ADSORBSI

Zamharira Muslim, M.Farm., Apt

Perbedaan Absorbsi dan AdsorbsiNO PEMBEDA ABSORPSI ADSORPSI

1 Pengertian dasar

Berjalannya suatu substansi tertentu ke dalam atau melalui sebagian besar dari bagian media lain.

Peristiwa adhesi atau melekatnya molekul-molekul gas, cair, atau padatan terlarut, pada permukaan benda padat atau terkadang cair

2 Sifat Substansi atau zat terserap merata hingga ke dalam media penyerap

Molekul hanya akan terikat atau menempel pada permukaan media pengikat

3 Ketahanan Tahan lama, sulit dibalik (irreversible) dengan cara biasa

Tidak tahan lama, mudah dibalik (reversible) dengan perubahan suhu dan pengadukan atau penggoyangan.

4 Kejadian sehari-hari

Parfum terserap oleh kulit Kelembaban diserap oleh

kentang goring, sehingga menjadi lembek.

Tumpahan teh terserap oleh tissue.

pengikatan molekul gula yang terlarut oleh karbon aktif.

pengikatan molekul gas dalam kulkas oleh karbon aktif.

pengikatan molekul HCl yang berlebih pada lambung oleh obat antasida.

Adsorpsi

Secara umum adsorpsi dapat diartikan sebagai peristiwa fisika pada permukaan suatu bahan, yang tergantung dari spesifikasi antara adsorbent dengan zat yang diserap (adsorbat).

Sedangkan Weber (1972) mengartikan sebagai akumulasi “interphase” atau konsentrasi dari “substances” pada permukaan.

Bahan yang dapat digunakan sebagai adsorbent. Antara lain activated carbon, alumina, bauxite, silicagel, strontiumsulfate, magnesia dan lain-lain.

Karakteristik penting dari adsorbent antara lain rasio luas permukaan terhadap volume. Rasio luas permukaan terhadap volume dapat meningkatkan daya adsorpsi beberapa jenis adsorbent.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap proses adsorpsi, diantaranya adalah :Luas permukaan adsorbentAfinitas adsorbent terhadap adsorbate, yang dipengaruhi oleh ukuran dan bentuk pori, polaritas dan reaktivitasKarakteristik adsobate, yang meliputi :

Densitas dan berat molekulUkuran dan bentuk molekulTekanan uapKonsentrasiAdanya senyawa lain sebagai competitorPolaritasReaktivitas adsorbate

Temperatur dan Tekanan Waktu kontak antara adsorbate dengan adsorbent.

Konsep Adsorbsi

Adsorpsi yang terjadi pada permukaan adsorbent dapat bersifat :

Adsorpsi Fisika (adsorpsi Van der Waals)

Adsorpsi Kimia (chemisorption)

Adsorpsi Fisik (Adsorpsi Van Der Waals)Adsorpsi fisik terjadi akibat adanya perbedaan energi atau gaya tarik bermuatan listrik (gaya van der Wall’s). Molekul adsorbat mulai diikat secara fisik menuju molekul adsorbent.

Tipe adsorpsi ini multilayer, karena masing-masing molekul membentuk lapisan diatas lapisan sebelumnya, dengan nomor lapisan sesuai dengan konsentrasi kontaminan.

Adsorpsi ini tidak spesifik dan mirip dengan proses kondensasi.

Adsorpsi Fisika ini terjadi pada zat-zat yang bersuhu rendah dengan adsorpsi relatif rendah.

Dalam hal ini perubahan panas adsorpsi mempunyai derajat yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, sehinga gaya yang menahan adsorpsi molekul-molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel, karena kebutuhan energi yang sangat kecil.

Adsorpsi Kimia (Chemisorption)

Adsorpsi ini bersifat specifik dan terjadi berdasarkan ikatan kimia antara adsorbent dengan zat yang teradsorpsi (adsorbat), sehingga dibandingkan dengan adsorpsi fisik, kerja yang terjadi jauh lebih besar begitu juga dengan panas adsorpsi dibanding dengan adsorpsi fisik, selain itu adsorpsi kimia terjadi pada suhu yang tingi.

Karena terjadinya ikatan kimia, maka pada permukaan adsorbent dapat berbentuk suatu lapisan dan apabila hal ini berlanjut maka adsorbent tidak akan mampu lagi menyerap zat lainnya. Dan proses adsorpsi secara kimia ini bersifat irreversible.

Perbedan Adsorbsi Fisik dan Kimia

Adsorpsi fisik tidak melibatkan trasfer elektron dan selalu mempertahankan individualitas dari senyawa yang berinteraksi. Interaksi yang terjadi adalah reversible, yang memungkinkan terjadinya desorpsi pada temperatur yang sama, walaupun proses terjadi secara lambat akibat efek difusi. Adsorpsi kimia melibatkan ikatan kimia dan bersifat irreversible.

Adsorpsi fisik tidak site spesifik, molekul yang terserap bebas menutupi seluruh permukaan. Hal ini memungkinkan dilakukannya pengukuran luas area solid adsorbent. Sebaliknya, adsorpsi kimia bersifat site spesifik, molekul hanya terserap pada tempat-tempat tertentu saja.

