absorbsi.pdf

43
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM PROSES KIMIA Materi : ABSORBSI GAS CO 2 DENGAN LARUTAN NaOH Disusun oleh: Ainun Khoiriyah 21030111120037 Anisa Dien R 21030111110154 Zulhaq Dahri S 21030111130136 LABORATORIUM PROSES KIMIA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2013

Upload: annisa-dien-rachmawati

Post on 24-Oct-2015

413 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Absorbsi

TRANSCRIPT

Page 1: ABSORBSI.pdf

LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM PROSES KIMIA

Materi :

ABSORBSI GAS CO2 DENGAN LARUTAN NaOH

Disusun oleh:

Ainun Khoiriyah 21030111120037

Anisa Dien R 21030111110154

Zulhaq Dahri S 21030111130136

LABORATORIUM PROSES KIMIA

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

Page 2: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 i

HALAMAN PENGESAHAN

Laporan Resmi Praktikum Proses Kimia berjudul Absorbsi Gas Karbon Dioksida

dengan Larutan NaOH yang disusun oleh

Kelompok : 5/Senin

Anggota : 1. Ainun Khoiriyah (21030111120037)

2. Anisa Dien R. (21030111110154)

3. Zulhaq Dahri S. (21030111130136)

ini telah disahkan pada :

Tanggal :

Di :

Semarang, Desember 2013

Dosen Pembimbing Asisten Pembimbing

Dr. Andri Cahyo Kumoro, S.T, M.T, PhD Inggit Prillasari

NIP.197405231998021001 NIM. 21030110120033

Page 3: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 ii

INTISARI

Absorbsi merupakan salah satu proses separasi dalam industri kimia dimana suatu campuran

gas saling kontak dengan suhu cairan penyerap tertentu sehingga satu atau lebih komponen gas

tersebut larut dalam cairannya. Percobaan absorbsi CO2 dengan NaOH bertujuan untuk mempelajari

pengaruh konsentrasi terhadap jumlah CO2 terserap, menentukan besar koefisien perpindahan massa

pada proses absorbsi, dan menentukan waktu terhadap proses absorbsi. Pada percobaan ini, variabel

tetapnya adalah konsentrasi NaOH yaitu 0,15 N, beda waktu pengambilan sampel, yaitu 1 menit

dengan variabel berubahnya adalah laju alir NaOH ( 75 ml/menit; 150 ml/menit; 225 ml/menit ).

Percobaan ini diawali dengan membuat larutan NaOH 0,15 N. Kemudian mencari laju alir yang

sesuai, dilanjutkan proses berikutnya yaitu proses absorbsi yaitu NaOH dipompa dan diumpankan

pada bagian atas menara pada laju alir 75 ml/menit;150 ml/menit; 225 ml/menit, dan gas CO2

dipompa melalui bagian bawah absorber. Larutan NaOH dan CO2 dibiarkan saling kontak. Sebanyak

10 ml sampel diambil dari bagian dasar menara dengan interval 1 menit dan dianalisis kadar CO32-

dengan cara titrasi acidi alkalimetri. Dari hasi percobaan didapat bahwa semakin besar laju alir

NaOH maka semakin banyak CO2 yang terserap, dikarenakan semakin banyak molekul NaOH, CO2

pun akan semakin banyak terserap. Semakin besar laju alir NaOH maka nilai Kga, KLa juga semakin

besar. Nilai k2 juga semakin besar seiring dengan meningkatnya nilai laju alir NaOH dikarenakan

semakin besar faktor tumbukan yang terjadi. Kesimpulan dari percobaan ini adalah semakin besar

laju alir NaOH maka nilai Kga, KLa, k2,dan CO2 yang terserap makin besar. Saran yang dapat

diberikan antara lain larutan NaOH dialirkan sampai overflow sebelum dikontakkan dengan CO2, dan

laju alir CO2 sebaiknya dijaga agar tidak terlalu besar sehingga pengeluaran CO2 dapat

diminimalisir.

Page 4: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 iii

SUMMARY

Absorption is a separation processes in the chemical industry where a gas mixture of mutual

contacts with specific absorbent liquid temperature so that one or more components of the gas

dissolved in the liquid. CO2 Absorption experiments aimed to study the effect of NaOH concentration

on the amount of CO2 absorbed, determine the coefficient of mass transfer on the absorption process,

and determine the time of the absorption process. In this experiment, the variable is a fixed

concentration of NaOH is 0,15 N, different sampling time, which is 1 minute, the studied variables is

the flow rate of NaOH (75 ml/menit; 150ml/menit; 225ml/menit). This experiment began with a

solution of NaOH according to the variable (V NaOH= 10 liters). Then is the process of absorption,

the NaOH solution pumped and fed to the top of the tower with a flow rate of 100 L/min, and CO2 gas

was delivered using a compressor through the bottom of the absorber. NaOH solution and CO2

allowed contact with each other. A total of 10 ml sample is taken from the base of the tower with a 1-

minute intervals and analyzed levels of CO32-

titration by acidi-alkalimetry. From the experimental

results obtained that the greater the flow rate of NaOH, the more CO2 is absorbed, because the more

molecules NaOH, CO2 will be more and more absorbed. The greater the flow rate of NaOH, the value

kLa, kGa and k2 will be higher. Number of K2 will increase with increase of NaOH flow rate because

the number of slam factor is higher. The conclusions of this experiment is the greater flow rate of

NaOH, the value of Kga, KLa, k2 and the smaller CO2 absorbed. Advice given acquired include NaOH

solution flows to overflow before It is contacted with CO2, and CO2 flow rate should be maintained so

as not too big so that expenditures can be minimized CO2.

Page 5: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 iv

PRAKATA

Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya

sehingga penyusunan laporan resmi Praktikum Proses Kimia materi “Absorbsi Gas Karbon

Dioksida dengan Larutan NaOH” ini dapat terselesaikan dengan baik.

Penyusunan laporan resmi ini ditujukan sebagai salah satu syarat untuk melengkapi

mata kuliah Praktikum Proses Kimia yang telah diberikan pada semester V.

Pada kesempatan ini, penyusun menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Dr. Andri Cahyo Kumoro, S.T, M.T, PhD selaku dosen pembimbing Praktikum Proses

Kimia materi Hidrodinamika Reaktor.

