Laporan Isoterm Adsorbsi Karbon Aktif

7/28/2019 Laporan Isoterm Adsorbsi Karbon Aktif

1/13

ISOTERM ADSORBSI KARBON AKTIF

A. TujuanMempelajari isoterm adsorpsi menurut Freudlich bagi proses adsorpsi asam asetat

pada arang.

B. Dasar TeoriKarbon aktif dapat dibuat dari bahan yang mengandung karbon dalam jumlah

cukup tinggi. Salah satu bahan baku karbon aktif yang potensial adalah tempurung

kelapa. Pemanfaatannya sebagai bahan baku karbon aktif selain karena harganya yang

murah juga karena dapat mengurangi limbah pertanian. Penggunaan karbon aktif di

Indonesia mulai berkembang dengan pesat, yang dimulai dari pemanfaatannya sebagai

adsorben untuk pemurnianpulp, air, minyak, gas, dan katalis. Namun, mutu karbon aktif

domestik masih rendah, dengan demikian perlu ada peningkatan mutu karbon aktif

tersebut. Karbon aktif dapat dijadikan sebagai zat pengadsorbsi atau adsorben.

Arang adalah padatan berpori hasil pembakaran bahan yang mengandung

karbon. Arang tersusun dari atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen

membentuk struktur heksagonal datar dengan sebuah atom C pada setiap sudutnya.

Susunan kisi-kisi heksagonal datar ini tampak seolah-olah seperti pelat-pelat datar yang

saling bertumpuk dengan sela-sela di antaranya.

Sebagian pori-pori yang terdapat dalam arang masih tertutup oleh hidrokarbon

dan senyawa organik lainnya. Komponen arang ini meliputi karbon terikat, abu, air,

nitrogen, dan sulfur yang mempunyai luas permukaan dan jumlah pori sangat banyak.

Manes (1998) mengatakan bahwa karbon aktif adalah bentuk umum dari berbagai

macam produk yang mengandung karbon yang telah diaktifkan untuk meningkatkan luas

permukaannya. Karbon aktif berbentuk kristal mikro karbon grafit yang pori-porinya

telah mengalami pengembangan kemampuan untuk mengadsorpsi gas dan uap dari

campuran gas dan zat-zat yang tidak larut atau yang terdispersi dalam cairan. Luas

permukaan, dimensi, dan distribusi karbon aktif bergantung pada bahan baku,

pengarangan, dan proses aktivasi. Berdasarkan ukuran porinya, ukuran pori karbon aktif

diklasifikasikan menjadi 3, yaitu mikropori (diameter 50 nm).

Karbon aktif dibedakan menjadi 2 berdasarkan fungsinya, yaitu karbon adsorben

gas (gas adsorbent carbon): Jenis arang ini digunakan untuk mengadsorpsi kotoran

berupa gas. Pori-pori yang terdapat pada karbon aktif jenis ini tergolong mikropori yang


2/13

menyebabkan molekul gas akan mampu melewatinya, tetapi molekul dari cairan tidak

bisa melewatinya. Karbon aktif jenis ini dapat ditemui pada karbon tempurung kelapa.

Selanjutnya adalah karbon fasa cair (liquid-phase carbon). Karbon aktif jenis ini

digunakan untuk mengadsorpai kotoran atau zat yang tidak diinginkan dari cairan atau

larutan. Jenis pori-pori dari karbon aktif ini adalah makropori yang memungkinkan

molekul berukuran besar untuk masuk. Karbon jenis ini biasanya berasal dari batu bara,

misalnya ampas tebu dan sekam padi.

Aktivasi adalah perubahan fisik berupa peningkatan luas permukaan karbon aktif

dengan penghilangan hidrokarbon. Ada dua macam aktifasi, yaitu aktivasi fisika dan

kimia. Aktivasi kimia dilakukan dengan merendam karbon dalam H3PO4, ZnCl2,

NH4Cl, dan AlCl3 sedangkan aktivasi fisika menggunakan gas pengoksidasi seperti

udara, uap air atau CO2. (Puspitasari, 2006)

Adsorbsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan

zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaaan zat tersebut.

Untuk proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi tergantung pada beberapa

faktor, yaitu :

a. Jenis adsorben

b.Jenis adsorbat

c. Luas permukaan adsorben

d. Konsentrasi zat terlarut

e. Temperatur

Bagi suatu sistem adsorbsi tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang

teradsorpsi persatuan luas atau persatuan berat adsorben dengan konsentrasi yang

teradsorpsi pada temperatur tertentu disebut dengan isoterm adsorbsi ini dinyatakan

sebagai:

x/m = k. Cn.........................................................................................................(1)

dalam hal ini :

x = jumlah zat teradsorbsi (gram)

m = jumlah adsorben (gram)

C = konsentrasi zat terlarut dalam larutan, setelah tercapai kesetimbangan adsorpsi

k dan n = tetapan, maka persamaan (1) menjadi :

log x/m = log k + n log c................................................................................(2)


3/13

persamaan ini mengungkapkan bahwa bila suatu proses adsorbsi menuruti

isoterm Freundlich, maka aluran log x/m terhadap log C akan merupakan garis lurus.

