KATA PENGATAR

KATA PENGATAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, yang hingga saat ini masih memperkenankan bersemayamnya nyawa di dalam jasad kita, sehingga kita masih diberi kesempatan untuk mencicipi sisa umur kita dengan terus meningkatkan ketaqwaan dan berusaha untuk menjadi insan kamil, dan menjalani kehidupan sesuai dengan syariat yang telah ditetapkannya. Shalawat besera salam bagi junjungan alam nabi besar Muhammad SAW, sosok figur seorang pemimpin, seorang raja, walaupun beliau tidak memiliki mahkota dan istana, namun kesantunan akhlaknya menjadi teladan bagi kita semua.

Alhamdulillah berkat kerja keras dalam mencari literatur yang menunjang, tugas makalah Kimia Koloid dan Permukaan yang berjudul Adsorbsi Padat-Cair ini telah dapat kami selesaikan dengan baik .

Kami menyadari bahwa tidak ada gading yang tak retak, begitu juga dengan tulisan, tidak ada yang sempurna. Dan kami mohon maaf atas segala kekurangan. Dan kami sebagai penulis mengharapkan kritik yang dapat membangun dan memperbaiki makalah ini. Semoga makalah ini bermanfaat khususnya dalam mata kuliah, umumnya dalam kehidupan kita sebagai bagian dari masyarakat.

Pekanbaru, Maret 2009

PENYUSUN

PENDAHULUAN1. Latar Belakang

Adsorbsi padat-cair merupakan salah satu proses pemisahan campuran yang banyak digunakan diberbagai industri, misalnya untuk pemisahan produk, permunian diluent dan recovery (perolehan kembali) zat terlarut.

Operasi adsorbsi padat-cair dilakukan dengan cara mengontakan campuran cairan yang mengandung zat terlarut dengan padatan penyerap (adsorbent). Operasi ini melibatkan perpindahan massa zat terlarut dari fasa cair ke fasa padat. Perpindahan massa zat terlarut ini terjadi pada suatu kondisi tertentu akibat adanya perbedaan kelarutan atau perbedaan gaya tarik menarik antar moekul zat terlarut dalam fasa cair dan fasa padat sehingga zat terlarut yang terdapat di fasa cair terserap ke permukaan fasa padat. Pada proses adsorbsi, terjadi dinamika proses perpindahan massa zat terlarut yang pada akhirnya akan mencapai keadaan jenuh, yaitu dicapainya kesetimbangan antara konsentrasi zat terlarut di fasa cair dengan di fasa padat.I.ISI1.1 Adsorbsi Padat Cair

Adsorbsi padat cair adalah suatu proses pemisahan campuran yang melibatkan proses perpindahan massa zat terlarut dari fasa cair ke fasa padatan. Pada fasa adsorbsi, fasa campuran (pelarut dan zat terlarut) dikontakkan dengan fasa yang lain yang tidak dilarutkan. Adsorbent padatan, dan terjadi perpindahan massa zat terlarut dari pelarut ke adsorbent. Komponen yang akan diserap disebut adsorbat (zat terlarut), terdistribusi antara fasa penyerap pada permukaan adsorbent padatan ke bulk pelarut. Adsorbsi terdiri dari dua tipe :

a. Adsorbsi fisika, van der waals adalah adsorbsi hasil dari energi intermolecular dari gaya tarik menarik antara molekul adsorbent padatan dengan adsorbat. Jika gaya tarik menarik adsorbent dan zat terlarut pada cairan lebih besar dari pada gaya tarik menarik antar molekul cairan tersebut, maka zat terlarut akan di serap pada permukaan adsorbent. Biasanya proses ini bersifat reversible. b. Adsorbsi Kimiawi/adsorbsi teraktifasi adalah adsorbsi hasil dari interaksi secara kimia antara adsorbat dengan adsorbent. Proses ini sering kali irreversible dan energi adhesi secara umum lebih besar dari pada adsorbsi fisika.Proses pemisahan adsorbsi dapat dibagi berdasarkan sudut pandang aplikasinya menjadi :

1). Pemisahan gas dari gas, contoh : turunan dari gas beracun

2). Pemisahan uap dengan gas, contoh : pengeringan gas

3). Pemisahan zat terlarut dari larutan, contoh : pemurnian dari cairan4). Pemisahan ion dari larutan contoh : perolehan kembali metal logam dari limbah

