absorbsi win.docx
Post on 26-Oct-2015
147 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
ABSORBSII. TUJUAN PERCOBAAN
Menentukan penurunan tekanan didalam kolom absorbsi.
Menentukan kelarutan CO2 didalam air dan NaOH.
II. PERINCIAN KERJA
Menentukan penurunan tekanan aliran gas dengan kolom kering,
Menentukan penurunan tekanan aliran gas dengan kolom basah,
Menentukan jumlah CO2 yang tidak terserap dalam alat HEMPL.
Menentukan jumlah CO2 yang terserap dengan metode titrasi.
III. ALAT DAN BAHAN
a. Alat-alat yang digunakan:
Gelas kimia
Erlenmeyar asah
Buret
Labu semprot
Corong kaca
Gelas ukur
Pipet skala
Pipet volume
Bola isap
Seperangkat peralatan absorbsi dengan kolom isian.
b. Bahan yang digunakan:
Indikator PP
NaOH 0,01 N dan 1 N
Gas CO2
REAKSI : CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O
IV. DASAR TEORI
Absorpsi adalah operasi penyarapan komponen-komponen yang terdapat
didalam gas dengan menggunakan cairan. Suatu alat yang banyak digunakan dalam
absorpsi gas ialah menara isiar. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder
atau menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada
bagian bawah, pemasukan zat cair pada bagian atas, sedangkan pengeluaran gas dan
zat cair masing-masing diatas dan dibawah, serta suatu zat padat tak aktif (inert)
diatas penyangganya. Yang disebut packing.
Adanya packing (bahan isian) didalam kolom absorpsi akan menyebabkan
terjadinya hambatan terhadap aliran fluida yang melewati kolom. Akibatnya gas
maupun cairan yang melewati akan mengalami pressure drop penurunan tekanan.
Persyaratan pokok yang diperlukan untuk packing :
Harus tidak bereaksi (kimia) dengan fluida didalam menara.
Harus kuat tapi tidak terlalu berat.
Harus mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu
banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan
terlalu tinggi.
Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair
dan gas.
Harus tidak terlalu mahal.
Penurunan tekanan akan menjadi besar jika bahan isian yang digunakan tidak
beraturan (random packing). Selain itu, penurunan tekanan juga dipengaruhi oleh
laju alir gas maupun cairan.
Pada laju alir tetap, penurunan tekanan gas sebanding dengan kenaikan laju alir
cairan. Hal ini disebabkan karena ruang antar bahan pengisi yang semula dilewati
gas menjadi lebih banyak dilewati cairan, sehingga akan menyebabkan terjadinya
hold up (cairan yang terikat dalam ruangan ) bertambah. Akibatnya peningkatan laju
alir cairan lebih lanjut akan menyebabkan terjadinya pengumpulan cairan diatas
kolom keadaan ini biasa disebut Flooding (banjir). Titik tejadinya peristiwa disubut
flooding point. Operasi pada keadaan flooding tidak akan menghasilkan perpindahan
massa yang bagus. Perpindahan massa yang optimum, dilakukan pada keadaan
loading point (titik beku kurva). Jika laju alir cairan dipertahankan tetap sedang laju
gas bertambah maka terdapat beberapa kemungkinan yang terjadi :
Terbentuk lapisan cairan yang menyerupai gelembung gas diatas permukaan
packing
Cairan tidak akan mengalir keluar kolom karena adanya tekanan yang besar
dari aliran udara. Akibatnya cairan akan mengisi kolom dari bawah keatas
sehingga terjadi inversi dari gas terdispersi kecairan berubah menjadi cairan
terdispersi kealiran gas.
Hal-hal lain yang berpengaruhi terhadap penurunan tekanan antara lain : bentuk
isian, tinggi isian, susunan dan lain-lain.
Didalam industri, proses ini banyak digunakan antara lain dalam proses
pengambilan amonia yang ada dalam gas kota berasal dari pembakaran batubara
dengan menggunakan air, atau penghilangan H2S yang dikandung dalam gas alam
dengan menggunakan larutan alkali.
Banyak hal yang mempengaruhi absorpsi gas kedalam cairan antara lain :
Temperatur
Tekanan operasi
Konsentrasi komponen dalam cairan
Konsentrasi komponen didalam aliran gas
Luas bidang kontak
Luas waktu kontak
Karena itu dalam operasi harus dipilih kondisi yang tepat sehingga diperoleh
hasil yang maksimal.
Karekteristik suatu cairan dalam menyerap komponen didalam aliran gas
ditunjukkan oleh harga koefisien perpindahan massa antara gas-cairan, yaitu
banyaknya mol gas yang berpindah persatuan luas serta tiap fraksi mol (gram
mol)/(detik) (Cm3) (fraksional)
Untuk menentukan hanya koefisien perpindahan suatu massa suatu kolom
absorpsi dapat digunakan perhitungan berdasarkan neraca massa.
