LAPORAN PRAKTIKUM PENGANTAR TEKNIK KIMIA

MODUL 3ADSORPSI FISIKA

Nama Praktikan : Devina Yukano

NRP : 6212033

Nama Partner : Devi Alvionita

NRP : 6212003

Nama Asisten : Bonaventura Darryl

Tanggal Percobaan : 6 Februari 2014

Tanggal Pengumpulan : 10 Februari 2014

Shift Praktikum : Kamis siang

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

BANDUNG

2014

BAB I

TUJUAN PERCOBAAN

1. Mempelajari proses adsorpsi fisika dalam penghilangan zat warna yang

mempergunakan karbon aktif.

2. Menentukan isoterm adsorpsi Freundlich dalam penghilangan zat warna

mempergunakan karbon aktif dengan metoda spektrofotometri.

3.

BAB II

HASIL PERCOBAAN

1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum

Panjang gelombang maksimum untuk larutan apple green 50 ppm = 630 nm

570 580 590 600 610 620 630 640 650 6600

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

Grafik Panjang Gelombang Maksimum

2. Pembuatan Kurva Standar

Persamaan kurva :

Metode grafis : y = 0,0035 x

Metode least square : y = 0,0035 x

0 1 2 3 4 5 60

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

f(x) = 0.00347897484641348 xR² = 0.896413181622768

Kurva Standar

3. Penentuan Kurva Isoterm Adsorpsi

Waktu pengadukan = 30 menit

Massa karbon aktif = 0,75 gram

Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich :

- Metode grafis : w = 0,1317 . C0,2685

- Metode least square : w = 0,1317 . C0,2685

-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = 0.268502054486405 x − 0.880418164701189R² = 0.561511844489264

kurva isoterm adsorpsi

BAB III

PEMBAHASAN

Pada percobaan penentuan panjang gelombang maksimum, digunakan metode

spektrofotometri. Spektrofotometer, alat yang digunakan, dipanaskan atau dinyalakan kira-

kira 5-10 menit sebelum digunakan. Tujuan pemanasan ini adalah untuk mendapat

frekuensi sinar yang dipancarkan stabil sehingga pembacaan spektrofotometri lebih akurat.

Pengukuran suatu larutan menggunakan spektrofotometri melibatkan larutan blanko,

larutan standar, dan larutan analit. Larutan blanko adalah larutan yang diberi perlakuan

yang sama dengan analit tetapi sebenarnya tidak mengandung komponen analit. Larutan

analit adalah larutan yang dianalisis. Sedangkan larutan standar adalah larutan yang

mendapat perlakuan yang sama dengan analit dan mengandung komponen analit dimana

konsentrasinya telah diketahui. Larutan blanko dibuat dengan tujuan untuk mengoreksi

sinar yang dipantulkan oleh kuvet dan yang diserrap oleh suatu larutan. Dengan demikian,

syarat pembuatan larutan blanko adalah larutan tidak mengandung analit sama skali.

Metode spektrofotometri digunakan untuk mengukur transmitan atau absorban

suatu larutan sebagai fungsi panjang gelombang. Transmitan merupakan daya radiasi sinar

yang diteruskan melewati suatu larutan. Sedangkan absorban merupakan daya radiasi sinar

yang diserap oleh suatu larutan. Besar transmitan biasanya dituliskan dalam bentuk persen

sehingga sering disebut sebagai transmitan persentase (%T). Jika persentasenya 100, maka

dapat diartikan bahwa semua radiasi atau frekuensi sinar dapat langsung melewati larutan

tersebut tanpa ada radiasi sinar yang terserap. Namun, pada umumnya tidak ada larutan

atau senyawa yang memiliki persentase transmitan 100. Untuk itu diperlukan larutan

blanko yang tidak mengandung analit sebagai pembanding. Semakin besar persentase

transmitan, maka semakin banyak radiasi sinar yang melewati senyawa sedangkan yang

diserap oleh larutan semakin sedikit, juga nilai absorbansnya semakin turun.