Panas pada adsorpsi fisik lebih rendah dibandingkan dengan panas dari adsorpsi kimia.

Karakteristik adsorben yang dibutuhkan untuk adsorbsi yang baik.1. Luas permukaan adsorben. Semakin besar luas

permukaan maka semakin besar pula daya adsorbsinya, karena proses adsorbsi terjadi pada permukaan adsorben.

2. Tidak ada perubahan volume yang berarti selama proses adsorbsi dan desorbsi.

3. Kemurnian adsorben. Adsorben yang memiliki tingkat kemurnian tinggi daya adsorbsinya lebih baik.

4. Jenis/gugus fungsi atom yang ada pada permukaan adsorben. Sifat-sifat atom di permukaan berkaitan dengan interaksi molekular antara adsorbat dan adsorben yang lebih besar pada adsorbat tertentu.

Jenis-jenis Adsorbent Penting1. Karbon aktifMerupakan arang yang diperoleh dari carbinisation kayu, coconul shells, peat, fruit pits. Sebagai activating agent digunakan zinc chlorida, magnesium chlorida, kalsium chlorida dan phosphoric acid. Digunakan untuk control polusi, solvent recovery, mengurangi bau dan gas purification.

2. Activated alumina (zeolit)Activated alumina (hydrated aluminium oxide) berasal dari native aluminas atau bauxite, berbentuk granular atau pellet dengan tipical properties sebagaimana tabel 2. Umumnya digunakan untuk drying gas.

3. Silica gelBerasal dari netralisasi sodium silikat kemudian gel dicuci untuk menghilangkan garam garam yang terbentuk selama proses reaksi netralisasi dilanjutkan dengan proses pengeringan, pemanasan dan grading.Umumnya berbentuk granular tetapi ada juga yang berbentuk bead. Properties silica gel sebagaimana tabel 3. Terutama digunakan untuk drying gas tetapi bisa juga untuk gas desulfurization dan purification.

4. Molecular sievasBerbentuk kristal dehydrated zeolit yang berasal dari aluminosilicate gel dengan typical properties sebagaimana tabel 4.

Tahapan mekanisme proses adsorbsi :

Transfer molekul-molekul adsorbat menuju lapisan film yang mengelilingi adsorbent

Difusi adsorbat melalui lapisan film

Difusi adsorbat melalui kapiler atau pori-pori dalam adsorbent

Adsorpsi adsorbat pada dinding kapiler atau permukaan adsorbent.

Pengendalian suatu polutan/ pencemar gas dengan proses adsorpsi dibedakan menjadi 3 tahap, yaitu :

Tahap adsorpsi

Tahap desorpsi

Tahap recovery

Tahap AdsorpsiTahap 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 DesorpsiTahap 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 kimiaMenurunkan tekanan

Tahap Recovery

Tahap ini merupakan tahap pengolahan dari gas, uap atau molekul yang telah di desorpsi, dimana recovery dapat dilakukan dengan :KondensasiDibakarSolidifikasi

Aplikasi Adsorbsi 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 dihasilkan melalui proses absorbsi.Teknologi proses pembuatan formalin Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu 182°C didinginkan 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 formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.

2. Proses Pembuatan Asam Nitrat

Pembuatan asam nitrat (absorpsi NO dan NO2). Proses pembuatan asam nitrat 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.

Absorbsi ini juga digunakan untuk memurnikan gas yang dihasilkan dari fermentasi kotoran sapi.

Gas CO2langsung bereaksi dengan larutan NaOH sedangkan CH4 tidak. Dengan berkurangmya konsentrasi CO2 sebagai akibat reaksi dengan NaOH, maka perbandingan konsentrasi CH4 dengan CO2 menjadi lebih besar untuk konsentrasi CH4. Absorbsi CO2 dari campuran biogas ke dalam larutan NaOH dapat dilukiskan sebagai berikut:CO2(g) + NaOH(aq) → NaHCO3(aq)

NaOH(aq) + NaHCO3 → Na2CO3(s) + HO(l)      +CO2(g) + 2NaOH(aq) → Na2CO3(s) + H2O(l)

Dalam kondisi alkali atau basa, pembentukan bikarbonat dapat diabaikan karena bikarbonat bereaksi dengan OH-

membentuk CO32-

Aplikasi adsorbsi dalam kehidupan sehari-hari

• Proses pewarnaan pada industri tekstil dengan larutan basa.

• Proses pemisahan mineral logam dari bijihnya pada industri logam.

• Penjernihan air tebu pada proses pembuatan gula pasir, menggunakan tanah diatome atau arang tulang.

• Proses penyembuhan sakit perut karena bakteri patogen, menggunakan norit atau serbuk karbon.

• Penjernihan air dengan karbon aktif pada proses pengolahan air minum yang dapat mengadsorpsi warna, rasa dan warna.

• Adsorpsi racun berwujud gas dengan arang halus pada penggunaan masker gas.

SEKIAN