BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Zat warna merupakan suatu zat yang dapat menyerap suatu partikel warna dan lalu memantulkannya kembali atau meneruskan warnanya dengan panjang gelombang tertentu sehingga mempunyai warna yang khas. Zat-zat warna dapat diperoleh dari tanaman maupun hewan tetapi ada pula yang dapat disintesis. Banyak sekali zat-zat warna yang biasa digunakan dalam kehidupan kita sehari-hari, misalnya pada industri tekstil, kertas, plastik, makanan, kosmetik dan sebagainya, dan salah satu contoh zat warnanya adalah rhodamin B.Zat-zat warna tersebut dapat diadsorpsi untuk menjelaskan bahwa ada konsentrasi yang lebih besar dari molekul yang teradsorpsi pada permukaan padatan daripada dalam fase gas atau dalam badan larutan. Beberapa contoh adsorben yang umum digunakan adalah karbon aktif, silika gel, alumina, zeolit dan penyaring molekul. Limbah zat warna yang dibuang ke sungai akan sangat mengganggu aktivitas biologi yang ada, kualitas air tanah juga akan terpengaruh karena adanya zat warna. Adsorpsi zat warna oleh adsorben telah banyak dilakukan dalam kehidupan sehari-hari misalnya saja dalam penanganan limbah cair yang mengandung zat warna berbahaya dan bersifat karsinogenik.

Proses adsorpsi oleh karbon aktif terbukti memberikan hasil yang baik dalam menyisihkan kandungan warna maupun organik, namun biaya menjadi sangat mahal untuk mengganti karbon aktif yang jenuh. Percobaan ini dilakukan untuk mempelajari kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam oksalat dalam larutan.1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada percobaan ini yaitu:

1. Apakah yang dimaksud adsorpsi ?2. Apa yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi?3. Apa hubungan adsorbi dan adsorben ?

4. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi ?

5. Bagaimana proses adsorpsi arang aktif?6. Bagaimana proses kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam oksalat dalam larutan?1.3 Batasan MasalahUntuk memperjelas ruang lingkup pembahasan, maka masalah yang dibahas dibatasi pada masalah tentang :

1. Pengertian dari adsorpsi

2. Pengertian kinetika adsorpsi

3. Proses terjadinya arang aktif

4. Proses terjadinya kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam oksalat dalam larutan1.4 Tujuan percobaan Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu:1. Untuk mengetahi pengertian adsorpsi2. Untuk mengetahui faktor yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi

3. Untuk mempelajari kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam oksalat dalam larutan4. Untuk mengetahui proses adsorpsi arang aktif

5. Unutk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi1.5 Manfaat Percobaan

Adapun manfaat yang ingin diperoleh dari percobaan ini adalah :1. Praktikan mampu mengetahui kinetika adsorpsi

2. Praktikan mampu mengetahui apa saja yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi

3. Praktikan dapat mengetahui cara menghirung nilai dari kinetika adsorpsi

4. Praktikan mampu memprediksi terbentuknya endapan atau tidak dari suatu reaksi kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam oksalat dalam larutan

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Adsorpsi atau penyerapan adalahpembentukan lapisan gas pada permukaan padatan atau kadang-kadang cairan. Dalam proses adsorpsi ada zat yang terserap pada suatu permukaan zat lain yang disebut adsorbat, sedangkan zat yang permukaannya dapat menyerap zat lain disebut adsorben. Adsorpsi atau penyerapan berbeda dengan absorpsi atau penyerapan, sebab pada proses absorpsi zat yang terserap menembus ke dalam zat penyerap. Secara kimia absorpsi adalah masuknya gas ke dalam padatan atau larutan, atau masuknya cairan ke dalam padatan. Sedangkan secara fisika, absorpsi adalah perubahan energi radiasi elektromagnetik, bunyi, berkas partikel, dan lain-lain ke dalam bentuk energi lain jika dilewatkan pada suatu medium. Bila foton diserap akan terjadi suatu peralihan ke keadaan tereksitasi (Daintith, 1994).Menurut Indra (2008), salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan.Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya. Adsorpsi memegang peranan penting dalam berbagai industri.Manfaat dan kegunaan adsorpsi telah di kenal manusia sejak zaman dahulu kala dan telah di manfaatkan untuk meningkatkan kesejahteraan hidupnya. Berikut ini adalah beberapa contoh manfaat dan kegunaan adsorpsi dalam industri dan kehidupan manusia:Manfaat dan kegunaan adsorpsi: Untuk menjernihkan air yang keruh Pemutihan gula pasir pada industri gula Pemurnian minyak kelapa sawit Pewarnaan serat wol, kapas atau sutera Penggunaan Norit untuk mengobati sakit perutProses adsorpsi yang terjadi pada kimisorpsi, partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasinya dengan substrat. Peristiwa adsorpsi disebabkan oleh gaya tarik molekul-molekul di permukaan adsorbens. Dimana adsorben yang biasa digunakan dalam percobaan adalah kabon aktif, sedangkan zat yang diserap adalah asam asetat (Keenan, 1999).

