Februari 16, 2013

ISOTERM ADSORBSI



Absorbsi merupakan proses dimana substansi tidak hanya terikat pada permukaan saja tetapi menembus permukaan dan terdistribusi ke bagian-bagian dalam dari komponen yang mengabsorbsi, solid atau liquid. Sebagai contoh air terabsorbsi oleh spons, uap air terabsorpsi oleh anhidrat CaCl2. Sedangkan pengertian adsorbsi adalah peristiwa penyerapan molekul-molekul cairan atau gas pada permukaan adsorban, hingga terjadi perubahan konsentrasi pada cairan atau gas tersebut. Zat yang diserap disebut adsorbat, sedangkan zat yang menyerap disebut adsorban., contoh dari peristiwa adsorbsi adalah larutan asam asetat diadsorbsi oleh karbon.
Ada dua tipe adsorbsi, dimana perbedaan antara kedua tipe adsorbsi ini ditentukan oleh panas reaksi yang terlibat dalam proses adsorbsi tersebut. Kedua tipe reaksi tersebut adalah :
1.      Adsorbsi secara fisika
Adsorbsi secara fisika ini mempunyai karakteristik antara lain panas reaksi yang rendah yaitu 10000 kal/mol atau kurang. Hal ini disebabkan oleh ikatan yang terlibat dalam adsorbsi itu ikatan yang lemah, yakni gaya Van der Waals.

