C.4. Teknologi adsorpsi adalah dikenal paling ekonomis. Bagaimana menurut anda?

Berikan contoh kasus untuk proses adsorpsi terutama kasus untuk penghilangan merkuri

dalam hidrokarbon cair? Tuliskan referensi yang anda gunakan!

Merkuri yang terkandung di dalam hidrokarbon cair dapat dihilangkan dengan sistem

adsorpsi yang menggunakan adsorben untuk menangkap merkuri di umpan gas dan hidrokarbon

cair, namun sistem tersebut tidak bekerja efektif pada semua bentuk kimia merkuri. Beberapa

proses komersial tersedia untuk menghilangkan senyawa merkuri dari hidrokarbon. Beberapa

sistem penghilangan merkuri komersial ditargetkan untuk penghilangan merkuri pada fase gas,

dan beberapa ditargetkan pada fase cairan. Proses penghilangan merkuri untuk hidrokarbon cair

terdiri dari karbon impregnasi iodida, logam sulfida pada karbon atau alumina, sistem amalgam

molsieve, dan proses dua langkah yang terdiri dari katalis konversi hidrogenasi diikuti dengan

reaksi logam sulfida dengan unsur merkuri (Wilhelm,1999). Sistem penghilangan merkuri dalam

hidrokarbon dapat dilihat di taberl berikut.

Reaktan Substrat Bentuk Komplek Aplikasi

Sulfur Karbon, Al2O3 HgS Gas

Logam Sulfida Karbon, Al2O3 HgS Gas, Liquid

Iodida Karbon HgI2 Dry Liquid

Pd+H2 ; Logam

Sulfida

Al2O3 HgS Liquid

Ag Zeolit Ag/Hg Amalgam Gas, Light Liquid

Logam Oksida Sulfida Oksida HgS Gas, Liquid

Tabel 1.1 Sistem Penghilangan Merkuri dalam Hidrokarbon (Wilhelm dan Bloom, 2000)

Sistem penghilangan merkuri yang paling banyak digunakan untuk hidrokarbon cair

secara kimiawi khusus untuk satu bentuk merkuri, biasanya dalam bentuk elemental merkuri.Jika

suatu umpan mengandung sejumlah besar merkuri ion, dialkil atau kompleks, maka sistem

penghilangan merkuri mungkin tidak mencapai efisiensi kriteria desain yang diinginkan karena

sistem penghilangan merkuri tersebut hanya mampu menghilangkan merkuri dalam bentuk

elemental merkuri saja (McNamara, 1993). Suatu sistem penghilangan merkuri untuk cairan

hidrokarbon yang sudah ada sekarang menggunaan dua tahap proses. Langkah pertama

menggunakan katalis hidrogenolisis yang dirancang untuk merubah organo dan anorganik

menjadi bentuk elemental merkuri dan kemudian mengadsorp bentuk elemental merkuri tersebut

pada langkah selanjutnya. Demikian pula, sistem penghilangan merkuri dengan menggunakan

logam sulfida secara kimiawi khusus untuk bentuk unsur (elemental merkuri) dan tidak akan

bereaksi dengan senyawa merkuri kovalen terikat.

Zeolit memiliki potensi diberbagai jenis industri karena kemampuannya sebagai

adsorben. Leppert (1990) melaporkan zeolit klinoptilolit merupakan salah satu jenis zeolit alam

yang berasal dari Lampung. Pemilihan zeolit sebagai adsorben didasarkan pada keunggulannya,

yaitu memiliki luas permukaan yang besar dan mempunyai struktur pori terbuka. Ukuran pori ini

menentukan ukuran molekul yang dapat teradsorp. Zeolit mampu mengadsorp merkuri dalam

bentuk merkuri halida dan elemental merkuri, namun sulit untuk mengadsorp organomerkuri

(Wilhelm,1999). Pada tahun 1993, Weekman dan Yan, memperkenalkan sistem penghilangan

merkuri menggunakan zeolit impregnasi Ag melalui proses Ag/Hg amalgam, dimana konsep ini

mampu menghilangkan merkuri dalam bentuk organomerkuri namun Ag merupakan salah satu

logam yang mahal harganya.

