EKSTRAKSI

EKSTRAKSI CAIR-CAIRPEMISAHAN TERMAL DIFUSIONALDefinisiEkstraksi cair-cair adalah proses untuk memisahkan komponen dalam larutan oleh distribusinya oleh dua fasa cair yang tidak saling bercampur ekstraksi cair/ekstraksi pelarutPeristiwa ini melibatkan permindahan massa dari fasa cair satu ke fasa cair yang tidak saling bercampurPrinsip kerjanya berdasarkan perbedaan kelarutan

Penggunaan Ekstraksi di Industri Proses recovery asam asetat dari air menggunakan etil eter atau etil asetat (gambar 6.1). Recovery phenolic dari air menggunakan butyl asetat atau dengan isopropyl eter, atau dengan metil isobutyl keton.

Gambar 6.1. Ekstraksi pelarut dari asam asetat dari airEkstraksi banyak digunakan sebagai komplementer (tambahan) disamping destilasi. Ekstraksi diperlukan terutama:Bila proses distilasi akan membutuhkan panas dalam jumlah terlalu besar. Contohnya bila volatilitas relatif mendekati 1Bila pembentukan azeotrop menghambat pemisahan dalam destilasiBila diinginkan penghindari pemanasan terhadap suatu zatBila komponen yang hendak dipisahkan sangat berbeda sifat-sifatnya (kelarutannya).6Volatilitas RelativVolatilitas relatif merupakan ukuran beda volatilitas antara 2 komponen, dan juga titik-titik didihnya. Volatilitas relatif menunjukkan bagaimana akan mudah atau sukarnya suatu pemisahan tertentu. Volatilitas Relativ suatu komponen i terhadap komponen j didefinisikan seperti

dimana yi = mol fraksi komponen i di dalam uap xi = mol fraksi komponen i di dalam cairan

Azeotropmerupakan campuran dari dua atau lebih larutan (kimia) dengan perbandingan tertentu , dimana komposisi ini tetap / tidak bisa diubah lagi dengan cara destilasi sederhana. Kondisi ini terjadi karena ketika azeotrop di didihkan, uap yang dihasilkan juga memiliki perbandingan konsentrasi yang sama dengan larutannya semula akibat ikatan antar molekul pada kedua larutannya.Azeotrop positifJika titik didih campuran azeotrop kurang dari titik didih salah satu larutan konstituennya, contoh campuran 95,63 etanol dan 4,37 % air, etanol mendidih pada suhu 78,4OC sedangkan air mendidih pada suhu 100OC, tetapi campurannya/azeotropnya mendidih pada suhu 78,2OC.

Azeotrop NegatifJika titik didih campuran azeotrop lebih dari titik didih konstituennya atau salah satu konstituennya. Contoh campuran asam klorida pada konsentrasi 20,2 % dan 79,8 % air. Asam klorida (murni) mendidih pada suhu -84OC, tetapi campuran azeotropnya memiliki titik didih 110OC.

Jenis-jenis EkstraksiJenis ekstraksi melibatkan pertukaran kation, seperti ekstraksi logam dengan asam karboksilat, selain itu juga melibatkan pertukaran anion, seperti ekstraksi logam dengan amina, selain itu juga melibatkan pembentukan senyawa aditif, seperti ekstraksi dengan senyawa organo-fosfat (pemurnian uranium dari nitrat dengan tri-n-butil fosfat).

Definisi dalam EkstraksiFeed dalam proses ekstraksi cair-cair mengandung komponen yang akan dipisahkan dari larutannya. Komponen yang besar dalam feed disebut feed solventsedangkan komponen minor dalam feed disebut soluteCairan yang tidak tercampur ditambahkan pada proses yang bertujuan untuk mengekstraksi solute atau solute dari feed untuk mendapatkan solute

Fase ekstraksi solvent di dalam ekstraktor disebut ekstrakRafinat adalah fasa liquid yang tertinggal dari feed setelah kontak dengan fasa keduaWash solvent adalah cairan yang ditambahkan pada proses frasksional cair-cair untuk mencuci atau enrich pada kemurnian dari solute di dalam fasa ekstrakProses ekstraksiContoh: Cairan A dan B tidak saling melarutkan, sedang C larut dalam A maupun B; mula-mula C terlarut dalam A, lalu ditambahkan B. Terbentuk dua fasa cair; C sebagian larut dalam A sebagian larut dalam B; jika fasa A dan B dipisahkan, maka C yang mula-mula terlarut dalam A sebagian terambil dalam BIstilah:C = solut (solute) biasanya berupa padatan yang terlarut A = diluen (dilluent)B = solven (solvent)

Jadi ada 2 proses, pencampuran (mixing) alatnya bernama mixerpemisahan fasa, alatnya bernama settler Fasa yang mengandung banyak A disebut rafinat Fasa yang mengandung banyak B disebut ekstrak Solut berpindah dari fasa rafinat ke ekstrak.

