Laporan Tetap Satuan Operasi Isoterm Adsorbsi.docx

LAPORAN TETAP SATUAN OPERASI ISOTERM ADSORBSI

DISUSUN OLEH : KELOMPOK 1

Anis Wahyu Ningsih

( 0616 4042 1613)

Djulius Aman Wijaya

( 0616 4042 1616)

Letri Yose Desmellani

( 0616 4042 1620)

Muhammad Bagas

( 0616 4042 1621)

Muhammad Hadiid Fadhlillah

( 0616 4042 1625)

Mutmainnah Ningtyas Kusuma

( 0616 4042 1626)

Nadia Zaky Fadillah

( 0616 4042 1953)

Pepi Ismareni

( 0616 4042 1628)

Rahmad Fajar

( 0616 4042 1630)

Shania Putri

( 0616 4042 1634)

Syahdillah Fadel Muhammad

( 0616 4042 1960)

Kelas

: 4KIA

Instruktur

: Ir. Fadarina HC., M.T.

JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI DIV TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2018

ISOTERM ADSORPSI

I. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mahasiswa mampu memahami pengertian adsorpsi dan klasifikasinya 2. Mahasiswa mampu menentukan fenomena yang terjadi dalam proses adsorpsi melalui pendekatan isotherm adsorpsi Langmuir dan isotherm adsorpsi Freundlich 3. Mahasiwa mampu menggunakan persamaan isotherm adsorpsi dalam pengolahan data mentah yang didapatkan dalam percobaan

II. ALAT DAN BAHAN 2.1 Bahan Yang Digunakan : 

HCl



NaOH



Karbon aktif



Zeolit



Indikator pp

2.1 Alat Yang Digunakan :  Seperangkat alat pengendap yang terdiri dari 5 kolom pengendap dan di lengkapai dengan pompa pengalir fluida  Gelas kimia  Labu ukur  Neraca analitik  Seperangkat alat distilasi

III. DASAR TEORI A. Adsorpsi Salah satu metode yang digunakan untuk menghilangkan zat pencemar dari air limbah adalah adsorpsi (Rios et al.,1999). Proses adsorpsi diharapkan dapat mengambil ion-ion logam berat dari perairan. Teknik ini lebih menguntungkan dibandingkan teknik yang lain dilihat dari segi biaya yang tidak terlalu besar serta tidak ada efek samping yang beracun (Blais et al., 2000).

Adsorpsi merupakan proses akumulasi adsorbat pada permukaan adsorbat yang disebabkan oleh gaya tarik antar molekul atau suatu akibat dari medan gaya pada permukaan padatan (adsorben) yang meanrik molekul-molekul gas,uap atau cairan (Oscik, 1982). Sedangkan Alberty and Daniel (1987) mendefinisikan adsorpsi sebagai fenomena yang terjadi pada permukaan. Adsorpsi secara umum di definisikan sebagai akumulasi sejumlah molekul, ion atau atom yang terjadi pada batas antara 2 fasa. Adsorpsi menyangkut akumulasi atau pemusatan substansi adsorbat pada adsorben dan dalam hal ini dapat tejadi pada antar muka 2 fasa. Fasa yang menyerap disebut adsorben dan fasa yang terserap disebut adsorbat. Kebanyakan adsorben adalah bahan-bahan yang memiliki pori karena beralangsung terutama pada dinding-dinding pori atau letak-letak tertentu didalam adsorben. Gaya tarik menarik antar suatu padatan dibedakan menjadi dua jenis yaitu gaya fisika dan gaya kimia yang masing-masing menghasilkan adsorpsi fisika (physisorption) dan adsorpsi kimia (chemisorption). Adsorpsi fisika adalah proses interaksi antara adsorben dan adsorbat yang melibatkan gaya-gaya antar molekul seperti gaya van der waals. Molekul yang terikat sangat lemah dan energy yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relative rendah sekitar 20kj/mol (Castellan, 1982). Sedangkan pada adsorpsi kimia, interaksi adsorben dan adsorbat melibatkan penentuan ikatan kimia. Adsorpsi kimia di awali dengan terajdi adsorpsi fisik, yaitu partikelpartikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben melalui gaya van der waals atau melalui ikatan hydrogen. Kemudian diikuti dengan adsorpsi kimia yang terjadi setelah adsorpsi fisika. Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen) dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat (Atkins,1999).

B. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi Secara umum, proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain (Oscik, 1982): 1. Sifat Adsorbat Besarnya adsorpsi zat terlarut tergantung pada kelarutannya dalam pelarut. Kenaikan kelarutan menunjukan ikatan yang kuat antara zat terlarut dan pelarut dan aksi sebaliknya terhadap adsorpsi oleh adsorben. Makin besar kelarutannya, ikatan zat pelarut dan zat terlarut semakin kuat sehingga adsorpsi akan semakin kecil karena sebelum adsorpsi terjadi diperlukan energy yang besar untuk memecah ikatan zat terlarut dengan pelarut.

2. Sifat Adsorben Luas permukaan adsorben sangat berpengaruh terutama untuk tersedianya tempat adsorpsi. Adsorpsi merupakan suatu kejadian permukaan sehingga besarnya adsorpsi sebanding dengan luas permukaan spesifik, makin besar luas permukaan maka makin besar pula adsorpsi yang terjadi. 3. pH Larutan pH

larutan

mempengaruhi

muatan

pada

permukaan

sehingga

mengubah

kemampuannya menyerap senyawa dalam bentuk ion. 4. Konsentrasi Adsorbat Pada umumnya adsorpsi akan meningkat dengan kenaikan konsentrasi adsorbat tetapi tidak berbanding lurus. Adsorpsi akan konstan jika terjadi kesetimbangan antara konsentrasi adsorbat yang diserap dengan konsentrasi yang tersisa dalam larutan. 5. Temperatur Reaksi yang terjadi pada adsorpsi biasanya eksotermis, oleh sebab itu adsorpsi akan besar jika temperatur rendah. 6. Waktu Kontak Waktu kontak yang cukup diperlukan untuk mencapai kesetimbangan adsorpsi. Jika fase cairan yang berisi adsorben diam, maka difusi adsorbat melalui permukaan adsorben akan lambat. Oleh karena itu diperlukan pengocokan untuk mempercepat proses adsorpsi. C. Isoterm Adsorpsi Adsorpsi merupakan fenomena di mana sejumlah kuantitas gas atau larutan menetap pada suatu permukaan. Sebagai contoh kontak antara gas atau larutan pada suatu logam. Interaksi yang terjadi akan menyebabkan sifat permukaan logam mengalami perubahan. Gas atau larutan yang tertarik disebut adsorbat sedangkan permukaan logam disebut adsorben (Cash, 2001). Model isotherm adsorpsi yang umum digunakan ada dua macam yaitu isotherm Langmuir dan isoterm Freundlich. a.

Adsorpsi Isoterm Langmuir Langmuir mengembangkan suatu. Model kuantitatif untuk menjelaskan fenomena

isoterm adsorpsi dengan pendekatan kinetika. Analog dari penurunan persamaan adsorpsi pada gas, Langmuir mengasumsikan bahwa pada permukaan adsorben terdapat situs-situs aktif yang

proporsional dengan luas permukaan. Model ini berdasar pada beberapa asumsi, yaitu (Sembodo, 2006) 1. Permukaan adsorben bersifat homogen, sehingga energi adsorpsi konstan pada seluruh bagian. 2. Tiap atom teradsorpsi pada lokasi tertentu di permukaan adsorben. 3. Tiap bagian permukaan hanya dapat menampung satu molekul atau atom. Penurunan persamaan isoterm adsorpsi Langmuir sistem cair-padat didasarkan pada kesetimbangan proses adsorpsi dan desorpsi adsorbat di permukaan padatan. Model persamaan Langmuir dinyatakan sebagai berikut: 𝑞𝑐 =

𝑄𝑏 𝐶𝑒 1 + 𝑏 𝐶𝑒

Bentuk linear persamaan tersebut dinyatakan dalam: 𝐶𝑒 1 𝐶𝑒 = + 𝑞𝑒 𝑄𝑏 𝑄 Dimana ge adalah jumlah adsorbat yang teradsorpsi per unit berat oleh adsorben (mg g-1), Ce adalah konsentrasi adsorbat dalam keadaan setimbang (mg L-1), sedangkan Q dan b adalah konstanta Langmuir. Nilai dari Q dan b dapat diperolah dari intersep dan slope dari plot persamaan Ce qe-1versus Ce.

b.