2.      Adsorbsi secara kimia.
Adsorbsi secara kimia ini melibatkan panas adsorbsi yang cukup besar yaitu antara 10000 kal/mol sampai 20000 kal/mol.
Hal ini disebabkan adanya reaksi kimia yang biasanya terjadi dan menyebabkan adanya ikatan antara adsorban dan adsorbat menjadi lebih kuat. Hubungan antara jumlah substansi yang diserap oleh adsorban dan tekanan atau konsentrasi pada kesetimbangan pada suhu konstan disebut adsorbsi isothermis.
Teori Langmuir dan Freundlich yaitu dimana banyaknya zat yang diadsorpsi pada temperature tetap oleh suatu adsorben tergantung dari konsentrasi dan keaktifan adsorbat untuk mengadsorpsi zat-zat tertentu.” Hubungan dari jumlah zat teradsorbsi persatuan luas atau satuan massa dan tekanan dinyatakan dengan persamaan Freundlich :
y=k P1/n                                    …………(1)
dimana :
y = berat atau volume zat yang teradsorbsi persatuan luas atau massa adsorban.
P = tekanan saat kesetimbangan tercapai
k, n = konstanta
untuk adsorbsi solute yang tidak melibatkan gas maka persamaan Freundlich menjadi :
y = k C1/n                                 …………(2)
dimana C adalah konsentrasi solute saat kesetimbangan.
Persamaan (2) dapat dituliskan dalam bentuk logaritma :
log10y = log10k + 1/n log10C                …………(3)
jika kemudian dibuat plot log10y melawan log10C maka akan diperoleh garis lurus yang mempunyai slope sebesar 1/n dan nilai interceptnya sebesar log10k.
Disamping persamaan Freundlich terdapat persamaan yang lebih baik untuk menyatakan adsorbsi isothermis yaitu persamaan Langmuir. Langmuir berpendapat bahwa gas diadsorbsi pada permukaan solid dan membentuk tidak lebih dari satu lapis ketebalannya.
Pada adsorbsi isothermis ini, persamaan-persamaan yang digunakan dalam perhitungan diturunkan dari teori Langmuir, dengan asumsi-asumsi :
1. Seluruh permukaan adsorban memiliki aktivitas adsorbsi yang sama atau seragam.
2. Tidak terjadi interaksi antara molekul-molekul adsorbat.
3. Mekanisme adsorbsi yang terjadi seluruhnya sama.
4. Hanya terbentuk satu lapisan adsorbat yang sempurna di permukaan adsorban.
Teori Langmuir menggambarkan proses adsorbsi terdiri dari dua proses berlawanan, yaitu kondensasi molekul-molekul fase teradsorbsi menuju permukaan dan evaporasi/penguapan molekul-molekul dari permukaan kembali ke dalam larutan.
(http://chemedu09.wordpress.com/2012/01/25/adsorpsi-isoterm/)
Adsorpsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan baik sebagai akibat daripada ketidakjenuhan gaya pada permukaan tersebut. Proses adsorpsi dapat terjadi pada seluruh permukaan benda, tetapi yang sering terjadi adalah bahan padat menyerap partikel yang berada pada limbah cair. Bahan yang diserap disebut adsorbat atau solute, sedangkan bahan penyerapnya disebut adsorben. Material-material yang dapat digunakan sebagai adsorben diantaranya adalah asam humat, tanah diatomae, bentonit, biomassa mikroorganisme air, karbon aktif, alumina, silika gel, dan zeolit.
Adsorpsi yang terjadi pada permukaan zat padat disebabkan oleh adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Energi potensial permukaan dari molekul turun dengan mendekatnya molekul ke permukaan. Molekul teradsorpsi dapat dianggap membentuk fasa dua dimensi dan biasanya terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Proses Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain :
1.      Konsentrasi
Proses adsorpsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang rendah dari campuran yang mengandung bahan lain dengan konsentrasi tinggi.
2.      Luas Permukaan
Proses adsorpsi tergantung pada banyaknya tumbukan yang terjadi antara partikel-partikel adsorbat dan adsorben. Tumbukan efektif antara partikel itu akan meningkat dengan meningkatkanya luas permukaan. Jadi, semakin luas permukaan adsorben maka adsorpsi akan semakin besar.
3.      Suhu
Adsorpsi akan lebih cepat berlangsung pada suhu rendah. Namun demikian pengaruh suhu adsorpsi zat cair tidak sebesar pada adsorpsi gas.
4.      Ukuran partikel
Semakin kecil ukuran partikel yang diadsorpsi maka proses adsorpsinya akan berlangsung lebih cepat.
5.      pH
pH mempunyai pengaruh dalam proses adsorpsi. pH optimum dari suatu proses adsorpsi ditetapkan melalui uji laboratorium.
6.      Waktu kontak
Waktu untuk mencapai keadaan setimbang pada proses serapan logam oleh adsorben berkisar antara beberapa menit hingga beberapa jam.
Permukaan zat padat dapat mengadsorpsi zat terlarut dari larutannya. Hal ini disebabkan karena adanya pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain sebagai akibat ketidakseimbangan gaya-gaya pada permukaan tersebut. Biasanya adsorpsi diikuti dengan pengamatan isotherm adsorpsi yaitu hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan berat adsorben dengn konsentrasi zat terlarut pada temperatur tertentu atau tetap yang dinyatakan dengan kurva.
Dalam adsorpsi antar fase padat-gas pada tekanan rendah, mekanismenya semata-mata tergantung pada sifat gaya yang bekerja antara molekul-molekul adsorben dan adsorbat. Dalam kasus yang paling sederhana yaitu adsorpsi larutan biner. Interaksi molekul dalam adsorpsi larutan biner ditunjukan pada Gambar 5. Mekanismenya adsorpsi larutan biner tergantung pada beberapa factor sebagai berikut:
1.                  Gaya yang bekerja diantara molekul-molekul adsorbat (Z) dan permukaan adsorben.
2.                  Gaya yang bekerja diantara molekul-molekul pelarut (S) dan permukaan adsorben.
3.                  Gaya yang bekerja diantara molekul-molekul larutan (Z dan S) baik dalam lapisan permukaan maupun dalam fasa ruahnya.
(http://robbaniryo.com/ilmu-kimia/adsorpsi-zeolid/#more-642)
Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (solute) yang ada dalam larutan oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan fisika antara substansi dengan penyerapannya. Adsorpsi adalah gejala penggumpalan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain, sabagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada permukaan tersebut. Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara fasa teradsorpsi pada permukaan dengan fasa ruah saat kesetimbangan pada suhu tertentu.
Untuk proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat yang teradsorpsi tergantunga pada beberapa faktor:
       1. Jenis adsorben
2. Jenis adsorbat atau zat yang teradsorpsi
3. Luas permukaan adsorben
4. Konsentrasi zat terlarut
5. Temperatur
Karbon aktif merupakan senyawa karbon amorph dan berpori yang mengandung 85-95% karbon yang dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon (batubara, kulit kelapa, dan sebagainya) atau dari karbon yang diperlakuan dengan cara khusus baik aktivasi kimia maupun fisika untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan.
Unsur karbon membentuk sangat banyak senyawa organik dan dewasa ini berkembang pula senyawa organometalik dengan atom karbon terikat secara koordinasi pada ion logam; selain itu secara tradisi dikenal pula dalam senyawa anorganik. Karbon dalam keadaan dasar (ground state) mempunyai konfigurasi elektronik 1s2 2s2 2p2. Kemampuannya membentuk empat ikatan kovalen tunggal menyarankan bahwa atom C mengalami hibridisasi sp3 (sesuai dengan bangun tetrahedron) dengan konfigurasi elektronik tereksitasi 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1. Sifat unik atom karbon adalah kemampuannya membentuk ikatan antara dirinya sendiri, baik secara kovalen tunggal maupun ganda rangkap dua maupun tiga menghasilkan rantai yang tak terbatas baik terbuka maupun tertutup dan dengan atau tanpa cabang.
Sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu:
1.      Sifat serapan.
Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari struktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorpsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dan senyawa serapan.
2.      Temperatur/suhu.
Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki suhu pada saat berlangsungnya proses karena tidak ada peraturan umum yang bias diberikan mengenai suhu yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi suhu proses adsorpsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatile, adsorpsi dilakukan pada suhbu kamar atau bila memungkinkan pada suhu yang lebih kecil.
3.      pH (derajat keasaman).
Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkuran sebagai akibat terbentuknya garam.
4.      Waktu singgung.
Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih ditentukan oleh dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel karbon aktif untuk bersinggungan dengan serapan.
Jenis hubungan metematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isotherm adsorpsi ada tiga, yaitu :
1.      Isoterm Langmuir
2.      Isoterm Brunauer, Emmet dan Teller (BET)
3.      Isoterm Freundlich

