## Journal of Scientech Research and Development
Volume 4, Issue 2, December 2022 P-ISSN: 2715-6974            E-ISSN: 2715-5846 Open Access at: http://idm.or.id/JSCR

## KINETICS OF PHENOL TRANSPORT THROUGH CLOROFORM MEMBRANES IN BULK PHASE LIQUID MEMBRANE TECHNIQUES
KINETIKA TRANSPOR FENOL MELALUI MEMBRAN KLOROFORM DALAM TEKNIK MEMBRAN CAIR FASA RUAH
Mistia  Sari 1 , Hendra Anwar 2 1,2 Universitas Nahdlatul Ulama Sumatera Barat E-mail: mistia.sari@gmail.com
ARTICLE  INFO

## ABSTRACT
Correspondent: Mistia Sari mistia.sari@gmail.com
Key words:
phenol, liquid membrane, bulk phase, chloroform Website: http://idm.or.id/JSCR
page: 248 - 255
Research  on  the  transport  kinetics  of  phenol through  the  chloroform membrane  in bulk  phase liquid membrane  technique  has been  carried out.  Process kinetics  were determined  by measuring  the concentration of phenol  remaining  in  the  source  phase  and  that  which  reached  the receiving  phase  per  time,  and  monitored  with  a  UV/VIS Spectrophotometer  at  a  wavelength  of  510  nm.  The  experimental conditions  were  set  based  on  the  optimum  conditions  obtained  by previous studies,  where the source  phase contained 6 mL of 2.13 x 10 -4 M phenol pH 2, the membrane  phase was 30 mL  of chloroform and the receiving  phase was  12 mL  of 0.1 M  NaOH.  From  the  experimental results  shows, at a temperature  of 304 0K the phenol transport system fulfills  a  first  order  irreversible  consecutive  reaction.  The  velocity constant  of phenol entering  the membrane  (k 1 ) is 0.046 minutes-  and the  velocity  constant  of  phenol  leaving  the  membrane  (k 2 )  is  0.054 minutes  and  the  activation  energy  of the  transport  system  is  21.941 KJ/mol.
INFO  ARTIKEL
ABSTRAK
Koresponden Mistia Sari mistia.sari@gmail.com Kata kunci: fenol, membran cair, fasa ruah, kloroform
Website: http://idm.or.id/JSCR hal: 248 - 255
Penelitian  tentang  kineka  transpor  fenol  melalui  membran kloroform  dalam teknik membran cair fase ruah telah dilakukan. Proses  kinnetika  ditentukan  dengan  mengukur  kosentrasi  fenol yang  tersisa  di fasa  sumber  dan yang  sampai ke  fasa penerima perwaktu,  dan  dimonitor  dengan  Spektrofotometer  UV/VIS pada  panjang  gelombang  510  nm.  Kondisi  percobaan  diatur berdasarkan  kondisi  optimum  yang  telah  diperoleh  oleh penelitian sebelumnya, di mana fasa sumber mengandung 6 mL fenol  2,13  x  10 -4 M  pH  2,  fasa  membrane  merupakan  30  mL kloroform  dan  fasa  penerima  12  mL  NaOH  0,1  M.  dari  hasil percobaan  menunjukkan,  pada  temperatur  304 0 K  system transpor  fenol  memenuhi  reaksi  konsekutif  irrevesibel  orde pertama.  Konstanta  kecepatan  transpor  fenol  masuk  membran (k 1 ) adalah 0,046 menit-  dan konstanta kecepatan  transport fenol keluar  membran  (k 2 )  adalah  0,054  menit  dan  energi  aktivasi sistem transpor adalah 21,941 KJ/mol.
Copyright © 2022 JSCR. All rights reserved.

