Dokumen tersebut membahas tentang adsorpsi secara umum, termasuk definisi, jenis (fisika dan kimia), faktor yang mempengaruhi, kinetika, dan contoh adsorben karbon aktif. Secara ringkas, adsorpsi adalah proses pengumpulan zat terlarut pada permukaan padat, yang dipengaruhi oleh sifat adsorben dan adsorbat serta kondisi lingkungan. Karbon aktif umumnya digunakan sebagai adsorben untuk menghilang
2. I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Seperti halnya
kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya
saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari
permukaan zat. Adsorpsi digunakan untuk menyatakan bahwa zat lain yang
terserap pada zat itu, misalnya karbon aktif dapat menyerap molekul asam
asetat dalam larutannya. Tiap partikel adsorban dikelilingi oleh molekul yang
diserap karena terjadi interaksi tarik-menarik. Zat-zat yang terlarut dapat
diadsorpsi oleh zat padat, misalnya CH3COOH oleh karbon aktif, NH3 oleh
karbon aktif, fenolftalein dari larutan asam atau basa oleh karbon aktif, Ag+
atau Cl-
oleh AgCl. C lebih baik menyerap non elektrolit dan makin besar BM
semakin baik. Zat anorganik lebih baik menyerap elektrolit. Adanya pemilihan
zat yang diserap menyebabkan timbulnya adsorpsi negatif. Dalam larutan
KCl, H2O diserap oleh arang darah, hingga konsentrasi naik.
Partikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat cair
atau gas akan terakumulasi. Fenomena ini juga disebut adsorpsi. Jadi sdsorpsi
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 penjernihan air.
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan
maupun gas) pada proses adsorpsi. Adsorben yang paling banyak dipakai
untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Zat ini banyak dipakai di
pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat
selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan
3. penyerapan gas oleh zat padat. Ketika pelarut yang mengandung zat terlarut
tersebut kontak dengan adsorben, terjadi perpindahan massa zat terlarut dari
pelarut ke permukaan adsorben, sehingga konsentrasi zat terlarut di dalam
cairan dan di dalam padatan akan berubah terhadap waktu dan posisinya
dalam kolom adsorpsi.
Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian pada latar belakang, maka perumusan masalah dalam
makalah ini adalah :
1. Apakah adsorpsi itu?
2. Apa yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi?
3. Bagaimana proses adsorpsi arang aktif?
4. II. PEMBAHASAN
Adsorpsi
Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah
suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada
suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada
permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap
oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan.
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 penyerapnya.
Definisi lain menyatakan adsorpsi sebagai suatu peristiwa penyerapan pada
lapisan permukaan atau antar fasa, dimana molekul dari suatu materi
terkumpul pada bahan pengadsorpsi atau adsorben.
Adsorpsi adalah pengumpulan dari adsorbat diatas permukaan adsorben,
sedang absorpsi adalah penyerapan dari adsorbat kedalam adsorben dimana
disebut dengan fenomena sorption. Materi atau partikel yang diadsorpsi
disebut adsorbat, sedang bahan yang berfungsi sebagai pengadsorpsi disebut
adsorben.
Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh
gaya Van Der Waals (penyebab terjadinya kondensasi gas untuk membentuk
cairan) yang ada pada permukaan adsorbens) dan adsorpsi kimia (terjadi
reaksi antara zat yang diserap dengan adsorben, banyaknya zat yang
teradsorbsi tergantung pada sifat khas zat padatnya yang merupakan fungsi
tekanan dan suhu)
5. 1. Adsorpsi fisika
Berhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik menarik
antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik
antara zat terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut akan
diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi ini mirip dengan
proses kondensasi dan biasanya terjadi pada temperatur rendah pada
proses ini gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid
relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada
fase cair (gaya van der waals) mempunyai derajat yang sama dengan
panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu sekitar 2.19-21.9 kg/mol.
Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida biasanya
cepat tercapai dan bersifat reversibel.
2. Adsorpsi Kimia
Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang
teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang
jauh lebih besar daripada Adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah
sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul
teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya valensi yang tipenya
sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena
adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent akan terbentuk
suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya lapisan tersebut akan
menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan adsorbent
sehingga efektifitasnya berkurang.
2.2 Kinetika Adsorpsi
Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju
reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat
penting dari permukaan zat. Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu
fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi
6. suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat
teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta
memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan
adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang
teradsorpsi per satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi
dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya :
• Macam adsorben
• Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)
• Luas permukaan adsorben
• Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)
• Temperatur
2.3 Adsorben
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan
maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik,
hanya menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses
adsorpsi, disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan diadsorpsi.
Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan
adalah arang. Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi, yang
biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan
persediaan udara (oksigen) yang terbatas. Tiap partikel adsorben dikelilingi
oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik menarik. Zat ini
banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan.
Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut
sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat. Beberapa jenis adsorben
yang biasa digunakan yaitu :
a. Karbon aktif/ arang aktif/ norit
Sejak 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
7. bebas yang masing-masing berikatan secara kovalen atau arang yang telah
dibuat dan diolah secara khusus melalui proses aktifasi, sehingga pori-porinya
terbuka dan dengan demikian mempunyai daya serap yang besar terhadap zat-
zat lainnya, baik dalam fase cair maupun dalam fase gas. Dengan demikian,
permukaan arang aktif bersifat non-polar. Struktur pori berhubungan dengan
luas permukaan, dimana semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan
luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi
bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan
menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan. Karbon aktif ini cocok
digunakan untuk mengadsorpsi zat-zat organik. Komposisi arang aktif terdiri
dari silika (SiO2), karbon, kadar air dan kadar debu. Unsur silika merupakan
kadar bahan yang keras dan tidak mudah larut dalam air, maka khususnya
silika yang bersifat sebagai pembersih partikel yang terkandung dalam air
keruh dapat dibersihkan sehingga diperoleh air yang jernih.
Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah maupun
mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi 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 zat organik Bahan tersebut antar
lain tulang, kayu lunak maupun keras, sekam, tongkol jagung, tempurung
kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji,
dan batubara.
Pembuatan arang aktif
Secara umum dan sederhana, proses pembuatan arang aktif terdiri dari 3 tahap,
yaitu :
1. Dehidrasi : proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan
sampai temperatur 170°C.
2. Karbonisasi : pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon.
Suhu diatas 170°C akan menghasilkan CO dan CO2. Pada suhu 275°C,
8. dekomposisi menghasilkan “tar”, methanol dan hasil samping lainnya.
Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-600°C.
3. Aktifasi : dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan
dengan uap atau CO2 sebagai aktifator.
Yang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang
bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan
hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang
mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas
permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi.
Arang aktif mempunyai warna hitam, tidak berasa dan tidak berbau, berbentuk
bubuk dan granular, mempunyai daya serap yang jauh lebih besar
dibandingkan dengan arang yang belum mengalami proses aktifasi,
mempunyai bentuk amorf yang terdiri dari plat-plat dasar dan disusun oleh
atom-atom karbon C yang terikat secara kovalen dalam suatu kisi yang
heksagon. Plat-plat ini bertumpuk satu sama lain membentuk kristal-kristal
dengan sisa-sisa hidrokarbon yang tertinggal pada permukaan. Dengan
menghilangkan hidrokarbon tersebut melalui proses aktifasi, akan didapatkan
suatu arang atau karbon yang membentuk struktur jaringan yang sangat halus
atau porous sehingga permukaan adsorpsi atau penyerapan yang besar dimana
luas permukaan adsorpsi dapat mencapai 300-3500 cm2/gram.
Proses pembuatan arang aktif dibagi menjadi 2, yaitu :
1) Proses Kimia
Bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia tertentu, kemudian
dibuat padat. Selanjutnya padatan tersebut dibentuk menjadi batangan dan
dikeringkan serta dipotong-potong. Aktifasi dilakukan pada temperatur
100°C. Arang aktif yang dihasilkan dicuci dengan air selanjutnya
dikeringkan pada temperatur 300°C. Dengan proses kimia, bahan baku
dapat dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur dengan bahan-
bahan kimia.
9. 2) Proses Fisika
Bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang tersebut
digiling, diayak untuk selanjutnya diaktifasi dengan cara pemanasan pada
temperatur 1000°C yang disertai pengaliran uap.
Penyerapan Bahan - bahan Terlarut Dengan Arang Aktif
Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Untuk menghilangkan
bahan-bahan terlarut dalam air, biasa menggunakan arang aktif dengan
mengubah sifat permukaan partikel karbon melalui proses oksidasi. Partikel
ini akan menyerap bahan-bahan organik dan akan terakomulasi pada bidang
permukaannya. Pada umumnya ion organik dapat diturunkan dengan arang
aktif.
Adsorpsi oleh arang aktif akan melepaskan gas, cairan dan zat padat dari
larutan dimana kecepatan reaksi dan kesempurnaan pelepasan tergantung pada
pH, suhu, konsentrasi awal, ukuran molekul, berat molekul dan struktur
molekul. Penyerapan terbesar adalah pada pH rendah. Dalam Laboratorium
Manual disebutkan bahwa pada umumnya kapasitas penyerapan arang aktif
akan meningkat dengan turunnya pH dan suhu air. Pada pH rendah aktifitas
dari bahan larut dengan larutan meningkat sehingga bahan-bahan larut untuk
tertahan pada arang aktif lebih rendah.
