Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik.

Absorben

Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secar a reaksi kimia.Absorben sering juga disebut sebagai cairan pencuci.Persyaratan absorben :

1. Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang sebesar mungkin (kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil).

2. Selektif3. Memiliki tekanan uap yang rendah4. Tidak korosif.5. Mempunyai viskositas yang rendah6. Stabil secara termis.7. Murah

Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air (untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam) dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).

Kolom Absorpsi

Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.

Struktur dalam absorber

1. Bagian atas: Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.2. Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah

untuk diabsorbsi3. Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.

Prinsip Kerja Kolom Absorbsi

1. Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi,pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia.

2. Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat.

Dasar-dasar Absorpsi

Oct 23

Posted by Muhammad Yusuf Firdaus

Absorpsi adalah suatu proses pemisahan suatu komponen fluida dari campurannya dengan menggunakan solven atau fluida lain. Absorpsi dapat dilakukan pada fluida yang relatif berkonsentrasi rendah maupun yang bersifat konsentrat. Prinsip operasi ini adalah memanfaatkan besarnya difusivitas molekul-molekul gas pada larutan tertentu. Dengan demikian bahan yang memiliki koefisien partisi hukum Henry rendah sangat disukai dalam operasi ini.

Tujuan dari operasi ini umumnya adalah untuk memisahkan gas tertentu dari campurannya. Biasanya campuran gas tersebut terdiri dari gas inert dan gas yang terlarut dalam cairan. Cairan yang digunakan juga umumnya tidak mudah menguap dan larut dalam gas. Sebagai contoh yang umum dipakai adalah absorpsi amonia dari campuran udara-amonia oleh air. Setelah absorpsi terjadi, campuran gas akan di-recovery dengan cara distilasi.

Peristiwa absorpsi adalah salah satu peristiwa perpindahan massa yang besar peranannya dalam proses industri. Operasi ini dikendalikan oleh laju difusi dan kontak antara dua fasa. Operasi ini dapat terjadi secara fisika maupun kimia. Contoh dari absorpsi fisika antara lain sistem amonia-udara-air dan aseton-udara-air. Sedangkan contoh dari absorpsi kimia adalah NOx-udara-air, dimana NOx akan bereaksi dengan air membentuk HNO3.

Peralatan yang digunakan dalam operasi absorpsi mirip dengan yang digunakan dalam operasi distilasi. Namun demikian terdapat beberapa perbedaan menonjol pada kedua operasi tersebut, yaitu sebagai berikut:

Umpan pada absorpsi masuk dari bagian bawah kolom, sedangkan pada distilasi umpan masuk dari bagian tengah kolom.

Pada absorpsi cairan solven masuk dari bagian atas kolom di bawah titik didih, sedangkan pada distilasi cairan solven masuk bersama-sama dari bagian tengah kolom.

Pada absorpsi difusi dari gas ke cairan bersifat irreversible, sedangkan pada distilasi difusi yang terjadi adalah equimolar counter diffusion.

Rasio laju alir cair terhadap gas pada absorpsi lebih besar dibandingkan pada distilasi.

Jenis Menara Absorpsi

a. Sieve Tray

Bentuknya mirip dengan peralatan distilasi. Pada Sieve Tray, uap menggelembung ke atas melewati lubang-lubang sederhana berdiameter 3-12 mm melalui cairan yang mengalir. Luas penguapan atau lubang-lubang ini biasanya sekitar 5-15% luas tray. Dengan mengatur energi kinetik dari gas dan uap yang mengalir, maka dapat diupayakan agar cairan tidak mengalir melaui lubang-lubang tersebut. Kedalaman cairan pada tray dapat dipertahankan dengan limpasan (overflow) pada tanggul (outlet weir).

b. Valve Tray

Valve Tray adalah modifikasi dari Sieve Tray dengan penambahan katup-katup untuk mencegah kebocoran atau mengalirnya cairan ke bawah pada saat tekanan uap rendah. Dengan demikian alat ini menjadi sedikit lebih mahal daripada Sieve Tray, yaitu sekitar 20%. Namun demikian alat ini memiliki kelebihan yaitu rentang operasi laju alir yang lebih lebar ketimbang Sieve Tray.

c. Spray Tower

Jenis ini tidak banyak digunakan karena efisiensinya yang rendah.

d. Bubble Cap Tray

Jenis ini telah digunakan sejak lebih dari seratus tahun lalu, namun penggunaannya mulai digantikan oleh jenis Valve Tray sejak tahun 1950. Alasan utama berkurangnya penggunaan

Bubble Cap Tray adalah alasan ekonomis, dimana desain alatnya yang lebih rumit sehingga biayanya menjadi lebih mahal. Jenis ini digunakan jika diameter kolomnya sangat besar.

e. Packed Bed

Jenis ini adalah yang paling banyak diterapkan pada menara absorpsi. Packed Column lebih banyak digunakan mengingat luas kontaknya dengan gas. Packed Bed berfungsi mirip dengan media filter, dimana gas dan cairan akan tertahan dan berkontak lebih lama dalam kolom sehingga operasi absorpsi akan lebih optimal.

