Ekstraksi

• Ekstrasi, pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan atau cairan dengan bantuan pelarut dimana pemisahan terjadi atas dasar perbedaan kelarutan dari komponen-komponen dalam campuran

• Proses ekstraksi terdiri dari tahap-tahap berikut:

- Pencampuran bahan ekstraksi dan pelarut

- Pemisahan larutan ekstrak dari rafinat

- Isolasi ekstrak dari larutan ekstrak

Proses Ekstraksi

Pencampuran

Pemisahan

Larutan ekstrak Residu ekstraksi

Isolasi

Pelarut Ekstrak

Pelarut Bahan ekstark

Kriteria Pemilihan Pelarut

• Selektifitas, hanya melarutkan ekstrak yang diinginkan

• Kelarutan, kemampuan melarutkan ekstrak besar

• Kemampuan tidak saling campur, tidak saling campur dengan bahan ekstraksi

• Kerapatan, mempunyai perbedaan kerapatan yang besar dengan bahan ekstraksi

• Reaktivitas, Tidak menyebabkan reaksi kimia dengan bahan ekstraksi

• Titik didih, mempunyai perbedaan titik didih besar antara pelarut dengan ekstrak.

PEMILIHAN PELARUT

Selektifitas

Titik didih

Kemampuan tak bercampur

Reaktivitas

Kerapatan

Kelarutan

Alat Ekstraksi (Ekstraktor)• Alat Ekstraksi (ekstraktor) dibagi 2 (dua)

1. Ekstraktor padat-cair

- Ekstraktor tak kontinyu

- Ekstraktor kontinyu

2. Ekstraktor Cair-cair

- Ekstraktor tak kontinyu

- Ekstraktor kontinyu.

Ekstraktor Padat-Cair Tak kontinyu

1. Tangki Pengaduk

• Ekstraktor tangki pengaduk merupakan alat paling sederhana untuk ekstraksi.

• Bahan ekstraksi padat dicampur beberapa kali dengan pelarut segar dalam tangki pengaduk

• Larutan ekstrak dipisahkan dengan penjernihan atau penyarringan.

Pelarut Bahan Ekstraksi

Penyaringan/Penjernihan

Ekstraktor Padat-Cair Tak kontinyu2. Tangki dengan pelat ayak.

• Alat ini terdiri dari tangki pengaduk yang dilengkapi dengan pelat ayak dan saringan pada bagian dalam tangki

• Bahan ekstraksi diletakan di atas pelat ayak horisontal, pelarut dialirkan dari atas ke bawah dan dilakukan pengadukan pada bagian atas pelat ayak

• Ekstraktor ini sesuai untuk bahan padat yang tidak terlalu halus.

Pelarut Bahan ekstraksi

Penyaringan

Isolasi

Ekstraktor Padat-Cair Tak kontinyu

3.Tangki pelat ayak dengan ketel destilasi

• Alat terdiri dari tangki pelat ayak yang dilengkapi dengan kondensor dan ketel destilasi

• Larutan ekstrak dari tangki masuk ke ketel destilasi, pelarutnya diuapkan dan dikondensasi dalam kondensor, masuk kembali ke ekstraktor

• Mempunyai keuntungan :penggunaan pelarut

relatif kecil, kerugiannya : banyak menggunakan energi.

Umpan PelarutKondenser

Ekstraktor

Ketel Destilasi

Larutan Ekstrak

Ekstraktor Padat-Cair Kontinyu1. Ekstraktor Keranjang (bucket-

wheel extractor)

• Bahan ekstrak terus menerus dimasukka ke dalam sel-sel yang berbentuk sektor dari sebuah rotor yang berputar lambat mengelilingi poros vertikal.

• Bagian bawah sel ditutup oleh pelat ayak, dan bahan padat dibasahi dari arah berlawanan oleh pelarut. Pelarut dipompa dari sel ke sel dan disiramkan ke atas bahan padat.

Larutan ekstrak

Pelarut

Bahan ekstraksi

Ekstraktor Padat-Cair Kontinyu2. Ekstraktor Sabuk (belt

extractor)• Bahan ekstraksi

diumpankan secara kontinyu di atas sabuk ayak yang melingkar.

