BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3 Hasil Adsorpsi Metode Kolom
Metode adsorpsi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu metode batch dan metode kolom. Metode batch adalah proses pengadukan campuran adsorben dan adsorbat pada kondisi optimum. Sedangkan metode kolom yaitu zat warna dialiri ke dalam kolom yang telah diisi dengan adsorben aktivasi optimum yaitu aktivasi asam (ATAKA) dengan laju alir 2 mL/menit dan kondisi optimum yaitu massa 0,5 g, konsentrasi 50 ppm, pH 5 dan waktu optimum 30 menit. Kemudian
54
effluen ditampung didalam botol diukur adsorbansi dengan spektrofotometer UV-Vis. Perbandingan nilai efisiensi penyerapan dan kapasitas adsorpsi menggunakan metode batch dan metode kolom dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data Adsorpsi Zat warna dengan Metode Kolom dan Metode Batch
Metode Zat Warna C0 (ppm) Ct (ppm) E(%) Ē(%) Q (mg/g) Q (mg/g) MB A 44,08 0 100 100 4,40 4,40 Kolom MB B 44,08 0 100 4,40 MG A 44,92 0,44 99,04 99,02 4,44 4,44 MG B 44,92 0,45 98,99 4,44 MB A 47,19 0,19 99,58 99,58 2,35 2,35 Batch MB B 47,19 0,19 99,58 2,35 MG A 50,91 1,53 96,98 97 2,46 2,46 MG B 50,91 1,51 97,01 2,46
Berdasarkan Tabel 2 nilai efisiensi penyerapan zat warna Methylene blue dan malachite green tertinggi yaitu pada metode kolom diperoleh nilai efisiensi masing-masing sebesar 100 % dengan kapasitas 4,40 mg/g dan 99,02% dengan kapasitas 4,44 mg/g, sedangkan efisiensi penyerapan terhadap zat warna Methylene
blue dan malachite green pada metode batch berturut-turut 99,58% dengan
kapasitas 2,35 mg/g dan 97% dengan kapasitas 2,46 mg/g. Hal ini disebabkan pada proses metode batch ada pengadukan yang dapat menyebabkan kerusakan pada lapisan permukaan adsorben (Ashadi et al., 2013). Metode kolom berbeda dengan sistem batch yang mencampurkan adsorben pada larutan yang tetap jumlahnya dan diamati perubahan kualitas pada selang waktu tertentu. Pada sistem kolom, larutan selalu dikontakkan dengan adsorben sehingga ukuran kolom sangat mempengaruhi waktu kontak antara larutan dengan adsorben untuk mendapatkan hasil adsorpsi yang optimal (Irma et al., 2015). Oleh karena itu, sistem kolom ini lebih menguntungkan karena pada umumnya memiliki kapasitas lebih besar
55
dibandingkan dengan sistem batch, sehingga lebih sesuai untuk aplikasi dalam skala besar.
Sehingga dapat disimpulkan metode kolom lebih efektif dari pada metode
batch, karena pada metode batch diperlukan energi yang banyak serta dalam proses
metode batch ada pengadukan yang dapat menyebabkan kerusakan pada lapisan permukaan adsorben (Ashadi et al., 2013)
4.4 Isoterm Adsorpsi
Isoterm merupakan hubungan empiris yang digunakan untuk menentukan berapa banyak zat terlarut dapat teradsorpsi oleh adsorben ampas tebu teraktivasi asam. Isoterm adsorpsi adalah representasi grafis yang menunjukkan hubungan antara jumlah diserap oleh satuan berat adsorben dan jumlah adsorbat yang tersisa dalam medium uji pada kesetimbangan. Adsorpsi isotermal memberikan informasi menganai adsorbat, adsorben dan proses penyerapan yang terjadi. Model adsorpsi isotermal digunakan untuk menentukan daya serap dan menunjukkan adanya korelasi antara aktivitas adsorbat dengan jumlah zat teradsorpsi pada temperatur konstan. Faktor utama yang menentukan jenis dari isoterm adalah jumlah senyawa terserap dalam larutan, tingkat kompetisi.
