adsorbent

5/15/2018 Adsorbent - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/adsorbent-55ab4e46b5a1e 1/6

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/29223/4/Chapter%20II.pdf 2.5. Adsorpsi

Adsorpsi adalah proses dimana satu atau lebih unsur-unsur pokok dari suatu

larutan fluida akan lebih terkonsentrasi pada permukaan suatu padatan tertentu

(adsorbent). Dengan cara ini, komponen-komponen dari suatu larutan, baik itu

dari larutan gas ataupun cairan, bisa dipisahkan satu sama lain (Treybal, 1980).Adsorpsi melibatkan proses perpindahan massa dan menghasilkan

kesetimbangan distribusi dari satu atau lebih larutan antara fasa cair dan

partikel. Pemisahan dari suatu larutan tunggal antara cairan dan fasa yang

diserap membuat pemisahan larutan dari fasa curah cair dapat dilangsungkan.

Gambar 2.2. penyerapan suatu zat oleh zat pengadsorpsi.[4] Fasa penyerap disebut sebagai adsorben.

Bahan yang banyak digunakan sebagai adsorben adalah karbon aktif, molecular sieves dan silika gel.

Permukaan adsorben pada umumnya secara fisika maupun kimia heterogen dan energi ikatan sangat

mungkin berbeda antara satu titik dengan titik lainnya. Pada praktiknya, proses adsorpsi bisa dilakukan

secara tunggal namun bisa pula merupakan kelanjutan dari proses pemisahan dengan cara distilasi. 2.5.1. Jenis-Jenis Adsorpsi

1. Adsorpsi Fisik

Adsorpsi fisik adalah adsorpsi yang terjadi akibat gaya interaksi tarik-menarik antara molekul adsorbendengan molekul adsorbat. Adsorpsi ini melibatkan gaya-gayaVan der Wals (sebagai kondensasi uap).

Jenis ini cocok untuk proses adsorpsi yang membutuhkan proses regenerasi karena zat yang teradsorpsi

tidak larut dalam adsorben tapi hanya sampai permukaan saja.

2. Adsorpsi Kimia

Adsorpsi kimia adalah adsorpsi yang terjadi akibat interaksi kimia antara molekul adsorben denganmolekul adsorbat. Proses ini pada umumnya menurunkan kapasitas dari adsorben karena gaya

adhesinya yang kuat sehingga proses ini tidak reversibel.

2.5.2. Kinetika AdsorpsiKinetika adsorpsi berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yanghanya membahas sifat penting dari permukaan zat.[4]. Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu

fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahuidengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh

kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya :

• Macam adsorben



• Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)

• Luas permukaan adsorben

• Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)

• Temperatur 2.5.3. Kesetimbangan Adsorpsi

Fasa kesetimbangan antara cairan dan fasa yang diserap oleh satu atau lebih komponen dalam prosesadsorpsi merupakan faktor yang menentukan di dalam kinerjaproses adsorpsi tersebut. Dalam hampir

semua proses, faktor ini jauh lebih penting daripada laju perpindahan. Peningkatan kapasitasstoikiometrik adsorben memiliki pengaruh yang lebih besar daripada peningkatan laju perpindahan.

2.5.4. Isoterm Adsorpsi

Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara fasa teradsorpsi pada

permukaan adsorben dengan fasa ruah saat kesetimbangan pada temperatur tertentu. Ada tiga jenis

hubungan matematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isoterm adsorpsi.[2].1. Isoterm Brunauer, Emmet, and Teller (BET)

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang homogen. Perbedaan isoterm

ini dengan Langmuir adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul adsorbat bisa membentuk lebih

dari satu lapisan adsorbat di permukaannya.[2].

2. Isoterm Freundlich

Untuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isoterm adsorpsi dapat digambarkandengan persamaan empirik yang dikemukakan oleh Freundlich. Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa

adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapanyang berbeda-beda.[2]. Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini.

Persamaannya adalah: Pers. ( 2.1) Dengan : x = banyaknya zat terlarut yang teradsorpsi (mg) m =massa dari adsorben (mg)

C = konsentrasi dari adsorbat yang tersisa dalam kesetimbangan k = konstanta adsorben Dari persamaan tersebut, jika konstentrasi larutan dalam kesetimbangan diplot sebagai ordinat dan

konsentrasi adsorbat dalam adsorben sebagai absis pada koordinat logaritmik, akan diperoleh gradien ndan intersep k. Dari isoterm ini, akan diketahui kapasitas adsorben dalam menyerap air. Isoterm ini

akan digunakan dalam penelitian yang akan dilakukan, karena dengan isoterm ini dapat ditentukan

efisiensi dari suatu adsorben.

2.5.5. Prinsip Kerja Siklus Adsorpsi

Siklus adsorpsi menggunakan dua jenis zat yang umumnya berbeda, zat pertama disebut penyerap

sedangkan yang kedua disebut refrigeran. Proses adsorpsi dipengaruhi tingkat tekanan yang bekerja pada sistem, yaitu tekanan rendah yang meliputi proses penguapan di evaporator dan penyerapan diadsorben dan tekanan tinggi yang meliputi proses pembentukan uap di generator dan pengembunan di

kondensor. Efek pendinginan yang terjadi merupakan akibat dari kombinasi proses pengembunan dan

penguapan kedua zat pada kedua tingkat tekanan tersebut. Proses yang terjadi di evaporator dan

kondensor sama dengan yang terjadi pada siklus kompresi uap. Siklus adsorpsi dioperasikan oleh kalor karena hampir sebagian besar operasi berkaitan dengan pemberian kalor untuk melepaskan uap

refrigeran.