Pengukuran nilai %T dilakukan pada saat λmax karena pada saat λmax, absorbannya

pada harga maksimum dimana sensitivitas penyerapannya tinggi sehingga pengukuran

akan lebih akurat dan persentase kesalahannya paling kecil. Oleh karena itu, pada

tempuhan percobaan selanjutnya diukur pada panjang gelombang maksimum. Pada

percobaan yang dilakukan, diperoleh data %T yang mengalami penurunan lalu mengalami

kenaikan. Hasilnya dapat dilihat dari grafik berikut :

570 580 590 600 610 620 630 640 650 6600

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

Grafik Panjang Gelombang Maksimum

Dari grafik di atas, dapat dilihat bahwa nilai absorban yang naik dari panjang gelombang

580 nm sampai 630 nm, dilanjutkan penurunan dengan panjang gelombang dari 630 nm

hingga 650 nm. Speerti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa nilai absorban yang

semakin kecil menunjukkan nilai %T yang semakin besar, begitu juga sebaliknya. Pada

grafik ini, didapat nilai puncak atau nilai absorban maksimum pada panjang gelombang

630 nm. Hal ini berarti daya serap larutan terhadap radiasi sinar paling banyak pada saat

panjang gelombang 630 nm, sehingga 630 nm dianggap sebagai panjang gelombang

maksimum untuk larutan ini yaitu larutan apple green 50 ppm.

Pada percobaan pembuatan kurva standar, nilai %T yang diperoleh mengalami

kenaikan dan penurunan. Menurut hukum Lambert-Beer yaitu A = a . b . c, dimana A

adalah absorban, a adalah konstanta, b adalah diameter kuvet, dan c adalah konsentrasi

larutan, konsentrasi dan nilai absorban berbanding lurus. Sehingga, semakin meningkat

konsentrasi suatu larutan, maka nilai absorbannya akan semakin meningkat. Sedangkan

nilai %T semakin menurun karena %T berbanding terbalik dengan absorban sesuai dengan

rumus A=log ( 100%T

), sehingga secara teoritis diperoleh kurva standar berupa garis lurus.

Namun, hasil percobaan yang didapat tidak demikian. Hal ini bisa terjadi karena

disebabkan beberapa hal yaitu pencucian kuvet yang kurang bersih sehingga masih

terdapat sisa larutan sebelumnya, permukaan kuvet yang tergores sehingga pemantulan dan

penyerapan sinar bergeser, bisa juga karena pengukuran berat maupun volume zat warna

yang kurang teliti sehingga hasilnya tidak akurat. Berikut kurva standar yang diperoleh.

0 1 2 3 4 5 60

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

f(x) = 0.00347897484641348 xR² = 0.896413181622768

Kurva Standar

Kurva standar merupakan kurva yang dibuat dari sederetan larutan standar yang

masih berada dalam batas linieritas sehingga dapat diregresilinierkan. Kurva standar dibuat

untuk menunjukkan besar konsentrasi suatu larutan dari hasil pengukuran dengan absorban

sehingga konsentrasi suatu larutan dapat diperoleh dengan mudah melalui kurva standar.

Persamaan kruva standar yang didapat adalah pangkat 1. Pangkat ini diperoleh dari hukum

Lambert-Beer dimana nilai a (konstanta) dan b (diameter kuvet) adalah konstan untuk

setiap percobaan karena menggunakan kuvet yang berukuran sama, sehingga diperoleh

nilai absorban (A) sama dengan nilai konsentrasi (c) dengan pangkat satu.

Percobaan selanjutnya adalah proses adsorpsi fisika menggunakan karbon aktif.

Karbon aktif yang akan digunakan dipanaskan terlebih dahulu agar pori-porinya terbuka

sehingga karbon aktif dapat menyerap zat warna semakin cepat dan maksimal. Karbon

aktif yang digunakan berupa serbuk. Hal ini berhubungan dengan luas permukaannya,

dimana proses adsorbsi merupakan proses penempelan analit pada permukaan suatu

absorben. Jika karbon aktif berupa serbuk, maka luas permukaan karbon aktif semakin luas

sehingga zat warna yang menempel semakin banyak. Karbon aktif bersifat sangat aktif

sehingga akan menyerap apa saja yang mengalami kontak dengannya. Untuk itu, saat

menimbang serbuk karbon aktif harus langsung ditutup karena karbon aktif serbuk sangat

ringan sehingga saat mengadakan kontak dengan molekul udara akan menempel dan

terbawa arus udara. Demikian juga saat proses shaking. Saat di-shaker, erlenmeyer perlu

ditutup dengan cling wrap agar saat dikocok atau digoyang-goyangkan serbuk karbon akti

tidak terbawa udara. Karena tiap serbuknya memiliki kemampuan yang cukup untuk

menyerap zat warna, sehingga bila terjadi selisih jumlah karbon meski hanya sedikit akan

mempengaruhi hasil perhitungan penyerapan di akhirnya.

