## Model adsorpsi pada larutan pewarna sintetik direct secara kontinyu: pengaruh konsentrasi zat warna
Lia Cundari *,1 , Leonardo R. Ginting 1 , Teddy Suryadinata 1 , Luthfiyah A. Sayyidah 1 , Althaf Taufiqurrahman 1 , R. Rosalina 2
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya Jl. Raya Inderalaya – Prabumulih KM. 32 Inderalaya, Ogan Ilir (OI), 30662, Indonesia
2 Politeknik ATI Padang Jl. Bungo Pasang Tabing Padang, Sumatra Barat, Indonesia, 25171 Email: liacundari@ft.unsri.ac.id

## Abstrak
Air limbah dari produksi kain Jumputan yang menggunakan pewarna sintetik berbahaya bagi lingkungan. Limbah  cair  tersebut  dapat  diolah  dengan  menggunakan  karbon  aktif  berbahan  baku  biji  pinang  hias ( Cyrtostachys  lakka ).  Pembuatan  karbon  aktif  dilakukan  dengan  proses  karbonisasi  pada  suhu  500 o C, diaktifkan  menggunakan  larutan  HCl  0,5  M,  dan  diperkecil  ukurannya  hingga  60  mesh.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  konsentrasi  awal  umpan  terhadap  waktu  jenuh  dan  persen  zat warna  terserap,  dan  untuk  menentukan  performa  kolom  adsorpsi  yang  dioperasikan  secara  kontinyu berdasarkan  analisa  kurva breakthrough dari  model  kinetika  adsorpsi.  Model  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah model Thomas, Yoon-Nelson, dan Adam-Bohart. Penelitian dilakukan pada kolom adsorpsi fixed-bed terbuat dari pipa PVC dengan dimensi berupa tinggi 60 cm, diameter 5 cm, tinggi bed 15 cm. Limbah cair yang digunakan berupa larutan pewarna sintetik menggunakan pewarna direct dengan perbandingan  antara  pewarna,  air,  dan  asam  asetat  adalah  16,2  gr:  20  l:  10  ml.  Larutan  pewarna  ini diumpankan  dari  bagian  atas  kolom  dengan  laju  alir  10  ml/menit.  Variasi  pada  penelitian  ini  adalah konsentrasi  awal  larutan  pewarna  yaitu  500,  1000,  1500,  dan  2000  ppm.  Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa semakin pekat konsentrasi awal limbah cair maka kolom akan lebih cepat jenuh tetapi zat warna yang  berhasil  diserap  akan  semakin  banyak.  Model  kinetika  Thomas  dan  Yoon-Nelson  dapat memprediksi kurva breakthrough untuk semua variabel konsentrasi pewarna dengan nilai regresi 0,910- 0,955 dan nilai  error (SS) 0,009-0,297, sedangkan untuk model Adam-Bohart hanya dapat memprediksi kurva breakthrough untuk konsentrasi 2000 ppm.
Kata kunci : Kolom Adsorpsi, Konsentrasi Zat Warna,  Kurva Breakthrough , Model Kinetika, Kontinyu

## Abstract
Wastewater  from  the  production  of  Jumputan  fabrics  that  use  synthetic  dyes  is  harmful  to  the environment.  The  wastewater  can  be  treated  using  activated  carbon  made  from  ornamental  betel  nuts ( Cyrtostachys  lakka ).  The  activated  carbon  carbonized  at  a  temperature  of  500 o C,  activated  using  HCl solution 0.5 M, and reduced the size until 60 mesh. This study aims to determine the effect of initial dye concentration to the saturation time and percent of dye removal, and also to determine the performance of the  adsorption  column  that  is  operated  continuously  based  on  the  breakthrough  curve  analysis  of  the adsorption  kinetics  model.  The  model  used  in  this  study  was  the  Thomas,  Yoon-Nelson,  and  Adam- Bohart. The study was conducted on a fixed-bed adsorption column, PVC pipe-based, with dimensions of 60 cm high, 5 cm in diameter, 15 cm bed depth. The feed was a synthetic dye solution using direct dyes with a ratio between the dye, water, and acetic acid of 16.2 gr: 20 l: 10 ml. This dye solution was fed from the  top  of  the  column  at  a  flowrate  of  10  ml/min.  The  variation  in  this  research  was  the  initial concentration of the dye solution that  was 500, 1000, 1500, and 2000 ppm. The results showed that the high  initial  concentration  of  liquid  waste  would  be  the  faster  of  the  saturation  and  high  dye  removal gained.  The  Thomas  and  Yoon-Nelson  kinetic  model  predicted  breakthrough  curves  for  all  of  the  dye concentration  variables  with  a  high  regression  value  of  0.910-0.955  and  an  small  error  value  (SS)  of 0.009-0.297, whereas for the Adam-Bohart model only predicted breakthrough curves for a concentration of 2000 ppm.
