LABORATORIUM PROSES INDUSTRI KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

LAPORAN SEMENTARA

NAMA / NIM : Vincent / 070405041

Rico Chandra / 080405102

Herlinawati / 080405107

KELOMPOK : IV ( Empat )

MODUL : Keseimbangan Padat Adsorpsi Cair

TGL PERCOBAAN : 16 April 2010

Medan, 2010

Asisten,

( M. Ekki Chahyaditha )

1. Volume NaOH tiap titrasi

Hasil Titrasi CA01 CA02 CA03 CA04 CA05

Volume NaOH awal (ml) 18,5 19,7 22,2 23,7 28,5

Volume NaOH setelah setimbang (ml) 8,2 8,9 11,9 12,6 17,4

2. Konsentrasi Asam asetat

Larutan Konsentrasi Awal (CA0) Konsentrasi setimbang (CA)

0,15M 0,185M 0,082M

0,18M 0,197M 0,089M

0,21M 0,222M 0,119M

0,24M 0,237M 0,126M

0,27M 0,285M 0,174M

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, melalui anugerahNya

praktikan dapat mengikuti percobaan kesetimbangan padat adsorpsi cair dan

menyelesaikan laporan ini sesuai dengan format yang telah ditetapkan.

Percobaan ini mendasar sekali bagi mahasiswa teknik kimia, menyadari

bahwa proses dalam industri merupakan sasaran utama pemikiran mahasiswa teknik

kimia. Teknologi adsorpsi ini merupakan salah satu proses penting yang mendasari

dilaksanakannya percobaan ini.

Dengan ini, praktikan juga menyampaikan terima kasih kepada:

a. Koordinator laboratorium Proses Industri Kimia, Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia.

b. Dosen yang menangani modul ini, Drs. Mulia Rambe, MT.

c. Asisten yang menangani modul ini.

d. Rekan – rekan mahasiswa secara istimewa kelompok IV yang membantu

praktikan dalam pelaksanaan praktikum dan dalam penulisan laporan ini.

Laporan ini merupakan tulisan yang dibuat berdasarkan percobaan yang kami

lakukan. Maka, tentu ada kelemahan dalam teknik pelaksanan maupun dalam tata

penulisan laporan ini. Maka saran – saran dari pembaca dibutuhkan sekali dalam

tujuan menemukan refleksi untuk peningkatan mutu dari laporan serupa ini di masa

mendatang. Akhir kata, selamat membaca dan terima kasih.

Medan,

Praktikan

ABSTRAK

Percobaan “Keseimbangan padat adsorpsi cair” dilakukan bertujuan untuk mencari persamaan kesetimbangan yang sesuai untuk adsorpsi asam asetat dari air dengan menggunakan karbon aktif. Adsorpsi merupakan suatu proses dimana suatu partikel menempel pada suatu permukaan akibat adanya suatu perbedaaan muatan lemah sehingga terbentuk suatu lapisan-lapisan halus pada partikel tersebut. Proses adsorpsi menggunakan suatu adorben yang dapat mempermudah penyerapan, dalam percobaan ini adsorben yang digunakan adalah karbon aktif. Prosedur percobaan ini adalah dibuat larutan asam asetat dan NaOH, ditambahkan karbon aktif ke dalam larutan, karbon aktif disaring dengan kertas saring, larutan dititrasi dengan menggunakan NaOH, kemudian dicatat volume NaOH yang digunakan. Setelah dilakukan percobaan adsorpsi maka dapat diperoleh nilai R2 untuk persamaan Langmuir adalah 0,359; untuk persamaan Freundlich diperoleh nilai R2 sebesar 0,378; sedangkan persamaan BET R2 adalah 0,98. Dari grafik BET diperoleh nilai interceptnya -0,244. Untuk Persamaan kesetimbangan yang sesuai dengan percobaan adalah persamaan BET, karena nilai R2 yang mendekati 1.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bagi industri kimia, proses adsorpsi bukanlah hal yang asing lagi. Hampir

semua industri kimia melibatkan proses adsorpsi, baik dalam pengolahan air minum

maupun dalam sintesis resin, dll, dimana proses adsorpsi sangat berhubungan dengan

tegangan permukaan dan adsorpsi juga berhubungan dengan permukaan energi.

Adsorpsi adalah fenomena fisik yang terjadi saat molekul-molekul gas atau

cair dikontakkan dengan suatu permukaan padatan dan sebagian dari molekul-

molekul tadi mengembun pada permukaan padatan tersebut. Jika interaksi antara

padatan dan molekul yang mengembun relatif lemah maka proses ini disebut

adsorpsi fisik dan hanya terjadi karena gaya Van der Waals.