• Di sepanjang sabuk bahan dibasahi oleh pelarut atau larutan ekstrak dengan konsentrasi yang meningkat.

Larutan Ekstrak

Rafinat

Pelarut

Bahan ekstraksi

Ekstraktor Cair-cair tak kontinyu

• Tangki Pengaduk

• Ekstraktor tangki pengaduk untuk ekstraksi cair-cair terdiri dari tangki yang bagian bawahnya runcing (dilengkapi dengan perkakas pengaduk, penyalur bawah, dan kaca intip.

• Bahan ekstrak cair dicampur berulangkali dengan pelarut segar dalam tangki pengaduk. Larutan ekstraksi yang

dihasilkan dipiasahkan dengan cara penjernihan (pengaruh gaya berat)

Bahan ekstraksiPelarut

Isolasi

Ekstraktor Cair-cair kontinyu

1. Kolom denyut (Pulsating column)

• Kolom denyut adalah kolom pelat ayak dan kolom benda pengisi, yang seluruh cairannya dibuat berosilasi terus menerus dengan bantuan pompa toraks.

• Pompa toraks diletakan pada bagian bawah kolom, efek denyut menghasilkan fasa ringan terdesak melalui lubang-lubang pelat ayak pada saat torak bergerak maju. Pada saat toraks bergerak mundur, fasa berat dihisap kebawah melalui lubang pelat ayak.

Fasa bertat

Fasa ringan

Rafinat

Larutan ekstraksi

Ekstraktor Cair-cair kontinyu

2. Kolom Rotasi (Rotary column)

• Pada kolom rotasi, disepanjang kolom terdapat perkakas pengaduk yang mirip cakram. Cakram terpasang pada sebuah poros vertikal di dalam kolom.

• Kedua cairan mengalir dalam arah berlawanan secara berganti masuk keruang-ruang pencampur (kedua cairan dicampurkan oleh cakram-cakram berputar) dan ruang-ruang pemisahan.

Fasa berat

Fasa ringan

Larutan ekstrak

Rafinat

Sorpsi

• Sorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran cair atau campuran gas; bahan yang akan dipisahkan terikat pada permukaan padatan atau cairan yang disebut bahan sorpsi (sorben)

• Dari jenis ikatan, sorpsi dibagi menjadi

- Adsorpsi: pengikatan bahan pada permukaan sorben padat dengan cara pelekatan

- Absorpsi: Pengikatan bahan pada permukaan cair dengan cara pelarutan.

Adsorpsi

• Adsorpsi adalah suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan sorben padat dan diikat oleh gaya-gaya yang bekerja pada permukaan tersebut.

• Contoh-contoh adsorpsi:- Pengeringan udara atau gas-gas lain- Pemisahan bahan yang mengandung racun atau yang berbau busuk dari udara buang- Penghilangan warna larutan- Pemisahan bahan organik dari air

• Kecepatan adsorpsi tergantung pada:- perbedaan konsentrasi- luas permukaan adsorben- ukuran partikel- porositas adsorben- tekanan (gas)- Viskositas (cairan)

Kecepatan adsorpsi

Adsorpsi

• Adsorben, bahan padat dengan luas permukaan dalam yang sangat besar. Permukaan yang luas terbentuk karena banyaknya pori yang halus pada permukaan padat tersebut.

• Biasnya luas permukaan adsorben sekitar 200-1000m2/g, diameter pori sebesar 0,0003-0,02 μm.

• Regenerasi adsorben:pemanasan, penurunan tekanan, pencucian dengan bahan yang tak dapat diadsorpsi, pendesakan dengan bahan yang lebih baik diadsorpsi, dan ekstraksi dengan pelarut.

• Adsorben yang umum digunakan:- Karbon aktif- Silika gel- Aluminium oksida- Moleculaer sieve

Peralatan Adsorpsi

• Alat-alat adsorpsi umumnya terdiri dari unggun adsorben diam, dalam tangki silinder vertikel (adsorber).

