Lembaran Pengesahan KINETIKA ADSORBSI OLEH: KELOMPOK II Darussalam, 03 Desember 2015 Mengetahui Asisten (Asisten)
ABSTRAK Telah dilakukan percobaan dengan judul Kinetika Adsorbsi yang bertujuan untuk mempelajari kinetika adsorbsi zat warna pada beberapa adsorben dan menentukan persaman kinetika adsorbsi yang dapat mewakili data kinetika percobaan adsorbsi zat warna pada beberapa jenis adsorban. Prinsip yang digunakan dalam percobaan ini berdasarlan pada variasi waktu adsorbsi terhadap jumlah zat yang diserap oleh adsorben pada waktu tertentu menggunakan spektrofotometer. Hasil yang diperoleh yaitu 2,834, 0,429, 0,626 dan 0,183 nm. Kesimpulan yang dapat diambil yaitu semakin lama waktu kontak adsorben dengan adsorbat, maka semakin banyak zat yang teradsorbsi sehingga absorbansi semakin kecil.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Limbah kimia kini terus dihasilkan dari produksi skala industri besar maupun kecil. Salah satu penenganan limbah adalah adsorbsi. Adsorbsi merupakan proses pengolahan limbah secara fisika. Sebelum dibuang ke alam atau digunakan kembali, limbah kimia harus terlebih dahulu diolah. Model kinetik yang sering digunakan untuk reaksi adsorbsi adalah model pseuodo-orde pertama, kedua, dan model intrapartikel. Model pseuodo-orde pertama adalah penyerapan molekul dari fasa cair ke fasa padat. Penyerapan ini dapat dianggap sebagai proses reversible. Proses reversible ini menghasilkan kesetimbangan yang dibentuk dari fasa cair ke fasa padat. Adsorbsi merupakan suatu penyerapan zat pada bagian permukaan zatnya. Adsorbsi terbagi atas dua macam yaitu adsorbsi fisik dan adsorbsi kimia. Adsorbsi fisik dipengaruhi oleh sifat kimia suatu bahan. Adsorbsi digunakan untuk menyatakan bahwa ada zat lain yang terserap pada zat tersebut. Kinetika adsorbsi dipengaruhi oleh jenis adsorben, jenis adsorbat, konsentrasi adsorben dan zat, luas permukaan, dan temperatur. Oleh karenanya, dirasa penting dilakukan percobaan ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang kinetika adsorbsi. 1.2 Tujuan Percobaan Tujuan dari percobaan ini ialah mempelajari kinetika adsorbsi zat warna pada beberapa jenis adsorben, menentukan persamaan kinetika adsorbsi yang dapat mewakili data kinetika percobaan adsorbsi zat warna pada beberapa jenis adsorben.
BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN Banyak industri, seperti industri kertas, plastik, makanan, kosmetik, tekstis dan sebagainya, menggunakan zat warna untuk mewarnai produknya. Hal itu menyebabkan limbah-limbah industri di atas mengandung zat warna dengan konsentrasi yang tinggi. Limbah zat warna yang dibuang ke sungai akan mengganggu aktivitas biologi yang ada. Kualitas air tanah juga akan tepengaruh karna adanya proses leaching zat warna dari tanah. Zat warna terutama yang sintesis bersifat non-degradabel, beracun, dan stabil. Zat warna yang dibuang ke sungai akan menghalangi masuknya sinar matahari ke dalam air sungai sehingga akan menghambat proses fotosintesis tumbuhan air. Selain itu, zat warna juga dapat dermatisis alergika, iritasi kulit, kanker, dan mutasi gen. Metode untuk mengelola limbah zat warna yaitu koagulasi dan flokulasi, reverse osmosi, dan adsorbsi. Metode yang banyak digunakan saat ini adalah adsorbsi. Pada umumnya proses adsorbsi menggunakan karbon aktif sebagai adsorben. Akan tetapi proses adsorbsi dengan karbon aktif menggukan biaya yang sangat mahal. Oleh karna itu dicari alternatif adsorben lain dengan harga yang lebih murah, tongkol jagung, kulit jeruk, kulit ari gandum, limbah biogas dan sebagainya (Widjanarko, 2008). Kinetika adsorbsi juga merupakan salah satu faktor yang turut mempengaruhi rancangan suatu proses adsorbsi dalam industri pengolahan limbah. Adsorben yang baik adalah adsorben yang mampu menyerap zat warna dengan cepat sehingga waktu kontak dengan larutan dengan biosorben cukup singkat. Kinetika menggambarkan laju penyerapan solut yang selanjutnya akan mengontrol waktu penyerapan adsorbat. Penentuan kinetika adsorbsi memiliki peranan yang penting dalam menetukan laju penyerapan polutan (zat warna) dari larutan untuk proses adsorbsi di industri. Kinetika adsorbsi pada pengelolahan limbah juga berguna untuk mengetahui reaksi kimia dan mekanisme adsorbsi yang terjadi. Untuk menetukan mekanisme adsorbsi yang terjadi digunakan beberapa model kinetika, yaitu persamaan orde satu, persamaan orde dua, dan persamaan Ritchie yang dimodifikasi (Srivastava, 2013).
Adsorbsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas terikat pada suatu padatan atau cairan (adsorben) dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis atau film adsorbat pada permukaannya. Proses adsorbsi dalam larutan, jumlah zat teradsorbsi tergantung pada beberapa faktor, seperti jenis adsorben, jenis adsorbat, luas permukaan adsorben, konsentrasi zat terlarut dan temperatur. Bagi suatu sistem adsorbsi tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang teradsorbsi persatuan waktu atau persatuan berat adsorben dengan konsentrasi yang teradsorpsi pada suatu waktu tertentu disebut kinetika adsorbsi. Kinetika adsorbsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat oleh adsorben dalam fungsi waktu. Adsorben dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorbsi fisika (disebabakan oleh gaya Van der walls penyebab terjadinya kondensasi gas untuk membentuk cairan yang ada pada permukaan adsorben) dan adsorbsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan adsorben banyaknya zat yang teroksidasi tergantung pada sifat khas zat padatnya yang merupakan fungsi tekanan dan suhu) (Sukardjo, 1990).
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan Alat yang digunakan adalah spektrofotometer, labu ukur 100 ml, erlenmeyer 250 ml, gelas beaker, batang pengaduk, kertas saring, dan shaking water bath. Bahan yang digunakan adalah karbon aktif, methylen orange, methylen biru dan aquades. 3.2 Konstanta Fisik dan Tinjauan Keamanan Tabel 3.1 Konstanta Fisik dan Tinjauan Keamanan No 1 Bahan Methylen orange Berat Molekul (g/mol) Titik Didih ( o C) Titik Leleh ( o C) Tinjauan Keamanan 327,34-300 Iritatisi 2 Methylen biru 319,85-105 Iritatisi 3 Karbon aktif 12,01 1440 372 Iritatif 4 Aquades 18 100 0 Aman 3.3 Cost Unit Tabel 3.2 Cost Unit Harga Harga No Bahan Pemakaian Bahan/Satuan Pemakaian 1 Methylen orange Rp 1.071.000/25 g 0,5 g Rp 21.420 2 Methylen biru Rp 900.000/ 25 g 0,5 g Rp 18.000 3 Karbon aktif Rp 720.000/20 kg 20 g Rp 720 4 Aquades Rp 5.000 / L 250 ml Rp 1.250 5 Listrik Rp 10.000 1 kali Rp 10.000 Total Harga Rp 51.390
3.4 Prosedur Percobaan Dibuat kurva standar yang menggambarkan hubungan antara konsentrasi zat warna dan adsorbansi (adsorbansi 0,2-0,8). Dibuat larutan zat warna dengan konsentrasi tertentu sebanyak 1 liter. Ditentukan konsentrasi awal zat warna dengan menggunakan spektrofotometer. Diambil 8 buah erlenmeyer dan kedalam erlenmeyer tersebut dimasukkan masing-masing 25 ml zat warna. Ditambahkan adsorben dengan massa yang sama kedalam masing-masing erlenmeyer yang berisi larutan zat warna. Diatur suhu pada water bath sesuai dengan petunjuk asisten praktikum. Dimasukkan erlenmeyer yang telah berisi campuran adsorben dan larutan zat warna kedalam shaking water bath. Setiap selang waktu tertentu, dikeluarkan erlenmeyer dari water bath, dan dipisahkan filtrat dari padatan dengan menggunakan kertas saring. Dianalisa konsentrasi zat warna dalam filtrat dengan menggunakan spektrofotometer.
