Adsorben

Posted by Unknown at 5:09 AM Read our previous post

Pengertian Adsorben

Adsorben merupakan zat padat yang dapat menyerap komponen tertentu dari suatu fase fluida (Saragih, 2008). Kebanyakan adsorben adalah bahan- bahan yang sangat berpori dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding pori- pori atau pada letak-letak tertentu di dalam partikel itu. Oleh karena pori-pori biasanya sangat kecil maka luas permukaan dalam menjadi beberapa orde besaran lebih besar daripada permukaan luar dan bisa mencapai 2000 m/g. Pemisahan terjadi karena perbedaan bobot molekul atau karena perbedaan polaritas yang menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan tersebut lebih erat daripada molekul lainnya. Adsorben yang digunakan secara komersial dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu kelompok polar dan non polar (Saragih, 2008).  

• Adsorben Polar Adsorben polar disebut juga hydrophilic. Jenis adsorben yang termasuk kedalam kelompok ini adalah silika gel, alumina aktif, dan zeolit. 
• Adsorben non polar Adsorben non polar disebut juga hydrophobic. Jenis adsorben yang termasuk kedalam kelompok ini adalah polimer adsorben dan karbon aktif. 
•  

Menurut IUPAC (Internasional Union of Pure and Applied Chemical) ada beberapa klasifikasi pori yaitu :  a.Mikropori : diameter < 2nm 

b.Mesopori : diameter 2 – 50 nm 

c.Makropori : diameter > 50 nm 

Adsorbat 

Adsorbat adalah substansi dalam bentuk cair atau gas yang terkonsentrasi pada permukaan adsorben. Adsorbat terdiri atas dua kelompok yaitu kelompok polar seperti air dan kelompok non polar seperti methanol, ethanol dan kelompok hidrokarbon (Suzuki, 1990 dalam saragih, 2008). Karbondioksida merupakan jenis adsorbat yang sesuai digunakan untuk adsorben jenis hidrofobic seperti karbon aktif. Karbondioksida merupakan persenyawaan antara karbon dengan oksigen. Pada kondisi tekanan dan temperatur atmosfir, karbondioksida merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak reaktif, tidak beracun dan tidak mudah terbakar (nonflammable). Pada kondisi triple point, karbondioksida dapat berupa padat, cair ataupun gas bergantung pada kondisinya. Karbondioksida berada pada fase padat pada temperature -109 °F(-78,5oC) dan tekanan atmosfir akan langsung menyublimasi tanpa melalui fase cair terlebih dahulu. Sedangkan pada tekanan dan temperatur di atas triple point dan di bawah temperatur 87,9 °F (31,1oC) maka karbondioksida cair dan gas akan berada pada kondisi kesetimbangan. 

Adsorpsi 

Adsorpsi (penyerapan) adalah suatu proses pemisahan dimana komponen dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben). Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap dilepaskan pada adsorpsi kimia yang merupakan ikatan kuat antara penyerap dan zat yang diserap sehingga tidak mungkin terjadi proses yang bolak-balik. 

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorbs (Prawira, 2008); 

• Agitation (Pengadukan) Tingkat adsorbsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori, tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.
• Karakteristik Adsorban (Karbon Aktif) Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik penting karbon aktif sesuai dengan fungsinya sebagai adsorban. Ukuran partikel karbon mempengaruhi tingkat adsorbsi; tingkat adsorbsi naik dengan adanya penurunan ukuran partikel. Oleh karena itu adsorbsi menggunakan karbon PAC (Powdered Acivated Carbon) lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan karbon GAC (Granular Acivated Carbon). Kapasitas total adsorbsi karbon tergantung pada luas permukaannya. Ukuran partikel karbon tidak mempengaruhi luas permukaanya. Oleh sebab itu GAC atau PAC dengan berat yang sama memiliki kapasitas adsorbsi yang sama.
• Kelarutan Adsorbat Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap pelarutnya sehingga lebih sulit diadsorbsi dibandingkan senyawa tidak larut. 
• Ukuran Molekul Adsorbat Tingkat adsorbsi pada aliphatic, aldehyde, atau alkohol biasanya naik diikuti dengan kenaikan ukuran molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan kenyataan bahwa gaya tarik antara karbon dan molekul akan semakin besar ketika ukuran molekul semakin mendekati ukuran pori karbon. Tingkat adsorbsi tertinggi terjadi jika pori karbon cukup besar untuk dilewati oleh molekul.
• pH Asam organik lebih mudah teradsorbsi pada pH rendah, sedangkan adsorbsi basa organik efektif pada pH tinggi. 
• Temperatur Tingkat adsorbsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun diikuti dengan penurunan temperatur

