Isotherm Adsorpsi

Henry’s isotherm

Model isotermal Henry menggambarkan proses adsorpsi pada konsentrasi rendah sehingga semua molekul adsorbat tidak berinteraksi dengan molekul tetangganya.

dimana qe adalah kapasitas adsorpsi dalam kesetimbangan (mg.g−1); K adalah konstanta kesetimbangan Henry; dan Ce adalah konsentrasi kesetimbangan ion logam dalam larutan (mg.L−1). Dari garis lurus yang disesuaikan dengan grafik qe versus Ce dihitung koefisien K yang diwakili oleh kemiringan (slope) grafik.

Isoterm Langmuir

Isoterm Langmuir mengasumsikan bahwa adsorpsi maksimum sesuai dengan lapisan tunggal molekul adsorbat pada permukaan adsorben, energi adsorpsi konstan, dan tidak ada transmigrasi adsorbat pada permukaan adsorben. Semua lokasi adsorpsi identik secara energetik, dan gaya antarmolekul berkurang seiring bertambahnya jarak dari permukaan adsorpsi

dimana qm adalah kapasitas adsorpsi maksimum (mg g−1) dan K adalah konstanta Langmuir (L mg−1)

Isoterm Freundlich

Isoterm Freundlich memperhitungkan heterogenitas permukaan adsorben dan distribusi eksponensial situs aktif serta energinya.

dimana K adalah konstanta Freundlich dalam (mg g−1), dan n adalah eksponen Freundlich yang berhubungan dengan intensitas adsorpsi; itu tidak berdimensi.

Kisaran nilai 1/n adalah antara 0 dan 1 yang menunjukkan derajat nonlinier antara konsentrasi larutan dan adsorpsi.

Ketika nilai 1/n sama dengan 1, adsorpsinya linier. Nilai n yang tinggi menunjukkan permukaan yang relatif seragam, sedangkan nilai yang rendah berarti adsorpsi yang tinggi pada konsentrasi larutan yang rendah.

Selain itu, nilai n yang rendah menunjukkan adanya proporsi situs aktif berenergi tinggi yang tinggi

Model Isoterm Temkin

Model isoterm Temkin berisi faktor yang secara eksplisit mempertimbangkan interaksi adsorpsi antara spesies dan adsorbat.

b adalah Konstanta Temkin

Model isoterm Redlich — Peterson (R — P)

Model ini merupakan kombinasi isoterm Langmuir dan Freundlich. Ini digunakan untuk menggambarkan adsorpsi pada permukaan homogen dan heterogen. Hal ini dianggap sebagai perbandingan antara kedua model ini

dimana K adalah konstanta Redlich — Paterson (L g−1), konstanta Redlich — Paterson αR (L mg−1), konstanta β Redlich-Paterson (tanpa dimensi). Nilai β berfluktuasi antara 0 dan 1. Pada konsentrasi rendah, isoterm Redlich — Paterson mendekati hukum Henry. Ketika konstanta β sangat mendekati 1, maka sama dengan persamaan Langmuir dan dalam konsentrasi tinggi, perilakunya mendekati isoterm Freundlich, karena exponen β mengarah ke nol.

Dari transformasi persamaan awal diperoleh dua bentuk linier. Salah satu bentuk linier isoterm ini dinyatakan dengan persamaan berikut:

Nilai αR dan β persamaan di atas dapat ditentukan masing-masing dari titik potong dan kemiringan garis lurus grafik log[(KCeqe)−1] versus log Ce. Beberapa nilai konstanta harus diuji sebelum memperoleh garis optimal, agar diperoleh nilai-nilai tersebut. Kisaran nilai konstanta ini sangat luas, berkisar antara 0,01 hingga beberapa ratus, sehingga tidak mudah untuk mendapatkan nilai yang benar.

Bentuk linier lain dari persamaan ini adalah:

Konstanta isoterm Redlich — Paterson dapat ditentukan dari grafik antara Cβe dan Ce/qe. Namun penerapannya sangat kompleks karena mencakup tiga parameter yang tidak diketahui αR, K, dan β. Oleh karena itu, dilakukan prosedur minimalisasi untuk mendapatkan nilai maksimum koefisien determinasi R2, antara data teoritis qe yang diperoleh dari bentuk linier persamaan isoterm Redlich–Peterson dan data eksperimen. Melalui trial and error, nilai β diadopsi untuk mendapatkan garis optimal. Dalam rentang tertentu, nilai b terbatas, dan mudah untuk mendapatkan nilai yang benar.