Tinggi koefisien dalam kolom biasa digunakan persamaan:
H=∫Y 1
Yod [ NxY ]
Kog . a. A . (Y ¿−Y )
Yi = fraksi mol CO2 dalam aliran gas masuk.
Yo = fraksi mol CO2 dalam aliran gas keluar.
Y* = fraksi mol gas CO2 yang berada dalam kesetimbangan dengan larutan.
Y = fraksi mol CO2 didalam larutan.
Persamaan diatas diubah menjadi :
H . a . A . Kogy
=∫Yi
YodY
Y ¿− y
Ruas kanan persamaan diatas sulit untuk dipecahkan. Karena itu
penentuan kog lebih mudah dipecahkan dengan persamaan :
N = Kog x a.A.H x selisih tekanan
laju absorpsi luas bidang rata-rata logaritma
(mol/detik) transfer massa(m2) (atm)
Kog=N
a . A . Nx
lnPiPo
(Pi−Po )
Pi = tekanan partikel gas CO2 masuk kolom (atm)
Po = tekanan partikel gas CO2 keluar kolom (atm)
N = jumlah CO2 yang terserap dengan alat HEMPL
A = luas spesifik packing/ unit volume. Pada percobaan ini dipakai Rasching ring
dengan luas bidang kontak 440 m2/m3.
A.H = volume kolom berisi packing
Tekanan partikel gas CO2 = fraksi volume x (tekanan total/ 760) atmosfir.
a. Penentuan kadar CO 2 yang diserap didalam air / NaOH dengan alat
HEMPL.
Misal :
- Laju alir CO2 F3 liter/detik
- Laju alir udara F2 liter/detik
- Volume campuran udara dan CO2 didalam alat
HEMPL V1ml
- Volume CO2 V=2ml
Fraksi gas CO2 didalam aliran gas masuk (Yi)
Yi=(V 2 /V 1)
=F3
F2+F3
Fraksi gas CO2 didalam aliran gas keluar (Yo)
Yo=(V 2
V 1)
Jika jumlah CO2 yang diabsorbsi sepanjang kolom adalah Fa liter/detik.
Neraca massa :
CO2 masuk – CO2 keluar = CO2 diabsorbsi
Atau
(F2 + F3) Yi – [ F2 + ( F3 + Fa ) ] Yo = Fa
Dengan penurunan secara matematis diperoleh :
Fa=
(Yi−Yo ) (F2+F3 )1−Yo
=(Yi−Yo )1−Yo
xTotalGasMasuk ( liter /det ik )
Atau
N=
Fa22 , 42
xtek . rata2kolom( mmhg )760
x273tem . kolom( K ) (gmolCO2 terabsorpsi/ detik)
Catatan :
Pada percobaan ini diasumsikan bahwa laju alir volum air tidak dipengaruhi
oleh penurunan tekanan didalam kolom, dianggap penurunan tekanan yang terjadi
sangat kecil dibandingkan tekanan atmosfir.
b. Penentuan kadar CO 2 yang terabsorbsi dengan metode titrasi.
Absorpsi CO2 dengan menggunakan air.
Jika larutan H2CO3 dititrasi dengan larutan NaOH maka reaksi yang
terjadi:
H2CO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
Jika :
Laju alir air = F1 L/detik
Vol. Larutan NaOH = V1 ml
Konsentrasi larutan NaOH = C1 M
Volume Sampel = V2 ml
Maka konsentrasi CO2 didalam sampel :
Fa=
V 1 xC1
V 2
[ M ]
Laju rata-rata CO yang terabsorpsi pada suatu periode:
=[Cd( t=n)−Cd ( t=m) ] xvolumeSistem ]
(n−m )x 60g . mol /det ik
Absorpsi CO2 dengan menggunakan NaOH
Secara stokiometri reaksi pada proses absorbsi ini :
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
Pada proses titrasi tahap pertama reaksi yang terjadi :
2NaOH + Na2CO3 + 2HCl 2 NaHCO3 + 2NaCl + H2O
Jika volume sample yang digunakan V1 ml. Konsentrasi HCl C
g.mol/liter. Indicator yang digunakan phenolphalein
Dalam suasana basa kuat indicator phenolphalein akan berwarna
merah jambu. Jika seluruh NaOH sudah habis bereaksi dengan HCl serta
semua karbonat telah berubah menjadi bikarbonat larutan akan berubah
menjadi tidak berwarna. Misalkan volume HCl yang digunakan untuk titrasi
sampai tahap ini V2 m. bila dalam larutan ditambahkan indicator metil
orange maka warna larutan akan berubah menjadi kuning. Jika titrasi
dilanjutkan maka pada titik akhir titrasi larutan menjadi tidak berwarna.
