1. DISTILASI

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.

Distilasi juga bisa dikatakan sebagai proses pemisahan komponen yang ditujukan untuk memisahkan pelarut dan komponen pelarutnya. Hasil distilasi disebut distilat dan sisanya disebut residu. Jika hasil distilasinya berupa air, maka disebut sebagai aquadestilata (disingkat aquades). Pada suatu peralatan distilasi umumnya terdiri dari suatu kolom atau tray, reboiler (pemanas), kondenser, Drum reflux, pompa, dan packed . Berikut merupakan contoh dari rangkaian distilasi.

 

Prinsip dari proses ini adalah campuran  yang akan dipisahkan, dimasukkan dalam alat distilasi. Di bagian bawah alat terdapat pemanas yang berfungsi untuk menguapkan campuran yang ada. Uap yang terbentuk akan mengalir ke atas dan bertemu cairan (distilat) di atas. Zat-zat bertitik didih rendah dalam cairan akan teruapkan dan mengalir ke atas, sedang zat-zat bertitik didih tinggi dalam uap akan kembali mengembun dan mengikuti aliran cairan ke bawah. Contoh industri yang menggunakan proses distilasi ialah industri minyak bumi, industri gas, industri pembuatan alkohol, dan lain-lain.

2. ABSORPSI

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik.

Fungsi Absorbsi dalam industri

Meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya

Contoh :

1. 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 1820C didinginkan pada kondensor hingga suhu 55 0C,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. 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.

Struktur dalam absorber

1. Bagian atas: Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.2. Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah

untuk diabsorbsi3. Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.

Prinsip Kerja Kolom Absorbsi1. Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir

berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi,pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia.

2. Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat.

Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.

Proses Pengolahan Kembali Pelarut Dalam Proses Kolom Absorber

1. Konfigurasi reaktor akan berbeda dan disesuaikan dengan sifat alami dari pelarut yang digunakan

2. Aspek Thermodynamic (suhu dekomposisi dari pelarut),Volalitas pelarut,dan aspek kimia/fisika seperti korosivitas, viskositas,toxisitas, juga termasuk biaya, semuanya akan diperhitungkan ketika memilih pelarut untuk spesifik sesuai dengan proses yang akan dilakukan.

3. Ketika volalitas pelarut sangat rendah, contohnya pelarut tidak muncul pada aliran gas, proses untuk meregenerasinya cukup sederhana yakni dengan memanaskannya.

3. ADSORPSI

Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan. Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya.

Adsorpsi adalah pengumpulan dari adsorbat diatas permukaan adsorben, sedang absorpsi adalah penyerapan dari adsorbat kedalam adsorben dimana disebut dengan fenomena sorption. Materi atau partikel yang diadsorpsi disebut adsorbat, sedang bahan yang berfungsi sebagai pengadsorpsi disebut 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. 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.

Adsorber jenis ini merupakan adsorber yang terdiri dari kolom penyerapan yang berada ditengah tangki adsorber. Dimana adsorbent dileakkan ditengah kolom, lalu jatuh secara gravitasi. Sedangkan dari batas pula masuk reaktan secara paralell (reaktan umumnya gas).

         Gambar 1. Beds Vertical Adsorber

Dari gambar 1 diatas terlihat bahwa pada bagian bawah terdapat fluida untuk meregenarasi adsorbent yang digunakan. Hal ini dimaksudkan karena pada adsorber jenis ini semakin turun kebawah adsorbent akan menjadi jenuh, dimana penambahan reaktan untuk penyerapan lebih lanjut tidak akan sempurna. Oleh karena itu, untuk memaksimalkan penyerapan adsorbent, digunakan fluida untuk dapat meneregerasi adsorbent tersebut. Disebut beds karena terdapat papan untuk meletakkan granular adsorbent, karena pori-pori adsorbent berbeda-beda, maka untuk dapat terjadi adsorpsi yang baik, maka reaktan yang masuk harus benar-benar menempati pori yang sesuai dengan ukuran molekul dari rekatan. Beds granular adsorbents terletak diatas dan dibawah kolomadsorber, dibawah digunakan untuk membuang adsorbent jika adsorbent tersebut sudah tidak bisa diregenerasi lagi.

4. LEACHING

Leaching adalah peristiwa pelarutan terarah dari satu atau lebih senyawaan dari suatu campuran padatan dengan cara mengontakkan dengan pelarut cair. Pelarut akan melarutkan sebagian bahan padatan sehingga bahan terlarut yang diinginkan dapat diperoleh. Metode ini memiliki 3 variabel penting, yaitu temperatur, area kontak dan jenis pelarut. Istilah leaching sering dirancukan dengan sebutan ekstraksi, demikian pula alatnya sering dirancukan sebagai ekstraktor. Untuk memahami konsep leaching maka sangat penting untuk memahami kesetimbangan fasa padat-cair.

Teknologi leaching biasanya digunakan oleh industri logam untuk memissahkan mineral dari bijih dan batuan (ores). Pelarut asam akan membuat garam logam terlarut seperti leaching Cu dengan medium H2SO4 atau NH3. Contoh operasi ini adalah pemisahan emas

dari bentuk padatan berongga dengan menggunakan larutan HCN atau H2SO4. Industri gula juga menggunakan prinsip leaching saat memisahkan gula dari bit dengan menggunakan air sebagai pelarut. Industri minyak goreng menggunakan prinsip operasi ini saat memisahkan minyak dari kedelai, kacang, biji matahari dan lain-lain dengan menggunakan pelarut organik seperti heksana, aseton atau eter. Industri farmasipun menggunakan teknologi ini untuk mengambil kandungan obat dari dedaunan, akar dan batang tumbuhan. Konsep dasar leaching tidak hanya berlaku dalam dunia industri, tapi juga terjadi di lingkungan sehari-hari seperti erosi unsur hara oleh air hujan atau ketika sedang menyeduh teh/kopi.