Beragam jenis packing telah dikembangkan untuk memperluas daerah dan efisiensi kontak gas-cairan. Ukuran packing yang umum digunakan adalah 3-75 mm. Bahan yang digunakan dipiluh berdasarkan sifat inert terhadap komponen gas maupun cairan solven dan pertimbangan ekonomis, antara lain tanah liat, porselin, grafit dan plastik. Packing yang baik biasanya memenuhi 60-90% dari volume kolom.

Pemilihan Solven

Pemilihan solven umumnya dilakukan sesuai dengan tujuan absorpsi, antara lain:

Jika tujuan utama adalah untuk menghasilkan larutan yang spesifik, maka solven ditentukan berdasarkan sifat dari produk.

Jika tujuan utama adalah untuk menghilangkan kandungan tertentu dari gas, maka ada banyak pilihan yang mungkin. Misalnya air, dimana merupakan solven yang paling murah dan sangat kuat untuk senyawa polar.

Terdapat beberapa hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan solven, yaitu:

a. Kelarutan Gas

Kelarutan gas harus tinggi sehingga meningkatkan laju absorpsi dan menurunka kuantitas solven yang diperlukan. Umumnya solven yang memiliki sifat yang sama dengan bahan terlarut akan lebih mudah dilarutkan. Jika gas larut dengan baik ddalam fraksi mol yang sama pada beberapa jenis solven, maka dipilih solven yang memiliki berat molekul paling kecil agar didapatkan fraksi mol gas terlarut yang lebih besar. Jika terjadi reaksi kimia dalam operasi absorpsi maka umumnya kelarutan akan sangat besar. Namun bila solven akan di-recovery maka reaksi tersebut harus reversible. Sebagai contoh, etanol amina dapat digunakan untuk mengabsorpsi hidrogen sulfida dari campuran gas karena sulfida tersebut sangat mudah diserap pada suhu rendah dan dapat dengan mudah dilucut pada suhu tinggi. Sebaliknya, soda kostik tidak digunakan dalam kasus ini karena walaupun sangat mudah menyerap sulfida tapi tidak dapat dilucuti dengan operasi stripping.

b. Volatilitas

Pelarut harus memiliki tekanan uap yang rendah, karena jika gas yang meninggalkan kolom absorpsi jenuh terhadap pelarut maka akan ada banyak solven yang terbuang. Jika diperlukan dapat digunakan cairan pelarut kedua yang volatilitasnya lebih rendah untuk menangkap porsi gas yang teruapkan. Aplikasi ini umumnya digunakan pada kilang minyak dimana terdapat menara absorpsi hidrokarbon yang menggunakan pelarut hidrokarbon yang cukup volatil dan di bagian atas digunakan minyak nonvolatil untuk me-recovery pelarut utama. Demikian juga halnya dengan hidrogen sulfida yang diabsorpsi dengan natrium fenolat lalu pelarutnya di-recovery dengan air.

c. Korosivitas

Solven yang korosif dapat merusak kolom.

d. Harga

Penggunaan solven yang mahal dan tidak mudah di-recovery akan meningkatkan biaya operasi kolom.

e. Ketersediaan

Ketersediaan pelarut di dalam negeri akan sangat mempengaruhi stabilitas harga pelarut dan biaya operasi secara keseluruhan.

f. Viskositas

Viskositas pelarut yang rendah amat disukai karena akan terjadi laju absorpsi yang tinggi, meningkatkan karakter flooding dalam kolom, jatuh-tekan yang kecil dan sifat perpindahan panas yang baik.

g. Lain-lain

Sebaiknya pelarut tidak memiliki sifat racun, mudah terbakar, stabil secara kimiawi dan memiliki titik beku yang rendah.