Keywords : Adsorption Column, Initial Concentration, Breakthrough Curve, Kinetic Model, Continue

## 1. PENDAHULUAN
Pencemaran  air  adalah  perubahan  zat  atau kandungan  di  dalam  air  baik  itu  air  yang  ada  di sungai,  danau,  maupun  air  di  lautan  luas  bahkan saat  ini  juga  sudah  terdapat  pencemaran  pada  air tanah.  Penyebab  dari  pencemaran  air  ini  lebih banyak  diakibatkan  oleh  ulah  manusia.  Adapun contoh limbah industri yaitu limbah kain jumputan. Industri  kain  jumputan  biasanya  merupakan industri  skala  rumah  tangga  yang  tidak  memiliki pengolahan  limbah.  Limbah  kain  jumputan mengandung zat warna senyawa organik dari jenis procion ,  erionyl,  auramin,  maupun  rodhamin. Senyawa  organik  zat  warna  yang  dialirkan  ke perairan  akan  mengurangi  kadar  oksigen  terlarut untuk  organisme  perairan  karena  oksigen  tersebut justru  digunakan  sebagai  pengoksidasi  senyawa organik (Yuliasari, dkk., 2011).
Salah satu upaya untuk mengatasi limbah kain jumputan  adalah  dengan  menggunakan  metode adsorpsi.  Adsorpsi  adalah  fenomena  fisik  yang terjadi  saat  molekul-molekul  gas  atau  cair dikontakkan dengan suatu permukaan padatan dan terjadi gaya tarik-menarik antar atom atau molekul yang  menutupi  permukaan  tersebut  (Rosydiena, dkk.,  2015).  Keunggulan  dari  metode  adsorpsi adalah  dalam  pengolahannya  tidak  terbentuk lumpur  dan  relatif  murah  karena  adsorben  yang digunakan dapat diregenerasi kembali (Apecsiana, dkk.,  2016).  Pada  proses  adsorpsi  terdapat  istilah adsorbat dan adsorben, dimana adsorbat merupakan substansi  yang  diserap,  sedangkan  adsorben merupakan  media  penyerapnya  (Cundari,  dkk., 2016).
Pinang  hias  ( Cyrtostachys  lakka )  dapat digunakan sebagai salah satu bahan untuk membuat karbon aktif karena memiliki kandungan karbohidrat 60,86% yang akan menjadi komponen utama pembentukan karbon aktif. Karbon aktif biji pinang  hias  diperoleh  melalui  proses  karbonisasi dan  aktivasi.  Karbonisasi  dilakukan  dengan temperatur  tinggi  di  dalam furnace .  Setelah dikarbonisasi, biji pinang hias diaktivasi mengunakan larutan asam. Komposisi terbesar dari karbon aktif biji pinang adalah carbon (C) sebesar 86,27% (Cundari, dkk., 2019).
Beberapa  peneliti  yang  melakukan  studi tentang  adsorpsi  antara  lain  Mistar,  dkk.  (2019) yang meneliti tentang adsorpsi merkuri (II) dengan karbon aktif berbahan baku Bambusa vulgaris var. striata dalam fixed bed column . Mekanisme proses adsorpsi  melalui fixed  bed  column disesuaikan dengan  model  Thomas  yang  menunjukkan  bahwa kapasitas  penyerapan  tertinggi  (q 0 )  yaitu  pada konsentrasi  awal  merkuri  50  mg/l  dan  laju  alir  20 ml/m dihasilkan sebesar 218,08 mg/g.
Lo,  dkk.  (2019)  meneliti  tentang  adsorpsi Cu  dalam  kolom fixed  bed dengan  tiga konsentrasi limbah yang berbeda. Adsorben yang digunakan  berupa  karbon  aktif,  dan  tiga  variasi konsentrasi limbah Cu yaitu 1, 10, dan 100 mg/l,
digunakan  sebagai  adsorbat.  Kecepatan  limbah adalah  25  cm/menit.  Proses  berlangsung  pada suhu  25 o C.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa kurva breakthrough lebih  cepat  mencapai  titik jenuh  pada  konsentrasi  limbah  Cu  100  mg/l daripada  konsentrasi  limbah  Cu  1  dan  10  mg/l. Hasil  juga  menunjukkan  bahwa  ketiga  model tersebut  yaitu  model  Adam-Bohart,  model Thomas,  dan  model  Yoon-Nelson  cocok  untuk deskripsi adsorpsi Cu.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh konsentrasi awal umpan berupa larutan pewarna  sintetik  terhadap  waktu  jenuh  dan persen zat warna terserap, dan untuk menentukan performa  kolom  adsorpsi  yang  dioperasikan secara  kontinyu  berdasarkan  analisa  kurva breakthrough dari  model  kinetika  adsorpsi Thomas, Yoon-Nelson, dan Adam-Bohart.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Bahan  yang  digunakan  untuk  penelitian  ini adalah  biji  pinang,  HCl  0,5  M, aquadest, pewarna direct , dan asam asetat (asam cuka yang dijual  dipasaran).  Alat  yang  digunakan  adalah furnace , oven listrik, grinder ,  krus  porselen, neraca analitis, mortar, beaker glass , gelas ukur, corong,  desikator,  pH  meter,  pompa,  flowmeter, dan kolom adsorpsi kontinyu ( continuous fix-bed adsorber ).
