PRINSIP DAN TEKNIK PENGGUNAAN GAS SORPTION ANALYZER (GSA) Oleh: Sudarlin, M.Si Jurusan Kimia UIN Sunan Kalijaga 2012

dokumen-dokumen yang mirip
Analisis Luas Permukaan Zeolit Alam Termodifikasi Dengan Metode BET Menggunakan Surface Area Analyzer (SAA)

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN. Pada penelitian ini akan dibahas tentang sintesis katalis Pt/Zr-MMT dan

TINJAUAN PUSTAKA. Kapasitas penyerapan CO2..., Arnas, FT UI, 2008

BAB I PENDAHULUAN I.1.

HASIL DAN PEMBAHASAN. nm. Setelah itu, dihitung nilai efisiensi adsorpsi dan kapasitas adsorpsinya.

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN. cahaya matahari.fenol bersifat asam, keasaman fenol ini disebabkan adanya pengaruh

DAFTAR ISI. HALAMAN PENGESAHAN... ii. KATA PENGANTAR... iii. DAFTAR ISI...vii. DAFTAR TABEL... x. DAFTAR LAMPIRAN...xiii. 1.2 Perumusan Masalah...

Emmy Sahara. Laboratorium Kimia Analitik Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran ABSTRAK ABSTRACT

BAB 1 PENDAHULUAN. Studi kapasitas..., Prolessara Prasodjo, FT UI, 2010.

BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

PEMBUATAN SISTEM PERANGKAT LUNAK ALAT SURFACE AREA METER SORPTOMATIC 1800

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

PERBAIKAN SURFACE AREA ANALYZER NOVA-1000 (ALAT PENGANALISIS LUAS PERMUKAAN SERBUK)

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Riset (Research Laboratory),

PENGANTAR ILMU KIMIA FISIK. Subtitle

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN. karakterisasi luas permukaan fotokatalis menggunakan SAA (Surface Area

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan selama 4 bulan yaitu pada bulan Februari hingga Mei

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA BAHAN AJAR KIMIA DASAR BAB IV STOIKIOMETRI

BAB III DASAR TEORI. tanpa mengalami dekomposisi, mempunyai rasa getir (pungent taste), beraroma

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN. seperti buah-buahan dan sayuran tropis. Produk hortikultura Indonesia memiliki

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODE PENELITIAN

BAB 14 TEORI KINETIK GAS

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Laju reaksi meningkat menjadi 2 kali laju reaksi semula pada setiap kenaikan suhu 15 o C. jika pada suhu 30 o C reaksi berlangsung 64 menit, maka

BAB II DASAR TEORI. Gambar 2.1 Adsorption nomenclature [4].

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis proses preparasi, aktivasi dan modifikasi terhadap zeolit

BAB V PERHITUNGAN KIMIA

SINTESIS DAN KARAKTERISASI MESOPORI SILIKA DARI SEKAM PADI DENGAN METODE KALSINASI SKRIPSI MARS BRONSON SIBURIAN

BAB 3 METODE PENELITIAN. Neraca Digital AS 220/C/2 Radwag Furnace Control Indicator Universal

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA ISOTERM ADSORBSI. I. TUJUAN Menentukan isoterm adsorbsi menurut Freundlich bagi proses adsorbsi asam asetat pada arang

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN

BAB III METODE PENELITIAN

Konsep Mol. 1. Jumlah Partikel Dalam 1 Mol Zat

Pilihan ganda soal dan jawaban teori kinetik gas 20 butir. 5 uraian soal dan jawaban teori kinetik gas.

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang dan Permasalahan Penelitian

Laju reaksi meningkat menjadi 2 kali laju reaksi semula pada setiap kenaikan suhu 15 o C. jika pada suhu 30 o C reaksi berlangsung 64 menit, maka

Deskripsi. SINTESIS SENYAWA Mg/Al HYDROTALCITE-LIKE DARI BRINE WATER UNTUK ADSORPSI LIMBAH CAIR

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 1

BAB III BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian dilaksanakan pada bulan Februari sampai dengan September

Bab III Metodologi Penelitian

c. Suhu atau Temperatur

Lembaran Pengesahan KINETIKA ADSORBSI OLEH: KELOMPOK II. Darussalam, 03 Desember 2015 Mengetahui Asisten. (Asisten)