Model Isoterm SIP

Isoterm Sips adalah bentuk gabungan isoterm Langmuir dan Freundlich yang diterapkan untuk prediksi sistem adsorpsi heterogen. Model Sips menghindari kekurangan dan keterbatasan model Langmuir atau Freundlich. Pada konsentrasi rendah, adsorbat menjadi isoterm Freundlich sehingga tidak mematuhi hukum Henry. Sedangkan pada konsentrasi tinggi, rumus isotermal Langmuir tereduksi. Persamaan isoterm Sips dicirikan dengan mengandung faktor heterogenitas tak berdimensi, βs. Jika βs = 1 maka persamaan Sips direduksi menjadi persamaan Langmuir yang menunjukkan bahwa proses adsorpsi bersifat homogen. Konstanta isoterm Sips (βs) menegaskan apakah permukaan adsorben heterogen atau tidak.

where K is the equilibrium constant of the Sips isotherm (L mg−1), as is the maximum adsorption capacity (mg g−1), and βs is the model exponent (dimensionless).

Model Isoterm Halsey

Model ini digunakan untuk mengevaluasi adsorpsi multilayer dalam sistem dimana ion logam terletak relatif jauh dari permukaan adsorben

Model isoterm Harkins — Jura

Model Harkins — Jura menggambarkan adsorpsi multilapis dan adanya distribusi pori-pori adsorben yang heterogen A dan B adalah konstanta.

Model isoterm Elovich

Diasumsikan bahwa situs adsorpsi meningkat secara eksponensial dengan adsorpsi, yang menyiratkan adsorpsi multilapis

Model isoterm Flory-Huggins

Model ini mengasumsikan derajat cakupan adsorbat pada adsorben dan menyatakan derajat kelayakan dan spontanitas proses adsorpsi. Ini termasuk parameter yang menunjukkan tingkat cakupan permukaan adsorben, yang dinyatakan sebagai θ

Konstanta K dapat digunakan untuk menghitung spontanitas energi bebas Gibbs.

dimana ΔG° adalah perubahan energi bebas Gibbs (KJ mol−1). Nilai ΔG° yang negatif menunjukkan bahwa adsorpsi terjadi secara spontan dan layak secara termodinamika.

Model isoterm Fowler — Guggenheim

Ini adalah salah satu persamaan paling sederhana yang memperhitungkan interaksi lateral molekul adsorbat

W adalah energi interaksi antar molekul adsorbat (KJ mol−1). Bila nilai W lebih besar dari nol berarti interaksi antar molekul adsorbat bersifat tarik menarik, namun jika nilai W negatif maka interaksinya bersifat tolak-menolak, dan jika W = 0 maka tidak terjadi interaksi..

• W > 0 kJ/mol Reaksinya eksotermik karena adanya gaya tarik menarik antar molekul yang diadsorpsi
• W < 0 kJ/mol Reaksinya bersifat endotermik karena adanya tolakan antar molekul yang diadsorp
• W = 0 kJ /mol Tidak ada kontak antar molekul yang teradsorpsi.psi.

Model Isoterm Jovanovic

Model ini mengasumsikan adsorpsi superfisial, merupakan perkiraan adsorpsi dalam lapisan tunggal seperti yang dinyatakan dalam model Langmuir, tetapi mengasumsikan tidak ada interaksi lateral antar molekul. Model ini mentolerir getaran permukaan spesies yang teradsorpsi dan memungkinkan adanya kontak mekanis antara adsorbat dan adsorben.

Isoterm Kiselev

Model ini dikenal sebagai model lapisan monomolekul terlokalisasi dan hanya valid jika θ ≥ 0,68 Dimana Ki adalah konstanta Kiselev (L mg−1), dan Kn adalah konstanta kesetimbangan pembentukan kompleks antar molekul adsorbat.

Isoterm Hill-de Boer

Adsorpsi bergerak dan adanya interaksi bilateral antara molekul yang teradsorpsi dijelaskan oleh isoterm Hill-de Boe.

• K2 > 0 kJ/mol Reaksinya eksotermik karena adanya gaya tarik menarik antar molekul yang diadsorpsi
• K2 < 0 kJ/mol Reaksinya bersifat endotermik karena adanya tolakan antar molekul yang diadsorp
• K = 0 kJ/mol Tidak ada kontak antar molekul yang teradsorpsi.psi.

Isoterm Volmer

Isoterm Volmer menggambarkan distribusi proses adsorpsi monolayer. Model teoritis ini mempunyai asumsi bahwa molekul adsorbat dapat bergerak menuju permukaan adsorben, dan interaksi yang dapat terbentuk antar adsorbat dapat diabaikan.