Isoterm Langmuir. Isoterm paling sederhana, didasarkan pada asumsi bahwa setiap tempat adsorpsi adalah ekivalen, dan kemampuan partikel untuk terikat di tempat itu tidak bergantung pada di tempati atau tidaknya tempat yang berdekatan.
Isoterm Langmuir berasal dari asumsi bahwa:
1.      Adsorben mempunyai permukaan yang homogeny dan hanya dapat mengadsorpsi satu molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbannya. Tidak ada interaksi antara molekul-molekul yang terserap.
2.      Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme yang sama
3.      Hanya terbentuk satu lapisan tungal saat adsorpsi maksimum.
Isotherm Langmuir mengabaikan kemungkinan bahwa mono lapisan awal dapat berlaku sebagai substrat untuk adsorpsi (fisika) selanjutnya. Dalam hal ini, isotherm itu tidak mendatar pada suatu nilai jenuh pada tekanan tinggi, tetapi dapat diharapkan naik secara tak terbatas. Isotherm yang paling banyak digunakan, dalam pembahasan adsorpsi multilapisan diturunkan oleh Stepher Brunauer, Paul Emmett, dan Edward Teller dan disebut isotherm BET.
Untuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isotherm adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empiris yang dikemukakan oleh Freunlich. Isotherm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda. Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini.
(http://udin-reskiwahyudi.blogspot.com/2011/07/isotherm-adsorpsi.html)

0 komentar:

.:: Search

Memuat...

.:: Facebook

.:: Koleksi e-Book

.:: Followers

.:: Pengunjung

.:: Traffic

Diberdayakan oleh Blogger.