Dalam proses adsorpsi diperlukan zat yang dapat mengadsorpsi yang disebut

dengan adsorben. Karena pori-pori adsorben biasanya sangat kecil maka luas

permukaan dalamnya menjadi beberapa kali lebih besar dari permukaan luar.

Adsorben yang telah jenuh dapat diregenerasi agar dapat digunakan kembali untuk

proses adsorpsi. Salah satu jenis adsorben yang sering digunakan adalah karbon aktif,

yaitu bahan yang mengandung karbon yang telah ditingkatkan daya adsoprsinya.

Karbon aktif memiliki kemampuan penyerapan yang tinggi karena memiliki luas

permukaan antara 500-2000 m2/gram. Dengan semakin berkembangnya penggunaan

karbon aktif sebagai adsorben maka perlu ditingkatkan efisiensinya dalam proses

adsorpsi.

1.2 Perumusan Masalah

Pokok permasalahan pada percobaan ini adalah untuk mengetahui konsep

kesetimbangan dan mencari kesamaan kesetimbangan dengan menggunakan karbon

aktif sebagai adsorben.

1.3 Tujuan Percobaan

Percobaan Kesetimbangan padat adsorpsi cair ini dilakukan bertujuan untuk

mencari persamaan kesetimbangan yang sesuai untuk adsorpsi asam asetat dari air

dengan menggunakan karbon aktif.

1.4 Manfaat Percobaan

Dari percobaan yang dilakukan dapat diperoleh manfaat yaitu kita dapat

mengetahui persamaan kesetimbangan apa yang sesuai untuk adsorpsi asam asetat

dari air dengan menggunakan karbon aktif.

1.5 Ruang Lingkup Percobaan

Percobaan dilakukan pada ruang laboratorium Proses Industri Kimia Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara. Dengan kondisi :

1. Suhu : 300C

2. Tekanan : 760 mmHg

Bahan yang akan diadsorpsi adalah Asam Asetat dari air 0,15 M, 0,18 M,

0,21 M, 0,24 M, dan 0,27 M sebanyak 100 ml, untuk menentukan persamaan yang

sesuai, terlebih dahulu membuat larutan blanko yang kemudian dititrasi dengan

menggunakan NaOH 1 M. Setelah diperoleh nilai konsetrasi blanko lalu sampel

diadsorpsi dengan menggunakan karbon aktif sebanyak 2,5 gr. Asam ditrasi dengan

menggunakan NaOH 1 M dan dihitung nilai konsentrasinya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Adsorpsi

Adsorpsi adalah terserapnya atau terikatnya suatu substansi (adsorbat) pada

permukaan yang dapat menyerap (adsorben). Adsorpsi dapat terjadi antara dua zat

padat dan zat cair, zat padat dengan gas, zat cair dengan zat cair, dan zat cair dengan

gas. Adsorpsi terjadi karena molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair

yang memiliki gaya tarik dalam keadaan yang tidak setimbang yang cenderung

tertarik ke arah dalam (gaya kohesi adsorben lebih besar daripada gaya adhesinya).

Ketidakseimbangan gaya tairk tersebut mengakibatkan zat padat atau zat cair yang

digunakan sebagai adsorben cenderung menarik zat-zat lain yang bersentuhan

dengan permukaannya.

Unit operasi adsorpsi biasanya dilakukan dalam proses pemisahan atau

beberapa komponen dari suatu sistem campuran dengan memanfaatkan fenomena

ini. Dalam operasi ini, molekul-molekul yang terembunkan tadi disebut adsorbat dan

permukaan kontaknya disebut adsorben.

Peralatan adsorpsi secara kontinu dengan menggunakan unggun diam dapat

dikembangkan sebagai salah satu alternatif untuk proses adsorpsi. Dengan

mengetahui daerah penyerapan atau zona transfer massa maka kita dapat

mengefektifkan proses adsorpsi. Proses adsorpsi ini akan menggunakan karbon aktif

sebagai adsorbennya, yang ditempatkan sebagai unggun tetap. Larutan adsorben

yang mengandung benzena dan toluena dalam pelarut air akan dilewatkan secara

kontinu melalui unggun sampai adsorben mengalami kejenuhan.

Adsorpsi atau sering disebut dengan jeratan, yaitu merupakan suatu proses

dimana suatu partikel yang menempel pada suatu permukaan akibat adanya suatu

perbedaan muatan lemah diatara kedua benda, sehingga ahirnya akan terbentuk suatu

lapisan tipis partikel-partikel halus pada permukaan tersebut.