Adsorpsi fisika merupakan proses adsorpsi yang disebabkan oleh adanya gaya van

der Waals saat terjadi kontak langsung antara absorben dengan molekul fluida. Proses ini

terjadi tanpa melibatkan reaksi, biasanya berlangsung cepat dan bersifat reversible. Juga

dapat berlangsung di bawah suhu kritis adsorbat yang relatif rendah, sehingga panas

adsorpsi yang dilepaskan juga rendah. Tetapi, karena gaya van der Waals hanya

menciptakan ikatan yang lemah, sehingga adsorbat yang terikat pada permukaan adsorben

dapat bergerak dari satu bagian permukaan ke permukaan yang lain dan dapat diputuskan

dengan cara pemanasan pada suhu 150-200°C selama 2-3 jam. Proses adsorpsi fisika

terjadi tanpa memerlukan energi aktivasi sehingga akan terbentuk lapisan jamak /

multilayer pada permukaan adsorben.

Setelah proses adsorpsi dan pengocokan berakhir, sebelum diukur dalam kuvet

dengan spektrofotometer dilakukan penyaringan terlebih dahulu. Tujuannya adalah untuk

menyaring karbon aktif dan molekul yang terlah teradsorp sehingga dapat dihitung

banyaknya zat warna yang dapat diadsorp oleh karbon aktif dalam kurun waktu tertentu.

Larutan tadi tidak boleh diukur langsung karena selain tujuan percobaan ini adalah untuk

mengukur banyaknya zat warna terlarut yang teradsorp, juga spektrofotometer tidak

berguna jika larutan masih mengandung karbon. Hal ini karena prinsip kerja

spektrofotometer adalah menghitung jumlah radiasi yang dipantulkan, diserap, maupun

yang terus melewati larutan. Jika masih mengandung karbon aktif, maka radiasi sinar akan

sangat sedikit yang melewati larutan sehingga hasil yang diperoleh salah dan tidak sah.

Dari percobaan ini, diperoleh hasil yang masih kurang baik, dimana %T mengalami

kenaikan dan penurunan yang tidak teratur. Seharusnya, dengan konsentrasi larutan yang

semakin tinggi, maka radiasi sinar yang berhasil melewati larutan akan semakin sedikit,

dengan demikian %Tnya akan semakin menurun. Meski sebagian besar sesuai, tetapi pada

hasil percobaan didapati kesalahan yaitu kenaikan %T antara larutan dengan konsentrasi

awal 100 ppm dan 125 ppm dimana %T dari 97,3 menjadi 98,6. Hal ini bisa terjadi karena

penimbangan karbon yang kurang teliti, masih adanya sisa karbon yang tertinggal pada

kertas timbang saat akan dimasukkan ke dalam erlenmeyer, pencucian kuvet yang kurang

bersih atau kuvet yang terdapat bekas kotoran atau goresan pada bagian kuvet.

Berikut adalah tabel gabungan 3 kelompok dengan variasi waktu pengadukan dan

massa karbon

kelompok

massa karbon t

%T75 100 125 150 175 200

1 50 45 97,1 98,3 98,1 97,3 96,9 892 50 30 99,3 99,4 98,1 94,1 92,3 893 75 30 99,5 97,3 98,6 98,3 97,8 90

Pada tabel di atas dapat dilihat bahwa waktu dan massa karbon aktif mempengaruhi %T

dimana konsentrasi akhirnya berbeda-beda tergantung dari banyaknya jumlah absorben

yang mengadsorpsi larutan absorbat dalam waktu tertentu. Semakin lama waktu

pengadukan dan semakin banyak massa karbon aktifnya, maka konsentrasi akhir semakin

rendah sehingga %Tnya semakin tinggi. Dari data yang diperoleh, sebagian besar sudah

sesuai dengan teori, namun ada beberapa data yang tidak sesuai dimana %T nya

mengalami kenaikan, padahal seharusnya mengalami penurunan terus. Hal ini bisa

disebabkan karena ketidak telitian dalam mengukur volume larutan, massa zat warna, dan

karbon, penggunaan kuvet yang tidak bersih atau tidak benar-benar bebas dari goresan atau

bercak atau kotoran atau larutan sisa sebelumnya.

