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
Penentuan model isoterm adsorpsi adalah untuk mengetahui proses distribusi antara fase cair dan fase adsorben padat yang merupakan ukuran dari
posisi keseimbangan dalam proses adsorpsi dan dapat dinyatakan dengan model isoterm Langmuir dan Freundlich [43]. Tabel 4.3 menyajikan konsentrasi -
karoten pada berbagai suhu dan variasi perbandingan karbon aktif : CPO. Tabel 4.3 Data Konsentrasi -Karoten
Konsentrasi Adsorpsi β–Karoten
ppm ppm
ppm 40
⁰C 50
⁰C 60
⁰C
Konsentrasi Awal 552
552 552
Konsentrasi Akhir Pada Adsorben : CPO 1:3
42 35
27 Konsentrasi Akhir Pada
Adsorben : CPO 1:4 59
55 46
Konsentrasi Akhir Pada Adsorben : CPO 1:5
66 60
54 Konsentrasi Akhir Pada
Adsorben : CPO 1:6 135
122 114
Perhitungan dilakukan dengan pendekatan model isoterm Langmuir dan Freundlich. Hubungan yang menggambarkan antara adsorben dan adsorbat dalam
isoterm Langmuir seperti disajikan pada Persamaan 2.1, persamaan tersebut dilinierisasi menjadi Persamaan 4.4.
4.4 Untuk menghasilkan grafik Langmuir, diperlukan data hasil perhitungan
yang diplotkan pada grafik akan diperoleh persamaan linear dan koefisien korelasinya. Tabel 4.4 menyajikan data yang diperoleh untuk pembuatan grafik
model isoterm Langmuir.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Data Perhitungan Untuk Model Adsorpsi Langmuir
40
o
C 50
o
C 60
o
C C
e
q
e
C
e
q
e
C
e
q
e
C
e
q
e
C
e
q
e
C
e
q
e
42 1,4280 29,4118 35
1,4476 24,1778 27 1,47
18,3673 59
1,9227 30,6860 55 1,9383 28,3753 46
1,9734 23,3100 66
2,4786 26,6279 60 2,5092 23,912
54 2,5398 21,2615
135 2,5854 52,2163 122
2,6660 11,4638 114 2,7156 41,9797
Dari data pada Tabel 4.4 dapat diplot grafik C
e
vs . Dari persamaan
garis lurus yang dihasilkan diperoleh slope dan intersep
. Grafik hasil plot untuk model adsorpsi Langmuir disajikan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Kurva Isoterm Langmuir Pada T = 40
o
C, 50
o
C dan 60
o
C
Sedangkan persamaan umum untuk model adsorpsi Freundlich adalah seperti yang dapat dilihat pada Persamaan 2.2. Hasil integrasi persamaan tersebut
menjadi Persamaan 4.5. 4.5
10 20
30 40
50 60
50 100
150 40
50 60
Ce Ce
qe
o
C
o
C
o
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.5 data yang diperoleh untuk pembuatan grafik isoterm Freundlich.
Tabel 4.5 Data Perhitungan Untuk Model Adsorpsi Freundlich
40
o
C 50
o
C 60
o
C Log
C
e
Log q
e
Log C
e
Log q
e
Log C
e
Log q
e
1,6 232
0,1 547
1,5 441
0,1 606
1,4 313
0,1 673
1,7 709
0,2 839
1,7 404
0,2 874
1,6 627
0,2 952
1,8 195
0,3 942
1,7 782
0,3 995
1,7 323
0,4 047
2,1 303
0,4 125
2,0 864
0,4 259
2,0 569
0,4 338
Dari data-data pada Tabel 4.5 diplotkan kurva log C
e
Vs loq q
e
. Kurva tersebut akan diperoleh nilai slope sebesar 1n dan intersep sebesar log K
F
. Grafik hasil plot untuk model isoterm Freundlich disajikan pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Kurva Isoterm Adsorpsi Freundlich Pada T = 40
o
C, 50
o
C dan 60
o
C
Dari Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 dilakukan perhitungan untuk memperoleh nilai dari konstanta masing-masing model adsorpsi. Parameter dari
model iaoterm Langmuir dan Freundlich yang ditentukan untuk proses penjerapan -karoten disajikan dalam Tabel 4.6.