5). Penghilangan ion dari larutan contoh : water softening

6). Pemisahan gas terlarut atau padatan yang tersuspensi dari cairan contoh : penghilangan baud an rasa pada pegolahan air

7). Pemekatan material yang terlarut untuk menghilangkannya dari cairan8). Fraksionasi dengan adsorpsi yang selektif

9). Fraksionasi yang kontininyu dengan adorpsi dan desorpsi

1.2 Karakteristik Adsorbent

Adsorbent padatan biasanya dalam bentuk granular, dengan variasi ukuran dari diameter 1 cm sapai kecil 50 m. Untuk kegunaannya, adsorment harus mempunyai karakteristik sebagai berikut :1) Daerah aktif yang besar terhadap satuan berat. Hal ini sangat penting dan selalu diperlukan untuk menentukan jumlah adsorbat yang dapat dipakai tiap satuan adsorbent.perkiraan daerah permukaan dalam m2/Kg untuk beberapa adsorbent adalah : Lempung/tanah liat 5000-15000

Asbestos10000-20000

Kapur 50000-100000

Silica atau alumina gel200000-800000

Arang teraktifasi50000-2000000

2) Hilang tekan yang rendah untuk aliran fluida pada unggun diam

3) Tipe mudah terbawa aliran fluida

4) Kuat dan keras, tidak perlu dihancurkan selama penanganan atau diam menahan eratnya sendiri

5) Sebagai inert secara kimia terhadap fluida selama proses

6) Ekonomis

Tipe adsorbent dibedakan secara prinsip kegunaannya antara lain :

1) Bumi fuller, lempung alami, secara particular berguna dalam penghilangan zat warna, netralisasi, dan pengeringan produk petroleum

2) Tanah liat/lempung yang terktifasi lempung yang diaktifasi oleh perlakuan secara kimia, berguna untuk penghilangan zat warna produk petroleum

3) Bauksit berguna untuk pengeringan gas

4) Alumina digunakan sebagai pengawetan secara pengeringan untuk gas dan cair

5) Arang digunakan untuk pemurnian gula

6) Karbon penghilang zat warna digunakan untuk penghilangan at warna pada obat-obatan dan bahan kimia

7) Gas-karbon adsorbent digunakan untuk topeng gas

8) Silica gel digunakan untuk penghilang aiar dan udara 1.3 Proses adsorpsi zat terlarut dari dilute larutan

Adsorbent dilewati oleh campuran yang mengandung zat terlarut dan pelarut, terjadi adsorpsi zat terlarut ke adsorbent.

Hasil adsorbsi zat terlarut adalah konsentrasi zat terlarut di cairan diamati turun dari nilai awal Co ke nilai kesetimbangan akhir C* dalam satuan kg zat terlarut/m3 dari cairan. Pada adsorbsi zat terlarut, tidak ada volume di dalam larutan yakni V(Co-C*) kg zat terlarut terserap/kg adsorbent. Larutan dilute yang diharapkan adalah ketika fraksi zat terlarut dalam pelarut kecil. Proses adsorbsi bergantung pada konsentrasi zat terlarut, temperature, pelarut dan jenis adsorbent. Grafik antara konsentrasi zat terlarut pada saat kesetimbangan dalam (kg zat)/(m3 larutan) terhadap rasio dari (massa zat terlarut yang terserap)/(berat adsorbent) pada temperature konstan menggambarkan proses adsorbsi isotherm. Waktu yang diperlukan untuk adsorbent dan pelarut mencapai kesetimbangan tergantung pada konsentrasi dan ukuran partikel padatan, viskositas cairan, intensitas pengadukan.1.4 Dinamika Adsorbsi Padat Cair

Adsorpsi padat - cair merupakan salah satu proses pemisahan campuran yang melibatkan proses perpindahan massa zat terlarut dart fasa cair ke fasa padat. Proses adsorpsi padat- cair pads penelitian ini dilakukan secara. perkolasi, dimana pelarut yang mengandung zat terlarut mengalir secant konfinyu dan perlabor melewati padatan/adsorben yang membentuk suatu unggun tetap (fixed bed). Ketika pelarut yang mengandung zat terlarut tersebut kontak dengan adsorben, terjadi perpindahan mesa zat terlarut dart pelarut ke permukaan adsorben, sehingga konsentrasi zat terlarut di dalam cairan dan di dalam padatan akan benibah terhadap waktu dan posisinya dalam kolom adsorpsi. Kinerja proses adsorpsi padat-cair sangat bergantung pada dinamika yang terjadi di dalam kolom adsorpsi.

