Adsorpsi Arang Aktif

MAKALAH Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun Adsorpsi Karbon Aktif  Oleh :

Kelompok 5  Anggota:

 NAILL H!NI

"#$#%&'$%#%(

)NI*A MAHA+ANI

"#$#%&'$%'%(

+AN,A AN-.+AH

"#$#%&'$%#5(

ANNI!A MALI,)A

"#$#%&'$%%/(

,osen0 )ommi ,e1ilda2 M*

3+!AN *.KNIK LIN-KN-AN 4AKL*A! *.KNIKNI6.+!I*A! AN,ALA! PA,AN$%#5 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

!alah satu sifat penting dari permukaan 7at adalah adsorpsi8 !eperti halnya kinetika kimia2 kinetika adsorpsi 9uga berhubungan dengan la9u reaksi8 Hanya sa9a2 kinetika adsorpsi lebih khusus2 yang hanya membahas sifat penting dari  permukaan 7at8 Adsorpsi digunakan untuk menyatakan bah1a 7at lain yang terserap pada 7at itu2 misalnya karbon aktif dapat menyerap molekul asam asetat dalam larutannya8 *iap partikel adsorban dikelilingi oleh molekul yang diserap karena ter9adi interaksi tarikmenarik8 :at7at yang terlarut dapat diadsorpsi oleh 7at padat2 misalnya ;H /;<
Berdasarkan uraian pada latar belakang2 maka perumusan masalah dalam makalah ini adalah 0 #8 Apakah adsorpsi itu> $8 Apa yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi> /8 Bagaimana proses adsorpsi arang aktif>

BAB II TINJAUAN PUSTAA 2.1 A!s"r#s$

!alah satu sifat penting dari permukaan 7at adalah adsorpsi8 Adsorpsi adalah suatu proses yang ter9adi ketika suatu fluida "cairan maupun gas( terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film "lapisan tipis( pada  permukaan padatan tersebut8 Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan8 Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut " soluble( yang ada dalam larutan2 oleh permukaan 7at atau benda penyerap2 dimana ter9adi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya8 ,efinisi lain menyatakan adsorpsi sebagai suatu peristi1a penyerapan pada lapisan permukaan atau antar fasa2 dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada bahan pengadsorpsi atau adsorben8 Adsorpsi adalah pengumpulan dari adsorbat diatas permukaan adsorben2 sedang absorpsi adalah penyerapan dari adsorbat kedalam adsorben dimana disebut dengan fenomena sorption8 Materi atau partikel yang diadsorpsi disebut adsorbat2 sedang bahan yang berfungsi sebagai pengadsorpsi disebut adsorben8 Adsorpsi dibedakan men9adi dua 9enis2 yaitu adsorpsi fisika "disebabkan oleh gaya 6an ,er ?aals "penyebab ter9adinya kondensasi gas untuk membentuk  cairan( yang ada pada permukaan adsorbens( dan adsorpsi kimia "ter9adi reaksi antara 7at yang diserap dengan adsorben2 banyaknya 7at yang teradsorbsi tergantung pada sifat khas 7at padatnya yang merupakan fungsi tekanan dan suhu #8

Adsorpsi fisika

Berhubungan dengan gaya 6an der ?aals8 Apabila daya tarik menarik antara 7at terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara 7at terlarut dengan pelarutnya2 maka 7at yang terlarut akan diadsorpsi pada  permukaan adsorben8 Adsorpsi ini mirip dengan proses kondensasi dan  biasanya ter9adi pada temperatur rendah pada proses ini gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah2 dan besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada fase cair "gaya @an der 1aals( mempunyai dera9at yang sama dengan panas kondensasi dari gas men9adi cair2 yaitu sekitar $8#&

$#8& kgmol8 Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida  biasanya cepat tercapai dan bersifat re@ersibel8 $8

Adsorpsi Kimia

)aitu reaksi yang ter9adi antara 7at padat dengan 7at terlarut yang teradsorpsi8 Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang 9auh lebih besar  daripada Adsorpsi fisika8 Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi kimia8 Menurut Langmuir2 molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya @alensi yang tipenya sama dengan yang ter9adi antara atomatom dalam molekul8 Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent akan terbentuk suatu lapisan atau layer2 dimana terbentuknya lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan selan9utnya oleh batuan adsorbent sehingga efektifitasnya berkurang8 2.2 $net$ka A!s"r#s$

