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