Adsorpsi Adsorpsi, Adsorben, dan Adsorbat

menggunakan beban pendinginan, sedangkan dengan menggunakan beban pendinginan didapatkan suhu evaporator sebesar 13.5°C pada tekanan 38.7 torr 5.16 kPa dan 13.4°C pada tekanan 45.1 torr 6.01 kPa. Pada percobaan yang dilakukan ini berhasil menurunkan temperatur rata-rata 5°C. Tetapi pada penelitian ini proses awal yang dilakukan adalah proses evaporasi-adsorpsi, kemudian dilanjutkan dengan proses generasi-desorpsi. [Lit.14]

2.5. Adsorpsi, Adsorben, dan Adsorbat

2.5.1. Adsorpsi

Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida cairan maupun gas terikat kepada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film lapisan tipis pada permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi, dimana fluida terserap oleh fuida lainnya dengan membentuk suatu larutan. Untuk mengetahui karakteristik yang terjadi dalam proses adsorpsi dapat diilustrasikan dengan gambar 2.5, padatan berpori pores yang menghisap adsorp dan melepaskan desorp suatu fluida disebut adsorben. Molekul fluida yang dihisap tetapi tidak terakumulasimelekat kepermukaan adsorben disebut adsorptive, sedangkan yang terakumulasimelekat disebut adsorbat. Desorpmelepaskan Universitas Sumatera Utara Sumber : Nishio A. FT UI 2008 Gambar 2.5. Adsorption Nomenclature Pada umumnya proses adsorpsi diklasifikasikan menjadi dua proses yaitu proses adsorpsi secara fisik yang disebabkan oleh gaya van der Waals, dan secara kimia yang disebabkan melalui reaksi kimia antara molekul-molekul adsorbat dengan atom-atom penyusun permukaan adsorben. Jika interaksi antara padatan dan molekul yang mengembun tadi relatif lemah, maka proses itu disebut sebagai adsorpsi fisik. Walaupun adsorpsi biasanya dikaitkan dengan perpindahan dari suatu gas atau cairan ke suatu permukaan padatan, perpindahan dari suatu gas ke suatu permukaan cairan juga terjadi. Substansi yang terkonsentrasi pada permukaan didefinisikan sebagai adsorbat dan material pada mana adsorbat terakumulasi didefinisikan sebagai adsorben. Pada dasarnya adsorben dibagi menjadi tiga yaitu, adsorben yang mengadsorpsi secara fisik karbon aktif, silika gel dan zeolit, adsorben yang Universitas Sumatera Utara mengadsorpsi secara kimia calcium chloride, metal hydrides, dan complex salts , dan compositeadsorbent adsorben yang mengadsorpsi secara kimia dan fisik. Proses adsorpsi atau penyerapan adalah fenomena fisik yang terjadi saat molekul-molekul gas atau cair dikontakan dengan suatu padatan dan sebagian dari molekul-molekul tadi mengembun pada permukaan padatan tersebut. Apabila interaksi antara padatan dan molekul yang mengembun tadi relatif lemah, maka proses ini disebut adsorpsi fisik yang terjadi hanya karena gaya van der Waals. Adsorpsi Secara Fisika Penyerapan yang digolongkan berdasarkan interaksi permukaan adsorben dengan adsorbat dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu penyerapan secara fisika adsorpsi dan penyerapan secara kimia absorpsi. Pada adsorpsi jenis ini, adsorpsi terjadi tanpa adanya reaksi antara molekul-molekul adsorbat dengan permukaan adsorben. Molekul-molekul adsorbat terikat secara lemah karena adanya gaya van der Waals. Adsorpsi ini relatif berlangsung cepat dan bersifat reversibel reversible. Karena dapat berlangsung di bawah temperatur kritis adsorbat yang relatif rendah, maka panas adsorpsi yang dilepaskan juga rendah. Adsorbat yang terikat secara lemah pada permukaan adsorben, dapat bergerak dari suatu bagian permukaan ke bagian permukaan lain. Peristiwa adsorpsi fisika menyebabkan molekul-molekul gas yang teradsorpsi mengalami kondensasi. Besarnya panas yang dilepaskan dalam proses adsorpsi fisika adalah kalor kondensasinya. Proses adsorpsi fisik terjadi tanpa memerlukan energi aktivasi, sehingga proses tersebut membentuk lapisan jamak multilayers pada permukaan adsorben. Ikatan yang terbentuk