BAB II KAJIAN PUSTAKA
5. Adsorpsi
Proses sorpsi terdiri dari adsorpsi dan desorpsi. Adsorpsi merupakan suatu proses penyerapan oleh padatan tertentu terhadap zat tertentu yang terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat tanpa meresap ke dalam, sedangkan proses pemindahan molekul dari permukaan disebut desorpsi. Adsorpsi dapat terjadi pada antarfasa padat-cair, padat-gas atau gas-cair (Tandy, E., dkk., 2012: 34-35).
Metode adsorpsi umumnya berdasarkan adanya interaksi antara ion logam dengan gugus fungsional yang ada pada permukaan adsorben melalui pembentukan kompleks. Proses pembentukan kompleks ini terjadi pada
permukaan padatan yang mempunyai gugus fungsional yang mengandung atom donor oksigen, nitrogen, fosfor dan belerang seperti –OH, -NH2, -SH, –
COOH, fosforil dan sebagainya (Jal. P.K, dkk., 2004: 1006). Adsorpsi merupakan proses akumulasi substansi adsorbat pada permukaan adsorben yang disebakan oleh gaya tarik antar molekul atau interaksi kimia atau suatu akibat dari medan gaya pada permukaan padatan (adsorben) yang menarik molekul-molekul gas/uap atau cairan (Oscik, 1982: 191). Dalam adsorpsi digunakan istilah adsorbat dan adsorben, dimana adsorbat adalah substansi yang terjerap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan adsorben merupakan suatu media penyerap. Daya adsorpsi merupakan ukuran kemampuan suatu adsorben untuk menarik sejumlah adsorbat (Syauqiah, dkk., 2011: 12). Adsorben merupakan bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau pada letak-letak tertentu di dalam partikel itu (Tandy, E., dkk., 2012: 35). Kebanyakan adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi adalah alumina, karbon aktif, silika gel, dan zeolit (Nurhasni, dkk., 2014: 131). Adsorben silika di dalam air membentuk silanol (SiOH), yang memiliki gugus fungsional aktif –OH. Dari berbagai pendapat tentang mekanisme reaksi, protonasi dan deprotonasi gugus aktif–OH silanol diusulkan oleh beberapa peneliti sebagai suatu reaksi dasar yang terjadi pada permukaan logam oksida seperti silika. (Ikhsan, dkk., 2015: 11).
Menurut Syauqiah, dkk. (2011: 13-14), secara umum faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi adalah sebagai berikut:
a. Luas permukaan
Semakin luas permukaan adsorben, maka makin banyak zat yang teradsorpsi. Luas permukaan adsorben ditentukan oleh ukuran partikel dan jumlah dari adsorben.
b. Jenis adsorbat
Peningkatan polarisabilitas adsorbat akan meningkatkan kemampu-an adsorpsi molekul ykemampu-ang mempunyai polarisabilitas ykemampu-ang tinggi (polar) memiliki kemampuan tarik menarik terhadap molekul lain dibandingkan molekul yang tidak dapat membentuk dipol (non polar); Peningkatan berat molekul adsorbat dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi. Adsorbat dengan rantai yang bercabang biasanya lebih mudah diadsorbsi dibandingkan rantai yang lurus.
c. Struktur molekul adsorbat
Hidroksil dan amino mengakibatkan berkurangnya kemampuan penyisihan, sedangakan Nitrogen meningkatkan kemampuan penyisihan. d. Konsentrasi Adsorbat
Semakin besar konsentrasi adsorbat dalam larutan maka semakin banyak jumlah substansi yang terkumpul pada permukaan adsorben, dikarenakan konsentrasi adsorbat yang tinggi dapat menghasilkan daya dorong yang tinggi bagi molekul adsorbat untuk masuk ke dalam situs aktif adsorben (Altaher dan Elqada, 2011: 1117). Handayani dan Sulistiyono (2009: 131), juga menyatakan bahwa semakin besar konsentrasi larutan, semakin banyak jumlah zat terlarut yang dapat diadsorbsi sehingga tercapai
keseimbangan tertentu, dimana laju zat yang diserap sama dengan zat yang dilepas dari adsorben pada suhu tertentu.
