D. KINETIKA ADSORPSI Β-KAROTEN
Kinetika kimia dapat membantu unuk mengambil kesimpulan mengenai mekanisme suatu reaksi Petrucci, 1985. Hasil kinetika adsorpsi selanjutnya
berguna untuk menetapkan kondisi operasi, metoda pengendalian, kebutuhan peralatan dan teknologi suatu proses sehingga dapat dimanfaatkan untuk
merancang proses yang sesuai. Pada subbab ini akan dibahas mengenai konstanta laju adsorpsi k dan energi aktivasi Ea. Kedua parameter ini
menunjukkan performa dari kedua jenis adsorben dalam mengadsorpsi - karoten.
1. Konstanta Laju Adsorpsi k
Kurva hubungan nilai konsentrasi -karoten dengan kapasitas adsorpsi merupakan data percobaan yang digunakan untuk penentuan laju
laju reaksi adsorpsi -karoten olein sawit kasar. Kemungkinan orde reaksi dari reaksi adsorpsi olein sawit kasar adalah orde reaksi semi pertama,
karena reaksi adsorpsi -karoten olein sawit kasar hanya melibatkan satu pereaksi tunggal yaitu olein sawit kasar. Bentuk persamaan laju reaksi
dapat ditransformasi menjadi bentuk persamaan garis lurus linier. Regresi merupakan persamaan matematik yang menduga hubungan bentuk
persamaan laju reaksi adsorpsi fraksi olein dari data percobaan yang menunjukkan hubungan antara satu peubah bebas yaitu nilai konsentrasi -
karoten dalam hal ini disebut C dan penurunan nilai konsentrasi - karoten dalam adsorben dalam hal ini disebut q dengan digunakan
metode kesesuaian dengan regresi. Regresi hubungan antara q dengan C ditransformasikan mengikuti bentuk persamaan garis lurus linear. Untuk
laju adsorpsi digunakan 2 persamaan adsorpsi yaitu isoterm Freundlich dan isoterm Langmuir. Ukuran untuk melihat tingkat kesesuaian dengan
data percobaan ditentukan berdasarkan koefisien determinasi r
2
terbesar. Dari perhitungan didapat bahwa laju adsorpsi fisik dari atapulgit dan arang
aktif lebih cocok menggunakan isoterm Freundlich. Untuk perhitungan isoterm Langmuir dapat dilihat pada lampiran 8. Nilai parameter adsorpsi
isotermal menggunakan model Langmuir dan Freundlich adsorpsi -
karoten olein sawit kasar dengan atapulgit dan arang aktif disajikan pada Tabel 10.
Tabel 10. Parameter adsorpsi isotermal menggunakan model Langmuir dan Freundlich adsorpsi -karoten olein sawit kasar dengan atapulgit dan
arang aktif
Model Isoterm Langmuir Freundlich
Jenis Adsorben Suhu
[ºC]
k qm R
2
k n R
2
40 -346.09 -4.24 0.975
2.31X10
-7
3.23 0.9019 50 -585.78
-7.21 0.6664 4.94X10
-5
2.11 0.7247 Atapulgit
60 -376.15 -7.46 0.9293
7.82X10
-5
2.02 0.9575 40 -89.12
-26.81 0.9398
3.10X10
-4
2.97 0.9071 50 -113.25
-11.52 0.9391
1.29X10
-4
2.8 0.974 Arang aktif
60 -192.91 -25.58
0.9771 6.16X10
-3
3.42 0.9899
Pada Tabel 10 diketahui bahwa persamaan laju reaksi adsorpsi fraksi olein sawit kasar yang memiliki tingkat kesesuaian terbaik dengan data
percobaan untuk ketiga suhu reaksi adalah isoterm Freundlich. Hal ini ditunjukkan oleh nilai koefisien determinasinya, nilai koefisien
determinasi untuk isoterm Freundlich lebih besar dibandingkan dengan nilai koefisien determinasi untuk isoterm Langmuir pada ketiga suhu
reaksi.. Nilai koefisien determinasi yang lebih besar menunjukkan bahwa keragaman nilai konsentrasi -karoten lebih mampu diterangkan oleh
persamaan isoterm Freundlich. Pada arang aktif suhu 50ºC koefisien determinasi langmuir lebih besar dibandingkan Freundlich tetapi nilai
konstanta laju k dan kapasitas adsorpsi maksimum qm bernilai negatif, sehingga isoterm terpilih adalah Freundlich yang bernilai positif. Hal ini
menunjukkan bahwa proses adsorpsi non linear dan lapisan sorben yang terbentuk heterogen akibat tidak semua permukaan adsorben mempunyai
daya adsorpsi dan berbentuk multilayer. Bentuk permukaan isoterm Freundlich ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Permukaan isoterm Freundlich
Kurva regresi antara konsentrasi -karoten dalam adsorben log q dengan konsentrasi -karoten dalam olein log C untuk persamaan
isoterm Freundlich dapat dilihat pada Gambar 11 dan 12.