Suatu konsep baru sistem penghilangan merkuri yang juga telah dikembangkan adalah

merubah bentuk organomerkuri ke bentuk yang dapat di adsorp dengan cara impregnasi zeolit

dengan senyawa reduktor SnCl2. Modifikasi ini diharapkan mampu meningkatkan efisiensi

adsorpsi merkuri dalam minyak mentah dan kondensat. Metode pembuatan adsorben yang

dipakai adalah metode impregnasi, yang sudah dikenal dalam dunia industri karena cukup

sederhana dan relatif mudah (Campanati, 2003). Impregnasi dengan larutan SnCl2 . 2H2O

dimanfaatkan untuk mendapatkan deposit SnO pada zeolit dan diharapkan menghasilkan

zeolit/Sn dengan karakteristik yang baik.

C.5. Karbon aktif, zeolit, clay, kitosan, dan sebagainya telah dimanfaatkan sebagai

adsorben untuk mengadsorp logam berat seperti merkuri. Dapatkah anda menjelaskan

konsep adsorpsi dengan berbagai jenis adsorben tersebut? Apa yang membedakan,

sehingga efisiensi kapasitas adsorpsi itu berbeda? Faktor apa sajakah yang dapat

berpengaruh dalam proses adsorpsi logam berat, jelaskan secara umum!

Karbon Aktif

Karbon aktif telah banyak digunakan untuk menghilangkan berbagai spesies bahan kimia

dari fase gas ataupun cair. Ukuran porinya terdistribusi luas dan dikenal sebagai adsorben

universal. Namun, untuk meningkatkan kelemahannya diperlukan perlakuan kimia pada

permukaannya. Karena karbon aktif memiliki makropori, maka dapat dimanfaatkan untuk

impregnasi (Yoshida, 2004), salah satu tujuannya untuk membentuk komposit karbon aktif dan

garam logam yang bersifat antibakteri.

Impregnasi karbon aktif dengan berbagai mineral dan senyawa organik telah dipaparkan

oleh penelitian-penelitian terdahulu. Karbon aktif diimpregnasi dengan senyawa organik dengan

gugus aktif seperti SH, -NH dapat menghasilkan adsorpsi yang lebih efektif dan mengurangi

logam berat dari limbah. Tingkat adsorpsi dan kesempurnaan penghilangan bergantung pada pH

larutan, temperatur, konsentrasi, ukuran molekul, dan berat molekul, kompleksitas struktur

molekul adsorben, tipe dan bentuk fisik karbon aktif yang digunakan. Faktor penting lain yang

menentukan sifat adsorpsi karbon aktif adalah distribusi ukuran pori dan gugus fungsi

permukaan. Karbon aktif tidak hanya memiliki karbon, tapi juga sejumlah kecil ikatan kimia

atom O dan H dalam bentuk berbagai gugus fungsi yang biasanya memberikan sifat asam pada

padatan karbon, ditambah kandungan mineral yang biasanya ditandai dengan abu atau residu

setelah pengarangan (Khalkhali, 2004).

Zeolit

Zeolit merupakan material berpori dan memiliki beberapa kandungan mineral dominan

(SiO4 dan AlO4). Kapasitas adsorpsinya dapat ditingkatkan dengan aktivasi larutan asam kuat

atau basa kuat. Zeolit memiliki bentuk kristal yang sangat teratur dengan rongga yang saling

berhubungan ke segala arah yang menyebabkan luas permukaan zeolit sangat besar (Sutarti dan

Rachmawati, 1994).

