BAB IPENDAHULUAN

1.1. Tujuan Percobaan1. Mengukur absorbsi CO2 ke dalam air yang mengalir ke bawah kolom menggunakan alat analisa gas.2. Memahami prinsip penyerapan gas CO2 ke dalam air meggunakan analisa larutan cair.3. Menghitung laju absorbsi CO2 ke dalam air dari analisa larutan cairan dengan menggunakan metode titrasi.1.2. Dasar Teori1.2.1 Absorbsi Absorbsi adalah proses perpindahan massa dimana komponen dalam campuran gas akan diserap oleh cairan, dimana komponen tersebut lebih atau kurang dapat larut. campuran gas pada umumnya terdiri dari komponen yang akan diserap dan gas inert, sedangkan larutan bersifat tidak dapat larut dalam fase gasnya. Dalam perpindahan massa antara dua fase, terdapat batas antara kedua fase tersebut, dimana komponen yang terserap melewati fasanya sendiri, kemudian melewati satu fasa dan masuk ke fasa yang lain. Hal itu dapat terjadi bila cukup kekuatan fisik disetiap fase. Faktor kekuatan zat tersebut dinamakan koefisien perpindahan massa.Dalam kerja kerja penyerapan gas adalah komponen gas dan cairan melewati packed bed, dimana cairan mengalir dari bawah, masuk dan keluarnya gas serta cairan dapat dianalisa untuk mengetahui jumlah gas yang terserap. Contoh operasi ini adalah pencucian amoniak dengan air, dari campuran amoniak dan udara. Zat terlarut itu kemudian dipulihkan dari zat cair dengan cara destilasi, sedangkan zat cair penyerap selanjutntya dapat dibuang atau digunakan kembali. Kadang-kadang zat tersebut dikeluarkan dari zat cair dengan mengontakkannnya dengan gas.Absorbsi adalah pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorbsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorbsi kimia). Komponen gas yang dapat menggandakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi, karena itu absorbsi kimia lebih mengungguli absorbsi fisik.1.2.2 Absorpsi dan Menara IsianSuatu alat yang banyak digunakan dalam absorpsi gas dan beberapa operasi lain adalah menara isian.Piranti ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder yang dilengkapi dengan pemasukan gas pada bagian bawah; pemasukan zat cair pada bagian atas, sedangkan pengeluaran gas dan zat cair masing masing diatas dan dibawah, serta massa bentukan zat padat tidak aktif (inert) diatas penyangga. penyangga ini disebut isian menara (packing), dimana penyangga itu harus mempunyai fraksi ruang terbuka yang cukup terbuka dan cukup besar, untuk mencegah terjadinya pembanjiran pada piringan penyangga itu.Ada dua jenis isian menara yang lazim dipakai yaitu yang diisikan dengan mencurahkan secara acak kedalam menara dan yang disusun kedalam menara dengan tangan. Isian tercurah terdiri atas satuan-satuan dengan dimensi utama seperempat sampai tiga inchi, dimana isian yang ukurannya kurang dari 1 inchi dipakai dalam kolom-kolom laboratorium atau instalasi percontohan (pilot plant) satuan-satuan isian yang disusun biasanya mempunyai antara 2 sampai 8 inchi. contoh isian yang umum dipakai:1. Harus tidak dapat bereaksi (kimia) dengan fluida didalam menara.2. Harus kuat, tetapi tidak terlalu berat.3. Harus mengandung cukup banyak larutan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi.4. Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dan gas.5. Harus tidak terlau mahal.Jadi dapat disimpulkan bahwa isian menara terbuat dari bahan-bahan yang murah, tidak bereaksi dan ringan seperti lempeng, porselen dan berbagai jenis plastik.1.2.3 AbsorbenAbsorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan diabsorbsi pada permukannya, baik secara fisik maupun dengan reaksi kimia. Absorben sering juga disebut cairan pencuci.Persyaratan absorben: Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorbsi sebesar mungkin (kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil). Selektif Memiliki tekanan uap rendah Tidak korosif Mempunyai viskositas yang rendah Stabil secara termis MurahJenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air (untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan air), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam( dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).1.2.4 Kolom AbsorpsiAdalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorpsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan dikolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang akan terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebutdilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.1.2.5 Struktur Dalam Absorber1. Bagian atas: spray untuk memasukkan air secara merata sehingga terjadi kontak yang sempurna dengan fase cair.2. Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorpsi.3. Bagian bawah: sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.1.2.6 Prinsip Kerja Kololm Absorpsi1. Kolom absorpsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi, pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia.2. Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antara dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa diffusional dalam umpan gas dari bawah menara kedalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat.Keluaran dari absorber pada tingkat 1 mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.1.2.7 Kontak Antara Zat Cair dan GasPersyaratan kontak yang baik antara zat cair dan gas itu merupakan persyaratan yang paling sulit dicapai, lebih lebih pada menara besar. Secara ideal zat cair itu setelah didistribusikan di dalam isian, mengalir dalam bentuk film lapisan keseluruhan permukaan isian yang menuruni menara. Sebetulnya film itu cenderung menebal pada beberapa tempat dan menipis ditempat lain. Sehingga zat cair itu menggumpal menjadi arus arus kecil yang melalui lintas lintas tertentu, didalam isian itu lebih lebih pada laju cairan rendah. Sebagian besar permukaan itu mungkin kering atau sedikit diliputi film zat cair. Pada percobaan gas liquid absorption coloumn bahan penyerap yang digunakan adalah air dan gas yang terserap adalah gas CO2, pada percobaan atau awal melakukan kerja pada alat analisa gas liquid dengan mengeluarkan air yang masih berada di selang-selang, karena air tersebut dapat mengganggu efisien kerja dari alat ukur yang akan digunakan. Penyerapan gas CO2 kedalam air terjadi didalam kolom yang didalamnya telah terisi packing denag jenis Racing Road. Fungsi dari packing yang ada didalam kolom adalah memperbesar kontak antara cairan yang turun dari atas dan gas yang naik dari bawah. Pada kolom tersebutterdapat tiga saluran analisa yang digunakan untuk mengambil sampel di tiap-tiap sisi yaitu atas, bawah dan tengah. Pada percobaan yang sedang berlangsung bisa terjadi flouding atau pembanjiranyang dikarenakan laju alir gas dari bawah lebih besar dari cairan yang turun dari atas, juga dikarenakan tinggi kolom, diameter kolom dan diameter packing.Pengujian larutan menggunakan larutan standar (caustic soda) NaOH 0,0277 M yang akan mengidentifikasi keberadaan CO2 yang terkandung didalam air. Prinsip dari analisa larutan adalah penyerapan CO2 dan campuran dengan udara kedalam NaOH dengan reaksi :