## PENDAHULUAN
Fenol merupakan salah satu bahan baku industri yang berbahaya. Efek toksik fenol yang bersifat akut akan mempengaruhi system saraf pusat yang dapat menyebabkan kematian satu setengah jam setelah keracunan, gangguan pada system pencernaan ( gastro intestinal ) ginjal,  paru-paru, kegagalan dalam sistem  sirkulasi  dan penyakit sawan. Dalam dosis  tinggi  fenol dapat terserap melalui  kulit  sehingga permukaan kulit  menjadi putih (Manahan, tt). Kadar fenol total dalam air minum maupun air bersih adalah 0,002 ppm (Mulyasuryani, dkk., 1997).
Pada hakikatnya senyawa fenol di alam ditemukan dalam keadaan bercampur. Untuk mendapatkan senyawa fenol dari campurannya dilakukan suatu pemisahan terhadap campuran  tersebut.  Metoda  pemisahan  senyawa  fenol  dari  larutan  air  atau campurannya telah banyak dilakukan dan lazim digunakan adalah metoda ekstraksi pelarut. Metoda ini didasarkan pada pemisahan ion dengan cara mengekstraknya dari pelarut air  ke  dalam pelarut organik  dan kemudian diekstraksi  kembali  ke  dalam pelarut air (Alpogus, dkk., tt). Bila ditinjau dari aspek ekoniomis metoda ini kurang efektif  karena selain  membutuhkan bahan-bahan kimia  relatif  banyak juga  waktu pemisahan, salah satunya adalah dengan teknik membrane cair.
Membran cair merupakan pilihan handal yang dapat digunakan untuk pemisahan spesi  kimia  tertentu karena bersifat  selektif  permiabel dengan cara memanfaatkan pelarut  organik  ataupun  anorganik  tertentu  yang  berfungsi  sebagai  lintasan transpornya. Keselektifan membran cair terhadap komponen yang akan ditranspor dapat  diperoleh  dengan  menambahkan zat  aditif  tertentu  sebagai  mediator  dan
pengaruh kondisi operasi yang tepat saat pemakaian membran sehingga tidak terjadi reaksi balik (Valenzuela, 2003).
Pada penelitian ini dikembangkan teknik membran cair fasa ruah untuk memisahkan senyawa fenol dalam air dimana teknik ini mempunyai beberapa keuntungan antara lain cara pembuatan yang mudah dan praktis bahkan lebih mudah bila dibandingkan dengan teknik emulasi membran cair. Selain itu membran dapat didaur ulang serta proses ekstraksi dan proses pelepasan kembali ( stripping ) senyawa fenol berlangsung dalam satu tahap sehingga memungkinkan teknik membran cair fasa ruah ini lebih ekonomis dibandingkan dengan teknik ekstraksi pelarut.

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Alat-alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  spektrofotometer  UV/VIS spektronik 20 D, sel membrane cair fasa ruah, Neraca Analitik Ainsworth, stopwatch, thermometer, magnetic stirrer, pH meter 420A, dan alat-alat kimia lainnya.