2. Inggit Prillasari selaku asisten Praktikum Proses Kimia pengampu materi Hidrodinamika

Reaktor yang telah membantu dan membimbing selama praktikum.

3. Segenap laboran Praktikum Proses Kimia yang telah membantu kelancaran pelaksanaan

praktikum.

4. Semua pihak yang telah mendukung tersusunnya laporan ini.

Penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam laporan resmi ini. Oleh

karena itu, penyusun mengharap kritik dan saran yang dianggap akan memperbaiki laporan

resmi ini.

Semoga laporan resmi Praktikum Proses Kimia materi Absorbsi Gas CO2 dengan

Larutan NaOH ini dapat berguna dan bermanfaat bagi para pembaca.

Semarang, Desember 2013

Penyusun

Page 6: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 v

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................................... i

RINGKASAN ............................................................................................................................... ii

SUMMARY ................................................................................................................................. iii

PRAKATA ................................................................................................................................... Iv

DAFTAR ISI ................................................................................................................................ v

DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ vii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................ 2

1.3 Tujuan Percobaan ................................................................................................. 2

1.4 Manfaat Percobaan ............................................................................................... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Absorbsi ................................................................................................................ 4

2.2 Analisis Perpindahan Massa dan Reaksi dalam Proses Absorbsi Gas Oleh

Cairan ................................................................................................................... 5

BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1 Bahan dan Alat yang Digunakan .......................................................................... 9

3.2 Gambar Alat ......................................................................................................... 9

3.3 Variabel Operasi ................................................................................................... 10

3.4 Respon Uji Hasil ................................................................................................... 10

3.5 Prosedur Percobaan .............................................................................................. 10

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Profil perubahan konsentrasi CO2 pada berbagai laju alir NaOH dan waktu ....... 12

4.2 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai kGa ................................................ 13

4.3 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai kLa................................................. 13

4.4 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai k2 ................................................... 14

4.5 Hubungan CO2 yang Terserap terhadap Waktu .................................................... 15

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 17

Page 7: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 vi

5.2 Saran ..................................................................................................................... 17

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................... 18

LEMBAR PERHITUNGAN ........................................................................................................ 20

LAPORAN SEMENTARA

LEMBAR ASISTENSI

Page 8: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 vii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Percobaan jumlah CO2 dengan Variabel Laju Alir NaOH ................................. 12

Tabel 4.2 Hasil Jumlah CO2 Terserap........................................................................................... 12

Page 9: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses Absorbsi dan Desorbsi CO2 dengan Pelarut MEA di Pabrik Amonia ........... .4

Gambar 2.2 Mekanisme Absorbsi gas CO2 dalam Larutan NaOH ............................................... .5

Gambar 3.1 Gambar Rangkaian Alat Absorbsi ............................................................................ .9

Gambar 4.1 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai kGa .................................................... .13

Gambar 4.2 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai kLa ..................................................... .13

Gambar 4.3 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai k2........................................................ .14

Gambar 4.4 Hubungan CO2 yang Terserap terhadap Waktu........................................................15

Page 10: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Hampir semua reaksi kimia yang diterapkan dalam industri kimia melibatkan

bahan baku yang berbeda wujudnya, baik berupa padatan, gas maupun cairan. Oleh

karena itu, reaksi kimia dalam suatu industri dapat terjadi dalam fase ganda atau

heterogen, misalnya biner atau bahkan tersier (Coulson, 1996). Walaupun terdapat

perbedaan wujud pada bahan-bahan baku yang direaksikan, namun terdapat satu

fenomena yang selalu terjadi sebelum reaksi kimia berlangsung. Maka salah satu atau

lebih bahan baku (reaktan) akan berpindah dari aliran utamanya menuju ke lapisan

antarfase/batas atau menuju aliran utama bahan baku yang lain yang berada di fase yang

berbeda.

Absorpsi gas-cair merupakan proses heterogen yang melibatkan perpindahan

komponen gas yang dapat larut menuju penyerap yang biasanya berupa cairan yang tidak

mudah menguap (Franks, 1967). Reaksi kimia dalam proses absorpsi dapat terjadi di

lapisan gas, lapisan antarfase, lapisan cairan atau bahkan badan utama cairan, tergantung

pada konsentrasi dan reaktifitas bahan-bahan yang direaksikan. Untuk memfasilitasi

berlangsungnya tahapan-tahapan proses tersebut, biasanya proses absorpsi dijalankan

dalam reactor tangki berpengaduk bersparger, kolomg elembung (bubble column) atau

kolom yang berisi tumpukan partikel inert (packed bed column). Proses absorpsi gas-cair

dapat diterapkan pada pemurnian gas sintesis, recovery beberapa gas yang masih

bermanfaat dalam gas buang atau bahkan pada industri yang melibatkan pelarutan gas

dalam cairan, seperti H2SO4, HCl, HNO3, formadehid dll (Coulson, 1996). Absorpsi gas

CO2 dengan larutan hidroksid yang kuat merupakan proses absorpsi yang disertai dengan

reaksi kimia order 2 antara CO2 dan ion OH-membentuk ion CO3

2- dan H2O. Sedangkan

reaksi antara CO2 dengan CO32-

membentuk ion HCO3-

biasanya diabaikan (Danckwerts,

1970; Juvekar dan Sharma, 1972). Namun, menurut Rehmet et al. (1963) proses ini juga

biasa dianggap mengikuti reaksi order 1 jika konsentrasi larutan NaOH cukup rendah

(encer).

Page 11: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 2

Perancangan reaktor kimia dilakukan berdasarkan pada permodelan

hidrodinamika reaktor dan reaksi kimia yang terjadi di dalamnya. Suatu model

matematika merupakan bentuk penyederhanaan dari proses sesungguhnya di dalam

sebuah reaktor yang biasanya sangat rumit (Levenspiel, 1972). Reaksi kimia biasanya

dikaji dalam suatu proses batch berskala laboratorium dengan mempertimbangkan

kebutuhan reaktan, kemudahan pengendalian reaksi, peralatan, kemudahan menjalankan

reaksi dan analisis, dan ketelitian.

1.2 Perumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada

berbagai waktu reaksi ?

2. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa-gas

CO2 (kGa) ?

3. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa-cair

CO2 (kLa) ?

4. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan

NaOH (k2) ?

5. Bagaimana hubungan CO2 yang terserap terhadap waktu ?

1.3 Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa mampu menjelaskan mengenai

beberapa hal berikut:

1. Pengaruh laju alir NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada berbagai waktu

reaksi.

2. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa-gas CO2 (kGa).

3. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa-cair CO2 (kLa).

4. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan NaOH (k2).

5. Hubungan CO2 yang terserap terhadap waktu

1.4 Manfaat Percobaan

1. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada

berbagai waktu reaksi.

2. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa CO2

(kGa).

Page 12: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 3

3. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan

NaOH (k2).

4. Mengetahui hubungan CO2 yang terserap terhadap waktu.

Page 13: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Absorbsi

Absorbsi merupakan salah satu proses separasi dalam industri kimia dimana suatu

campuran gas dikontakkan dengan suatu cairan penyerap tertentu sehingga satu atau lebih

komponen gas tersebut larut dalam cairannya. Absorbsi dapat terjadi melalui dua

mekanisme, yaitu absorbsi fisik dan absorbsi kimia.

Absorbsi fisik merupakan suatu proses yang melibatkan peristiwa pelarutan gas

dalam larutan penyerap, namun tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh proses ini

adalah absorbsi gas H2S dengan air, methanol, propilen karbonase. Penyerapan terjadi

karena adanya interaksi fisik. Mekanisme proses absorbsi fisik dapat dijelaskan dengan

beberapa model, yaitu: teori dua lapisan (two films theory) oleh Whiteman (1923), teori

penetrasi oleh Dankcwerts dan teori permukaan terbaharui.

Absorbsi kimia merupakan suatu proses yang melibatkan peristiwa pelarutan gas

dalam larutan penyerap yang disertai dengan reaksi kimia. Contoh peristiwa ini adalah

absorbsi gas CO2 dengan larutan MEA, NaOH, K2CO3 dan sebagainya. Aplikasi dari

absorbsi kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas CO2 pada pabrik Amonia

seperti yang terlihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1.Proses absorpsi dan desorpsi CO2 dengan pelarut MEA di pabrik Amonia

Proses absorpsi dapat dilakukan dalam tangki berpengaduk yang dilengkapi

dengan sparger, kolom gelembung (bubble column), atau dengan kolom yang berisi

packing yang inert (packed column) atau piringan (tray column). Pemilihan peralatan

abso

rber

stri

pp

er

Page 14: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 5

proses absorpsi biasanya didasarkan pada reaktifitas reaktan (gas dan cairan), suhu,

tekanan, kapasitas, dan ekonomi.

2.2 Analisis Perpindahan Massa dan Reaksi dalam Proses Absorpsi Gas oleh Cairan

Secara umum, proses absorbsi gas CO2 kedalam larutan NaOH yang disertai

reaksi kimia berlangsung melalui empat tahap, yaitu perpindahan massa CO2 melalui

lapisan gas menuju lapisan antarfase gas-cairan, kesetimbangan antara CO2 dalam fase

gas dan dalam fase larutan, perpindahan massa CO2 dari lapisan gas kebadan utama

larutan NaOH dan reaksi antara CO2 terlarut dengan gugus hidroksil (OH-). Skema proses

tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2.Mekanisme absorpsi gas CO2 dalam larutan NaOH

Laju perpindahan massa CO2 melalui lapisan gas:

Ra = Kga ( pg – pai ) (1)

Kesetimbangan antara CO2 dalam fase gas dan dalam fase larutan :

paiHA .* (2)

dengan H pada suhu 30oC = 2,88 10

-5 g mole/cm

3. atm.

Laju perpindahan massa CO2 dari lapisan gas ke badan utama larutan NaOH dan reaksi

antara CO2 terlarut dengan gugus hidroksil:

].[.*][ 2

OHkDaARa A (3)

Gas bulk flow

pg pai

A*

Liq. bulk flow Gas film Liq. film

Page 15: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 6

Keadaan batas:

(a) 1].[. 2

L

A

k

OHkD

(b) B

A

L

A

D

D

Az

OH

k

OHkD

*.

][].[. 2

dengan z adalah koefisien reaksi kimia antara

CO2 dan [OH-}, yaitu = 2.

Di fase cair, reaksi antara CO2 dengan larutan NaOH terjadi melalui beberapa tahapan

proses:

NaOH (s) Na+ (l) + OH

- (l) (a)

CO2 (g) CO2 (l) (b)

CO2 (l) + OH- (l) HCO3

- (l) (c)

HCO3- (l) + OH

- (l) H2O (l) + CO3

2- (l) (d)

CO32-

(l) + Na+

(l) Na2CO3(l) (e)

Langkah d dan e biasanya berlangsung dengan sangat cepat, sehingga proses absorpsi

biasanya dikendalikan oleh peristiwa pelarutan CO2 ke dalam larutan NaOH terutama jika

CO2 diumpankan dalam bentuk campuran dengan gas lain atau dikendalikan bersama-

sama dengan reaksi kimia pada langkah c (Juvekar dan Sharma, 1973).

Eliminasi A* dari persamaan 1, 2 dan 3 menghasilkan :

Ga

A

A

k

OHkDHa

OHkDpgHaRa

].[...1

].[....

2

2

(4)

Jika nilai kL sangat besar, maka: 1].[. 2

L

A

k

OHkD, sehingga persamaan di atas

menjadi:

Ga

LA

LA

k

kOHkDHa

kOHkDpgHaRa

2

2

2

2

].[...1

].[....

(5)

Page 16: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 7

Jika keadaan batas (b) tidak dipenuhi, berarti terjadi pelucutan [OH-] dalam larutan. Hal

ini berakibat:

B

A

L

A

D

D

Az

OH

k

OHkD

*.

][].[. 2

(6)

Dengan demikian, maka laju absorpsi gas CO2 ke dalam larutan NaOH akan mengikuti

persamaan:

Ga

L

L

k

kHa

kpgHaRa

...1

....

(7)

Dengan adalah enhancement faktor yang merupakan rasio antara koefisien transfer

massa CO2 pada fase cair jika absorpsi disertai reaksi kimia dan tidak disertai reaksi

kimia seperti dirumuskan oleh Juvekar dan Sharma (1973):

2/1

2

*.

][

.*.

][1

.].[.

A

B

A

B

L

A

D

D

Az

OH

D

D

Az

OH

k

OHkD

(8)

Nilai diffusivitas efektif (DA) CO2 dalam larutan NaOH pada suhu 30oC adalah 2,1 10

-5

cm2/det (Juvekar dan Sharma, 1973).

