MAKALAH
ALAT INDUSTRI KIMIA
ADSORPSI
DISUSUN OLEH :
KELAS C1 dan C2
KELOMPOK 4
FASDILAH ALI (09220140041)
RASDIN JURADIN (09220140045)
ADIL AKSA SYARIF (09220140053)
HARDIYANTI YADI (09220140051)
EKA WISUDAWATI (09220160092)
PUTRI DIAH RAGAFADMI (09220140007)
NURUL ANNISA (09220140012)
ZUL ILMI EKA SAFITRI (09220140022)
SARI AGUSLIANA (09220140019)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA
MAKASSAR
2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah Alat Industri Kimia. Tak lupa pula kita kirimkan shalawat dan taslim kepada junjungan Nabi besar Muhammad SAW karena beliaulah yang telah membawa kita dari alam yang gelap menuju alam yang terang benderang seperti pada saat ini.
Ucapan terima kasih kepada pihak-pihak yang membantu dalam pembuatan makalah ini, atas dukungan moral dan materi yang diberikan, maka penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Nurjannah, ST., MT., IPM sebagai dosen pembimbing mata kuliah Alat Industri Kimia.
2. Serta teman-teman yang ikut membantu dalam penyusunan makalah ini.
Kami mengharapkan makalah yang kami buat ini dapat bermanfaat untuk pembaca, dan apabila ada kekurangan mohon dimaafkan. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Makassar, 16 Mei 2017
Kelompok IV
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
KATA PENGANTAR ii
DAFTAR ISI iii
BAB I PENDAHULUAN 1
A. Latar Belakang 1
B. Rumusan Masalah 2
C. Tujuan 2
BAB II PEMBAHASAN 3
A. Pengertian Adsorpsi 3
B. Jenis-jenis Adsorpsi 5
C. Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi 6
D. Kinetika Adsorpsi 8
E. Adsorben 9
F. Aplikasi metode adsorpsi 12
BAB III PENUTUP 14
A. Kesimpulan 14
B. Saran 14
DAFTAR PUSTAKA
KATA PENGANTAR ii
DAFTAR ISI iii
BAB I PENDAHULUAN 1
A. Latar Belakang 1
B. Rumusan Masalah 2
C. Tujuan 2
BAB II PEMBAHASAN 3
A. Pengertian Adsorpsi 3
B. Jenis-jenis Adsorpsi 5
C. Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi 6
D. Kinetika Adsorpsi 8
E. Adsorben 9
F. Aplikasi metode adsorpsi 12
BAB III PENUTUP 14
A. Kesimpulan 14
B. Saran 14
DAFTAR PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat. Adsorpsi digunakan untuk menyatakan bahwa zat lain yang terserap pada zat itu, misalnya karbon aktif dapat menyerap molekul asam asetat dalam larutannya. Tiap partikel adsorban dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik-menarik. Zat-zat yang terlarut dapat diadsorpsi oleh zat padat, misalnya CH3COOH oleh karbon aktif, NH3 oleh karbon aktif, fenolftalein dari larutan asam atau basa oleh karbon aktif, Ag+ atau Cl- oleh AgCl. C lebih baik menyerap non elektrolit dan makin besar BM semakin baik. Zat anorganik lebih baik menyerap elektrolit. Adanya pemilihan zat yang diserap menyebabkan timbulnya adsorpsi negatif. Dalam larutan KCl, H2O diserap oleh arang darah, hingga konsentrasi naik.
Partikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat cair atau gas akan terakumulasi. Fenomena ini juga disebut adsorpsi. Jadi adsorpsi terkait dengan penyerapan partikel pada permukaan zat. Partikel koloid sol memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi partikel pendispersi pada permukaanya. Daya adsorpsi partikel koloid tergolong besar Karena partikelnya memberikan sesuatu permukaan yang luas. Sifat ini telah digunakan dalam berbagai proses seperti penjernihan air.
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat. Ketika pelarut yang mengandung zat terlarut tersebut kontak dengan adsorben, terjadi perpindahan massa zat terlarut dari pelarut ke permukaan adsorben, sehingga konsentrasi zat terlarut di dalam cairan dan di dalam padatan akan berubah terhadap waktu dan posisinya dalam kolom adsorpsi.