Dimana CO2 yang terserap dari aliran udara dapat diduga dari jumlah NaOH dan Na2CO3 dalam cairan NaOH dinetralkan dengan metode titrasi asam yang mengubah Na2CO3 dari hasil dapat ditentukan konsentrasi Na2CO3 dan CO2 yang terserap dalam cairan.

BAB IIMETODOLOGI

2.1 Alat Alat UOP 7, Gas Absorbtion Column Erlenmeyer 100 ml Buret 50 ml Statif dan Klem Gelas kimia 100 ml Gelas ukur 1000 ml Termometer Pipet volume 10 ml Pipet ukur 10 ml2.2. Bahan Aquadest NaOH 0.1 M NaOH 0,0277 M Na2CO3 0,01 M Indikator PP CO2 Udara Air

3.2Prosedur KerjaA. Penyerapan gas CO2 kedalam air menggunakan alat analisa gas.1) Mengisi tangki penampung cairan sampai bagian dengan air bersih.2) Menghubungkan steker pada alat kesumber arus listrik.3) Dengan valve pengendali aliran gas C2 dan C3 tertutup, menjalankan pompa cairan dan mengatur aliran air melalui kolom sampai 4 liter/menit pada F1 dengan mengatur valve pengendali C1.4) Menjalankan compressor dan mengatur valve pengendali C2 agar aliran udara 60 liter/menit pada F2. Membuka valve pengendali tekanan pada tabung CO2 dan mengatur valve C2 agar F3 satu setengah kali F2. Memastikan lapisan cairan di dasar kolom terjaga, bila perlu mengatur dengan valve C4.5) Menganalisa contoh gasa) Mengisi dua tabung bola pada alat analisa dengan NaOH 0.1 M lalu mengatur level pada tabung hingga skala 0 pada pipa menggunakan valve pembuangan C dan menampung buangan kedalam labu.b) Membersihkan saluran pengambilan contoh dengan mengisap tabung berulang ulang menggunakan piston gas dan mengeluarkan ke atmosfer.c) Menutup saluran ke tabung penyerapan dan lubang atmosfer juga di tutup. Mengisi tabung penghisap melalui piston gas sampai terisi gas 20 ml (V1), lalu menekan piston gas sampai gas keluar ke atmosfer.d) Membuka lubang ke atmosfer, menghisap selama 10 detik dengan menarik piston.e) Membuka saluran ke tabung penyerapan, sehingga antara tabung penyerapan dan tabung penghisap terhubung. Ketinggian cairan harus tetap, bila berubah membuka saluran ke atmosfer.f) Menunggu sampai ketinggian cairan berada pada posisi nol, dimana menunujukkan bahwa tekanan dalam tabung 1 atm. Lalu menutup saluran keluar.g) Dengan perlahan menekan piston hingga semua gas berpindah ke tabung penyerapan. Lalu menarik piston secara perlahan dan memperhatikan ketinggian cairan.h) Mengulangi langkah g) sampai ketinggian cairan tak berubah. Mencatat volume akhir cairan (V2) yang menunjukkan volume contoh gas yang dianalisa. B. Penyerapan gas CO2 kedalam air menggunakan analisa larutan.1) Mengisi tangki penampungan sampai bagian dengan air bersih.2) Dengan valve pengendali aliran gas pada C2 dan C3. Mulai menjalankan pompa cairan dan mengatur laju alir melalui kolom sampai 4 liter/menit pada F1 dengan mengatur valve C1.3) Memulai menjalankan compressor dan mengatur valve pengendali C2 pada posisi 60 liter/menit pada skala F2.4) Membuka valve pengendali tekanan pada tabung CO2 dan mengatur valve C3 agar F3 satu setengah kali F2. Memastikan lapisan cairan pada dasar kolom terjaga, bila perlu mengatur dengan valve C4.5) Setelah 15 menit atau operasi telah berjalan dengan mantap. Mengambil sampel larutan setiap 15 menit secara bersamaan di titik S4 dan S5, kemudian menganalisa contoh tersebut.6) Memasukkan sampel tersebut ke dalam erlenmeyer 100 ml sebanyak 14 ml (V1).7) Menambahkan 5 tetes indikator PP, bila larutan berubah menjadi merah dengan cepat berarti tidak mengandung CO2. Jika tetap bening, menitrasi larutan dengan NaOH 0.0277 M sampai larutan berubah menjadi merah muda.8) Mencatat volume NaOH yang digunakan sebagai (V2).9) Melepaskan steker dari sumber arus listrik.10) Membersihkan alat yang telah digunakan.