Menurut hasil penelitian Ginting (2003) dari proses aktivasi dapat meningkatkan

beberapa sifat fisik dan kimia dari zeolit seperti keasaman permukaan dan porositas sehingga

lebih efektif sebagai adsorben. Peningkatan daya guna zeolit sebagai adsorben dapat dilakukan

melalui aktivasi secara fisis maupun kimia (Priatna dkk., 1985). Proses aktivasi secara fisis

dilakukan dengan pemanasan (kalsinasi) untuk menguapkan air yang terparangkap dalam pori-

pori kristal zeolit sehingga jumlah pori dan luas permukaan spesifiknya bertambah. Aktivasi

secara kimia dapat dilakukan dengan menggunakan larutan asam klorida atau asam sulfat yang

bertujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengganggu dan menata

kembali letak atom yang dapat dipertukarkan (Suyartono dan Husaini, 1991).

Clay Mineral

Clay Mineral (phyllosilicate) terdiri dari sebuah grup alumunium silikat dengan suatu

struktur berlapis-lapis dan berukuran kecil (kurang dari 2 m) (Brindley dan Brown, 1984).

Selain silicon dan alumunium, clay mineral kadang-kadang juga mengandung besi, logam alkali,

atau alkali tanah dalam jumlah yang relatif signifikan.

Clay Mineral umumnya mempunyai struktur serupa, dan dapat dibedakan dengan x-ray

diffraction, electron microscopy, atau analisis thermal differensial. Kebanyakan clay mineral

tersusun dari dua unit struktur dasar. Pertama, lapisan silika yang merupakan suatu lapisan

tetrahedron silika-oksigen yang tersusun menjadi network heksagonal dalam dua dimensi,

dimana masing-masing tetrahedron mengikat tiga oksigen yang sudah terikat oleh tetrahedron

lainnya. Kedua, lapisan oktahedral dimana oksigen atau hidroksil terikat pada suatu ion logam

membentuk oktahedral. Ion logam tersebut biasanya aluminium, magnesium, atau besi. Lapisan

tetrahedral dan oktahedral kemudian bertumpuk-tumpuk dalam beberapa konfigurasi yang

berlapis-lapis.

Salah satu contoh clay adalah Bentonit. Bentonit adalah clay yang sebagian besar terdiri

dari montmorillonit dengan mineral-mineral seperti kwarsa, kalsit, dolomit, feldspars, dan

mineral lainnya. Montmorillonit merupakan bagian dari kelompok smectit dengan komposisi

kimia secara umum (Mg,Ca)O.Al2O3.5SiO2.nH2O. Nama monmorilonit itu sendiri berasal dari

Perancis pada tahun 1847 untuk penamaan sejenis lempung yang terdapat di Monmorilon Prancis

yang dipublikasikan pada tahun 1853 1856 (www.dim.esdm.go.id).

Bentonit berbeda dari clay lainnya karena hampir seluruhnya (75%) merupakan mineral

monmorillonit. Mineral monmorillonit terdiri dari partikel yang sangat kecil sehingga hanya

dapat diketahui melalui studi mengunakan XRD (X-Ray Difraction). Berdasarkan kandungan

alumino silikat hidrat yang terdapat dalam bentonit, maka bentonit tersebut dapat dibagi menjadi

dua golongan :

a. Activated clay, merupakan lempung yang mempunyai daya pemucatan yang rendah.

b. Fullers earth, merupakan lempung yang secara alami mempunyai sifat daya serap

terhadap zat warna pada minyak, lemak, dan pelumas.

Kitosan

Kitosan adalah jenis polimer alam yang mempunyai rantai linier dan mempunyai rumus

umum (C6H11NO4)n atau disebut sebagai (1-4)-2-Amino-2-Deoksi--D-Glukosa (Vold et al.,

2003). Kitosan merupakan salah satu senyawa turunan kitin yang diperoleh melalui proses

deasetilasi. Kitin yang merupakan bahan baku kitosan adalah salah satu komponen utama limbah

cangkang udang atau kepiting. Kitosan dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, salah

satunya adalah penyerap (adsorben) logam pada air limbah.