B. Rumusan Masalah
1. Apakah yang dimaksud dengan adsorpsi dan adsorben?
2. Apa yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi?
3. Bagaimana proses adsorpsi arang aktif?
4. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi?
5. Bagaimana aplikasi metode adsorpsi dalam kehidupan sehari-hari?
C. Tujuan
Tujuan dari makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui pengertian adsorpsi dan adsorben
2. Untuk mengetahui apa saja yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi
3. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi
4. Untuk mengetahui aplikasi metode adsorpsi dalam kehidupan sehari-hari.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Adsorpsi
Adsorpsi merupakan suatu proses penyerapan oleh padatan tertentu terhadap zat tertentu yang terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat tanpa meresap kedalam.
Bila gas atau uap bersentuhan dengan permukaan padatan yang bersih, maka gas atau uap tadi akan teradsorpsi pada permukaan padatan tersebut. Permukaan padatan disebut sebagai adsorben, sedangkan gas atau uap disebut sebagai adsorbat. Semua padatan dapat menyerap gas atau uap pada permukaan. Banyak gas yang teradsorpsi yang bergantung pada suhu dan tekanan gas serta luas permukaan padatan. Padatan yang paling efisien adalah padatan yang sangat porous seperti arang dan butiran padatan yang sangat halus.
Proses adsorpsi dapat terjadi karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan padatan yang tidak seimbang. Adanya gaya ini, padatan cenderung menarik molekul-molekul lain yang bersentuhan dengan permukaan padatan, baik fasa gas atau fasa larutan kedalam permukaannya. Akibatnya konsentrasi molekul pada permukaan menjadi lebih besar dari pada dalam fasa gas zat terlarut dalam larutan. Pada adsorpsi interaksi antara adsorben dengan adsorbat hanya terjadi pada permukaan adsorben.
Pada dasarnya, suatu adsorben harus memiliki luas permukaan spesifik yang tinggi, yaitu memiliki pori-pori berdiameter kecil agar proses retensi partikel adsorbat oleh adsorben berlangsung lebih efektif. Secara spesifik, ukuran pori juga menentukan adsorpsi suatu senyawa tertentu dalam larutan. Jika ukuran pori adsorben semakin kecil maka kemampuan adsorpsinya semakin besar, dengan anggapan bahwa komponen yang teradsorpsi dapat memasuki rongga porinya. Jumlah adsorben yang makin banyak akan memberikan luas permukaan yang makin besar bagi adsorbat untuk terdesorpsi. Selain itu makin banyak jumlah adsorben juga akan memberi kesempatan kontak yang makin besar dengan molekul-molekul adsorbat.
Gambar 1. ilustrasi proses absorbsi dan adsorbsi
Beberapa tahun belakangan ini proses adsorpsi banyak mendapatkan perhatian, seperti proses penyimpanan gas yang sedang banyak dikembangkan. Teknologi ini tentu dapat membantu masalah penggunaan energi terbarukan yang masih terkendala dalam hal transportasi dan penyimpanan. Pentingnya proses ini menjadi pemicu dilakukannya banyak penelitian mengenai proses adsorpsi mulai dari segi mekanisme sampai dengan pengembangan adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi.
Proses adsorpsi dibedakan menjadi 3 tahap yaitu: tahap adsorpsi yaitu tahap dimana terjadi proses adsorpsi adsorbate tertahan pada permukaan adsorbent (tertahannya gas atau uap atau molekul pada permukaan padatan). Pada proses adsorpsi umumnya dilakukan untuk senyawa organic dengan berat molekul (BM) lebih besar dari 46 dan dengan konsentrasi yang kecil.. Semakin besar BM maka proses adsorpsi akan semakin baik. Tahap selanjutnya adalah tahap desorpsi. Tahap ini merupakan kebalikan pada tahap adsorpsi, dimana adsorbate dilepaskan dari adsorbent (lepasnya gas atau uap atau molekul pada permukaan padatan). Desorpsi dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantarnya adalah : Menaikkan temperature adsorbent di atas temperature didih adsorbent, dengan cara mengalirkan uap panas/ udara panas atau dengan pemansan. Menambahkan bahan kimia atau secara kimia dan menurunkan tekanan. Dan tahap terakhir adalah tahap recovery. Tahap ini merupakan tahap pengolahan dari gas, uap atau molekul yang telah di desorpsi (Gambar 1).