Biji  pinang  hias  yang  telah  dipisahkan  dari daging dan kulitnya dikarbonisasi dalam furnace pada  suhu  500 o C,  kemudian  diaktifkan  dengan menggunakan  HCl  0,5  M,  dan  diperkecil ukurannya  hingga  60  mesh  (Cundari,  dkk., 2018).  Larutan  pewarna  sintetis  dibuat  dengan teknik  yang  digunakan  oleh  pengrajin  kain jumputan,  menurut  (Isiuku  dan  Jr,  2017),  yaitu mencampurkan  pewarna,  air,  dan  asam  cuka dengan perbandingan 16,2 gr: 20 l: 10 ml.
Penelitian  dilakukan  menggunakan  kolom adsorpsi  yang  dibuat  menggunakan  pipa  PVC dengan  ketinggian  60  cm,  diameter  5  cm,  dan tinggi bed 15  cm. Bed berisi  karbon  aktif  biji pinang  hias.  Larutan  pewarna  ( direct  dye ) dengan konsentrasi  bervariasi  (500, 1000,  1500, dan  2000  ppm)  dialirkan  secara  kontinyu  dari bagian  atas  kolom  adsorpsi  dengan  laju  alir  10 ml/menit.  Sampel  diambil  setiap  interval  10 menit  hingga  karbon  aktif  jenuh,  kemudian dianalisis  menggunakan  spektrofotometri  UV- Vis  untuk  mendapatkan  nilai  absorbansi.  Data hasil ekperimen kemudian diolah untuk menentukan  model  kinetika  berdasarkan  model Thomas, model Yoon-Nelson, dan model Adam- Bohart.  Prosedur  penelitian  disajikan  pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram alir prosedur penelitian

## Kurva Breakthrough
Performa  kolom  bisa  dievaluasi  melalui bentuk dari kurva breakthrough yang didapatkan melalui  plot  C t /C o dengan t ,  dimana  C t dan  C o adalah  konsentrasi  zat  warna  pada  waktu t dan konsentrasi  umpan  dalam  miligram  per  liter (ppm).  Total  berat  zat  warna  yang  diserap  oleh adsorben  di  dalam  kolom  (q total )  dapat  dihitung menggunakan  persamaan  (1)  (López-Cervantes, dkk.,  2017).  Dimana  Q  adalah  laju  alir volumetrik  (ml/min)  dan  t total adalah  waktu  total (menit).
...(1)
Kapasitas  serapan  (q e(exp) )  dapat  dihitung dengan  persamaan  (2),  dimana  X  adalah  berat adsorben  yang  digunakan  di  dalam  kolom  (g) (López-Cervantes  dkk.,  2017).  Total  adsorbat (W total )  yang  dialirkan  ke  kolom  dapat  dihitung dengan  persamaan  (3)  (López-Cervantes,  dkk., 2017). Total penghilangan adsorbat (% removal ) dapat  dihitung  dengan  persamaan  (4)  (López- Cervantes, dkk., 2017).
...(2) ...(3) ...(4)
Model Kinetika Adsorpsi Dalam adsorpsi sistem kontinyu, perhitungan  kinetika  adsorpsi  sering  disebut sebagai  perhitungan  performa  kolom  adsorpsi. Dalam  perhitungan  performa  kolom,  ada beberapa    permodelan  yang  biasa  digunakan yaitu Thomas, Yoon-Nelson, dan Adam-Bohart.
Model  Thomas  sering  digunakan  untuk menjelaskan  tentang fixed  bed  column dan parameter  dari  sistem  kolom.  Model  ini  telah  di jelaskan  melalui  hukum  kedua  dari  kinetika reaksi tanpa disperse axial . Model Thomas dapat dilihat pada persamaan (5) (Xu, dkk., 2013).
...(5)
Model  Yoon-Nelson  merupakan  model yang  mengasumsikan  bahwa  tingkat  penurunan pada  penyerapan  untuk  setiap  molekul  adsorbat adalah sebanding dengan probabilitas penyerapan  dan breaktrough adsorbat  pada adsorben. Model Yoon-Nelson dapat dilihat pada persamaan (6) (Mizwar, 2013).