Nilai kGa dapat dihitung berdasarkan pada absorbsi fisik dengan meninjau perpindahan

massa total CO2 ke dalam larutan NaOH yang terjadi pada selang waktu tertentu di dalam

alat absorpsi. Dalam bentuk bilangan tak berdimensi, kGa dapat dihitung menurut

persamaan (Kumoro dan Hadiyanto, 2000):

3/1

2

2

4003,1

2

22

2

..

.0777,4

.

ACO

CO

CO

COCO

A

Ga

Da

Q

D

dpk

(9)

Dengan dp

a)1(6

dan TV

Vvoid

Secara teoritik, nilai kGa harus memenuhi persamaan:

Page 17: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 8

....

)(

....

),(2

32

lmlm

GApZA

COmol

pZA

liqCOmolk

(10)

Jika tekanan operasi cukup rendah, maka plm dapat didekati dengan p = pin-pout.

Sedangkan nilai kla dapat dihitung secara empirik dengan persamaan (Zheng dan and Xu,

1992):

5,03,0

..

.2258,0

.

A

NaOHNaOH

A

la

Da

Q

D

dpk

(11)

Jika laju reaksi pembentukan Na2CO3 jauh lebih besar dibandingkan dengan laju difusi

CO2 ke dalam larutan NaOH, maka konsentrasi CO2 pada batas film cairan dengan badan

cairan adalah nol. Hal ini disebabkan oleh konsumsi CO2 yang sangat cepat selama reaksi

sepanjang film. Dengan demikian, tebal film (x) dapat ditentukan persamaan:

TRCOmol

ppDx outinA

.).(

).(2

3

(12)

Page 18: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 9

BAB III

PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1 Bahan dan Alat yang Digunakan

1. Bahan yang digunakan

a. Kristal Natrium Hidroksida (NaOH)

b. Cairan Gas Karbondioksida (CO2) yang disimpan di tabung bertekanan

c. Udara

d. Aquadest (H2O)

e. Larutan HCl 0,15 N dengan kemurnian 25% dan

f. Indikator PP dan MO

2. Alat yang digunakan

Rangkaian alat praktikum absorbsi terlihat pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Utama

Tangki

pencampur Tangki CO2

Bakpenampu

ng 2

Bakpenampu

ng 1

Pompa celup

kompresor

Ko

lom

abso

rpsi

manometer

manometer

Kra

n p

eng

end

ali

alir

an

manometer

manometer

Page 19: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 10

3.2 Variabel Operasi

a. Variabel tetap

1. Tekanan CO2 : 1 atm

2. Suhu : 30 oC

3. Konsentrasi NaOH : 0,15 N

b. Variabel berubah

Laju alir NaOH : 75 L/menit, 150 L/menit, 225 L/menit

3.3 Respon Uji Hasil

Konsentrasi ion CO32-

dalam larutan sampel dan CO2 yang terserap akan semakin besar

seiring dengan meningkatnya laju alir NaOH

3.4 Prosedur Percobaan

1. Membuat larutan induk NaOH dengan konsentrasi 0,15 N sebanyak 10 L

Menimbang 60 gr NaOH

Dilarutkan dalam aquadest sebanyak 10 L

Larutan NaOH ditampung dalam tangki untuk dioperasikan

2. Menentukan fraksi ruang kosong pada kolom absorpsi

Pastikan kran di bawah kolom absorpsi dalam posisi tertutup

Alirkan larutan NaOH dari bak penampung 2 ke dalam kolom absorpsi.

Hentikan jika tinggi cairan di dalam kolom tepat setinggi tumpukan packing.

Keluarkan cairan dalam kolom dengan membuka kran di bawah kolom,

tampung cairan tersebut dan segera tutup kran jika cairan dalam kolom tepat

berada pada packing bagian paling bawah.

Catat volume cairan sebagai volume ruang kosong dalam kolom absorpsi =

Vvoid.

Tentukan volume total kolom absorpsi, yaitu dengan mengkur diameter kolom

(D) dan tinggi tumpukan packing (H), 4

.2 HDVT

Fraksi ruang kosong kolom absorpsi = TV

Vvoid

3. Operasi Absorbsi

Page 20: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 11

NaOH 0,15 N dipompa dan diumpankan ke dalam kolom melalui bagian atas

kolom pada laju alir tertentu hingga keadaan mantap tercapai.

Mengalirkan gas CO2 melalui bagian bawah kolom. Ukur beda ketinggian

cairan dalam manometer 1, manometer 2 dan manometer 3, manometer 4 jika

aliran gas sudah steady.

Mengambil 10 mL sampel cairan dari dasar kolom absorpsi tiap 1 menit

selama 10 menit dan dianalisis kadar ion karbonat atau kandungan NaOH

bebasnya.

Mengulangi percobaan untuk nilai variabel kajian yang berbeda.

4. Menganalisis sampel

Sebanyak 10 mL sampel cairan ditempatkan dalam gelas erlenmeyer 100 mL.

Menambahkan indikator fenol fthalein (PP) sampai merah jambu, dan titrasi

sample dengan larutan HCl 0,15 N sampaiwarna merah hampir hilang

(kebutuhan titran = a mL), maka mol HCl = a 0,1 mmol.

Menambahkan 2-3 tetes indikator metil jingga (MO), dan titrasi dilanjutkan

lagi sampai warna jingga berubah menjadi merah (kebutuhan titran=b mL),

atau kebutuhan HCl = b 0,1 mmol.