Reaksi yang terjadi :
NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2
Misalkan volume yang digunakan untuk titrasi tahap kedua ini V2 ml,
maka volume yang digunakan untuk menetralisir bikarbonat = (V3 – V2) ml.
pada tabung kedua dimasukkan larutan sample sebanyak (V3 – V2) ml lebih
sedikit dan dikocok dengan baik. Endapan yang terbentuk adalah hasil
reaksi antara karbonat dalam sampel dengan larutan barium. Endapan yang
tebentuk adalah barium karbonat yang dari karbonat dalam sample. Jika
larutan diberi beberapa tetes indicator phenolphalein maka larutan akan
berwarna merah jambu.
V. PROSEDUR PENGERJAAN
a. Menentukan penurunan tekanan aliran gas dalam kolom kering
Dikeringkan kolom dan isinya dengan jalan mengalirkan udara kedalam kolom
lewat bagian bawah sehingga semua airnya keluar.
Dialirkan udara dengan laju 70 l/menit (F2)
dicatat penurunan tekanan yang terjadi.
Diulangi percobaan dengan laju alir udara 40, 50, 60, 70, 80, 90, dan 100
L/menit.
b. Menentukan penurunan tekanan aliran gas dalam bentuk basah.
Dialirkan udara kedalam kolom dengan laju alir l/menit (F2).
Dialirkan air kedalam kolom dengan laju alir 3 L/menit (F1)
Dicatat penurunan tekanan yang terjadi didalam kolom.
Diulang percobaan dengan menaikkan laju alir udara hingga terjadi flooding.
c. Menentukan jumlah CO2 yang terserap denan metode titrasi
Dihidupkan pompa dan mengatur laju alir didalam kolom pada 3 L/menit. (F1)
Dihidupkan kompresor udara dengan mengtur laju alirnya 70 L /menit (F2)
Dibuka dengan hati-hati regulator gas karbon dioksida dan mengatur pada laju
alir 3 L/menit (F3)
Diambil 20 ml untuk 0 menit dari tangki yang masuk
Setelah 15 menit, diambil masing-masing 20 ml sampel dari tangki masuk dan
sampel yang keluar dalam erlenmeyer.
Ditambahkan indikator PP kedalam sampel dan menitrasi dengan
menggunakan NaOH 0,01 N hingga berwarna merah muda.
Dicatat volume NaOH 0,01 N yang digunakan
Diulangi dengan selang waktu 15 menit selama 1 jam
Mengubah laju alir gas CO2
d. Cara menganalisa kadar CO2 dengan HEMPL
Diisi bola tandom dibagian bawah alat HEMPL dengan larutan NaOH 1N
hingga tanda 0
Dibilas tabung analisa HEMPL dengan jalan menarik piston dan membuang
gas yang telah terisap ke atmosfer dengan volume 100ml (V1)
Ditutup semua saluran kedua atmosfer dan menghisap kembali campuran gas
yang diisap yaitu 100 ml dan menutup saluran dari gas absorpsi
Dikembangkan tekanan didalam tabung dengan udara luar dengan jalan
membuka dan menutup keran saluran buang ke atmosfir mengusahakan agar
permukaan NaOH tetap pada tanda 0.
Dicatat kenaikan volume NaOH 1N setiap 15 menit pada variasi laju alir 3, 4,
dan 5 L/ menit selama masing-masing 1 jam dan dicatat pula perubahan
tekanannya.
