Lerry Fernando Manalu

03101403029

LAPISAN FILM

Absorber dan stripper adalah alat yang digunakan untuk memisahkan

satu komponen atau lebih dari campurannya menggunakan prinsip perbedaan

kelarutan. Solut adalah komponen yang dipisahkan dari campurannya sedangkan

pelarut (solvent ; sebagai separating agent) adalah cairan atau gas yang

melarutkan solut. Karena perbedaan kelarutan inilah, transfer massa solut dari fase

satu ke fase yang lain dapat terjadi .

Absorbsi adalah operasi pemisahan solute dari fase gas ke fase cair, yaitu

dengan mengontakkan gas yang berisi solute dengan pelarut cair (solven/

absorben) yang tidak menguap. Stripping adalah operasi pemisahan solute dari

fase cair ke fase gas, yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan

pelarut gas (stripping agent) yang tidak larut ke dalam cairan.

Berdasarkan cara kontak antar fase, alat transfer massa difusional dibagi

menjadi 2 jenis, yaitu :

1) Proses keseimbangan dimana operasi dengan keseimbangan antar fase, yaitu

alat dengan kontak bertingkat (stage wise contact /discreet ), misalnya

menara menggunakan plat atau tray.

2) Proses dikontrol kecepatan transfer massa, yaitu alat dengan kontak kontinyu

(continuous contact), misalnya menara sembur, gelembung atau

menggunakan bahan isian (packing).

Di industri kimia maupun dalam kehidupan sehari-hari sering dijumpai

operasi pemisahan suatu bahan atau lebih dari campurannya menggunakan dasar

transfer massa antar fase (difusi antar fase), misalnya :

1) Transfer solut dari fase gas ke fase cair, dijumpai pada absorpsi,

dehumidifikasi, distilasi,

2) Transfer solut dari fase cair ke fase gas, dijumpai pada desorpsi, humidifikasi,

3) Transfer solut dari cairan satu ke cairan lain yang tidak saling larut, dijumpai

pada ekstraksi cair-cair,

4) Transfer solut dari padatan ke fase cair, dijumpai pada drying dan leaching,

5) Transfer solut dari cairan ke permukaan padatan, dijumpai pada adsorpsi dan

ion exchange.

Tugas khusus

Lerry Fernando Manalu

03101403029

Mekanisme perpindahan massa antara permukaan dan fluida termasuk perpindahan

massa molekul melalui lapisan tipis fluida stagnan dan aliran laminer. Beberapa operasi

perpindahan massa yang termasuk difusi suatu komponen gas ke suatu komponen yang tidak

berdifusi antara lain adalah absorpsi dan humidifikasi.

1. Teori Lapisan Film

Model yang paling sederhana dan tertua telah dikemukakan sebagai

penjelasan proses transport massa yang disebut teori lapisan film. Pertama kali

dikemukakan oleh Whitman (1923) dan digunakan oleh Hatta (1928) untuk

absorption yang disertai reaksi kimia.

Teori lapisan film didasarkan pada asumsi dimana dua fasa liquida saling

kontak satu sama lain, suatu lapisan tipis fluida diam berada di setiap sisi batas

fasa. Perpindahan massa konveksi dalam lapisan ini diasumsikan tidak penting,

dan karena itu perpindahan itu dapat dicapai oleh difusi keadaan tunak (steady-

state). Pada lapisan tipis ini turbulensi mampu untuk menghilangkan gradien

konsentrasi. Gambar 1 menunjukkan model film perpindahan massa untuk

absorpsi gas dalam liquid. Daerah interface dianggap ideal sebagai suatu hepotesa

“lapisan tak teraduk”. Tekanan parsial tetap pi,blk menyebabkan tidak ada tahanan

perpindahan massa dalam fase gas.

Teori film bersifat elementer, semua aliran didalam fluida turbulen

terkonsentrasi dalam suatu stagnant film. Berikutnya terhadap dinding atau batas

stasioner fluida, menurut model ini semua driving forerce atau garad konsentrasi

untuk mengurangi stagnant film dan konsentrasi dalam bulk fluida adalah

konstan, karena ini disebabkan oleh gerakan turbulen yang tinggi.