dalam adsorpsi fisika dapat diputuskan dengan Universitas Sumatera Utara mudah, yaitu dengan cara degassing atau pemanasan pada temperatur 150-200 C selama 2-3 jam. Sumber : [Lit.13] Gambar 2.6. Siklus Refrigerasi Adsorpsi Clapeyron Diagram Dalam adsorber: 1-2, panas masuk pemanasan isosteric; 2-3, panas masuk pemanasan isobarik dan desorpsi; 3-4, panas keluar pendinginan isosteric 3-4- 1, panas keluar pendinginan dan isobarikadsorpsi. Dalam evaporator- kondensor,:2’-3’ panas keluar kondensasi isobarik;3’-4’-1, efek pendinginan isosteric refrigerant pendingin diri dan isobarikpenguapan. Keterangan Gambar: Pasangan adsorben dan adsorbat untuk adsorpsi fisik salah satunya adalah: Proses adsorpsi karbon aktif metanol dankarbon aktif amonia sama, dan larutan adsorbat akan mengisi dan memenuhi pori-pori adsorben. Adsorpsi biasanya terjadi pada micropores, dimana volume jenis sekitar 0,15- 0,50 cm 3 g -1 , dan area permukaansekitar 95 dari luas seluruh permukaan karbon aktif. Fungsi dari Karbon aktif atau serat karbon aktif dengan amonia dan metanol Universitas Sumatera Utara besar pori adsorben yang relatif sedang dan besar sebagai penghantar molekul adsorbat ke mikropori. Karbon aktif - metanol merupakan salah satu yang paling umum digunakan, karena kuantitas adsorpsi besar dan panas adsorpsi rendah, yang sekitar 1800-2000 kJ kg. Paling utama konsumsi panas dalam fase desorpsi berkaitan dengan panas adsorpsi, nilai nilai yang rendah dari panas adsorpsi bermanfaat bagi COP. Karbon aktif metanol juga merupakan pasangan kerja yang sesuai untuk menggunakan panas matahari sebagai sumber panas karena suhu desorpsi rendah, dimana sekitar 100 C. Suhu yang lebih tinggi dari 120 C harus dihindari karena menurut Hu, dekomposisi metanol menjadi senyawa lain terjadi di atas suhu ini. Namun, karbon aktif metanol tidak dapat bekerja secara maksimal di bawah tekanan sub- atmosfer. Perlunya vakum di dalam mesin pada saat menggunakan pasangan ini meningkatkan kompleksitas manufaktur, dan mengurangi keandalan sistem, bahkan sebuah infiltrasi udara kecil dapat mengubah efisiensi mesin. Pasangan karbon aktif - amonia biasa digunakan. Dibandingkan dengan karbon aktif - metanol,walaupun kedua pasangan memiliki panas adsorpsi yang sama, namun pasangan karbon aktif amonia memiliki keuntungan dari tekanan kerja yang lebih tinggi, yaitu sekitar 16 bar di kondensasi temperatur 40 C. Karena operasi yang lebih tinggi tekanan pasangan karbon aktif amonia memiliki kinerja perpindahan massa lebih baik, dan waktu siklus dapat dikurangi. Keuntungan lain dari karbon aktif amonia bila dibandingkan dengan pasangan karbon aktif metanol adalah kemungkinan untuk menggunakan sumber panas pada 200 C atau di atas. Kerugian dari pasangan karbon aktif amonia Universitas Sumatera Utara berhubungan dengan toksisitas dan bau menyengat dari amonia, ketidakcocokan antara amonia dan tembaga, dan kuantitas adsorpsi siklus yang lebih kecil, jika dibandingkan dengan nilai yang diperoleh dengan pasangan karbon aktif metanol, pada kondisi kerja yang sama [Lit.13] Daya adsorpsi dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu : Faktor-faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi 1. Tekanan P, Tekanan yang dimaksud adalah tekanan adsorbat. Kenaikan tekanan adsorbat dapat menaikan jumlah yang diadsopsi. 2. Temperatur absolut T, Temperatur yang dimaksud adalah temperatur adsorbat. Pada saat molekul-molekul gas atau adsorbat melekat pada permukaan adsorben akan terjadi pembebasan sejumlah energi yang dinamakan pristiwa exothermic. Berkurangnya temperatur akan menambah jumlah adsorbat yang teradsopsi demikian juga untuk pristiwa sebaliknya. 3. Interaksi Potensial E, interaksi potensial antara adsorbat dengan dinding adsorben sangat bervariasi, tergantung dari sifat adsorbat-adsorben. [Nishio A. FT UI 2008]

2.5.2. Adsorben Karbon Aktif