!eperti halnya kinetika kimia2 kinetika adsorpsi 9uga berhubungan dengan la9u reaksi8 Hanya sa9a2 kinetika adsorpsi lebih khusus2 yang hanya membahas sifat  penting dari permukaan 7at8 Kinetika adsorpsi yaitu la9u penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu 9angka 1aktu tertentu8 Kinetika adsorpsi suatu 7at dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi 7at teradsorpsi tersebut2 dan menganalisis nilai k "berupa slopekemiringan( serta memplotkannya pada grafik8 Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi8 Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya 7at yang teradsorpsi per satuan 1aktu8 Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal2 diantaranya 0 •

Macam adsorben

•

Macam 7at yang diadsorpsi " adsorbate(

•

Luas permukaan adsorben

•

Konsentrasi 7at yang diadsorpsi " adsorbate(

•

*emperatur

2.% A!s"r&en

Adsorben ialah 7at yang melakukan penyerapan terhadap 7at lain "baik cairan maupun gas( pada proses adsorpsi8 mumnya adsorben bersifat spesifik2 hanya menyerap 7at tertentu8 ,alam memilih 9enis adsorben pada proses adsorpsi2 disesuaikan dengan sifat dan keadaan 7at yang akan diadsorpsi8 Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap 7at7at dalam larutan adalah arang8 Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi2 yang  biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan  persediaan udara "oksigen( yang terbatas8 *iap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena ter9adi interaksi tarik menarik8 :at ini  banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan 7at7at 1arna dalam larutan8 Penyerapan bersifat selektif2 yang diserap hanya 7at terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh 7at padat8 Beberapa 9enis adsorben yang biasa digunakan yaitu0 a. Karbon aktif/ arang aktif/ norit 

!e9ak perang dunia pertama arang aktif produksi dari peruraian kayu sudah dikenal sebagai adsorben atau penyerap yang afektif sehingga banyak dipakai sebagai adsorben pada topeng gas Arang aktif adalah bahan berupa karbon  bebas yang masingmasing berikatan secara ko@alen atau arang yang telah dibuat dan diolah secara khusus melalui proses aktifasi2 sehingga poriporinya terbuka dan dengan demikian mempunyai daya serap yang besar terhadap 7at 7at lainnya2 baik dalam fase cair maupun dalam fase gas8 ,engan demikian2  permukaan arang aktif bersifat nonpolar8 !truktur pori berhubungan dengan luas permukaan2 dimana semakin kecil poripori arang aktif2 mengakibatkan luas permukaan semakin besar8 ,engan demikian kecepatan adsorpsi  bertambah8

ntuk

meningkatkan

kecepatan

adsorpsi2

dian9urkan

menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan8 Karbon aktif ini cocok  digunakan untuk mengadsorpsi 7at7at organik8 Komposisi arang aktif terdiri dari silika "!i<$(2 karbon2 kadar air dan kadar debu8 nsur silika merupakan kadar bahan yang keras dan tidak mudah larut dalam air2 maka khususnya silika yang bersifat sebagai pembersih partikel yang terkandung dalam air  keruh dapat dibersihkan sehingga diperoleh air yang 9ernih8

Bahan baku yang berasal dari he1an2 tumbuhtumbuhan2 limbah maupun mineral yang mengandung karbon dapat dibuat men9adi arang aktif yaitu dibuat melalui proses pembakaran secara karbonisasi "aktifasi( dari semua  bahan yang mengandung unsur karbon dalam tempat tertutup dan dioksidasi diaktifkan dengan udara atau uap untuk menghilangkan hidrokarbon yang akan menghalangi mengganggu penyerapan 7at organik Bahan tersebut antar  lain tulang2 kayu lunak maupun keras2 sekam2 tongkol 9agung2 tempurung kelapa2 ampas penggilingan tebu2 ampas pembuatan kertas2 serbuk gerga9i2 dan  batubara8 Pembuatan arang aktif 



!ecara umum dan sederhana2 proses pembuatan arang aktif terdiri dari / tahap2 yaitu 0 #8

 Dehidrasi 0

proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan

sampai temperatur #%C; . $8

 Karbonisasi

0 pemecahan bahanbahan organik men9adi karbon8

!uhu diatas #%C; akan menghasilkan ;< dan ;< $8 Pada suhu $5C;2 dekomposisi menghasilkan DtarE2 methanol dan hasil samping lainnya8 Pembentukan karbon ter9adi pada temperatur '%%F%%C;8 /8