Tebal film khayalan untuk massa pada kecepatan aliran yang sebanding

adalah tidak sama kecuali pada kondisi batas. Dari reynold analogi, koefisien

transfer massa banyak digunakan, tetapi lebih sedikit dibandingkan dengan

koefisien transfer atau koefisien permukaan.

Menurut teori lapisan film, jika dua fase dikontakkan, di batas antar fase

terdapat keseimbangan fase. Oleh karena itu, korelasi atau data-data di lapisan

batas fase ini sangat perlu diketahui. Data-data keseimbangan telah banyak

tersedia, meskipun penelitian tentang hal ini masih perlu dilakukan. Beberapa

Tugas khusus

Lerry Fernando Manalu

03101403029

buku, terutama termodinamika telah menyajikan data keseimbangan untuk sistem

tertentu, misal data kelarutan gas di Perry ( 6th ed., pp. 3-101 – 3-103)

Kebanyakan data dari PM antara perm pipa dan aliran fluida telah ditentukan dengan

menggunakan wetted wall columns. Alasan mendasar untuk menggunakan kolom-kolom ini

untuk penyelidikan PM adalah untuk mengkontakkan luas area antara 2 fase, sehingga dapat

dihitung dengan tepat.

Selain itu, juga ada teori mengenai lapisan film plastik (interfacial film).

Teori ini mengatakan bahwa emulgator (Emulgator adalah bahan aktif permukaan

yang dapat menurunkan tegangan antar muka antara minyak dan air dan

membentuk film yang liat mengelilingi tetesan terdispersi sehingga mencegah

koalesensi dan terpisahnya fase terdispersi ( Parrot, 1971 )) akan diserap pada

batas antara air dengan minyak, sehingga terbentuk lapisan film yang akan

membungkus partikel fase dispers atau fase internal. Dengan terbungkusnya

partikel tersebut, usaha antar partikel sejenis untuk bergabung menjadi terhalang.

Dengan kata lain, fase dispers menjadi stabil. Untuk memberikan stabilitas

maksimum, syarat emulgator yang dipakai adalah :

a) Dapat membentuk lapisan film yang kuat tetapi lunak.

b) Jumlahnya cukup untuk menutup semua permukaan partikel fase dispers.

c) Dapat membentuk lapisan film dengan cepat dan dapat menutup semua

partikel dengan segera

Berdasarkan struktur kimianya emulgator diklasifikasikan menjadi :

1) Emulgator sintetik atau surfaktan yang membentuk film monomolekuler,

contohnya adalah :

a) Golongan anionik misalnya sabun trietanolamin stearat, natrium lauril

sulfat.

b) Golongan kationik misalnya senyawa amonium kwarterner.

c) Golongan nonionik misalnya ester asam lemak sorbitan, ester asam lemak

polioksietilen sorbitan.

2) Emulgator alam

a) Emulgator alam yang membentuk film multi molekuler misalnya akasia,

gelatin.

Tugas khusus

Lerry Fernando Manalu

03101403029

b) Emulgator alam yang membentuk film monomolekuler misalnya lesitin,

kolesterol.

c) Emulgator yang membentuk film berupa partikel padat misalnya bentonit,

vegum ( Gennaro,1990 ).

1. Teori Dua Film

Teori lapisan dua film perpindahan massa terlarut A dari gas ke cairan

akan terjadi bila terdapat cukup kekuatan gerak (driving force) dari satu fase ke

fase lain yang dikenal dengan nama koefisien perpindahan massa (mass transfer

coefficient). Laju perpindahan massa ini juga bergantung pada luas permukaan

kontak antar fasa.