Menurut Atkins(1990), peristiwa adsorpsi yang terjadi jika berada pada permukaan dua fasa yang bersih ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga ini akan sangat mempengaruhi sifat permukaan. Komponen yang ditambahkan adalah molekul yang teradsorpsi pada permukaan (dan karenanya dinamakan surface aktif). Jumlah zat yang terserap setiap berat adsorbens, tergantung konsentrasi dari zat terlarut. Namun demikian, bila adsorbens sudah jenuh, konsentrasi tidak lagi berpengaruh. Adsorpsi dan desorpsi (pelepasan) merupakan kesetimbangan.Suatu adsorbens dengan bahan dan jenis tertentu, banyaknya gas yang dapat diserap, makin besar bila temperatur kritis semakin tinggi atau gas tersebut mudah dicairkan. Semakin luas permukaan dari suatu adsorben yang digunakan, maka semakin banyak gas yang dapat diserap. Luas permukaan sukar ditentukan, hingga biasanya daya serap dihitung tiap satuan massa adsorben. Daya serap zat padat terhadap gas tergantung dari jenis adsorben, jenis gas, luas permukaan adsorben, temperatur dan tekanan gas.

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 ;a. 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.b. Adsorbsi kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorbsi.Adsorpsi FisikAdsorpsi Kimia

Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der WaalsMolekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi 4 sampai 40 kJ/molMempunyai entalpi reaksi 40 sampai 800 kJ/mol

Dapat membentuk lapisanmultilayerMembentuk lapisanmonolayer

Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbatAdsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbatJumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat

Tidak melibatkan energi aktifasi tertentuMelibatkan energi aktifasi tertentu

Bersifat tidak spesifikBersifat sangat spesifik

Tabel 1.1. Perbedaan adsorpsi fisik dan kimiaKinetika adsorpsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat oleh adsorben dalam fungsi waktu. Adsorpsi terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya lain yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam absorbens sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya (Sukardjo, 1990).Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh gaya Van Der Waals) 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.

Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat.Besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi macam adsorban, macam zat yang teradsorpsi, konsentrasi adsorben dan zat, luas permukaan, temperatur dan tekanan zat yang teradsorpsi. Adsorpsi digunakan untuk menyatakan bahwa ada zat lain yang terserap pada zat itu, misalnya karbon aktif dapat menyerap molekul-molekul asam asetat dalam larutannya. Tiap partikel adsorban dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik-menarik. Zat-zat yang terlarut dapat diadsorpsi oleh zat padat, misalnya CH3COOH oleh karbon aktif, NH3 oleh karbon aktif, fenolftalein dari larutan asam atau basa oleh karbon aktif, Ag+ atau Cl- oleh AgCl. C lebih baik menyerap non elektrolit dan makin besar BM semakin baik. Zat anorganik lebih baik menyerap elektrolit. Adanya pemilihan zat yang diserap menyebabkan timbulnya adsorpsi negatif. Dalam larutan KCl, H2O diserap oleh arang darah, hingga konsentrasi naik (Gusri,2008).Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan atau gas) terikat kepada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Faktor faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi ini antara lain : jenis adsorben, jenis adsorbat (jenis , kepolaran adsorbat, jenis ikatan, ukuran adsorbat, viskositas campuran), temperatur dan pengaruh pH. Kinetika adsorpsi menyatakan tingkat kecepatan penyerapan yang terjadi pada adsorben terhadap adsorbat. Laju adsorpsi didasarkan atas asumsi bahwa adsorpsi ion Cu ke dalam partikel serbuk gergaji adalah suatu proses difusi yang dikendalikan oleh proses dapat balik tingkat pertama. Untuk pengujian laju adsorpsi yang mungkin (Husni, 2007). Adsorbsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaaan zat tersebut. Proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi tergantung pada beberapa faktor, yaitu : a. Jenis adsorbenb.Jenis adsorbatc. Luas permukaan adsorbend. Konsentrasi zat terlarute. TemperaturPada peristiwa adsorbsi ini, bila konsentrasi zat pada bidang batas menjadi lebih besar daripada konsentrasi medan salah satu fase adsorbs maka disebut adsorbs positif. Demikian juga sebaliknya apabila konsentrasi zat pada bidang batas menjadi lebih kecil daripada konsentrasi medan salah satu fase adsorbs maka disebut adsorbs negatif. Hubungan antara jumlah substansi yang diserap oleh adsorban dan tekanan atau konsentrasi pada kesetimbangan pada suhu konstan disebut adsorbsi isothermis (Khopkar, 2007).Menurut Sukardjo (1990), seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat. Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya :

Macam adsorben

Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)

Luas permukaan adsorben

Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)

Temperatur

Jumlah zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorben merupakan proses berkesetimbangan, sebab laju peristiwa adsorpsi disertai dengan terjadinya desorpsi. Pada awal reaksi, peristiwa adsorpsi lebih dominan dibandingkan dengan peristiwa desorpsi, sehingga adsorpsi berlangsung cepat. Pada waktu tertentu peristiwa adsorpsi cenderung berlangsung lambat, dan sebaliknya laju desorpsi cenderung meningkat. Waktu ketika laju adsorpsi adalah sama dengan laju desorpsi sering disebut sebagai keadaan berkesetimbangan. Pada keadaan berkesetimbangan tidak teramati perubahan secara makroskopis. Waktu tercapainya keadaan setimbang pada proses adsorpsi adalah berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh jenis interaksi yang terjadi antara adsorben dengan adsorbat. Secara umum waktu tercapainya kesetimbangan adsorpsi melalui mekanisme fisika (fisisorpsi) lebih cepat dibandingkan dengan melalui mekanisme kimia atau kemisorpsi (Castellan,1982).Istilah adsorpsi digunakan untuk menjelaskan kenyataan bahwa ada konsentrasi yang lebih besar dari molekul yang teradsorpsi pada permukaan padatan daripada dalam fasa gas atau dalam badan larutan. Secara umum, adsorben padatan dengan ukuran partikel kecil digunakan dan sering dengan ketidaksempurnaan permukaan seperti keretakan dan lubang yang dapat meningkatkan luas permukaan persatuan massa. Partikel-partikel berpori yang kecil tersebut mempunyai luas permukaan spesifik antara 10 1000 m2g-1. Beberapa contoh adsorben yang umum digunakan adalah karbon aktif, silika gel (SiO2), alumina (Al2O3), zeolit dan penyaring molekul (Taba, 2011).

Adsorpsi adalah suatu proses dimana suatu komponen bergerak dari suatu fasa menuju permukaan yang lain sehingga terjadi perubahan konsentrasi pada permukaan. Zat yang diserap disebut adsorbat sedangkan zat yang menyerap disebut adsorben. Pada umumnya adsorpsi dapat dibedakan menjadi dua yaitu adsorpsi kimia (kemisorpsi) dan adsorpsi fisika (fisisorpsi). Adsorpsi fisika disebabkan oleh interaksi antara adsorben dan adsorbat karena adanya gaya tarik Van der Waals, adsorpsi ini biasanya bersifat reversibel karena terjadi melalui interaksi yang lemah antara adsorben dan adsorbat, tidak melalui ikatan kovalen. Panas adsorpsi fisika tidak lebih dari 15-20 kkal/mol atau 63-84 kJ/mol. Adsorpsi kimia adalah adsorpsi yang melibatkan interaksi yang lebih kuat antara adsorben dan adsorbat sehingga adsorbat tidak bebas bergerak dari satu bagian ke bagian yang lain. Proses ini bersifat irreversibel sehingga adsorben harus dipanaskan pada temperatur tinggi untuk memisahkan adsorbat. Panas adsorpsi kimia biasanya lebih besar dari 20-30 kkal/mol atau 84-126 kJ/mol (Parker, 1993 ).Adsorpsi ialah pengumpulan zat terlarut di permukaan media dan merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau zat cair yang kontak dengan zat lainnya. Proses ini menghasilkan akumulasi konsentrasi zat tertentu di permukaan media setelah terjadi kontak antarmuka atau bidang batas (paras, interface) cairan dengan cairan, cairan dengan gas atau cairan dengan padatan dalam waktu tertentu. Contohnya antara lain dehumidifikasi, yaitu pengeringan udara dengan desiccant (penyerap), pemisahan zat yang tidak diinginkan dari udara atau air menggunakan karbon aktif, ion exchanger untuk zat terlarut di dalam larutan dengan ion dari media exchanger. Artinya, pengolahan air minum dengan karbon aktif hanyalah salah satu dari terapan adsorpsi.Atas dasar fenomena kejadiannya, adsorpsi juga dibedakan menjadi tiga macam. Yang pertama disebut chemisorption, terjadi karena ikatan kimia (chemical bonding) antara molekul zat terlarut (solute) dengan molekul adsorban. Adsorpsi ini bersifat sangat eksotermis dan tidak dapat berbalik (irreversible). Yang kedua, adsorpsi fisika (physical adsorption, terjadi karena gaya tarik molekul oleh gaya van der Waals dan yang ketiga disebut ion exchange (pertukaran ion), terjadi karena gaya elektrostatis.