VI. DATA PENGAMATAN :
a) Penentuan penurunan tekanan aliran gas pada dinding kolom kering
No F2 Udara (L/m) Δ H (cm H2O)
1 40 1.45
2 50 1.7
3 60 2
4 70 2.4
5 80 2.7
6 90 3
b) Penentuan penurunan tekanan aliran gas pada kolom dinding basah
No F2 Udara (L/m) Δ H (cm H2O) Keterangan
1 40 2 Belum Flooding
2 50 4 Belum Flooding
3 60 6.5 Belum Flooding
4 70 8 Belum Flooding
5 80 12 Belum Flooding
6 90 31 Flooding
c) Penentuan jumlah CO2 yang terserap dengan metode titrasi
No.F3 CO2
(L/menit)Waktu (menit)
Vol. NaOH 0.01N
Air Masuk Air Keluar
1
3
0 0,5 2
2 15 0,45 1,9
3 30 0,6 1,87
4 45 0,5 1,77
5 60 0,4 1,67
1
4
0 0,4 2,5
2 15 0,45 2,4
3 30 0,4 2,34
4 45 0,41 2,23
5 60 0,3 2,12
1
5
0 0,45 3,05
2 15 0,35 2,87
3 30 0,36 2,84
4 45 0,3 2,78
5 60 0,23 2,66
d) Cara menganalisa kadar CO2 dengan HEMPL
No.F3 CO2
(L/menit)
Waktu
(menit)V 1 (ml) V2 (ml) Δ H (cm H2O)
1
3
15 100 0.5 17
2 30 100 0.45 16
3 45 100 0.4 15
4 60 100 0.3 12
1
4
15 100 0.9 18
2 30 100 0.7 15
3 45 100 0.5 14
4 60 100 0.3 13
1
5
15 100 0.3 21
2 30 100 0.35 20
3 45 100 0.2 17
4 60 100 0.15 15
VII. PERHITUNGAN
1. Penentuan penurunan tekanan aliran gas pada dinding kolom kering
Q (L/mnt)∆P (cmH2O) ∆P (mmHg) Log ∆P Log Q
40 1,45 1,06617647 0,027829094 1,60205999
50 1,7 1,25 0,096910013 1,69897
60 2 1,47058824 0,167491087 1,77815125
70 2,4 1,76470588 0,246672333 1,84509804
80 2,7 1,98529412 0,297824856 1,90308999
90 3 2,20588235 0,343582346 1,95424251
2. Penentuan penurunan tekanan aliran gas pada dinding kolom basah
Q (L/mnt)∆P (cmH2O) ∆P (mmHg) Log ∆P Log Q
40 2 1,47058824 0,167491087 1,60205999
50 4 2,94117647 0,468521083 1,69897
60 6,5 4,77941176 0,679374448 1,77815125
70 8 5,88235294 0,769551079 1,84509804
80 12 8,82352941 0,945642338 1,90308999
90 31 22,7941176 1,357822785 1,95424251
3. Penentuan kadar CO2 yang terabsorbsi dengan HEMPL
Dik:
t = 15 menit
Laju alir udara, F2 = 70 L/min
Laju alir udara, F1 = 3 L/min
Laju alir CO2 yang di variasikan (F3) = 3, 4, 5 L/min
Volume campuran CO2, V1 = 100 mL
Fraksi gas CO2 dalam campuran udara yang masuk dalam absorben
Yi =
F3
F2 + F3
Yi 1 =
3 L /min(70+3 )L /min
Yi 1 = 0,041
Yi 2 =
4 L /min(70+4 )L /min
Yi 2 = 0,054
Yi 3 =
5 L /min(70+5 )L /min
Yi 3 = 0,067
Fraksi gas CO2 di dalam aliran keluar
Untuk Q= 3 L/menit
Pada t = 15 menit
Y0 = V 2V 1
YO =0.5100
=0,005
Dengan menggunakan cara yang sama maka di peroleh data sebagai berikut:
No
.
F3
(L/menit)
Waktu
(menit)V1 (ml) V2 (ml) Yi Y0 Δ H (cmH2O)
1. 3 15 100 0.5 0,041 0.005 17
2. 30 100 0.45 0.0045 16
3. 45 100 0.4 0.004 15
4. 60 100 0.3 0.003 12
1
4
15 100 0.9
0.054
0.009 18
2 30 100 0.7 0.007 15
3 45 100 0.5 0.005 14
4 60 100 0.3 0.003 13
1
5
15 100 0.3
0.067
0.003 21
2 30 100 0.35 0.0035 20
3 45 100 0.2 0.002 17
4 60 100 0.15 0.0015 15
CO2 yang diserap sepanjang kolom (Fa)
Neraca Massa:
CO2 Masuk – CO2 Keluar = CO2 diabsorbsi
Fa =
(Yi−Yo) (F2+F3 )1−Yo
Untuk q = 3 L/min pada saat t = 15 menit
Fa =
(0 , 041−0 ,005 )(70 l /m+3 l /m)1−0 ,005
x1menit
60 det ik
= 0,0441 L/s
Dengan cara yang sama, di peroleh data sebagai berikut untuk laju alir 3, 4 dan 5 L/min:
No. F3 (L/menit) Waktu (menit) Fa (liter/ detik)
1.
3
15 0.0441374
2. 30 0.0447263
3. 45 0.0453146
4. 60 0.0464895
1. 4 15 0.0560713
2. 30 0.0584424
3. 45 0.060804
4. 60 0.0631561
1.
