BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Refrijeran Dan Adsorber Yang Dipakai
Refrijeran yang dipakai pada pendingin adsorbsi energi surya ini adalah amonia, sedangkan adsorber yang dipakai adalah kalsium klorida (CaCl2). Adapun penjelasan tentang kalsium klorida (adsorber) yang digunakan adalah sebagai berikut :
a. Kalsium klorida (Adsorber)
Kalsium klorida (CaCl2), merupakan salah satu jenis garam yang terdiri dari unsur kalsium (Ca) dan klorin (Cl). Garam ini berwarna putih dan mudah larut dalam air. Kalsium klorida tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak mudah terbakar. Kalsium klorida termasuk dalam tipe ion halida, dan padat pada suhu kamar. Karena sifat higroskopisnya, kalsium klorida harus disimpan dalam kontainer kedap udara rapat tertutup.
b. Kegunaan Kalsium Klorida
Kalsium klorida mempunyai banyak kegunaan, antara lain sebagai berikut:
1. Sebagai zat pengering (Dessicant)
Karena sifat higroskopisnya, kalsium klorida sering digunakan dalam pengering tabung untuk menghilangkan uap air. hal ini digunakan untuk mengeringkan rumput laut, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan abu soda. Kalsium klorida telah disetujui oleh FDA (Food And Drug Administrator) sebagai bahan kemasan untuk memastikan kekeringan. Zat ini juga dapat digunakan untuk mengikat partikel debu dan menjaga kelembaban pada permukaan jalan beraspal.
2. Sebagai zat pencair es (De-icing)
Dengan menekan titik beku, kalsium klorida digunakan untuk mencegah terbentuknya es dan untuk mencairkan es pada permukaan
jalan. Tidak seperti natrium klorida yang lebih umum digunakan, kalsium klorida relatif tidak berbahaya untuk tanaman dan tanah. Pemakaian kalsium klorida juga lebih efektif pada suhu yang lebih rendah daripada natrium klorida.
3. Sebagai sumber ion kalsium
Kalsium klorida umumnya ditambahkan untuk meningkatkan jumlah kalsium terlarut dalam air kolam renang. Hal ini dapat mengurangi erosi beton di kolam renang.
4. Sebagai zat aditif dalam industri makanan
Kalsium klorida telah terdaftar sebagai zat aditif dalam makanan. Rata-rata konsumsi kalsium klorida sebagai bahan tambahan pangan adalah sekitar 160-345mg/hari untuk individu. Kalsium klorida juga digunakan sebagai zat pengawet dalam sayuran kalengan, dalam pemrosesan dadih kacang kedelai menjadi tahu dan dalam memproduksi pengganti kaviar dari jus sayuran atau buah.
5. Kalsium klorida dapat digunakan sebagai zat aditif dalam pemrosesan plastik, pipa dan semen.
Kemampuan kalsium klorida untuk menyerap banyak cairan merupakan salah satu kualitas yang membuatnya begitu serbaguna. Hal inilah juga yang menjadi alasan penggunaan kalsium klorida sebagai adsorber alat pendingin yang diteliti.
Kalsium klorida yang digunakan berbentuk serpih, bentuk ini dipilih karena yang berbentuk serpih memiliki kandungan air yang lebih banyak dan kurang kalsium, sehingga penyerapan amonia oleh kalsium klorida berbentuk serpih dapat lebih maksimal dibandingkan dengan bentuk pellet dan bubuk.