III. METODE PENELITIAN. Penelitian telah dilaksanakan selama tiga bulan, yaitu pada bulan September 2012

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.2 DATA HASIL ARANG TEMPURUNG KELAPA SETELAH DILAKUKAN AKTIVASI

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KATALIS NIKEL /ZEOLIT PADA PIROLISIS TIR BATUBARA. Oleh Linda suyati. Abstract

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. tahun 2011 di Laboratorium riset kimia makanan dan material untuk preparasi

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PERNYATAAN HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN KATA PENGANTAR DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN

BAB III METODE PENELITIAN

TITIK LELEH DAN TITIK DIDIH. I. TUJUAN PERCOBAAN : Menentukan titik leleh beberapa zat Menentukan titik didih beberapa zat II.

Teori Kinetik Gas. C = o C K K = K 273 o C. Keterangan : P2 = tekanan gas akhir (N/m 2 atau Pa) V1 = volume gas awal (m3)

KROMATOGRAFI. Adelya Desi Kurniawati, STP., MP., M.Sc.

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR I STOIKIOMETRI REAKSI

PRISMA FISIKA, Vol. I, No. 1 (2013), Hal ISSN :

BAB III METODA PENELITIAN

Hasil dan Pembahasan

1. Hukum Lavoisier 2. Hukum Proust 3. Hukum Dalton 4. Hukum Gay Lussac & Hipotesis Avogadro

SINTESIS HIBRIDA SILIKA-KARBON DENGAN METODE SOL-GEL UNTUK APLIKASI ADSORBENT

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Secara Keseluruhan

HASIL DAN PEMBAHASAN. = AA diimpregnasi ZnCl 2 5% selama 24 jam. AZT2.5 = AA diimpregnasi ZnCl 2 5% selama 24 jam +

Bab III Rancangan Penelitian

Oleh : ENDAH DAHYANINGSIH RAHMASARI IBRAHIM DOSEN PEMBIMBING Prof. Dr. Ir. Achmad Roesyadi, DEA NIP

KARAKTERISASI ADSORPSI Pb(II) PADA KARBON AKTIF DARI SABUT PINANG (Areca catechu L) TERAKTIVASI H 2 SO 4

ANALISIS GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR DENGAN MEDIA ABSORBSI KARBON AKTIF JENIS GAC DAN PAC

HUBUNGAN ANTARA SIFAT KEASAMAN, LUAS PERMUKAAN SPESIFIK, VOLUME PORI DAN RERATA JEJARI PORI KATALIS TERHADAP AKTIVITASNYA PADA REAKSI HIDROGENASI CIS

PENENTUAN LUAS MUKA SERBUK OKS IDA HASIL PROSES OKSIDASI-REDUKSI PELET U02 SINTER

HASIL DAN PEMBAHASAN y = x R 2 = Absorban

III. METODOLOGI PENELITIAN. analisis komposisi unsur (EDX) dilakukan di. Laboratorium Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) Batan Serpong,

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab IV Hasil dan Pembahasan

KONSEP MOL DAN STOIKIOMETRI

BAB II LANDASAN TEORI

Pemanfaatan Bentonit Dan Karbon Sebagai Support Katalis NiO-MgO Pada Hidrogenasi Gliserol

Penurunan Bod dan Cod Limbah Cair Industri Batik Menggunakan Karbon Aktif Melalui Proses Adsorpsi Secara Batch

11/25/2013. Teori Kinetika Gas. Teori Kinetika Gas. Teori Kinetika Gas. Tekanan. Tekanan. KINETIKA KIMIA Teori Kinetika Gas

SINTESIS KATALIS ZSM-5 MESOPORI DAN AKTIVITASNYA PADA ESTERIFIKASI MINYAK JELANTAH UNTUK PRODUKSI BIODISEL

Direndam dalam aquades selama sehari semalam Dicuci sampai air cucian cukup bersih

Jason Mandela's Lab Report

WUJUD ZAT (GAS) Gaya tarik menarik antar partikel sangat kecil

BAB III METODE PENELITIAN

Hidrogenasi Katalitik Metil Oleat Menggunakan Katalis Ni/Zeolit dan Reaktor Sistem Fixed Bed. Dewi Yuanita Lestari 1, Triyono 2 INTISARI

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

TUGAS MANAJEMEN LABORATORIUM PENANGANAN LIMBAH DENGAN MENGGUNAKAN LUMPUR AKTIF DAN LUMPUR AKTIF

Sains dan Terapan Kimia, Vol.1, No. 1 (Januari 2007), 20-28

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

kimia Kelas X KONSEP MOL I K-13 A. Persamaan Reaksi

kimia KTSP & K-13 TERMOKIMIA I K e l a s A. HUKUM KEKEKALAN ENERGI TUJUAN PEMBELAJARAN

BAB II LANDASAN TEORI. (Balai Penelitian dan Pengembangan Industri, 1984). 3. Arang gula (sugar charcoal) didapatkan dari hasil penyulingan gula.

Suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas, terikat kepada suatu padatan atau cairan (zat penyerap/ adsorben).

Remedial UB-2 Genap Fisika Kelas XI Tahun Ajaran 2011 / 2012 P

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

LAMPIRAN A DATA PERCOBAAN

Transkripsi:

A. Pengantar PRINSIP DAN TEKNIK PENGGUNAAN GAS SORPTION ANALYZER (GSA) Oleh: Sudarlin, M.Si Jurusan Kimia UIN Sunan Kalijaga 2012 Gas Sorption Analyzer (GSA) tidak termasuk alat analisis instrument karena alat ini tidak melakukan konversi sinyal-sinyal listrik untuk menghasilkan suatu data seperti halnya spektroskopi, GC, HPLC, dan alat-alat instrument lainnya. Alat ini hanya melakukan pengukuran fisik terhadap suatu material, meliputi luas permukaan, volume pori, jari-jari pori, distribusi pori, dll. Pengukuran tersebut bertujuan untuk karakterisasi suatu bahan material 1. Hasil karakterisasi yang diperoleh dapat digunakan untuk berbagai tujuan penelitian, industry, dsb. Sebagai contoh, karbon aktif merupakan bahan material yang sering digunakan sebagai absorbent (penyerap). Karakterisasi penyerapan karbon aktif tersebut, seperti daya serap, absorbat yang dapat diserap, dsb, dapat dipelajari setelah mengetahui luas pori, volume pori, jari-jari pori, dan distribusi porinya. Bahkan, dengan data-data tersebut dapat pula dilakukan modifikasi terhadap karbon aktif untuk meningkatkan kemampuan penyerapannya 2. Syarat material yang dapat dikarakterisasi dengan GSA adalah padatan berpori. Beberapa contohnya, antara lain, material karbon, pengemban katalis, material organic, zeolit, alumina, lumpur, silica, keramik, semen, paper, serbuk logam, tulang, dll. B. Prinsip kerja Prinsip kerja alat ini menggunakan mekanisme adsorpsi gas pada permukaan suatu bahan padat pada berbagai tekanan dan suhu yang konstan (isotherm). Gas yang biasa digunakan adalah helium untuk mikropori (< 20 A o ), nitrogen untuk mesopori (20-500 A o ), atau argon untuk makropori (> 500 A o ). Saat analisis, GSA hanya mengukur volume gas yang diserap oleh pori/ permukaan padatan pada kondisi isotherm tersebut. Volume gas yang diperoleh pada berbagai tekanan tersebut diplot pada grafik volume gas (v) vs tekanan relative (P/P 0 ). Data yang diperoleh

tersebut, selanjutnya diolah menggunakan berbagai pilihan teori dan model perhitungan yang dikembangkan para peneliti untuk mengubahnya menjadi data luas permukaan, volume pori, jari-jari pori, dsb. Misalnya saja untuk menghitung luas permukaan padatan dapat digunakan BET teori, Langmuir teori, metode t-plot, dan lain sebagainya (akan dijelaskan kemudian). C. Preparasi sampel Alat ini terdiri dari dua bagian utama yaitu Degasser dan Analyzer. Degasser berfungsi untuk memberikan perlakuan awal pada padatan sebelum dianalisa, yaitu menghilangkan zat-zat pengotor (misalnya air, mineral, dan zat volatile lainnya) yang masih menempel/terperangkap pada pori/permukaan padatan tersebut. Fungsi ini disebut proses degassing. DEGASSER ANALYZER Gambar 1. Alat GSA NOVA 1200e di Lab. Riset Kimia UIN Sunan Kalijaga