5
15 0.0798228
2. 30 0.0792357
3. 45 0.0809953
4. 60 0.0815807
Tekanan rata-rata kolom (P)
P masuk = 760 mmHg
P keluar pada F3 CO2 3 L/min, t = 15 menit
PHg =
P H 2 O . ρ H 2 O
ρ Hg
=
17 cmH 2 O x 1 g/cm3 H 2 O
13 , 6 g/cm3 Hgx
10 mmHg
1 cmHg
= 12,5 mmHg
P rata-rata = (760+12,5 )
2=766,25 mmHg
Dengan cara yang sama, di peroleh data sebagai berikut untuk laju alir 3, 4 dan 5 L/min:
No.F3
(L/menit)
Waktu
(menit)∆H (cmH2O) P Hg (mmHg)
P rata rata (mmHg)
1.
3
15 17 12.5 766.25
2. 30 16 11.76470588 765.882353
3. 45 15 11.02941176 765.514706
4. 60 12 8.823529412 764.411765
1.
4
15 18 13.23529412 766.617647
2. 30 15 11.02941176 765.514706
3. 45 14 10.29411765 765.147059
4. 60 13 9.558823529 764.779412
1.
5
15 21 15.44117647 767.720588
2. 30 20 14.70588235 767.352941
3. 45 17 12.5 766.25
4. 60 15 11.02941176 765.514706
Laju penyerapan CO2 (N)
Ga = Fa22. 42 L/mol
x [ ΔP (mmHg )760 mmHg ] x [273 K
Temperatur kolom ]Untuk F3 = 3 liter/menit, Waktu 15 menit
Ga = 0 .0441 L/ s22. 42 mol/ L
x [766 .25 (mmHg )760 mmHg ] x [273 K
30+273 K ] = 0 . 001788 mol / s
Dengan cara yang sama, di peroleh data sebagai berikut untuk laju alir 3, 4 dan 5 L/min:
No. F3 (L/menit) Waktu (menit) Ga (mol/detik)
1.
3
15 0.00178833
2. 30 0.001825233
3. 45 0.00184748
4. 60 0.001889958
1. 4 15 0.002292573
2. 30 0.002382704
3. 45 0.002476622
4. 60 0.002569971
1.
5
15 0.003273005
2. 30 0.003245849
3. 45 0.003308486
4. 60 0.003326053
Laju penyerapan CO2 rata-rata
Untuk F3 CO2 = 3 L/min, Ga =
0 , 007351001 gmol /det4
= 0.00183775 gmol/detik
Untuk F3 CO2 = 4 L/min, Ga =
0,009721869 gmol /det4
= 0.002430467 gmol/detik
Untuk F3 CO2 = 5 L/min, Ga =
0 .013153393 gmol /det4
= 0.003288348 gmol/detik
4. Penentuan kadar CO2 yang terabsorbsi dengan Metode Titrasi
Diketahui : t = 0
Laju alir air ( F1) = 3 liter/menit
Konsetrasi NaOH = 0,01 M
Volume NaOH (sampel masuk) = 0,5 ml
Volume NaOH (sampel keluar) = 2 ml
Volume sample(V2) = 20 ml
Konsentrasi CO2 didalam sampel pada aliran masuk
Cd =
V 1 X C1
V 2 ¿ 0,5 ml x0,01 M20 ml
=0,00025 M
Konsentrasi CO2 didalam sampel pada aliran keluar
Cd =
V 1 X C1
V 2
¿ 2ml x 0,01 M20 ml
=0,001 M
Dengan cara yang sama untuk data data – data yang lain diperoleh:
No.F3 CO2
(L/menit)
Waktu
(menit)
V1 Masuk
(ml)
Cd
Masuk
(mol/L)
V1 Kaluar
(ml)
Cd
Keluar
(mol/L0
1
3
0 0.5 0.00025 2 0.001
2 15 0.45 0.000225 1.9 0.00095
3 30 0.6 0.0003 1.87 0.000935
4 45 0.5 0.00025 1.77 0.000885
5 60 0.4 0.0002 1.67 0.000835
1
4
0 0.4 0.0002 2.5 0.00125
2 15 0.45 0.000225 2.4 0.0012
3 30 0.4 0.0002 2.34 0.00117
4 45 0.41 0.000205 2.23 0.001115
5 60 0.3 0.00015 2.12 0.00106
1
5
0 0.45 0.000225 3.05 0.001525
2 15 0.35 0.000175 2.87 0.001435
3 30 0.36 0.00018 2.84 0.00142
4 45 0.3 0.00015 2.78 0.00139
5 60 0.23 0.000115 2.66 0.00133
CO2 pada aliran masuk dan keluar = F3 dan Cd
Untuk F1 = 3 liter /menit, t = 0 menit
CO2 pada aliran masuk = 3 liter/menit x 0.00025 mol/liter x 1 menit /60 detik
= 0,0000125 mol/detik
CO2 pada aliran keluar = 3 liter/menit x 0.001 mol/liter x 1 menit /60 detik
= 0,00005 mol/detik
Dengan cara yang sama untuk data data – data yang lain diperoleh:
No
.
