2.4 STUDI KINETIKA
Model kinetika adsorpsi digunakan untuk mengetahui skala kuantitas yang dijerap pada proses adsorpsi [28]. Terdapat tiga model kinetika yang digunakan
untuk menyelidiki proses adsorpsi -karoten berdasarkan data penelitian yang diperoleh [10].
1. Persamaan Kecepatan Reaksi Orde Satu Semu Lagergen
Persamaan kecepatan reaksi orde satu semu Lagergen pernah digunakan dalam penjerapan -karoten dengan adsorben silika gel [10]. Persamaan
umum ditunjukkan pada Persamaan 2.1 [29]. 2.1
dimana q
e
dan q
t
adalah jumlah -karoten yang terserap mgg pada
kesetimbangan t jam, k
1
adalah konstanta laju adsorpsi h
-1
. Nilai k
1
dihitung dari plot log t versus q
e
– q
t
. 2. Persamaan Kecepatan Orde Dua
Persamaan kecepatan order dua digunakan dalam proses adsorpsi secara umum. Persamaan umum ditunjukkan pada Persamaan 2.2 [29].
2.2 dimana k
2
adalah konstanta orde dua gmgh dan bisa ditentukan dari plot t versus tq
t
. 3. Difusi Intra Partikel
Difusi intra partikel digunakan dalam proses adsorpsi secara umum. Studi difusi intra partikel yang digunakan mengikuti persamaan yang dinyatakan
dengan Persamaan 2.3 [30]. 2.3
dimana k
3
adalah konstanta laju difusi intra partikel mggh dihitung dari slope garis lurus t versus log q
t
.
Universitas Sumatera Utara
2.5 STUDI ISOTERM
Isoterm adsorpsi merupakan adsorpsi yang terjadi pada kondisi temperatur konstan. Adsorpsi yang terjadi harus dalam keadaan kesetimbangan, yaitu laju
desorpsi dan adsorpsi berlangsung relatif sama. Kesetimbangan adsorpsi biasanya digambarkan dengan persamaan isoterm. Parameternya menunjukkan sifat
permukaan dan afinitas dari adsorben pada kondisi temperatur dan pH tetap [31]. Informasi kesetimbangan adsorpsi penting untuk dipahami, dalam merancang
dan melaksanakan proses. Temperatur mempengaruhi kapasitas adsorpsi dari adsorben. Dengan demikian, isoterm dapat memberikan hubungan antara jumlah
zat terlarut yang teradsorpsi pada suhu konstan dan konsentrasi dalam larutan kesetimbangan Dalam penelitian ini, digunakan dua permodelan isoterm adsorpsi
yang diterapkan untuk mengevaluasi adsorpsi -karoten dari CPO menggunakan adsorben karbon aktif yaitu : Langmuir dan Freundlich.
2.5.1 Isoterm Langmuir
Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa [32]: a
Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat mengadsorpsi satu molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbennya.
Tidak ada interaksi antara molekul-molekul terjerap. b
Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme terjerap. c
Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorpsi maksimum. d
Tiap atom teradsorpsi pada lokasi tertentu di permukaan adsorben. e
Tiap bagian permukaan hanya dapat menampung satu molekul atau atom.
Persamaan isoterm Langmuir ditunjukkan dalam Persamaan 2.4 [6] 2.4
dimana q
e
mgkg adalah jumlah adsorbat per satuan massa adsorben, C
e
mgkg adalah konsentrasi kesetimbangan adsorbat, q
m
mgkg, dan K
L
mgkg adalah konstanta Langmuir yang terkait dengan kapasitas adsorpsi dan tingkat
adsorpsi.
Universitas Sumatera Utara
2.5.2 Isoterm Freundlich
Untuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isoterm adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empirik yang dikemukakan oleh
Freundlich. Isoterm Freundlich berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penjerapan yang
berbeda-beda. Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini. Persamaannya ditunjukkan dalam Persamaan 2.5 [6].
2.5 dimana q
e
mgkg adalah jumlah adsorbat per satuan massa adsorben, C
e
mgkg adalah konsentrasi kesetimbangan adsorbat, dan K
F
mgkg.mgkg
-n
didefinisikan sebagai kapasitas adsorpsi adsorben dan konstanta Freundlich. Nilai n berkisar dari nol sampai satu yang mencerminkan intensitas adsorpsi atau
heterogenitas permukaan. Dari isoterm Freundlich akan diketahui kapasitas adsorben dalam menjerap.
Isoterm Freundlich digunakan dalam penelitian yang dilakukan karena dari isoterm Freundlich dapat ditentukan efisiensi dari suatu adsorben [32].
2.6 TERMODINAMIKA ADSORPSI
Data yang diperoleh dari model isoterm adsorpsi dapat digunakan untuk menentukan parameter termodinamika seperti perubahan energi bebas Gibbs
ΔG, perubahan entalpi
ΔH, dan perubahan entropi ΔS. Perubahan energi bebas Gibbs dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.6 [10].
2.6 dimana R adalah konstanta gas ideal 8,314 Jmol K, T K adalah temperatur,
dan K
ads
adalah konstanta dari isoterm Langmuir K
L
. Nilai- nilai ΔH dan ΔS
dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.7 [10]. 2.7
Perubahan entalpi dan perubahan entropi dihitung dari slope dan intersep
adalah dari plot 1T versus ln K
ads
dari isoterm Langmuir = K
L
.
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
Kategori