NORIT SEBAGAI ADSORBEN

NORIT SEBAGAI ADSORBEN

A.    TUJUAN

Tujuan dari percobaan ini yaitu mengkaji proses adsorpsi menggunakan norit.

B.     LANDASAN TEORI

Adsorpsi merupakan suatu  fenomena permukaan dengan terjadinya akumulasi suatu spesies pada batas permukaan padatan-fluida. Adsorpsi dapat terjadi karena gaya tarik menarik secara elektrostatis maupun gaya tarik menarik yang diperbesar dengan ikatan koordinasi hidrogen atau ikatan Van der Waals. Adsorpsi secara fisika (physorption) terjadi jika adsorbat dan permukaan adsorben berikatan hanya dengan ikatan Van der Waals. Molekul adsorbat terikat lemah dan panas adsorpsinya rendah.  Adsorpsi secara kimiawi (chemisorption) terjadi jika molekul adsorbat terikat dengan suatu reaksi kimia dengan permukaan adsorben. Karena adanya ikatan kimia yang terputus dan terbentuk selama proses, maka panas adsorpsinya hampir sama dengan panas reaksi kimia. Hubungan antara jumlah adsorbat yang terjerap dengan konsentrasi adsorbat dalam larutan pada keadaan kesetimbangan dan suhu tetap dapat dinyatakan dengan isoterm adsorpsi (Sembodo, 2005).

Adsorpsi adalah dasar dari banyak metode kromatografi yang memberikan sarana-sarana siap pakaiuntuk mengisolasi senyawa-senyawa yang mempunyai arti penting dalam proses biokimiawi. Penyerapan dan elusi terjadi dibawah kondisi-kondisi yang tepat dan terkendali, misalnya pH dan kekuatan ionik (Makfoel, 2002).

Adsorpsi  adalah  pengambilan  kom-ponen  dari  gas  atau  cairan  dengan penjerapan  oleh  suatu  padatan.  Pada penjerapan,  zat  yang  diserap  menempel pada  permukaan  padatan,  tidak  sampai  ke dalam  padatan.  Kapasitas  adsorpsi  ini biasanya  kecil,  tetapi  bisa  mengambil komponen-komponen  yang  jumlahnya  sangat kecil  (traces)  dari  gas  atau  cairan.  Ikatan adsorpsi  bisa  berupa  ikatan  fisis  ataupun ikatan  kimia.  Proses  ion-  exchange  dapat pula  digolongkan  ke  dalam  adsorpsi  kimiawi. Pada  adsorpsi,  permukaan  penjerap  bukan hanya  permukaan  padatan  saja,  tetapi  juga permukaan  pori-pori  padatan.  Oleh  karena itu,  dalam  adsorpsi  terjadi  proses perpindahan  massa  dan  penjerapan  di permukaan  (fisis  atau  kimiawi) (Sediwan, 2000).

Dalam proses adsorpsi ada zat yang terserap pada suatu permukaan zat lain yang disebut adsorbat, sedangkan zat yang permukaannya dapat menyerap zat lain disebut adsorben. Adsorpsi atau penyerapan berbeda dengan absorpsi atau penyerapan, sebab pada proses absorpsi zat yang terserap menembus ke dalam zat penyerap. Secara kimia absorpsi adalah masuknya gas ke dalam padatan atau larutan, atau masuknya cairan ke dalam padatan. Sedangkan secara fisika, absorpsi adalah perubahan energi radiasi elektromagnetik, bunyi, berkas partikel, dan lain-lain ke dalam bentuk energi lain jika dilewatkan pada suatu medium. Bila foton diserap akan terjadi suatu peralihan ke keadan tereksitasi.  Absorpsi umumnya menggunakan bahan absorben dari karbon aktif. Pemakaiannya dengan cara membubuhkan karbon aktif bubuk ke dalam air olahan atau dengan cara menyalukan air melalui saringan yang medianya terbuat dari karbon aktif (Kusnaedi, 2005).

Adanya selektivitasnya yang tinggi, proses adsorpsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang kecil dari campuran yang mengandung bahan lain yang berkonsentrasi tinggi. Kecepatan adsorpsi tidak hanya tergantung pada perbedaan konsentrasi dan pada luas permukaan adsorben, melainkan juga pada suhu, tekanan (untuk gas), ukuran partikel dan porositas adsorben. Juga tergantung pada ukuran molekul bahan yang akan diadsorpsi dan pada viskositas campuran yang akan dipisahkan (cairan, gas) (Endahwati, 2009).