Gambar 2. Adsorpsi pada permukaan padatan
B. Jenis-Jenis Adsorpsi
Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh gaya Van Der Waals (penyebab terjadinya kondensasi gas untuk membentuk cairan yang ada pada permukaan adsorben) dan adsorpsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan adsorben, banyaknya zat yang teradsorbsi tergantung pada sifat khas zat padatnya) (Brady J 1999).
a. Adsorpsi Fisika Berhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi ini mirip dengan proses kondensasi dan biasanya terjadi pada temperatur rendah pada proses ini gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada fase cair (gaya van der waals) mempunyai derajat yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu sekitar 2.19-21.9 kg/mol. Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversible. Contohnya adsorpsi oleh karbon aktif. Karbon aktif merupakan senyawa karbon yang diaktifkan dengan cara membuat pori pada struktur karbon tersebut. Aktivasi karbon aktif pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan media adsorpsi.
b. Adsorpsi Kimia Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih besar daripada Adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent akan terbentuk suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan adsorbent sehingga efektifitasnya berkurang. Contohnya Ion exchange.
C. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Adsoprsi
1. Waktu kontak: merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses adsorpsi. Waktu kontak memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik.
2. Karakteristik adsorben: Ukuran partikel merupakan syarat yang penting dari suatu arang aktif untuk digunakan sebagai adsorben. Ukuran partikel arang mempengaruhi kecepatan dimana adsorpsi terjadi. Kecepatan adsorpsi meningkat dengan menurunnya ukuran partikel.
3. Luas permukaan: Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak adsorbat yang diserap, sehingga proses adsorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter adsorben maka semakin luas permukaannya. Kapasitas adsorpsi total dari suatu adsorbat tergantung pada luas permukaan total adsorbennya.
4. Kelarutan adsorbat: Agar adsorpsi dapat terjadi, suatu molekul harus terpisah dari larutan. Senyawa yang mudah larut mempunyai afinitas yang kuat untuk larutannya dan karenanya lebih sukar untuk teradsorpsi dibandingkan senyawa yang sukar larut. Akan tetapi ada perkeculian karena banyak senyawa yang dengan kelarutan rendah sukar diadsorpsi, sedangkan beberapa senyawa yang sangat mudah larut diadsorpsi dengan mudah. Usaha-usaha untuk menemukan hubungan kuantitatif antara kemampuan adsorpsi dengan kelarutan hanya sedikit yang berhasil.
5. Ukuran molekul adsorbat: Ukuran molekul adsorbat benar-benar penting dalam proses adsorpsi ketika molekul masuk ke dalam mikropori suatu partikel arang untuk diserap. Adsorpsi paling kuat ketika ukuran pori-pori adsorben cukup besar sehingga memungkinkan molekul adsorbat untuk masuk.
6. pH: proses adsorpsi terjadi menunjukkan pengaruh yang besar terhadap adsorpsi itu sendiri. Hal ini dikarenakan ion hidrogen sendiri diadsorpsi dengan kuat, sebagian karena pH mempengaruhi ionisasi dan karenanya juga mempengaruhi adsorpsi dari beberapa senyawa. Asam organik lebih mudah diadsorpsi pada pH rendah, sedangkan adsorpsi basa organik terjadi dengan mudah pada pH tinggi. pH optimum untuk kebanyakan proses adsorpsi harus ditentukan dengan uji laboratorium.
7. Temperatur: proses adsorpsi terjadi akan mempengaruhi kecepatan dan jumlah adsorpsi yang terjadi. Kecepatan adsorpsi meningkat dengan meningkatnya temperatur, dan menurun dengan menurunnya temperatur. Namun demikian, ketika adsorpsi merupakan proses eksoterm, derajad adsorpsi meningkat pada suhu rendah dan akan menurun pada suhu yang lebih tinggi .
8. Kecepatan pengadukan: semakin besar kecepatan pengadukan, maka laju adsorpsi akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin besar kecepatan pengadukan, semakin bertambah kesempatan kontak antara adsorbat dengan adsorben sehingga adsorpsi dapat berlangsung lebih efektif.
9. Berat molekul adsorbat: semakin kecil berat molekul adsorbat, maka laju adsorpsi akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin kecil berat molekul adsorbat, kemampuan adsorbat untuk berpindah dari fasa cairan menuju ke fasa padatan (adsorben) semakin meningkat.
