ANALISA GUGUS β-KAROTEN KINETIKA ADSORPSI β-KAROTEN

4.2 ANALISA GUGUS β-KAROTEN

Untuk mengetahui apakah -karoten zat warna telah diadsorpsi oleh karbon aktif maka dilakukan pengujian dari gugus -karoten dengan menggunakan FTIR Fourier Transform Infrared. Hasil analisa tersebut disajikan pada Gambar 4.2. Gambar 4.2 Spektrum -Karoten Karoten mempunyai molekul yang simetrik, artinya separuh bagian kiri merupakan bayangan cermin dari bagian kanannya. Karoten merupakan campuran dari beberapa senyawa yaitu α, , karoten [35]. –karoten memiliki rumus molekul C 40 H 56 [10] dengan bentuk struktur molekul seperti Gambar 2.2. Karoten merupakan hidrokarbon atau turunannya yang terdiri dari beberapa unit isoprena suatu diena. Pada Gambar 4.2 spektrum –karoten berada pada puncak 2.924,21 cm -1 dan 2.854,77 cm -1 untuk asimetris dan vibrasi uluran CH 2 dan CH 3 simetris, 1.462,11 cm -1 untuk guntingan CH 2 , 1.346,37 cm -1 untuk pemisahan dari kelompok dimetil, 1.172,77 cm -1 untuk dataran –CH– , dan 891,15 cm -1 untuk trans alkena terkonjugasi –CH=CH– [36]. Berdasarkan hasil pengamatan pada spektrum FTIR dapat diketahui bahwa pada panjang gelombang 1.743,72 cm -1 yang diindentifikasikan terdapat gugus Universitas Sumatera Utara karbon, yang berasal dari karbon aktif. Pada rentang 1250 – 1750 cm -1 menunjukkan adanya vibrasi karbon aktif [37].