Proses degassing dilakukan dengan cara memanaskan bahan uji dalam sampel sel yang dihubungkan dengan port degas menggunakan mantel pemanas. Proses ini dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu kondisi flow atau kondisi vakum. Pada kondisi flow gas dialirkan ke dalam sampel sel, sehingga dapat mendesak zat-zat pengotor yang ada. Adapun pada kondisi vakum, dilakukan dengan cara mengurangi tekanan sehingga bahanbahan pengotor yang ada dapat terlepas. Kondisi vakum jarang dipakai apabila bahan uji terlalu ringan untuk mencegah terjadinya elutriasi dan tersedotnya partikel padatan masuk ke alat yang dapat merusak alat. Untuk sampel yang sangat ringan, selain dapat di-pelet-kan terlebih dahulu, dapat pula dengan cara memakai sampel sel yang sesuai. Beberapa jenis sampel sel disajikan pada gambar 2 dibawah ini. Samepl sel yang memiliki tempat sampel besar biasanya dipakai untuk serbuk sedangkan yang kecil untuk pelet atau serbuk yang tidak mudah melayang. Gambar 2. Beberapa contoh sampel sel GSA Proses degassing dilaksanakan selama 2-4 jam dengan suhu pemanasan berkisar antara 40 300 o C tergantung pada karakteristik padatan yang akan dianalisis. Suhu yang terlalu tinggi dapat melelehkan, bahkan mungkin merusak padatan, sehingga tidak dapat dianalis lagi karena syarat bahan uji GSA adalah padatan berpori. Adapun suhu yang terlalu

rendah boleh jadi menyebabkan proses degassing sia-sia, karena masih banyak zat pengotor yang tersisa. Namun beberapa seri terbaru alat ini sudah dilengkapi dengan metode pengecekan kesempurnaan proses degassing dengan menekan tombol tertentu pada computer control. Setelah proses degassing selesai, padatan ditimbang kembali untuk mengetahui berat yang sebenarnya. Bahan uji yang dibutuhkan untuk analisis dengan GSA cukup 0.05-0.2 gram saja. D. Proses Analisa Proses analisa dengan GSA dilakukan pada kondisi isotherm, yaitu pada berbagai variasi tekanan dan suhu konstan. Variasi tekanan disetup relative terhadap tekanan standar, yaitu (P/P o ) melalui computer control sebelum proses analisa dimulai. Besarnya (P/P o ) berkisar antara 0.05 hingga 0.995. Sampel sel yang berisi bahan uji yang akan dianalisis (telah didegassing) dihubungkan dengan port gas pada alat analyzer GSA. Nitrogen cair pada suhu 77.035 K (jika menggunakan gas N 2 ) dituang ke dalam thermostat yang secara otomatis akan merendam sampel sel, sehingga proses analisa akan berlangsung pada suhu konstan, yaitu 77.035 K. Pada saat proses analisa berlangsung, gas nitrogen akan dialirkan melalui port gas ke dalam tabung sampel sesuai dengan tekanan yang telah disetup sebelumnya. Semakin tinggi tekanannya, maka semakin banyak pula gas nitrogen yang akan diadsopsi oleh padatan. Hubungan keduanya akan diplot secara otomatif oleh software pada computer sebagai grafik v vs P/P 0. E. Analisis Data Contoh grafik yang diperoleh dengan analisis GSA dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 3. Contoh grafik yang diperoleh dengan analisis GSA Gambar 3 memperlihatkan volume gas absorbat yang diadsorpsi pada variasi P/P 0 (warna merah/garis bawah). Data dari grafik tersebut dapat diolah secara manual untuk menentukan luas permukaan, volume pori, distribusi pori, jari-jari pori, porositi, dll suatu material. Namun, saat ini semua instrument GSA telah dilengkapi software yang dapat melakukan perhitungan secara otomatis. Adapun garis biru adalah banyaknya gas nitrogen yang didesorpsi pada variasi P/P 0. Data ini tidak dipakai untuk analisa data, hanya untuk kepentingan karakterisasi material (dapat dipelajari pada kuliah kimia permukaan). 1. Luas permukaan (s) Luas permukaan (s) suatu material dapat ditentukan dengan berbagai macam metode dan teori, antara lain Brunauer Emmett Teller (BET) Theory, Langmuir Theory, dll. Luas permukaan suatu material berdasarkan metode BET dapat ditentukan menggunakan persamaan 1. w s m NA M cs... 1