Karbon aktif adalah bubuk hitam berpori yang sangat halus dengan begitu banyak daerah permukaan dibandingkan dengan beratnya (1000 m²/g). Karbon aktif mengikat banyak obat dan 10 g karbon akan mengabsorpsi sekitar 1 g obat. Karbon tidak mengabsorpsi besi, litium, agen korosif, atau pelarut organik. Karbon dikontraindikasikan pada pasien dengan jalan napas tidak terlindungi (misalnya pasien mengantuk atau koma) karena terdapat risiko aspirasi paru (Neal, 2006).

Karbon aktif dapat berbentuk serbuk dan butiran yang merupakan suatu senyawa karbon yang mempunyai ciri-ciri khas berupa permukaan pori yang luas dan dalam jumlah yang banyak. Karbon aktif dengan luas permukaan yang besar dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, diantaranya sebagai penghilang warna, penghilang rasa, penghilang bau dan agen pemurni dalam industri makanan. Selain itu juga banyak digunakan dalam proses pemurnian air baik dalam proses produksi air minum maupun dalam penanganan limbah (Apriani, 2013).

Adsorben karbon aktif, meningkatkan daya serap dan memaksimalkan potensi karbon aktif sebagai adsorben gas.Bahan pengaktif berfungsi mengikat senyawa-senyawa pengotor bukan karbon yang menyebabkan pori pada karbon akan semakin terbuka.  Pada aktivasi kimia, karbon hasil proses karbonsasi diubah dari karbon yang memiliki daya serap rendah menjadi karbon yang memiliki daya serap tinggi. Selain itu proses aktivasi akanmemperkecil rerata jari pori dan  memperbesar luas permukaan,  serta  memperoleh karbon yang berpori  diharapkan nantinya adsorben yang dihasilkan dapat menyerap gas pengotor dalam biogas terutama gas CO₂, sehingga dengan diserapnya gas CO₂  maka kadar CH₄  dalambiogas  akan meningkat (Widyastuti, 2013).

C.    ALAT DAN BAHAN

1.      Alat

Alat yang digunakan dala percobaan ini yaitu:

-          Batang pengaduk

-          Corong pisah

-          Erlenmeyer 125 mL

-          Gelas kimia 200 mL

-          Cawan porselin

-          Kuvet

-          Labu takar 50 mL

-          Lumpang dan alu

-          Pipet ukur 5 mL

-          Spatula

-          Spektronik 20D

2.      Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu:

-          Norit

-          Zat warna (metil red)

-          Kertas saring

-          Aquades

D.    PROSEDUR KERJA

1.             Pembuatan Larutan Standar ( 50 ppm, 100 ppm, 150 ppm, 200 ppm dan 250 ppm)

 

-          Dipipet sebanyak 2,5 mL untuk larutan 50 ppm.

-          Diencrkan dalam labu takar 50 mL menggunakan akuades.

-          Diulangi prosedur diatas untuk larutan 100 ppm sebanyak 5 mL, 150 ppm sebanyak 7,5 mL,  200 ppm sebanyak 10 mL dan 250 ppm sebanyak 12,5 mL.

 

-          Diukur absorbansinya

                                                           

                                                            0,027 A

                                                            0,029 A

                                                            0,031 A

                                                            0,042 A

                                                            0,045 A

2.    Pembuatan larutan sampel (80 ppm,  100 ppm dan 120 ppm).

 

-          Dipipet sebanyak 5 mL

-          Dimasukkan dalam labu takar 50 mL dan diencerkan menggunakan akuades

-          Dicampurkan dengan arang aktif

-          Diulangi prosedur diatas untuk larutan standar 100 ppm 10 mL dan 120 ppm 12,5 mL.

 

-   Kocok selama 5 menit

-     Disaring dengan kertas saring

-       Diukur absorbansinya

                                      0,480 A

                          0,493 A

                          0,480 A

E.     HASIL PENGAMATAN

    1. Tabel hasil pengamatan

No.	Konsentrasi (ppm)	Absorbansi (A)
1	50	0,027
2	100	0,029
3	150	0,031
4	200	0,042
5	250	0,045

