Makalah Adsorpsi dan Absorpsi

ADSORPSI

A.   PENGERTIAN ADSORPSI

Adsorpsi adalah pemisahan bahan dari suatu campuran gas atau cair dimana bahan yang akan di pisahkan di tarik oleh permukaan zat padat.

Dengan demikian dapat disimpulkan:

Adsorbat :senyawa terlarut yang  dapat terserap ( berupa campuran gas atau cairan )

Adsorben : padatan dimana di permukaannya terjadi pengumpulan senyawa yang diserap ( berupa padatan )

B.   JENIS – JENIS ADSORPSI

Berdasarkan proses terjadinya ada dua jenis adsorbsi, yaitu Adsorbsi kimia dan adsorbsi fisika. Berikut masing- masing penjelasannya.

1.       adsorpsi fisika (Physisorption)

interaksi yang terjadi antara dasorben dan adsorbat adalah gaya Van der Walls dimana ketika gaya tarik molekul antara larutan dan permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan, maka substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Adsorbsi fisika  ini memiliki gaya tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil. Molekul terikat sangat lemah dan energi yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol.

Contoh :

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.

2.       adsorpsi kimia (Chemisorption)

Chemisorption terjadi ketika terbentuknya ikatan kimia (bukan ikatan van Dar Wallis)  antara senyawa terlarut dalam larutan dengan molekul dalam media. Chemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisik, yaitu partikel adsorbat tertarik ke permukaan adsorben melalui gaya Van der Walls atau bisa melalui ikatan hidrogen. Dalam Chemisorbption partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat.Contoh : Ion exchange.

C.   FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI ADSORPSI

1)      Waktu Kontak
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
pH di mana 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
Temperatur di mana 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 .

D.   APLIKASI  ADSORPSI

1.      Pemutihan gula tebu
Gula yg masih berwarna dilarutkan dalam air kemudian dialirkan melalaui tanah diatomae dan arang tulang. Zat-zat warna dalam gula akan diadsorpsi sehinga diperoleh gula yang putih bersih.

2.      Norit
 tablet yg terbuat dari karbon aktif norit. Di dalam usus norit membentuk sistem koloid yg dapat mengadsorpsi gas/zat racun.

3.      Penjernihan air
dengan menambahkan tawas/ Aluminium sulfat (akan terhidrolisis membentuk Al(OH)3 yang berupa koloid). Koloid ini dapat mengadsorpsi zat-zat warna / zat pencemar dalam air.

Proses adsorpsi dibedakan menjadi 3 tahap :

1.      Tahap Adsorpsi

Tahap dimana terjadi proses adsorpsi

Ø  Adsorbate tertahan pada permukaan adsorbent (tertahannya gas atau uap atau molekul pada permukaan padatan).

Ø  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.

2.      Tahap Desorpsi

Ø  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 :

Ø  Menaikkan temperature adsorbent di atas temperature didih adsorbent, dengan cara mengalirkan uap panas/ udara panas atau dengan pemansan

Ø  Menambahkan bahan kimia atau secara kimia

Ø  Menurunkan tekanan

3.      Tahap Recovery

Tahap ini merupakan tahap pengolahan dari gas, uap atau molekul yang telah di desorpsi, dimana reconvery dapat di lakukan dengan :

Ø  Kondensasi

Ø  Dibakar

Ø  Solidifikasi

ABSORPSI

A.    PENGERTIAN ABSORPSI

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan zat cair yang di ikuti dengan pelarutan.
Dengan demikian dapat disimpulkan:

Absorbat         : senyawa terlarut yang  dapat terserap ( berupa campuran gas  )

Absorben         : padatan dimana di permukaannya terjadi pengumpulan senyawa yang diserap

  (berupacairan)

B.     JENIS-JENIS ABSORPSI

1.            Absorbsi fisik

Absorbsi fisik merupakan absorbsi dimana gas terlarut dalam cairan penyerap tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah absorbsi gas H2S dengan air, metanol, propilen, dan karbonat. Penyerapan terjadi karena adanya interaksi fisik, difusi gas ke dalam air, atau pelarutan gas ke fase cair.