• Unggun dilewati oleh campuran yang akan dipisahkan (gas atau cairan) yang mengalir dari bawah ke atas.

• Alat adsorpsi biasanya terdiri dari 2 buah adsorber yang dipasang seri, ini berguna untuk proses kontinyu dimana regenerasi adsorben tidak menghambat proses.

Sorpsi

Gas

Pelarut Uap

Uap Air

Regenerasi

AirPelarut

Absorpsi• Absorpsi ialah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas

dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan sorben cair yang diikuti dengan pelarutan.

• Absorbsi digunakan untuk: pembersihan gas (misalnya gas buang), pemisahan campuran gas, dan proses kimia (pembuatan asam sulfat, absorpsi SO3; pembuatan asam nitrat, absorpsi NO dan NO2).

• Kecepatan absorpsi:- perbedaan konsentrasi- luas permukaan absorben- suhu- tekanan- viskositas

Absorpsi• Absorben, cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan

diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara kimia.

• Absorben harus mempunyai persyaratan sbb:- daya pelarutan besar- selektif- tekanan uap rendah- viskositas rendah- stabil terhadap suhu- murah.

• Absorben yang sering digunakan:- Air; untuk untuk gas yang dapat larut dan debu- NaOH; untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam- H2SO4; untuk gas-gas alkali.

Alat absorbsi• Alat absorbsi, disebut juga absorber adalah tempat

campuran gas dan absorben dikontakan satu sama lain secara intensif, biasanya dalam arah yang berlawanan.

• Untuk maksud tersebut absorben didistribusikan sebaik mungkin dengan bantuan: penyemprot, benda pengisi, pelat, benda rotasi.

• Alat-alat absorpsi yang terpenting adalah alat pencuci:- Menara pencuci (scrubber tower)- Pencuci pusaran- Pencuci rotasi

Alat absorpsi

1. Menara pencuci• Menara pencuci terdiri

dari bejana berbantuk silinder yang diisi dengan benda jejal (packing) dan alat penyemprot air.

• Gas/udara buang dialirkan dari bagian bawah menara dan diperciki air bersih dari bagian atas menara.

Udara buang

Air kotor

Udara bersih

Air bersih

Alat Absorpsi2. Pencuci Pusaran • Pada pencuci pusaran, udara

buang masuk dalam air pencuci yang berpusar oleh alat pusaran sehingga terjadi pembasahan menyeluruh dari partikel debu dalam udara buang.

• Campuran air-gas terpisah karena tetes air dan debu jatuh kembali ke dalam bejana penyedia air dan gas bersih akan keluar.

• Pencuci pusaran sesuai untuk debu berukuran kasar.

Udara buang

Air kotor

Udara bersih

Pemisah tetesan

Air bersih

Alat Absorpsi

3. Pencuci Rotasi• Cairan pencuci

didistribusikan ke dalam suatu ruangan oleh sebuah cakram yang berputar sehingga terbentuk lapisan tetesan air.

• Udara buang yang mengandung debu melewati lapisan tersebut sehingga terjadi pemisahan debu yang intensif.

Udara buang Udara bersih

Air bersihAir kotor

Pertukaran Ion

• Pertukaran ion adalah proses dimana ion-ion dari suatu larutan elektrolit diikat oleh permukaan bahan padat (penukar ion), sebagai pengganti ion-ion tersebut ion-ion dari bahan padat diberikan ke dalam larutan.

• Penukar ion adalah bahan padat yang mengandung bahan aktif dengan ion-ion yang dapat dipertukarkan.

• Penukar ion dibagi dua:- Penukar kation (bersifat asam)R- - H+ + Na+ R- - Na+ + H+

- Penukar anion (bersifat basa)R+ - OH- + Cl- R+ - Cl- + OH-

Penukar Ion

• Penukar ion umumnya berupa bahan organik yang dibuat secara sintetik dan mengandung bagian aktif yang dapat dipertukarkan, contoh:- penukar kation: kelompok asam sulfo –SO3-H+ (dengan sebuah ion H+ yang dapat ditukar)- penukar anion: kelompok amonium kuartener –N-(CH)3

+OH- (dengan sebuah ion OH- yang dapat ditukar)

• Sifat-sifat penukar ion yang diharapkan: daya pengambilan besar (kapasitas), selektifitas besar, kecepatan petukaran besar, ketahanan terhadap suhu dan pengaruh kimia.