No.	Konsentrasi sampel (ppm)	Absorbansi (A)
1	80	0,480
2	100	0,493
3	120	0,480

     2. Kurva

    3. Perhitungan

a. Konsentrasi Akhir

Persamaan

y = 0,004x + 0,010

·         80 ppm

y                      = 0,004x + 0,010

0,480               = 0,004x + 0,010

0,480 – 0,010  = 0,004x

X                     =

X                     = 11,75

·         100 ppm

y                      = 0,004x + 0,010

0,493               = 0,004x + 0,010

0,493 – 0,010  = 0,004x

X                     =

X                     = 12,07

·         120 ppm

y                      = 0,004x + 0,010

0,505               = 0,004x + 0,010

0,505 – 0,010  = 0,004x

X                     =

X                     = 12,37

b. Konsentrasi terabsorbansi

·         80 ppm

Konsentrasi teradsorbsi = konsentrasi awal – konsentrasi akhir

                                       = 80 – 11,75

                                       = 68,25

·         100 ppm

Konsentrasi teradsorbsi = konsentrasi awal – konsentrasi akhir

                                       = 100 – 12,07

                                       = 87,93

·         120 ppm

Konsentrasi teradsorbsi = konsentrasi awal – konsentrasi akhir

                                       = 120 – 12,3

                                       =  107,63

No.	Sampel	Konsentrasi awal (ppm)	Konsentrasi akhir (ppm)	Konsentasi teradsorbsi (ppm)	Massa teradsorbsi (mg)
1	80 p pm	80	11,75	68,25	3,41
2	100 ppm	100	12,07	87,93	4,39
3	120 ppm	120	12,37	107,63	5,38

4. Isoterm Adsorbsi

x	M	x/m	Log x/m	Log konsentrasi akhir
3,41	10	0,34	-0,47	1,07
4,39	10	0,43	-0,37	1,08
5,38	10	0,53	-0,27	1.09

Persamaan:

y  = 0,1x – 0,57

log x/m            = 1/n log C + log k

·         80 ppm

Log x/m           = 1/n log C + log k

-0,47                = 1/0,1 x + 3,71

-0,47                = 10x + 3,71

-0,47 – 3,71     = 10x

x                      =

x                      = 0,418

·         100 ppm

Log x/m           = 1/n log C + log k

-0,37                = 1/0,1 x + 3,71

-0,37                = 10x + 3,71

-0,37 – 3,71     = 10x

x                      =

x                      = 0,408

·         120 ppm

Log x/m           = 1/n log C + log k

-0,27                = 1/0,1 x + 3,71

-0,27                = 10x + 3,71

-0,27 – 3,71     = 10x

x                      =

x                      = 0,398

F.     PEMBAHASAN

Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain. Zat yang diserap disebut fase terserap (adsorbat), sedangkan zat yang menyerap disebut adsorben. Kecuali zat padat, adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi dapat terjadi antara  zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau gas dan zat cair. Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut yang ada dalam larutan oleh permukaan benda atau zat penyerap. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam adsorben sedang pada adsorpsi, zat yang diserap hanya pada permukaan.

Umumnya adsorpsi dapat dibedakan menjadi dua yaitu adsorpsi kimia (kemisorpsi) dan adsorpsi fisika (fisisorpsi). Adsorpsi fisika disebabkan oleh interaksi antara adsorben dan adsorbat karena adanya gaya tarik Van der Waals, adsorpsi ini biasanya bersifat reversibel karena terjadi melalui interaksi yang lemah antara adsorben dan adsorbat, tidak melalui ikatan kovalen. Panas adsorpsi fisika tidak lebih dari 15-20 kkal/mol atau 63-84 kJ/mol. Adsorpsi kimia adalah adsorpsi yang melibatkan interaksi yang lebih kuat antara adsorben dan adsorbat sehingga adsorbat tidak bebas bergerak dari satu bagian ke bagian yang lain. Proses ini bersifat irreversibel sehingga adsorben harus dipanaskan pada temperatur tinggi untuk memisahkan adsorbat. Panas adsorpsi kimia biasanya lebih besar dari 20-30 kkal/mol atau 84-126 kJ/mol.

Adsorpsi suatu zat pada permukaan adsorben bergantung pada beberapa faktor dan memiliki pola isoterm adsorpsi tertentu. Untuk proses adsorpsi yang terjadi dalam larutan, jumlah zat yang teradsorpsi bergantung pada jenis adsorben, jenis adsorbat atau zat yang terad sorpsi, luas permukaan adsorben, konsentrasi zat terlarut, dan temperatur. Hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengan fasa ruah saat kesetimbangan pada temperatur tertentu disebut isoterm adsopsi. Persamaan yang sering digunakan untuk menggambarkan data percobaan isoterm telah dikembangkan oleh Freundlich, Langmuir, dan Brunauer, Emmett, dan Teller (Isoterm BET). Dalam sistem cair, isoterm adsorpsi menyatakan variasi adsorben dan adsorbat yang terjadi pada suhu konstan. Pada kondisi kesetimbangan terjadi distribusi larutan antara fasa cair dan fasa padat. Rasio dari distribusi tersebut merupakan fungsi konsentrasi dan larutan. Pada umumnya jumlah material yang diserap per satuan berat dari adsorben bertambah seiring dengan bertambahnya konsentrasi walaupun hal itu tidak selalu berbanding lurus.

