Dokumen ini membahas mekanisme adsorpsi, yang terbagi menjadi dua jenis: fisika dan kimia, serta menjelaskan aplikasi adsorpsi dalam kehidupan sehari-hari seperti dalam proses pemutihan gula dan penjernihan air. Penjelasan mengenai kinetika dan isoterm adsorpsi juga disertakan, menyelidiki hubungan antara konsentrasi dan waktu serta model-model isoterm yang umum digunakan. Karbon aktif diidentifikasi sebagai adsorben yang efektif untuk menghilangkan substansi organik dan logam dari larutan.

1. MAKALAH
KIMIA KOLOID DAN PERMUKAAN
PENYERAPAN PADA
PERMUKAAN GAS-PADAT
KELOMPOK 9
ALFIAH ALIF
WAODE VEBY VERLYNA
ISMIYATI H. YUSUF
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2012
1

2. A. PENDAHULUAN
Secara umum peristiwa adsorpsi yang terjadi pada larutan terbagi atas dua
bagian yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Adsorpsi fisika merupakan
adsorpsi yang disebabkan oleh gaya Van der Waals yang ada pada permukaan
adsorbens, panas adsorbens biasanya rendah dan terjadi di lapisan pada
permukaan adsorbens yang umumnya lebih besar dari satu mol. Sedangkan
adsorpsi kimia adalah adsorpsi yang terjadi karena adanya reaksi antara zat yang
diserap dan adsorbens, lapisan molekul pada permukaan adsorbens hanya satu
lapis dan panas adsorpsinya tinggi (Syabatini, A., 2009).
Adsorpsi adalah proses penyerapan suatu zat di permukaan zat lain. Zat yang
diserap disebut fase terserap dan zat yang menyerap disebut adsorpen. Disebabkan
karena gaya tarik molekul-molekul pada permukaan adsorpen. Pemanfaatan
adsorpsi dalam kehidupan sehari-hari antara lain :
a. Proses pemutihan gula pasir
b. Penyembuhan sakit perut dengan serbuk karbon atau norit
c. Penjernihan air keruh dengan menggunakan tawas (Al2(SO4)3)
d. Penggunaan arang aktif
e. Penggunaan arang halus pada masker, berfungsi untuk menyerap gas yang
beracun
f. Filter pada rokok, yang berfungsi untuk mengikat asap nikotin dan tar.
Kinetika adsorpsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat oleh
adsorben dalam fungsi waktu. Adsorpsi terjadi pada permukaan zat padat karena
adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Molekul-molekul
pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam,
2

3. karena tidak ada gaya-gaya lain 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 absorbens
sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya
Monolayer adalah lapisan tipis setebal ukuran atom atau molekul dan mempunyai
kualitas dua-dimensi yang unik. (Sukardjo, 1990).
Syarat adsorpsi yaitu:
(a) Adsorben harus memiliki luas permukaan yang besar
(b) Adsorben harus memiliki micropores dan macropores (misal: karbon aktif
dan zeolit)
(c) Adsorpsi selektif (harus menghindari kelembaban)
(d) Memerlukan waktu kontak yang cukup untuk terjadi pemisahan yang baik
(e) Perlakuan awal untuk komposisi gas yang rendah
(f) Distribusi aliran dalam tumpukan adsorben yang baik
(g) Adsorben harus mudah diregenerasi
(h) Operasi kontinyu memerlukan beberapa bed yang disusun seri
Proses adsorpsi yang terjadi pada kimisorpsi, partikel melekat pada
permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan
cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasinya dengan
substrat. Peristiwa adsorpsi disebabkan oleh gaya tarik molekul-molekul di
permukaan adsorbens. Dimana adsorben yang biasa digunakan dalam percobaan
adalah kabon aktif, sedangkan zat yang diserap adalah asam asetat (Keenan, 1999
3