Adsorpsi Oleh Membran Zeolit 

Dalam keadaan normal maka ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang membentuk bulatan di sekitas kation. Bila kristal tersebut dipanaskan selama beberapa jam, biasanya pada temperatur 250-900 oC, maka kristal zeolit yang bersnagkutan berfungsi menyerap gas atau cairan. Daya serap (absorbansi) zeolit tergantung dari jumlah ruang hampa dan luas permukaan. Biasanya mineral zeolit mempunyai luas permukaan beberapa ratus meter persegi untuk setiap gram berat. Beberapa jenis mineral zeolit mampu menyerap gas sebanyak 30% dari beratnya dalam keadaan kering. Pengeringan zeolit biasanya dilakukan dalam ruang hampa dengan menggunakan gas atau udara kering nitrogen atau methana dengan maksud mengurangi tekanan uap ari terhadap zeolit itu sendiri ( Rakmatullah,dkk. 2008). Keuntungan lain dari penggunaan mineral zeolit sebagai bahan penyaring adalah pemilahan molekul zat yang terserap, disamping penyerapan berdasarkan ukuran garis tengah molekul ruang hampa. Apabila ada dua molekul atau lebih yang dapat melintas, tetapi karena adanya pengaruh kutub atau hubungan antara molekul zeolit itu sendiri dengan molekul zat yang diserap, maka hanya sebuah saja yang diloloskan, sedang yang lain ditahan atau ditolak. Molekul yang berkutub lebih atau tidak jenuh akan lebih diterima daripada yang tidak berkutub atau yang jenuh. Air dalam etanol dapat teradsorbsi karena gaya tarik dari permukaan membran zeolit lebih besar dari pada gaya tarik yang menahan air tersebut untuk tetap larut dalam etanol. Dengan memanfaatkan sifat fisik dan kimia zeolit tersebut yaitu sifat hidrofilik dan ukuran pori < 0.44 nm sehingga air dalam etanol dapat diserap secara sempurna dan pada akhirnya kemurniannya meningkat. Absorpsi tersebut merupakan fenomena permukaan yang terjadi pada saat molekul adsorbate tertarik dan menempel pada permukaan dari adsorbent. Gaya tarik tersebut disebabkan oleh gugus-gugus hidroksil yang berada di permukaan pori dari membran zeolit (Rakmatullah,dkk. 2008). Adsorpsi terjadi pada permukaan pori membran. Partikel zeolit memiliki tiga tipe pori, yaitu macropore dan micropore (masing-masing dengan ukuran >50nm dan <2nm). Di antara keduanya terdapat mesopore. Macropore merupakan jalan masuk ke dalam partikel menuju micropore. Macropore tidak berkontribusi terhadap besarnya luas permukaan membran zeolit. Sebaliknya, micropore adalah penyebab besarnya luas permukaan membran zeolit. Micropore tersebut sebagian besar terbentuk selama proses aktifasi. Pada micropore inilah sebagian besar peristiwa adsorpsi terjadi. 

Proses adsorpsi terjadi melalui tiga tahap, yaitu: 

1. macro transport: pergerakan material organik melalui sistem macropore membran zeolit.

2. micro transport: pergerakan material organik melalui sistem mesopore dan micropore dari membran zeolit. 3. sorption: melekatnya material organik pada permukaan membran zeolit, yaitu di permukaan macropore, mesopore dan micropore.