Bagaimana terjadinya fenomena adsorpsi itu? Ahli pengolahan air membagi adsorpsi menjadi tiga langkah, yaitu (1) makrotransport: perpindahan zat pencemar, disebut juga adsorbat (zat yang diadsorpsi), di dalam air menuju permukaan adsorban; (2) mikrotransport: perpindahan adsorbat menuju pori-pori di dalam adsorban; (3) sorpsi: pelekatan zat adsorbat ke dinding pori-pori atau jaringan pembuluh kapiler mikroskopis.Ada sejumlah hal yang mempengaruhi efektivitas adsorpsi, yaitu: (1) jenis adsorban, apakah berupa arang batok, batubara (antrasit), sekam, dll; (2) temperatur lingkungan (udara, air, cairan): proses adsorpsi makin baik jika temperaturnya makin rendah; (3) jenis adsorbat, bergantung pada bangun molekul zat, kelarutan zat (makin mudah larut, makin sulit diadsorpsi), taraf ionisasi (zat organik yang tidak terionisasi lebih mudah diadsorpsi). Berdasarkan jenis adsorbatnya, tingkat adsorpsi digolongkan menjadi tiga, yaitu lemah (weak), terjadi pada zat anorganik kecuali golongan halogen (salah satunya adalah klor). Adsorpsi menengah (medium), terjadi pada zat organik alifatik dan adsorpsi kuat (strong) terjadi pada senyawa aromatik (zat organik yang berbau (aroma) dengan struktur benzena, C6H6) (Anonim,2009).

Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat. Jenis adsorben yang biasa digunakan yaitu:

a.Karbon aktif/arang aktif/ norit.

Sejak perang dunia pertama arang aktif produksi dari peruraian kayu sudah dikenal sebagai adsorben atau penyerap yang efektif sehingga banyak dipakai sebagai adsorben pada topeng gas Arang aktif adalah bahan berupa karbon bebas yang masing-masing berikatan secara kovalen atau arang yang telah dibuat dan diolah secara khusus melalui proses aktifasi, sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian mempunyai daya serap yang besar terhadap zat-zat lainnya, baik dalam fase cair maupun dalam fase gas. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non-polar. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, dimana semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan. Karbon aktif ini cocok digunakan untuk mengadsorpsi zat-zat organik. Komposisi arang aktif terdiri dari silika (SiO2), karbon, kadar air dan kadar debu. Unsur silika merupakan kadar bahan yang keras dan tidak mudah larut dalam air, maka khususnya silika yang bersifat sebagai pembersih partikel yang terkandung dalam air keruh dapat dibersihkan sehingga diperoleh air yang jernih.Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah maupun mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktif yaitu dibuat melalui proses pembakaran secara karbonisasi (aktifasi) dari semua bahan yang mengandung unsur karbon dalam tempat tertutup dan dioksidasi/ diaktifkan dengan udara atau uap untuk menghilangkan hidrokarbon yang akan menghalangi/ mengganggu penyerapan zat organik. Bahan tersebut antar lain tulang, kayu lunak maupun keras, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, dan batubara (Effendi, 2006).Secara umum dan sederhana, proses pembuatan arang aktif terdiri dari 3 tahap, yaitu :1. Dehidrasi : proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170C. 2. Karbonisasi : pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu diatas 170C akan menghasilkan CO dan CO2. Pada suhu 275C, dekomposisi menghasilkan tar, methanol dan hasil samping lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-600C.

3. Aktifasi : dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO2 sebagai aktifator.

Yang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi.Menurut Widjanarko (1996), proses pembuatan arang aktif dibagi menjadi 2, yaitu

1)Proses Kimia

Bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia tertentu, kemudian dibuat padat. Selanjutnya padatan tersebut dibentuk menjadi batangan dan dikeringkan serta dipotong-potong. Aktifasi dilakukan pada temperatur 100C. Arang aktif yang dihasilkan dicuci dengan air selanjutnya dikeringkan pada temperatur 300C. Dengan proses kimia, bahan baku dapat dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur dengan bahan-bahan kimia.2)Proses Fisika

Bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang tersebut digiling, diayak untuk selanjutnya diaktifasi dengan cara pemanasan pada temperatur 1000C yang disertai pengaliran uap.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 larutan meningkat sehingga bahan-bahan larut untuk tertahan pada arang aktif lebih rendah (Atkins, 1990).Menurut Mulyono (2005), ada beberapa faktor yang mempengaruhi adsorbsi suatu adsorben diantaranya sebagai berikut: Luas permukaan adsorbenSemakin luas permukaan adsorben, maka semakin banyak adsorbat yang diserap, sehingga preses adsorbsi semakin efektif. Ukuran partikelSemakin kecil ukuran suatu artikel maka semakin besar kecepatan adsorbs nya. Ukuran diameter dalam bentuk butiran adalah lebih dari 0,1 mm, sedangkan ukuran dalam diameter dalam bentuk serbuk adalah 200 mesh.1. Waktu kontak Semakin lama waktu kontak dapat memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Konsentrasi zat-zat organik akan turun apabila kontaknya cukup dan waktu kontak biasanya sekitar 10-15 menit. Distribusi ukuran pori Distribusi pori akan mempengaruhi distribusi ukuran molekul adsorbat yang masuk kedalam partikel adsorben. Kebanyakan zat pengadsorbsi atau adsorben merupakan bahan yang sangat berpori dan adsorbsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau letak-letak tertentu di dalam partikel tense.Hal-hal yang dapat dilihat dari kurva isoterm adalah sebagai berikut:1. Kurva isoterm yang cenderung datar artinya, isoterm yang digunakan menyerap padakapasitas konstan melebihi daerah kesetimbangan.2. Kurva isoterm yang curam artinya kapasitas adsorpsi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi kesetimbangan.Penentuan kinetika adsorpsi dapat dilakukan dengan menggunakan metode regresi linear terhadap persamaan orde nol, orde satu, orde dua, dan orde tiga. Model kinetika orde ke nol dapat dirumuskan sebagai berikut:Ce = -k0t +C0 ............................................................. (1)Model kinetika orde satu dirumuskan ln Ce = -k1t + ln C0 ................................................... (2)

Persamaan orde dua, dirumuskan:1/Ce- 1/ Co = k2t ...................................................................(3)

Sedangkan untuk persamaan orde ke tiga dapat dirumuskan sebagai berikut:1/Co2 = 1/Co2 + 2k3t ............................................................ (4)

Melalui pengaluran data Ce, ln Ce, 1/Ce, 1/Ce2 terhadap t dapat diketahui kesesuaian data terhadap model kinetika, yaitu dari nilai korelasi (R2 ) sedangkan nilai konstanta reaksi orde 0 (k0), orde 1(k1), orde 2(k2) dan orde 3 (k3) diperoleh dari kemiringan (slope) dan perpotongan (intercept) (Singh et al,2008).

Model kinetika reaksi yang digunakan adalah orde satu, orde dua, pseudo orde satu, pseudo orde dua, Elovich, film difussion mass transfer, model Weber-Morris, model Dumwald- Wagner dan intraparticle difussion. Persamaan nonlinear dan linear model kinetika dapat dilihat pada tabel 1.1.

Reaksi yang hanya tergantung pada konsentrasi salah satu reaktannya akan mengikuti model kinetika orde satu sedangkan model kinetika orde dua tergantung pada kuadrat konsentrasi salah satu reaktannya atau konsentrasi dua reaktan yang terlibat.

Tabel 1.1 Persamaan Model Kinetika Reaksi Adsorpsi

Dimana Ct adalah konsentrasi pada waktu t, C0 ada konsentrasi awal, k1 adalah tetapan laju reaksi orde satu, k2 adalah tetapan reaksi orde dua dan t adalah waktu. Model kinetika pseudo orde satu diturunkan berdasarkan persamaan laju reaksi Lagergren. Pada 1898, Lagergren pertama kali memperkenalkan persamaan adsorpsi cair-padat berdasarkan kapasitas padatan (Ho,Y.S.,2004).Secara umum analisis kinetika adsorpsi terbagi atas tiga bagian yaitu orde satu, orde dua dan orde tiga. Peristiwa kinetika adsorpsi dapat dipelajari hubungan konsentrasi spesies terhadap perubahan waktu. Kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap asam asetat dapat ditentukan dengan mengukur perubahan konsentrasi asam asetat sebagai fungsi waktu dan menganalisisnya dengan analisis harga k (konstanta kesetimbangan adsorpsi) atau dengan grafik. Ketiga analisis kinetika adsorpsi tersebut adalah:1. Orde satu-dC = kC

dt

ln C = kt + ln Co

Dari persamaan tersebut, diperoleh grafik hubungan antara ln C dengan t, yang merupakan garis lurus dengan slope k dan intersep ln Co.

2. Orde dua

Dari persamaan diatas diperoleh grafik hubungan antara 1/C dengan t, yang merupakan garis lurus dengan slope k dan intersep 1/Co.3. Orde tiga

Dari persamaan diatas, maka grafik hubungan antara 1/C2 dengan t, yang merupakan garis lurus dengan slope 2 k dan intersep 1/Co2

Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik.Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi.Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu(Tony, 1987).Ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu: Sifat serapan

Banyak 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.

Temperatur

Dalam 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.

Waktu singgung

Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan.

