TRANSFER MASSA
Proses Perpindahan massa sangat penting dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknik, terutama terutama dalam Chemical Engineering Engineering Tools. Tools. Perpindahan Perpindahan massa terjadi terjadi pada komponen dalam campuran berpindah dalam fase yang sama atau dari fase satu ke dalam fase yang lain karena adanya perbedaan konsentrasi. Chemical Engineering Tools :
1. Ner Neraca aca Mas Massa sa,, 2. Ner Neraca aca Pana Panas, s, 3. Pros Proses es-p -pro rose sess Transf Transfer er,, 4.
Keseimbangan,
5.
Ekonomi,
6. Humanitas. Proses-proses transfer di bidang Teknik Kimia meliputi : A. FISIS 1. Tran Transf sfer er mom momen entu tum m Dijumpai di kasus aliran fluida, pencampuran, sedimentasi dan filtrasi. 2. Trans ransffer pana panass Dijumpai pada alat-alat pertukaran panas, distilasi, dan peng eringan. 3. Transfer Transfer massa massa ini dapat berupa berupa transfer transfer massa massa padat-cair, padat-cair, cair-cair cair-cair,, gas-gas, gas-gas, dan padatgas. gas. Transf Transfer er massa massa dapat dapat dijump dijumpai ai pada adsorp adsorpsi, si, pengeri pengeringa ngan, n, ekstra ekstraksi ksi,, alat-a alat-alat lat distilasi, absorbsi, stripping dan membran. B. KIMIA, yaitu kecepatan reaksi kimia
1. Adsorpsi Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Dalam proses adsorpsi perpindahan massa dari fase gas ke fase cair merupakan salah satu hal yang menentukan. Dalam kinerja alat perpindahan massa terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi di kedua titik. Adsorpsi adalah proses pemisahan di mana komponen tertentu dari suatu fasa fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben). (Mc Cabe dk k,1989) Perancangan adsorber dapat ditentukan dari beberapa faktor sebagai berikut : 1. jumlah fluida yang mengalir per satuan waktu. 2. jumlah bahan baku yang akan diadsorpsi. 3. kapasitas penyerapan pada adsorben. 4. penurunan tekanan yang diijinkan melalui bahan isian. 5. waktu adsorpsi dalam satu proses. 6. waktu yang dibutuhkan untuk kembali aktif, purging, dan lain-lain. Secara komersial
biasanya proses adsorpsi ini
berjalan dalam
suatu
unggun
(bed/adsorbent) yang mengadsorpsi solute dari fluida. Hal ini dilakukan sampai unggun menjadi jenuh (ditandai dengan tidak berubahnya konsentrasi solute pada fluida masuk dan keluar). Kemudian proses dihentikan dan unggun digenerasi untuk digunakan lagi. Secara umum tipe adsorpsi ada dua macam yaitu Physical adsorption/Van Der Wall Adsorption dan Chemical adsorption
Proses adsorpsi terjadi pada permukaan pori-pori dalam butir adsorben, sehingga
untuk bisa teradsorpsi, uap air dari udara mengalami proses-proses seri sebagai berikut: 1. Perpindahan massa dari udara ke permukaan butir. 2. Difusi dari permukaan butir ke dalam butir melalui pori. 3. Perpindahan massa dari udara dalam pori ke dinding pori. 4. Adsorpsi pada dinding pori. Proses adsorpsi adalah proses pemisahan komponen tertentu dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap. Zat yang diserap disebut adsorbat, sedangkan bahan yang berfungsi sebagai penyerap disebut adsorben (Mc.Cabe, 1993)
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi adalah sebagai berikut : 1. Karakteristik fisika dan kimia dari adsorben. 2. Karakteristik fisika dan kimia dari adsorbat seperti ukuran partikel, polaritas molekul, komposisi kimia dll. 3. Konsentrasi adsorbat di dalam fase cair 4. Ph, jika proses adsobsi tidak terjadi pada level pH tertentu, maka variasi level pH harus ditentukan. 5. Temperatur (Cheremisnoff dan F.E.Busch, 1978) Isoterm adsorpsi adalah hubungan antara jumlah zat yang diadsorpsi dan tekanan kesetimbangan pada suhu tetap disebut adsorpsi termal. Dalam adsorpsi liquid oleh solid, menurut Freundlich (1970) jumlah yang diserap persatuan luas atau berat adsorben dinyatakan sebagai berikut : Y = K.C 1/n ……………………… (1) Dimana : Y = massa zat yang diadsorpsi per massa adsorben C = konsentrasi kesetimbangan liquid yang diadsorpsi K = tetapan tergantung jenis adsorben, fluida dan suhu
2. Pengeringan Pada proses pengeringan terjadi dua proses, yaitu perpindahan panas dan perpindahan massa (Duffie and Beckman, 1996). Perpindahan massa didefinisikan sebagai perpindahan massa pada suatu media yang diakibatkan oleh adanya perbedaan konsentrasi molar suatu spesies pada media tersebut. (Suriadi, 2011). Proses pengeringan merupakan proses sejumlah massa uap air secara simultan dengan membutuhkan energi untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan ke media pengering. (Suarnadwipa, 2008). Proses berpindahnya sejumlah massa uap air terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi uap air antara suatu bahan dengan lingkungannya. Laju perpindahan massa konveksi adalah :
Na = hm.A.(CAS - CA ∞)……………………. (2) Dimana : Na
= laju perpindahan massa (Kmol/s)
Hm
= koefisien perpindahan massa konveksi (m/s)
A
= luas permukaan perpindahan massa (m2)
CAS
= konsentrasi molar uap air dipermukaan material (Kmol/m3)
CA ∞
= konsentrasi molar uap air di udara pengeringan (Kmol/m3)
Perhitungan laju pengeringan M= mo-mt ………………………………… (3) Δt Dimana : Laju pengeringan (kg/s)
=M
Massa awal
(kg)
= mo
Massa akhir
(kg)
= mt
Selang waktu pengeringan (‘s) = Δt
3.