F3
(L/menit)
Waktu
(menit)
CO2 pada aliran masuk
( mol/detik )
CO2 pada aliran keluar
( mol/detik )
1
3
0 0.0000125 0.00005
2 15 0.00001125 0.0000475
3 30 0.000015 0.00004675
4 45 0.0000125 0.00004425
5 60 0.00001 0.00004175
1
4
0 0.00001 0.0000625
2 15 0.00001125 0.00006
3 30 0.00001 0.0000585
4 45 0.00001025 0.00005575
5 60 0.0000075 0.000053
1
5
0 0.00001125 0.00007625
2 15 0.00000875 0.00007175
3 30 0.000009 0.000071
4 45 0.0000075 0.0000695
5 60 0.00000575 0.0000665
Laju absorbsi CO2 ( Ga )
Ga = F1 (Cd keluar - Cd masuk )
Untuk F1 = 3 liter / menit pada t = 0
Ga = 3 liter / menit x (0 . 001−0 .00025 ) mol
literx 1 menit / 60 det ik
= 0,0000375 mol/detik
Dengan cara yang sama untuk data yang lain diperoleh sebagai berikut :
Laju absorbsi (Ga) rata-rata
Untuk F3 = 3 L/menit, Ga = 0.0000338 mol / detik
Untuk F3 = 4 L/menit, Ga = 0.00004815 mol / detik
Untuk F3 = 5 L/menit, Ga = 0.00006255 mol / detik
No. F3 (L/menit) Waktu (menit) Ga ( mol / detik )
1
3
0 0.0000375
2 15 0.00003625
3 30 0.00003175
4 45 0.00003175
5 60 0.00003175
1
4
0 0.0000525
2 15 0.00004875
3 30 0.0000485
4 45 0.0000455
5 60 0.0000455
1
5
0 0.000065
2 15 0.000063
3 30 0.000062
4 45 0.000062
5 60 0.00006075
VIII. PEMBAHASAN
Praktikum kali ini adalah Absorbsi, yang merupakan salah satu operasi
pemisahan dalam industri kimia dimana suatu campuran gas dikontakkan dengan
suatu cairan penyerap yang sesuai, sehingga satu atau lebih komponen dalam
campuran gas larut dalam cairan penyerap. Dalam praktikum ini, digunakan gas CO2
sebagai absorbat dan larutan NaOH 0,1 N sebagai absorben. Praktikum ini terdiri
atas dua tahap yaitu mempelajari karekteristik fisik dan mempelajari karekteristik
kimia proses absorbsi.
Absorbsi yang dilakukan menggunakan larutan NaOH 0,1 N yang dialirkan
kedalam kolom dengan spray dan dengan kolom yang dilengkapi dengan packing. Ini
bertujuan untuk memperluas permukaan kontak antara NaOH dengan CO2. Sehingga
didapatkan proses absorbsi yang optimal. NaOH mengalir dari bagian atas kolom,
sedangkan gas CO2 mengalir dari bagian bawah kolom. Dimana diketahui bahwa
NaOH mempunyai berat jenis yang lebih besar dari gas CO2. Serta sifat alami bahwa
cairan akan mudah mengalir kebawah akibat gravitasi bumi. Sedangkan gas yang
akan bergerak ke atas seperti menguap. Aliran ini ditujukan agar kontak dapat terjadi
antara cairan dan gas.
Konsep percobaan ini yaitu mengenai perbedaan tekanan udara sepanjang
kolom isian basah dengan laju alir air. Kolom isian basah merupakan kolom yang
dialiri air dan udara. Prinsipnya kontak antara air dan udara yang terjadi dikolom di
mana air dialirkan dari kolom bagian atas, sedangkan gas dari kolom bagian bawah
(counter current). Akan terjadi kontak antara air dan udara didalam kolom yang dapat
menimbulkan penurunan tekanan.
Alat yang digunakan dalam absorbsi gas adalah menara isian. Alat ini terdiri
dari sebuah kolom berbentuk silinder atau menara yang dilengkapi dengan
pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian bawah, pemasukan zat cair pada
bagian atas dan pengeluaran gas dan zat cair masing-masing diatas dan dibawah, serta
suatu zat padat tak aktif (inert) diatas penyangganya yang disebut packing. Adanya
packing (bahan isian) didalam kolom absorbsi akan menyebabkan terjadinya
hambatan terhadap aliran fluida yang melewati kolom. Akibatnya gas atau cairan
yang melewati akan mengalami pressure drop atau penurunan tekanan. Jika bahan
isian yang digunakan tidak beraturan maka penurunan tekanan akan semakin besar.
