Ragam dan Sifat pada Aerosol dan Partikel

Abstrak

Kesadaran akan pentingnya kualitas udara yang baik untuk perlindungan kesehatan telah meningkat pesat dalam beberapa tahun terakhir. Untuk berbagai alasan, penelitian dilakukan untuk menginvestigasi pengaruh kualitas udara terhadap bidang penelitian masing-masing. Akibat pandemi COVID-19, selain penyelidikan udara luar, fokus juga meningkat pada kualitas udara dalam ruangan dan filtrasi aerosol khususnya

Namun, virus SARS-CoV-2, dengan ukuran sekitar 0,06 hingga 0,14µm biasanya tidak ditransportasikan secara individual, melainkan melalui partikel padat atau cair yang lebih besar (tetesan). Dalam konteks ini, istilah aerosol menjadi lebih familiar, tetapi sayangnya, istilah ini sering salah ditentukan dan dengan demikian salah ditafsirkan sebagai campuran partikel. Di sisi lain, jika kita mempertimbangkan bahwa manusia dewasa rata-rata menghirup sekitar seratus miliar partikel per hari, maka layak untuk memperhatikan lebih dekat istilah aerosol dan partikel dan menjelaskan perbedaan antara partikel dan tetesan daripada menafsirkan istilah-istilah ini identik dalam satu napas.

Pendekatan Umum 1 :

Aerosol adalah zat atau partikel yang berada dalam udara. Ciri khas dari aerosol adalah ukurannya yang sangat kecil, sehingga tidak bisa terlihat dengan mata telanjang. Partikel-partikel ini bisa berbentuk cairan, padatan, atau campuran keduanya. Istilah aerosol diatas menggunakan pendekatan berbasis definisi kimiawi.

Pendekatan Umum 2:

Aerosol adalah partikel zat yang ada di udara atau gas. Aerosol dapat berupa partikel padat atau cair. Partikel padat dan cair yang tersuspensi di udara disebut aerosol.

Kajian Ilmiah:

1. Aerosol adalah sistem koloid* yang terdiri dari partikel padat atau cair yang terdispersi dalam gas. Aerosol memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

  • Stabil: Aerosol padat merupakan koloid yang cukup stabil.
  • Tyndall Effect: Aerosol padat dapat menghamburkan cahaya (fisika).
  • Tidak dapat bertahan lama: Aerosol tidak dapat bertahan lama. Contohnya, wangi parfum dapat hilang dalam waktu tertentu.
  • Agen penular Covid-19: Aerosol dapat menjadi agen penular Covid-19.

2. Koloid adalah campuran dua zat atau lebih yang bersifat heterogen*. Koloid merupakan sistem dispersi yang ukuran partikelnya lebih besar dari larutan, tetapi lebih kecil dari suspensi. Koloid memiliki sifat yang cenderung stabil dan tidak mudah mengendap. Koloid memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

  • Zat yang berpencar dalam zat pelarut
  • Butirannya lebih besar dari molekul
  • Tidak dapat dilihat dengan mata kecuali lewat mikroskop
  • Ukuran partikel terdispersi yang cukup besar (1 – 10000µm)

Contohnya, seperti gula, gelatin, susu, kanji, santan dan jeli.

3. Heterogen adalah campuran dari dua atau lebih zat yang memiliki komposisi tidak sama. Campuran heterogen tidak dapat menyatu menjadi satu secara sempurna. Contohnya, seperti minyak dan air / air dan pasir. Ciri-cirinya sebagai berikut:

  • Memiliki komposisi yang tidak sama
  • Tidak merata
  • Membentuk dua fasa atau lebih
  • Terdapat batas yang jelas di antara fasa-fasa tersebut

4. Ada 2 jenis aerosol, yaitu aerosol padat memiliki zat terdispersi padat dan medium pendispersi gas. Contohnya, debu dan asap hasil pembakaran. Dan, aerosol cair memiliki zat terdispersi cair dan medium pendispersi gas. Contohnya, awan, kabut, dan semprotan.


Jadi, aerosol yang mengalami proses kimiawi merupakan 2 zat (partikel solid dan partikel cair) menjadi satu sistem di mana partikel dari satu bahan tersebar (penguraian atau pembiasan cahaya dalam fisika) dalam fase berkelanjutan dari bahan lain. Dua fase tersebut dapat berada dalam fase materi yang sama atau berbeda. Media utamanya ialah udara (air).