...(6)
Model  Adam-Bohart  dipilih  berdasarkan penggambaran dari fixed bed column untuk bagian inisial  dari  operasi,  model  ini  menyatakan  bahwa reaksi  tidak  cepat  seperti  teori  reaksi  permukaan, seperti  disajikan  pada  persamaan  (7)  (Xu,  dkk., 2013).
...(7)

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  konsentrasi  zat  warna  terhadap kurva breakthrough
Performa  kolom  adsorpsi  dapat  dilihat  dari kurva breakthrough yang  dihasilkan.  Kurva breakthrough merupakan hubungan antara konsentrasi  zat  warna  keluar  dan  konsentrasi  zat warna  umpan  (C t /C o )  versus  waktu  (t).  Data eksperimental  penyerapan  zat  warna direct menggunakan  karbon  aktif  biji  pinang  hias disajikan pada Gambar 2.
Gambar  2  menunjukkan  Ct/Co  secara perlahan meningkat mendekati 1, untuk 0 < Ct/Co <  1  itu  menunjukkan  keadaan  transfer  massa sedang  berlangsung  dan  untuk  Ct/Co  =  1 menunjukkan  bahwa  adsorben  sudah  mengalami kejenuhan.  Kejenuhan  paling  cepat  terjadi  pada konsentrasi  zat  warna  2000  ppm  yaitu  dengan waktu  jenuh  100  menit  dan  kejenuhan  paling lambat  terjadi  pada  konsentrasi  500  ppm  dengan
waktu jenuh 700 menit. Hal ini disebabkan karena beban adsorpsi pada adsorben untuk mengadsorpsi zat warna dengan konsentrasi 2000 ppm lebih besar dibandingkan  500  ppm.  Konsentrasi  zat  warna yang tinggi menyebabkan pori-pori adsorben lebih cepat  terisi  sehingga  akan  mempercepat  terjadinya breakthrough (López-Cervantes, dkk., 2017). Sebagai  perbandingan  Lanjar,  dkk.  (2018) telah  melakukan  penelitian  menggunakan  karbon aktif berbasis limbah daun nanas untuk adsorpsi zat warna  metil  violet  dengan  konsentasi  awal  limbah 10-700  mg/l,  yang  mana  metil  violet  teradsorpsi cenderung  mengalami  peningkatan  sebanding dengan  meningkatnya  konsentrasi  awal  limbah, hingga konsentrasi 500 mg/l terjadi kesetimbangan. Pada saat mencapai titik keseimbangan, permukaan adsorben telah penuh tertutupi oleh zat warna yang diserap  dan  adsorben  mengalami  titik  jenuh sehingga  adsorben  tidak  mampu  menyerap  zat warna lagi (Lasmana, dkk., 2016).
Gambar  2. Pengaruh  konsentrasi  zat  warna terhadap kurva breaktrough
Pengaruh  konsentrasi  zat  warna  terhadap parameter kolom adsorpsi
Parameter  kolom  adsorpsi  merupakan  salah satu  tinjauan  performa  kolom  adsorpsi.  Adapun parameter yang ditinjau yaitu penyerapan zat warna (q total ), zat warna yang tertransfer ke kolom (W total ), total removal , dan kapasitas kolom maksimal (q exp ) (Lim  dan  Aris,  2014).  Parameter  eksperimental (Tabel 1) menunjukkan kapasitas kolom maksimal merupakan parameter terpenting untuk ditinjau. Hal tersebut  dikarenakan  kapasitas  kolom  maksimal menyatakan jumlah massa solute yang terikat pada sejumlah massa adsorben.
Hasil  secara  eksperimental  menunjukkan bahwa  kapasitas  adsorpsi  terbesar  terjadi  pada konsentrasi  zat  warna  1000  ppm  sebesar  18,385 mg/g,  sedangkan  persentase  penghilangan  zat warna terbesar pada 2000 ppm yaitu 76,668%.
Sebagai  perbandingan  Irawati,  dkk.  (2018) telah  melakukan  penelitian  menggunakan  karbon aktif berbasis limbah kulit singkong untuk adsorpsi zat  warna  kristal  violet  dengan  konsentrasi  awal limbah  sebanyak  100-1000  mg/l,  yang  mana
kapasitas adsorpsi terbesar terjadi pada konsentrasi 900  mg/l  yaitu  sebesar  151,01  mg/g,  sedangkan persentase  penghilangan  zat  warna  terbesar  pada 100 mg/l sebesar 96,68%.