Selisih ditentukan oleh dosis arang aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan (Keenan, 1999).BAB III

METODOLOGI PENELITIAN3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Adapun alat-alat yang digunakan pada percobaan ini yaitu:

Buret 50 mL

: 1 buah

Erlenmeyer 250 mL

: 10 buah

Corong Pisah

: 1 buah

Kertas Saring

Gelas Piala 100 mL

: 2 buah

Gelas Ukur 25 mL

: 1 buah

Gelas Ukur 100 mL

: 1 buah Pipet Tetes

: 5 buah

3.1.2 Bahan

Adapun bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu:

NaOH (standar 0.5 N)

Larutan CH3COOH 1 N dan 0.5 N

Indikator fenolftalein

3.2 Gambar Alat

BuretErlenmeyer 250 mL

Corong Pisah

Kertas Saring

Gelas PialaGelas Ukur

Pipet Tetes

Gambar 3.1 Alat Percobaan

3.3 Prosedur Kerja

1. Menyiapkan 10 buah erlenmeyer 250 ml

2. Mengisi lima buah erlenmeyer dengan larutan asetat 1 N masing-masing 25 ml dan lima buah erlenmeyer laiinnya dengan larutan asam asetat 0.5 N masing-masing 25 ml

3. Menimbang 2 gram karbon aktif sebanyak 10 kali

4. Memasukkan 2 gram karbon aktif kedalam erlenmeyer yang berisis larutan asam asetat, mengocok selama 1 menit, setelah membiarkan dalam selang waktu masing-masing 30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit, dan 24 jam

5. Menyaring masing-masing filtrat yang didapatkan diukur volumenya dan menitrasi masing-masing dengan NaOH 0.5 N

3.4 Diagram Alir Metode Kerja

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

WaktuCH3COOH0,5 NCH3COOH 1 N

V filtrat (ml)V NaOH(ml)V filtrat(ml)V NaOH(ml)

30 menit19 ml14 ml17 ml32 ml

60 menit17.5 ml14 ml12 ml22 ml

90 menit15 ml22,5 ml15.5 ml11 ml

120 menit17 ml13 ml17 ml36 ml

24 jam17.5 ml11 ml13 ml24 ml

Tabel 4.1.1 Data Hasil Percobaan

WaktuCH3COOH0,5 NCH3COOH 1 N

1/C1/C21/C1/C2

30 menit3,5712,751,562,44

60 menit3,7512,752,275,165

90 menit2,224,944,5420,66

120 menit3,8514,791,331,77

24 jam2,868,162,084,34

Tabel 4.1.2 Data Hasil Perhitungan

4.2 pembahasan Pada percobaan ini akan ditentukan kinetika adsorpsi karbon aktif terhadap CHCOOH (asam asetat) dalam larutan. Terdapat dua macam konsentrasi larutan CHCOOH yang digunakan, yaitu CHCOOH 0,5 N dan CHCOOH 1 N. Dalam percobaan ini dilakukan proses kinetika adsorpsi, di mana kinetika adsorpsi sendiri merupakan suatu proses penyerapan suatu zat adsorbat pada permukaan adsorben dalam fungsi waktu. Di mana pada percobaan ini digunakan adsorbat berupa larutan CHCOOH, sedangkan yang berfungsi sebagai adsorben yaitu karbon aktif.

Karbon aktif merupakan karbon yang mempunyai rumus kimia C dan berbentuk amorf, di mana telah mengalami perubahan baik sifat-sifat fisik maupun kimianya. Hal ini menjadikan permukaan karbon aktif lebih luas (300-2000 m/gram) yang mana berhubungan dengan struktur poriinternal yang menjadikan karbon aktif bersifat sebagai adsorben.

Karbon aktif yang digunakan di percobaan ini yakni dalam bentuk serbuk di mana memiliki luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dalam bentuk bongkahan atau batangan. Karbon aktif ini memiliki struktur berpori dan luas permukaan yang besar, sehingga diharapkan efektif untuk melakukan penyerapan terhadap adsorbat. Luas permukaan adsorban akan berpengaruh terhadap banyaknya substansi adsorbat yang nantinya dapat melekat pada adsorban. Sehingga, dengan luas permukaan karbon aktif yang luas inilah diharapkan semakin banyaknya CHCOOH yang akan melekat pada permukaan karbon aktif tersebut.

Saat larutan CHCOOH telah ditambah dengan karbon aktif dan larutan dikocok selama satu menit. Pengadukan bertujuan untuk menjadikan larutan homogen dan juga untuk lebih mengaktifkan karbon aktif sehingga pori-pori karbon menjadi lebih besar dan memperluas permukaan karbon yang mana dapat mempermudah proses adsorpsi.