Jumlah NaOH bebas = (2a-b) 0,1 mmol di dalam 10 mL sample

Konsentrasi NaOH bebas = (2a-b) 0,01 mol/L

Page 21: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 12

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Profil perubahan konsentrasi CO2 pada berbagai laju alir NaOH dan waktu

Berdasarkan data-data percobaan yang diperoleh dari praktikum, kemudian

dilakukan perhitungan dengan bantuan perangkat komputer. Maka hasil percobaan kami

dapat disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut:

Tabel 4.1 Hasil Percobaan jumlah CO2 dengan Variabel Laju Alir NaOH

NaOH

(ml/menit)

kGa

(mol/m3.pa)

kla

(mol/m3.pa)

k2

(mol/m3.pa)

CO2 terserap

(mol)

75 5,5066 x 10-6

0,03365 0,6115

150 1,493 x 10-5

0,6135

225 2,156 x 10-5 0,9915

Tabel 4.2 Hasil Jumlah CO2 Terserap

Waktu

(menit)

CO2 yang terserap

(75 ml/menit

NaOH)

CO2 yang terserap

( 150 ml/menit

NaOH)

CO2 yang terserap

(225 ml/menit

NaOH)

0 0,007 0,053 0,064

1 0,024 0,0355 0,0715

2 0,0385 0,068 0,06

3 0,0335 0,0775 0,1

4 0,0375 0,071 0,0585

5 0,0455 0,0915 0,093

6 0,0355 0,066 0,089

7 0,0575 0,075 0,0895

8 0,038 0,0525 0,052

9 0,0375 0,076 0,085

10 0,026 0,0625 0,0595

0,3805 0,7285 0,822

Page 22: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 13

4.2 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap CO2 yang terserap

Gambar 4.1 Hubungan Laju Alir NaOH vs Jumlah CO2 yang terserap

Dari gambar 4.1 dapat dilihat bahwa semakin besar laju alir NaOH, maka semakin

banyak pula CO2 yang terserap. Hal ini disebabkan karena semakin besar laju alir maka

semakin banyak larutan NaOH yang mengalami kontak dengan CO2. Sehingga semakin

banyak pula partikel NaOH yang mampu menyerap CO2. Dapat dilihat pada saat Q=

0,075 l/mnt CO2 yang terserap sebanyak 0,3805; pada saat Q= 0,15 l/mnt CO2 yang

terserap sebanyak 0,7285; dan pada saat Q= 0,225 l/mnt CO2 yang terserap sebanyak

0,822. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa jumlah CO2 yang terserap akan semakin

meningkat seiring dengan semakin besarnya laju alir (Luluk Endahwati, UPN Veteran).

4.3 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai Kga

Gambar 4.2 Hubungan Laju Alir NaOH vs kGa

0,3805

0,7285 0,822

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0,075 0,15 0,225

CO

2 Y

ang

ters

erap

(m

ol)

Laju alir NaOH (l/menit)

CO2 yangterserap

Linear (CO2yang terserap)

103,995

244,4226

334,8698

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0,075 0,15 0,225

kGa

(mo

l/m

3.p

a)

Laju alir NaOH (L/menit)

Kga

Page 23: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 14

Dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa terjadi kenaikan nilai konstanta kGa

(konstanta perpindahan massa antar fase gas-cair) seiring dengan kenaikan Laju alir

larutan penyerap NaOH. Hal ini dapat terjadi karena dengan semakin tinggi laju alir

cairan, maka kontak fase antara gas dengan cairan semakin baik. Dengan demikian, maka

jumlah gas yang dapat berpindah dari dari fase gas menuju fase cair juga semakin besar.

Besarnya harga koefisien perpindahan massa CO2 ke larutan NaOH dipengaruhi oleh

reaksi kimia yang terjadi. Semakin cepat reaksi kimia terjadi maka jumlah gas yang dapat

berpindah dari fase gas menuju fase cairan juga semakin besar (Kumoro, Andri Cahyo

dan Hadiyanto, 2000).

4.4 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai kLa

Gambar 4.3 Hubungan Laju Alir NaOH vs kla

Dari gambar 4.3 menunjukkan bahwa semakin besar laju alir NaOH maka

semakin besar nilai kLa. Hal ini disebabkan karena laju alir (Q) berbanding lurus dengan

nilai kLa, sesuai rumus:

5,03,0

..

.2258,0

.

A

NaOHNaOH

A

la

Da

Q

D

dpk

Berdasarkan persamaan tersebut, dapat disimpulkan bahwa semakin besar laju alir suatu

cairan, maka nilai kLa semakin besar sebagai akibat dari kontak antara gas dengan cairan

yang semakin banyak (buku panduan praktikum proses kimia/ landasan teori).

0

1,493

2,156

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0,075 0,15 0,225

kLa

(mo

l/m

3.p

a)

Laju alir NaOH (L/menit)(x10-5)

Kla

Linear(Kla)

Page 24: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 15

4. 5 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai k2

Grafik 4.4 Hubungan Laju Alir NaOH vs k2

Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan nila konstanta kecepatan

reaksi (k2) seiring dengan kenaikan laju alir NaOH. Fenomena ini sesuai dengan

persamaan Arhenius : k=A ×e(-Ea/RT )

Nilai k dipengaruhi oleh adanya A, dimana A merupakan faktor tumbukan.

Semakin besar laju alir NaOH maka semakin besar tumbukan yang terjadi antara gas CO2

dengan NaOH. Semakin banyak bagian zat yang bertumbukan maka nilai k akan semakin

besar. (Levenspiel, 1972)

4. 6 Hubungan CO2 yang Terserap terhadap Waktu

Gambar 4.5 Hubungan CO2 yang terserap terhadap waktu

0,03365

0,0606

0,075495

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,075 0,15 0,225

k 2(m

ol/

m3

. pa)

Laju alir NaOH (L/menit)

k2

Linear(k2)

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10CO

2 y

ang

ters

erap

Waktu (menit)

Laju alir 75 ml/menit Laju alir 150 ml/menit Laju alir 225 ml/menit

Page 25: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 16

Dari gambar 4.5 dapat disimpulkan, semakin lama waktu operasi, maka jumlah

CO2 yang terserap akan semakin banyak. Hal ini disebabkan karena kesempatan kontak

antara NaOH dan CO2 semakin lama sehingga konversi akan meningkat dan

menyebabkan reaksi akan berjalan lebih sempurna. Pada awalnya akan terjadi

peningkatan jumlah CO2 yang terserap, kemudian pada suatu waktu jumlah CO2 yang

terserap akan konstan. Hal ini dapat dilihat dari jumlah CO2 yang terserap konstan

dalam grafik. Dapat ditarik kesimpulan bahwa jumlah CO2 yang terserap akan konstan

seiring dengan berjalannya waktu. Hal ini disebabkan karena reaksi berjalan secara

kontinyu (Luluk Endahwati, UPN Veteran).