Kannan  dan  Veemaraj  (2010)  dan  Kumar, dkk.  (2012)  menjelaskan  bahwa  hal  ini  terjadi karena  gugus  aktif  dan  luas  permukaan  adsorben tidak  sebanding  dengan  jumlah  ion  kristal  violet dalam  limbah.  Gugus  aktif  tidak  tersedia  untuk mengikat ion kristal violet pada konsentrasi limbah yang terlalu besar, sehingga masih banyak sisa ion kristal violet yang tidak terserap yang mengakibatkan  penurunan  efektivitas  adsorpsi  zat warna kristal violet oleh adsorben.

## Model Kinetika Adsorpsi

## Model Thomas
Gambar  3. Model  kinetika  Thomas  untuk adsorpsi limbah sintetik dengan karbon aktif dari biji pinang hias
Gambar  3  menunjukkan  model  kinetika Thomas  sebagai  alat  bantu  untuk  mengkaji adsorpsi  limbah  sintetik  pada  masing-masing konsentrasi  zat  warna  dengan  meninjau  nilai koefisien  determinasi  (R 2 )  dari  garis  linear  yang dibentuk  dari  kurva terhadap  waktu.
Nilai koefisien determinasi (R 2 ) yang terlihat pada gambar 3 yaitu 0,9109; 0,9554; 0,9287, dan 0,9511. Dengan  meninjau  literatur  untuk  model  Thomas layak digunakan dengan hasil regresi R 2 > 0,9. Sebagai perbandingan Cundari, dkk. (2019) telah  melakukan  penelitian  untuk  adsorpsi limbah  pewarna  sintetik  menggunakan  adsorben berukuran 60 mesh dimana dibuat dari ampas teh dengan  nilai  hasil  regresi  R 2 > 0,9 adalah  0,892; 0,944;  0,975;  0,974,  dan  0,970,  sehingga  secara keseluruhan R 2 > 0,9.
Nikhila,  dkk.  (2016)  telah  melakukan penelitian mengenai adsorpsi pewarna Rhodamin-B menggunakan adsorben yang terbuat dari campuran karbon  aktif  dan  polianilin.  Nilai  determinasi  (R 2 ) yang  didapat  pada  model  Thomas  dengan  variasi konsentrasi  25,  50,  dan  75  mg/l  berturut-turut
adalah  0,859;  0,932,  dan  0,958,  sehingga  secara keseluruhan R 2 > 0,9. Konstanta  kinetika  Thomas  (k Th )  dan kapasitas  adsorpsi  kolom  Thomas  (q o )  model Thomas pada masing-masing laju alir terlihat pada Tabel  2  bahwa  nilai  k Th meningkat  dengan terjadinya  peningkatan  konsentrasi  zat  warna. Kapasitas  adsorpsi  maksimum  model  Thomas  (q o ) sebesar 19,971 (mg/g) pada konsentrasi 1000 ppm.

## Model Yoon-Nelson
Gambar  4. Model  kinetika  Yoon-Nelson  untuk adsorpsi  limbah  sintetik  dengan  karbon  aktif  dari biji pinang hias
Gambar  4  menunjukkan  model  kinetika Yoon-Nelson  sebagai  alat  bantu  untuk  mengkaji adsorpsi  limbah  sintetik  pada  masing-masing konsentrasi  zat  warna  dengan  meninjau  nilai koefisien  determinasi  (R 2 )  dari  garis  linear  yang dibentuk dari kurva terhadap waktu.
Nilai  koefisien  determinasi  (R 2 )  yang  relatif sama  dengan  nilai  koefisien  determinasi  (R 2 )  pada model Yoon-Nelson, serta nilai intersept dan slope yang  analog.  Koefisien  determinasi  (R 2 )  yang terlihat  pada  gambar  4  yaitu  0,910;  0,955;  0,929; dan  0,951  dengan  meninjau  literatur  untuk  model Yoon-Nelson layak digunakan dengan regresi R 2 > 0,9.
Sebagai  perbandingan  Nikhila,  dkk.  (2016) telah  melakukan  penelitian  mengenai  adsorpsi pewarna  Rhodamin-B  menggunakan  adsorben yang  terbuat  dari  campuran  karbon  aktif  dan polianilin juga menghasilkan nilai determinasi (R 2 ) > 0,9.
Parameter  model  Yoon-Nelson  pada  tabel  3 menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi  konsentrasi maka  semakin  cepat  waktu  paruh  (τ)  tercapai,  hal ini  disebabkan  oleh  konstanta  laju  adsorpsi  Yoon- Nelson yang semakin tinggi.

## Model Adam-Bohart
Model  Adam-Bohart  mengasumsikan  laju adsorpsi sebanding dengan kapasitas sisa padat dan konsentrasi  zat  teradsorpsi.    Permodelan  ini  dapat
digunakan  untuk  menghitung  nilai  kapasitas adsorpsi (N o ) dan konstanta kinetika Adam-Bohart. Model Adam-Bohart dipilih untuk menggambarkan kurva breakthrough pada  keadaan  awal  operasi. Pada  model  Adam-Bohart  reaksi  tidak  dengan segera  terjadi  seperti  teori  reaksi  permukaan  (Lim dan Aris, 2014).
