ADSORPSI
TUGAS MAKALAH OPERASI TEKNIK KIMIAADSORPSI
Oleh:
DIMAS RETNO ASTRININim. 12 2014 073.PKelas : 5 CDosen Pengajar:
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FALKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG
2014I. PENDAHULUAN
a. Latar BelakangSalah satu sifat penting dari permukaan zat
adalah adsorpsi. Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi
juga berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi
lebih khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat.
Adsorpsi digunakan untuk menyatakan bahwa zat lain yang terserap
pada zat itu, misalnya karbon aktif dapat menyerap molekul asam
asetat dalam larutannya. Tiap partikel adsorban dikelilingi oleh
molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik-menarik.
Zat-zat yang terlarut dapat diadsorpsi oleh zat padat, misalnya
CH3COOH oleh karbon aktif, NH3 oleh karbon aktif, fenolftalein dari
larutan asam atau basa oleh karbon aktif, Ag+ atau Cl- oleh AgCl. C
lebih baik menyerap non elektrolit dan makin besar BM semakin baik.
Zat anorganik lebih baik menyerap elektrolit. Adanya pemilihan zat
yang diserap menyebabkan timbulnya adsorpsi negatif. Dalam larutan
KCl, H2O diserap oleh arang darah, hingga konsentrasi naik.Partikel
sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat
cair atau gas akan terakumulasi. Fenomena ini juga disebut
adsorpsi. Jadi sdsorpsi terkait dengan penyerapan partikel pada
permukaan zat. Partikel koloid sol memiliki kemampuan untuk
mengadsorpsi partikel pendispersi pada permukaanya. Daya adsorpsi
partikel koloid tergolong besar Karena partikelnya memberikan
sesuatu permukaan yang luas. Sifat ini telah digunakan dalam
berbagai proses seperti penjernihan air.
Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain
(baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Adsorben yang paling
banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang.
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. Ketika pelarut yang mengandung zat terlarut tersebut kontak
dengan adsorben, terjadi perpindahan massa zat terlarut dari
pelarut ke permukaan adsorben, sehingga konsentrasi zat terlarut di
dalam cairan dan di dalam padatan akan berubah terhadap waktu dan
posisinya dalam kolom adsorpsi. b. Rumusan MasalahBerdasarkan
uraian pada latar belakang, maka perumusan masalah dalam makalah
ini adalah :
1. Apakah adsorpsi itu?
2. Apa yang mempengaruhi besar kecilnya adsorpsi?
3. Jenis-jenis adsorben ?
II. PEMBAHASAN2.1 Pengertian 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.Definisi lain menyatakan adsorpsi
sebagai suatu peristiwa penyerapan pada lapisan permukaan atau
antar fasa, dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada bahan
pengadsorpsi atau adsorben.
Gambar 1 berikut menunjukkan konsep adsorpsiAdsorpsi 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.Untuk adsoprsi dalam larutan, jumlah
zat yang teradsorpsi bergantung pada bebrapa faktor : jenis
adsorben, jenis adsorbat atau zat yang teradsorpsi, luas permukaan
adsorben, konsentrasi zat terlarut, dan temperatur. Bagi suatu
sistem adsorpsi tertentu hubungan antara banyaknya zat yang
teradsorpsi per satuan luas atau per satuan berat adsorben dengan
konsentrasi zat terlarut pada temperatur tertentu disebut isoterm
adsorpsi. Oleh Freundlich, adsorpsi dinyatakan sebagai : (Bird,
1993)
.... (1)
log . ... (2)Dimana x adalah jumlah zat teradsorpsi m jumlah
adsorben dalam gram, C konsentrasi zat terlarut dalam larutan
tercapai kesetimbangan adsorpsi , k tetapan, n tetapan. (Bird,
1993)Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika
(disebabkan oleh gaya Van Der Waals (penyebab terjadinya kondensasi
gas untuk membentuk cairan) yang ada pada permukaan adsorbens) dan
adsorpsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan
adsorben, banyaknya zat yang teradsorbsi tergantung pada sifat khas
zat padatnya yang merupakan fungsi tekanan dan suhu)1. Adsorpsi
fisika
Berhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik
menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya
tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang
terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi ini
mirip dengan proses kondensasi dan biasanya terjadi pada temperatur
rendah pada proses ini gaya yang menahan molekul fluida pada
permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi
molekul pada fase cair (gaya van der waals) mempunyai derajat yang
sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu sekitar
2.19-21.9 kg/mol. Keseimbangan antara permukaan solid dengan
molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel.2.