Larutan yang telah diaduk kemudian perlu didiamkan terlebih dahulu dengan rentang waktu 30, 60, 90 menit,120 menit dan 24 jam. Tujuan pendiaman ini yaitu agar proses adsorpsi yang terjadi pada permukaan zat bisa berlangsung sempurna dan tercapai kesetimbangan antara adsorben dan adsorbatnya. Perbedaan waktu pada proses pendiaman ini tentu akan memberikan pengaruh terhadap proses adsorpsinya. Semakin lama waktu pendiamannya, maka jumlah yang teradsorpsi juga semakin banyak, di mana ditunjukkan dengan konsentrasi larutan CHCOOH dalam larutan yang semakin rendah. Hal ini disebabkan karena semakin lama waktu pendiaman berarti semakin lama terjadinya proses adsorpsinya yang mana dapat memungkinkan proses difusi dan penyerapan molekul adsorbat CHCOOH berlangsung lebih baik terhadap ardsorbennya.

Saat larutan didiamkan terjadi proses kinetika adsorpsi, di mana dengan adanya karbon aktif menyebabkan adsorben dan adsorbat membentuk gaya tarik menarik antar molekul (terjadi ikatan kimia fisika). Dikarenakan tidak adanya gaya lain yang mengimbangi gaya tersebut, sehingga molekul-molekul tersebut mengalami gaya tarik ke dalam. Partikelpartikel kecil adsorban yang dilepaskan pada adsorpsi kimia merupakan ikatan kuat antara adsorban dengan adsorbat, sehingga tidak memungkinkan terjadi proses bolak-balik.

Larutan yang telah didiamkan dengan selang waktu tertentu tersebut kemudian di disaring sehingga diperoleh filtrat yang berwarna bening. Penyaringan dapat dilakukan tidak hanya sekali, karena apabila diperoleh filtrat yang masih mengandung karbon aktif (larutan bening tapi masih mengandung sedikit serbuk hitam) maka larutan perlu disaring ulang hinga benar-benar diperoleh filtrat yang benar-benar bening.

Filtrat yang diperoleh kemudian dititrasi dengan NaOH 0,5 N. Titrasi ini dimaksudkan untuk mengetahui konsentrasi CHCOOH setelah mengalami adsorpsi oleh karbon aktif. Sebelumnya, ke dalam larutan CHCOOH ditambahkan indicator PP 2 tetes. Penggunaan indicator PP ini dikarenakan reaksi yang terjadi yakni antara asam lemah (CHCOOH) dengan basa kuat (NaOH), sehingga dimungkinkan saat mencapai titik ekivalen larutan akan cenderung bersifat basa. Seperti yang telah diketahui bahwa indicator PP memiliki range pH antara 8,2 10 (pH basa). Indicator ini akan menunjukkan perubahan warna dari bening menjadi merah muda saat mencapai titik ekivalen.

Berdasarkan hasil percobaan diketahui bahwa pada larutan CHCOOH 0,5 N saat didiamkan 30 menit, 60 menit, 90 menit,120 menit dan 24 jam konsentrasi CHCOOH berturut-turut yaitu 0,28 N, 0,28 N, 0,45N, 0,26 N, dan 0,35 N. Sehingga konsentrasi asam asetat yang terserap oleh karbon aktif yaitu berturut-turut 0,22 N, 0,22N, 0,05 N, 0,24N dan 0,15 N.

Sementara itu, pada larutan CHCOOH 1 N diperoleh hasil saat didiamkan 30 menit, 60 menit, 90 menit,120 menit dan 24 jam konsentrasi CHCOOH berturut-turut 0,64N, 0,44N, 0,22N, 0,75N, dan 0,48 N. Sehingga konsentrasi asam asetat yang terserap oleh karbon aktif yaitu berturut-turut 0,36N, 0,56N, 0,78N, 0,25 N, 0,52 N.

Dari data-data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi asam asetat maka semakin banyak yang terserap oleh karbon aktif.

Persamaan yang terjadi pada saat titrasi antara CHCOOH dan NaOH adalah sebagai berikut.

CH3COOH + NaOH ( CH3COONa + H2O

Berdasarkan hasil percobaan di atas maka dapat ditentukan kinetika adsorpsinya, di mana berdasarkan tinjauan pustaka di atas menyatakan bahwa analisis kinetika adsorpsi terbagi atas tiga bagian yaitu orde satu, dua dan tiga dengan menggunakan grafik hubungan antara waktu (t) dan konsentrasi (C) setelah diadsorpsi.

Grafik 4.2.1 hubungan antara waktu dan konsentrasi setelah diabsorbsi untuk asam asetat 0,5 N

Grafik 4.2.2 hubungan antara waktu dan konsentrasi setelah diabsorbsi untuk asam asetat 1 N

Dari grafik diatas untuk asam asetat 0,5 N tampak data yang didapatkan praktikan tidak valid, sehingga tidak dapat ditentukan orde reaksinya.