0 0.5 1 1.5 2 2.50
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
f(x) = 0.921403961615995 x − 1.45898501322478R² = 0.994667327139723
Log ∆P vs Log Q pada Laju Alir Udara Kolom Kering
Log Q (L/menit)
Log
∆P
(mm
Hg)
Grafik 1. Hubungan antara Pressure Drop Udara dengan Laju Alir pada kolom kering
1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 20
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
f(x) = 3.01115159213207 x − 4.67944411071948R² = 0.942813953157815
Log ∆P vs Log Q pada Laju Alir Udara Kolom Basah
Kolom BasahLinear (Kolom Basah)
Log Q (L/menit)
Log
∆P
(mm
Hg)
Grafik 2. Hubungan antara Pressure Drop Udara dengan Laju Alir pada kolom basah
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan terlihat dalam grafik hubungan antara
Log Q dan Log P baik dalam kolom kering maupun dalam kolom basah dengan Qair
= 3 L/min berbanding lurus, berarti dalam hal ini semakin besar laju alir maka
semakin besar perbedaan tekanan gas yang dihasilkan. Hal ini disebabkan karena
ruang antar bahan pengisi yang semula dilewati gas menjadi lebih banyak dilewati
cairan, sehingga akan menyebabkan terjadinya hold up (cairan yang terikat dalam
ruangan ) bertambah. Akibatnya peningkatan laju alir cairan lebih lanjut akan
menyebabkan terjadinya pengumpulan cairan diatas kolom. Selain itu kenaikan beda
tekanan pada kolom basah lebih besar di bandingkan dengan tekanan yang terjadi
pada kolom kering. Pada kolom basah ini terjadi karena disebabkan adanya pengaruh
tekanan yang berasal dari air yang di alirkan ke dalam kolom absorpsi sehingga
memungkinkan lebih besarnya tekanan yang dihasilkan dibandingkan pada kolom
kering.
Flooding point, yaitu pengumpulan cairan diatas kolom yang dapat disebabkan
oleh laju alir gas terlalu besar dan prinsip kolom yang berlawanan terjadi pada saat
q=90 L/menit. Operasi pada flooding point tidak akan menghasilkan perpindahan
massa yang bagus. Sehingga untuk F2 yang ditentukan pada saat percobaan adalah =
70 L/menit. Selain itu, kemungkinan besar tidak adanya ruang laluan untuk zat cair
sehingga lajunya terhambat dan akhirnya tidak menghasilkan perpindahan massa
yang optimum.
Selain itu kenaikan beda tekanan pada kolom basah lebih besar di bandingkan
dengan tekanan yang terjadi pada karakteristik kolom kering. Pada kolom basah ini
terjadi di sebabkan adanya pengaruh tekanan yang berasal dari air yang di alirkan ke
dalam kolom absorpsi sehingga memungkinkan lebih besarnya tekanan yang
dihasilkan dibandingkan pada kolom kering.
10 20 30 40 50 60 700
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
0.003
0.0035Waktu Vs Ga untuk HEMPL
345
Waktu(menit)
GA(g
mol
/s)
Grafik 3. Hubungan antara Waktu dengan Ga untuk HEMPL
0 10 20 30 40 50 60 700
0.00001
0.00002
0.00003
0.00004
0.00005
0.00006
0.00007
Waktu Vs Ga untuk titrasi
345
Waktu (menit)
Ga (g
mol
/s)
Grafik 4. Hubungan antara Waktu dengan Ga untuk titrasi
Pada grafik Ga vs waktu baik untuk HEMPL maupun untuk titrasi terlihat garis
yang tidak linier (naik-turun), dimana dalam teori hal ini sangat berbeda. Seharusnya
nilai Ga semakin besar dengan bertambahnya waktu karena telah terjadi kontak antara
CO2 dengan air dan semakin lamanya waktu kontak antara keduanya akan
menghasilkan serapan/ absorpsi yang lebih besar. Seperti yang kita ketahui, jika lama
waktu kontak akan mempengaruhi absorbsi gas ke dalam cairan. Selama interval
waktu operasi, konsentrasi NaOH akan bertambah sebanding mol CO2 yang
diabsorpsi, dan konsentrasi Na2CO3 berkurang dua kali mol CO2 yang terabsorbsi,
dan tekanan gas yang tinggal di dalam tabung HEMPL berkurang. Akibatnya, NaOH
yang berada di dalam labu naik ke dalam saluran(V2) karena CO2 belum bereaksi
dengan NaOH sehingga di peroleh nilai Ga yang naik-turun.