Ekstraksi Secara umum definisi ekstraksi pelarut/cair-cair adalah proses pemisahan suatu
komponen/solut dari larutan fase air menggunakan pelarut organik tertentu. Dalam proses ekstraksi dihasilkan 2 jenis larutan yaitu larutan fase organik dan fase air. Larutan fase organik yang dihasilkan dari proses esktraksi adalah larutan yang kaya dengan solut yang diinginkan dan sering disebut ekstrak sedangkan larutan fase air adalah larutan yang miskin dengan solut disebut rafinat. Perbandingan antara konsentrasi solut dalam fase organik terhadap solut dalam fase air disebut koefisien distribusi (Kd). Efisiensi proses ekstraksi atau dapat dinyatakan dengan persen solute yang terekstrak ke dalam fase organik. Peristiwa ekstraksi dapat dianggap sebagai peristiwa transfer massa yang meliputi: 1. Difusi zat warna dari dalam padatan ke permukaan padatan. 2. Perpindahan massa zat warna dari permukaan padatan ke cairan. 3. Difusi zat warna di dalam cairan. Kecepatan ekstraksi padat-cair tergantung pada dua tahapan pokok yaitu difusi dari dalam padatan ke permukaan padatan dan perpindahan massa dari permukaan padatan ke cairan. Jika perbedaan kecepatan kedua tahap hampir sama, maka kecepatan ekstraksi ditentukan oleh kedua proses tersebut, tetapi jika perbedaan kecepatan kedua tahapan cukup besar, maka kecepatan ekstraksi ditentukan oleh kecepatan proses yang paling lambat. (Setiawan dan Prasetya, 1997).
DIFUSI
Macam-macam jenis transfer massa (difusi) : 1. Difusi molekuler. 2. Difusi antar fase satu film (difusi dalam aliran turbulen). 3. Difusi antar fase dua film A. DIFUSI MOLEKULER
Difusi molekuler merupakan transfer mssa yang disebabkan gerakan molekuler secara acak dalam fluida diam, atau dalam fluida yang mengalir secara laminer. Transfer molekuler juga disebut transfer molekul dalam satu fase. Gerak molekul ini disebabkan karena adanya gradien atau perbedaan konsentrasi. Difusi molekuler dapat terjadi di fluida ( gas atau cairan) dan di dalam padatan. Difusi molekuler di dalam padatan lebih lambat daripada di dalam fluida, hal ini karena tidak ada gerak padatan dalam padatan. Koefisien difusivitas dibagi menjadi 2 yaitu koefisien difusi fase gas dan koefisien difusi fase cair.
DIFUSIVITAS
Difusivitas panas dapat diartikan sebagai laju pada saat panas terdifusi keluar dari bahan. Beberapa keadaan khusus difusi molekuler antara lain: A. A diffusing through stagnant (difusi melalui medium diam). B. Equimollar counter diffusion ( difusi ekuimolar arus berlawanan). C. Difusi dalam larutan sangat encer.
DAFTAR PUSTAKA
Christie J. Geankoplis.” Transport Processes and Unit Operations third edition”.1997 Kade Suriadi, I Gusti Agung dan Murti, Made Ricki. 2011. Kesetimbangan Energi Termal dan Efisiensi Transient Pengering Aliran Alami Memanfaatkan Kombinasi 2 Energi. Jurnal Teknik Industri, Universitas Udayana Vol.12, No.1 hal 34-40. Samun. 2008. Koefisien Transfer Massa Volumetris Ekstraksi Zat Warna Alami dari Rimpang Kunyit (Kurkuminoid) di dalam Tangki Berpengaduk. Jurnal Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Vol.7, No.1 hal 17-21. Suarnadwipa, N dan W, Hendra. 2008. Pengeringan Jamur dengan Dehumidifier. Jurnal Teknik Mesin, Universitas Udayana,Vol.2, No.1 hal 30-33. Welasih, Tjatoer.2006. Penentuan Koefisien Perpindahan Massa Liquid Solid dalam Kolom Packed Bed dengan Metode Adsorpsi. Jurnal Teknik Kimia, UPN “Veteran” Jatim, Vol.1, No.1.