Dinamika adsorbsi padat cair merupakan perpindahan massa zat terlarut dari fasa fluida cair ke fasa padat sampai mencapai kesetimbangan. Dinamika proses ini dapt di jelaskan dengan Teori Perkolasi.

Secara umum penjabaran persamaan matematis untuk proses Perkolasi pendekatannya meliputi : Persamaan konservasi, hokum kesetimbangan di antar muka, hokum kinetika perpindahan reaksi, dan kondisi batas dan awal.

1.4.1 Persamaan Konservasi

Pada proses perkolasi, persaman konservasi dapat diturunkan sebagai berikut :Sumber + fluks masuk = fluks keluar + akumulasi + hilang karena reaksi kimia

1234

5

Pada proses perkolasi bagian (1) dan (5) sama dengan nol.

Fluks pada pcked bed :

N = fluks Karena konveksi + fluks karena difusi

Neraca massa pada unsteady state, dengan element volume :

Fluks masuk : ANzFluks keluar : ANz+dz

Akumulasi di fasa fluida :

Akumulasi di fasa padat

q = konsentrasi di fasa padat ( gram/cm3)

= porositas unggun A = luas penempang kolom Neraca massa menjadi :

Aliran masuk = aliran keluaran + akumulasi

(11.2)

Persamaan 11.2 dibagi dengan (Az ) dan diabil lim Az(0 maka :

(11.3)Persamaan 11.1 disubtitusi ke persamaan 11.3 sehingga menjadi :

(11.4)Persamaan 11.4 ini merupakan persamaan diferensial parsial parabola, yang sesuai dengan aliran fluida model dispersi. Jika Dax = 0, maka persamaan merupakan model plug flow.Penampang kolom adsorbsi1.4.2 Hukum Kesetimbangan

Persamaan 11.4 mempunyai dua variable terikat, c dan q. maka untuk menyelesaikannya diperlukan sebuah persaman yang menghubungkan kedua variable ini. Persamaan ini disebut persamaan kesetimbangan isotherm, yang menghubungkan konsentrasi fluida dan padatan diantar muka ( interface ) :

q*= f (c*)(11.5)

dimana q* = konsentrasi zat terlarut fasa padatan diatar muka

c* = konsentrasi zat terlarut fasa fluida diantar muka

Pada proses perkolasi, molekul zat terlarut akan pindah dari bulk fluida ke fasa padat, melawan tahanan perpindahan massa. Jika perpindahan massa zat terlarut sangat cepat (tidak ada tahanan) maka akan terjadi kesetimbangan konsentrasi zat terlarut antar fasa fluida dan padat dipermukaan fasa padat, c = c* dan q = q*

1.4.3 Hukum Kinetika

Tahanan untuk perpindahan massa antar fluida dan padatan dapat dipisahkan tergantung dengan setiap perpindahan :1) Difusi secara eksternal, yakni perjalanan molekul zat terlarut dari bulk fluida menuju permukaan padatan

2) Difusi secara internal (dalam padatan yang homogeny) atau difusi berpori yakni perjalanan molekul dari permukaan ke bagian dalam padatan.

3) Reaksi, pada tahap ini berlaku hokum kinetika kimia yang menggambarkan kecepatan adsorpsi j

1.4.4 Kondisi Awal dan Batas

Secara umum kondisi awal dan batas untuk kolom perkolasi analogi dengan teori actor kimia. Kondisi awal untuk persamaan 11.4 : pada t=0 q=q10 c=c10

Kondisi batas untuk kolom perkolasi dapat diperkirakan seperti tabel 11.1 .

Konsentrasi pada aliran masuk pada proses adsorpsi atau ion exchange umumnya berupa fungsi step yakni cE = c0 H(t). dimana H(t) = fungsi heaviside Tipe kolomInletOutlet

Infinitive/tak berhingga difusi tertutup*z= -, c= c1 z = 0

uc (0-) = uc (0+) - Dax

z = +, c = crz = L= 0

Difusi diinletz = 0, c = c0 H(t)z = L, =0

Difusi dioutletz = 0uc (0-) = uc (0+) - Dax z = +, c = cr

*) kondisi ini dikenal sebagai kondisi Dankwerts

1.4.5 Teori Kesetimbangan Zat Terlarut TunggalFaktor pengendali dari kelakuan pada proses perkolasi adalah kesetimbangan dari sifat kinetika. Jika perpindahan massa berlangsung lambat, maka yang mengendalikan adalah sifat kinetika. Jika perpindahan massa berlangsung cepat, maka yang mengendalikan adalah sifat kesetimbangan. Hasil ini disebut teori kesetimbangan dan diperoleh Model kesetimbangan.Model kesetimbangan yang paling sederhana dengan asumsi sebagai berikut :

