5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Adsorpsi Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia-fisika antara substansi dengan penyerapanya. Proses perlekatan dapat saja terjadi antara cairan dan gas, padatan, atau cairan lain [16]. Peristiwa adsorpsi merupakan suatu fenomena permukaan, yaitu terjadinya penambahan konsentrasi komponen tertentu pada permukaan antara dua fase. Adsorpsi dapat dibedakan menjadi adsorpsi fisis ( physical adsorption) dan adsorpsi kimia (chemical adsoption). Secara umum adsorpsi fisis mempunyai gaya intermolekular yang relatif lemah, sedangkan pada adsorpsi kimia terjadi pembentukan ikatan kimia antara molekul adsorbat dengan molekul yang terikat pada permukaan adsorben [17]. 2.1.1 Mekanisme Adsorpsi Proses adsorpsi dapat berlangsung jika padatan atau molekul gas atau cair dikontakkan dengan molekul-molekul adsorbat maka didalamnya terdapat gaya kohesif atau gaya hidrostatik dan gaya ikatan hidrogen yang bekerja diantara molekul seluruh material. Gaya-gaya yang tidak seimbang menyebabkan perubahan-perubahan konsentrasi molekul pada interface solid / fluida. Molekul fluida yang diserap tetapi tidak terakumulasi/melekat ke permukaan adsorben disebut adsorptif sedangkan yang terakumulasi/ melekat disebut adsorbat [18]. Universitas Sumatera Utara
16
Embed
BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/49879/4/Chapter II.pdf · 10 . 2.4 Proses Kalsinasi Adsorben Cangkang Kerang . 2.4.1. Proses
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Adsorpsi
Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut
(soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap,
dimana terjadi suatu ikatan kimia-fisika antara substansi dengan penyerapanya.
Proses perlekatan dapat saja terjadi antara cairan dan gas, padatan, atau cairan lain
[16].
Peristiwa adsorpsi merupakan suatu fenomena permukaan, yaitu terjadinya
penambahan konsentrasi komponen tertentu pada permukaan antara dua fase.
Adsorpsi dapat dibedakan menjadi adsorpsi fisis (physical adsorption) dan
adsorpsi kimia (chemical adsoption). Secara umum adsorpsi fisis mempunyai
gaya intermolekular yang relatif lemah, sedangkan pada adsorpsi kimia terjadi
pembentukan ikatan kimia antara molekul adsorbat dengan molekul yang terikat
pada permukaan adsorben [17].
2.1.1 Mekanisme Adsorpsi
Proses adsorpsi dapat berlangsung jika padatan atau molekul gas atau cair
dikontakkan dengan molekul-molekul adsorbat maka didalamnya terdapat gaya
kohesif atau gaya hidrostatik dan gaya ikatan hidrogen yang bekerja diantara
molekul seluruh material. Gaya-gaya yang tidak seimbang menyebabkan
perubahan-perubahan konsentrasi molekul pada interface solid / fluida. Molekul
fluida yang diserap tetapi tidak terakumulasi/melekat ke permukaan adsorben
disebut adsorptif sedangkan yang terakumulasi/ melekat disebut adsorbat [18].
Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2.1 Adsorpsi dan desorpsi [18]
2.1.2 Gaya Van Der Waals
Gaya van der waals merupakan gaya tarik menarik listrik yang relatif lemah
akibat kepolaran molekul yang permanen atau terinduksi (tidak permanen).
Kepolaran permanen terjadi akibat kepolaran ikatan dalam molekulnya,
sedangkan kepolaran tidak permanen terjadi akibat molekulnya terinduksi oleh
partikel lain yang bermuatan sehingga molekul bersifat polar sesaat secara
spontan. Akibat adanya gaya- gaya yang bekerja antara adsorbat dan adsorben
menyebabkan proses adsorpsi dapat terjadi. Adsorpsi ini relatif berlangsung cepat
dan bersifat reversible. Adsorbat yang terikat secara lemah pada permukaan
adsorben, dapat bergerak dari suatu bagian permukaan ke permukaan lain [19].
2.1.3 Gaya Elekrostatik
Gaya elekrostatik merupakan gaya yang diperankan oleh ion antara adsorbat
dan permukaan adsorben. Ion akan terkonsentrasi dipermukaan adsorben sebagai
hasil tarikan elektrostatik ke tempat ion yang bermuatan berlawanan [20].