Adsorpsi Isotherm Freudlich Isotherm Freundlich digunakan untuk model kinetika adsorpsi pada permukaan

adsorben yang heterogen. Model isoterm Freundlich menjelaskan bahwa proses adsorpsi pada bagian permukaan adalah heterogen dimana tidak semua permukaan adsorben mempunyai daya adsorpsi. Model isoterm Freundlich menunjukkan lapisan adsorbat yang terbentuk pada

permukaan adsorben adalah multilaver. Hal tersebut berkaitan dengan ciri-ciri dari adsorpsi secara fisika dimana adsorpsi dapat terjadi pada banyak lapisan (multilayer) (Husin and Rosnelly, 2005). Asumsi yang digunakan: i) Tidak ada asosiasi dan disosiasi molekul-molekul adsorbat setelah teradsorpsi pada permukaan padatan. ii) Hanya berlangsung mekanisme adsorpsi secara fisis tanpa adanya adsorpsi kimia. iii) Permukaan padat bersfat heterogen Bentuk linear dari persamaan Freundlich dinyatakan dalam persamaan berikut: Qe = Kf C1/n .................................................................................................................(3) Dimana Kf dan n adalah konstanta Freundlich. Bentuk linear dari persamaan Freundlich dinyatakan dalam persamaan: Log qe = log Kf + 1/n log Ce ................................................................................................................. (4) Kontanta Kf dan n merupakan kapasitas adsorpsi dan intensitas adsorpsi. Nilai Kf dan n diperoleh dari intersep dan slope dari plot grafik antara log qe versus log Ce.

Log qe

log Ce

IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1. 500 gram masing-masing adsorben dimasukkan ke dalam kolom pengendap 2. Buat larutan HCl 4 M sebanyak 1000 mL, masing-masing 500 mL dimasukkan ke dalam kolom pengendap 3. Membuat larutan NaOH 3 M untuk kebutuhan titrasi 4. Adsorpsi berlangsung secara semi batch dengan mengeluarkan sample setiap 10 menit sebanyak 20 mL

5. 5 mL sampel keluaran adsorber dianalisa konsentrasinya dengan menggunakan NaOH yang sebelumnya sudah ditambahkan indikator PP 6. Mencatat data yang diperoleh, kemudian diolah perhitungannya, hasil perhitungan dianalisa V. DATA PENGAMATAN Waktu Adsorpsi

Konsentrasi Adsorbat

(menit)

Bentonit 250 gram

Bentonit 500 gram

10

0,178 M

0,11 M

20

0,068 M

0,056 M

30

0,02 M

0,018 M

VI. PERHITUNGAN 1) Pembuatan larutan HCl M1 =

𝜌.% .1000

=

𝐵𝑀

𝑔𝑟 . 𝑚

1,36

𝑚𝑙 𝑙

0,37 .1000 𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙

36,5

= 13, 7863 M 2) Konsentrasi larutan HCl setelah pengenceran M1V1 = M2V2 13,7863 M. 320 mL = M2. 1000 mL = 4,41 M 3) Pembuatan larutan NaOH gram = M xV x BM = 0,1 M x 0,25 L x 40 gr/mol = 1 gram 4) Konsentrasi larutan HCl setelah adsorbsi 4.1.Adsorbsi dengan 250 gr bentonit (t= 30 menit) VNaOH = 1 mL MHCl x VHCl = 0,1 M x 1 mL MHCl = 0,02 M 4.2.Adsorbsi dengan 500 gr bentonit (t= 30 menit) VNaOH = 0.9 mL