Mekanisme proses Ekstraksi

Jenis ekstraksi dari arah alirannya, (a) Crosscurrent, (b) countercurrentABDiagram Fasa dan Kurva DistribusiDiagram tiga sudut (Diagram Terner) atau diagram segitiga berbentuk segitiga sama sisi dimana sudut-sudutnya ditempati oleh komponen zat. Sisi-sisinya itu terbagi dalam ukuran yang menyatakan bagian 100% zat yang berada pada setiap sudutnya. Untuk menentukan letak titik dalam diagram segitiga yang menggambarkan jumlah kadar dari masing-masing komponen.Pada salah satu sisinya ditentukan kedua titik yang menggambarkan jumlah kadar zat dari masing-masing zat yang menduduki sudut pada kedua ujung sisi itu. Dari dua titik ini ditarik garis yang sejajar dengan sisi yang dihadapinya, titik dimana kedua garis itu menyilang, menggambarkan jumlah kadar masing-masing.Diagram Fasa dan Kurva Distribusi

Gambar 6.4. Gambar (a) diagram fasa dan (b) kurva distribusiPada gambar 6.4a terdapat gambar diagram fasa yang menggambarkan posisi utama titik A adalah diluen, B adalah solvent dan C adalah solute. Pada segitiga sama sisi tersebut terdapat titik A, B, dan C di sudut segitiga. Posisi A menunjukkan bahwa komposisi A adalah 100%, B adalah 0% dan C adalah 0%, begitu juga untuk B dan C. Di dalam segitiga terdapat kurva rafinat adalah kurva yang masih mengandung banyak A dan sisi kanan yang dekat dengan titik B adalah kurva ekstrak. Setelah proses ekstraksi Solut akan terdistribusi ke dalam rafinat dan ekstrak. Penggambaran distribusi solute dapat digambarkan pada Kurva distribusi pada gambar 6.4b disajikan bahwa pada sumbu x adalah komposisi solute dalam rafinat xr (frasi berat solute dalam rafinat), dan sumbu y adalah komposisi solute di dalam ekstrak ye (fraksi berat solute dalam ekstrak). Tie-line berhubungan dengan titik-titik kesetimbangan, yang menghubungkan antara titik rafinat dan titik ekstrak. Tie line dibuat dengan cara membiarkan suatu campuran yang diketahui komposisinya mencapai kesetimbangan 2 fasa. Ternary air-asam asetat-metil isobutyl keton (MIBK) tabel 6.1. dan sedangkan right-triangular diagram dapat dilihat pada Gambar 6.3., Ternary ini adalah sistem Tipe I yaitu hanya satu dari pasangan kembar, air dan MIBK tidak saling bercampur. Sistem tipe II adalah jika dua dari pasangan kembar adalah tidak saling bercampur, seperti solute yang secara tidak bercampur pada salah satu cairan.

Tabel 6.1. Air-asam asetat-metil isobutyl keton, 25oC

Gambar 6.5. Diagram Ternary air-asam asetat- metil isobutyl ketonSistem cairan tidak saling bercampur pada critical solution temperature. Pada Gambar 6.6. peningkatan suhu dapat mengubah sistem tipe II ke sistem tipe I di atas suhu kritis dari solvent dan system binary ekstraksi-solvent (solvent) TBS. Sistem menjadi saling bercampur di atas suh kritis, dari feed solvent (feed) dan binary ekstraksi solvent TAS.

Gambar 6.6. Pengaruh suhu pada persamaan cair-cair ternaryA= feed solvent, B= solute, S= ekstraksi solventPemilihan SolventSelektivitas : Pemisahan relatif atau selektivitas, dari solvent adalah rasio dua komponen dalam fasa ektraksi-solvent dibagi dengan rasio komponen yang sama dalam fasa feed-solvent. Diharapkan lebih besar dari 1.Recoverability: Ekstraksisolvent biasanya dapat diambil kembali dari aliran ekstrak dan juga dari aliran rafinat di dalam proses ekstraksi.Partition Ratio: Partition Ratio dari solute harus lebih besar, sehingga perbandingan ekstraksi-sovent terhadapt feed lebih rendah.Kapasitas: beban solute terhadap berat ekstraksi solvent dicapai pada lapisan ekstraksi pada plait point sistem Tipe I atau batas kelarutan sistem tipe II.Kelarutan solvent: Ekstraksi solvent dengan kelarutan rendah dalam rafinat. Kelarutan feed solvent yang rendah dalam ekstraksi.Densitas: harus ada perbedaan densitas antara dua fasa cairan di dalam kesetimbangan, sehingga mudah dipisahkanTegangan permukaan (interfacial tension):Jika tegangan permukaan terlalu tinggi, maka cairan akan sulit bercampur.Reaktivitas kimia: pelarut harus stabil dan tidak bereaksi (inert)Viskositas, tekanan uap, titik beku: harus rendah untuk memudahkan penyimpanan.Toksisitas, flammabilitas, nilai ekonomi.