Pada persamaan isoterm adsorpsi Freundlich, diperoleh rumus w=k .Cn, dimana w

adalah jumlah zat yang teradsorp tiap gram absorben, C adalah konsentrasi adsorbat dalam

fluida, sedangkan k dan n merupakan konstanta. K merupakan konstanta yang mewakili

kapasitas adsorben terhadap adsorbat. Sedangkan n merupakan konstanta yang mewakili

derajat kemampuan adsorpsi, dimana jika n=1 maka adsorpsi linier; n<1 adsorpsi adalah

proses kimia; n>1 adsorpsi adalah proses fisik. Harga k bisa berubah-ubah sesuai dengan

waktu pengadukan, jumlah absorban, suhu, pH, kecepatan pengadukan, jenis dan struktur

absorben, serta jenis, struktur, dan konsentrasi absorbat.

Variasi waktu memperngaruhi proses adsorpsi. Waktu kontak mempengaruhi

kapasitas adsorpsi atau nilai K. Selama 60 menit pertama, kapasitas adsorpsi menurun

sangat drastis. Setelah 60 menit berlangsung, kinerja adsorben mulai ‘menjenuh’ dimana

adsorbat yang teradsorpsi mulai konstan hingga lama-lama akan konstan dan adsorben

tidak dapat mengadsorp lagi karena kapasitas absorben sudah penuh. Berikut contoh grafik

antara waktu dan logam yang teradsorpsi

Waktu kontak tidak mempengaruhi derajat adsorpsi atau nilai n karena harga n merupakan

harga tetap yang tidak berubah. Sedangkan massa karbon mempengaruhi proses adsorpsi.

Semakin banyak karbon aktif yang ditambahkan, maka adsorbat semakin banyak yang

teradsorpsi sehingga dapat diartikan bahwa kapasitas adsorpsi karbon semakin bertambah

kecil (nilai K). Sedangkan seperti halnya waktu kontak, demikian juga massa adsorben

tidak mempengaruhi harga n karena n bernilai tetap. Hasil yang diperoleh dari percobaan

yang telah dilakukan adalah sebagai berikut

kelompok

massa karbon t k n

1 50 45 0,165 0,29592 50 30 0,15451 0,222483 75 30 0,1317 0,2685

antara kelompok 1 dan 2 harga K seharusnya semakin besar seiring dengan semakin cepat

waktu pengadukan. Antara kelompok 2 dan 3 sudah sesuai dimana harga k semakin kecil

seiring dengan semakin banyak karbon aktifnya.

BAB IV

KESIMPULAN

1. Semakin besar konsentrasi, semakin kecil nilai %T, semakin besar nilai A, semakin

banyak absorbat yang teradsorp.

2. Semakin banyak karbon aktif yang ditambahkan, semakin banyak adsorbat yang

teradsorp, harga k semakin kecil.

3. Semakin luas luas permukaan absorban, semakin banyak adsorbat yang teradsorp.

4. Semakin lama waktu pengadukan, semakin kecil harga k.

5. Harga k bisa berubah-ubah sesuai dengan waktu pengadukan, jumlah absorban, suhu,

pH, kecepatan pengadukan, jenis dan struktur absorben, serta jenis, struktur, dan

konsentrasi absorbat.

6.