0,00 0,05
0,10 0,15
0,20 0,25
0,30 0,35
0,40 0,45
0,50
1,5 1,7
1,9 2,1
2,3 40
50 60
Log Ce L
og qe
o
C
o
C
o
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Nilai Konstanta Masing-Masing Isoterm
Model Isoterm
Parameter 40
o
C 50
o
C 60
o
C
Langmuir Persamaan
R
2
q
m
mggr K
L
Lmg y = 0,2711x + 14,267
0,8872 3,6086
0,0194 y = 0,2626x
–12,697 0,9113
3,8080 0,0206
y = 0,2787x + 9,4373 0,9590
3,5880 0,0295
Freundlich Persamaan
R
2
K
F
Lmg n
y = 0,4657x – 0,5437
0,6980 0,2859
2,1473 y = 0,472x
–0,5252 0,7644
0,2984 2,1186
y = 0,4238x – 0,4039
0,8184 0,3945
2,3596
Model isoterm Langmuir dan Freundlich merupakan persamaan yang lazim digunakan untuk menggambarkan data adsorpsi dari suatu larutan. Tidak semua
data percobaan dapat sesuai dengan model isoterm adsorpsi Langmuir ataupun Freundlich karena masing-masing model memiliki asumsi tersendiri [44].
Untuk menentukan apakah data hasil percobaan mengikuti model kesetimbangan Langmuir atau Freundlich, maka dapat ditentukan dari nilai
koefisen korelasi R
2
[45]. Koefisien korelasi R
2
atau uji kelinieran menyatakan ukuran kesempurnaan hubungan antara konsentrasi akhir
–karoten dan konsentrasi terjerap. Jika pada plot data kurva liniar diperoleh nilai R
2
yang mendekati 1, maka data percobaan mengikuti model kesetimbangan tersebut.
Model isoterm Freundlich untuk penjerapan -karoten pada temperatur 60
o
C menghasilkan nilai R
2
sebesar 0,8184. Pada temperatur yang sama, diperoleh kesesuaian data yang lebih baik untuk model isoterm Langmuir dengan nilai R
2
yakni sebesai 0,9590. Nilai R
2
yang paling mendekati nilai 1 adalah model isoterm Langmuir. Proses adsorpsi yang mengukuti model isoterm Langmuir melibatkan
asumsi bahwa permukaan adsorben adalah homogen [46], artinya pada setiap molekul -karoten yang terjerap oleh karbon aktif memiliki entalpi dan energi
aktivasi yang sama pada setiap serapan semua situs memiliki afinitas yang sama untuk adsorbat [47,48]. Model Langmuir juga didasarkan pada asumsi hanya
terdapat satu lapisan permukaan monolayer yang teradsorpsi oleh karbon aktif [48].
Hasil yang diperoleh pada penelitian ini memiliki kesamaan dengan hasil penelitian sebelumnya yang mengkaji kesetimbangan, kinetika dan termodinamika
Universitas Sumatera Utara
dari proses adsorpsi karoten dan fosfor dari minyak kelapa sawit menggunakan bleaching earth yang telah diaktivasi. Hasil yang diperoleh pada penelitian
tersebut menunjukkan bahwa model isoterm Langmuir menyajikan hasil yang
lebih baik sesuai dengan data yang diperoleh, dengan nilai koefisien korelasi sebesar 0,9917 [6]. Penelitian lain yang mengkaji kinetika dan termodinamika dari
penjerapan -karoten dan florisil menggunakan silika gel juga memberikan hasil yang sama. Model Langmuir menunjukkan korelasi linier yang lebih baik
dibandingkan model isoterm Freundlich yang tercermin dari koefisien korelasi yang diperoleh yakni sebesar 0,938 [10].
Nilai-nilai kapasitas penjerapan dari isoterm Langmuir menghasilkan nilai yang lebih baik daripada kapasitas penjerapan dari isoterm Freundlich. Nilai
kapasitas dari isoterm Langmuir pada T= 40
o
C, 50
o
C, dan 60
o
C yakni sebesar 3,6086 mgr, 3,8080 mggr, dan 3,5880 mggr. Masing-masing nilai ini
menunjukkan bahwa model isoterm Langmuir untuk sistem adsorpsi baik. Karakteristik dari isoterm Langmuir dapat dinyatakan dengan parameter
kesetimbangan R
L
. Persamaann untuk parameter kesetimbangan disajikan pada Persamaan 4.3.
4.3 dimana K
L
adalah konstanta Langmuir dan C
o
adalah konsentrasi -karoten
yang terbesar mgl. Nilai R
L
menunjukkan karakteristik jenis isotherm, yakni baik 0 R
L
1, kurang baik R
L
1, liniar R
L
= 1, dan ireversibel R
L
= 0 [49]. Penjelasan data dari Tabel 4.6 menghasilkan nilai R
L
sebesar 0,5566. Dengan begitu dapat dinyatakan bahwa jenis isotermnya termasuk dalam kategori
baik.
4.5 TERMODINAMIKA ADSORPSI
