31
Gambar 2.3 Abu cangkang kelapa sawit
Arang adalah suatu padatan berpori yang mengandung 85-95 karbon dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada
suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung
karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi Sembiring, 1995 Secara umum faktor yang menyebabkan adanya daya serap karbon aktif
antara lain adalah: 1. Dengan adanya pori-pori mikro yang sangat banyak jumlahnya pada
karbon aktif, akan menimbulkan gaya kapiler yang menyebabkan adanya daya serap.
2. Luas permukaan yang dimiliki karbon aktif dapat menimbulkan daya serap.
2.6 TANAH LIAT CLAY
Clay dikenal sebagai tanah liat Argiles, merupakan sejenis mineral halus berbentuk kepingan, gentian atau hablur yang terbentuk dari batuan sedimen
sedimensary rock dengan ukuran butir 1256 mm. Pada umumnya ada 2 jenis clay yaitu ball clay dan fire clay.
Ball clay digunakan pada keramik putih karena memiliki plastisitas dan tegangan patah tinggi serta tidak pernah digunakan sendiri. Fire clay terdiri dari
tiga jenis yaitu flin fire clay yang memiliki struktur kuat, plastik fire clay
Universitas Sumatera Utara
32
memiliki workability yang baik dan high alumina clay yang sering dipergunakan
untuk refraktori dan bahan tahan api. Nurhakim:2009
2.7 DESAIN DAN STRUKTUR KATALIS
Karakteristik tekstur katalis dapat dijelaskan melalui parameter, seperti: laus permukaan, volum pori, densitas pellet, radius pori rata-rata tekstur dan
distribusi ukuran pori.
Gambar 2.4 Karakteristik Teknis dari Katalis Istadi:2011
Aktivitas dan selektivitas katalis yang tinggi di desain dengan memilih komponen kimia yang benar menggunakan cara-cara pembuatan tertentu sehingga
menghasilkan katalis dengan luas permukaan yang diinginkan serta memformulasikan pellet katalis agar situs aktif dapat mudah diakses pada
umumnya.
Aliran Fluida:
Ditribusi Aliran Penurunan tekanan
Kekuatan Mekanik
Aktivitas Tinggi:
Aktivitas Bahan Kimia Permukaan aktif spesifik yang tinggi
Pelet berpori
Ukuran Bentuk
Aktivitas
Kekuatan Porositas
Umur Panjang
Stabilitas
Tahan terhadap: Sinetring, racun Katalis, fouling
Pelet katalis
Universitas Sumatera Utara
33
2.7.1 Komponen-Komponen Katalis
Pada umumnya katalis tersusun dari beberapa komponen antara lain:
2.7.1.1 Komponen Aktif
Komponen aktif merupakan komponen katalis yang bertanggung jawab terhadap reaksi kimia yang utama. Pemilihan komponen aktif, promoter
dan penyangga Support dapat dilihat pada gambar 2.5 di bawah ini
Gambar 2.5 Hubungan antara komponen aktif, pendukung dan promotor dalam sistem katalis Istadi:2011
2.7.1.2 Penyangga Support
Penyangga support atau dinamakan juga sebgai pembawa Carrier mempunyai banyak fungsi. Fungsi yang paling penting adalah menjaga agar luas
Fungsi:
- Aktivitas kimia
Jenis:
- Logam - Oksida dan Sulfida
- Semi konduktor - Oksida dan Sulfida
Fungsi:
- Luas permukaan yang tinggi - Porositas
- Sifat-sifat mekanis - Stabilitas
- Fungsi ganda aktivitas - Modifikasi komponen aktif
Jenis:
- Logam - Oksida dan sulfide
- Semi konduktor - Oksidan dan Sulfida isolator
Komponen aktif
Penyangga Support
Promotor
Fungsi:
- Struktural - Penghambat aktivitas
- Promosi aktivitas
Fungsi pada komponen aktif:
- Elektronik - Morfologi racun
Jenis:
- Oksida dengan titik leleh tinggi
- Tanah liat - Karbon
Katalis
Universitas Sumatera Utara
34
permukaan komponen aktif tetap besar. Sebagai contoh adalah katalis platinium pt sebagai logam aktif untuk proses untuk proses reformasi katalitik, dan
pembersihan knalpot kendaraan secara katalitik. Kristal platinium harus mempunyai luas permukaan besar. Platinium mempunyai titik leleh pada suhu
1774 C.
Katalis Catalyst didefenisihkan sebagai suatu zat kimia yang dapat menaikan laju reaksi dan terlibat dalam reaksi kimia walaupun zat itu sendiri tidak
ikut beraksi secara permanen. Sehingga katalis dapat berfungsi mengarahkan reaksi ke arah reaksi yang diinginkan. Jika katalisnya ZnO maka produk reaksi
adalah metanol. Katalis sangat berguna untuk memanipulasi selektifitas yang
tidak berubah selama bereaksi.
Katalis adalah zat yang meningkatkan laju reaksi kimia tanpa ikut terpakai. Katalis dapat bereaksi membentuk zat antara, tetapi akan diperoleh kembali dalam
tahap reaksi berikutnya. Katalis mempercepat reaksi dengan menyediakan serangkaian tahapan elementer dengan kinetika yang lebih baik dibandingkan jika
tanpa katalis. Dalam banyak kasus, katalis meningkatkan laju dengan cara menurunkan energi aktivasi reaksinya. Istadi, 2011
Tabel 2.2 Klasifikasi komponen aktif berdasarkan sifat konduktifitas listriknya Istadi, 2011 dan spesifikasnya sebagai berikut.