Gambar 2.2.1. Kalsium klorida c. Proses Pembuatan Kalsium Klorida
kalsium klorida (CaCl2) diproduksi secara komersial dengan berbagai proses, antara lain :
1. Proses pemurnian dari air garam alami
Proses pemurnian ini merupakan proses yang paling sederhana dalam pembuatan kalsium klorida, tetapi kemurnian kalsium klorida dari proses ini sangatlah rendah, yaitu di bawah 10%. Air garam alami dalam hal ini air laut, mengandung kalsium, magnesium, natrium, klorida, bromida dan ion lainnya. Dalam proses yang lebih tua, elektrolisis digunakan untuk menghilangkan bromida. Pada zaman
sekarang, larutan garam ini ditambahi dengan gas klorin untuk mengoksidasi bromida ke bromin. Bromin tersebut kemudian ditiup keluar dari larutan dengan udara dan dikumpulkan sebagai bromin bebas atau sebagai bromida. Gas klorin, digunakan dalam proses pemurnian, tapi terbuang dengan pemanasan air garam sebelum kalsium klorida terisolasi. Pada kondisi ini, kalsium klorida dari air garam alam tidak berubah secara kimia. Larutan tersebut kemudian ditambahi dengan kalsium oksida untuk membuat larutan garam tersebut bersifat alkali. Kalsium oksida yang ditambahkan diperoleh dari bahan batu kapur (CaCO3) melalui proses pemanasan secara kalsinasi. Ketika kapur ditambahkan ke larutan air garam, magnesium hidroksida yang tidak larut akan mengendap dan tersaring. Beberapa batu kapur yang ditambahkan tetap berada dalam air garam sebanyak 0,2% dan terisolasi dengan produk kalsium klorida akhir. Larutan air garam kemudian dipekatkan lebih lanjut melalui evaporasi. Karena natrium klorida kurang larut dibandingkan kalsium klorida, natrium klorida akan mengendap dan kemudian disaring. Kalsium klorida tidak terpengaruh pada langkah ini. Larutan kalsium klorida yang tersisa akan dipekatkan dan dikeringkan.
2. Proses solvay
Metode yang paling umum untuk menghasilkan kalsium klorida "sintetik" adalah proses Solvay. Bahan baku dasar yang
digunakan adalah batu kapur dan larutan garam (natrium klorida) dengan katalis amoniak. Natrium karbonat (Na2CO3), juga dikenal dengan nama soda abu dapat diproduksi dengan proses Solvay. Soda abu ini dapat digunakan dalam pemrosesan gelas, sabun, detergen, pulp dan kertas. Proses ini melibatkan banyak reaksi dan konsentrasi kalsium klorida yang dihasilkan dari proses ini juga rendah, yaitu sekitar 10-15%.
3. Proses pembuatan dari batu kapur dan asam klorida
Proses ini merupakan proses pembuatan kalsium klorida yang paling umum digunakan di seluruh dunia, disebabkan karena bahan baku yang tersedia banyak dan murah. Batu kapur dapat direaksikan dengan larutan asam klorida menghasilkan kalsium klorida, magnesium klorida, karbon dioksida dan air. Asam klorida dicampur dengan batu kapur di dalam reaktor pada temperatur ruang sekitar 32
o
C dan tekanan 1 atm. Adapun konsentrasi asam klorida yang digunakan adalah maksimum 37%, dan konsentrasi CaCl2 dalam larutan yang dihasilkan adalah sekitar 36%. Semakin tinggi konsentrasi asam klorida yang digunakan, maka semakin tinggi konsentrasi produk kalsium klorida yang dihasilkan. Dalam proses ini, senyawa magnesium hidroksida juga dihasilkan sebagai produk samping dengan penambahan larutan alkali. Proses penguapan lebih lanjut juga diperlukan untuk menghilangkan kadar air dalam kalsium
klorida sehingga kalsium klorida yang dihasilkan lebih murni. Kemudian proses pengeringan dibutuhkan untuk menghasilkan produk kalsium klorida dalam bentuk serbuk.
Selain menggunakan amonia-CaCl2, masih banyak pasangan refrijeran lain yang dapat digunakan pada sistem pendingin adsorbsi maupun absorbsi, antara lain :
1. Air-Litium bromida
Sistem air-litium bromida banyak digunakan untuk pengkondisian udara dimana suhu evaporasi berada di atas 0 ºC. Litium Bromida (LiBr) adalah suatu kristal garam padat yang dapat menyerap uap air, itulah sebabnya Litium bromida dapat digunakan sebagai adsorber pada sistem pendingin adsorbsi
2. Amonia-Air
Sistem amonia-air digunakan secara luas untuk mesin pendingin berskala kecil (perumahan) maupun industri, yang mana suhu evaporasi yang dibutuhkan mendekati atau di bawah 0 ºC. Sistem amonia-air mempunyai hampir seluruh kriteria yang diperlukan di atas, kecuali bahwa zat-zat tersebut dapat bersifat korosif terhadap tembaga dan logam campuran, serta sifat amonia yang sedikit beracun sehingga membatasi penggunaannya untuk pengkondisian udara. Kelemahan sistem amonia-air yang paling utama adalah air yang juga mudah menguap sehingga amonia yang berfungsi sebagai refrigeran masih mengandung uap air pada saat
keluar dari generator dan masuk ke evaporator melalui kondensor. Keadaan ini dapat menyebabkan uap air meninggalkan panas di evaporator dan meningkatkan suhunya sehingga dapat menurunkan efek pendinginan. Untuk menghindari hal itu, mesin pendingin absorbsi dengan sistem amonia-air umumnya dilengkapi dengan rectifier dan analyze, seperti ditunjukkan Gambar 2.2.2.