## Bahan yang digunakan
Bahan-bahan yang  digunakan pada penelitian  ini  antara lain:  Kloroform  (CHCI 3 ), Fenol (C6H 5 OH), 4-aminoantipirin, NaOH, HCI 0,01 M, NH 4 OH pekat, buffer pH 6,8 (campuran K 2 HPO 4 dan KH 2 PO 4 ), buffer sitrart pH 2, K 3 Fe(CN) 6 , serta akuadest. Pembuatan Reagen
1. Pembuatan Larutan Fasa Sumber.
Ditimbang sejumlah 0,25 g fenol (Mr = 94 g/mol) dan dilakukan dengan aquadest sampai  volumenya  500  mL.  larutan  yang  diperoleh  adalah  larutan  yang mengandung fenol dengan konsentrasi 0,005319 M (500 ppm). Diambil sebanyak 2 mL. kemudian ditambah HCI 0,01 M atau NH 4 OH 0,1 M untuk mngatur pH dan tambahkan 2 pipet larutan buffer sitrat pH 2 untuk menahan pH yang diinginkan lalu  encerkan dengan  akuadest  dalam  labu  ukur  50  mL,  sampai  tanda  batas sehingga diperoleh larutan fenol dengan konsentrasi 2,13 x 10 -4 M (20ppm).
2. Pembuatan Larutan Fasa Membran. Fasa membran yang berupa kloroform yang dipipet sebanyak sebanyak 30 mL.
3. Pembuatan Larutan Fasa Penerima. Ditimbang  sebanyak  0,4  g  NaOH  dan  dilarutkan  dengan  akuades  sampai volumenya 100 mL. Larutan fasa penerima yang diperoleh adalah NaOH dengan konsentrasi 0,1 M.
4. Pembuatan  Reagen  untuk  Mengukur  Kosentrasi  Fenol  dengan  Metoda  4- aminoantipirin.
- Larutan NH 4 OH 0,5 M
Dipipet 38 ml NH 4 OH paket dan diencerkan dalam labu 1000 ml sampai tanda batas.
- Larutan Buffer Phospat pH 6,8
Ditimbang 10,4501 g K 2 HPO 4 dan 7,2305 g K 2 HPO 4 kemudian dipindahkan ke labu ukuran 100 ml dan dilarutkan dengan akuades sampai tanda batas.
- Larutan 4-aminoantipirin 0,1 M Ditimbang 2,0301 g  4-aminoantipirin dalam larutan dalam labu  ukur  100 ml dengan akuades.
- Larutan K3Fe(CN) 6 0,24 M
Ditimbang 7,8924 g K 3 Fe(CN) 6 kemudian larutan dalam labu ukur 100 ml dengan akuades.

## Prosedur Kerja
1. Pengukuran Persentase Transpor Fenol  pada Kondisi  Optimum  dengan Teknik Membran Cair Fasa Ruah
Proses transport dilakukan seperti percobaan Aziz (2010). Disiapkan beker gelas 50 mL  (diameter  dalam  3,66  cm)  dan  dimasukkan  fasa  membran  yaitu  30  mL kloroform.  Dalam  larutan  fasa  ini  dicelupkan  sebuah  tabung  kaca  silindris (diameter dalam 2,17 cm) dan dipipetkan ke dalamnya 6 mL larutan bias sumber berupa fenol 2,13 x 10 -4 M dengan pH 2. Diluar tabung gelas dipipetkan 12 ml fasa penerima NaOH 0,1 M.  Teknis  operasi  dilakukan melalui  pengadukan dengan memiliki  magnetik  stirrer  pada  kecepatan  340  rpm  selama  2  jam.  Setelah pendiaman selam 15 menit, fasa penerima dan fasa sumber diambil untuk diukur jumlah kosentrasi   fenol yang berkandung didalamnya dengan spektrofotometer UV-Vis pada max 510 nm.
Penentuan Konstanta Kecepatan Transport dari Fasa Sumber ke  Fasa Penerima. Percobaan dilakukan  pada berbagai  temperature sesuai  dengan  prosedur  3.4.1 dimana  fasa  sumber  pH  2,  dengan  variasi  waktu  0,15,30,45,60 menit  terhaap perubahan konsentrasi fenol di fasa sumber, fasa membran, dan fasa penerima.
2. Penentuan Energi Ativasi Transpor Fenol
Untuk  menentukan energy  aktivasi transpor fenol  dilakuakan variasi terhadap suhu  percobaan  11,12,31,41 0 C.  Pengaturan  suhu  dilakukan  dengan  mengatur srikulasi  air  masuk  dan air  keluar  dengan  bantuan pompa. Fasa  sumber,  fasa membrane  dan  fasa  penerima  disetimbangkan  suhunya  selama  ±  10  menit, kemudian  percobaan dilakukan menurut  prosedur  3.4.2. Harga energi  aktivasi ditentukan dari harga koefisien regresi kurva In k terhadap I/T dari berbagai satu percobaan yang dilakukan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Kecepatan Proses Transpor Fenol dalam Teknik Membran Cair Fasa Ruah
Kecepatan  transport  fenol  dari  fasa  sumber  ke  fasa  penerima  dapat  ilihat  dari perubahan perbandingan kosentrasi fenol sisa dari fasa sumber dan yang tertranspor ke fasa penerima. Secara teoritis perubahan perbandingan kosentrasi fenol dalam fasa sumber  (Rs),  fasa  membran  (Rm),  dan  fasa  penerima  (Rp)  dinyatakan  melalui persamaan Rs + Rm + Rp = 1.
Kinetika proses transport fenol prediksi dari data percobaan perubahan perbandingan kosentrasi  fenol  dalam  fasa sumber,  fasa membran  dan fasa penerima. Percobaan dilakukan pada kondisi  optimum hasil penelitian yang diperoleh oleh sebelumnya, dengan  rekoveri  89,86%. Pengamatan terhadap pengaruh variasi  waktu terhadap perubahan perbandingan konsentrasi fenol dalam fasa sumber, fasa membrane dan fasa penerima ditunjukkan pada Gambar 1