Gambar 5 menunjukkan koefisien regresi (R 2 ) yang bervariasi.  Untuk konsentrasi 1500 dan 2000 ppm  memiliki  nilai  R 2 >  0,9,  sedangkan  pada konsentrasi 500 dan 1000 ppm memiliki nilai R 2 < 0,9, hal ini menyatakan bahwa model Adam-Bohart hanya dapat memprediksi kurva di area linear. Nilai prediksi  yang  didapat  dari  model  Adam-Bohart menunjukkan  penurunan  nilai  konstanta  kinetika Adam-Bohart  (k AB )  paling  tinggi  pada  1500  ppm yaitu  0,0000427  l/mg  min  dan  kapasitas  adsorpsi (N o )  paling  tinggi  pada  1000  ppm  yaitu  8274,504 mg/l.  Dengan  meninjau  literatur  untuk  model Adam-Bohart layak digunakan dengan hasil regresi R 2 > 0,9.
Gambar  5. Model  kinetika  Adam-Bohart  untuk adsorpsi  limbah  sintetik  dengan  karbon  aktif  dari biji pinang hias
Nilai R 2 < 0,9 pada konsentrasi 500 dan 1000 ppm  menunjukkan  data  parameter  pada  Tabel  4 untuk  variabel  tersebut  tidak  layak  digunakan sebagai pembanding. Data parameter pada Tabel 4 menunjukkan  semakin  besar  konsentrasi  maka semakin besar kapasitas adsorpsi (N o ) dengan nilai laju adsorpsi Adam-Bohart (k AB ) semakin kecil.

## Prediksi  Kurva  Breakthrough  Menggunakan Model Kinetika Adsorpsi
Pada  percobaan  ini,  untuk  model  kinetika Thomas  dan  Yoon-Nelson  dapat  dengan  baik memprediksi  kurva breakthrough untuk  seluruh variabel konsentrasi zat warna dengan nilai R 2 yang tinggi  yaitu  0,910-0,955  dan  nilai  SS  yang  kecil yaitu 0,009-0,297, seperti disajikan pada Tabel 5 dan  Gambar  6-9.  Untuk  model  Adam-Bohart hanya dapat memprediksi kurva breakthrough pada konsentrasi 2000 ppm.
Gambar 6. Prediksi kurva breaktrough menggunakan  model  Thomas,  model  Yoon- Nelson, dan model Adam-Bohart pada konsentrasi zat warna 500 ppm
Gambar 7. Prediksi kurva breaktrough menggunakan  model  Thomas,  model  Yoon- Nelson, dan model Adam-Bohart pada konsentrasi zat warna 1000 ppm
Gambar 8. Prediksi kurva breaktrough menggunakan  model  Thomas,  model  Yoon- Nelson, dan model Adam-Bohart pada konsentrasi zat warna 1500 ppm
Gambar 9. Prediksi kurva breaktrough menggunakan  model  Thomas,  model  Yoon- Nelson, dan model Adam-Bohart pada konsentrasi zat warna 2000 ppm
Setelah  melihat  permodelan  yang  sesuai dengan  eksperimen,  maka  selanjutnya  memilih permodelan  berdasarkan  kebutuhan  yang  ada. Setiap  permodelan  memiliki  kelebihan  masing- masing.  Apabila  ingin  menentukan  nilai  kapasitas maksimum  kolom,  maka  model  Thomas  cocok digunakan. Model Yoon-Nelson digunakan apabila ingin mencari waktu untuk 50% breakthrough dan model  Adam-Bohart  bertujuan  untuk  menentukan nilai kapasitas adsorpsi.

## 4.   KESIMPULAN
Peningkatan  konsentrasi  zat  warna  akan mempercepat waktu breakthrough sehingga tingkat kejenuhan  lebih  cepat  terjadi.  Titik  jenuh ( saturation  point )  paling  lama  didapat  pada konsentrasi  500  ppm  dengan  waktu  jenuh  700 menit.  Hasil  secara  eksperimental  menunjukkan bahwa  kapasitas  adsorpsi  terbesar  terjadi  pada konsentrasi  zat  warna  1000  ppm  sebesar  18,385 mg/g,  sedangkan  persentase  penghilangan  zat warna terbesar pada 2000 ppm yaitu 76,668%.
