ADSORBSI PADA LARUTAN

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.

Adsorbsi menggunakan istilah adsorbant dan adsorbent, dimana adsorbent

adalah merupakan suatu penyerap yang dalam hal ini berupa senyawa karbon,

sedangkan adsorbant adalah merupakan suatu media yang diserap. Pada air

buangan proses adsorbsi adalah merupakan gabungan antara adsorbsi secara fisika

dan kimia yang sulit dibedakan, namun tidak akan mempengaruhi analisa pada

proses adsorbsi. Absorbsi adalah proses adhesi yang terjadi pada permukaan suatu

zat padat atau cair yang berkontak dengan media lainnya, sehingga menghasilkan

akumulasi atau bertambahnya konsentrasi molekul – molekul. (Soedarsono dan

Benny Syahputra, 2005).

Suatu permukaan padatan yang bersentuhan dengan larutan akan

menyebabkan molekul-molekul terlarut terjerap/ adsorp pada permukaan padatan.

Adsorbsi molekul digambarkan sebagai berikut :

A + B —> A.B

Dimana :

A = adsorbant

B = adsorbent

A.B = jumlah bahan yang terjerap

Energi yang dihasilkan seperti ikatan hidrogen dan gaya Van Der Waals

menyebabkan bahan yang teradsorp berkumpul pada permukaan penjerap. Bila

reaksi dibalik, molekul yang terjerap akan terus berkumpul pada permukaan

karbon aktif sehingga jumlah zat diruas kanan reaksi sama dengan jumlah zat

pada ruas kiri. Apabila kesetimbangan telah tercapai, maka proses adsorpsi telah

selesai. (Arifin, 2008)

Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukan distribusi adsorbent

antara fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengn fasa ruah saat

kesetimbangan pada suhu tertentu. Dibawah ini adalah beberapa contoh isotherm

yang biasa digunakan dalam adsorpsi :

Karbon aktif merupakan senyawa karbon amorph dan berpori yang mengandung

85-95% karbon yang dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon

(batubara, kulit kelapa, dan sebagainya) atau dari karbon yang diperlakukan

dengan cara khusus baik aktivasi kimia maupun fisika untuk mendapatkan

permukaan yang lebih luas. Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-

senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau

volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap karbon aktif sangat besar, yaitu

25- 1000% terhadap berat karbon aktif. Karena hal tersebut maka karbon aktif

banyak digunakan oleh kalangan industri. Hampir 60% produksi karbon aktif di

dunia ini dimanfaatkan oleh industri-industri gula dan pembersihan minyak dan

lemak, kimia dan farmasi. ( M.T. Sembiring, dkk, 2003)

Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan

seluas 500-1500 m2, sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel

yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat

aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Dalam

waktu 60 jam biasanya karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi.

Oleh karena itu biasanya karbon aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara.

Sampai tahap tertentu beberapa jenis karbon aktif dapat di reaktivasi kembali,

meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai. Reaktifasi

karbon aktif sangat tergantung dari metode aktivasi sebelumnya, oleh karena itu

perlu diperhatikan keterangan pada kemasan produk tersebut. (Perpamsi, 2002).

Menurut M.T Sembiring, dkk, 2003 bahwa karbon aktif terbagi atas 2 tipe yaitu

karbon aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap.

Karbon aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk serbuk yang sangat halus,

diameter pori mencapai 1000 A0, digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk

memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak

diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat penganggu dan kegunaan lain yaitu

pada industri kimia dan industri baru. Diperoleh dari serbukserbuk gergaji, ampas

pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan

mempunyai struktur yang lemah.

Karbon aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granula atau pellet

yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 A0 , tipe pori lebih halus,

digunakan dalam rase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis,

pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata

atau bahan baku yang mempunyai bahan baku yang mempunyai struktur keras.

Sehubungan dengan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan karbon aktif

untuk masing- masing tipe, pernyataan diatas bukan merupakan suatu keharusan.

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.

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 :

1. 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.

Karbon aktif disamping sebagai adsorben juga dapat dianggap sebagai zat

pemberat. Zat pemberat (weighing agent) digunakan untuk menambah partikel –

partikel untuk tumbukan pada pembentukan/ pertumbuhan flok (membantu proses

flokulasi). Penambahan zat pemberat, yang mempunyai berat jenis (specific

gravity) relatif besar, menghasilkan aksi pemberatan, dan flok mengendap dengan

cepat. (Perpamsi, 2002).

Teori Adsorpsi

Permukaan padatan yang kontak dengan suatu larutan cenderung untuk

menghimpun lapisan dari molekul-molekul zat terlarut pad a permukaannya

akibat ketidakseimbangan gaya-gaya pada permukaan. Adsorpsi kimia

menghasilkan pembentukan lapisan monomolekular adsorbat pada permukaan

melalui gaya-gaya dari valensi sisa dari molekul-molekul pada permukaan.

Adsorpsi fisika diakibatkan kondensasi molekular dalam kapiler-kapiler dari

padatan.

Secara umum, unsur-unsur dengan berat molekul yang lebih besar

akan lebih mudah diadsorpsi.Terjadi pembentukan yang cepat sebuah

kesetimbangan konsentrasiantar-muka, diikutl dengan difusi lambat ke dalam

partikel-partikei karbon. Laju adsorpsi keseluruhan dikendalikan oleh kecepatan

difusi dari molekul-molekul zat 'terlarut dalam pori-pori kapiler dari partikel

karbon. Kecepatan itu berbanding terbalik dengan kuadrat diameter partikel,

bertambah dengan kenaikan konsentrasi zat terlarut, bertambah dengan kenaikan

temperatur dan berbanding terbalik dengan kenaikan berat molekul zat terlarut.

Morris dan Weber menemukan bahwa laju adsorpsi bervariasi seiring

dengan akar pangkat dua dari waktu kontak dengan adsorben. Kecepatan ini juga

meningkat dengan menurunnya pH sebab perubahan muatan pada permukaan

karbon. Kapasitas adsorpsi dari karbon terhadap suatu zat terlarut tergantung pada

dua-duanya, karbon dan zat terlarutnya. Kebanyakan limbah cair adalah kompleks

dan bervariasi dalam hal kemampuan adsopsi dari campuran-campuran yang ada.

Struktur molekul, kelarutan, dsb, semuanya

berpengaruh terhadap kemampuan adsorpsi.

Derajat I kemungkinan adsorpsi akan terjadi dan menghasilkan

hubungan kesetimbangan berkorelasi menurut hubungan empiris dari

Freundlich, dan turunan Langmuir.

ADSORPSI KOLOID

partikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat

cair atau gas akan terakumulasi. Fenomena disebut adsorpsi. Jadi sdsorpsi terkait

dengan penyerapan partikel pada permukaan zat. Partikel koloid sol memiliki

kemampuan untuk mengadsorpsi partikel pendispersi pada permukaanya. Daya

adsorpsi partikel koloid tergolong besar Karenna partikelnya memberikan sesuatu

permukaan yang luas. Sifat ini telah digunakan dalam berbagai proses seperti

penjernihan air.