## Waktu (Menit)
Gambar 1. Perubahan Perbandingan Konsentrasi Fenol di Fasa Sumber (Rs), Fasa Membrane (Rm)  dan Fasa Penerima (Rp)  terhadap Waktu.
Kondisi  Percobaan: fasa sumber 6 ml fenol  2,13 x 10 -4 M pH 2, fasa membran 30 ml kloroform,  fasa penerima 12 ml NaOH 0,1 m, waktu kesetimbangan 15 menit, dan temperature 31 0 C.
Gambar  1  memperlihatkan perubahan konsentrasi  fenol  tidak  merubah  ciri  khas model grafik sistem kecepatan reaksi untuk reaksi konsekutif irrerversible orde satu. Dalam hal ini  perubahan kosentrasi fenol  dalam fasa sumber  (Rs) menurun secara monoeksponensial dari 1 sampai 0,075 terhadap waktu transport kurang dari 60 menit. Sedangkan dalam fasa penerima Rp meningkat secara sigmoid  dari 0 sampai 0,075 sampai  waktu  transpor  60  menit.  Secara  perhitungan  Rm  mempunyai  puncak maksimum pada menit ke 20, ini menunjukkan jumlah maksimum transpor fenol yang terperangkap dalam membran merupakan daerah batas peningkatan transpor fenol ke fasa  penerima  serta  memperlihatkan batas mulai  turunnya transpor fenol  di  fasa sumber.