Pada  penelitian  ini,  untuk  model  kinetika Thomas  dan  Yoon-Nelson  dapat  dengan  baik memprediksi  kurva breakthrough untuk  seluruh variabel konsentrasi zat warna dengan nilai regresi tinggi  sebesar  0,910-0,955  dan  nilai  error  (SS)
0,009-0,297.  Untuk  model  Adam-Bohart  hanya dapat  memprediksi  kurva breakthrough pada konsentrasi 2000 ppm.
Tabel 1. Parameter Secara Eksperimental pada Variasi Konsetrasi Zat Warna
Konsentrasi Zat Warna (ppm) q total (mg) W total (mg) Total Removal (%) q exp (mg/g) 500 1754,935 3587,011 48,925 11,699 1000 2757,750 4967,323 55,518 18,385 1500 1462,549 2250 65,002 9,750 2000 1697,150 2213,632 76,668 11,314
Tabel 2. Parameter Model Thomas Konsentrasi Zat Warna (ppm) C o (mg/l) Q (ml/min) k Th (ml/min mg) q o (mg/g) R 2 500 512,430 10 3,688 x 10 -5 13,253 0,951 1000 993,460 10 2,607 x 10 -5 19,971 0,929 1500 1500 10 4,753 x 10 -5 11,702 0,955 2000 2213,632 10 4,079 x 10 -5 11,548 0,911
Tabel 3. Parameter Model Yoon-Nelson Konsentrasi Zat Warna (ppm) C o (mg/l) Q (ml/min) k YN (min -1 ) τ (min) R 2 q o (mg/g) 500 512,430 10 0,0189 387,968 0,951 13,256 1000 993,460 10 0,0259 301,533 0,926 19,971 1500 1500 10 0,0714 116,873 0,955 11,687 2000 2213,632 10 0,0905 78,125 0,910 11,529
Tabel 4. Parameter Model Adam-Bohart Konsentrasi Zat Warna (ppm) C o (mg/l) Q (ml/min) k AB (l/mg min) N o (mg/l) R 2 q o (mg/g) 500 512,430 10 0,0000240 5828,885 0,881 18,450 1000 993,460 10 0,0000178 8274,504 0,811 26,191 1500 1500 2213,632 10 10 0,0000427 0,0000291 3974,681 4711,707 0,975 0,966 12,581 2000 14,914
Tabel 5. Perbandingan Model Thomas, Yoon Nelson, dan Adam Bohart Bedasarkan Regresi Dan Error Analisis
Tinggi Bed (cm) Laju Alir (ml/menit) Konsentrasi Zat Warna (ppm) Thomas Yoon-Nelson Adam-Bohart R 2 SS R 2 SS R 2 SS 15 10 500
0,951 0,016 0,951 0,016 0,881 2,144 1000 0,929 0,009 0,926 0,009 0,811 1,984 1500 0,955 0,182 0,955 0,297 0,975 18,136 2000 0,911 0,015 0,910 0,124 0,966 0,002

## DAFTAR PUSTAKA
Apecsiana,  Febe,  Hans  Kristianto,  dan  Arenst Andreas,  2016.  Adsorpsi  Ion  Logam
Tembaga  Menggunakan  Karbon  Aktif  dari Bahan  Baku  Kulit  Salak. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” Yogyakarta:  Program  Studi Teknik  Kimia,  FTI,  UPN  “Veteran” Yogyakarta, 7.
Cundari,  L,  B  D  Afrah,  D  I  Utami,  dan  N  I Matondang,  2019.  Adsorption  Model  in Removal  of  Direct  Synthetic  Dyes  in Aqueous Solution onto Tea Waste. Journal of Physics: Conference Series 1167(1): 1–8.
Cundari,  L,  K  F  Sari,  dan  L  Anggraini,  2018. Characteristic  of  Betel  Nuts  Activated Carbon  and  Its  Application  to  Jumputan Wastewater  Treatment. IOP  Conference Series: Materials Science and Engineering , Materials Science and Engineering, Pekanbaru-Riau, Indonesia: IOP Publishing, 1-8 012041. Cundari,  Lia,  M  Fersyando  Melsi,  dan  Caesar Fiat,  2016.  Pengaruh  Waktu  Sampling  dan Ukuran Partikel Adsorben terhadap
Adsorpsi Kontinyu Limbah Kain Jumputan. Jurnal Teknik Kimia 22(4): 19–26.
Irawati,  Heni,  Nurul  Hidayat  Aprilita,  dan  Eko Sugiharto,  2018.  Adsorpsi  Zat  Warna Kristal  Violet  Menggunakan  Limbah  Kulit Singkong  (Manihot  esculenta). Journal  of Mathematics  and  Natural  Sciences 25(1): 17–31.