MHCl x VHCl = 0,1 M x 0,9 mL MHCl = 0,018 M 4.3.Adsorbsi dengan 500 gr bentonit (t= 20 menit) VNaOH = 2,8 mL MHCl x VHCl = MNaOH x VNaOH MHCl x 5 mL = 0,1 M x 2,8 mL MHCl = 0,056 M 4.4.Adsorbsi dengan 250 gr bentonit (t= 20 menit) VNaOH = 3,4 mL MHCl x VHCl = MNaOH x VNaOH MHCl x 5 mL = 0,1 M x 3,4 mL MHCl = 0,068 M 4.5. Adsorbsi dengan 250 gr bentonit (t= 10 menit) VNaOH = 8,9 mL MHCl x VHCl = MNaOH x VNaOH MHCl x 5 mL = 0,1 M x 8,9 mL MHCl = 0,178 M 4.6. Adsorbsi dengan 500 gr bentonit (t= 10 menit) VNaOH = 5,5 mL MHCl x VHCl = MNaOH x VNaOH MHCl x 5 mL = 0,1 M x 5,5 mL MHCl = 0,11 M VII. ANALISA Adsropsi merupakan akumulasi adsorbat pada permukaan adsorben yang disebabkan oleh gaya Tarik menarik antarmolekul atau akibat dari meda gaya permukaan adsorben. Model isotherm Freundlich menjelaskan bahwa proses adsorbs pada bagian permukaan adalah heterogen dimana tidak semua permukaan adsorben mempunyai daya adsorpsi. Praktikum Isoterm adsorbs ini bertujuan untuk mengolah data mentah dari percobaan. Adsorben yang digunakan adalah bentonite dengan berat 250 gr dan 500 gr. Sementara adsorbatnya adalah HCl 4,41 ml.

Sebanyak 1000 ml HCl 4,41 M diumpan kedalam tangka penampung, kemudian larutan HCl tersebut dialirkan kedua kolom yang berisi masing masing adsorben bentonite 250 gr dan 500 gr. Proses adsorbs dilakukan selama 10, 20 dan 30 menit. Setiap 10 menit, diambil 5 ml HCl dari masing masing kolom untuk dihitung / dianalisa kadar HClnya. Setelah dilakukan perhitungan, kadar HCl dalam 10 menit adsorbs adalah : 0,178M pada 250 gr dan 0,11M pada 500 gr bentonite. Kadar HCl dalam 20 menit adsorbs adalah : 0,068M pada 250 gr bentonite dan 0,056M pada 500 gr bentonite. Kadar HCl dalam 30 menit adsorbs adalah 0,02M pada 250 gr bentonite dan 0,018M pada 500 gr bentonite. Dapat dianalisa bahwa semakin lama adsorbs berlangsung maka semakin banyak konsentrasi HCl yang terserap. Hal ini juga berlaku pada banyaknya adsorben dimana semakin banyak adsorben yang digunakan, maka semakin banyak konsentrasi yang terserap. VIII. KESIMPULAN Pada percobaan ini dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu : 1. Isoterm Adsorpsi ialah suatu proses/metode yang digunakan untuk melakukan penyerapan adsorbat dari adsorben pada temperatur yang lebih kurang sama. 2. Isoterm Adsorpsi terbagi menjadi 2 jenis: a. Isoterm Langmuir b. Isoterm Freunlich 3. Faktor yang mempengaruhi Adsorpsi : a. Sifat Adsorbat b. Sifat Adsorben c. pH Larutan d. Konsentrasi Adsorbat e. Temperatur f. Waktu 4. Semakin banyak adsorben, maka makin namyak yang terserap. 5. Semakin lama waktu kontak, maka makin kecil konsentrasi adsorbat. IX . DAFTAR PUSTAKA Jobsheet Penuntun Praktikum “Satuan Operasi : Isoterm Adsorpsi”.Politeknik Negeri Sriwijaya, 2018, Palembang. Https://Dokumentips/Isoterm-Adsorpsi.html?m=1Diakses pada 3 Juli 2018.

GAMBAR ALAT

Gelas kimia

termometer

neraca analitik

Bola karet

Erlenmeyer

pipet ukur

Kaca arloji

pengaduk

mortar

Seperangkat Alat Pengendap