Sementara itu, pada adsorpsi CHCOOH 1 N terbentuk garis lurus dengan R2= 1, sehingga pada adsorpsi CHCOOH 1 N mengikuti orde tiga.Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat. Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik.

Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu. Seperti halnya laju reaksi, banyak faktor yang mempengaruhi kinetika adsorpsi atau cepat atau lambatnya penyerapan terjadi. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya: Macam adsorben:contoh adsorben yang paling sering digunakan adalah karbon aktif Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate):Macam zat yang diadsopsi juga sangat berpengaruh karena semakin banyak zat-zat impuritis (zat pengotor) pada suatu fluida atau larutan maka semakin lambat kinetika atau kecepatan penyerapannya (adsorpsi) Luas permukaan adsorben:Semakin luas permukaan adsorben maka semakin cepat efektif kemampuan menyerap zat-zat impuritis sehingga larutan menjadi lebih murni dan cenderung lebih bersih dari zat-zat impuritis atau zat-zat pengotor tersebut. Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate):Semakin tinggi konsentrasi maka ion yang dihasilkan juga semakin banyak sehingga mempengaruhi adsorpsi atau penyerapan larutan tersebut. Temperatur:Semakin tinggi temperatur semakin sulit untuk menyerap zat, temperatur lebih efektif digunakan untuk adsopsi adalah temperatur kamar (suhu ruang, yaitu 298K) Kecepatan putar sentrifugasi:Semakin cepat kecepatan sentrifugasi maka semakin cepat larutan tersebut murni dan hal tersebut biasa dilakukan pada percobaan konduktometri, yaitu daya hantar listriknya yang semakin tinggi pula.

BAB VKESIMPULAN

Adapun kesimpulan pada percobaan kali ini yaitu:

1. 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. 2. Proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi tergantung pada beberapa faktor, yaitu :

a. Jenis adsorben

b.Jenis adsorbat

c. Luas permukaan adsorben

d. Konsentrasi zat terlarut

e. Temperatur3. Pada larutan CHCOOH 1 N diperoleh hasil saat didiamkan 30 menit, 60 menit, 90 menit,120 menit dan 24 jam konsentrasi CHCOOH berturut-turut 0,64N, 0,44N, 0,22N, 0,75N, dan 0,48 N. Sehingga konsentrasi asam asetat yang terserap oleh karbon aktif yaitu berturut-turut 0,36N, 0,56N, 0,78N, 0,25 N, 0,52 N. Dari data-data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi asam asetat maka semakin banyak yang terserap oleh karbon aktif.Anonim.2009. Adsorpsi Karbon Aktif. http://www.airlimbahku.com/2009/03/adsorpsi-karbon-aktif.html. Diakses tanggal 11 Mei 2014Atkins, P.W.1997.Kimia Fisika Jilid 2.Jakarta:ErlanggaDainith, J.1994.Kamus Lengkap Kimia. Jakarta:Erlangga

Castellan,1982.Physical Chemestry. Edisi ketiga. Addison-Wesley Publishing Company

Gusri.2008. Kinetika Adsorpsi. Diakses 11 Mei 2014

http://gusriwandi.blogspot.com/2008/12/kinetika-absorbsi.html

Ho, Y. S., 2004.Citation Review of Lagergren Kinetic Rate Equation on Adsorption Reactions, Scientometrics, 59(1), 171-177.Khopkar, S. M. 2007. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta:UI-pressMulyono, HAM. 2005. Kamus Kimia Cetakan ke-3. Jakarta: Bumi Aksara.Sukardjo. 1990.Kimia Anorganik. Penerbit Rineka Cipta. Jakarta.

Singh, S., Verma, L.K., Sambi, S.S. & Sharma, S.K. 2008. Adsorption Behaviour of Ni (II) from Water onto Zeolite X: Kinetics and Equilibrium Studies. In Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2008.

Persiapan 10 buah erlenmeyer 250 ml

Pengisian lima buah erlenmeyer dengan larutan asetat 1 N masing-masing 25 ml dan 5 buah erlenmeyer lain dengan larutan asam asetat 0.5N masing-masing 25 ml

Penimbangan 2 gram karbon aktif sebanyak 10 kali

Pemasukan tiap 2 gram karbon aktif kedalam erlenmeyer yang berisi larutan asam asetat, pengocokan selama 1 menit, dan pembiaran dalam selang waktu masing-masing 30 menit,60 menit, 90 menit, 120 menit dan 24 jam.

Penyaringan filtrat masing-masing yang didapatkan ukur volumenya dan penitrasian masing-masing dengan NaOH 0.5 N

Hasil Pengamatan

25