4. Jenis –jenis adsorpsi, yaitu:
Peristiwa adsorpsi yang terjadi jika berada pada permukaan dua fasa yang
bersih ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga ini akan sangat
mempengaruhi sifat permukaan. Komponen yang ditambahkan adalah molekul
yang teradsorpsi pada permukaan (dan karenanya dinamakan surface aktif).
Jumlah zat yang terserap setiap berat adsorbens, tergantung konsentrasi dari zat
terlarut. Namun demikian, bila adsorbens sudah jenuh, konsentrasi tidak lagi
berpengaruh. Adsorpsi dan desorpsi (pelepasan) merupakan kesetimbangan
(Atkins, 1990).
Partikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat cair
atau gas akan terakumulasi. Fenomena disebut adsorpsi. Jadi adsorpsi terkait
dengan penyerapan partikel pada permukaan zat. Partikel koloid sol memiliki
kemampuan untuk mengadsorpsi partikel pendispersi pada permukaanya. Daya
adsorpsi partikel koloid tergolong besar Karena partikelnya memberikan sesuatu
permukaan yang luas. Sifat ini telah digunakan dalam berbagai proses seperti
4

5. penjernihan air. Jika partikel-partikel sol padat diletakkan dalam zat cair atau gas
maka partikel-partikelnya akan terakumulasi pada permukaan zat padat tersebut.
Fenomena ini disebut adsorpsi yang terkait dengan penyerapan partikel pada
permukaan zat. Adsorpsi dengan absorpsi itu berbeda. Bedanya adalah absorpsi
terkait dengan penyerapan partikel sampai ke bawah permukaan zat.
Partikel koloid sol mempunyai kemampuan untuk mengadsopsi partikel-
partikel pendispersi pada permukaannya, baik itu partikel netral atau bermuatan
(kation dan anion). Daya adsorpsi partikel koloid tergolong besar karena partikel-
partikelnya memberikan suatu permukaan yang sangat luas. Sifat adsorpsi ini
telah digunakan dalam berbagai proses seperti penjernihan air.
Secara umum analisis kinetika adsorpsi terbagi atas tiga bagian yaitu orde
satu, orde dua dan orde tiga. Peristiwa kinetika adsorpsi dapat dipelajari hubungan
konsentrasi spesies terhadap perubahan waktu. Kinetika adsorpsi karbon aktif
terhadap asam asetat dapat ditentukan dengan mengukur perubahan konsentrasi
asam asetat sebagai fungsi waktu dan menganalisisnya dengan analisis harga k
(konstanta kesetimbangan adsorpsi) atau dengan grafik. Ketiga analisis kinetika
adsorpsi tersebut adalah:
5

6. 1. Orde satu
ln C = – kt + ln Co
Dari persamaan tersebut, diperoleh grafik hubungan antara ln C dengan t,
yang merupakan garis lurus dengan slope k dan intersep ln Co.
2. Orde dua
ln C= kt
Dari persamaan diatas diperoleh grafik hubungan antara 1/C dengan t,
yang merupakan garis lurus dengan slope k dan intersep 1/Co.
3. Orde tiga
ln C = kt
Dari persamaan diatas, maka grafik hubungan antara 1/C2 dengan t, yang
merupakan garis lurus dengan slope 2 k dan intersep 1/Co2 (Tony, 1987).
B. MEKANISME ADSORPSI
Dalam suatu penyerapan gas-padat terdapat 2 jenis adsorpsi yaitu:
a. Isoterm Adsorpsi
Data yang menghubungkan konsentrasi zat teradsorpsi (g/g padatan)
dengan konsentrasi fase gas pada kesetimbangan (g/ mL larutan) dinamakan
isotherm adsorpsi.
Wads = f (P,T)
Tiga bentuk Isoterm Adsorpsi yang umum digunakan:
Langmuir
Freundlich
Brunauer-Emmett-Teller (BET)
6

7. Isoterm adsorpsi yang banyak digunakan
1. Isoterm Langmuir
Model adsorpsi gas pertama kali disusun oleh Langmuir (1916). Model
Langmuir klasik: adsorpsi monolayer. Diasumsi bahwa molekul gas yang
menabrak permukaan memungkinkan untuk terjadinya adsorpsi. Molekul-molekul
yang telah diadsorpsi, sebaliknya, juga memiliki kemungkinan untuk desorpsi.
Pada kesetimbangan, molekul-molekul teradsorpsi dan terdesorpsi dalam jumlah
yang sama. Kemungkinannya tergantung pada kekuatan interaksi antara
permukaan adsorben dan gas adsorbat.
7