Dalam penelitian ini model isoterm adsorpsi yang akan dianalisis ada 2, yaitu isoterm Langmuir dan isoterm Freundlich. Penentuan pola isoterm pada penelitian ini menggunakan variasi konsentrasi yaitu 50, 75, 100, dan 150 ppm oleh adsorben ampas tebu aktivasi optimum yaitu aktivasi asam (ATAKA) dengan volume 25 ml, massa adsorben optimum 0,5g, pH 5 serta waktu adsorpsi optimum 30 menit . Isoterm adsorpsi Langmuir menunjukkan bahwa proses adsorpsi yang terjadi adalah jenis adsorpsi kimia sedangkan isoterm adsorpsi Freundlich
56
menunjukkan bahwa adsorpsi terjadi secara fisika. Berdasarkan kedua persamaan tersebut kemudian dibandingkan harga R2 (koefisien determinasi) masing-masing. Persamaan dengan harga R2 yang lebih besar maka persamaan itulah yang berlaku pada sistem adsorpsi yang dilakukan. Grafik Isoterm Langmuir dibuat dengan memplotkan Ce sebagai sumbu X dengan Ce/Qe sebagai sumbu Y sedangkan grafik isoterm Freunlich dibuat dengan memplotkan Log Ce sebagai sumbu X dengan Log Qe sebagai sumbu Y. Berikut grafik isoterm Langmuir dan ishoterm freunlich adsorpsi zat warna Methylene blue.
(a) (b)
Gambar 22. Kurva Adsorpsi Methylene Blue Isoterm Langmuir (a) dan Isoterm
Freundlich (b).
Gambar 22 menunjukkan grafik isoterm Langmuir. Terlihat bahwa grafik yang diperoleh adalah grafik linier dengan persamaan y= ax+b, dengan nilai koefisien korelasi (R2) 1, sehingga dapat dikatakan bahwa data-data yang diperoleh dari penelitian ini sesuai dengan model kesetimbangan adsorpsi Langmuir. Model isotermal adsorpsi Langmuir memiliki asumsi dimana adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat menyerap satu molekul untuk tiap molekul adsobennya, sehingga setiap area permukaan memiliki energi ikatan yang sama (Sari et al., 2017). Dalam adsorpsi kimia, partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia biasanya ikatan kovalen (Atkins, 1999).
y = -0.0062x + 0.3366 R² = 0.9853 0.338 0.339 0.34 0.341 0.342 0.343 -1 -0.5 0 L og Qe Log Ce y = 0.4603x - 0.0009 R² = 1 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 0.2 0.4 0.6 C e/Qe Ce
57
Kemudian larutan zat warna yang kedua yaitu zat warna malachite green menggunakan variasi konsentrasi yaitu 50, 75, 100, dan 150 ppm oleh adsorben ampas tebu aktivasi asam (ATAKA) dengan volume 25 ml dengan kondisi optimum yaitu massa adsorben optimum 0,5 g, pH 5 serta waktu adsorpsi optimum 30 menit. Hasil adsorpsi isoterm zat warna malachite green dapat dilihat pada Gambar 23.
(a) (b)
Gambar 23. Kurva Adsorpsi Malachite Green Isoterm Langmuir (a) dan Isoterm
Freundlich (b).
Berdasarkan Gambar 23 menunjukkan grafik isoterm Langmuir. Dari kedua grafik isoterm zat warna malachite green, dapat dilihat bahwa perbandingan nilai koefisien determinasi (R2) dari persamaan kesetimbangan adsorpsi Langmuir dan Freundlich mendekati 1, yaitu 0,9756 untuk isoterm Langmuir dan 0,3471 untuk isotherm Freundlich. Dari nilai R2 tersebut dapat diketahui model persamaan kesetimbangan mana yang dapat mewakili reaksi yang terjadi pada penelitian ini. Nilai R2 dari model Langmuir lebih mendekati 1 dibandingkan model isotherm Freunlich. Hal ini menunjukkan bahwa data-data yang diperoleh lebih mengikuti model persamaan kesetimbangan isoterm Langmuir. Hal ini dapat diartikan bahwa interaksi yang terjadi adalah secara kimia dan fisika tetapi cenderung secara kimia, yang berarti adsorpsi terjadi pada lapisan tunggal (monolayer) (Sembodo, 2005).
y = -1.2897x + 0.7983 R² = 0.3471 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.05 0.1 0.15 0.2 Lo g Q e Log Ce y = 0.0006x - 0.5307 R² = 0.9756 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 500 1,000 1,500 Ce /Qe Ce
58
Hal ini diperkuat dengan penelitian (Sari et al., 2017) yang menyatakan adsorpsi zat warna procion merah oleh adsorben ampas tebu mengikuti model persamaan kesetimbangan adsorpsi Isoterm Langmuir.
Langmuir merupakan proses adsorpsi yang berlangsung secara kimisorpsi satu lapis. Pada permukaan adsorben terdapat situs-situs aktif bersifat homogen yang proporsional dengan luas permukaan. Masing-masing situs aktif hanya dapat mengadsorpsi satu molekul adsorbat saja sehingga adsorpsi hanya akan terbatas pada pembentukan lapisan tunggal (monolayer), sedangkan isoterm freundlich merupakan proses adsorpsi yang terjadi secara fisisorpsi banyak lapisan (Sembodo, 2005).