Permukaan karbon yang mampu menarik molekul organik misalnya

merupakan salah satu contoh mekanisme jerapan, begitu juga yang terjadi  pada antar

muka air-udara, yaitu mekanisme yang terjadi pada suatu protein skimmer.  Molekul

organik bersifat polar sehingga salah satu ujungnya akan cenderung tertarik pada air

(disebut sebagai hidrofilik/suka air) sedangkan ujung yang lain bersifat hidrofobik

(benci air).  Permukaan molekul aktif seperti ini akan tertarik pada antarmuka air-gas

pada permukaan gelembung udara, sehingga molekul-molekul tersebut akan

membentuk suatu lapisan tipis disana dan membentuk buih/busa. Dalam suatu

protein skimmer; ketika gelembung udara meninggalkan air menuju tampungan busa,

gelembung udara tersebut akan kolaps sehingga pada akhirnya bahan-bahan organik

akan tertinggal pada tampungan busa yang bersangkutan. 

Adsorpsi berhubungan dengan banyak proses,seperti proses kimia, fisika, dan

proses biologi, dan yang paling banyak digunakan dalam aplikasi proses industri

yang biasanya digunakan dalam pemurnian air minum, sintesis resin, dll.

Berhubungan dengan tegangan permukaan, adsorpsi berhubungan dengan permukaan

energi (Mengstein, 2008).

Berdasarkan interaksi molekular antara permukaan adsorben dengan

adsorbat, adsorpsi dibagi menjadi dua bagian, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi

kimia (Mengstein, 2008).

2.1.1 Adsorpsi Fisika

Adsorpsi fisika terjadi apabila gaya intermolekular lebih besar dari gaya tarik

antar molekul atau gaya tarik menarik yang relatif lemah antara adsorbat dengan

permukaan adsorben, gaya ini disebut gaya Van der Waals sehingga adsorbat dapat

bergerak dari suatu bagian permukaan ke bagian permukaan lain dari adsorben.

Gaya antar molekul adalah gaya tarik antara molekul-molekul fluida dengan

permukaan padat, sedangkan gaya intermolekular adalah gaya tarik antar molekul-

molekul fluida itu sendiri. Adsorpsi ini berlangsung cepat, dapat membentuk lapisan

jamak (multilayer), dan dapat bereaksi balik (reversible), karena energi yang

dibutuhkan relatif rendah. Energi aktivasi untuk terjadinya adsorpsi fisika biasanya

adalah tidak lebih dari 1 kkal/gr-mol, sehingga gaya yang terjadi pada adsorpsi fisika

termasuk lemah. Adsorpsi fisika dapat berlangsung di bawah temperatur kritis

adsorbat yang relatif rendah sehingga panas adsorpsi yang dilepaskan juga rendah

yairu sekitar 5 – 10 kkal/gr-mol gas, lebih rendah dari panas adsorpsi kimia.

2.1.2 Adsorpsi Kimia

Adsorpsi kimia terjadi karena adanya reaksi antara molekul-molekul adsorbat

dengan adsorben dimana terbentuk ikatan kovalen dengan ion. Gaya ikat adsorpsi ini

bervariasi tergantung pada zat yang bereaksi. Adsorpsi jenis ini bersifat tidak

reversible dan hanya dapat membentuk lapisan tunggal (monolayer). Umumnya

terjadi pada temperatur tinggi di atas temperatur kritis adsorbat, sehingga panas

adsorpsi yang dilepaskan juga tinggi, yaitu sekitar 10 – 100 kkal/gr-mol. Untuk dapat

terjadinya peristiwa desorpsi dibutuhkan energi lebih tinggi untuk memutuskan

ukatan yang terjadi anatara adsorbat dengan adsorben. Energi aktivasi pada adsorpsi

kimia berkisar antara 10 – 60 kkal/gr-mol (Mengstein, 2008).