0,5 1
1,5 2
2,5
0,5 1
1,5 2
2,5
Log C Lo
g q
3
Gambar 11. Laju reaksi adsorpsi fraksi olein sawit kasar untuk atapulgit ○,
atapulgit 40 ºC, r
2
= 0.8573; □, atapulgit 50 ºC, r
2
= 0.9872; ∆,
atapulgit 60ºC, r
2
= 0.9407
0,5 1
1,5 2
2,5
0,5 1
1,5 2
2,5 3
Log C L
og q
Gambar 12. Laju reaksi adsorpsi fraksi olein sawit kasar untuk arang aktif ●, arang aktif 40 ºC, r
2
= 0.9131; ■, arang aktif 50 ºC, r
2
= 0.974;
▲, arang aktif 60 ºC, r
2
= 0.9899
Berdasarkan hasil regresi pada Gambar 11 dan 12 diperoleh kemiringan dari masing-masing persamaan laju reaksi untuk ketiga suhu
reaksi. Kemiringan merupakan nilai konstanta laju reaksi kf dan intersepnya menunjukkan indeks efisiensi adsorpsi n.
Nilai konstanta laju reaksi k adalah nilai kemiringan slope pada persamaan laju reaksi isoterm terpilih. Nilai konstanta laju reaksi adsorpsi
-karoten untuk suhu 40 C, 50
C dan 60 C berdasarkan isoterm
Freundlich dapat dilihat pada Tabel 11.
Tabel 11. Nilai konstanta laju adsorpsi -karoten
Jenis Adsorben
Suhu [ºC]
n Konstanta Laju Adsorpsi
[ml g
-1
]
40 3.23 2.31X10
-7
50 2.11 4.94X10
-5
Atapulgit 60
2.02 7.82X10
-5
40 2.97 3.10X10
-4
50 2.8 1.29
X10
-4
Arang aktif
60 3.42 6.163X10
-3
Nilai k semakin meningkat seiring peningkatan total kapasitas adsorben mengikat molekul teradsorpsi. Peningkatan suhu mempengaruhi
peningkatan nilai konstanta laju reaksi. Dari Tabel konstanta laju reaksi didapatkan nilai k terbesar pada penggunaan atapulgit dan arang aktif
terjadi pada kondisi suhu 60ºC. Peningkatan suhu dapat meningkatkan frekuensi tumbukan antarmolekul antara -karoten dengan adsorben yang
kemudian membentuk suatu kompleks teraktifkan. Oleh karena itu, peningkatan suhu dapat digunakan sebagai faktor untuk mempercepat
suatu reaksi. Penggunaan arang aktif pada suhu 50ºC tidak terjadi peningkatan laju reaksi, hal ini dikarenakan laju penjerapan -karoten
lebih rendah dibandingkan penjerapan zat warna lain seperti α-tokoferol.
Perubahan nilai n akan sebanding dengan perubahan nilai k. Semakin kecil nilai n maka efisiensi proses adsorpsi akan semakin meningkat. Nilai n
pada kedua jenis adsorben lebih dari satu dan isotermnya berbentuk tak cenderung. Hal tersebut mengakibatkan zona perpindahan massa di dalam
hamparan itu menjadi cukup panjang. Apabila nilai konstanta n tinggi, adsorben bekerja secara efektif di dalam proses pemucatan dari olein
namun kurang efisien sebagai bahan penyerap pada konsentrasi warna yang tinggi. Indeks efisiensi ini mempunyai nilai pada kisaran 0.1-1. Nilai
indeks n yang lebih kecil dari 1 berkaitan dengan kurva isoterm adsorpsi yang berbentuk linear.
2. Energi Aktivasi Ea
Kategori