D. Kinetika Adsorpsi Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat. Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu.
Adapun kecepatan atau besar kecilnya proses adsorpsi ini biasanya dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Macam adsorben
b. Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)
c. Luas permukaan adsorben
d. Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)
e. Temperatur
E. Adsorben
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses adsorpsi, disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan diadsorpsi. Kriteria-kriteria adsorben yang baik (Atkins 1997), antara lain: memiliki selektivitas tinggi untuk proses pemisahan, memiliki kapasitas tinggi untuk meminimalisasi jumlah adsorben yang diperlukan, memiliki sifat fisik dan sifat kimia yang mendukung proses perpindahan massa secara cepat, memiliki stabilitas kimia dan termal, serta sifat kelarutan yang rendah terhadap fluida yang kontak dengan adsorben, memiliki ketahanan secara fisik dan mekanik, tidak memiliki kecenderungan untuk mendorong terjadinya reaksi-reaksi kimia yang tidak dikehendaki, memiliki kemampuan untuk diregenerasi, memiliki harga yang relatif murah. Beberapa jenis adsorben yang biasa digunakan yaitu : 1. Silika gel Merupakan bahan yang terbuat dari add treatment dari larutan sodium silikat yang dikeringkan. Luas permukaanya 600-800 m2/g dengan diameter pori antara 20-50Á. Gel silika cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas dehidrat dan untuk memisahkan hidrokarbon. Silika gel cenderung mengikat adsorbat dengan energy yang relative lebih kecil dan membutuhkan temperatur yang rendah untuk proses desorpsinya, dibandingkan jika menggunakan adsorben lain seperti karbon atau zeolit. Kemampuan desorpsi silika gel meningkat dengan meningkatnya temperatur. Silika gel terbuat dari silika dengan ikatan kimia mengandung air kurang lebih 5%. Pada umumnya temperatur kerja silika gel sampai pada 200°C, jika dioperasikan lebih dari batas temperatur kerjanya maka kandungan air dalam silika gel akan hilang dan menyebabkan adsorpsinya hilang. Bentuk butiran silika gel yang banyak digunakan untuk proses adsorpsi seperti pada Gambar 3.
B. Jenis-Jenis Adsorpsi
Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh gaya Van Der Waals (penyebab terjadinya kondensasi gas untuk membentuk cairan yang ada pada permukaan adsorben) dan adsorpsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan adsorben, banyaknya zat yang teradsorbsi tergantung pada sifat khas zat padatnya) (Brady J 1999).
a. Adsorpsi Fisika Berhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi ini mirip dengan proses kondensasi dan biasanya terjadi pada temperatur rendah pada proses ini gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada fase cair (gaya van der waals) mempunyai derajat yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu sekitar 2.19-21.9 kg/mol. Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversible. Contohnya adsorpsi oleh karbon aktif. Karbon aktif merupakan senyawa karbon yang diaktifkan dengan cara membuat pori pada struktur karbon tersebut. Aktivasi karbon aktif pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan media adsorpsi.
b. Adsorpsi Kimia Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih besar daripada Adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent akan terbentuk suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan adsorbent sehingga efektifitasnya berkurang. Contohnya Ion exchange.
C. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Adsoprsi
1. Waktu kontak: merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses adsorpsi. Waktu kontak memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik.
2. Karakteristik adsorben: Ukuran partikel merupakan syarat yang penting dari suatu arang aktif untuk digunakan sebagai adsorben. Ukuran partikel arang mempengaruhi kecepatan dimana adsorpsi terjadi. Kecepatan adsorpsi meningkat dengan menurunnya ukuran partikel.
3. Luas permukaan: Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak adsorbat yang diserap, sehingga proses adsorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter adsorben maka semakin luas permukaannya. Kapasitas adsorpsi total dari suatu adsorbat tergantung pada luas permukaan total adsorbennya.
4. Kelarutan adsorbat: Agar adsorpsi dapat terjadi, suatu molekul harus terpisah dari larutan. Senyawa yang mudah larut mempunyai afinitas yang kuat untuk larutannya dan karenanya lebih sukar untuk teradsorpsi dibandingkan senyawa yang sukar larut. Akan tetapi ada perkeculian karena banyak senyawa yang dengan kelarutan rendah sukar diadsorpsi, sedangkan beberapa senyawa yang sangat mudah larut diadsorpsi dengan mudah. Usaha-usaha untuk menemukan hubungan kuantitatif antara kemampuan adsorpsi dengan kelarutan hanya sedikit yang berhasil.