4.3 KINETIKA ADSORPSI β-KAROTEN

Pemodelan kinetika tidak hanya memungkinkan estimasi laju penjerapan tetapi juga mengarah pada mekanisme karakteristik reaksi yang sesuai [29]. Pada penelitian ini, digunakan perbandingan adsorben : CPO ww = 1:5 pada T = 60 o C yang dianalisa pada interval waktu 2 menit hingga mencapai kesetimbangan. Perhitungan dilakukan dengan pendekatan kinetika adsorpsi yaitu, orde satu semu Lagergen, orde dua dan difusi intra partikel. Model kinetika orde satu semu Lagergen banyak digunakan untuk analisis data adsorpsi. Model kinetika ini digunakan untuk reaksi reversibel dengan keseimbangan antara fase cair dan padat [38]. Pada model kinetika orde dua, laju reaksi dari proses adsorpsi pada permukaan adsorben yang melibatkan proses adsorpsi fisika, karena adanya interaksi fisik antara dua fase [39]. Model kinetika orde satu semu Lagergen tidak bisa mendukung sempurna semua rentang waktu kontak adsorpsi [40]. Model kinetika difusi intra partikel menggambarkan proses adsorpsi dimana tingkat adsorpsi tergantung pada kecepatan saat adsorbat berdifusi menuju adsorben [39]. Difusi intra partikel adalah proses transportasi yang melibatkan pergerakan molekul dari sebagian besar cairan ke padatan. Pada proses adsorpsi batch, model kinetika difusi intra partikel telah digunakan untuk menggambarkan proses adsorpsi yang terjadi pada adsorben berpori [41]. Untuk menghasilkan grafik dari ketika model kinetika di atas, maka diperlukan data- data hasil perhitungan untuk kinetika adsorpsi -karoten. Data- data tersebut disajikan pada Tabel 4.1. Universitas Sumatera Utara Tabel 4. 1 Data Hasil Perhitungan Kinetika Adsorpsi -Karoten Pada T = 60 o C Kinetika Orde Satu Kinetika Orde Dua Kinetika Difusi Intra Partikel t Log q e -q t t tq t Log t Log qt 2 -0,1284 2 0,8695 0,3010 0,3618 4 -0,1545 4 1,7068 0,6021 0,3699 6 -0,1623 6 2,5467 0,7782 0,3722 8 -0,1782 8 3,3602 0,9031 0,3767 15 -0,2534 15 6,0333 1,1761 0,3955 20 -0,2938 20 7,8871 1,3010 0,4041 30 -0,4152 30 11,2790 1,4771 0,4248 40 -0,5264 40 14,5635 1,6021 0,4388 50 -0,6513 50 17,7242 1,6990 0,4504 60 -0,8097 60 20,7670 1,7782 0,4608 70 -0,8854 70 24,0220 1,8451 0,4645 80 -1,0615 80 27,0508 1,9031 0,4709 90 -1,3045 90 30,0541 1,9542 0,4763 100 - 100 32,8494 2,0000 0,4835 110 - 110 36,1343 2,0414 0,4835 120 - 120 39,4192 2,0792 0,4835 Persamaan umum model kinetika orde satu Lagergen adalah seperti yang disampaikan pada Persamaan 2.3, lalu persamaan tersebut diintegrasi menjadi Persamaan 4.1 4.1 Dari Persamaan 4.1 dapat dibuat kurva t vs log q e -q t . Nilai konstanta diperoleh dari slope kurva tersebut, sedangkan nilai q e diperoleh dari intersepnya . Grafik hasil dari model kinetika orde satu Lagergen dapat dilihat pada Gambar 4.3. Model kinetika orde dua mempunyai persamaan umum seperti yang tertulis pada Persamaan 2.4. Persamaan tersebut kemudian dilinierisasi sehingga dihasilkan Persamaan 4.2. 4.2 Dari Persamaan 4.2 diplot kurva vs dengan slope adalah dan intersep adalah . Grafik hasil dari model kinetika orde dua disajikan pada Gambar 4.4. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.3 Kurva Kinetika Orde Satu Lagergen Gambar 4.4 Kurva Kinetika Adsorpsi Orde Dua Pada kinetika difusi intra partikel, persamaan umumnya terdapat pada Persamaan 2.5. Hasil integrasi persamaan tersebut adalah seperti yang ditunjukkan oleh Persamaan 4.3. 4.3 Dari Persamaan 4.3 diplot kurva log t vs log q t dengan slope adalah n dan intersep adalah log k 3 . Model kinetika difusi intra partikel disajikan pada Gambar 4.5. y = -0,0125x - 0,0676 R² = 0,9869 -1,40 -1,20 -1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 t log q e -q t y = 0,323x + 1,0142 R² = 0,9987 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 t tq t Universitas Sumatera Utara Gambar 4.5 Kurva Kinetika Difusi Intra Partikel Dari Gambar 4.3, 4.4 dan 4.5 didapat persamaan dan nilai koefisien korelasi masing –masing model kinetika untuk dihitung konstantanya. Persamaan dan nilai koefisien korelasi masing-masing model kinetika disajikan pada Tabel 4.2. Tabel 4.β Data Hasil Perhitungan Kinetika Adsorpsi -Karoten Model Kinetika Persamaan R 2 Konstanta Orde Satu Lagergen y = -0,0125x - 0,0676 0,9869 -0,0287 Orde Dua Difusi Intra Partikel y = 0,3232x + 1,0142 y = 0,0011x + 0,3784 0,9987 0,9596 0,1082 2,0696 Penentuan model kinetika adsorpsi yang sesuai dapat ditinjau dari nila yang mendekati nilai 1 dari pada persamaan kinetika adsorpsi [41]. Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa persamaan kinetika dengan nilai R 2 mendekati 1 adalah pada persamaan kinetika orde dua : y = 0,323x + 1,0142 dengan nilai R 2 sebesar 0,9987. Hal ini menunjukkan bahwa model kinetika yang sesuai untuk proses adsorpsi - karoten menggunakan karbon aktif adalah model kinetika reaksi orde dua. Proses adsorpsi yang mengikuti model kinetika orde dua memiliki arti bahwa kecepatan penjerapan karbn aktif terhadap -karoten per satuan waktu dqdt berbanding lurus dengan kuadrat kapasitas adsorben yang masih kosong q e -q t . Pada awal proses adsorpsi terjadi pengurangan konsentrasi larutan yang cukup drastis, kemudian kecepatan adsorpsi terus menurun hingga tercapai kondisi setimbang [42]. Penelitian terdahulu mengenai penjerapan -karoten dan florisil y = 0,0795x + 0,3159 R² = 0,9569 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Log t L og q t Universitas Sumatera Utara menggunakan silika gel juga mendapati bahwa model kinetika orde dua menunjukkan hasil yang lebih baik daripada model kinetika orde satu semu Lagergen dan difusi intra partikel [10].

4.4 PENENTUAN MODEL ISOTERM ADSORPSI YANG TERJADI PADA PENJERAPAN β-KAROTEN