Proses adsorpsi arang aktif dapat digambarkan sebagai molekul yang
meninggalkan zat pengencer yang terjadi pada permukaan zat padat melalui
ikatan kimia maupun fisika. Molekul tersebut digunakan sebagai adsorbat dan
zat padat disebut adsorben arang aktif. Adapun adsorpsi yang terjadi pada
arang aktif dapat bersifat :
1. Adsorpsi Fisika
Adsorpsi fisika terjadi berdasarkan ikatan fisika antara zat-zat dengan
arang aktif dalam keadaan suhu rendah dengan penyerapan relative kecil.
2. Adsorpsi Kimia
10. Adsorpsi kimia terjadi berdasarkan ikatan kimia antara adsorben (arang
aktif) dengan zat-zat teradsopsi. Dijelaskan pula bahwa bahan dalam
larutan yang bersifat elektrolit akan diserap lebih efektif dalam suasana
basa oleh arang aktif. Sedangkan bahan dalam larutan yang bersifat non
elektrolit penyerapan arang aktif tidak dipengaruhi oleh sifat keasaman
atau sifat kebasaan larutan.
Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi,
yaitu:
• Sifat serapan
banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi
kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing
senyawa. 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, dan struktur rantai dari senyawa serapan.
• Temperatur
Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk mengamati temperatur
pada saat berlangsungnya proses. Faktor yang mempengaruhi
temperatur proses adsorpsi adalah viskositas dan stabilitas senyawa
serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa
serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka
perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil,
adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan
pada temperatur yang lebih rendah.
• 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 apabila pH asam organik
11. dinaikkan yaitu dengan penambahan alkali, adsorpsi akan berkurang
sebagai akibat terbentuknya garam.
• Waktu singgung
Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu
untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding
terbalik dengan jumlah arang yang digunakan.
Selisih ditentukan oleh dosis arang aktif, pengadukan juga
mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk
memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan
dengan senyawa serapan.
Secara garis besar penyerapan arang aktif terhadap zat yang terlarut adalah:
1. Zat teradsorpsi berpindah dari larutannya menuju lapisan luar dari
adsorben (arang).
2. Zat teradsorpsi diserap oleh permukaan arang aktif.
3. Zat teradsorpsi akhirnya diserap oleh permukaan dalam atau permukaan
porous arang.
Adapun secara umum faktor yang menyebabkan adanya daya serap dari arang
aktif adalah :
1. Adanya pori-pori mikro yang jumlahnya besar pada arang aktif sehingga
menimbulkan gejala kapiler yang menyebabkan adanya daya serap.
2. Adanya permukaan yang luas (300 – 3500 cm2/gram) pada arang aktif
sehingga mempunyai kemampuan daya serap yang besar.
Menurut SII No.0258-79, arang aktif yang baik mempunyai persyaratan
seperti yang tercantum pada tabel dibawah ini :
Tabel1. Spesifikasi karbon aktif
JENIS PERSYARATAN
Bagian yang hilang pada pemanasan 950°C Maks. 15%
Air Maks. 10%
12. Abu Maks. 2,5%
Bagian yang tidak diperarang Tidak nyata
Daya serap terhadap larutan Min. 20%
b. Gel Silika
Merupakan bahan yang terbuat dari add treatment dari larutan sodium silikat
yang dikeringkan. Luas permukaanya 600-800 m2
/g dengan diameter pori
antara 20-50Á. Gel silika cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas dehidrat
dan untuk memisahkan hidrokarbon.
c. Alumina Aktif
Alumina aktif cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas kering dan Liquid.
Luas permukaannya 200-500 m2
/g dan diameter porinya 20-140Á.
III. KESIMPULAN
13. Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah
suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada
suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada
permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap
oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan.
Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam
suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui
dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan
menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada
grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan
adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per
satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh
beberapa hal, diantaranya macam adsorben dan zat yang diadsorpsi
(adsorbate), luas permukaan adsorben, konsentrasi zat yang diadsorpsi
(adsorbate), dan temperatur.
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan
maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik,
hanya menyerap zat tertentu. Karbon aktif yang merupakan contoh dari
adsorpsi, yang biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau
kayu dengan persediaan udara (oksigen) yang terbatas. Tiap partikel adsorben
dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik menarik.
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W., 1997, Kimia Fisika Jilid 2, Erlangga, Jakarta.
