adsorbent
Post on 18-Jul-2015
590 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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
5/15/2018 Adsorbent - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/adsorbent-55ab4e46b5a1e 2/6
• 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.
5/15/2018 Adsorbent - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/adsorbent-55ab4e46b5a1e 3/6
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.
5/15/2018 Adsorbent - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/adsorbent-55ab4e46b5a1e 4/6
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.
5/15/2018 Adsorbent - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/adsorbent-55ab4e46b5a1e 5/6
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].
5/15/2018 Adsorbent - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/adsorbent-55ab4e46b5a1e 6/6
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.
top related