akan diserap +ebi& kuat dari =at

%ang +ain. Bakin komp+eks =at %ang ter+arut, makin kuat diserap o+e& adsorben

@Sukardo, )"8EA.

Untuk proses adsorpsi da+am +arutan, um+a& =at %ang terabsorbsi bergantung

pada beberapa -aktor %aitu ;

a. Jenis adsorben

b. Jenis adsorbat atau =at %ang teradsorbsi

#. Luas permukaan adsorben

d. Konsentrasi =at ter+arut

e. 1emperatur.

dsorpsi menggunakan isti+a& adsorban dan adsorben. dsorben merupakan

suatu pen%erap %ang da+am &a+ ini berupa sen%a>a karbon, sedangkan adsorbat

ada+a& merupakan suatu media %ang diserap. Keban%akan adsorben ada+a& ba&an:

ba&an %ang sangat berpori dan adsorpsi ber+angsung terutama pada dinding pori:

pori atau pada +etak:+etak tertentu di da+am partike+ itu. dsorben %ang digunakan

se#ara komersia+ dapat dike+ompokkan menadi dua %aitu ;

a. dsorben o+ar disebut uga &%drop&i+i#. Jenis adsorben %ang termasuk keda+am

ke+ompok ini ada+a& si+ika ge+, a+umina akti-, dan =eo+it.

b. dsorben non po+ar disebut uga &%drop&obi#. Jenis adsorben %ang termasuk

keda+am ke+ompok ini ada+a& po+imer adsorben dan karbon akti-.

*


4/18

@Saragi&, 2!!8A.

dsorbat merupakan substansi da+am bentuk #air atau gas %ang terkonsentrasi

pada permukaan adsorben. dsorbat terdiri atas dua ke+ompok %aitu ke+ompok po+ar

seperti air dan ke+ompok non po+ar seperti met&ano+, et&ano+ dan ke+ompok

&idrokarbon @Su=uki, )""! da+am Saragi&, 2!!8A. Karbondioksida merupakan enis

adsorbat %ang sesuai digunakan untuk adsorben enis &idro-obi# seperti karbon akti-.

Karbondioksida merupakan persen%a>aan antara karbon dengan oksigen. ada

kondisi tekanan dan temperatur atmos-ir, karbondioksida merupakan gas %ang tidak

ber>arna, tidak berbau, tidak reakti-, tidak bera#un dan tidak muda& terbakar

@non-+ammab+eA. ada kondisi trip+e point, karbondioksida dapat berupa padat, #air

ataupun gas bergantung pada kondisin%a. Karbondioksida berada pada -ase padat

pada temperature :)!" F@:(8,o7A dan tekanan atmos-ir akan +angsung

men%ub+imasi tanpa me+a+ui -ase #air ter+ebi& da&u+u. Sedangkan pada tekanan dan

temperatur di atas trip+e point dan di ba>a& temperatur 8(," F @*),)o7A maka

karbondioksida #air dan gas akan berada pada kondisi kesetimbangan.

Isoterm adsorpsi ada+a& &ubungan %ang menunukan distribusi adsorben antara


pada su&u tertentu @7aste++an, )"8*A. Isoterm %ang menggambarkan suatu

keseimbangan adsorpsi biasan%a tidak +inier. an%ak sistem mengikuti persamaan

Freund+i#&, sekurang:kurangn%a ika konsentrasin%a tidak ter+a+u tinggi. ersamaan

Freund+i#& dapat diberikan da+am bentuk ;

7S k 7L)6n

Dimana 7S merupakan konsentrasi =at ter+arut %ang teradsorpsi pada suatu -asa

padat %ang berkestimbangan dengan suatu +arutan dengan konsentrasi =at ter+arut

7L. Untuk mengeva+uasi k dan n, dapat menggunakan +ogaritma dari kedua ruas

persamaan Freund+i#&, meng&asi+kan ;

+og 7S +og k 9 (1n ) +og 7LKonstanta k dan n ada+a& &an%a untuk sistem %ang diketa&ui dan tentu saa,

&an%a untuk temperatur %ang ditetapkan saa @Da% dan Under>ood, 2!!2A

E


5/18

Jum+a& =at %ang dapat diserap o+e& setiap berat adsorben, tergantung konsentrasi

dari =at ter+arut. Namun demikian, bi+a adsorben suda& enu&, konsentrasi tidak +agi

berpengaru&. ersamaan Freund+i#& dan Langmuir uga ber+aku untuk +arutan,

&an%a tekanan gas diganti konsentrasi @Sukardo, )"8EA

Benurut Freund+i#&, ban%akn%a =at padat %ang dierap o+e& seum+a& tertentu

penerap re+ati- bertamba& #epat dengan bertamba&n%a konsentrasi, kemudian

menadi +ambat ika permukaan penerap tertutup o+e& mo+eku+ gas %ang terdapat

da+am +arutan. ersamaan Freund+i#& dapat ditu+iskan sebagai berikut ;

x

m k . 7)6n

Dimana;

5 um+a& =at teradsorpsi

m um+a& adsorben da+am gram

7 konsentrasi =at ter+arut da+am +arutan sete+a& ter#apai kesetimbangan

adsorpsi

k tetapan

n tetapan

ersamaan diatas dapat diuba& menadi ;

+ogx

m +og k 9 n +og 7

Sedangkan kurva isoterm adsorpsi Freund+i#& dapat disaikan pada Gambar ).