BAB IIIHASIL DAN PEMBAHASAN

3.41 Data pengamatanRun.SaluranFlowrate H2OFlowrate AirFlowrate CO2V1V2 (mmH2O)T (oC)

1S1 (atas)4603150.7

24603150.7

1S2 (tengah)4603150.8

24603151

Tabel 1. Percobaan penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan alat analisa gas

Tabel 2. Percobaan penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan analisa larutanRunWaktu (s)Volume (mL)S4S5

S4S5VB1 (mL)VB2(mL)VB1 (mL)VB2 (mL)

115141410,70,40,4

23014141,11,10,70,6

3.42 PembahasanBAB IVPEMBAHASAN

Pada percobaan kolom absorbsi, bahan penyerap (absorben) yang digunakan adalah air aquades sedangkan bahan yang diserap (absorbat) adalah gas CO2. Tujuan dari percobaan ini adalah mengukur absorbsi CO2 ke dalam air yang mengalir ke bawah kolom menggunakan alat analisa gas dan menghitung laju absorbsi CO2 ke dalam air dengan analisa larutan cair menggunakan metode titrasi. Penyerapan gas CO2 yang masuk bersama-sama udara kedalam air terjadi di dalam kolom yang di dalamnya berisi packing dengan jenis rasching ring. Packing ini berfungsi untuk memperbesar kontak antara gas yang naik dari bawah dengan cairan yang turun dari atas. Proses ini berlangsung secara counter current (berlawanan arah), dimana air masuk kolom melalui bagian atas dan udara pembawa gas CO2 masuk melalui bagian bawah, hal ini bertujuan agar penyerapan CO2 lebih optimal oleh air.Percobaan absorsi ini menggunakan analisa gas dan analisa zat cair. Untuk mengetahui besarnya penyerapan CO2 dengan alat analisa gas, maka digunakan larutan NaOH 0,1 M sebagai larutan analisa (volume gas CO2 yang tersisa), dimana CO2 yang terserap di udara dapat diketahui dari volume yang terlihat pada piston gas. Dari perhitungan percobaan penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan alat analisa gas diperoleh bahwa CO2 yang terlarut pada aliran keluar (S1) lebih kecil daripada CO2 yang terlarut pada aliran masuk (S2). Berdasarkan tabel 3 dimana flowrate yang didapatkan untuk S1 dan S2 mengalami penurunan, untuk S2 dan S3 nilai flowrate ( massa ) bernlai negatif sedangkan untuk S1 flowtare yng didapatkan penurunan dan kenaikan yang jauh. Hal ini diseabkan karena kesalahan dalam pengoprasian alat, dimana gas yang di lirkan ke piston, dibuang ke atmosfir.Percobaan selanjutnya adalah analisa penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan analisa cairan menggunakan metode titrasi asam-basa yang menggunakan larutan NaOH 0,0277 M sebagai larutan penitar. Berdasarkan analisa penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan analisa cairan, diperoleh hasil bahwa CO2 yang terlarut pada aliran masukan (S5) dan CO2 yang terlarut pada aliran keluaran (S4) semakin lama nilai konsentrasi yang didapatkan semakin besar, dimana data kenaikan jumlah CO2 yang terserap pada tabel 4. Semakin lama proses penyerapan CO2, maka jumlah yang terserap dan berkontak dengan air akan semakin banyak.Berdasarkan data pada tabel 4, laju penyerapan CO2 dalam massa dan mol mengalami penurunan, hal ini dikarenakan kerja dari kompresor yang tidak stabil diawal maupun diakhir pnyerapan sehingga umlah gas CO2 yang berkontak dengan air juga berbeda beda.

