LABORATORIUM SATUAN OPERASI

SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013-2014

MODUL : Absorpsi

PEMBIMBING : Ahmad Rifandi

Oleh :

Kelompok : I (satu)

Nama : 1. M. Iqbal Aulia A ,121424019

2. Nabilah Hasna P ,121424020

3. Naura Agustina ,121424021

4. Pria Gita Maulana ,121424024

Kelas : 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

Praktikum : 14April 2014

Penyerahan : 24 April 2014

(Laporan)

I. TUJUAN

1. Memahami proses absorpsi dan prinsip kerja peralatan.

2. Menghitung laju absorpsi CO2 kedalam air.

3. Menentukan kurva penyerapan gas CO2 oleh H2O melalui kolom isian.

4. Menentukan jumlah tahap ideal pada percobaan dengan metode McCabe-Thile.

II. LANDASAN TEORI

Operasi absorbsi melibatkan kontak antara fasa cair dan fasa gas untuk tujuan, pertama

adalah mengambil zat atau senyawa yang terkandung dalam fasa cair dengan mengontakkannya

dengan fasa gas sehingga ada bagian senyawa yang terkandung dalam fasa cair terbawa oleh

fasa gas. Kedua adalah mengambil zat atau senyawa yang terkandung dalam fasa gas dengan

mengontakkan dengan fasa cair sehingga ada bagian senyawa yang terkandung dalam fasa gas

larut dalam fasa cair. Operasi pertama sering disebut dengan stripping dengan menggunakan

fasa gas sebagai stripper, sedangkan operasi yang kedua sering disebut dengan scrubbing atau

pencucian.

Operasi absorbsi dapat digolongkan menjadi dua, yaitu absorbsi yang melibatkan reaksi

kimia, dan operasi absorbsi yang tidak melibatkan reaksi kimia.

Faktor-faktor yang mempengaruhi absorpsi gas ke dalam cairan, diantaranya :

1. Temperatur operasi

2. Tekanan operasi

3. Konsentrasi komponen di dalam cairan

4. Konsentrasi komponen di dalam aliran gas

5. Luas bidang kontak

6. Lama waktu kontak

Absorben yang sering digunakan adalah air (untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk

pemisahan partikel debu dan tetesan cairan), natrium hidrioksida (untuk gas-gas yang

dapatbereaksi seperti asam), dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).

Berdasarkan alasan ekonomi dan pelestarian lingkungan, absorben kebanyakan

dikembalikan ke dalam alat absorpsi dengan sirkulasi sehingga bahan tersebut terbebani secara

penuh. Kemudian absorben diolah kebih lanjut untuk keperluan lain, dibuat menjadi tidak

berbahaya atau diregenerasi.

Kesetimbangan Cair dan Gas

Kelarutan gas dalam cairan bergantung pada tekanan gas. Pada saat terjadi

kesetimbangan, jumlah komponen yang meninggalkan fasa gas sama dengan komponen yang

meninggalkan fasa cair. Jika temperature konstan, maka kenaikan tekanan gas akan jumlah gas

yang terlarut.

Menurut hukum Henry hubungan antara tekanan parsial gas (pA) dan fraksi mol (xA)

pada pelarut fisik konsentrasi rendah dapat dinyatakan dengan persamaan garis lurus, yang

dinyatakan dalam :

pA = HxA

atau

PA/Pt = (H/Pt) xA

PA = tekanan parsial A

Pt = tekanan total

H = Konstanta Henry

xA = fraksi mol A

Menara Absorpsi dengan Benda Isi (Packing Column)

Menara jenis ini terdiri dari kolom dengan pengisian khusus, yang gunanya untuk

memperbesar permukaan kontak dengan jala penyebaran zat cair dan penyebaran gas. Pada

zaman dahulu bahan isian yang sering digunakan adlah kokas, pecahan batu, dsb, sedangkan

sekarang sering digunakan dari bahan tanah liat, porselen polimer, kaca, logam, dll.

Zat cair disemprotkan dari atas dan mengalir ke bawah sepanjang bahan isian, sedangkan

gas yang akan dibersihkan dimasukkan dari dasar kolom dan menyapu sepanjang kolom isian

dengan aliran berlawanan arah. Isian biasanya digunakan berbentuk teratur/seragam. Bahan isian

biasanya dipasang menggantung diatas dasar kolom untuk memperoleh pembagian gas yang

sempurna dan menjaga supaya bagian pengisisan yang paling bawah tidak berada di bawah zat

cair absorpsi. Pada kolom yang tinggi, bagian isian dipasang dalam paket-paket dengan

memberikan jarak antar paket agar aliran zat cair dan gas dapat terbagi kembali. Dengan cara

seperti ini kerugian adanya aliran yang menempel dinding “efek dinding” dalam kolom biasanya

dipasang suatu alat penahan ricikan, yaitu alat untuk mencegah tetesan air terseret oleh aliran

gas.