Dari garis dapat dievaluasi tetapan k dan n. (Sri Wahyuni, 2013).

C. Alat dan BahanAlat:

1. Cawan Porselen

2. Larutan Erlenmeyer

3. Buret

4. Pipet Volume

5. Corong kaca

6. Kaki tiga

7. Kaca Asbes

8. Pembakar Spirtus

9. Pengaduk kaca

10.Statif

11.Stopwatch

12.Kertas Saring

13.Neraca Analitik

Bahan:

1. Larutan asam asetat dengan konsentrasi 0,5 N; 0,25 N; 0,125 N; 0,0625 N; 0,0313 N;

0,156 N

2. Larutan standar NaOH 0,1 N

3. Adsorben arang aktif atau karbon

4. Indikator PP

5. Aquadest


4/13

D. Cara Kerja


5/13

E. Data PengamatanKonsentrasi

CH3COOH

Volume Titrasi Awal Volume Titrasi Akhir

CH3COOH NaOH 0,1 M (ml) CH3COOH NaOH 0,1 M (ml)

0,5 N 5 25,75 25,85 5 25,60 25,55

0,25 N 5 12,95 12,95 5 12,45 12,450,125 N 10 13,65 13,60 10 12,90 12,80

0,0625 N 10 7,10 6,50 10 5,25 5,20

0,0313 N 10 3,30 3,30 10 2,20 2,35

0,0156 N 10 1,60 1,60 10 1,10 1,15

F. Hasil dan PembahasanNo. Massa (gram) Konsentrasi CH3COOH (N) X (gram)

awal akhir C

1. 1,0075 0,516 0,5115 0,00450 0,027 0,0268

2. 1,0020 0,259 0,249 0,01000 0,06 0,059883. 1,0020 0,13625 0,1285 0,00775 0,0465 0,0464

4. 1,0020 0,068 0,05225 0,01575 0,0945 0,0943

5. 1,0003 0,033 0,02275 0,01025 0,0615 0,0615

6. 1,0003 0,016 0,01125 0,00475 0,0285 0,0285

Grafik 1. C vs

y = 5.9938x - 5E-05

R = 1

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.080.09

0.1

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018

x/m

C

Grafik C vs x/m


6/13

Grafik 2. log C vs log x/m

Adsorbsi merupakan proses pengumpulan zat terlarut dipermukaan media dan

merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau cair yang kontak dengan zat-zat

lainnya. Contoh dari reaksi adsorpsi adalah karbon aktif arang digunakan untuk

menghilangkan bau, warna dan rasa air termasuk logam-logam ion berat dalam

pengolahan air minum.

Larutan asam asetat yang digunakan dalam praktikum ini memiliki beberapa

variasi konsentrasi, yakni: (1) tidak mendapat perlakuan apa-apa dan (2) ditambah

dengan arang aktif, ditutup rapat, dikocok, setiap jangka waktu 10 menit dalam 30 menit

pertama, dan kemudian disaring. Selanjutnya, semua larutan tersebut dititrasi dengan

larutan NaOH 0,1 N untuk mendapatkan konsentrasi awal (larutan asam asetat murni)

dan konsentrasi akhir (larutan asam asetat + arang). Penentuan konsentrasi awal dak

akhir larutan asam asetat disini menggunakan rumus pengenceran, yakni V1.M1=V2.M2

Konsentrasi awal dan akhir yang didapat berdasarkan hasil praktikum kemudian

dikurangkan untuk mengetahui harga C larutan asam asetat. Selain itu, data konsentrasi

tersebut juga dapat digunakan untuk menghitung harga X (gram) dengan rumus X =

massa x Mr x 100/1000. Akhirnya, berdasarkan analisis data yang telah dilakukan,

dihasilkan 2 grafik yang berbentuk linier, yakni grafik C vs X/m dan grafik log X/m vs

log C. Terbentuknya grafik linier dalam praktikum ini menunjukkan bahwa isotherm

adsorbsi yang berlangsung disini memang benar merupakan isotherm adsorbsi

Freundlich.

y = 1.0021x + 0.7816

R = 1

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

logx/m

log C

Grafik log C vs log x/m


7/13

Berdasarkan persamaan grafik Isoterm Adsorpsi Freundlich (log x/m vs log c)

jika dianalogikan dengan persamaan Freundlich maka akan didapat nilai k dan n.

Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut:

Log (x/m) = log k + 1/n log c

sedangkan persamaan grafik Isotherm Adsorpsi Freundlich adalah

y = 1,002x + 0,781

Jadi, didapat nilai Log k = +0,781 dan 1/n = 1,002. Maka nilai k adalah 0,1675

dan nilai n adalah 0,998.

Mengenai gambar grafik log x/m vs log C yang dihasilkan sudah sesuai dengan

teori isotherm adsorpsi Freundlich yaitu grafik berupa garis linear sedangkan grafik C vs

x/m belum sesuai dengan teori isotherm adsobsi Langmuir karena seharusnya grafik

seperti setengah trapezium mengalami kenaikan dan selanjutnya terjadi kekonstanan.

Namun dari hasil percobaan ini grafik mengalami terus mengalami kenaikan. Hal ini

mungkin terjadi karena kekurang cermatan praktikan dalam mengencerkan larutan asam

asetat yang akan digunakan, atau ketidaktepatan praktikan dalam memanaskan arang

sehingga arang yang digunakan bukan merupakan absorben yang baik (bisa bekerja

secara maksimal).

G. Kesimpulan dan SaranKesimpulan

1. Percobaan ini tergolong isotherm adsorpsi Freundlich. Oleh karenanya, didapatkan

kurva antara log C dengan Log x/m berbentuk linear.

2. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dalam percobaan ini dapat dituliskan

y=1,002x0,781. Dengan K = 6,0395 dan n = 0,998.

Saran

1. Teliti dalam melakukan titrasi dan mengencerkan larutan.

2. Teliti dalam menimbang massa zat.

3. Menggunakan waktu praktikum secara efisien.

H. Daftar PustakaHarfi. 2003. Senyawa-Senyawa Organik. Jakarta: Bumi Aksara.

Kustanto. 2000. Karbon Aktif dalam Kehidupan Sehari-hari. Jogjakarta: Universitas

Gadjah Mada.


8/13

Sudarman. 2001.Manfaat Arang Aktif. Makassar: Universitas Hassanudin.

Wahyuni, Sri. 2013. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Universitas

Negeri Semarang.

Semarang, 7 April 2013

Praktikan

Lailatul Isnaeni

4311411021


9/13

LAMPIRAN

Jawaban Pertanyaan

1. Percobaan ini termasuk ke dalam adsorbsi secara fisika karena ikatan yang terlibat dalam

adsorbsi yaitu ikatan yang lemah yang merupakan ikatan van der waals dan melalui

panas yang rendah.

2. Perbedaan kedua adsorbsi:

- Adsorpsi secara kimia merupakan adsorbsi menggunakan senyawa kimia.

a. Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia.

b. Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai -500 kJ/mol.

c. Membentuk lapisan monolayer.

d. Contoh: ion exchange.

- Adsorpsi secara fisika merupakan adsorpsi menggunakan sifat fisika.

a. Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der waals.

b. Mempunyai entalpi reaksi melibatkan energi aktivasi -4 sampai -40 kJ/mol.

c. Dapat membentuk lapisan multilayer.

d. Tidak melibatkan energi aktivasi.

e. Contoh: adsorpsi oleh karbon aktif.

3. Pengaktifan arang dengan cara pemanasan:

a. L-karbon (L-AC) yaitu karbon aktif yang dibuat dengan oksidasi pada suhu 300oC

400oC (570o-750oF) dengan menggunakan udara atau oksidasi kimia. L-AC sangat

cocok dalam mengadsorbsi ion terlarut dari logam berat basa seperti Pb2+, Cu2+,

Cd2+, Hg2+. Karakter permukaannya yang bersifat asam akan berinteraksi dengan

logam basa. Regenerasi dari L-AC dapat dilakukan menggunakan asam atau garam

seperti NaCl hampir sama pada perlakuan pertukaran ion.

b. H-karbon (H-AC) yaitu karbon aktif yang dihasilkan dari proses pemasakan pada

suhu 800o-10000C (1470o-1830oF) kemudian didinginkan pada atmosphere inersial.

H-AC memiliki permukaan yang bersifat basa sehingga tidak efektif dalam

mengadsorbsi logam berat alkali pada suatu larutan air tetapi sangat lebih effisien

dalam mengadsorbsi kimia organik, partikulat hidrofobik, dan senyawa kimia yang

mempunyai kelarutan yang rendah dalam air. Akan tetapi H-AC dapat dimodifikasi

dengan menaikan angka asiditas. Permukaan yang netral akan mengakibatkan tidak

efektifnya dalam mereduksi dan mengadsorbsi kimia organik sehingga efektif


10/13

mengadsorbsi ion logam berat dengan kompleks khelat zat organik alami maupun

sintetik dengan menetralkannya.