Kitosan dapat berfungsi sebagai adsorben terhadap logam dalam air limbah karena

kitosan mempunyai gugus amino bebas (-NH2) dan hidroksil (-OH) yang berfungsi sebagai situs

ehelation (situs ikatan koordinasi) dengan ion logam guna membentuk chelate. Dari berbagai

literatur diketahui bahwa kitosan dapat digunakan untuk mengadsorp beberapa logam seperti

Cu(II), Pb(II), U(VI), Cr(III), Cr(VI), Ni(II), Cd(II), Zn(II), Co(II), Fe(II), Mn(II), Pt(IV), Ir(III),

Pd(II), V(V), dan V(VI) (Schmuhl et al., 2001).

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah sebagai berikut :

1. Tekanan (P), Tekanan yang dimaksud adalah tekanan adsorbat, dimana kenaikan tekanan

adsorbat dapat menaikkan jumlah yang diadsorpsi.

2. Temperatur (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 peristiwa eksotermis. Pengurangan

temperatur akan menambah jumlah adsorbat yang teradsorpsi.

3. Interaksi Potensial (E) , merupakan interaksi potensial antara adsorbat dengan dinding

adsorben yang sangat bervariasi.

4. Jenis Adsorbat

a. Ukuran molekul adsorbat

Ukuran molekul yang sesuai merupakan hal penting agar proses adsorpsi dapat

terjadi, karena molekul-molekul yang dapat diadsorpsi adalah molekul-molekul

yang diameternya lebih kecil atau sama dengan diameter pori adsorben.

b. Kepolaran zat

Apabila berdiameter sama, molekul-molekul polar lebih kuat diadsorpsi daripada

molekul non polar.

5. Karakteristik adosrben

a. Kemurnian adsorben

Sebagai zat untuk mengadsorpsi, maka adsorben yang lebih murni lebih diinginkan

karena kemampuan adsorpsi lebih baik.

b. Luas permukaan dan volume pori adsorben

Jumlah molekul adsorbat yang teradsorp meningkat dengan bertambahnya luas

permukaan dan volume pori adsorben.

Karakteristik adsorben yang dibutuhkan untuk proses adsorpsi yang baik :

1. Luas permukaan adsorben yang luas

2. Tidak ada perubahan volume yang berarti

3. Kemurnian adsorben yang tinggi

4. Jenis atau gugus fungsi atom yang ada pada permukaan adsorben yang sesuai

C.6. Untuk dapat mengetahui regenerasi penggunaan adsorben setelah digunakan, perlu

dilakukan proses-proses desorpsi, jelaskan dan bagaimana caranya!

Proses desorpsi adalah proses pelepasan kembali ion atau molekul yang telah berikatan

dengan gugus aktif pada adsorben, atau bisa dibilang proses pelepasan substansi dari atau

melalui suatu permukaan. Proses ini pada dasarnya merupakan proses yang berlawanan dengan

proses adsorpsi.

Metode untuk regenerasi adsorben dan desorpsi adalah sebagai berikut :

Peningkatan suhu

Penurunan tekanan parsial

Pengurangan konsentrasi

Membersihkan dengan cairan lembam

Perpindahan dengan spesies yang lebih kuat menyerap

Perubahan kondisi kimia, misalnya pH

Referensi

Wibowo, Jaka. 2012. Peningkatan Kinerja Zeolit Klinoptilolit Aktif Untuk Menghilangkan

Merkuri dalam Hidrokarbon Cair dengan Penambahan Tin(II) Klorida. Depok :

Universitas Indonesia

Santoso. 2012. Preparasi dan Aplikasi Komposit Hidroksiapatit/Kitosan Sebagai Adsorben

Logam Berat. Depok : Universitas Indonesia

Ginting, Ferdinan Delesev. 2008. Pengujian Alat Pendingin Sistim Adsorpsi Dua Adsorber

dengan Menggunakan Metanol 1000ml Sebagai Refrigeran. Depok : Universitas

Indonesia

Ikhsan, Jaslin. 2005. Memahami Proses Adsorpsi Ion Logam oleh Clay Mineral. Depok : UNY