Generator menerima kalor dan membuat uap dan membuat uap refrigeran terpisah dari adsorbenmenuju ke kondensor, pada kondensor terjadi pelepasan kalor ke lingkungan sehingga fasa refrigeran

berubah dari uap menjadi cair, ketika memasuki evaporator temperaturnya akan berada di bawahtemperatur lingkungan. Padakomponen evaporator inilah terjadi proses pendinginan suatu produk

dimana kalornya diserap oleh refrigeran untuk selanjutnya menuju adsorben.

2.6. Adsorben

Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben adalah bahan-bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi

berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau pada daerah tertentu di dalam partikel itu. Karena pori-pori adsorben biasanya sangat kecil maka luas permukaan dalamnya menjadi beberapa kali lebih

besar dari permukaan luar. Adsorben yang telah jenuh dapat diregenerasi agar dapat digunakan kembaliuntuk proses adsorpsi. Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi, yang biasanya dibuat

dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan persediaan udara yang terbatas. Tiap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik menarik.[2].

2.6.1 Unjuk Kerja Adsorben

Adsorben dipandang sebagai suatu adsorben yang baik untuk adsorpsi dilihat dari sisi waktu. Lama

operasi terbagi menjadi dua, yaitu waktu penyerapan hingga komposisi diinginkan dan wakturegenerasi / pengeringan adsorben. Makin cepat dua varibel tersebut, berarti makin baik unjuk kerja

adsorben tersebut.

2.6.2 Penggolongan Adsorben 2.6.2.1. Berdasarkan Sifatnya Terhadap Air

Adsorben merupakan bahan yang digunakan untuk menyerap komponen dari suatu campuran yang

ingin dipisahkan. Secara umum, hal yang mempengaruhi kinerja adsorben adalah struktur kristalnya(zeolit dan silikat) dan sifat dari molekul adsorben tersebut. Zeolit dalam jumlah yang banyak telah

ditemukan baik dalam bentuk sintetis ataupun alami.



2.6.2.2. Berdasarkan Bahannya

Klasifikasi adsorben berdasarkan bahannya dibagi menjadi dua , yaitu: 1. AdsorbenOrganik Adsorben organik adalah adsorben yang berasal dari bahan-bahan yang

mengandung pati. Adsorben ini digunakan sejak tahun 1979 untuk mengeringkan

berbagai macam senyawa. Beberapa tumbuhan yang biasa digunakan untuk

adsorben diantaranya adalah ganyong, singkong, jagung, dan gandum. Kelemahandari adsorben ini adalah sangat bergantung pada kualitas tumbuhan yang akan

dijadikan adsorben. 2. Adsorben Anorganik Adsorben ini mulai dipakai pada awal abad ke-20. Dalam perkembangannya, pemakaian dan jenis dari adsor

beragam dan banyak dipakai orang. Penggunaan adsorben ini dipilih karena berasal dari bahan-bahan non pa

tidak terpengaruh oleh ketersediaan pangan dan kualitasnya

cenderung sama. Dalam penelitian ini, adsorben yang dipakai adalah karbon aktif.

Dalam penelitian ini adsorben yang digunakan adalah karbon aktif. Karbon aktif adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk yang berasal dari material yang

mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa, dan sebagainya. Dengan

pengolahan tertentu yaitu proses aktivasi seperti perlakuan dengan tekanan dan suhu

tinggi, dapat diperoleh karbon aktif yang memiliki permukaan dalam yang luas.[2].Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon,

dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan padasuhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi

kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung

karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi.



Gambar 2.3. karbon aktif [2]

Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat

digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan

oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi

lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi

dengan bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan padatemperatur tinggi.

Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia.

Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif. Dalam satu gram karbon aktif,

pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 m2, sehingga sangat

efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-

0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja

yang kontak dengan karbon tersebut. Dalam waktu 60 jam biasanya karbon

aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya arang

aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara. Sampai tahap tertentu

beberapa jenis arang aktif dapat di reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak

jarang disarankan untuk sekali pakai.[2]. Menurut SII No.0258 -79, arang aktif

yang baik mempunyai persyaratan seperti yang tercantum pada tabel berikut

ini: Tabel 2.2. Spesifikasi karbon aktif.[3].



1. Arang aktif sebagai pemucat.Biasanya berbentuk serbuk yang sangat halus dengan diameter pori mencapai

1000 A0 yang digunakan dalam fase cair. Umumnya berfungsi untuk

memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak

diharapkan dan membebaskan pelarut dari zat – zat penganggu dan kegunaan

yang lainnya pada industri kimia dan industri baru. Arang aktif ini diperoleh dari

serbuk – serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang

mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. 2. Arang aktif

sebagai penyerap uap. Biasanya berbentuk granula atau pellet yang sangatkeras dengan diameter pori berkisar antara 10-200 A0. Tipe porinya lebih halus

dan digunakan dalam fase gas yang berfungsi untuk memperoleh kembali

pelarut atau katalis pada pemisahan dan pemurnian gas. Umumnya arang ini

dapat diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang

mempunyai struktur keras. Arang aktif yang merupakan adsorben adalah suatu

padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan

masing- masing berikatan secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang

aktif bersifat non polar. Selain komposisi dan polaritas, struktur pori juga

merupakan faktor yang penting diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan

luas permukaan, semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas

permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah.

Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan arang

aktif yang telah dihaluskan. Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya

serap.

adsorbent

Documents