Page 26: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 17

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Semakin besar laju alir NaOH maka CO2 yang terserap akan semakin besar pula karena

semakin banyak jumlah partikel NaOH yang mengalami kontak dengan gas CO2

2. Nilai koefisien perpindahan massa di lapisan gas (kGa) akan semakin besar seiring

dengan meningkatnya laju alir NaOH. Pada laju alir 75 ml/menit nilai kGa=103,995

mol/m3.pa, laju alir 150 ml/menit nilai kGa=244,4226 mol/m

3.pa dan laju alir 225

ml/menit nilai kGa=334,8698 mol/m3.pa

3. Nilai koefisien perpindahan massa dilapisan cair (kLa) akan semakin besar seiring

dengan meningkatnya laju alir NaOH. Nilai kLa pada laju alir 75 ml/menit adalah

5,5066x10-6

mol/m3.pa, pada laju alir 150 ml/menit adalah 1,4935x10

-6 mol/m

3.pa dan

pada laju alir 225 ml/menit adalah 2,156x10-6

mol/m3.pa

4. Nilai k2 pada laju alir 75 ml/menit adalah 0,03365 mol/m3.pa, pada laju alir 150

ml/menit adalah 0,0606 mol/m3.pa dan pada laju alir 225 ml/menit adalah 0,0754

mol/m3.pa. Sehingga semakin besar laju alir NaOH maka semakin besar pula nilai

tetapan laju reaksi (k2).

5. Semakin lama waktu operasi, maka jumlah CO2 yang terserap akan semakin banyak.

Hal ini disebabkan karena kesempatan kontak antara NaOH dan CO2 semakin lama

5.2 Saran

1. larutan NaOH dialirkan sampai overflow sebelum dikontakkan dengan CO2

2. laju alir CO2 sebaiknya dijaga agar tidak terlalu besar sehingga pengeluaran CO2 dapat

diminimalisir.

Page 27: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 18

DAFTAR PUSTAKA

Coulson, J.M. dan Richardson, J.F., 1996, Chemical Engineering: Volume 1: Fluid flow, heat

transfer and mass transfer, 5th

ed. Butterworth Heinemann, London, UK.

Danckwerts, P.V. dan Kennedy, B.E., 1954, Kinetics of liquid-film process in gas absorption.

Part I: Models of the absorption process, Transaction of the Institution of Chemical

Engineers, 32:S49-S52.

Danckwerts, P.V., 1970, Gas Liquid Reactions, McGraw-Hill Book Company, Inc., New

York, pp. 42-44,

Edahwati, Luluk (2011), Kinetika Reaksi pembuatan NaOH dari Soda Ash. Jawa Timur.

Franks, R.G.E., 1967, Mathematical modeling in chemical engineering. John Wiley and Sons,

Inc., New York, NY, USA, pp. 4-6.

Higbie, R., 1935, The rate of absorption of a pure gas into a still liquid during short period of

exposure, Transaction of the Institution of Chemical Engineers, 31,365-388.

Juvekar, V. A. dan Sharma, M.M., 1972, Absorption of CO, in a suspension of lime,

Chemical Engineering Science, 28, 825-837.

Kumoro dan Hadiyanto, 2000, Absorpsi Gas Karbondioksid dengan Larutan Soda Api dalam

Unggun Tetap, Forum Teknik, 24 (2), 186-195.

Levenspiel, O., 1972, Chemical reaction engineering, 3rd

ed. John Wiley and Sons, Inc., New

York, NY, USA, pp. 210-213, 542-551.

Olutoye, M. A. dan Mohammed, A., 2006, Modelling of a Gas-Absorption Packed Column

for Carbon Dioxide-Sodium Hydroxide System, African Union Journal of Technology,

10(2),132-140

Page 28: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 19

Rehm, T. R., Moll, A. J. and Babb, A. L., 1963, Unsteady State Absorption ofCarbon Dioxide

by Dilute Sodium Hydroxide Solutions, American Institute of Chemical Engineers

Journal, 9(5), 760-765.

Zheng, Y. and Xu, X. (1992), Study on catalytic distillation processes. Part I. Mass transfer

characteristics in catalyst bed within the column, Transaction of the Institution of

Chemical Engineers, (Part A) 70, 459–464.

Page 29: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 20

LEMBAR PERHITUNGAN

A. PERHITUNGAN REAGEN

Larutan NaOH 0.15N sebanyak 10 liter

Larutan HCl 0.15 N

B. PERHITUNGAN DENSITAS

Densitas larutan NaOH 0.15N

Densitas HCl

C. PERHITUNGAN FRAKSI RUANG KOSONG

Vvoid = 125 cm3

D = 3 cm

Page 30: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 21

H = 30.3 cm

D. OPERASI ABSORBSI

Untuk laju alir 75 ml/menit

ΔZ = 1.8 cm = 0.018 m

PKompresor = 2,2 kg/ x

PCO2 = 5,8 bar

Q = 75 ml/menit = 0.075 L/menit

Untuk laju alir 150 ml/menit

ΔZ = 1.8 cm = 0.185 m

PKompresor = 2,2 kg/ x

PCO2 = 5,9 bar

Q = 150 ml/menit = 0.15 L/menit

Untuk laju alir 225 ml/menit

ΔZ = 1.8 cm = 0.018 m

PKompresor =2,2 kg/ x

PCO2 = 5,9 bar

Q = 225 ml/menit = 0.225 L/menit

Page 31: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 22

E. PERHITUNGAN LAJU ALIR

Massa jenis raksa = 13.543 Kg/m3

Massa jenis CO2 = 1.977 Kg/m3

F. PERHITUNGAN LAJU ALIR PADA KOMPRESOR CO2

Laju alir 75 ml/menit

( )

( )

√ (

)

( )

√ (

)

(

)

G. PERHITUNGAN LAJU ALIR UDARA

Massa jenis raksa = 13.543 Kg/m3

Massa jenis O2 = 1.2 Kg/m3

Laju alir 75 ml/menit

( )

( )

Page 32: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 23

√ (

)

( )

√ (

)

(

)

H. PENENTUAN KADAR CO2 MULA-MULA

Laju alir 75 ml/menit

NERACA TOTAL

Q1 = QCO2 = L/menit

Q2 = Qudara = L/menit

Q3 = Q1 + Q2 = ( + ) L/menit = 88,744 L/menit

NERACA KOMPONEN

C3 x Q3 = C1 x Q1 + C2 x Q2 (C1=0)