Gambar). Kurva dsorpsi Isoterm Freund+i#&


6/18

Kurva diatas mengungkapkan ba&>a bi+a suatu proses adsorbsi menuruti isoterm

Freund+i#&, maka a+uran +og 56m ter&adap +og 7 akan merupakan garis +urus. Dari

garis +urus tersebut dapat dieva+uasi tetapan k dan n.

rang ada+a& padatan berpori &asi+ pembakaran ba&an %ang mengandung

karbon. rang tersusun dari atom:atom karbon %ang berikatan se#ara kova+en

membentuk struktur &eksagona+ datar dengan sebua& atom 7 pada setiap sudutn%a.

Susunan kisi:kisi &eksagona+ datar ini tampak seo+a&:o+a& seperti pe+at:pe+at datar

%ang sa+ing bertumpuk dengan se+a:se+a di antaran%a. Komponen arang ini me+iputi

karbon terikat, abu, air, nitrogen, dan su+-ur @uspitasari D%a& ratama, 2!!'A.

Karbon akti- dapat mengadsorpsi gas dan sen%a>a:sen%a>a kimia tertentu, si-at

adsorpsin%a tergantung pada vo+ume pori:pori dan +uas permukaan. Da%a serap

karbon akti- sangat besar, %aitu 2: )!!!? ter&adap berat karbon akti-. Karena &a+

tersebut maka karbon akti- ban%ak digunakan o+e& ka+angan industri.

ktivasi ada+a& peruba&an -isik berupa peningkatan +uas permukaan karbon

akti- dengan peng&i+angan &idrokarbon. da dua ma#am akti-asi, %aitu aktivasi

-isika dan kimia. ktivasi kimia di+akukan dengan merendam karbon da+am 4*3E,

Cn7+2, N4E7+, dan +7+*sedangkan aktivasi -isika menggunakan gas pengoksidasi

seperti udara, uap air atau 732.

Tu"uan

1uuan dari per#obaan ini ada+a& menentukan &arga isot&erm adsorbsi menurut

Freund+i#& pada proses isot&erm adsorpsi asam asetat ter&adap arang akti-. Dari

isot&erm ini dapat diketa&ui kapasitas atau e-esiensi dari suatu adsorben da+am

men%erap air.

II. MOTODE

+at %ang digunakan pada per#obaan isoterm adsorpsi isoterm Freun+i#& ada+a&

#a>an porse+in, +abu er+enme%er 2! mL seban%ak )8 bua&, pipet )! mL, pipet

mL, buret 2 mL, beaker ge+as )!! mL, #orong seban%ak ' bua&, termometer )!!,

stati- dan pen%angga, kasa, spatu+a, pengaduk, +abu takar )!! mL, +abu takar 2 mL

dan ba++ pipet. Sedangkan ba&an %ang digunakan da+am per#obaan ini ada+a& 2!

'


7/18

mL +arutan Na34 %ang suda& distandarisasi dengan norma+itas !.!( N, +arutan

asam asetat !. N< !.2! N< !.)2 N< !.!' N< !.!*)* N< !.!)'N masing:masing

)!! mL, kertas saring seban%ak ' bua&, indikator p&eno+p&ta+ein, adsorben arang,

p+astik dan karet.

Langka& kera per#obaan ini ada+a& pertama memanaskan arang akti- %ang

bertuuan untuk mengakti-kann%a, namun angan sampai membara. Kemudian

memasukkan seban%ak masing:masing !. gram arang %ang suda& diakti-asi ke

da+am ' bua& er+enme%er dan menamba&kan ! mL +arutan asam asetat !. N< !.2!

N< !.)2 N< !.!' N< !.!*)* N< !.!)' N< ke da+am masing:masing +abu

er+enme%er +a+u menutupn%a menggunakan p+astik dan karet. Bembiarkan +arutan

tersebut se+ama *! menit sambi+ mengo#ok +arutan se+ama ) menit se#ara teratur

setiap )! menit, mengukur temperatur se+ama per#obaan. Sete+a& setenga& am

masing:masing +arutan disaring menggunakan kertas saring, kemudian +arutan

-i+tratn%a dititrasi sebagai berikut ; +arutan dengan konsentrasi !. N< !.2! N< !.)2

N< diambi+ mL +arutan sedangkan +arutan dengan konsentrasi !.!' N< !.!*)* N

Documents

isotherm adsopsi