Studi isoterm memberikan informasi berharga tentang
hubungan antara molekul adsorbat dalam fase curah dan padat
fase padat. Dalam penelitian ini, delapan isoterm digunakan yaitu Langmuir,
Freundlich, Temkin, Dubinin-Radushkevich (DR), Koble-Corrigan
(KC), Vieth-Sladek (VS), Sips dan Brouers-Sotolongo (BS).
Isoterm Langmuir dikembangkan dengan mengasumsikan adsorbat
membentuk cakupan monolayer pada permukaan adsorben. Salah satu yang paling
informasi penting yang dapat diperoleh dari isoterm ini adalah Langmuir
kapasitas adsorpsi monolayer. Persamaan berikut memberikan persamaan linier
bentuk isoterm Langmuir (Langmuir, 1918):
03
L3
=
03
LW
+
V
YZLW
(6)
di mana qe adalah jumlah pewarna MG yang dihilangkan pada kesetimbangan (mg / g), qm
adalah kapasitas adsorpsi monolayer (mg / g), Ce adalah pewarna MG
konsentrasi pada kesetimbangan (mg / L) dan KL adalah adsorpsi Langmuir
konstan (L / mg).
Isoterm Freundlich dikembangkan dengan mengasumsikan bahwa adsorbat
membentuk cakupan multilayer pada permukaan heterogen adsorben dan
bentuk liniernya dinyatakan sebagai berikut (Freundlich, 1906):
log 𝑞. =
V
U\
log 𝐶 + log 𝐾_ (7)
di mana qe adalah jumlah pewarna MG yang dihilangkan pada kesetimbangan (mg/g), Ce
adalah konsentrasi pewarna MG pada kesetimbangan (mg/L), KF adalah konstanta adsorpsi Freundlich
konstanta adsorpsi Freundlich (mg/g) (L/mg)1/n dan nF adalah faktor heterogenitas.
Persamaan isoterm Temkin dibangun dengan mempertimbangkan
efek dari energi pengikatan yang terdistribusi secara seragam antara adsorben dan
adsorbat. Diasumsikan bahwa panas adsorpsi akan turun
linier dengan cakupan adsorbat pada adsorben. Linier yang disederhanakan
Persamaan isoterm Temkin yang disederhanakan dinyatakan sebagai berikut (Temkin dan
Pyzhev, 1940):
𝑞. = 𝐵aln𝐴a + 𝐵aln𝐶.
(8)
dengan qe adalah jumlah zat warna MG yang dihilangkan pada kesetimbangan (mg/g), Ce
adalah konsentrasi pewarna MG pada kesetimbangan (mg / L), T adalah absolut
suhu (K), R adalah konstanta gas universal (8,314 J / mol.K), AT adalah
konstanta pengikatan kesetimbangan (L / mg) dan BT adalah konstanta yang
terkait dengan panas adsorpsi (L / mg).
Isoterm DR memperkirakan porositas karakteristik adsorben,
ditambah dengan energi semu adsorpsi. Ketika energi bebas, EDR yang diperoleh berada di antara 8 dan
16 kJ/mol, ini menandakan kemisorpsi.
Di sisi lain, nilai di bawah 8 kJ / mol menunjukkan
proses fisisorpsi. Persamaan isoterm DR dinyatakan sebagai
sebagai berikut (Dubinin dan Radushkevich, 1947):
𝑞. = 𝑞d𝑒
2fg
T
(9)
ɛ = 𝑅𝑇 ln 𝑗1 +
V
03
k (10)
Energi bebas EDR dari penyerapan dihitung sebagai berikut:
𝐸mn =
V
opqrs
(11)
di mana qe adalah jumlah pewarna MG yang dihilangkan pada kesetimbangan (mg/g), qm
adalah kapasitas adsorpsi monolayer (mg / g), Ce adalah pewarna MG
konsentrasi pewarna MG pada kesetimbangan (mg / L), T adalah suhu absolut (K), R
adalah konstanta gas universal (8,314 J/mol K) dan BDR adalah konstanta DR.