Gambar 2.2.2. Siklus sistem pendingin absorbsi kontinyu amonia-air Amonia yang masih mengandung uap air dari generator melalui rectifier, suatu mekanisme yang bekerja seperti kondensor akibat adanya arus balik uap air dari analyzer. Di sini, uap air yangmempunyai suhu jenuh yang lebih tinggi diembunkan dan dikembalikan ke generator. Selanjutnya amonia dan sejumlah kecil uap air diteruskan ke analyzer, dimana uap air dan sebagian kecil amonia diembunkan dan dikembalikan ke generator melaluirectifier, sedangkan amonia diteruskan ke kondensor.
Analyzer pada prinsipnya adalah suatu kolom distilasi, yang umumnya menggunakan air pendingin dari kondensor sebagai media pendingin. 3. Zeolit-Air
Zeolit memiliki beberapa sifat, berikut adalah sifatnya sebagai adsorbsi : Pada keadaan normal, ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang berada disekitar kation. Bila Kristal zeolit dipanaskan pada suhu sekitar 300-400 C air tersebut akan keluar sehingga zeolit dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan. Dehidrasi menyebabkan zeolit mempunyai struktur pori yang sangat terbuka, dan mempunyai luas permukaan internal yang luas sehingga mampu mengadsorbsi sejumlah besar subtansi selain air dan mampu memisahkan molekul zat berdasarkan ukuran molekul dan kepolarannya. Karena sifatnya yang mampu mengadsorbsi uap dan gas maka zeolit biasa digunakan sebagai adsorber sistem pendingin adsorbsi.
Kalsium klorida (CaCl2) merupakan adsorber yang dipakai pada sistem pendingin pada penelitian ini, sedangkan refrijeran yang dipakai adalah amonia. Berikut ini ada beberapa contoh sifat dan kegunaan amonia pada umumnya, sebagai berikut :
d. Amonia (refrijeran)
Amonia (NH3), adalah gas beracun dan tak bewarna dengan bau mengiritasi yang khas. Walaupun gas ini digunakan dalam banyak kasus
sebagai larutan amonia dalam air, yakni dengan dilarutkan dalam air, amonia cair juga digunakan sebagai pelarut non-air untuk reaksi khusus. Amonia juga digunakan sebagai refrigeran (di lemari pendingin), selain itu dalam pembuatan polimer dan bahan letupan.
e. Sifat-sifat Amonia
Selain memiliki bau khas yang menyengat, ada beberapa sifat lain dari amonia, yaitu:
1. Titik beku -77,74C dan titik didih -33,5C.
2. Pada suhu dan tekanan biasa bersifat gas dan tidak berwarna, beratnya lebih ringan dari udara dan baunya menyengat.
3. Amonia memiliki sifat basa, larutan amonia yang pekat mengandung 28%-29% amonia pada suhu 25C.
4. Amonia bersifat korosif pada tembaga dan timah
5. Amoniak berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan, karena dapat menimbulkan iritasi terhadap saluran pernapasan, hidung, tenggorokan mata dan paru-paru serta dapat menimbulkan pencemaran lingkungan.
f. Manfaat Dan Kegunaan Amonia
Amonia umum digunakan sebagai bahan pembuat obat-obatan, amonia yang dilarutkan dalam air dapat digunakan untuk membersihkan berbagai perkakas rumah tangga, zat ini juga digunakan sebagai campuran
pembuat pupuk untuk menyediakan unsur nitrogen bagi tanaman, Amonia juga dapat digunakan sebagai refrijeran dalam sistem pendingin. Namun dalam penggunannya, diperlukan kehati-hatian karena konsentrasi tinggi amonia bisa sangat berbahaya bila terhirup, tertelan, atau tersentuh.