Pada keadaan yang seharusnya terdapat hubungan linear antara data laju absorpsi
CO2 dengan bertambahnya waktu karena semakin lamanya waktu kontak antara
keduanya akan menghasilkan serapan/ absorpsi yang lebih besar. Seperti yang kita
ketahui, jika lama waktu kontak akan mempengaruhi absorbsi gas ke dalam cairan.
Namun kenyataannya, grafik yang dihasilkan mengalami tidak linear melainkan
cenderung konstan di bagian tengah .
Dari Hasil perhitungan laju absorpsi CO2 yang diperoleh dengan metode HEMPL
tidak sama dengan laju yng diperoleh dengan metode titrasi. Dengan demikian pada
praktikum absorpsi ini masih banyak terdapat kesalahan.
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
0.0012
0.0014
0.0016
f(x) = 0.000310999999999999 x − 0.000270333333333328R² = 0.783690567505374
F3 VS N pada Laju Penyerapan CO2 (Ga)
HEMPLLinear (HEMPL)
F3 (Liter/menit)
Ga (m
ol/d
etik)
Grafik 5. Hubungan antara F3 dengan N pada Laju Penyerapan CO2 (Ga)
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.00001
0.00002
0.00003
0.00004
0.00005
0.00006
0.00007
f(x) = 0.00001395 x − 8.33333333333323E-06R² = 0.998763964210562
Hubungan antara F3 vs N pada laju absorbsi CO2
TitrasiLinear (Titrasi)
F3 (liter/menit)
N (G
a) (m
ol/d
etik)
Grafik 6. Hubungan antara F3 dengan N pada Laju Absorbsi CO2
Pada hubungan antara F3 dengan N pada laju penyerapan CO2 terlihat nilai N
yang semakin besar dengan bertambahnya laju alir CO2, hal ini tidak sesuai dengan
teori. Seharunya semakin tinggi laju alir udara maka semakin kecil laju absorpsi CO2,
karena laju alir udara yang semakin tinggi maka transfer massa udara ke air akan
semakin sedikit karena waktu tinggal ataupun waktu kontak akan semakin cepat
sehingga komponen yang terabsorpsi ke air semakin sedikit.
Pada grafik di atas terlihat dari laju alir udara 3 l/menit ke laju alir 5 l/menit
mengalami peningkatan laju absorpsi CO2, seharusnya berbanding terbalik karena
dimana semakin tinggi laju alir udara maka transfer massa udara ke air akan semakin
sedikit karena waktu tinggal ataupun waktu kontak akan semakin cepat sehingga
komponen yang terabsorpsi ke air semakin sedikit. Dengan demikian pada percobaan
penentuan laju absorpsi CO2 dengan metode titrasi terdapat penyimpangan. Adapun
faktor – faktor penyebab dari penyimpangan ini antara lain:
- Pengambilan sampel dilakukan pada kondisi operasi yang belum tunak.
- Pengambilan sampel keluar dan masuk tidak dilakukan secara bersamaan.
- Kesalahan paralaks dalam penentuan larutan telah netral saat ditiritasi.
- Kesalahan paralaks dalam membaca skala kolom titrasi.
- Kesalahan paralaks dalam membuat larutan yakni dalam menentukan
jumlah air yang dibutuhkan untuk melarutkan NaOH.
IX. KESIMPULAN
Laju alir udara sebanding dengan perbedaan tekanan. Semakin besar laju alir
maka semakin besar pula perbedaan tekanannya, jadi perubahan laju alir udara
mempengaruhi beda tekanan yang dihasilkan dimana keduanya berbanding lurus.
Pada kolom kering, penurunan tekanan (∆P) sebanding dengan peningkatan laju
alir udara. Sedangkan, pada kolom basah (air dan udara dialirkan secara counter-
current), penurunan tekanan (∆P) sebanding dengan peningkatan laju alir udara.
Semakin lama waktu kontak antara cairan dan gas CO2 maka gas CO2 yang
terserap juga semakin besar.
Dengan bertambahnya laju alir air, maka flooding semakin cepat terjadi.
DAFTAR PUSTAKA
Petunjuk praktikum. Satuan Operasi Teknik Kimia. PEDC. Bandung
Mc-Cabe. Terjemahan : E. Jasifi . Operasi Teknik Kimia. Jilid 2. Erlangga. 1990
http://www.scribd.com/doc/56617279/Absorbsi-baru
http://alexschemistry.blogspot.com/2013/03/laporan-operasi-teknik-kimia-
absorbsi.html
Laboratorium Satuan Operasi II
Semester V 2012/2013
LAPORAN PRAKTIKUM
ABSORPSI
Pembimbing : Ir. Barlian H.S.,MTTgl. Praktikum : 7 Oktober 2013
Nama : Winona T. E. LappyNim : 331 11 025Kelas : 3B
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
2013
top related