5. Ukuran molekul adsorbat: Ukuran molekul adsorbat benar-benar penting dalam proses adsorpsi ketika molekul masuk ke dalam mikropori suatu partikel arang untuk diserap. Adsorpsi paling kuat ketika ukuran pori-pori adsorben cukup besar sehingga memungkinkan molekul adsorbat untuk masuk.
6. pH: proses adsorpsi terjadi menunjukkan pengaruh yang besar terhadap adsorpsi itu sendiri. Hal ini dikarenakan ion hidrogen sendiri diadsorpsi dengan kuat, sebagian karena pH mempengaruhi ionisasi dan karenanya juga mempengaruhi adsorpsi dari beberapa senyawa. Asam organik lebih mudah diadsorpsi pada pH rendah, sedangkan adsorpsi basa organik terjadi dengan mudah pada pH tinggi. pH optimum untuk kebanyakan proses adsorpsi harus ditentukan dengan uji laboratorium.
7. Temperatur: proses adsorpsi terjadi akan mempengaruhi kecepatan dan jumlah adsorpsi yang terjadi. Kecepatan adsorpsi meningkat dengan meningkatnya temperatur, dan menurun dengan menurunnya temperatur. Namun demikian, ketika adsorpsi merupakan proses eksoterm, derajad adsorpsi meningkat pada suhu rendah dan akan menurun pada suhu yang lebih tinggi .
8. Kecepatan pengadukan: semakin besar kecepatan pengadukan, maka laju adsorpsi akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin besar kecepatan pengadukan, semakin bertambah kesempatan kontak antara adsorbat dengan adsorben sehingga adsorpsi dapat berlangsung lebih efektif.
9. Berat molekul adsorbat: semakin kecil berat molekul adsorbat, maka laju adsorpsi akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin kecil berat molekul adsorbat, kemampuan adsorbat untuk berpindah dari fasa cairan menuju ke fasa padatan (adsorben) semakin meningkat.
D. Kinetika Adsorpsi Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat. Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu.
Adapun kecepatan atau besar kecilnya proses adsorpsi ini biasanya dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Macam adsorben
b. Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)
c. Luas permukaan adsorben
d. Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)
e. Temperatur
E. Adsorben
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses adsorpsi, disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan diadsorpsi. Kriteria-kriteria adsorben yang baik (Atkins 1997), antara lain: memiliki selektivitas tinggi untuk proses pemisahan, memiliki kapasitas tinggi untuk meminimalisasi jumlah adsorben yang diperlukan, memiliki sifat fisik dan sifat kimia yang mendukung proses perpindahan massa secara cepat, memiliki stabilitas kimia dan termal, serta sifat kelarutan yang rendah terhadap fluida yang kontak dengan adsorben, memiliki ketahanan secara fisik dan mekanik, tidak memiliki kecenderungan untuk mendorong terjadinya reaksi-reaksi kimia yang tidak dikehendaki, memiliki kemampuan untuk diregenerasi, memiliki harga yang relatif murah. Beberapa jenis adsorben yang biasa digunakan yaitu : 1. Silika gel Merupakan bahan yang terbuat dari add treatment dari larutan sodium silikat yang dikeringkan. Luas permukaanya 600-800 m2/g dengan diameter pori antara 20-50Á. Gel silika cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas dehidrat dan untuk memisahkan hidrokarbon. Silika gel cenderung mengikat adsorbat dengan energy yang relative lebih kecil dan membutuhkan temperatur yang rendah untuk proses desorpsinya, dibandingkan jika menggunakan adsorben lain seperti karbon atau zeolit. Kemampuan desorpsi silika gel meningkat dengan meningkatnya temperatur. Silika gel terbuat dari silika dengan ikatan kimia mengandung air kurang lebih 5%. Pada umumnya temperatur kerja silika gel sampai pada 200°C, jika dioperasikan lebih dari batas temperatur kerjanya maka kandungan air dalam silika gel akan hilang dan menyebabkan adsorpsinya hilang. Bentuk butiran silika gel yang banyak digunakan untuk proses adsorpsi seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Silika Gel
2. Karbon aktif
Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi, yang biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan persediaan udara (oksigen) yang terbatas. Tiap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik menarik. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat.