III. Alat dan Bahan

1. Satu set alat absorpsi

2. Tabung gas CO2

3. Koil pemanas

4. Satu set alat titrasi

5. NaOH

IV. Data Pengamatan dan Pengolahan Data

Laju alir CO2 : 2 L/menit

Laju alir udara : 40 L/menit

Laju alir air : 5 L/menit

Waktu 1 putaran : 12,5 detik

Standardisasi NaOH dengan Oksalat

V Oksalat V NaOH

10 mL 11,1 mL11,15 mL

10 mL 11,2 mLBerat Oksalat = 0,6288 gram

Be Oksalat = 126/2= 63 gram/mol

Volume labu = 100 mL

Konsentrasi(N) Oksalat = BeratBe

x 1000100

= 0,6288

63 x

1000100

= 0.0998 N

V NaOH x N NaOH = V oksalat x N oksalat

N NaOH = V oksalat x N oksalat

V NaOH =

10x 0,099811,15

= 0,0895N

Data titrasi hasil percobaan

Sampel ke -

Menit ke -

Volume NaOH (mL)

1 00

00

2 50,1

0,10,1

3 100,15

0,150,15

Perhitungan Konsentrasi CO2

V NaOH x N NaOH = V CO2 x N CO2

Konsentrasi CO2pada sampel ke:

1. 0mL×0,0895N=10mL× NCO2

N CO2=0

2. 0,1mL×0,0895N=10mL×N CO2

N CO2=8,95×10−4

3. 0,15mL×0,0895N=10mL× NCO2

N CO2=1,34×10−3

0 2 4 6 8 10 120

0.0005

0.001

0.0015f(x) = 0.000134 x + 7.50000000000003E-05R² = 0.963770060651602

Hubungan Konsentrasi CO2 terhadap Waktu

Hubungan Konsentrasi CO2 terhadap WaktuLinear (Hubungan Konsentrasi CO2 terhadap Waktu)

Waktu

Kons

entr

asi C

O2

Data di Setiap Putaran

Mol air = 5L

menit=5000

mLmenit

=83,3mLdetik

= 83,3mLdetik

×1grmL

=83,3grdetik

= 83,3grdetik

÷18grmol

= 4,63moldetik

=0,37mol

12,5detik

Mol udara = 40L

menit=40000

mLmenit

=666,67mLdetik

= 666,67mLdetik

×0,0012grmL

=0,8grdetik

= 0,8grdetik

÷28,84grmol

= 0,03moldetik

=0,0022mol

12,5detik

Perhitungan Mol CO2

Mol CO2 pada sampel ke:

1. MolCO2=M×V

MolCO2=0×0mL

MolCO2=0mol

2. MolCO2=M×V

MolCO2=8,95×10−4×10mL

MolCO2=0,00895mol

3. MolCO2=M×V

MolCO2=1,34×10−3×10mL

MolCO2=0,0134mol

Perhitungan Fraksi Mol dalam Air dan Udara

Fraksi mol CO2 dalam air dan pada sampel ke:

1. Fraksi mol dalam air (xA) = 0

Fraksi mol dalam udara (yA) = 0

2. Fraksi mol dalam air (xA) = molCO2

molCO2+molair= 0,00895

0,00895+0,37=0,024

Fraksi mol dalam udara (yA) = molCO2

molCO2+moludara= 0,00895

0,00895+0,0022=0,803

3. Fraksi mol dalam air (xA) = molCO2

molCO2+molair= 0,0134

0,0134+0,37=0,035

Fraksi mol dalam udara (yA) = molCO2

molCO2+moludara= 0,0134

0,0134+0,0022=0,86

0 0.01 0.02 0.03 0.040

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1f(x) = 26.0140478668054 x + 0.0427237252861602R² = 0.937317681512594

Kurva Kesetimbangan CO2

Kurva KesetimbanganLinear (Kurva Kesetimbangan)

xA

yA

Perhitungan Garis Operasi

1 putaran = 12,5 detik10 menit = 600 detik

10 menit = 60012,5

=48 putaran

∆ x=x10−x0

48

∆ x=0,00288−036

=8×10−5

Garis operasi:

yn+1=LnV n+1

xn+V 1 . y A1

V n+1

yn+1=542

xn+42×0,86

42

yn+1=542

xn+42×0,86

42yn+1=0,12 xn+0,86

xn = 0 yn+1 = 0,86

xn = 8×10−5 yn+1 = 0,8602

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.0350

0.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

f(x) = NaN x + NaNR² = 0 Kurva Kesetimbangan CO2

Kurva Kesetimbangan

Linear (Kurva Kesetimbangan)

Garis Operasi

xA

yA

Jumlah tahap tidak dapat ditentukan.