Secara umum leaching dapat dibagi 2, yaitu:

1. Percolation (liquid added into solids). Pada metode ini pelarut dikontakkan dengan padatan melalui proses tunak ataupun tak tunak. Metode ini lebih banyak digunakan untuk pemisahan campuran padat-cair di mana jumlah padatan jauh lebih besar daripada fasa cair.

2. Dispersed Solids (Solids added into liquid). Pada metode ini padatan dihancurkan terlebih dulu menjadi pecahan kecil sebelum dikontakkan dengan pelarut. Metode ini begitu populer karena tingkat kemurnian hasil yang tinggi sehingga dapat mengimbangi biaya operasi pemisahan yang juga tinggi.

Prinsip Kerja

Operasi leaching bisa dilakukan dengan sistem batch, semibatch ataupun continue. Operasi ini biasanya dilakukan pada suhu tinggi untuk meningkatkan kelarutan solut di dalam pelarut. Untuk meningkatkan performance, sistem aliran dapat dibuat secara co-current ataupun counter current.

Setelah operasi leaching selesai, pemisahan fasa padat dari fasa cair dapat dilakukan dengan operasi seddimentasi, filtrasi atau sentrifugasi. Pemissahan sempurna hampir tidak mungkin dilakukan karena adanya kesetimbangan fasa, di samping secara mekanis sangat sulit untuk mencapainya. Oleh karena itu akan selalu adda bagian yang basah atau air yang terperangkap di dalam padatan.

Teknologi leaching banyak di aplikasikan diberbagai jenis industri. Baik industri makanan, pertambangan maupun farmasi. Diantaranya adalah:

1. Industri logam untuk memisahkan mineral dari bijih dan batuan. Dalam proses pelarutnya digunakan pelarut asam agar garam logam batuan tersebut larut dan komponen yang diinginkan dapat diperoleh. Contohnya adalah:

- Cu dengan H2SO4 atau NH3

- Co & Ni dgn campuran H2SO4-NH3-O2

- Au dengan HCN 2. Pabrik gula saat memisahkan gula dari bit menggunakan air sebagai pelarut.

3. Industri minyak goreng untuk memisahkan minyak dari biji-bijian seperti kedelai, kacang, biji matahari, biji kapas, dan biji-bijian lainnya. Pelarut yamg digunakan pelarut non polar seperti hexana, aseton, eter atau pelarut orgaik sejenis.

4. Pada industry farmasi biasanya digunakan untuk memperoleh ekstrask dedaunan, akar dan batang tumbuhan untuk dijadikan sumber obat-obatan menggunakan pelarut yang sesuai.

Proses Leaching

Proses leaching dapat dilakukan secara batch, semi batch atau gabungan dari kedua metode yang dikenal secara kontiniu. Untuk meningkatkan interaksi antara pelarut dan solute yang terdapat pada padatan maka proses leaching dapat dilakukan pada suhu tinggi. Dalam proses leaching terdapat peristiwa perpindahan massa, dimana untuk melakukan perhitungan ditinjau ketiga komponen yang terlibat yaitu padatan, pelarut, dan solute. Aliran pelarut pada proses leaching dapat dialirkan secara co-current maupun countercurrent.

Umpan dalam proses leaching berupa padatan yang terdiri dari bahan pembawa tak larut dan senyawa yang diinginkan atau senyawa dapat larut. Bahan yang diinginkan (solute) akan larut dan keluar dari ekstraktor sebagai overflow. Sedangkan padatan yang keluar sebagai underflow yang biasanya basah, sehingga campuran pelarut/solute mixture terbawa juga. Persentase solute yang dapat dipisahkan dari padatan basah atau kering disebut dengan rendemen.

Tipe-tipe Peralatan Leaching

Secara umum tipe peralatan leaching dapat dikelompokkan kedalam tiga jenis, yaitu:

1. Fixed-bed leaching

Gambar 1. Tipe fix-bed leaching untuk industri gula bit

2. Moving-bed leaching

Gambar 2. a. Bollman bucket-type extractor b. Hildebrandt screw conveyor extractor

.

3. Agitated solid leaching

Gambar 3. Countercurrent leaching using thiceners

5. EKSTRAKSI

Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan atau cairan dengan bantuan pelarut. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang berbeda dari komponen-komponen dalam campuran.

1. Kolom Ekstraksi

(a) (b)

Dalam sebuah kolom ekstraksi vertical bahan ekstraksi cair dan pelarut saling dikontakkan dengan arah aliran yang berlawanan. Dengan bantuan pompa cairan yang lebih ringan dimasukkan dari bagian bawah, dan cairan berat dari bagian atas kolom secara kointinu.

2. Kolom Semprot

pada kolom semprot, fasa ringan hanya didistribusikan satu kali oleh suatu

perlengkapan distribusi yang berada di bawah ujung kolom. Tetes-tetes yang terbentuk bergelembung menembus fasa berat  dan berkumpul menjadi satu pada ujung kolom.

3. Kolom Pelat Ayak 

fasa ringan yang berkumpul di bawah setiap pelat ayak didorong ke atas

oleh fasa berat melalui lobang-lobang pelat dan pada saat yang sama terpecah menjadi tetes-tetes

  Ekstraktor sentrifugal

Ekstraktor ini memanfaatkan gaya sentrifugal untuk pemisahan fasa, hal ini menguntungkan bila pelarut, walaupun memiliki selektifitas yang tinggi.