## Pengaruh Temperatur Terhadap Transpor Fenol
Penelitian  pengaruh  temperatur terhadap kecepatan tranpor  fenol  melalui  teknik membran cair fasa ruah dilakukan pada temperature yaitu 284,294,304, dan 3140 K dengan variasi waktu transport 0.10 15.20,30,45, dan 60 menit.
Waktu (Menit)
Gambar 2.  Perubahan  Perbandingan  Konsentrasi  pada Fasa Sumber  (Rs)  terhadap  Waktu pada Berbagai Temperatur Kondisi  Percobaan: fasa sumber 6 ml fenol  2,13 x 10 -4 M pH 2, fasa membran 30 ml kloroform,  fasa penerima 12 mlm NaOH 0,01 M, waktu ketimbangan 15 menit, dan temperatur 31 0 C.
Di  sini  variasi  waktu  transport dilakukan  sampai  batas  waktu 60  menit.  Hal  ini disebabkan karena sulit untuk mempertahankan konstannya temperatur dalam waktu yang  lama.  Selain  itu  dilakukan  di  bawah suhu  kamar  karena kloroform  mudah menguap sehingga  dengan  menekan suhu  lebih  rendah kehilangan pelarut  dapat diatasi.
Kenaikan temperatur mengakibatkan nilai Rs menurunkan yang menunjukkan jumlah fenol sisa di fasa sumber juga menurun dengan bertambah tingginya temperatur yang kan mempercepat interaksi yang terjadi dalam sistem transport fenol dari fasa sumber ke fasa penerima. Hal iini disebabkan akibat temperatur   yang akan tinggi akan terjadi kenaikan  energi  kinetik  pada  partikel  yang  mempercepat  proses  difusi  sehingga menurunkan fenol sisa fase sumber dan menaikkan fenol ke fasa penerima. Namun, pada temperatur 3140 K terjadi kenaikan sisa fenol di fasa sumber (Gambar 3).
Waktu (menit)
Gambar 3. Perubahan Perbandingan  Konsentrasi  Fenol  pada Fasa Penerima (Rp)  terhadap Waktu pada Berbagai Temperatur. Kondasi  Percobaan: fasa sumber 6 ml fenol  2,13 x 10 -4 M pH 2, fasa membran 30 ml kloroform,  fasa penerima 12 ml NaOH 0,1 M, waktu kesetimbangan 15 menit, dan temperatur 31 0 C.
Gambar 3 diatas dapat dilihat bahwa makin naiknya temperatur menyebabkan terjadi kenaikan nilai fenol dalam fasa penerima (Rp). Hal ini  disebabkan semakinnaiknya temperatur difusi  fenol  semakin  cepat ke  antar muka  fasa membran  dengan fasa penerima semakin sedikit fenol yang teperangkap dalam fasa membran. Keadaan ini juga dapat dilihat dari nilai konstanta kecepatan transport sistem fenol pada Tabel 1 yang dihitung dari perolehan data percobaan.
Table  1.  Konstanta  Kecepatan  Transport  Fenol  pada  Kondisi
Optimum dengan Berbagai Variasi Temperatur. No Temperatur (K) k 1 k 2 1 284 0,025 0,035 2 294 0,031 0,042 3 304 0,046 0,054 4 314 0,037 0,049
Kenaikan nilai  konstanta kecepatan transport fenol  sebanding  dengan  temperatur (Tabel 1). Di sini K 1 adalah konstanta kecepatan transport fenol masuk ke membran.

## Besarnya nilai K
2 dari pada K 1 menunjukkan bahwa transport fenol keluar membran lebih cepat dibandingkan transport fenol dari feno masuk membran.
Tabel  1  juga  menunjukan kenaikan  temperatur  akan  mempercepat  proses  difusi transport yang  mengakibatkan kecepatan transport fenol  dari fasa  sumber  ke  fasa perima meningkat. Tetapi pada temperatur yang lebih tinggi, terjadi penurunan nilai konstanta transport. Nilai k 1 dan k 2 diperoleh berdasarkan data percobaan perubahan konsentrasi per waktu yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Konstanta Kecepatan Transpor Fenol pada Temperatur 31 0 C. k 1 (Menit -1 ) k 2 (Menit -1 ) Integrasi = 0,046 Grafik = 0,043 LMSM  = 0,043 0,054