BAB V

DAFTAR PUSTAKA

http://yukhimonogotari.blogspot.com/2012/04/lapres-spektrofotometri-pospat.html

http://radithealt.blogspot.com/2011/03/apakah-spektrum-infra-merah-itu.html

http://artikelteknikkimia.blogspot.com/2012/01/spektroskopi-spektrofotometri.html

http://catatankimia.com/catatan/tipe-dan-analisis-spektrofotometri-uv-vis.html

http://www.slideshare.net/RestuFrodo/kurva-standar-dan-larutan-standar

http://www.purewatercare.com/karbon_aktif.php

http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/123737-R220838-Desain+sistem-Literatur.pdf

http://purewaterlab.org/pwl_net/labs/D2_Process_Units/D2L4_Activated_Carbon/

Adsorption_Equilibrium.html

http://www.hindawi.com/journals/jther/2013/375830/

http://rangminang.web.id/2010/06/adsorpsi/

LAMPIRAN A

DATA PERCOBAAN

1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum

Larutan 50 ppm

λ max (nm) % T

580 92590 89,9600 87,2610 83620 77,2630 73,6640 77,5650 86,2

2. Penentuan Kurva Standar

Larutan induk 50 ppm

Panjang gelombang max = 630 nm

Volume larutan total = 100 ml

larutan C (ppm) V. lar induk %T

1 0,5 1 99,9

2 1 2 99,7

3 1,5 3 98,2

4 2 4 98

5 2,5 5 97,9

6 3 6 98,4

7 3,5 7 95,3

8 4 8 97,2

9 4,5 9 96,2

10 5 10 97,2

3. Penentuan Kurva Isoterm Adsorpsi

Waktu pengadukan = 30 menit

Massa karbon aktif = 0,075 gram

[lar. Induk] = 1000 ppm

larutan C (ppm) V. lar induk %T

1 75 7,5 99,5

2 100 10 97,3

3 125 12,5 98,6

4 150 15 98,3

5 175 17,5 97,8

6 200 20 90,1

LAMPIRAN B

HASIL ANTARA

1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum

λ %T A580 92 0,036212173590 89,9 0,046240308600 87,2 0,059483515610 83 0,080921908620 77,2 0,1123827630 73,6 0,133122186640 77,5 0,110698297650 86,2 0,064492734

2. Penentuan Kurva Standar

larutan

C (ppm)

V lar induk (ml) %T A A.C C2

1 0,5 1 99,9 0,00043451 0,00021726 0,252 1 2 99,7 0,00130484 0,00130484 13 1,5 3 98,2 0,00788851 0,01183277 2,254 2 4 98 0,00877392 0,01754785 45 2,5 5 97,9 0,00921731 0,02304327 6,256 3 6 98,4 0,0070049 0,0210147 97 3,5 7 95,3 0,0209071 0,07317485 12,258 4 8 97,2 0,01233374 0,04933494 169 4,5 9 96,2 0,01682493 0,07571218 20,25

10 5 10 97,2 0,01233374 0,06166868 25Ʃ = 0,33485133 96,25

M grafis = 0,0035

M least square = 0,0035

3. Penentuan Kurva Isoterm Adsorpsi

larutan

Co (ppm)

V lar induk (ml) %T A

C (ppm) w log C

log w

(log C)^2

log C . Log w

1 75 0,0075 99,50,00217692

0,62197693

0,0991707

-0,2062

257

-1,003617

0,04252905

0,206971566

2 100 0,01 97,30,01188716

3,39633135

0,1288048

0,53101005

-0,89

0,28197168

-0,4726

9 0068 34868

3 125 0,0125 98,60,00612309

1,74945287

0,1643340

60,2429

0225

-0,784272

0,0590015

-0,190501531

4 150 0,015 98,30,00744648

2,12756633

0,1971632

40,3278

8311

-0,705174

0,10750733

-0,231214658

5 175 0,0175 97,80,00966115

2,7603272

0,2296529

0,44096057

-0,638928

0,19444622

-0,281742084

6 200 0,02 90,10,04527521

12,935774

0,2494189

71,1117

9242

-0,603071

1,23608238

-0,670489235

Ʃ

1,0685447

62,4483

2267

-4,625129

1,92153817

-1,639610809

(untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lembar excel)

W (grafis) = 0,1317 . C0,2685

W (least square) = 0,1317 . C0,2685

LAMPIRAN C

GRAFIK

570 580 590 600 610 620 630 640 650 6600

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

Grafik Panjang Gelombang Maksimum

0 1 2 3 4 5 60

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

f(x) = 0.00347897484641348 xR² = 0.896413181622768

Kurva Standar

-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = 0.268502054486405 x − 0.880418164701189R² = 0.561511844489264

kurva isoterm adsorpsi

log C

log

w