Tabel 2.1 Tabel perbedaan antara adsorpsi fisika dengan adsorpsi kimia

No Parameter Adsorpsi Fisika Adsorpsi Kimia

1 Adsorben Semua jenis Terbatas

2 Adsorbat Semua gas Kecuali gas mulia

3 Jenis ikatan Fisika Kimia

4 Panas adsorpsi 5-10 kkal/gr-mol gas 10-100 kkal/gr-mol

5 Temperatur operasiDi bawah temperatur

kritisDi atas temperatur kritis

6 Energi aktivasiKurang dari 1 kkal/gr-

mol10-60 kkal/gr-mol

7 Reversibilitas Reversible Tidak selamanya reversible

8 Tebal lapisan Banyak (multilayer) Satu (monolayer)

9 Kecepatan adsorpsi Besar Kecil

10 Jumlah zat teradsorpSebanding dengan

kenaikan tekanan

Sebanding dengan

banyaknya inti aktif

adsorben yang dapat

bereaksi dengan adsorbat

(Mengstein,2008)

2.2 Adsorben

Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben adalah bahan-bahan yang sangat

berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau pada

daerah tertentu di dalam partikel itu. Karena pori-pori adsorben biasanya sangat kecil

maka luas permukaan dalamnya menjadi beberapa kali lebih besar dari permukaan

luar. Adsorben yang telah jenuh dapat diregenerasi agar dapat digunakan kembali

untuk proses adsorpsi (Jauhar, Edo, dan Haryo, 2007).

Adsorben biasanya digunakan dalam betuk pellet spiral, berbentuk jamur,

atau monolitik dengan diameter antara 0,5 dan 10 mm. Adsorben harus memiliki

resisitansi abrasi yang besar, stabilitas termal yang tinggi, dan diameter kutup yang

kecil, dimana memiliki permukaan area yang luas dan kapasitas permukaan adsorpsi

yang besar. Jarak permukaan adsorben haruslah kecil dan memiliki transportasi

penguapan yang cepat (Anonim, 2010c).

Ada 3 jenis adsorben yang sering digunakan dalam industri, yaitu :

a. Adsorben yang terdiri dari komponen oksigen

Jenis adsorben ini merupakan adsorben yang berbentuk hidrofilik dan polar.

contohnya adalah silika gel dan zeolit

b. Adsorben yang terdiri dari komponen karbon

Jenis adsorben ini bersifat hidrofobik, dan tidak polar.

contohnya adlah graphit dan karbon aktif

c. Adsorben yang terdiri komponen polimer

Jenis adsorben ini bersifat polar dan nonpolar.

contohnya adalah matriks polimer (Anonim, 2010c).

Adsorben dapat dibagi berdasarkan :

2.2.1 Berdasarkan Sifatnya Terhadap Air

Adsorben merupakan bahan yang digunakan untuk menyerap komponen dari

suatu campuran yang ingin dipisahkan. Secara umum, hal yang mempengaruhi

kinerja adsorben adalah struktur kristalnya (zeolit dan silikat) dan sifat dari

molecular sieve adsorben tersebut. Zeolit dalam jumlah yang banyak telah ditemukan

baik dalam bentuk sistetis ataupun alami. Berikut adalah klasifikasi umum adsorben.

Tabel 2.2 Pembagian Adsorben berdasarkan sifatnya terhadap air

Jenis Penyusun Struktur

Hidrofobik Polimer Karbon Aktif Molekular sieve karbon, Silikat

Hidrofilik Silika Gel, Alumina Aktif Zeolit, Mardenite, Chabazite

(Jauhar, Edo, dan Haryo, 2007)

2.2.2 Berdasarkan Bahannya

Klasifikasi adsorben berdasarkan bahannya dibagi menjadi dua , yaitu:

1. Adsorben Organik

Adsorben organik adalah adsorben yang berasal dari bahan-bahan yang

mengandung pati. Adsorben ini sudah mulai digunakan sejak tahun 1979 untuk

mengeringkan berbagai macam senyawa. Beberapa tumbuhan yang biasa digunakan

untuk adsorben diantaranya adalah ganyong, singkong, jagung, dan gandum.

Kelemahan dari adsorben ini adalah sangat bergantung pada kualitas tumbuhan yang

akan dijadikan adsorben.

2. Adsorben Anorganik

Adsorben ini mulai dipakai pada awal abad ke-20. Dalam perkembangannya,

pemakaian dan jenis dari adsorben ini semakin beragam dan banyak dipakai orang.

Penggunaan adsorben ini dipilih karena berasal dari bahan-bahan non pangan,

sehingga tidak terpengaruh oleh ketersediaan pangan dan kualitasnya cenderung

sama (Jauhar, Edo, dan Haryo, 2007).