Karbon aktif merupakan zat padat amorf yang mempunyai luas permukaan internal dan volume pori yang sangat besar. Karbon aktif dapat digunakan sebagai adsorben dalam proses adsorpsi. Karbon umumnya memiliki daya adsorpsi yang rendah terhadap zat warna. Daya adsorpsi tersebut dapat ditingkatkan dengan cara mengaktifkan karbon dengan menggunakan uap atau bahan kimia.
Proses pengaktifan karbon dilakukan dengan tujuan untuk memperbesar luas permukaan karbon dengan cara membuka pori-pori yang tertutup sehingga memperbesar kapasitas adsorpsi terhadap zat warna. Pori-pori dalam karbon umumnya mengandung tar, hidrokarbon, dan zat-zat organik lainnya seperti fixed carbon, abu, air, persenyawaan yang mengandung nitrogen dan sulfur.
Bahan kimia yang dapat digunakan sebagai bahan pengaktif karbon adalah HNO3, H3PO4, sianida, Ca(OH)2, CaCl2, Ca3(PO4)2, NaOH, Na2SO4, SO2, ZnCl2, Na2CO3, dan uap air pada suhu tinggi. Unsur-unsur mineral dari senyawa-senyawa kimia pengaktif yang ditambahkan akan meresap ke dalam karbon dan membuka permukaan yang mula-mula tertutup oleh komponen kimia sehingga luas permukaan karbon yang aktif bertambah besar. Bentuk butiran karbon aktif dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 4. Karbon aktif
3. Zeolit
Zeolit mengandung kristal zeolit yaitu mineral aluminosilicate yang disebut sebagai penyaring molekul. Mineral aluminosilicate ini terbentuk secara alami. Zeolit buatan dibuat dan dikembangkan untuk tujuan khusus, diantaranya 4A, 5A, 10X, dan 13X yang memiliki volume rongga antara 0.05 sampai 0.3 cm3/gram dan dapat dipanaskan sampai 500° C tanpa harus kehilangan mampu adsorpsi dan regenerasinya. Zeolit 4A (NaA) digunakan untuk mengeringkan dan memisahkan campuran hydrokarbon. Zeolit 5A (CaA) digunakan untuk memisahkan Cylic hydrocarbon. Zeolit 10X (CaX) dan 13X (NaX) memiliki diameter yang lebih besar sehingga dapat mengadsorbsi adsorbat pada umumnya. Bentuk butiran zeolit dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 5. Zeolit
4. Alumina Aktif
Alumina aktif cocok digunakan untuk mengadsorpsi gas kering dan Liquid. Luas permukaannya 200-500 m2/g dan diameter porinya 20-140Á.
Gambar 6. Alumina Aktif
F. Aplikasi metode adsorpsi
a. Penjernihan air
Karbon aktif banyak digunakan dalam proses penjernihan air. Air yang berasal dari berbagai sumber seperti sungai, danau, air tanah dari sumur, dan lain-lain umumnya masih mengandung kontaminan-kontaminan seperti bakteri, virus, dan bahan-bahan organik lainnya. Oleh karena itu, perlu dilakukan penjernihan air minum dengan karbon aktif untuk menghilangkan kontaminan dan bahan organik lain sehingga air minum menjadi aman untuk dikonsumsi.
b. Pengolahan limbah cair industri
Limbah cair industri biasanya mengandung padatan-padatan tersuspensi, mikroorganisme berbahaya, kontaminan organik maupun anorganik beracun yang harus dihilangkan sebelum limbah tersebut dibuang ke lingkungan. Pada pengolahan limbah tersier, karbon aktif digunakan untuk menghilangkan zat-zat berbahaya dan bahan organic lainnya yang masih tersisa dalam limbah cair.
c. Dekolorisasi bahan pemanis Karbon aktif untuk fasa cair dapat diaplikasikan dalam proses pemurnian gula. Proses pemurnian gula (dekolorisasi gula) dapat dilakukan dengan menggunakan adsorpsi dengan karbon aktif. Adsorpsi dengan karbon aktif ini dapat menghilangkan zat warna, rasa, dan bau yang tidak diinginkan dalam gula, serta dapat memperpanjang umur penyimpanan gula.
d. Industri makanan, minuman, dan minyak Karbon aktif merupakan salah satu bahan yang digunakan dalam proses pemurnian makanan. Minyak nabati dan lemak hewani harus dimurnikan terlebih dahulu sebelum dikonsumsi untuk menghilangkan partikulat, kontaminan organik dan anorganik. Pada produksi minuman beralkohol, salah satu contohnya: karbon aktif digunakan untuk menghilangkan rasa dan bau yang tidak diinginkan pada vodka.