Operasi bersifat isothermal

Aliran sumabt pada fluida

Terjadi kesetimbangan sesaat antara fluida dan padatan pada setiap titik di kolom ( difusi terjadi cepat sekali ) Pressure Drop diabaikan1.4.6 Histori Konsentrasi Teori Kesetimbangan Zat Terlarut TunggalDari bentuk gelombang konsentrasi pada perkolasi, dapat diturunkan konsentrasi effluent sebagai fungsi waktu yang disebut kosentrasi waktu atau kurva breakthrough.Isothrem yang menguntungkan ( favorable isotherm )Terjadi diskontinuitas pad saat waktu stokiometri tst, histori konsentrasi effluentnya yakni :

C = C0 H( t tst )

1.4.7 Pengaruh Faktor Kinetika

Pengaruh kinetika dalam perpindahan massa perlu diperhitungkan. Pengaruh dispersif dari sifat kinetika diimbangi dengan pengaruh kompresif dari sifat kesetimbangan isotherm menguntungkan. Setelah mencapai waktu tertentu, perpindahan massa dalam kolom berlangsung pada kecepatan konstan dan membentuk gelombang yang bentuknya tidak berubah selama melewati kolom.1.5 Sudut Kontak

Sudut kontak didefenisikan sebagai sudut yang dibuat oleh permukaan tetesan dengan permukaan padat. Sudut kontak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

padat = padat cair + cair Cosdimana :

padat

= tegangan permukaan padatan

padat cair= tegangan permukaan

Bila setitik cairan ditempatkan pad permukaan padatan yang halus, maka cairan itu dapat tetap berbentuk bola pipih dengan sudut kontak yang tertentu (c) atau dapat pula tersebar pada permukaan membentuk lapisan cairan. Berbagai gaya yang bekerja pada titik sentuh antara permukaan cairan dan padatan telah diuraikan atas tegangan permukaan antara fasa-fasa yang terdapat pada sistem. Bila gaya ini diuraikan pada bidang horizontal, maka akan diperoleh : /u = /c + c/u Cosdimana :

/u= tegangan permukaan antara padatan dan udara

/c= tegangan permukaan antara padatan dan cairan

c/u= tegangan permukaan antara cairan dan udara

c= sudut kontak

Pada suatu cairan bekerja dua buah gaya, yaitu :

1. Gaya KohesiYaitu gaya intramolekular antara molekul-molekul cairan sejenis. Suatu larutan akan sulit beradsorbsi pada suatu permukaan padatan apabila pada larutan tersebut terdapat gaya kohesi yang kuat, molekul-molekul cairan akan cenderung mengumpul dan tidak membasahi permukaan adsorbens.

2. Gaya adhesi

Yaitu gaya yang bekerja antara molekul cairan dengan molekul- molekul pada permukaan bahan.Pada proses cairan oleh padatan, kerja adhesi lebih besar dari pada kerja kohesi larutan tersebut, sehingga molekul cairan terserap pada permukaan padatan. Tegangan permukaan suatu larutan bergantung pada sifat zat terlarut, bila molekul larutan cenderung mengumpul yang disebabkan oleh gaya kohesi yang besar maka tegangan permukaan suatu larutan akan turun.

II.KESIMPULAN Adsorbsi adalah Peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain

Jumlah zat yang diserap setiap berat absorbens, tergantung pada konsentrasi Sudut kontak didefenisikan sebagai sudut yang dibuat oleh permukaan tetesan dengan permukaan padatan. Sudut kontak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

padat = padat cair + cair CosIII.DAFTAR PUSTAKAfile:///G:/Sistem_koloid.htm

file:///G:/padat-cair.htmfile:///G:/sifat.htm

i12

_1298025262.unknown

_1298026960.unknown

_1298027094.unknown

_1298138954.unknown

_1298026863.unknown

_1298026615.unknown

_1298024661.unknown

_1298025005.unknown

_1298024544.unknown

_1298024324.unknown