Model isoterm Koble-Corrigan (KC) adalah model empiris dengan
3 parameter. Model ini diberikan oleh persamaan berikut (Koble dan
Corrigan, 1952):
𝑞. =
t&u03
v&u
Vw x&u03
v&u (12)
di mana qe adalah jumlah pewarna MG yang dihilangkan pada kesetimbangan (mg/g), Ce
adalah konsentrasi pewarna MG pada kesetimbangan (mg/L) dan aKC, bKC dan
nKC adalah parameter KC. Jika nilai parameter nKC mendekati 1,
ini menandakan bahwa isoterm menjadi lebih dari isoterm Langmuir.
Persamaan isoterm Vieth-Sladek (VS) dinyatakan sebagai berikut
(Vieth dan Sladek, 1965):
𝑞. = 𝑘5z𝐶. +
LWf{|03
Vwf{|03
(13)
di mana qe adalah jumlah pewarna MG yang dihilangkan pada kesetimbangan (mg/g), qm
adalah kapasitas adsorpsi monolayer (mg / g), Ce adalah pewarna MG
konsentrasi zat warna MG pada kesetimbangan (mg/L) dan kVS dan βVS adalah konstanta VS.
Persamaan isoterm Sips diberikan sebagai (Sips, 1948):
𝑞. =
LW (}~03
)W~
Vw (}~03
)W~
(14)
di mana qe adalah jumlah pewarna MG yang dihilangkan pada kesetimbangan (mg / g) dan
Ce adalah konsentrasi pewarna MG pada kesetimbangan (mg/L) dan qm, mS, kS
dan nS adalah parameter Sips. Ketika mS sama dengan satu, isoterm Sips
menjadi isoterm Langmuir. Di sisi lain, penyimpangan nilai mS
dari kesatuan menunjukkan permukaan yang heterogen.
Isoterm Brouers-Sotolongo (BS) diberikan oleh (Gregg dan
Sing, 1967):
𝑞. = 𝑞dK1 - 𝑒
2}Ä|03
Å
Q (15)
di mana qe adalah jumlah pewarna MG yang dihilangkan pada kesetimbangan (mg/g), Ce
adalah konsentrasi pewarna MG pada kesetimbangan (mg/L) dan kBS, α dan qm
adalah parameter BS. Parameter qm, kBS dan α dapat ditentukan dengan
prosedur penyesuaian kurva non-linear. Eksponen menandakan energi
heterogenitas permukaan adsorben. Ringkasan konstanta isoterm untuk adsorpsi MG-DPAC
diberikan pada Tabel 3. Perbandingan pada R
2
menunjukkan bahwa
data adsorpsi cocok dengan model isoterm dalam urutan
Freundlich > Langmuir > Temkin > KC > BS > Sips > VS > DR.
Isoterm Freundlich cocok dengan data (R2 > 0,99), yang
menandakan bahwa penyerapan multilayer terjadi pada DPAC
permukaan heterogen. Nilai nF adalah 3,06 yang menunjukkan
intensitas adsorpsi yang tinggi (Tunc et al., 2009). Heterogenitas dalam
permukaan DPAC secara signifikan mempengaruhi adsorpsi MG. Tingginya
Nilai KF sebesar 19,08 menunjukkan kapasitas adsorpsi yang lebih tinggi. Freundlich
isoterm lebih disukai oleh penelitian lain tentang penghilangan biru dasar oleh
AC berbasis batang tanaman nanas (Chan et al., 2016). Maksimum kapasitas monolayer, nilai qm dari
model yang diperoleh berada dalam kisaran
231,17 hingga 241,66 mg/g.
Analisis tambahan dari isoterm Langmuir dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut untuk mencari faktor pemisahan, RL:
𝑅Ç =
V
VwYZ01
(16 )
di mana Co adalah konsentrasi awal pewarna MG (mg/L). Nilai yang berbeda
dari RL menunjukkan kondisi yang berbeda: 0 <RL <1 menunjukkan kondisi yang menguntungkan
adsorpsi, RL> 1 menunjukkan adsorpsi yang tidak menguntungkan, RL = 1 menunjukkan
adsorpsi linier dan RL = 0 menunjukkan adsorpsi yang tidak dapat dipulihkan. Gbr. 8
menunjukkan grafik RL versus konsentrasi awal MG. Dari Gbr.