Percobaan ini menggunakan sampel karbon aktif (norit) sebagai adsorban. Arang aktif adalah bahan berupa karbon bebas yang masing-masing berikatan secara kovalen atau arang yang telah dibuat dan diolah secara khusus melalui proses aktifasi, sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian mempunyai daya serap yang besar terhadap zat-zat lainnya, baik dalam fase cair maupun dalam fase gas. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non-polar. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, dimana semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan. Karbon aktif ini cocok digunakan untuk mengadsorpsi zat-zat organik. Komposisi arang aktif terdiri dari silika (SiO2), karbon, kadar air dan kadar debu. Unsur silika merupakan kadar bahan yang keras dan tidak mudah larut dalam air, maka khususnya silika yang bersifat sebagai pembersih partikel yang terkandung dalam air keruh dapat dibersihkan sehingga diperoleh air yang jernih.

Perlakuan pertama yang dilakukan pada percobaan ini yaitu dilakukan pengenceran metil red  dengan konsentrasi yang berbeda-beda kemudian dicampurkan dengan norit. Metil red yang merupakan zat warna yang berfungsi sebagai adsorbat. Larutan ini sebagai larutan standar yang berfungsi sebagai pembanding absorbansi dari larutan sampel. Setelah pencampuran karbon aktif (norit) dengan metil red, pengadukan dilakukan selama 30 menit dan pengadukan dilakukan pada saat yang bersamaan. Hal ini dimaksudkan agar penyerapan warna dari larutan dengan konsentrasi berbeda memerlukan waktu yang sama dan kemudian dilakukan penyaringan. Hasil dari perlakuan penyaringan larutan sampel kemudian diambil dan diukur absorbansinya menggunakan spektronik 20 D. Proses pengukuran dimulai dengan menggunakan larutan blanko dalam hal ini akuades sebagai pelarut pada pengenceran. Setiap larutan yang akan diukur panjang gelombangnya harus diawali dengan pengkalibrasian alat dengan blanko agar hasil yang diperoleh lebih maksimal.

Berdasarkan data pengamatan yang diperoleh,  hasilnya menunjukan adanya variasi absorbansi dengan tingakt konsentrasi tertentu, artinya bahwa semakin besar tingkat konsentrasi yang digunakan maka absorbansinya akan semakin besar pula. Pada tingkat konsentrasi 80 ppm didapatkan hasil absorbansi sebesar 0,441, konsentrasi 100 ppm 0,613 dan pada sampel dengan konsentrasi 120 ppm absorbansinya sebesar 0,685. Adanya perbedaan absorbansi meunjukan tingkat penyerapan (adsorpsi) pada masing – masing konsentrasi sangat berpengaruh. 

Manfaat karbon aktif untuk berbagai aplikasi yaitu sebagai bahan bakar, penghilang warna, penghilang rasa, penghilang bau dan agen pemurni dalam industri makanan, pemurnian air baik dalam proses produksi air minum maupun dalam penanganan limbah. Selan itu, arang aktif juga bermanfaat dalam bidang farmasi yaitu sebagai obat diare.

DAFTAR PUSTAKA

Apriani, Ririn,  Irfana D. F., Dwiria W., 2013. Pengaruh Konsentrasi Aktivator Kalium Hidroksida (KOH) terhadap Kualitas Karbon Aktif Kulit Durian sebagai Adsorben Logam Fe pada Air Gambut. Prisma Fisika, Vol. I, No. 2.

Edahwati, Luluk., Suprihatin. 2009. Kombinasi Proses Aerasi, Adsorpsi dan Filtrasi pada Pengolahan Air Limbah Industri Perikanan. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan. Vol.1 (2). Hal. 81.

Kusnaedi. 2005. Mengoalah Air Kotor Menjadi Air Minum. Penebar Swadaya, Depok.

Makfoeld, Djarir. 2002.Kamus Istilah Pangan dan Nutrisi. Kanisius, Yogyakarta.

Neal, Michael J. 2006. At a Glance Farmakologi Medis Edisi Kelima. Penerbit Erlangga, Jakarta.

Sediawan, Wahyudi  B., 2000.Berbagai  Teknologi  Proses  Pemisahan. Prosiding  Presentasi  Ilmiah  Daur  Bahan  Bakar  Nuklir  V.

Sembodo, Bregas S T. 2005. Isoterm Kesetimbangan Adsorpsi Timbal pada Abu Sekam Padi.  E K U I L I B R I U M. Vol. 4 (2).

Widyastuti, A., dkk., 2013. Karbon Aktif Dari Limbah Cangkang Sawit Sebagai Adsorben Gas Dalam Biogas Hasil Fermentasi Anaerobik Sampah Organik.JKK,  volume 2 (1).