Isiuku,  B  O,  dan  M  Horsfall  Jr.,  2017.  Packed- Bed Column Adsorption of Metanil Yellow (MY)  from  Simulated  Wastewater  Using Granular  NaOH-Activated  Carbon  from Cassava  (Manihot  Esculenta)  Peels. World
News of Natural Sciences 14: 11–35. Kannan,  Narayanasami,  dan  T.  Veemaraj,  2010. Batch Adsorption Dynamics and Equilibrium  Studies  for  The  Removal  of Cd(II)  Ions  from  Aqueous  Solution  Using Jack  Fruit  Seed  and  Commercial  Activated Carbons. Electronic Journal of Environmental,  Agricultural  and  Food Chemistry 9(2): 327–36.
Kumar, Ponnusamy Senthil, Subramaniam Ramalingam, Vasanthakumar Sathyaselvabala,  Selvaraj  Dinesh  Kirupha, Arukkani  Murugesan,  dan  Subramanian Sivanesan,  2012.  Removal  of  Cadmium(II) from  Aqueous  Solution  by  Agricultural Waste  Cashew  Nut  Shell. Korean  Journal of Chemical Engineering 29(6): 756–68. Lanjar,  Lanjar,  Fatma  Indah  Riayanti,  dan  Widi
Astuti,  2018.  Kesetimbangan  Adsorpsi  Zat Warna  Methyl  Violet  Oleh  Karbon  Aktif Berbasis  Limbah  Daun  Nanas  (Ananas comosus L). METANA 14(2): 31–36.
Lasmana,  Andrik,  Akmal  Mukhtar,  dan  Emrizal Mahidin  Tamboesai,  2016.  Adsorpsi  Zat Warna  Congo  Red  menggunakan  Zeolit Alam  Teraktivasi. Repository  University  of Riau : 1–7.
Lim,  Ai  Phing,  dan  Ahmad  Zaharin  Aris,  2014.
Continuous  Fixed-Bed  Column  Study  and Adsorption Modeling: Removal of Cadmium  (II)  and  Lead  (II)  Ions  in Aqueous  Solution  by  Dead  Calcareous Skeletons. Biochemical Engineering
Journal 87: 50–61.
Lo,  Huang-Mu,  Kae-Long  Lin,  Min-Hsin  Liu, Hsung-Ying  Chiu,  Fang-Cheng  Lo,  K-C Chang,  dan  J-H  Chang,  2019.  Cu Adsorption  in  Fixed  Bed  Column  with Three  Different  Influent  Concentration. Web  of  Conferences  120,  03003  (2019) , eds.  K.-C.  Chang  and  J.-H.  Chang.  E3S Web of Conferences, 1–5.
López-Cervantes,  Jaime,  Dalia  I  Sánchez- Machado,  Reyna  G  Sánchez-Duarte,  dan Ma  A  Correa-Murrieta,  2017.  Study  of  a Fixed-Bed Column in The Adsorption of an Azo  Dye  from  an  Aqueous  Medium  Using a Chitosan–Glutaraldehyde Biosorbent. Adsorption  Science  &  Technology 0(0):  1– 18.
Mistar,  Eka  Marya,  Ida  Hasmita,  Tata  Alfatah,
Abrar  Muslim,  dan  Muhammad  Dani Supardan, 2019. Adsorption of Mercury(II) Using  Activated  Produced  from  Bambusa Vulgaris  Var.  Striata  in  a  Fixed  Bed Column. Sains Malaysiana 48(4): 719–25.
Mizwar,  Andy,  2013.  Penyisihan  Warna  pada
Limbah  Cair  Sasirangan  dengan  Adsorpsi Zeolit dalam Fixed-Bed Column. Environmental Science 9: 1–9.
Nikhila, Gopal, Asaithambi M, Sivakumar P, dan Sivakumar V., 2016. Continuous Fixed Bed Adsorption  Studies  of  Rhodamine-B  Dye Using  Polymer  Bound  Adsorbent. Indian Journal of Chemical Technology 23: 53–58. Rosydiena,  Wahyunanto  Agung  Nugroho,  dan Evi  Kurniati,  2015.  Rancang  Bangun Kinerja  Alat  Adsorpsi  Limbah  Cair Pewarnaan  Industri  Batik  Tulis  Sidoarjo. Jurnal  Keteknikan  Pertanian  Tropis  dan Biosistem 3(3): 356–63. Xu,  Zhe,  Jian-guo  Cai,  dan  Bing-cai  Pan,  2013. Mathematically Modeling Fixed-Bed Adsorption in Aqueous Systems. Journal of Zhejiang  University  SCIENCE  A 14(3):
155–76.
Yuliasari,  Nova,  Miksusanti,  dan  Setiyowati Endang, 2011. Penurunan Kebutuhan Oksigen Kimiawi Limbah Jumputan Menggunakan Lumut Hati. Jurnal Penelitian  Sains 14(1c):  14107-29-14107–
32.