• Regenerasi penukar ion:- regenerasi penukar kation (dengan asam encer, HCl)R- - Na+ + H+ R- - H+ + Na+

- regenerasi penukar anion (dengan basa encer, NaOH)R+ - Cl- + OH- R+ - OH- + Cl-

Alat Penukar Ion1. Alat pelunakan air• Alat

pelunakan/menghilangkan kesadahan air terdiri dari kolom yang bersisi resin penukar kation.

• Air yang akan diolah dialirkan dari bagian atas kolom dan hasilnya diukur dengan alat pengukur konduktivitas pada bagian bawah kolom.

• Regenerasi resin penukar kation dilakukan dengan mengalirkan garam dapur (NaCl) pada bagian atas kolom.

Air mentahRegenerasi dengan larutan NaCl

Penukar kation

Ca(HCO3)2

Mg(HCO3)2

CaSO4

MgSO4

CaCl2MgCl2

CaCl2

MgCl2

Air

H2CO3

Na2SO4

NaCl

Na2SO4

NaCl

Penghilangan gas CO2

Alat Penukar Ion2. Alat demineralisasi air kolom ganda• Alat demineralisasi air umumnya terdiri

dari dua kolom yang berisi penukar kation dan penukar anion yang dipasang seri.

• Alat demineralisasi dilengkapi alat konduktivitas yang merupakan ukuran untuk konsentrasi ion

• Pada proses kolom ganda, air mentah mula-mula masuk ke dalam kolom penukar kation (semua kation dalam air ditukar dengan ion hidrogen) dan diteruskan ke dalam kolom penukar anion ( semua anion ditukar dengan ion hidroksida). Ion hidrogen dan ion hidroksida akan membentuk molekul air.

• Regenerasi dengan HCl encer pada penukar kation dan NaOH encer pada penukar anion, kelebihan pelarut regenerasi dapat dicuci dengan air.

Penukar anion

Penukar kation

Air bebas mineral

Air buangan regenerasi

NaOH

Air mentah

HCl

ReaktorReaktor adalah suatu wadah tempat terjadinya

reaksi kimia dari reaktan tertentu menjadi produk tertentu pada kondisi operasi tertentu.

Jenis-jenis reaktor:

- Reaktor batch (batch reactor)

- Reaktor Tangki pengaduk kontinyu (CSTR, continuous stirred tank reactor)

- Reaktor fixed-bed (reaktor katalitik)

Reaktor Batch

• Tangki Pengaduk (Stirred Tank)Tangki pengaduk adalah bejana

pengaduk tertutup berbentuk silineder, yang terdiri dari: impeler, motor pengaduk, mantel, lubang khusus (pemasukan bahan, alat ukur:termometer, manometer).

Reaktor batch umumnya digunakan untuk skala produksi kecil dan mempunyai waktu tinggal/campur relatif lama sehingga menghasilkan produk yang homogen. Tetapi mempunyai biaya operasi yang mahal dan tidak efisien untuk skala produksi besar.

motor

termometer

impeler

Buangan produk

mantel

Feed

Continuos Stirred Tank Reactor (CSTR)

• CSTR, merupakan reaktor batch yang dipasang seri sehingga dapat bekerja secara kontinyu.

• Kelebihannya dari reaktor batch dapat dioperasikan untuk skla produksi yang lebih besar.

umpan

Produk

Reaktor Katalitik

• Reaktor katalitik merupakan reaktor tabung (tubular) yang didalamnya terdapat katalis yang dipaking (fixed-bed/packed).

• Reaktor katalis biasanya digunakan pada kondisi suhu yang realtif lebih rendah dibanding reaktor lain sehingga dapat meningkatkan efisiensi energi.

Umpan

Produk

katalis