8. Dapat digunakan untuk menyatakan sistem biner dan ternary
Beberapa physisorption dan hampir semua chemisoption processes dengan
dasar teoritis terbaik yang berasumsi bahwa adsorpsi terbatas pada satu lapisan di
permukaan. Kedua konstanta dapat dicari dengan linierisasi isoterm:
2. Isoterm Freundlich
Isoterm Fruendlich sesuai untuk permukaan heterogen, dengan lapisan
monolayer. Umum digunakan untuk hampir semua adsorpsi dan sesuai untuk
hampir semua data. Merupakan model empiris, meskipun menggunakan dasar-
dasar teoritis.
8

9. Parameter Isoterm Freundlich
3. Isotherm Brunauer-Emmett-Teller (BET)
Brunauer, Emmett dan Teller (BET) menyusun beberapa model untuk
adsorpsi gas pada padatan yang kemudian menjadi standar untuk pengukuran luas
permukaan. Isoterm BET isotherm sesuai untuk multiple layers pada permukaan
homogen.
Asumsi yang digunakan pada Isoterm BET sederhana:
1. Gas mengadsorpsi pada permukaan padatan yang datar dan seragam dengan
adsorpsi panas yang seragam akibat gaya van der Waals antara gas dan
padatan.
9

10. 2. Tidak ada interaksi lateral antara molekul-molekul yang terdasorpsi.
3. Setelah permukaan tertutup sebagian oleh molekul gas yang teradsorpsi,
molekul gas lain dapat teradsorpsi baik pada permukaan yang masih bebas
maupun di atas lapisan yang telah teradsorpsi sebelumnya. Adsorpsi pada
lapisan kedua dan seterusnya terjadi pada panas adsorpsi sama dengan panas
pencairan gas.
adsorpsi multi-layers
Sesuai untuk hampir semua data adsorpsi gas pada padatan. Mewakili
semua jenis isoterm, termasuk isoterm linier dan langmuir. Memiliki dasar teoritis
yang cukup. Perhitungan untuk satu komponen:
Di mana n adalah jumlah monolayer yang teradsorpsi, dan x = P/P0. dengan, P
adalah tekanan parsial gas yang sesungguhnya dan P0 adalah tekanan uap gas
murni.
10

11. Untuk mendapatkan parameter-parameter dalam persamaan BET,
persamaan tersebut perlu dilinierkan:
b. Persamaan Empiris untuk Adsorpsi
Korelasi menggunakan logarithmic serie expansion seperti:
Di mana a, b dan c merupakan konstanta yang spesifik untuk senyawa tertentu.
C. ADSORPSI PADA PERMUKAAN PADAT
Adsorpsi karbon aktif merupakan salah satu teknologi yang paling efektif
untuk mengambil bahan organik dan substansi yang berwarna. Adsorpsi
merupakan proses penghilangan substansi yang terdapat pada larutan melalui
penyerapan substansi ke permukaan adsorben solid yaitu karbon aktif. Ini
merupakan proses perpindahan dimana substansi-substansi terikat pada
permukaan partikel adsorben baik itu karena gaya tarik kimia maupun fisika.
Karbon aktif merupakan adsorben yang sangat efektif karena mempunyai pori-
pori yang cukup besar, sehingga memiliki daerah permukaan yang luas relatif
11

12. terhadap ukuran daripada partikel karbon aktif yang da dilihat dari permukaan
luarnya (Muchayat dan Widjaja, 2004).
Gugus permukaan yang mengandung oksigen pada karbon aktif
Permukaan oksida metal
Koagulan membentuk endapan Fe(OH)3 dan Al(OH)3 yang memiliki
gugus permukaan –OH yang dapat mengadsorpsi senyawa 12rganic dan berbagai
macam logam
12

13. DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W. 1990. Kimia Fisika Jilid 2 Edisi Keempat. Penerbit Erlangga.
Jakarta.
Keenan. 1999. Kimia Untuk Universitas. Erlangga. Jakarta.
Muchayat dan Widjaja, T., 2004, Studi Kinerja Pact Proses Dalam Merespon
Bahan Organik Berbasis Phenol, Jurnal Ilmiah Sains dan Teknologi 3 (3) 77-
83.
Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Penerbit Rineka Cipta. Jakarta.
Syabatini, A., 2009, Kinetika Adsorpsi (online),
www.annisanfushie's_weblog/htm, diakses tanggal 16 April 2009, pukul
19.00 WITA.
Tony, Bird. 1987. Kimia Fisika Untuk Universitas. PT. Gramedia Pustaka Utama.
Jakarta.
13