Kelompok KondiktivitasJenis
Reaksi Aplikasi Reaksi
Contoh Katalis
Logam Konduktor,
Redoks Hidrogenasi,
Hidrogenolisis Oksidasi
Fe, Ni, Pt Pd, Cu, Ag
Oksida dan Sulfida
Semikonduktor Redoks
Hidrogenasi Selektif Hidrogenolisis
Oksidasi Ni, ZnO, CuO
Cr
2
O
3
, MoS
2
Oksida Insulator
Polimerisasi Isomerisasi
Perengkahan Cracking Dehidrasi
Al
2
O
3,
SiO
2
MgO, SiO
2
, - Al
2
O
3
Zeolit
Universitas Sumatera Utara
35
Peningkatan aktivitas katalis mempunyai beberapa keuntungan antara lain yaitu: 1. Laju reaksi yang tinggi untuk kondisi reaksi yang sama.
2. Laju reaksi yang ekuivalen tetapi hasil reaksi yang lebih banyak atau reaktor yang lebih kecil.
3. Laju reaksi yang ekivalen pada suhu dan tegangan yang lebih rendah, dimana keseimbangan meningkat, operasi menjadi lebih mudah, deaktifasi
menjadi lebih kurang atau selektivitas yang lebih baik.
2.7.1.3 Promotor
Promotor merupakan senyawa ketiga yang ditambahkan ke dalam sistem katalis, biasanya dalam jumlah kecil saja. Tujuan pemberian promotor ini adalah
untuk menghasilkan aktivitas, selektivitas dan efek stabilitas yang diinginkan. Promotor dapat diandaikan sebagai bumbu dalam masakan.
Promotor didesain untuk membantu penyanggan atau komponen aktif. Salah satu peran penting dari promotor adalah dalam mengendalikan stabilitas
katalis. Beberapa kasus lain, promotor ditambahkan ke dalam struktur katalis atau penyangga untuk menghambat mekanisme reaksi tertentu yang tidak diinginkan,
seperti pembentukan karbon coke. Coking ini berasal dari perengkahan di situs asam Bronsted yang diikuti polimerisasi dengan katalis asam untuk menghasilkan
CH
x n
. Cooking ini memenuhi pori dan memblokade lubang pori.
2.7.2 Desain Katalis
Desain katalis yang sukses memerlukan kombinasi pengalaman- pengalaman unik dengan pengetahuan yang berhubungan dengan pengalaman
tersebut. Diskusi tentang pengembangan proses adalah dasar penting di dalam mendesain katalis, penekanannya adalah pada apa yang dibutuhkan oleh proses
itu. Target reaksi adalah sangat penting. Faktor-faktor penting yang perlu diperhatikan adalah ukuran partikel, ukuran pori, kekuatan, selektivitas, aktivitas,
stabilitas dan formulasi.
Universitas Sumatera Utara
36
2.8 KATALIS KONVERTER
Sebuah catalytic converter adalah instrumen yang mengubah bahan kimia beracun dalam gas buang dari mesin pembakaran internal menjadi zat berbahaya
lebih sedikit. Di dalam catalytic converter, sebuah katalis merangsang reaksi kimia yang beracun, produk samping dari pembakaran dikonversi menjadi zat
yang kurang beracun dengan cara katalis reaksi kimia. Reaksi spesifik bervariasi sesuai dengan jenis katalis yang didispersikan. Sebagian besar kendaraan pada
bensin dilengkapi dengan three way converter, dinamakan demikian karena itu mengkonversi tiga polutan utama dalam knalpot mobil yaitu reaksi mengkonversi
karbon monoksida CO dan karbon tak terbakar HC, serta oksidasi nitrogen NO
x
untuk menghasilkan karbondioksida CO
2
, nitrogen N
2
, dan air O
2
. Pada kendaraan bermotor berbahan bakar bensin, biasanya digunakan three
way cataliytic converter, sebuah katalik konverter mempunyai tiga tugas secara sumultan yaitu:
1.
Pengurangan oksida nitrogen untuk nitrogen dan oksigen :
2NO
x
→ NO
2
+ N
2
2. Oksidasi karbon monoksida menjadi karbon dioksida : 2 CO + O
2
→
2 CO
2
3. Oksidasi hidrokarbon yang tidak terbakar HC menjadi karbon dioksida dan air: C
x
H
2x+2
+ [3x+12] O
2
→ x CO
2
+ x + 1 H
2
O
Ketiga reaksi terjadi paling efisien bila catalytic conveter menerima gas buang dari mesin sedikit di atas titik stoikiometri. Titik ini adalah antara 14,6 dan
14,6 bagian udara untuk 1 bagian bahan bakar bensin. Rasio untuk bahan bakar gas cair LPG, gas alam dan etanol bahan bakar adalah masing-masing sedikit
berbeda, membutuhkan pengaturan sistem bahan bakar dimodifikasi saat menggunakan bahan bakar tersebut. Secara umum, mesin dilengkapi dengan 3-
way catalytic converter dilengkapi dengan komputerisasi loop tertutup impan balik bahan bakar injeksi sistem menggunakan satu atau lebih sensor oksigen,
meskipun pada awal penyebaran tiga cara konverter, karburator dilengkapi untuk kontrol umpan balik campuran yang digunakan.
Dengan demikian reaksi yang terjadi dalam katalik konverter adalah proses reduksi dan oksidasi, dimana ada logam yang berfungsi sebagai okksidator dan
Universitas Sumatera Utara
37
reduktor, selain itu terdapat juga bahan pendukung secara mekanis yang disebut sebagai substrat yaitu tempat dimana logam-logam katalis didispersikan serta
terdapat juga bahan washcoat yang berfungsi untuk mendispersikan logam katalis ke seluruh permukaan substrat sehingga memungkinkan reaksi reduksi dan
oksidasi terjadi di keseluruhan permukaan substrat.
2.9 PEMBUATAN KERAMIK