F. Aplikasi metode adsorpsi
a. Penjernihan air
Karbon aktif banyak digunakan dalam proses penjernihan air. Air yang berasal dari berbagai sumber seperti sungai, danau, air tanah dari sumur, dan lain-lain umumnya masih mengandung kontaminan-kontaminan seperti bakteri, virus, dan bahan-bahan organik lainnya. Oleh karena itu, perlu dilakukan penjernihan air minum dengan karbon aktif untuk menghilangkan kontaminan dan bahan organik lain sehingga air minum menjadi aman untuk dikonsumsi.
b. Pengolahan limbah cair industri
Limbah cair industri biasanya mengandung padatan-padatan tersuspensi, mikroorganisme berbahaya, kontaminan organik maupun anorganik beracun yang harus dihilangkan sebelum limbah tersebut dibuang ke lingkungan. Pada pengolahan limbah tersier, karbon aktif digunakan untuk menghilangkan zat-zat berbahaya dan bahan organic lainnya yang masih tersisa dalam limbah cair.
c. Dekolorisasi bahan pemanis Karbon aktif untuk fasa cair dapat diaplikasikan dalam proses pemurnian gula. Proses pemurnian gula (dekolorisasi gula) dapat dilakukan dengan menggunakan adsorpsi dengan karbon aktif. Adsorpsi dengan karbon aktif ini dapat menghilangkan zat warna, rasa, dan bau yang tidak diinginkan dalam gula, serta dapat memperpanjang umur penyimpanan gula.
d. Industri makanan, minuman, dan minyak Karbon aktif merupakan salah satu bahan yang digunakan dalam proses pemurnian makanan. Minyak nabati dan lemak hewani harus dimurnikan terlebih dahulu sebelum dikonsumsi untuk menghilangkan partikulat, kontaminan organik dan anorganik. Pada produksi minuman beralkohol, salah satu contohnya: karbon aktif digunakan untuk menghilangkan rasa dan bau yang tidak diinginkan pada vodka.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Adsorpsi merupakan proses akumulasi adsorbat pada permukaan adsorben yang disebabkan oleh gaya tarik antar molekul atau suatu akibat dari medan gaya pada permukaan padatan (adsorben) yang menarik molekul-molekul gas, uap atau cairan. Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi diantaranya luas permukaan adsorben, diameter partikel adsorben, konsentrasi awal adsorbat pada fasa cairan (C0), kelarutan adsorbat (solubility of adsorbate), berat molekul adsorbat, temperatur (T), kecepatan pengadukan, pH, dan waktu kontak.
Aplikasi metode adsorpsi seperti penjernihan air, pengolahan limbah cair industri, dan dekolorisasi bahan pemanis.
B. Saran
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
DAFTAR PUSTAKA
Alberty, R.A., dan F. Daniel. Physical Chemistry, 5th ed, SI Version.
John Wiley and Sons Inc. New York. Atkins, P.W. 1997. Kimia Fisika Jilid 2. Erlangga. Jakarta. Brady, James. 1999. Kimia Untuk Universitas. Erlangga. Jakarta.
Oscik J, 1982. Adsorption.
John Wiley and Sons Inc. New York. Suryawan, Bambang. 2004. Karakteristik Zeolit Indonesia sebagai Adsorben Uap Air. Disertasi. Universitas Indonesia (UI). Jakarta.
Alberty, R.A., dan F. Daniel. Physical Chemistry, 5th ed, SI Version.
John Wiley and Sons Inc. New York. Atkins, P.W. 1997. Kimia Fisika Jilid 2. Erlangga. Jakarta. Brady, James. 1999. Kimia Untuk Universitas. Erlangga. Jakarta.
Oscik J, 1982. Adsorption.
John Wiley and Sons Inc. New York. Suryawan, Bambang. 2004. Karakteristik Zeolit Indonesia sebagai Adsorben Uap Air. Disertasi. Universitas Indonesia (UI). Jakarta.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar