Kinetika Reaksi Penurunan Konsentrasi Amonia

37 I yang dipergunakan dan semakin besar juga daya yang akan hilang sebagai panas. Sesuai dengan persaman 44, maka kehilangan daya sebagai panas sebanding dengan hambatan R dan kuat arus I. P loss = I 2 R 44 Jika hambatan tetap dan arus makin besar maka akan semakin besar pula kehilangan daya dalam bentuk panas. Penurunan efisiensi Faraday selain disebabkan oleh kehilangan dalam bentuk panas, kemungkinan disebabkan pula karena sebagian arus dipergunakan oleh reaksi lain yang ada di dalam sel. Peningkatan besar densitas arus yang dipergunakan berarti penambahan besar kuat arus I dan tegangan V. Dalam percobaan, penggunaan densitas arus sebesar 3 mAcm 2 , 6 mAcm 2 , 9 mAcm 2 , 12 mAcm 2 dan 15 mAcm 2 akan menghasilkan tegangan yang semakin besar, masing-masing yaitu 2,5 V, 3,3 V, 3,7 V, 4,0 V dan 4,4 V. Dengan semakin besarnya tegangan maka akan semakin mempercepat tidak hanya konversi amonia, tetapi juga reaksi-reaksi lain yang ada karena overpotential yang jauh terlampaui. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa kenaikan besar arus dapat mempercepat reaksi tetapi memperkecil selektivitas Zhou dan Cheng, 2008. Penelitian sebelumnya memperoleh hasil bahwa kenaikan densitas yang dipergunakan akan menurunkan efisiensi Faraday. Pada percobaan dengan konsentrasi amonia 0,1 M dalam larutan 1 M KOH, diperoleh efisiensi sebesar 43 jika digunakan densitas arus sebesar 0,1 Acm 2 . Sedangkan jika dipergunakan densitas arus sebesar 1,1 Acm 2 , maka efisiensi menjadi 32 Zhou dan Cheng, 2008.

4.7. Kinetika Reaksi Penurunan Konsentrasi Amonia

38 Grafik ln C A t – lnC A o versus t untuk variabel pH, variabel penambahan NaCl dan variabel densitas arus dapat dilihat pada Gambar 13, 14 dan 15. Jika dilihat dari ketiga grafik tersebut maka tampak bahwa dengan penambahan nilai pH akan memperbesar nilai slope dari grafik yang berarti semakin besar pula nilai k konstanta kecepatan reaksi dan laju penurunan konsentrasi amonia. Demikian pula kecenderungan untuk variabel penambahan NaCl dan variabel densitas arus. Secara umum laju penurunan konsentrasi amonia adalah linear untuk semua jenis variabel. Gambar 13. Grafik ln C A t – lnC A o versus t untuk variabel pH; pada densitas arus 15 mAcm 2 , NaCl= 300 ppm 39 Gambar 14. Grafik ln C A t – lnC A o versus t untuk variabel NaCl; pada densitas arus 15 mAcm 2 , pH=11 Gambar 15. Grafik ln C A t – lnC A o versus t untuk variabel densitas arus; pada pH=11, NaCl= 300 ppm 40 Besar nilai k untuk masing-masing variabel pH, densitas arus dan penambahan NaCl serta nilai AAD dapat dilihat pada Tabel 4, 5 dan 6. Tabel 4. Nilai k dan AAD masing-masing variabel pH pada densitas arus 15 mAcm 2 dan NaCl 300 ppm pH k menit -1 AAD 10,5 0,00151 0,7 11 0,00218 2,4 11,5 0,00293 1,8 12 0,00411 3 12,5 0,00428 3,6 Tabel 5. Nilai k dan AAD masing-masing variabel densitas arus pada pH 11 dan NaCl 300 ppm Densitas Arus mAcm 2 k menit -1 AAD 3 0,00059 3 6 0,00084 0,6 9 0,00105 0,6 12 0,00177 1,3 15 0,00218 2,4 Tabel 6. Nilai k dan AAD masing-masing variabel NaCl pada pH 11 dan densitas arus 15 mAcm 2 NaCl ppm k menit -1 AAD 60 0,00070 0,3 120 0,00078 0,4 180 0,00112 0,8 240 0,00122 0,8 300 0,00218 2,4 41 Dari data percobaan maka tampak bahwa nilai k konstanta kecepatan reaksi dipengaruhi oleh variabel pH, densitas arus dan penambahan NaCl. Nilai k tertinggi diperoleh pada kondisi percobaan pH=12,5; densitas arus =15 mAcm 2 serta penambahan NaCl sebesar 300 ppm dengan nilai k sebesar 0,00428 menit -1 . Perbandingan hasil perhitungan model dan data hasil percobaan tidak jauh menyimpang. Hal ini dapat dilihat dari nilai absolute average deviation AAD untuk semua data yang tidak lebih dari 3 . Dari penelitian sebelumnya menunjukan bahwa pengurangan amonia mengikuti kinetika reaksi orde nol semu. Konsentrasi ion klorida dan densitas arus mempengaruhi nilai konstanta kecepatan reaksi k. Dalam penelitian tersebut nilai k diperoleh k yang dinyatakan dengan k TiIrO2 =0,0020[Cl - ] j + 0,4848, dan k TiRuO2 = 0,0026[Cl - ] j-0,7417 Yan dkk., 2009. Penelitian lain dengan menggunakan elektroda titanium yang dilapisi dengan rutinium dan iridium menunjukkan bahwa kinetika reaksi pengurangan amonia mempunyai orde satu semu Chen dkk., 2007. Perbandingan antara penelitian ini dengan penelitian-penelitian elektrolisa amonia sebelumnya dapat ditunjukan pada Tabel 7. 42 Tabel 7. Perbandingan Penelitian sekarang dengan Penelitian Sebelumnya Peneliti dan Tahun Kondisi Hasil Kim dkk., 2006 Chen dkk., 2007 Bonnin dkk., 2008 Indah Riwayati, 2010 Anoda IrO 2 katoda Ti Ukuran elektroda 2 cm x 4 cm x 0,2cm Larutan model 0,5 M NH 4 Cl dalam 0,1 M Na 2 SO 4 , pH 12 Volume total larutan 75 ml Densitas arus 80 mAcm 2 Waktu elektrolisa 90 menit Anoda RuO 2 -IrO 2 -TiO 2 katoda Ti Larutan model NH 4 2 SO 4 dalam larutan NaCl, pH 7 Konsentrasi awal amonia 40 ppm, konsentrasi ion klorida 300 ppm Luas anoda 480 cm 2 Waktu elektrolisa 180 menit Densitas arus 5 mAcm 2 Katodaanoda Pt-Ir-Rh Larutan model 1 M NH 4 OH dalam 1 M KOH Densitas arus 25 mAcm 2 Waktu elektrolisa 10,8 jam Anoda Pt katoda stainless steel Larutan model NH 4 OH, NaCl dalam aquades Konsentrasi awal amonia 100 ppm, NaCl 300 ppm, pH 12 Luas anoda 760,548 mm 2 Waktu elektrolisa 100 menit Konversi 37 Efisiensi Faraday 85,4 . Konversi 68 Efisiensi Faraday 4,5 Konversi 91,49 ± 0,01 Efisiensi Faraday 91,81 ± 0,13 Konversi 26,27 Efisiensi Faraday 58,42 43

BAB V HASIL KESIMPULAN DAN SARAN