Menurut DIN EN ISO 29464:2020 tentang Pembersihan Udara dan Gas Lainnya – sebuah aerosol adalah sistem partikel padat atau cair yang tergantung di gas. Udara sekitar kita, misalnya, adalah aerosol. Dalam satu liter udara, bisa ada jutaan partikel. Partikel-partikel ini bisa bertahan di udara selama jam atau bahkan hari dan ada dalam bentuk padat maupun cair. Partikel-partikel ini bisa berubah-ubah terus-menerus, baik bentuk, ukuran, maupun cara jatuhnya.


Perilaku Dinamika Partikel di dalam Aerosol

Distribusi ukuran partikel aerosol bisa ditentukan dalam rentang mikrometer dan nanometer. Namun, distribusi partikel ini berperilaku sangat dinamis dalam sebuah aerosol. Perubahan terus-menerus dalam distribusi ukuran partikel aerosol mempengaruhi gerakan partikel dan dengan demikian pemisahannya, yang didasarkan pada berbagai efek filtrasi (filtration effect). Tapi apa dan bagaimana lingkungan dalam sebuah aerosol dipengaruhi?

Statistika:

Misalnya, partikel cair, seperti tetesan, yang tersebar secara oral oleh manusia bisa menyusut karena penguapan (evaporasi). Ketika kita menghembuskan nafas, berbicara, batuk, atau bersin, terbentuk aerosol yang mengandung banyak tetesan. Ukuran tetesan aerosol berkisar antara 0,5µm hingga 100µm.

Ukuran partikel aerosol 80% – 90 % dari partikel-partikel ini memiliki diameter sekitar 1µm dan menguap dalam milidetik, tetesan 10µm menguap dalam kurang dari satu detik. Tetesan > 100µm, di sisi lain, bisa bertahan selama lebih dari satu menit dan jatuh ke tanah sebelum menguap.

Mengenai perilaku tenggelam (sinking behavior), bisa dikatakan bahwa dalam udara yang bergerak rendah, partikel aerosol berukuran 100µm dan kerapatan air [1g/cm³] tenggelam sekitar 25 cm/detik pada ketinggian jatuh 2m. Dengan asumsi kondisi yang sama, laju tenggelam berkurang untuk partikel yang lebih kecil, sehingga partikel dengan diameter 1µm akan membutuhkan waktu sekitar 16 jam untuk jatuh ke tanah.

Sinking Behavior. Ada tiga jenis perilaku gerak partikel aerosol setelah menabrak permukaan cair, yaitu: Tenggelam, Memantul, Berosilasi. Sumber: Ladino (2011) Contact freezing experiments of kaolinite particles with cloud droplets. Mekanisme yang mempengaruhi proses pengumpulan partikel aerosol oleh tetesan air. Mekanisme, dari kiri ke kanan, adalah difusi Brown, impaksi inersia, intersepsi, elektro-pengumpul, dan foresis. Td dan ρd adalah suhu dan kerapatan molekul air di permukaan tetesan, sedangkan Ta dan ρa adalah suhu dan kerapatan molekul air di lingkungan. Partikel aerosol dengan ukuran 100µm dan densitas air (1g/cm³) akan tenggelam dalam udara yang tidak bergerak.

Namun, partikel bisa tetap berada di udara lebih lama karena aliran udara (adanya gerak osilasi). Misalnya, partikel dalam ruangan biasanya memiliki kecepatan aliran 0,1m/detik, yang bisa menyebabkan waktu tinggal partikel lebih lama daripada contoh di atas. Dan seperti yang dijelaskan sebelumnya, ukuran partikel cair dalam aerosol bisa mengecil dengan cepat karena penguapan. Misalnya, partikel padat berukuran 50µm membutuhkan waktu sekitar 30 detik untuk mencapai tanah dari ketinggian 2m dalam kondisi tenang.

Sebaliknya, tetesan air dengan diameter yang sama menguap dalam kurang dari 3 detik pada kelembaban relatif 50%. Jadi, tetesan air akan menguap sebelum partikel padat dengan diameter awal yang sama mencapai tanah.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Scroll to Top

Form Minta Penawaran

× Whatsapp kami sekarang! Available from 00:00 to 23:59 Available on SundayMondayTuesdayWednesdayThursdayFridaySaturday