4. Isoterm Freudlich untuk adsopsi gas pada permukaan zat padat kurang baik atau

memuaskan. Hal ini terjadi karena pada adsorbsi Freudlich situs-situs aktif pada

permukaan adsorben bersifat heterogen. Gas merupakan campuran yang homogen

sehingga kurang cocok jika digunakan dalam isoterm Freudlich.

Batasannya: Adsorpsi Freudlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben bersifat

heterogen.

5. Karena pada isoterm Freudlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben bersifat

heterogen, sedangkan adsorpsi pada langmuir bersifat homogen. Ketika mengadsorbsi

gas yang wujudnya campuran yang homogen. Ketika mengadsopsi gas yang

wujudnya campuran yang homogen, maka adsorbsi Freudlich kurang cocok. Dari

percobaan yang telah dilakukan adsorbsi ini terbentuk adsorbsi langmuir.

Perhitungan

Konsentrasi CH3COOH awal Konsentrasi CH3COOH akhir

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 5 = 0,1 . 25,8

N1 = 0,516

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 5 = 0,1 . 21,5

N1 = 0,5115

N1 . V1 = V2 . V2

N1 . 5 = 0,1 . 12,95

N1 = 0,259

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 5 = 0,1 . 11,2

N1 = 0,249

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 10 = 0,1 . 13,625

N1 = 0,13625

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 10 = 0,1 . 10,3

N1 = 0,1285

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 10 = 0,1 . 6,8

N1 = 0,068

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 25 = 0,1 . 13,0

N1 = 0,05225

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 10 = 0,1 . 3,3

N1 = 0,033

N1 . V1 = M2 . V2

N1 . 25 = 0,1 . 7,4

N1 = 0,02275

N1 . V1 = N2 . V2

N1 . 10 = 0,1 . 1,6

N1 = 0,016

N1 . V1 = M2 . V2

N1 . 25 = 0,1 . 3,0

N1 = 0,01125


11/13

Perubahan Konsentrasi

a. CH3COOH 0,5 N

C = Mawal - Makhir

= 0,516-0,5115

= 0,00450 M

b. CH3COOH 0,25 N

C = Mawal - Makhir

= 0,259-0,249

= 0,01000M

c. CH3COOH 0,125 N

C = Mawal - Makhir

= 0,13625-0,1285

= 0,00775 M

d. CH3COOH 0,0625 N

C = Mawal - Makhir

= 0,068-0,05225

= 0,01575 M

e. CH3COOH 0,0313 N

C = Mawal - Makhir

= 0,033-0,02275

= 0,01125 M

f. CH3COOH 0,0156 N

C = Mawal - Makhir

= 0,016-0,01125

= 0,00475 M

Menghitung log C

a. CH3COOH 0,5 N

log C = log 0,00450

= -2,3468

b. CH3COOH 0,25 N

log C = log 0,01000

= -2

c. CH3COOH 0,125 N

log C = log 0,00775

= -2,1107

d. CH3COOH 0,0625 N

log C = log 0,01575

= -1,8027

e. CH3COOH 0,0313 N

log C = log 0,01025

= -1,9893

f. CH3COOH 0,0156 N

log C = log 0,00475

= -2,3233

Menghitung Jumlah zat ynag teradsorbsi (x)

1. x1 = (Cawal-Cakhir) x Mr x V / 1000

= 0,00450 x 60 x 100 / 1000

= 0,027gram


= 0,01000 x 60 x 100 / 1000

= 0,06 gram


= 0,00775 x 60 x 100 / 1000

= 0,0465 gram


12/13


= 0,001575 x 60x 100 / 1000

= 0,0945 gram


= 0,01025 x 60 x 100 / 1000

= 0,0615 gram


= 0,00475 x 60 x 100 / 1000

=0,0285 gram

Menghitung x/m

a. CH3COOH 0,5 N

= 0,0268

b. CH3COOH 0,25 N

= 0,05988c. CH3COOH 0,125 N

= 0,0464

d. CH3COOH 0,0625 N

= 0,0943

e. CH3COOH 0,5 N

= 0,0615

f. CH3COOH 0,5 N

= 0,0285

Menghitung log x/m

a. CH3COOH 0,5 N

log

= -1,5718

b. CH3COOH 0,25 N

log

= -1,2227

c.

CH3COOH 0,125 N

log

= -1,3335

d. CH3COOH 0,0625 N

log

= -1,0255

e. CH3COOH 0,0313 N

log

= -1,2110

f. CH3COOH 0,0156 N

log

= -1,5


13/13

Documents

Laporan Isoterm Adsorbsi Karbon Aktif