 Aktifasi

0 dekomposisi tar dan perluasan poripori8 ,apat dilakukan

dengan uap atau ;< $ sebagai aktifator8 )ang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang  bertu9uan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekulmolekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat2 baik fisika maupun kimia2 yaitu luas  permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi8 Arang aktif mempunyai 1arna hitam2 tidak berasa dan tidak berbau2 berbentuk   bubuk dan granular2 mempunyai daya serap yang 9auh lebih besar  dibandingkan dengan arang yang belum mengalami proses aktifasi2 mempunyai bentuk amorf yang terdiri dari platplat dasar dan disusun oleh atomatom karbon ; yang terikat secara ko@alen dalam suatu kisi yang heksagon8 Platplat ini bertumpuk satu sama lain membentuk kristalkristal dengan sisasisa hidrokarbon yang tertinggal pada permukaan8 ,engan

menghilangkan hidrokarbon tersebut melalui proses aktifasi2 akan didapatkan suatu arang atau karbon yang membentuk struktur 9aringan yang sangat halus atau porous sehingga permukaan adsorpsi atau penyerapan yang besar dimana luas permukaan adsorpsi dapat mencapai /%%/5%% cm$gram8 Proses pembuatan arang aktif dibagi men9adi $2 yaitu 0 #(

Proses Kimia Bahan baku dicampur dengan bahanbahan kimia tertentu2 kemudian dibuat padat8 !elan9utnya padatan tersebut dibentuk men9adi batangan dan dikeringkan serta dipotongpotong8 Aktifasi dilakukan pada temperatur  #%%C;8 Arang aktif yang dihasilkan dicuci dengan air selan9utnya dikeringkan pada temperatur /%%C;8 ,engan proses kimia2 bahan baku dapat dikarbonisasi terlebih dahulu2 kemudian dicampur dengan bahan  bahan kimia8

$(

Proses 4isika Bahan baku terlebih dahulu dibuat arang8 !elan9utnya arang tersebut digiling2 diayak untuk selan9utnya diaktifasi dengan cara pemanasan pada temperatur #%%%C; yang disertai pengaliran uap8



Penyerapan

Bahan



bahan

*erlarut

,engan Arang Aktif 

!ifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap8 ntuk menghilangkan  bahanbahan terlarut dalam air2 biasa menggunakan arang aktif dengan mengubah sifat permukaan partikel karbon melalui proses oksidasi8 Partikel ini akan menyerap bahanbahan organik dan akan terakomulasi pada bidang  permukaannya8 Pada umumnya ion organik dapat diturunkan dengan arang aktif8 Adsorpsi oleh arang aktif akan melepaskan gas2 cairan dan 7at padat dari larutan dimana kecepatan reaksi dan kesempurnaan pelepasan tergantung pada  pH2 suhu2 konsentrasi a1al2 ukuran molekul2 berat molekul dan struktur  molekul8 Penyerapan terbesar adalah pada pH rendah8 ,alam Laboratorium Manual disebutkan bah1a pada umumnya kapasitas penyerapan arang aktif  akan meningkat dengan turunnya pH dan suhu air8 Pada pH rendah aktifitas dari bahan larut dengan larutan meningkat sehingga bahanbahan larut untuk  tertahan pada arang aktif lebih rendah8

Proses adsorpsi arang aktif dapat digambarkan sebagai molekul yang meninggalkan 7at pengencer yang ter9adi pada permukaan 7at padat melalui ikatan kimia maupun fisika8 Molekul tersebut digunakan sebagai adsorbat dan 7at padat disebut adsorben arang aktif8 Adapun adsorpsi yang ter9adi pada arang aktif dapat bersifat 0 #8 Adsorpsi 4isika Adsorpsi fisika ter9adi berdasarkan ikatan fisika antara 7at7at dengan arang aktif dalam keadaan suhu rendah dengan penyerapan relati@e kecil8 $8 Adsorpsi Kimia Adsorpsi kimia ter9adi berdasarkan ikatan kimia antara adsorben "arang aktif( dengan 7at7at teradsopsi8 ,i9elaskan pula bah1a bahan dalam larutan yang bersifat elektrolit akan diserap lebih efektif dalam suasana  basa oleh arang aktif8 !edangkan bahan dalam larutan yang bersifat non elektrolit penyerapan arang aktif tidak dipengaruhi oleh sifat keasaman atau sifat kebasaan larutan8 ,alam hal ini2 ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi2 yaitu0 •

!ifat serapan  banyak senya1a yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif2 tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masingmasing senya1a8 Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari struktur yang sama2 seperti dalam deret homolog8 Adsorpsi 9uga dipengaruhi oleh gugus fungsi2 posisi gugus fungsi2 ikatan rangkap2 dan struktur rantai dari senya1a serapan8