Dalam berbagai proses pemisahan, bahan-bahan harus mengalami difusi

dari suatu fase ke fase lain, dan laju difusi didalam kedua fase itu mempengaruhi

perpindahan massa menyeluruh. Dalam teori dua film yang diusulkan oleh

Whitman pada tahun 1923 diandaikan terdapat keseimbangan pada antarmuka,

dan tahanan terdapat perpindahan massa pada kedua fase itu lalu dijumlahkan

untuk mendapatkan tahanan menyeluruh, yang lebih muda dipergunakan untuk

perhitungan rancang dari pada koefisien-koefisien individual (tersendiri).

Hal yang membuat perpindahan massa antara fase menjadi lebih rumit

ialah perpindahan kalor dan diskontinuitas (ketaksinambungan) yang terdapat

pada antar muka. Yang terjadi karena konsentrasi atau fraksi mol zat terlarut yang

terdifusi hampir tidak pernah sama kedua sisi antarmuka itu. Sebagai contoh,

dalam destilasi campuran biner, Y*A lebih besar dari XA dan gradian didekat

permukaan gelembung. Untuk absorpsi gas yang sangat mudah larut, fraksi mol di

dalam zat cair pada antarmuka akan lebih besar dari fraksi mol didalam gas.

Suku 1/Ky dapat dianggap sebagai tahanan menyeluruh terhadap

perpindahan massa, sedang suku m/Kx dan 1/Ky adalah tahanan di dalam film zat

cair dan film gas. “Film” ini tidak selalu merupakan lapisan stagnan yang

mempunyai ketebalan tertentu agar teori dua Film berlaku. Perpindahan massa di

dalam salah satu Film dapat berlangsung melalui difusi melalui lapisan batas

laminar atau melalui difusi keadaan taksteadi, seperti umpamanya dalam teori

penetrasi dan koefisien menyeluruh masih bisa didapatkan. Dalam beberapa

Tugas khusus

Lerry Fernando Manalu

03101403029

masalah tertentu, misalnya perpindahan melalui film stagnan ke fase dimana teori

penetrasi diperkirakan berlaku, koefisien teori penetrasi mengalami perubahan

kecil karena adanya perubahan konsentrasi pada antar muka, namun efek ini

hanya mempunyai nilai akademis semata-mata.

Absorbsi berdasarkan ilmu kimia adalah suatu fenomena fisika/kimia atau

proses atom, molekul, dan ion memasuki suatu fase besar gas, cair, atau padat.

Fungsi dari absorbsi yaitu untukmeningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan

cara merubah fasenya. Contohnya formalin yang berfase cair berasal dari

formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorbsi.Sedangkan

dalam fisika energi tinggi, absober adalah alat yang digunakan untuk menyerap

sebagian energi dari suatu pertikel. Absorber dapat dibuat dari berbagai macam

material, tergantung kebutuhan dan bahan bakunya.

Suatu proses pemisahan campuran gas – liquid dengan cara destilasi,

absorbsi atau tergantung atas komposisi fase uap dan liquid pada keadaan

setimbang. Fase uap adalah fase yang lebih mudah menguap atau komponen yang

tidak mudah larut dalam larutan.Proses pemisahan komponen fluida bisa

dipisahkan dengan dikontakkan dengan zat padat, yang disebut dengan adsorbsi.

Dalam pemisahan gas adsorbsi digunakan untuk menghilangkan impuritis dari

industri gas seperti karbon monoksida, untuk mengembalikan uap pelarut dari

campuran udara atau gas lain. Pemisahan liquid termasuk menghilangkan uap

alam gasolin, larutan gula, memisahkan campuran aromatik dan parafin. Semua

contoh ini untuk memisahkan campuran yang dibawa untuk dikontakkan dengan

fase lain yang tidak mudah larut, penyerapnya adalah padatan.

Absorbsi adalah suatu proses dimana campuran gas

dikontakkan dengan liquid untuk melarutkan satu atau lebih komponen gas

sehingga didapatkan larutan gas dalam liquid. Konsentrasi gas yang dilarutkan

dalam liquid disebut dengan daya larut (sollubilitas) gas. 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.

Tugas khusus