BAB 1. PENDAHULUAN

 

1.1  Latar Belakang

Adsorpsi merupakan proses pemisahan dimana komponen dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben). Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap dilepaskan pada adsorpsi kimia yang merupakan ikatan kuat antara penyerap dan zat yang diserap sehingga tidak mungkin terjadi proses yang bolak-balik.

Aplikasi adsorpsi sering kita jumpai pada kehidupan sehari-hari. Misalnya, pada sistem pengolahan air limbah industri tekstil yang banyak ditujukan untuk menghilangkan warna dan yang umum digunakan adalah koagulasi-flokulasi. Alternatif pengganti untuk proses koagulasi-flokulasi adalah proses adsorpsi dengan menggunakan karbon aktif. 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. Mengurangi biaya yang dibutuhkan dilakukan modifikasi proses dengan menggunakan sistem kombinasi fisik dan biologi, yaitu dengan memasukkan karbon aktif ke tangki aerasi lumpur aktif. Pemakaian karbon aktif dalam tangki aerasi lumpur aktif menghasilkan efisiensi pengolahan yang lebih baik dan biaya yang lebih ekonomis dibandingkan proses koagulasi-flokulasi dan proses adsorpsi denga karbon aktif.

Perubahan kimia selalu diiringi dengan entalpi, begitu juga pada proses adsorpsi. Besarnya perubahan entalpi adalah sama besar dengan selisih antara entalpi hasil reaksi dam jumlah entalpi pereaksi. Entalpi itu sendiri adalah Jumlah total dari semua bentuk energi itu disebut entalpi (H). Praktikum kali ini akan membahas tentang entalpi adsorpsi.

 

1.2  Tujuan Percobaan

  • Mempelajari secara kuantitatif sifat-sifat adsorpsi dari suatu bahan adsorben.

 

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

 

2.1 Material Safety Data Sheet

2.1.1        MSDS Asam Asetat (CH3COOH)

Asam asetat, asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH, CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat murni disebut asam asetat glasial adalah cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16.7°C. Adapun sifat fisika dan kimia dari asam asetat adalah sebagai nama alternatif Asetil Hidroksida, rumus molekul CH3COOH, massa molar 60,05 g/mol, massa jenis 1,049 g/cm3, fase cairan 1,266 g/cm3, titik lebur 16,50C (289.6 ± 0.5 K) (61.6 °F), titik didih 118.1 °C (391.2 ± 0.6 K) (244.5 °F), keasaman (pKa) 4,76, pada 250C penampilan jernih, cairan tak berwarna. (Anonim, 2011).

2.1.2        MSDS Sodium Hidroksida (NaOH)

Natrium hidroksida (sodium hidroksida) juga dikenal sebagai soda kaustik, adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air. NaOH digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. NaOH bersifat lembab cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas, sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Ia Adapun sifat fisika dan kimia dari NaOH adalah sebagai berikut massa molar 39,9971 g/mol,  massa jenis 2,1 g/cm3, titik leleh 3180C (5910K), titik didih 13600C (16630K), kelarutan dalam air 111 g/100mL (200C) dan kebasaan  -2,43 ( Anonim, 2010 ).

2.1.3        MSDS Karbon Aktif

Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri (Anonim, 2010 ).

2.1.4        MSDS Indikator pp

Indikator  asam basa adalah zat yang dapat berubah warna apabila pH lingkungannya berubah.  Indikator  pp yang memiliki trayek PH sebesar 8,9-9,6 termasuk juga kedalam indikator  satu  macam warna yang berwarna merah dalam keadaan basa tetapi tidak berwarna dalam keadaan asam. Rumus molekul     C20H14O4, massa molar            318,32 g mol-1, titik leleh 262,5 OC, dan massa jenis 1,377 g/cm3 pada 320C (Anonim, 2010 ).

 

2.2 Entalpi Adsorpsi

Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan pada permukaan suatu adsorben, Misainya zat padat akan menarik molekul-molekul gas atau zat cair pada permukaannya. Jika ditinjau dari satu molekul, maka molekul ini akan dikelilingi molekul yang lain yang tidak mempunyai gaya tarik yang seimbang. Molekul yang di permukaan gaya tariknya tidak seimbang, karena salah satu arah tidak ada molekul yang lain yang menarik, akibatnya pada permukaan itu akan mempunyai gaya tarik (kecil). Adsorpsi dipengaruhi oleh :

  1. macam adsorpsi
  2. macam zat yang diadsorpsi
  3. kosentrasi masing-masing
  4. luas permukaan
  5. temperatur
  6. tekanan

(Tim Penyusun Praktikum, 2011).

Molekul dan atom dapat menempel pada permukaan dengan dua cara. Fisisorpsi (kependekan dari adsorpsi fisika), terdapat interaksi Van Der Waals antar adsorpat dan substrat. Antaraksi Van Der Waals mempunyai jarak jauh, tetapi lemah, dan energi yang dilepaskan jika partikel terfisiorpsi mempunyai orde besaran yang sama dengan entalpi kondensasi. Kuantitas energi sekecil ini dapat diadsorpsi sebagai vibrasi kisi dan dihilangkan sebagai gerakan termal. Molekul yang melambung pada permukaan seperti batuan itu akan kehilangan energinya perlahan-lahan dan akhirnya teradsorpsi pada permukaan itu, dalam proses yang disebut akomodasi. Entalpi fisorpsi dapat diukur dengan mencatat kenaikan temperatur sampel dengan kapasitas kalor yang diketahui, dan nilai khasnya berada di sekitar 20 kJ mol-1. Perubahan entalpi yang kecil ini tidak cukup untuk menghasilkan pemutusan ikatan, sehingga molekul yang terfisisorpsi tetap mempertahankan identitasnya, walaupun molekul itu dapat terdistorsi dengan adanya penukaran (Atkins, 1997).