Reaksi : H₂S + H₂O →

2.             Absorbsi kimia

Absorbsi kimia merupakan absorbsi dimana gas terlarut didalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah absorbsi dengan adanya larutan MEA, NaOH, K2CO3, dan sebagainya. Aplikasi dari absorbsi kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas CO2 pada pabrik amoniak.

Reaksi :CO_2(g) + NaOH_(aq) → NaHCO_3(aq)

C.    FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH PADA OPERASI ABSORPSI

1)      Laju alir air. Semakin besar,penyerapan semakin baik.

2)      Komposisi dalam aliran air. Jika terdapat senyawa yang mampu beraksi dengan CO₂(misalnya NaOH) maka penyerapan lebih baik.

3)      Suhu operasi.Semakin rendah suhu operasi,penyerapan semakin baik.

4)      Tekanan operasi.Semakin tinggi tekanan operasi, penyerapan semakin baik sampai pada batas tertentu. Diatas tekanan maksimum (untuk hidrokarbon biasanya 4000-5000 kPa), penyerapan lebih buruk.

5)      Laju alir gas. Semakin besar laju alir gas,penyerapan semakin buruk.

D.   Aplikasi Industri

Absorbsi dalam dunia industri digunakan untuk meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya.

1. Proses Pembuatan Formalin

Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkanmelalui proses absorbsi. Teknologi proses pembuatan formalin Formal dehid sebagai gasinput dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu 182⁰C di dinginkan pada kondensor hingga suhu 55⁰C,dimasukkan ke dalam absorber. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 – 40%. Bagian terbesar dari metanol, air, dan formal dehid di kondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas absorber dengan countercurrent contact dengan air proses

2. Proses Pembuatan Asam Nitrat

Pembuatan asam nitrat (absorpsi NO dan NO₂). Proses pembuatan asam nitrat pada tahap akhir dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam kolom absorpsi. Pada setiap tingkat kolom terjadi reaksi oksidasi NO menjadi NO₂ dan reaksi absorpsi NO₂ oleh air menjadi asam nitrat. Kolom absorpsi mempunyai empat fluks masuk dan dua fluks keluar. Empat fluks masuk yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas proses, dan asam lemah. Dua fluks keluar yaitu asam nitrat produk dan gas buang. Kolom absorpsi dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60 % berat dan kandungan NOx gas buang tidak lebih dari 200 ppm.

Aplikasi absorbsi lainnya seperti proses pembuatan urea,produksi ethanol, minumanberkarbonasi, fire extinguisher,dry ice,supercritical carbon dioxide dan masih banyak lagi aplikasi absorbsi dalam industri.

Selain itu absorbsi ini juga digunakan untuk memurnikan gas yang dihasilkan dari fermentasi kotoran sapi. Gas CO₂ langsung bereaksi dengan larutan NaOH sedangkan CH₄ tidak. Dengan berkurangmya konsentrasi CO₂sebagai akibat reaksi dengan NaOH, makaperbandingan konsentrasi CH₄ dengan CO₂ menjadi lebih besar untuk konsentrasi CH₄. Absorbsi CO₂ dari campuran biogas ke dalam larutan

NaOH dapat dilukiskan sebagaiberikut:

CO_2(g)+ NaOH_(aq)→ NaHCO_3(aq)

NaOH_(aq)+ NaHCO₃→Na₂CO_3(s)+ HO_(l)+ CO_2(g)+ 2NaOH_(aq)→Na₂CO_3(s)+ H₂O_(l)

Dalam kondisi alkali atau basa, pembentukan bikarbonat dapat diabaikan karena  bikarbonat bereaksi dengan OH^–membentuk CO₃^2-.

Contoh alat absorpsi

Packing Tower

                        Salah satu contoh packing tower adalah Packed Bed Absorber. Packed Bed Absorber berupa tube atau pipa yang diisi dengan beberapa packing.Cairan masuk dari bagian atas, sedangkan gas masuk dari bagian bawah.

Packed Bed Absorber

Di dalam packed bed absorber terdapat Packing yang memberikan kontak yang bagus antar kedua fasa sehingga luas permukaan menjadi maksimum.

Ada 3 jenis packing :

1.Raschig ring: potongan pipa

L » D » 0,5-1 in

2. Berl saddle

3. Pall ring