9, dapat dilihat bahwa nilai RL yang diperoleh berada pada daerah yang menguntungkan. Sebagai
konsentrasi awal naik dari 25 menjadi 300 mg / L, penurunan bertahap
RL terlihat, yang menandakan bahwa proses adsorpsi pada awal yang lebih tinggi
Konsentrasi pewarna MG lebih disukai
Prekursor biochar diproduksi pada
suhu 300°C dan aktivasi biomassa dan prekursor biochar dilakukan pada suhu
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada rasio impregnasi yang rendah, karbon aktif yang berasal dari
biomassa
karbon aktif yang berasal dari biomassa memiliki luas permukaan BET yang lebih tinggi yaitu 1390 m2
/g dibandingkan dengan
karbon aktif turunan biochar yang memiliki luas permukaan 1295 m2
/g.
Sementara itu, dengan meningkatnya rasio impregnasi, luas permukaan BET
karbon aktif turunan biomassa menurun menjadi 1350 m2
/g dan
karbon aktif turunan biochar memiliki luas permukaan BET yang lebih tinggi yaitu 1626
m2
/g. Total volume pori dan mesopori dari karbon aktif yang berasal dari biochar
karbon aktif yang berasal dari biochar lebih tinggi daripada karbon aktif yang berasal dari biomassa.
Namun, baik karbon aktif yang berasal dari biochar maupun yang berasal dari biomassa menunjukkan
kimia permukaan yang serupa.
Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk menyelidiki pengaruh
aktivasi KOH satu langkah dan dua langkah pada karakteristik karbon aktif yang disintesis dari biomassa
herba. Kedua, itu
kinerja biomassa yang berasal dari biomassa dan biochar yang diaktifkan
karbon aktif dalam mengadsorpsi senyawa aktif farmasi diselidiki.
Aktivasi kimiawi dua langkah melibatkan karbonisasi awal
dari prekursor biomassa untuk menghasilkan biochar pada kisaran suhu
300-600 °C. Dekomposisi termal menyebabkan pelepasan volatil
konten dalam uap, ter, dan gas dan penciptaan pori-pori yang dihasilkan
biochar. Endapan beberapa bahan tar mengisi atau menutup sebagian
pori-pori yang terbentuk (Bansal dan Goyal, 2005), menghasilkan biochar dengan
luas permukaan melaporkan luas permukaan BET sebesar
0.38 m2
/g untuk biochar yang dihasilkan dari pirolisis Arundo donax pada a
suhu pirolisis 500 ° C. Langkah kedua dari aktivasi kimia melibatkan impregnasi prekursor biochar
dengan bahan kimia
kimia, diikuti dengan mengaktifkan prekursor biochar yang telah diimpregnasi pada kisaran suhu 7001200 °C. Aktivasi menghilangkan
zat tar dari ruang pori dan menciptakan mikroporositas di dalam
dalam struktur karbon (Bansal dan Goyal, 2005). Marques dkk. (2018) menyelidiki impregnasi KOH pada
biochar yang berasal dari pohon apel
cabang kecil dan aktivasi prekursor biochar yang diimpregnasi pada a
suhu 800 ° C selama 1-4 jam. Karbon aktif memiliki permukaan yang tinggi
luas berkisar antara 2114 dan 2472 m2
/g, volume mikropori yang sesuai dengan 91-98% dari total volume pori dan nilai pHpzc
menunjukkan bahwa karbon aktif bersifat netral atau sedikit asam. Qiu
dkk. (2018) melakukan penelitian tentang impregnasi KOH pada jerami jagung
biochar turunan jerami jagung yang diperoleh pada suhu pirolisis 450°C dan diaktivasi pada suhu 800°C
selama 1 jam.
Marques, S.C.R., Mestre, A.S., Machuqueiro, M., Gotvajn, A.Ž., Marinšek, M., Carvalho, A.P., 2018. Apple
tree branches derived activated carbons for the removal of βblocker atenolol. Chem. Eng. J. 345, 669–
678.