e. Temperatur
Suhu sangat mempengaruhi proses adsorpsi, ion akan semakin banyak teradsorpsi seiring dengan menurunnya suhu (Kundari dan Wiyuniati 2008: 493) .
f. pH
pH larutan mempengaruhi kelarutan ion logam, aktivitas gugus fungsi pada biosorben dan kompetisi ion logam dalam proses adsorpsi. Semakin rendah pH maka semakin besar daya adsorpsi (Altaher dan Elqada, 2011). pH dapat berpengaruh signifikan pada adsorpsi kation karena pH
memengaruhi sifat hidrolisis masing-masing kation (Ikhsan, dkk., 2015: 11). g. Kecepatan pengadukan
Menentukan kecepatan waktu kontak adsorben dan adsorbat. Bila pengadukan terlalu lambat maka proses adsorpsi berlangsung lambat pula, tetapi bila pengadukan terlalu cepat kemungkinan struktur adsorben cepat rusak, sehingga proses adsorpsi kurang optimal.
h. Waktu Kontak
Penentuan waktu kontak yang menghasilkan kapasitas adsorpsi maksimum terjadi pada waktu kesetimbangan.
i. Waktu kesetimbangan dipengaruhi oleh:
1) tipe biomasa (jumlah dan jenis ruang pengikatan), 2) ukuran dan fisiologi biomasa (aktif atau tidak aktif),
3) ion yang terlibat dalam sistem biosorpsi 4) konsentrasi ion logam.
Porositas adsorben juga mempengaruhi daya adsorbsi dari suatu adsorben. Adsorben dengan porositas yang besar mempunyai kemampuan menyerap yang lebih tinggi dibandingkan dengan adsorben yang memiliki porositas kecil. Untuk meningkatkan porositas dapat dilakukan dengan mengaktivasi secara fisika seperti mengalirkan uap air panas ke dalam poripori adsorben atau mengaktivasi secara kimia. (Syauqiah, dkk., 2011: 14)
Molekul dan atom dapat menempel pada permukaan dengan dua cara. Dalam fisisorpsi (adsorpsi fisika) terdapat antaraksi van der Waals (contohnya, dispersi atau antaraksi dipolar) antara adsorbat dan substrat. Antaraksi van der Waals mempunyai jarak jauh, tetapi lemah, dan energi yang dilepaskan jika partikel terfisisorpsi mempunyai orde besaran yang sama dengan entalpi kondensasi. Entalpi fisisorpsi dapat diukur dengan mencatat kenaikan temperatur sampel dengan kapasitas kalor yang diketahui, dan nilai khasnya berada sekitar -20 kJ mol-1. Sedangkan dalam kemisorpsi (adsorpsi kimia) partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen). Entalpi kemisorpsi jauh lebih besar daripada entalpi fisisorpsi, dan nilai khasnya adalah sekitar -200 kJ mol-1 (Atkins, 1999: 437-438). Menurut Hartati, dkk. (2011: 26) perbedaan fisisorpsi dan kemisorpsi ditampilkan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Perbedaan antara fisisorpsi dan kemisorpsi
Adsorpsi fisika Adsorpsi kimia
Melibatkan gaya van der Waals antara adsorben dan adsorbat
Melibatkan pembentukan ikatan kimia antara adsorben dan adsorbat
Entalpi adsorpsi rendah (sekitar 5 kkal/mol)
Entalpi adsorpsi tinggi (20-100kkal/mol)
Dapat membentuk lapisan multi molekul
Terbentuk monolayer
Reversible Irreversible
Fenomena umum, muncul dalam sistem padat/cair atau padat gas
Proses yang sangat spesifik, lebih spesifik dari pada adsorpsi fisika Energi ikat umumnya berkisar
antara 10-100 meV Energi ikat umumnya berkisarantara 1-10 meV Tidak melibatkan energi aktivasi Melibatkan energi aktivasi Kesetimbangan dapat dicapai pada
waktu yang singkat
Butuh waktu yang lebih lama untuk mencapai kesetimbangan