Universitas Sumatera Utara
7
2.1.4 Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi dan Mengendalikan Adsorpsi
Adsorpsi berjalan spontan jika energi bebasnya, ∆Gads berharga negatif
∆Gads=∆Gnon electro+∆Gelectro …. (1)
Beberapa Faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi :
1. Tekanan (P), Tekanan yang dimaksud adalah tekanan adsorbat. Kenaikan
tekanan adsorbat dapat menaikkan jumlah zat yang diadsorpsi
2. Sifat Bahan Larutan dan Temperatur , Dalam hal ini faktor yang
mempengaruhi adalah kebasaan (pH) dan senyawa ionik dimana pH menentukan
kontak permukaan dengan adsorbent dan senyawa ionik menentukan dissosiasi
antara senyawa elektrolit sedangkan temperatur yang dimaksud adalah temperatur
adsorbat. Berkurangnya temperatur akan menambah jumlah adsorbat yang
teradsorpsi demikian juga peristiwa sebaliknya.
3. Interaksi Potensial (E), Interaksi potensial antara adsorbat dengan dinding
adsorben sangat bervariasi, tergantung dari sifat adsorbat-adsorben.
4. Karateristik adsorben dan karakteristik bahan yang akan dijerap. Sifat dari
adsorben yang biasanya cenderung mempengaruhi proses adsorpsi adalah bentuk
pori, permukaan kimia dan isi dari bahan yang akan dijerap. Proses penjerapan
bergantung pada kemampuannya menerima (accesbility) molekul organik yang
masuk kedalam permukaan adsorben yang bergantung kepada ukuran mereka.
Karakter yang diperhatikan dari bahan yang akan diserap meliputi ukuran
molekul, kelarutan, sifat koligatif (pKa ), dan komposisi penyusunnya jika bahan
tersebut adalah senyawa aromatik. Ukuran molekul mengendalikan penjerapan,
kelarutan berpengaruh kepada interaksi hydrophobic. Sifat koligatif (pKa)
mempengaruhi dissosiasi jika larutannya elektrolit. Sedangkan komposisi
penyusunnya berupa cincin aromatik akan bereaksi dengan adsorben [21].
Universitas Sumatera Utara
8
2.1.5 Adsorpsi Isoterm
Beberapa model adsorpsi isotherm :
1. Model Isoterm Freundlich
Model Isoterm Freundlich menggunakan asumsi bahwa adsorpsi terjadi
secara fisika. Model Isoterm Freundlich merupakan persamaan empirik, yang
dinyatakan dengan persamaan :
…
(2)
dengan kF dan n merupakan konstanta Freundlich kF dan n merupakan fungsi suhu
dengan persamaan :
…(3)
… (4)
dengan , , dan kf0 adalah konstanta
2. Model Isoterm Langmuir
Model Isoterm Langmuir menggunakan pendekatan kinetika, yaitu
kesetimbangan terjadi apabila kecepatan adsorpsi sama dengan kecepatan
desorpsi. Asumsi yang digunakan pada persamaan Langmuir adalah :
a. Adsorpsi terjadi secara kimia.
b. Adsorben merupakan sistem dengan tingkat energi homogen sehingga afinitas
molekul terjerap sama untuk tiap lokasi.
c. Adsorbat yang terjerap membentuk lapisan tunggal ( monolayer ).
d. Tidak ada interaksi antar molekul yang terjerap.
e. Molekul yang terjerap pada permukaan adsorben tidak berpindah- pindah.
Isoterm Langmuir dinyatakan dengan persamaan :
…(5)
Parameter qmaks menunjukan kapasitas maksimum adsorben, dan parameter b yang
disebut konstanta afinitas menunjukan kekuatan ikatan molekul adsorbat pada
permukaan adsorben. Parameter b merupakan fungsi suhu dengan persamaan :
Universitas Sumatera Utara
9
…(6)
dengan b∞ dan b0 adalah konstanta.
[22].
2.2 Aktivasi Fisika
Aktivasi fisika adalah suatu perlakuan terhadap adsorben yang bertujuan
untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan kimia atau
mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga mengalami perubahan sifat
secara fisika yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap
daya adsorpsi. Tujuan dari proses ini adalah mempertinggi volume, memperluas
diameter pori dan dapat menimbulkan beberapa pori yang baru [14].
Metode aktivasi secara fisika antara lain dengan menggunakan uap air (H2O),
gas karbondioksida (CO2), oksigen (O2), dan nitrogen (N2). Gas-gas tersebut
berfungsi untuk mengembangkan struktur rongga yang ada pada adsorben
sehingga memperluas permukaannya, menghilangkan konstituen yang mudah
menguap dan membuang produksi pengotor pada adsorben. Dasar metode aktivasi
terdiri dari perawatan dengan gas pengoksidasi pada temperatur tinggi. Proses
aktivasi menghasilkan CO2 yang tersebar dalam permukaan adsorben karena
adanya reaksi antara adsorben dengan zat adsorben [15].
2.3 Aktivasi Kimia
Metode ini dilakukan dengan merendam bahan baku pada bahan kimia seperti