•

*emperatur  ,alam pemakaian arang aktif dian9urkan untuk mengamati temperatur   pada saat berlangsungnya proses8 4aktor yang mempengaruhi temperatur proses adsorpsi adalah @iskositas dan stabilitas senya1a serapan8 3ika pemanasan tidak mempengaruhi sifatsifat senya1a serapan2 seperti ter9adi perubahan 1arna maupun dekomposisi2 maka  perlakuan dilakukan pada titik didihnya8 ntuk senya1a @olatil2

adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan  pada temperatur yang lebih rendah8 •

 pH "dera9at keasaman( ntuk asamasam organik2 adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan2 yaitu dengan penambahan asamasam mineral8 Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut8 !ebaliknya apabila pH asam organik  dinaikkan yaitu dengan penambahan alkali2 adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam8

•

?aktu singgung Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan2 dibutuhkan 1aktu untuk mencapai kesetimbangan8 ?aktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan 9umlah arang yang digunakan8 !elisih ditentukan oleh dosis arang aktif2 pengadukan 9uga mempengaruhi 1aktu singgung8 Pengadukan dimaksudkan untuk  memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan dengan senya1a serapan8

!ecara garis besar penyerapan arang aktif terhadap 7at yang terlarut adalah0 #8 :at teradsorpsi berpindah dari larutannya menu9u lapisan luar dari adsorben "arang(8 $8 :at teradsorpsi diserap oleh permukaan arang aktif8 /8 :at teradsorpsi akhirnya diserap oleh permukaan dalam atau permukaan  porous arang8 Adapun secara umum faktor yang menyebabkan adanya daya serap dari arang aktif adalah 0 #8 Adanya poripori mikro yang 9umlahnya besar pada arang aktif sehingga menimbulkan ge9ala kapiler yang menyebabkan adanya daya serap8 $8 Adanya permukaan yang luas "/%% G /5%% cm$gram( pada arang aktif  sehingga mempunyai kemampuan daya serap yang besar8 Menurut !II No8%$5&2 arang aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang tercantum pada tabel diba1ah ini 0

*abel#8 !pesifikasi karbon aktif  3.NI! Bagian yang hilang pada pemanasan &5%C; Air Abu Bagian yang tidak diperarang ,aya serap terhadap larutan

P.+!)A+A*AN Maks8 #5 Maks8 #% Maks8 $25 *idak nyata Min8 $%

&. Gel Silika

Merupakan bahan yang terbuat dari add treatment dari larutan sodium silikat yang dikeringkan8 Luas permukaanya F%%%% m $g dengan diameter pori antara $%5%J8 -el silika cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas dehidrat dan untuk memisahkan hidrokarbon8 '.  Alumina Aktif 

Alumina aktif cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas kering dan Liuid8 Luas permukaannya $%%5%% m $g dan diameter porinya $%#'%J8

BAB III PENUTUP

%.1 es$m#ulan

#8 !alah satu sifat penting dari permukaan 7at adalah adsorpsi8 Adsorpsi adalah suatu proses yang ter9adi ketika suatu fluida "cairan maupun gas( terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film "lapisan tipis( pada  permukaan padatan tersebut8 Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan8 $8 Kinetika adsorpsi yaitu la9u penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu 9angka 1aktu tertentu8 Kinetika adsorpsi suatu 7at dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi 7at teradsorpsi tersebut2 dan menganalisis nilai k "berupa slopekemiringan( serta memplotkannya pada grafik8 Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi8 Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya 7at yang teradsorpsi per  satuan 1aktu8 Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh  beberapa hal2 diantaranya macam adsorben dan 7at yang diadsorpsi "adsorbate(2 luas permukaan adsorben2 konsentrasi 7at yang diadsorpsi "adsorbate(2 dan temperatur8 /8 Adsorben ialah 7at yang melakukan penyerapan terhadap 7at lain "baik cairan maupun gas( pada proses adsorpsi8 mumnya adsorben bersifat spesifik2 hanya menyerap 7at tertentu8 Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi2 yang biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan persediaan udara "oksigen( yang terbatas8 *iap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena ter9adi interaksi tarik menarik8

DA(TAR PUSTAA

Atkins2 P8?82 #&&2  Kimia Fisika Jilid 22 .rlangga2 3akarta8

Brady2 3ames2 #&&&2  Kimia Untuk Universitas2 .rlangga2 3akarta8