i STUDI ADSORPSI BINER ZAT WARNA DENGAN KARBON AKTIF Laporan Penelitian Disusun untuk memenuhi tugas akhir guna mencapai gelar sarjana di bidang Ilmu Teknik Kimia Oleh: Yosep Christian (6214037) Boas Tua Hotasi (6214054) Pembimbing: Arenst Andreas Arie, S.T., S.Si., M.Sc., Ph.D. Hans Kristianto, S.T., M.T. JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2017
26
Embed
STUDI ADSORPSI BINER ZAT WARNA DENGAN KARBON AKTIF
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
i
STUDI ADSORPSI BINER ZAT WARNA DENGAN KARBON AKTIF
Laporan Penelitian
Disusun untuk memenuhi tugas akhir guna mencapai gelar
sarjana di bidang Ilmu Teknik Kimia
Oleh:
Yosep Christian (6214037)
Boas Tua Hotasi (6214054)
Pembimbing:
Arenst Andreas Arie, S.T., S.Si., M.Sc., Ph.D.
Hans Kristianto, S.T., M.T.
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
BANDUNG
2017
ii
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL: STUDI ADSORPSI BINER ZAT WARNA DENGAN KARBON AKTIF
Telah diperiksa dan disetujui,
Bandung, 19 Desember 2017
Pembimbing 1 Pembimbing 2
Arenst Andreas Arie, S.T., S.Si, M.Sc., Ph.D. Hans Kristianto,S.T., M.T.
Catatan
iii
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
SURAT PERNYATAAN
Kami yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Yosep Christian
NRP : 6214037
Nama : Boas Tua Hotasi
NRP : 6214054
Dengan ini menyatakan bahwa laporan penelitian dengan judul:
STUDI ADSORPSI BINER ZAT WARNA DENGAN KARBON AKTIF
Adalah hasil pekerjaan kami dan seluruh ide, pendapat atau materi dari sumber lain telah
dikutip dengan cara penulisan referensi yang sesuai. Pernyataan ini kami buat dengan
sebenar-benarnya dan jika pernyataan ini tidak sesuai dengan kenyataan, maka saya
bersedia menanggung sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Bandung, Desember 2017
Yosep Christian Boas Tua Hotasi
(6214037) (6214054)
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya
penulis dapat menyelesaikan laporan dengan judul “Studi Adsorpsi Biner Zat Warna
dengan Karbon Aktif” tepat pada waktunya. Laporan ini disusun untuk memenuhi kriteria
kelulusan mata kuliah ICE-410 yaitu “Penelitian”. Selain itu, laporan ini digunakan
sebagai syarat utama bagi penulis untuk melaksanakan kegiatan penelitian yang merupakan
salah satu mata kuliah wajib di jurusan Teknik Kimia Universitas Katolik Parahyangan.
Seiring proses penulisan laporan ini, penulis mendapatkan berbagai dukungan dan
saran dari berbagai pihak. Dukungan yang diberikan dapat berwujud material maupun non-
material. Saran yang diberikan juga sangat membantu penulis dalam menyelesaikan
laporan ini. Dukungan dan saran sangat membantu penulis untuk menyelesaikan laporan
ini. Oleh karena itu, penulis secara khusus ingin menyampaikan terima kasih kepada:
1. Arenst Andreas Arie, S.T., S.Si, M.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing utama
yang sudah berjasa untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam penyusu-
nan laporan ini
2. Hans Kristianto S.T., M.T. selaku dosen pembimbing yang sudah berjasa mem-
berikan masukan dan saran agar laporan ini menjadi lebih baik
3. Orang tua serta keluarga penulis yang telah memberikan dukungan dan kekuatan
selama penyusunan laporan ini berlangsung
4. Teman-teman jurusan Teknik Kimia Universitas Katolik Parahyangan angkatan
2014 yang sudah memberikan semangat dan saran
5. Pihak-pihak lain yang sudah membantu secara langsung dan tidak langsung, yang
tidak dapat disebutkan satu persatu
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan di dalam penyusunan laporan ini.
Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca untuk dapat
menyempurnakan laporan ini.
v
LEMBAR REVISI
JUDUL: STUDI ADSORPSI BINER ZAT WARNA DENGAN KARBON AKTIF
Telah diperiksa dan disetujui,
Bandung, 4 Januari 2017
Dosen Penguji Dosen Penguji
Kevin Cleary Wanta, S.T., M.Eng. Yansen Hartanto,S.T., M.T.
Catatan
vi
DAFTAR ISI
COVER DALAM ................................................................................................................. i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................. ii
SURAT PERNYATAAN ..................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ......................................................................................................... iv
LEMBAR REVISI ............................................................................................................... v
DAFTAR ISI ....................................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... x
DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xii
DAFTAR ISTILAH .......................................................................................................... xiii
INTISARI ........................................................................................................................... xv
ABSTRACT ...................................................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ........................................................................................................ 1
1.2. Tema Sentral Masalah............................................................................................. 3
1.3. Identifikasi Masalah ............................................................................................... 3
4.2.1. Analisis Pengaruh pH terhadap %removal ......................................................... 56
4.2.2. Pengaruh Konsentrasi Awal terhadap %removal pada sistem satu komponen dan dua komponen .............................................................................................................. 61
ka1 : Konstanta kurva kalibrasi komponen Allura Red AC pada 1
ka2 : Konstanta kurva kalibrasi komponen Allura Red AC pada 2
kb1 : Konstanta kurva kalibrasi komponen Tartrazine pada 1
kb2 : Konstanta kurva kalibrasi komponen Tartrazine pada 2
1 : Panjang gelombang maksimum komponen Allura Red AC (nm)
2 : Panjang gelombang maksimum komponen Tartrazine (nm)
: Konstanta isoterm adsorpsi Model Faktor Interaksi
xiv
Pi : Konstanta isoterm adsorpsi Model Faktor P
q(t) : Jumlah solut teradsorp per unit massa adsorben saat t (mg/mg)
q,e : Jumlah solut teradsorp per unit massa adsorben saat setimbang (mg/mg)
qe,exp : qe hasil percobaan (mg/mg)
qe,calc : qe hasil perhitungan (mg/mg)
qi : Jumlah solut teradsorp komponen ke i per unit massa adsorben saat
setimbang (mg/mg)
qi,o : Jumlah solut teradsorp komponen ke i per unit massa adsorben saat awal
(mg/mg)
qm : Kapasitas adsorpsi maksimum (mg/g)
r : Laju adsorpsi (mg L-1 menit-1)
ka : Konstanta laju adsorpsi (menit-1)
kd : Konstanta laju desorpsi (menit-1)
C : Konsentasi adsorbat di fasa cair (mg/L)
xv
INTISARI
Proses adsorpsi merupakan salah satu proses yang sering digunakan dalam industri pengolahan limbah. Air limbah yang dihasilkan pada proses pencelupan industri tekstil menjadi masalah utama karena limbah yang dihasilkan mengandung berbagai jenis polutan seperti senyawa asam, basa, padatan terlarut, surfaktan serta zat warna. Senyawa organik yang terkandung dalam zat warna sulit untuk terdegradasi, beracun, karsinogenik, teratogenik dan mutagenik sehingga dapat membahayakan kesehatan manusia, serta berbahaya bagi organisme hidup yang terdapat dalam perairan. Zat warna tidak memiliki standar baku dalam pengolahannya namun konsentrasi limbah zat warna harus diperhatikan karena sifat senyawa organik yang terkandung didalamnya. Oleh sebab itu, proses penghilangan zat warna menjadi salah satu tugas utama dalam pengolahan air limbah industri
Tujuan penelitian ini adalah menentukan model kinetika dan kesetimbangan isoterm yang dapat digunakan untuk menggambarkan adsorpsi zat warna Allura Red AC dan Tartrazine dengan adsorben karbon aktif, menentukan parameter isoterm serta kinetika untuk adsorpsi zat warna Allura Red AC dan Tartrazine dengan adsorben karbon aktif serta mengetahui pengaruh konsentrasi awal adsorbat dan pH pada sistem adsorpsi zat warna Allura Red AC dan Tartrazine dengan adsorben karbon aktif. Model kinetika yang digunakan dalam penelitian ini adalah kinetika orde satu semu, kinetika orde dua semu dan difusi intrapartikel. Model isoterm yang digunakan dalam percobaan ini adalah Isoterm Langmuir, Extended Langmuir, Modified Extended Langmuir, Model Faktor P dan Model Faktor Interaksi. Pengaruh variasi konsentrasi awal adsorbat dan pH terhadap proses adsorpsi dianalisis dengan mengukur konsentrasi larutan setelah proses adsorpsi menggunakan spektrofotometer.
Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa persentase removal zat warna Tartrazine pada sistem satu komponen berada pada rentang 30,93% hingga 72,91% sedangkan persentase removal Allura Red AC pada sistem satu komponen berada pada rentang 82% hingga 95,98%. Nilai persentase removal zat warna Tartrazine pada sistem dua komponen berada pada rentang 32,3% hingga 98,14% sedangkan persentase removal Allura Red AC pada sistem dua komponen berada pada rentang 49,65% hingga 98,99%. Model kinetika yang menggambarkan adsorpsi Tartrazine pada pH 2 hingga 8 dapat digambarkan dengan model kinetika orde dua semu sedangkan pada pH 10 kinetika Tartrazine digambarkan dengan model interpartikel. Model kinetika yang menggambarkan adsorpsi Allura Red AC pada sistem satu komponen adalah kinetika orde dua semu. Model kinetika yang menggambarkan adsorpsi Tartrazine dan Allura Red AC pada sistem dua komponen adalah kinetika orde dua semu. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa model isoterm yang dapat menggambarkan adsorpsi biner zat warna Tartrazine dan Allura Red AC adalah model Modified Extended Langmuir.
Kata kunci: adsorpsi biner, karbon aktif, model isoterm, model kinetika, zat warna
xvi
ABSTRACT
Adsorption is a process which is often used in industrial’s tertiary waste treatment. Waste water from textile process becomes problem because it contains various types of pollutans such as acid, base, solute, surfactant and dyes. Organic compounds in dyes are hard to degrade, toxic, carcinogenic, teratogenic and mutagenic so that they can affect human’s health and they are dangerous to aquatic organisms. Dyes do not have standards but the concentration of dyes must be concerned because the characterictics of organic compounds are contained. Therefore, dyes removal process is one of the main task in industrial’s waste water treatment.
The purpose of this research were to determine kinetic model and isoterm model that fit the adsorption of Allura Red AC and Tartrazine with activated carbon, determine isoterm and kinetic parameters for adsorpstion of Allura Red AC and Tartrazine with activated carbon as the adsorbent and find out the influence of initial concentration and pH on adsorption of Allura Red AC and Tartrazine by using activated carbon as the adsorbent. Kinetic models that were used in this research are pseudo first order, pseudo second order and intraparticle diffusion. Isoterm models that were used in this research were Langmuir, Extended Langmuir, Modified Extended Langmuir, P-factor and interaction factor. The dyes concentration profile in samples were analyzed by measuring the concentration by spectrophotometry.
Based on the research, it could be concluded that %removal of Tartrazine on single component was in range of 30,93% to 72,91%, while %removal of Allura Red AC on single component was in range of 82% to 95,98%. The value %removal of Tartrazine on binary system was in range of 32,3% to 98,14% and %removal of Allura Red AC on binary system was in range of 49,65% to 98,99%. Kinetic model that described adsorption of Tartrazine on pH 2 to 8 was pseudo second order, while on pH 10 Tartrazine could be described by intraparticle diffusion. Kinetic model that described adsorption of Allura Red AC on single component was pseudo second order. Kinetic model that described Tartrazine and Allura Red AC on binary system was pseudo second order. Based on this research, it could be concluded that isoterm model that could describe adsorption of Tartrazine and Allura Red AC was Modified Extended Langmuir