Berdasarkan analisa penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan analisa cairan, diperoleh hasil bahwa CO2 yang terlarut pada aliran keluar (S2) dan CO2 yang terlarut pada aliran masuk (S1) bersifatfluktuatif (cenderung berubah-ubah). Fluktuatif dapat terjadi karena beberapa hal, diantaranya : performa kompresor dan pompa tidak stabil sehingga jumlah gas CO2 dan air yang berkontak juga berbeda-beda, dapat pula karena saat akan menganalisa gas, selangselang jalur sampel gas yang digunakan sebagai penghubung untuk mengambil dan mengukur gas CO2 mengandung air di dalam salurannya sehingga menganggu kerja alat. Dari data perhitungan dapat dilihat bahwa nilai CO2 terserap yang paling besar adalah 6.3624 pada tekanan 100 dan F 8 L/menit. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar tekanan dan laju alir maka semakin banyak CO2 yang terserap.

BAB IVPENUTUP

4.1 KesimpulanDari percobaan dan perhitungan yang telah lakukan dapat disimpulkan bahwa: Pada percobaan penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan analisa larutan diperoleh hasil penyerapan yang paling besar pada tekanan 100 dan laju alir 8 L/menit yaitu sebesar 6.3624 Semakin besar tekanan dan laju alir yang diberikan maka semakin banyak pula CO2 yang terserap

DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboratorium Operasi Teknik Kimia 2015, Penuntun Praktikum Mekanika Fluida dan Perpindahan Masaa, Samarinda: Politeknik Negeri Samarinda.

LAMPIRAN

Perhitungan1. Perhitungan percobaan penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan alat analisa gas.Contoh: Gas Masuk ( S1 )Yi = = 0,0476 Gas Keluar (S1) 0,0133

CO2 terserap (Fa).

2,1900 L/det

CO2 terserap (Ga).

Untuk perhitungan Ga pada S1, S2 pada menit ke 30 mengikuti rumus diatas.

2. Perhitungan percobaan penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan analisa larutan.

Contoh: Pada 15 menit pertama CO2 bebas (Cdo) S4

CO2 masuk (Cdi) S5

CO2 terserap sepanjang kolom CO2 terlarut dalam aliran masukFa = 0,5333 gmol/liter Laju PenyerapanGa

Untuk perhitungan Cdi dan Cd0 pada 30 menit mengikuti perhitungan di atas.

2019181172416151413121110978653

Keterangan :1. Piston Gas2. Flowmeter Udara3. Flowmeter CO24. Flowmeter Water5. Manometer 6. Switch Control Air7. Switch Control Water8. Sump Tank9. Water Pump10. Air Compressor11. S1 (Valve Keluaran Gas Kolom 1) 12. Kolom Absorbsi13. S2 (Valve Keluaran Gas Kolom 2)14. S3 (Valve Keluaran Gas Kolom 1)15. S4 (Valve Keluaran Air 1)16. S5 (Valve Keluaran Air 2)17. Tabung Bola18. Air Control Valve19. Water Control Valve20. Gas Flow Control Valve