2.2.3 Berdasarkan Ukuran Pori

Tabel 2.3 Jenis Adsorben berdasarkan ukuran pori

Tipe Diameter Pori (ω) Karakter

Mikropori ω < 2 nm Superimposed wall potentials

Mesopori 2 nm < ω <50 nm Kondensasi kapiler

Makropori ω > 50 nm Efektif pada dinding tipis

(Jauhar, Edo, dan Haryo, 2007)

Pada mikropori, diameter antarpori sangat kecil sehingga terjadi tarik

menarik antara dinding pembentuk pori yang saling berlawanan. Tarik-menarik

tersebut menimbulkan energi potensial sehingga menghasilkan hasil penyerapan

yang kuat. Pada makropori, terjadi difusi molekul ke dalam partikel pori. Untuk

adsorpsi fasa gas, molekul tidak akan mengisi adsorbat sampai fasa gas menjadi

jenuh (Jauhar, Edo, dan Haryo, 2007).

2.3 Aplikasi Adsorpsi

Indonesia merupakan salah satu negara pengekspor minyak atsiri, seperti

minyak nilam, sereh wangi yang dikenal sebagai Java cittronellal oil, akar wangi,

pala, kenanga, daun cengkeh, dan cendana. Namun, teknik penyulingan minyak atsiri

yang selama ini diusahakan para petani, masih dilakukan secara sederhana dan belum

menggunakan teknik penyulingan secara baik dan benar. Selain itu, penanganan hasil

setelah produksi belum dilakukan secara maksimal, seperti pemisahan minyak

setelah penyulingan, wadah yang digunakan, penyimpanan yang tidak benar, maka

akan terjadi proses-proses yang tidak diinginkan, yaitu oksidasi, hidrolisa ataupun

polimerisasi. Biasanya minyak yang dihasilkan akan terlihat lebih gelap dan

berwarna kehitaman atau sedikit kehijauan akibat kontaminasi dari logam Fe dan Cu.

Hal ini akan berpengaruh terhadap sifat fisika kimia minyak. Untuk itu, proses

penyulingan minyak yang baik dan benar perlu diketahui secara lebih rinci, sehingga

minyak yang dihasilkan dapat memenuhi persyaratan mutu yang ada.

Kualitas atau mutu minyak atsiri ditentukan oleh karakteristik alamiah dari

masing-masing minyak tersebut dan bahan-bahan asing yang tercampur di dalamnya;

adanya bahan-bahan asing akan merusak mutu minyak atsiri. Komponen standar

mutu minyak atsiri ditentukan oleh kualitas dari minyak itu sendiri dan

kemurniannya. Kemurnian minyak bisa diperiksa dengan penetapan kelarutan uji

lemak dan mineral.

Pemurnian merupakan suatu proses untuk meningkatkan kualitas suatu bahan

agar mempunyai nilai jual yang lebih tinggi. Beberapa metode pemurnian yang

dikenal adalah secara kimia ataupun fisika. Pemurnian secara fisika memerlukan

peralatan penunjang yang cukup spesifik, akan tetapi minyak yang dihasilkan lebih

baik, karena warnanya lebih jernih dan komponen utamanya menjadi lebih tinggi.

Untuk metode pemurnian kimiawi bisa dilakukan dengan menggunakan peralatan

yang sederhana dan hanya memerlukan pencampuran dengan adsorben atau senyawa

pengomplek tertentu.

Proses pemurnian bisa dilakukan dengan menggunakan beberapa metode,

yaitu secara fisika dan kimia. Hal ini terkait dengan sifat minyak atsiri yang terdiri

dari 3 berbagai komponen kimia dan secara alami terbentuk pada tanaman sesuai

dengan tipe komponen yang berbeda dari setiap tanaman. Proses pemurnian secara

fisika bisa dilakukan dengan mendistilasi ulang minyak atsiri yang dihasilkan

(redestillation) dan distilasi fraksinasi dengan pengurangan tekanan. Untuk proses

secara kimia dengan adsorpsi menggunakan adsorben tertentu seperti bentonit, arang

aktif, zeolit, menghilangkan senyawa terpen (terpeneless) untuk meningkatkan efek

flavoring, sifat kelarutan dalam alkohol encer, kestabilan dan daya simpan dari

minyak, dan larutan senyawa pembentuk kompleks seperti asam sitrat, asam tartarat.

Adsorpsi adalah proses difusi suatu komponen pada suatu permukaan atau

antar partikel. Dalam adsorpsi terjadi proses pengikatan oleh permukaan adsorben

padatan atau cairan terhadap adsorbat atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul

lainnya. Untuk proses tersebut, bisa digunakan adsorben, baik yang bersifat polar

(silika, alumina dan tanah diatomae) ataupun non polar (arang aktif). Secara umum

proses pemurnian secara kimia sesuai dengan diagram alir Gambar 2.1 (Hernani dan

Tri, 2006).

Gambar 2.1 Flowchart pemurnian dengan adsorben

(Hernani dan Tri, 2006)