dimana w m adalah koefisien monolayer material, N adalah bilangan Avogadro (6.023x10 23 molekul/mol), A cs adalah cross-sectional area gas (untuk nitrogen 16.2 (A o ) 2 ), dan M adalah massa molekul gas adsorbat. Nilai w m suatu material dapat ditentukan menggunakan persamaan 2. P 1 C 1 w P P P o P wmc wmc o...2 dimana w adalah berat gas adsorbat pada tekanan relatif (P/P o ), dan C adalah konstanta BET. linear x dan y. dimana Jika persamaan 2 dimodifikasi akan diperoleh persamaan 3 sebagai persamaan 1 1 C 1 Po wmc wmc w 1 P P P 1 C 1 adalah slope (s) dan w C w C m m o...3 adalah intersep (i) grafik linear x dan y. Berdasarkan nilai slope dan intersep grafik tersebut diperoleh persamaan 4. w m 1 s i... 4 Umumnya, luas area ditentukan berdasarkan data dari grafik antara P/P o = 0.05 hingga 0.3. Hal ini, karena data pada range tersebut menghasilkan data yang lebih linear. 2. Total volume pori (v liq ) Total volume pori suatu material ditentukan berdasarkan volume gas yang teradsorpsi oleh pori material tersebut. Volume gas yang teradsorpsi (v ads ) dikonversi dari volume liquid (v liq ) gas yang digunakan karena temperatur ambient berada pada titik didih (kondisi cair) gas tersebut. Volume liquid dapat ditentukan berdasarkan persamaan 5. P v v v a ads m... 5 liq RT

dimana Pa tekanan ambient, v m adalah volume molar gas cair (untuk nitrogen cair 34.7 cm 3 /mol), R adalah tetapan gas (82.056 cm 3 atm mol -1 K -1 ), dan T adalah temperatur ambient. Volume pori ditentukan saat P/P 0 mendekati 1. Distribusi volume pori dapat pula ditentukan dengan perhitungan yang lebih rumit dan dapat anda pelajari pada kuliah kimia permukaan. 3. Jari-jari pori (r p ) Jari-jari pori suatu material dapat ditentukan dengan asumsi bahwa bentuk pori material tersebut adalah silender geometri, sehingga rata-rata jari-jari pori (r p ) dapat ditentukan dengan persamaan 6 3. r p 2v s liq... 6 F. Contoh soal 1. Tentukan luas area (s) suatu material berdasarkan data v vs P/P 0 berikut! P/P 0 v (ml/g) 0.0498 1.3836 0.0761 1.6123 0.1017 1.8131 0.1269 1.9989 0.1521 2.1798 0.1771 2.3554 0.2023 2.5321 0.2267 2.7038 0.2519 2.8829 0.2764 3.0595 0.3019 3.2478 Penyelesaian 1. Konversi nilai P/P 0 menjadi P 0 /P 2. Konversi nilai v menjadi nilai w (1 ml = 1.2506.10-3 gram)

1 3. Tentukan nilai P w o 1 P v 1 P/P 0 P 0 /P (ml/g w (g) P w o 1 ) P 0.0498 20.08032 1.3836 1.73033 0.030289 0.0761 13.1406 1.6123 2.016342 0.04085 0.1017 9.832842 1.8131 2.267463 0.04993 0.1269 7.880221 1.9989 2.499824 0.058142 0.1521 6.574622 2.1798 2.726058 0.065804 0.1771 5.646527 2.3554 2.945663 0.073061 0.2023 4.943154 2.5321 3.166644 0.080086 0.2267 4.411116 2.7038 3.381372 0.086698 0.2519 3.969829 2.8829 3.605355 0.093394 0.2764 3.617945 3.0595 3.826211 0.099832 0.3019 3.312355 3.2478 4.061699 0.106473 4. Tentukan persamaan garis lurus berdasarkan persamaan 3 5. Tentukan nilai koefisien multilayer (w m ) berdasarkan persamaan 4! w m = 0.00317

6. Tentukan luas area (s) berdasarkan persamaan 1, dimana M untuk N 2 = 28.031! s = 11.03427 m 2 /g G. Referensi (1) Somorjay. Principles of Surface Chemistry; Prentice-Hall, Inc: New Jersey, 1972. (2) Jaycock, P. Chemistry of Interface.; John Wiley & Sons: New York, 1981. (3) Duncan. Introduction to Colloid and Surface Chemistry; Butter Worths: London, 1980.