Jenis-jenis adsorpsi ada dua macam :

  1. Adsorpsi fisik atau Van der waals

-    Panas adsorpsi rendah (~ 10.000 kal/mol )

-    Kesetimbangan adsorpsi reversibel dan cepat

Misalnya : adsorpsi gas pada charcoal.

  1. Adsorpsi kimia atau adsorpsi aktifasi

-    Panas adsorpsi tinggi (20.000-100.000 kal.mol )

-    Adsorpsi disini terjadi dengan pembentukan senyawa kimia, hingga ikatannya lebih kuat.

Misalnya : Adsorpsi CO pada W, adsorpsi O2 pada Ag, Au, Pt, C, adsorpsi H2 pada Ni (Sukardjo, 1997).

Proses adsorpsi ini merupakan peristiwa dimana partikel koloid menyerap partikel bermuatan dari fase pendispersinya, sehingga partikel koloid menjadi bermuatan. Jenis muatannya tergantung pada jenis partikel bermuatan yang diserap apakah anion atau kation. Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap ditempatkan ke suatu hamparan tetap dan fluida kemudian dialirkan melalui hamparan tetap tersebut sampai zat padat itu mendekati jenuh dan pemisahan yang dikehendaki tidak dapat berlangsung lagi. Kebanyakan zat pengadsorpsi adalah adsorben. Bahan-bahan yang berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori (Gedehece, 2009).

Proses adsorpsi dapat digambarkan sebagai proses dimana molekul meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat adsorben akibat kimia dan fisika. Ahli pengolahan air membagi adsorpsi menjadi tiga langkah, yaitu :

  • Makrotransport : perpindahan zat pencemar, disebut juga adsorbat (zat yang diadsorpsi), di dalam air menuju permukaan adsorban.
  • Mikrotransport : perpindahan adsorbat menuju pori-pori di dalam adsorban.
  • Sorpsi : pelekatan zat adsorbat ke dinding pori-pori atau jaringan pembuluh kapiler mikroskopis.

(Gedehace, 2009 ).

Permukaan antara dua fasa yang bersih (seperti antara gas–cairan dan cairan–cairan) ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga inilah yang akan teradsorpsi pada permukan dan komponen ini akan sangat mempengaruhi sifat permukaan. Contoh bila komponen ketiga tadi adalah n-pentanol (alkohol rantai pendek), yang dilarutkan dalam air maka ketegangan permukaan air–udara akan berkurang karena adanya adsorpsi n-pentanol tadi. Contoh lain adalah penambahan sabun untuk menstabilkan emulsi air–minyak. Kestabilan akan meningkat karena dalam kasus ini molekul sabun akan teradsorpsi pada permukan antara kedua cairan dan menurunkan tegangan permukaan. Kasus diatas, komponen ketiga yang ditambahkan adalah molekul yang teradsorpsi pada permukaan (dan karenanya dinamakan sebagai surface active / surfaktan) (Bird, 1993).

Adsorben yang permukaannya besar, maka adsorpsinya juga makin besar. Makin besar konsentrasi, makin banyak zat yang diadsorpsi. Sifat adsorpsi pada permukaan zat padat adalah sangat selektif, contohnya pada campuran zat hanya satu komponen yang diadsorpsi oleh zat padat tertentu. Pengaruh konsentrasi larutan terhadap adsorpsi dapat dinyatakan sebagai berikut :

 

dimana :

X          = berat zat yang diadsorpsi

m          = berat adsorben

c           = berat adsorben pada keadaan setimbang

n  & k  = tetapan adsorpsi

Jika ditulis dalam logaritrna :

log = n log C + log k

maka dengan membuat grafik log  lawan log C, maka n dan k dapat ditentukan ( slope = n dan log k = intersep).

Menurut persamaan Langmuir (adsorpsi isoterm Langmuir) dengan notasi yang sama, hanya bentuk-bentuk tetatapannya yang berbeda.

Persamaan Langmuir :

dapat ditulis sebagai:

Maka dengan membuat grafik  lawan c maka akan diperoleh garis lurus, dengan  = slope dan = intersep (Tim Penyusun, 2011).

 

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

  • Erlenmeyer 250 mL
  • Buret 50 mL
  • Corong gelas
  • Kertas saring

3.1.2 Bahan

  • Larutan Asam Asetat 1 N
  • Larutan standart NaOH 0,5 M
  • Karbon aktif
  • Indikator PP

 

3.2 Prosedur Percobaan

  1. Dibuat: masing-masing larutan asam asetat sebanyak 50 ml, dengan konsentrasi (normalitas) : 1;0.8; 0,6; 0,4; 0,2; 0,1.
  2. Diambil 10 ml tiap-tiap larutan asam asetat untuk dititrasi dengan 0,5 N NaOH dengan menggunakan indikator pp. Hasil titrasi menunjukan konsentrasi asam asetat mula-mula.
  3. Diambil setiap larutan sebanyak 25 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan tambahkan ke dalam masing-masing larutan 1 gram adsorben (karbon aktif), kocok dan tutup dengan kertas saring dan diamkan selama 30 menit. Masing-masing filtrat diambil 10 ml dan diberi indikator 2 tetes, kemudian dititrasi dengan larutan standar 0,5 N larutan NaOH, sehingga dapat diketahui asam asetat sisa yang ada dalam larutan. Asam asetat yang diadsorpsi dapat ditentukan.
About these ads