## Least Means Squares Mehtode
Dari hasil  yang  terdapat pda table  2  dapat dijelaskan bahwa konstanta kecepatan transport masuk  ke  dalam  membran (K 1 )  rata-rata perwaktu adalah konstan dan memenuhi reaksi orde 1 karena perhitungan secara grafik/LSM (K 1 = 0,043 menit -1 ) dan  secara  integrasi  (K 1 =  0,046  menit -1 )  dapat  dinyatakan  sama.  Nilai  K 2 yang diperoleh  ternyata lebih  besar  dari  pada konstanta kecepatan transport masuk  ke membran  (K 1 ).  Data  ini  merupakan gambaran  yang  mempertegas  bahwa  proses transport keluar transport membran lebih cepat dari pada masuk ke membran
Energi Aktivasi Transpor Fenol
Energi  aktivasi  (Ea)  dari  sitem  transport  fenol  antar fasa  ditentukan berdasarkan rumus  Archenius  dari  nilai  plot  atau  kemiringan  grafik  In  K 1 Vs  1/T.  Untuk mendapatkan energi aktivasi yang digunakan adalah nilai K 1 yang telah dihitung.
Energi aktivasi yang didapatkan dari data percobaan anatar In K 1 Vs 1/T sebesar 21, 941 KJ/mol atau 5,266 kcal/mol. Perhitungan energi aktivasi diambil dari perubahan harga K 1 karena konstanta kecepatan K 1 nilainya lebih rendah dibandingkan dari nilai K 2 sehingga  nilai  energi  aktivasinya  lebih  tinggi  artinya  energi  minimal  yang dibutuhkan untuk proses  transport lebih  besar. Dalam perhitungan energi aktivasi nilai  K  pada  suhu  314 0 K  tidak  dimasukkan  karena  pada  suhu  ini  kloroform mengemulsi  dengan air  sehingga  fenol  tidak  lagi  terdifusi  dengan  baik  ke  dalam membran, terjadi  perubahan yang  ekstrim  terhadap nilai  K  dan  tidak  memenuhi persyaratan  unutuk  menentukan  data  energi  aktivasi.  Ernergi  aktivasi  proses transport yang dapat kecil dari 10 kcal/mol berat transport fenol ini dikontrol oleh proses difusi.

## SIMPULAN DAN SARAN Simpulan
Kinetika  sistem  transpor fenol  dengan menggunakan kloroform  sebagai  membran telah  dapat  ditentukan. Dari  pengelolahan data hasil  percobaan diperoleh  sistem transport  fenol  ternyata dapat  didentifikasi  memenuhi  kinetika  reaksi  konsekutif Irreversible orde pertama. Konstanta kecepatan transport fenol pada temperatur 31 0 C adalah K 1 = 0,046 menit -1 dengan energi aktivasi 21,941 kJmol -1 . Perubahan temperatur percobaan  mempengaruhi  kecepatan  reaksi  transport  fenol,  dimana  Semakin
meningkatnya  temperatur  maka  nilai  konstanta  kecepatan  masuk  dan  keluar membran akan semakin meningkat.

## Saran
Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan dari transfor fenol antar fasa yang telah dilakukan  dengan  menggunakan  teknik  membran  cair  fasa  ruah,  maka  untuk meningkatkan keselektifan  dari  metoda  ini  perlu  dilakukan  evaluasi  lebih  lanjut dengan menguji sistem transfor fenol terhadap keberadaan ion lain.

## DAFTAR PUSTAKA
Manahan, S.E., Environmental Chemistry, 6 Ed, Lewis Publisher, USA, 199r4, pp 688- 689
Mulyasuryani A, dkk. 1997. Metoda Sederhana untuk Monitoring Senyawa-senyawa Fenol di Perairan. J. Penelitian Ilmu-ilmu Teknik (engineering) 9,2. Hal 107-125
H. Korkmaz Alpogus, dkk. Transport of Hg2+ Through Bulk Liquid Membrane Using a Biscalix (4) arene Nitrile Derivative as Carrirer: Kinetic Analysis , J. Chem 26
Valenzuela. 2003. Influence of  Nonionic Surfactant Coumpound on Coupled Transfort of Copper (II) Throught a Liquid Membrane . J. Chil. Chem. 48.
Richard. 1996. Chemical Separation with Liquid Membrane . ACS. Symposium series 642. American chemical Sociaty. Washington DC.
Safavi. 1998. Selective and Efficient  Transport og Hg (II) Though Bulk Liquid Membrane Using Methyl Red as carrier . J. Memb.Sci.
Granado. 2004. Model Eksperiments to test the use of a liquid membrane for separation and preconcentration of copper froam Natural water. Analytical Cimica Acta. 506.