BAB IV DATA HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengamatan Tabel 4.1 Data hasil pengamatan Absorbansi Konsentrasi Kontrol 2.959 2.9591 2 menit 0.735 0.7352 4 menit 0.680 0.6796 6 menit 0.601 0.6011 8 menit 0.535 0.5358 4.2 Pembahasan Kinetika adsorbsi merupakan proses penyerapan suatu zat oleh adsorben dalam fungsi waktu. Adsorbsi terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Adsorbsi dibedakan menjadi dua jenis yaitu adsorpsi kimia dan adsorpsi fisika. Adsorbsi kimia melibatkan reaksi kimia sehingga proses yang diperlukan lebih besar dari adsorpsi fisika. Adsorben pada proses ini bekerja secara spesifik. Oleh karena terlibatnya reaksi kimia maka aka nada lapisan yang terbentuk yang menghalangi proses adsorpsi. Akibatnya adsorpsi akan lambat. Sedangkan adsorpsi fisika melibatkan gaya Van der Waals untuk mengadsorpsi adsorbat. Oleh karena hanya gaya fisika yang telibat, proses adsorpsi ini tidak memerlukan energi besar. Proses ini memerlukan sisi aktif dari zat padat untuk digunakan sebagai adsorben. Faktorfaktor yang mempengaruhi kinetika adsorbsi yaitu jenis adsorben, jenis adsorbat, luas permukaan adsorbat, konsentrasi adsorbat, suhu dan waktu pengadukan. Adsorben yang digunakan dalam percobaan ini yaitu arang aktif. Arang aktif memiliki pori-pori aktif pada permukaan. Berkisar antara 300-3500 cm 2 /g yang tergolong ukuran mikro. Oleh sebab itu, arang aktif dapat digunakan sebagai adsorben karena mampu mengadsorpsi adsorbat. Adapun adsorbat yang digunakan yaitu metal orange. Metil orange dilarutkan dalam etanol dikarenakan kesamaan sifat antara keduanya sebagai senyawa semi polar. Larutan tersebut
kemudian ditambahakan arang aktif dan diaduk pada waktu. Percobaan ini dilakukan pada suhu dan tekanan konstan sesuai dengan keadaan ruangan. Setelah itu masing-masing sampel diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer. Hasil pengukuran absorbansi menggunakan spektrofotometer pada variasi waktu 2, 4, 6 dan 8 menit masing-masing absorbansinya adalah 2,959 nm, 0,735 nm, 0,680 nm, 0,601 nm dan 0,535 nm. Berdasarkan data tersebut dapat dilihat hubungan antara daya adsorbsi dan lama waktu pengadukan. Semakin lama waktu maka adsorbansi semakin kecil. Hal ini disebabkan karena semakin lama waktu kontak adsorbat dengan adsorben maka semakin banyak adsorbat yang terserap sehingga semakin absorbansi yang terukur semakin kecil. Berdasarkan data di atas, maka dapat dihitung nilai zat yang diserap pada waktu tertentu. Hasil perhitungan diperoleh nilai konsentrasi pada waktu 2, 4, 6 dan 8 sebesar 88,956, 91,18, 94,32 dan 96,932 nm ml/gr. Data diatas menunjukkan hubungan antara zat yang diserap dengan konsentrasi akhir dari sampel yang telah diabsorbsi. Semakin banyak zat yang diserap maka konsentrasi zat yang tertinggal di dalam sampel semakin kecil. Hal ini sesuai dengan teori kinetika adsorpsi. Lamanya pengadukan akan meningkatkan gaya kinetik antara adsorben dengan adsorbat. Oleh karenanya lama waktu pengadukan berbanding lurus dengan daya adsorben, tetapi konsentrasi akhir berbanding terbalik dengan jumlah zat warna yang terserap.
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan data hasil pengamatan dan pembahasan, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Hasil absorbansi sampel dengan variasi waktu 2, 4, 6, 8 menit masingmasing adalah 2,959, 0,735, 0,680, 0,601, 0,535 nm dan konsentrasinya masing-masing adalah 2.9591, 0.7352, 0.6796, 0.6011, 0.5358 nm, 2. Jumlah zat warna yang terserap adalah 88.956, 91.18, 94.32 dan 96.932 nm ml/gram. 3. Lama waktu pengadukan berbanding lurus dengan adsorbansi dan konsentrasi. 4. Konsentrasi akhir berbanding terbalik dengan jumlah zat warna yang terserap.
DAFTAR PUSTAKA Widjanarko, Pamela Iryanti, dkk. 2014. Kinetika Adsorpsi Zat Warna Congo Red dan Rhodemine B dengan Menggunakan Serabut Kelapa Dan Ampas Tebu. Jurnal Teknik Kimia Indonesia. 5 (3) : 461-468. Srivastava, V. C, dkk. 2013. Characterization Of Mesoporous Rice Husk Ash (RHA) nd Adsorpsion Kinetics Of Metal Ion from Aqueous Solution Onto RHA. Jurnal Hazard Mater. 134 (3) : 257-267. Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Rineka Cipta, Jakarta.
LAMPIRAN Diketahui : Co = 2.9591 nm V = 20 ml m = 0.5 gram Ct (1) = 0.7352 nm Ct (2) = 0.6796 nm Ct (3) = 0.6011 nm Ct (4) = 0.5358 nm Ditanya : qt? Jawab : qt(1) = (Co-Ct) V/m = (2.9591 nm - 0.7352 nm) 20 ml/0.5 gram = (2.2239 nm) 40 ml/gr = 88.956 nm ml/gr ` qt(2) = (Co-Ct) V/m = (2.9591 nm - 0.6796 nm) 20 ml/0.5 gram = (2.2795 nm) 40 ml/gr = 91.18 nm ml/gr qt(3) = (Co-Ct) V/m = (2.9591 nm - 0.6011 nm) 20 ml/0.5 gram = (2.358 nm) 40 ml/gr = 94.32 nm ml/gr qt(4) = (Co-Ct) V/m = (2.9591 nm - 0.5358 nm) 20 ml/0.5 gram = (2.4233 nm) 40 ml/gr = 96.932 nm ml/gr
qt 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 Hubungan Ct dengan qt y = -40x + 118,36 R² = 1 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Ct Qt Linear (Qt) Grafik 1. Hubungan antara Ct dengan qt