C3 = (C2 x Q2)/Q3

P.V=n.R.T ,

Tekanan CO2 dalam tabung C2 =

C2 = 0,23 mol/L

Q3 Q1

Q2

Page 33: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 24

I. PERHITUNGAN HASIL PERCOBAAN

NaOH 0,5 N ; Q = 0,075 L/menit

t (menit) a (ml) b (ml) Na2CO3 NaHCO3 C02

terserap N CO2

0 0,8 1,4 0,004 0,003 0,007 0,00035

1 4,8 0,5 0,0025 0,0215 0,024 0,0012

2 7,7 0,7 0,0035 0,035 0,0385 0,001925

3 6,7 0,5 0,0025 0,031 0,0335 0,001675

4 7,5 0,5 0,0025 0,035 0,0375 0,001875

5 9,1 1,4 0,007 0,0385 0,0455 0,002275

6 7,1 0,8 0,004 0,0315 0,0355 0,001775

7 12 1 0,005 0,0525 0,0575 0,002875

8 7,6 0,9 0,0045 0,0335 0,038 0,0019

9 7,5 0,5 0,0025 0,035 0,0375 0,001875

10 5,2 1,8 0,009 0,017 0,026 0,0013

jumlah 0,047 0,3335 0,3805 0,019025

NaOH 0,15 N ; Q = 0,15 L/menit

t (menit) a (ml) b (ml) Na2CO3 NaHCO3 C02

terserap N CO2

0 10,6 0,9 0,0045 0,0485 0,053 0,00265

1 7,1 1,8 0,009 0,0265 0,0355 0,001775

2 13,6 1,5 0,0075 0,0605 0,068 0,0034

3 15,5 2,5 0,0125 0,065 0,0775 0,003875

4 14,2 1,7 0,0085 0,0625 0,071 0,00355

5 18,3 1,8 0,009 0,0825 0,0915 0,004575

6 13,2 1,4 0,007 0,059 0,066 0,0033

7 15 4 0,02 0,055 0,075 0,00375

8 10,5 2,4 0,012 0,0405 0,0525 0,002625

9 15,2 3,2 0,016 0,06 0,076 0,0038

10 12,5 1,5 0,0075 0,055 0,0625 0,003125

jumlah 0,1135 0,615 0,7285 0,036425

Page 34: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 25

NaOH 0,15 N ; Q = 0,225 L/menit

t (menit) a (ml) b (ml) Na2CO3 NaHCO3 C02

terserap N CO2

0 12,8 1,3 0,0065 0,0575 0,064 0,0032

1 14,3 1,6 0,008 0,0635 0,0715 0,003575

2 12 3,1 0,0155 0,0445 0,06 0,003

3 20 4 0,02 0,08 0,1 0,005

4 11,7 3,1 0,0155 0,043 0,0585 0,002925

5 18,6 2,6 0,013 0,08 0,093 0,00465

6 17,8 4 0,02 0,069 0,089 0,00445

7 17,9 2,1 0,0105 0,079 0,0895 0,004475

8 10,4 2,7 0,0135 0,0385 0,052 0,0026

9 17 2,5 0,0125 0,0725 0,085 0,00425

10 11,9 4,1 0,0205 0,039 0,0595 0,002975

jumlah 0,1555 0,6665 0,822 0,0411

J. PERHITUNGAN HARGA Kga

Rumus

Dimana :

A = luas kolom absorbsi =

Z = tinggi packing = 30,3 cm

ε = fraksi ruang kosong = 0,58

Variabel 1 Laju alir NaOH 75 ml/menit

P = PCO2 - Pkompresor = 5,8 bar - 2,16 bar = 3,64 bar

Kga =

Variabel 2 Laju alir NaOH 150 ml/menit

P = PCO2 - Pkompresor = 5,9 bar – 2,16 bar = 3,74 bar

Kga =

Variabel 3 Laju alir NaOH 225 ml/menit

P = PCO2 - Pkompresor = 5,9 bar – 2,16 bar = 3,74 bar

Page 35: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 26

Kga =

K. PERHITUNGAN kla

(

)

(

)

( )

DA = 2,1 . 10-9

m2/s

( )

ρ NaOH = 969,9 kg/m3

μ NaOH = 3,95. 10-3

N NaOH = 0,15 N

Variabel I Laju alir 75 ml/menit

(

)

(

)

(

)

(

)

4107945058

4107945058

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

kla = 5,5066 x 10-6

Variabel II Laju alir 150 ml/menit

(

)

(

)

(

)

(

)

Page 36: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 27

4107945058

4107945058

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

kla = 1,493 x 10-5

Variabel III Laju alir 225 ml/menit

(

)

(

)

(

)

(

)

4107945058

4107945058

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

kla = 2,156 x 10-5

L. PERHITUNGAN k2

Laju alir 75 ml/menit

t(menit)

[x]

CO2

terserap [y] x.y x

2

0 0,007 0 0

1 0,024 0,024 1

2 0,0385 0,077 4

3 0,0335 0,1005 9

4 0,0375 0,15 16

Page 37: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 28

5 0,0455 0,01365 25

6 0,0355 0,213 36

7 0,0575 0,4025 49

8 0,038 0,304 64

9 0,0375 0,3375 81

10 0,026 0,26 100

Jumlah 55 0,3805 1,88215 385

∑ ∑ ∑

∑ (∑ )

c = ∑ ∑ ∑ ∑

∑ (∑ )

y = mx + c = ( )

k2 = 0,03365

Laju alir 150 ml/menit

t(menit)

[x]

CO2

terserap [y] x.y x

2

0 0,053 0 0

1 0,0355 0,0355 1

2 0,068 0,136 4

3 0,0775 0,2325 9

4 0,071 0,284 16

5 0,0915 0,4575 25

6 0,066 0,396 36

7 0,075 0,525 49

8 0,0525 0,42 64

9 0,076 0,684 81

10 0,0625 0,625 100

Jumlah 55 0,7285 3,7955 385

Page 38: ABSORBSI.pdf

Absorbsi Gas CO2 dengan Larutan NaOH

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2013 29

∑ ∑ ∑

∑ (∑ )

c = ∑ ∑ ∑ ∑

∑ (∑ )

y = mx + c = ( )

k2 =

Laju alir 225 ml/menit

t(menit)

[x]

CO2

terserap [y] x.y x

2

0 0,064 0 0

1 0,0715 0,0715 1

2 0,06 0,12 4

3 0,1 0,3 9

4 0,0585 0,234 16

5 0,093 0,465 25

6 0,089 0,534 36

7 0,0895 0,6265 49

8 0,052 0,416 64

9 0,085 0,765 81

10 0,0595 0,595 100

Jumlah 55 0,822 4,127 385

∑ ∑ ∑

∑ (∑ )

c = ∑ ∑ ∑ ∑

∑ (∑ )

y = mx + c = )

k2 =

Page 39: ABSORBSI.pdf

LAPORAN SEMENTARA

PRAKTIKUM PROSES KIMIA

Materi :

ABSORBSI GAS CO2 DENGAN LARUTAN NaOH

Disusun oleh :

Ainun Khoiriyah 21030111120037

Anisa Dien Rahmawati 21030111110154

Zulhaq Dahri Siqhny 21030111130136

LABORATORIUM PROSES KIMIA

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

Page 40: ABSORBSI.pdf

I. TUJUAN PERCOBAAN:

1. Pengaruh laju alir NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada berbagai

waktu reaksi.

2. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa-gas

CO2 (kGa)

3. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa-cair

(kLa)

4. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan

NaOH (k2).

5. Hubungan CO2 yang terserap terhadap waktu

II. PERCOBAAN

II.1.Bahan yang digunakan

1. Natrium Hidroksida (NaOH)

2. Gas Karbon dioksida (CO2)

3. Udara

4. Aquadest (H2O)

5. HCl dengan kemurnian 25%

6. Indikator Titrasi (PP dan MO)

II.2. Alat yang digunakan

1. Tabung CO2

2. Kolom Packing

3. Tangki NaOH

4. Pompa

5. Manometer

6. Kompresor

7. Tabung Penyampur

8. Ember

II.3. Cara kerja

1) Buat larutan induk NaOH dengan konsentrasi 0,15 N sebanyak 10 L

Timbang 60 gr NaOH

Dilarutkan dalam aquadest sebanyak 10L

Larutan NaOH ditampung dalam tangki untuk dioperasikan

Page 41: ABSORBSI.pdf

2) Menentukan fraksi ruang kosong pada kolom absorpsi

Pastikan kran di bawah kolom absorpsi dalam posisi tertutup

Alirkan larutan NaOH dari bak penampung 2 ke dalam kolom absorpsi.

Hentikan jika tinggi cairan di dalam kolom tepat setinggi tumpukan

packing.

Keluarkan cairan dalam kolom dengan membuka kran di bawah kolom,

tampung cairan tersebut dan segera tutup kran jika cairan dalam kolom

tepat berada pada packing bagian paling bawah.

Catat volume cairan sebagai volume ruang kosong dalam kolom absorpsi =

Vvoid.

Tentukan volume total kolom absorpsi, yaitu dengan mengkur diameter

kolom (D) dan tinggi tumpukan packing (H), 4

.2 HDVT

Fraksi ruang kosong kolom absorpsi = TV

Vvoid

3) Operasi Absorpsi

NaOH 0,15 N dipompa dan diumpankan ke dalam kolom melalui bagian

atas kolom pada laju alir tertentu hingga keadaan mantap tercapai.

Alirkan gas CO2 melalui bagian bawah kolom. Ukur beda ketinggian cairan

dalam manometer 1, manometer 2 dan manometer 3, manometer 4 jika

aliran gas sudah steady.

Ambil 10 mL sampel cairan dari dasar kolom absorpsi tiap 1 menit selama

10 menit dan dianalisis kadar ion karbonat atau kandungan NaOH

bebasnya.

Ulangi percobaan untuk nilai variabel kajian yang berbeda.

4) Analisis sampel

Sebanyak 10 mL sampel cairan ditempatkan dalam gelas erlenmeyer 100

mL.

Tambahkan indikator fenol fthalein (PP) sampai merah jambu, dan titrasi

sample dengan larutan HCl 0,15 N sampaiwarna merah hampir hilang

(kebutuhan titran = a mL), maka mol HCl = a 0,1 mmol.

Page 42: ABSORBSI.pdf

Tambahkan 2-3 tetes indikator metil jingga (MO), dan titrasi dilanjutkan

lagi sampai warna jingga berubah menjadi merah (kebutuhan titran = b

mL), atau kebutuhan HCl = b 0,1 mmol.

Jumlah NaOH bebas = (2a-b) 0,1 mmol di dalam 10 mL sample

Konsentrasi NaOH bebas = (2a-b) 0,01 mol/L

II. 4. Hasil percobaan

Variabel laju alir NaOH

(L/menit)

P Kompresor (kg/cm2) Tinggi manometer (cm)

0,075 2.2 1.8

0.15 2.2 1.8

0,225 2.2 1.8

t Variabel 1 Variabel 2 Variabel 3

a(ml) b(ml) a(ml) b(ml) a(ml) b(ml)

0 0.8 1.4 10.6 0.9 12.8 1.3

1 4.8 0.5 7.1 1.8 14.3 1.6

2 7.7 0.7 13.6 1.5 12 3.1

3 6.7 0.5 15.5 2.5 20 4

4 7.5 0.5 14.2 1.7 11.7 3.1

5 9.1 1.4 18.3 1.8 18.6 2.6

6 7.1 0.8 13.2 1.4 17.8 4

7 11.5 1 15 4 17.9 2.1

8 7.6 0.9 10.5 2.4 10.4 2.7

9 7.5 0.5 15.2 3.2 17 2.5

10 1.8 1.8

12.5 1.5 11.9 4.1

Semarang, Desember 2013

MENGETAHUI ASISTEN

Inggit Prillasari

Page 43: ABSORBSI.pdf

DIPERIKSA KETERANGAN TANDA TANGAN

NO TANGGAL

1.

2.

3.

12 Desember

2013

12 Desember

2013

13 Desember

2013

1. Lengkapi dengan daftar isi, daftar

tabel dan daftar gambar

2. Rapikan format penulisan (jenis

font, spasi dll)

3. Sesuaikan rumusan masalah, tujuan

dan manfaat percobaan dengan

variabel percobaan yang dilakukan

4. Sesuaikan format penulisan tabel

dan grafik sesuai buku pedoman

penulisan yang ada

5. Ganti referensi pembahasan di bab

IV

6. Perbaiki penulisan daftar pustaka

1. Perbaiki penulisan daftar isi

2. Perbaiki penulisan tabel sesuai

format resmi

3. Perbaiki penulisan daftar pustaka

sesuai format resmi

ACC