Mekanisme Absorpsi

1. Difusi Pasif

Zat aktif dapat melarut dalam konstituen membraner pelaluan terjadi menurut suatu gradient atau

perbedaan (konsentrasi atau elektrokimia-potensial kimia), tanpa menggunakan energi atau

kekuatan sampai di suatu keadaan kesetimbangan di kedua sisi membrane.

Obat harus larut dalam air dari pada tempat absorpsi melewati membrane semi permeable, obat

tidak terionisir dan bukan metabolit (=obat tidak berubah ) → ion tidak larut dalam lipid sehingga

tidak dapat menembus membran.

Gaya pendorong (driving force) untuk perpindahan solute kompartemen luar ke kompartemen

dalam ialah gradient konsentrasi yaitu perbedaan konsentrasi di kedua sisi membran.

Difusi pasif ditekankan pada:

Proses difusi zat melalui membrane lipid, lalu masuk lagi ke fase cairan air.

2. Transfer konvectif

Suatu mekanisme positif, berkenaan dengan pelaluan zat melewati pori-pori membrane yang terjadi

disebabkan gradient tekanan hidrostatik atau osmotic.

Obat larut dalam medium air pada tempat absorpsi, bergerak melalui pori bersama pelarutnya.

Untuk semua substansi ukuran kecil BM < 150, larut di dalam air melalui kanal-kanal membrane

berukuran 4-7 Ao.

Dalam hal absorpsi disebut juga absorpsi konvektif

3. Transpor aktif

Suatu cara pelaluan yang sangat berbeda dengan difusi pasif, diperlukan suatu carrier/ transporter/

pengemban.

Obat harus larut pada tempat absorpsi. Tiap obat memerlukan carrier spesifik. Sebelum diabsorpsi

obat berikatan dengan carrier mengikuti teori pengikatan obat-reseptor.

Carrier : suatu konstituen membrane, enzim atau setidak-tidaknya sebagai substansi proteik,

mampu membentuk kompleks dengan zat aktif di permukaan membrane dan lalu memindahkannya

dan di lepaskan disisi yang lain. Selanjutnya carrier kembali ke tempat semula.

Transport aktif dengan carrier ini memerlukan energi dan ini di peroleh dari hasil hidrolisa ATP di

bawah pengaruh ATP ase.

1 ATP → ADP + Energi

Dalam hal ini setiap substansi yang menghalangi atau mencegah reaksi pembentukan energi ini akan

berlawanan dengan transport aktif. Misal obat yang mempengaruhi metabolisme sel seperti CN -, F,

ion iodium acetate menghambat transport aktif dengan cara non kompetitif

Cara ini melawan gradient konsentrasi dalam hal ini ion-ion melawan potensial elektrokimia

membran.

Bila jumlah obat lebih besar dari pada carrien akan terjadi kejenuhan.

Obat + carrier → kompleks Obat-Carrier → bergerak melintasi membrane menggunakan energi ATP

→ di bagian dalam membrane obat dilepas, carrier kembali ke permukaan luar membran.

4. Transport Fasilitatif

Transport fasilitatif disebut juga difusi dipermudah.

Pada dasarnya sama dengan transport aktif, perbedaannya tidak melawan gradient konsentrasi.

Difusi dengan pertolongan carrier akan tetapi tidak membutuhkan energi luar dan berjalan sesuai

engan gradient konsentrasi

Contoh klasik vitamin B12, dimana vitamin B12 membentuk kompleks dengan factor intrinsik yang di

produksi lambung, kemudian bergabung dengan carrier membran.

5. Ion-Pair ( Tranfer Pasangan Ion)

Obat-obat yang terionisasi kuat pada pH fisiologis tidak dapat dijelaskan cara absorpsi lain. Ex :

senyawa ammonium quarterner, senyawa asam sulfonat.

Ammonium quarterner, asam sulfonat (bermuatan positif) + substansi endogen GIT (=kation organic

seperti mucin) → membentuk kompleks pasangan ion netral ( dapat menembus membrane) →

kemudian diabsorpsi secara difusi pasif → disosiasi. Karena kompleks tersebut larut dalam air dan

lipoid.

6. Pinositosis

Suatu proses yang memungkinkan pelaluan molekul-molekul besar melewati membrane,

dikarenakan kemampuan membrane membalut mereka dengan membentuk sejenis vesicula (badan

dibalut) yang menembus membran.

Suatu obat mungkin di absorpsi lebih dari satu mekanisme, seperti :

Vitamin B12 : transport fasilitatif + difusi pasif

Glikosida Jantung : transport aktif dan sebagian difusi pasif

Molekul kecil : difusi pasif dan transport konvektif.