Adsorpsi Kimia
Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut
yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan
gaya yang jauh lebih besar daripada Adsorpsi fisika. Panas yang
dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir,
molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya valensi yang
tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul.
Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent akan
terbentuk suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya lapisan
tersebut akan menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan
adsorbent sehingga efektifitasnya berkurang.Dari penjelasan diatas,
dan menurut Noll,et al.(1992), maka adsorpsi fisik dapat dibedakan
dari adsorpsi kimia sebagai berikut : 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.Proses Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa
faktor, antara lain :1. Konsentrasi
Proses adsorpsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan
konsentrasi yang rendah dari campuran yang mengandung bahan lain
dengan konsentrasi tinggi.
2. Luas Permukaan
Proses adsorpsi tergantung pada banyaknya tumbukan yang terjadi
antara partikel-partikel adsorbat dan adsorben. Tumbukan efektif
antara partikel itu akan meningkat dengan meningkatkanya luas
permukaan. Jadi, semakin luas permukaan adsorben maka adsorpsi akan
semakin besar.3. Suhu
Adsorpsi akan lebih cepat berlangsung pada suhu rendah. Namun
demikian pengaruh suhu adsorpsi zat cair tidak sebesar pada
adsorpsi gas.
4. Ukuran partikel
Semakin kecil ukuran partikel yang diadsorpsi maka proses
adsorpsinya akan berlangsung lebih cepat.
5. pH
pH mempunyai pengaruh dalam proses adsorpsi. pH optimum dari
suatu proses adsorpsi ditetapkan melalui uji laboratorium.
6. Waktu kontak
Waktu untuk mencapai keadaan setimbang pada proses serapan logam
oleh adsorben berkisar antara beberapa menit hingga beberapa jam.
(Bernasconi, 1995). Permukaan zat padat dapat mengadsorpsi zat
terlarut dari larutannya. Hal ini disebabkan karena adanya
pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain
sebagai akibat ketidakseimbangan gaya-gaya pada permukaan tersebut.
Biasanya adsorpsi diikuti dengan pengamatan isotherm adsorpsi yaitu
hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan berat
adsorben dengn konsentrasi zat terlarut pada temperatur tertentu
atau tetap yang dinyatakan dengan kurva (Oscik,1982). Dalam
adsorpsi antar fase padat-gas pada tekanan rendah, mekanismenya
semata-mata tergantung pada sifat gaya yang bekerja antara
molekul-molekul adsorben dan adsorbat. Dalam kasus yang paling
sederhana yaitu adsorpsi larutan biner. Interaksi molekul dalam
adsorpsi larutan biner ditunjukan pada Gambar 5. Mekanismenya
adsorpsi larutan biner tergantung pada beberapa factor sebagai
berikut:1. Gaya yang bekerja diantara molekul-molekul adsorbat (Z)
dan permukaan adsorben.
2. Gaya yang bekerja diantara molekul-molekul pelarut (S) dan
permukaan adsorben.
3. Gaya yang bekerja diantara molekul-molekul larutan (Z dan S)
baik dalam lapisan permukaan maupun dalam fasa ruahnya.
2.2 Adsorpsi Isotermal
Isoterm adsorpsi merupakan keadaan kesetimbangan yaitu tidak ada
lagi perubahan konsentrasi adsorbat baik di fase terjerap maupun
fase gas atai cair. Isoterm adsorpsi biasanya digambarkan dalam
bentuk kurva berupa plot distribusi kesetimbangan adsorbat antara
fase padat dengan fase gas atau cair pada suhu konstan. (Kundari,
et al, 2008)
Proses adsorpsi yang terjadi pada kimisorpsi, partikel melekat
pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia dan cenderung mencari
tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasinya dengan substrat.
Peristiwa ini disebabkan oleh gaya tarik molekul-molekul di
permukaan adsorbens. (Keenan, 1999)
2.3 Kinetika Adsorpsi
Seperti halnya kinetika kimia, kinetika adsorpsi juga
berhubungan dengan laju reaksi. Hanya saja, kinetika adsorpsi lebih
khusus, yang hanya membahas sifat penting dari permukaan zat.
Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben
dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat
dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat
teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa
slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik. Kinetika
adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi
dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per
satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi
oleh beberapa hal, diantaranya :
Macam adsorben
Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)
Luas permukaan adsorben
Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)
Temperatur 2.4 Persamaan Adsorpsi
Model isoterm Freundlich digunakan untuk permukaan energi sistem
yang heterogen dan untuk multi lapisan adsorpsi dengan interaksi
antara molekul adsorbat. Isoterm Freundlich dapat digambarkan
dengan persamaan : (Piccin,et al, 2011)
ln (qe) = ln (Kf) + ..... (3)
Model isoterm Langmuir adalah pengembangan dari gambaran untuk
gas padat pada fasa adsorpsi menjadi karbon aktif. Langmuir isoterm
merujuk ke arah adsorpsi homogen yang masing-masing molekul
mempunyai entalpi dan tenaga pengaktifan. (Foo, et al, 2010)
2.5 Adsorben dan Adsorbat
Adsorben adalah zat yang mengadsorpsi zat lain. Adsorben
memiliki ukuran partikel seragam, kepolarannya sama dengan zat yang
diserap dan mempunyai berat molekul yang lebih besar. Arang yang
digunakan untuk penyerap non polar. Arang digunakan untuk
menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. (Khopkar, 1990)
Semakin luas permukaan dari suatu adsorben yang digunakan makin
banyak yang dapat diserap. Luas permukaan sukar ditentukan sehingga
biasanya daya serap dihitung tiap satuan massa adsorben. Daya serap
zat padat terhadap gas dapat tergantung jenis adsorben, jenis gas,
dan lain-lain. (Atkins, 1990).2.6 Jenis-jenis adsorbent penting :1.
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 aluminaActivated
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
desulfurisasi dan purifikasi. 4. Molecular sievasBerbentuk kristal
dehydrated zeolit yang berasal dari aluminosilicate gel dengan
typical properties sebagaimana tabel 4.
Gambar 2 Properties dari karbon aktif dan activated alumina
Gambar 3 Properties dari silica gel
Gambar 4 Properties dari molecular sieves2.7 Tipe Sistem
adsorpsia. Fixed or stationary bed
Terdiri dari satu atau dua adsorbent (1=on stream adsorbing, 2=
regeneration).
Dual adsorber system dapat dioperasikan secara simultan
Kedalaman bed 12 36 inchi.
Gambar 5 Fixed or stationary bed2. Moving bedContinuous
regeneration
Waktu regenerasi untuk setiap segmen bed pendek sehingga tidak
memerlukan bed yang panjang Compac system dan mampu reduce pressure
drop. Kerugian maintaining seal pada moving parts.
Gambar 6 Moving Bed : Continouus regeneration
3.Fluidized bedResirkulasi kontinyu melalui
adsorptionregeneration cycle Velocity udara sekitar 240 fpm Counter
current movement meningkatkan efektivitas penggunaan karbon, lebih
banyak olvent yang dapat direcovery dibandingkan dengan stationary
atau rotary bed system.
Gambar 7 Fluidized bed
III. KESIMPULANSalah 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.Kinetika
adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam
suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat
diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi
tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta
memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh
kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai
banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu. Kecepatan atau
besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya
macam adsorben dan zat yang diadsorpsi (adsorbate), luas permukaan
adsorben, konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate), dan
temperatur.Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap
zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya
adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat tertentu. 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.DAFTAR PUSTAKA
Brady, James, 1999, Kimia Untuk Universitas, Erlangga,
Jakarta.http://www.google.com/url?url=http://oc.its.ac.id/ambilfile.php%3Fidp%3D1809&rct=j&q=&esrc=s&sa=U&ei=AHqZVNjZOs6iugTGjYCICQ&ved=0CEcQFjAM&sig2=imDxT6chD03c79VlyM-J5g&usg=AFQjCNFcRepNSr-xDewEjUohUJF7f5m71Awww.slideshare.net/EvaMuslimahFarmasi/adsorpsihttp://indrawibawads.files.wordpress.com/2011/03/makalah-kimia-fisik-ii_adsorpsi.doc&rct=j&q=&esrc=s&sa=U&ei=N3qZVPLXG8a3uQShkIJI&ved=0CBMQFjAAOAo&sig2=Dcj7m1gM8TczE5VpDLSCGA&usg=AFQjCNHF3sUqszSSPanWjxjErG54pZ0aPg