V. Pembahasan

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara

pengikatan bahan teresbut pada permukaan pelarut cair yang iikuti dengan pelarutan. Pada

praktikum kali ini dilakukan proses penyerapan gas CO2 yang tekandung di dalam udara dengan

metode absorpsi gas-cair, dimana air digunakan sebagai aborben. Tujuan dari praktikum ini

adalah memahami proses absorpsi dan prinsip kerja peralatan, menghitung laju absorpsi CO 2 ke

dalam air, menentukan kurva penyerapan gas CO2 oleh H2O melalui kolom isian, dan

menentukan jumlah tahap ideal pada percobaan dengan metoda McCabe-Thile.

Prinsip kerja proses absorpsi pada praktikum kali ini adalah air dialirkan dari bagian atas

kolom berpacking, sedangkan CO2 yang terkandung dalam udara mengalir dari bagian bawah

kolom. Pada saat kontak terjadi antara air dan udara maka sebagian dari CO2 yang ada di udara

akan terserap oleh air. Sistem spray digunakan untuk memperkecil partikel air yang memasuki

kolom sehingga air yang memasuki kolom stabil dan tidak berlebih. Banyaknya CO2 yang

terabsorp oleh air sebanding dengan kelarutan CO2 tersebut di dalam air.

Laju alir CO2 yang digunakan pada praktikum ini adalah sebesar 2 L/menit, Sementara

itu laju alir udara sebesar 40 L/menit dan laju alir air yang digunakan adalah sebesar 5 L/menit.

Sebelum praktikum juga dilakukan kalibrasi laju alir air untuk menentukan pada laju alir air

sebesar 5 L/menit berapa periode 1 kali putaran atau waktu yang dibutuhkan air untuk mencapai

bagian bawah kolom. Dari data percobaan didapatkan waktu 1 kali putaran sebesar 12,5 detik.

Pengambilan sampel keluaran (outlet) pada bak penampung air dilakukan setiap 5 menit

sekali. Untuk mengetahui konsentrasi CO2 yang terabsorp di dalam air dilakukan dengan metode

titrasi, dimana sampel tersebut dititrasi dengan NaOH 0,0895 N. Dari data percobaan didapatkan

pada menit ke 5 konsentrasi CO2 sebesar 8,95 x 10-5 N, sedangkan pada menit ke 10 konsentrasi

CO2 yang diperoleh sebesar 1,34 x 10-3 N sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin lama

waktu kontak, maka konsentrasi CO2 yang diperoleh semakin besar. Hal ini juga dapat dilihat

dari fraksi mol CO2 dalam air yang diperoleh, dimana fraksi mol CO2 dalam air pada menit ke 10

didapatkan lebih besar daripada menit ke 5.

Kurva garis kesetimbangan pada praktikum ini diperoleh dari data fraksi mol CO2 dalam

air dan fraksi mol CO2 dalam udara pada menit ke 0, 5, dan 10. Dari data percobaan didapatkan

kurva kesetimbangan dengan nilai regresi 0,937. Dari nilai regresi ini dapat disimpulkan bahwa

kurva kesetimbangan yang diperoleh dari praktikum ini tidak linier. Hal ini dapat disebabkan

oleh beberapa faktor, diantaranya adalah kondisi operasi yang tidak dijaga dengan baik dimana

laju alir udara dan air yang sempat mengalami perubahan dan penguapan gas CO2 di dalam air

pada sampel yang mempengaruhi fraksi mol CO2 yang diperoleh.

Sementara itu garis operasi pada praktikum ini diperoleh dari persamaan berikut ;

yn+1=LnV n+1

xn+V 1 . y A1

V n+1

Garis operasi dan garis kesetimbangan yang diperoleh pada praktikum ini digunakan untuk menentukan

jumlah tahap kesetimbangan dengan metode McCabe-Thile. Pada praktikum ini jumlah tahap

kesetimbangan tidak dapat ditentukan. Hal ini dikarenakan garis operasi yang diperoleh pada praktikum

ini terlalu pendek yang dapat disebabkan karena laju alir udara yang terlalu besar sehingga waktu kontak

udara dan air menjadi singkat dan fraksi mol CO2 di dalam air yang diperoleh pada menit ke 5 dan ke 10

tidak mengalami peningkatan secara signifikan.

VI. Simpulan

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara

pengikatan bahan teresbut pada permukaan pelarut cair yang iikuti dengan pelarutan. Prinsip

kerja proses absorpsi pada praktikum kali ini adalah air dialirkan dari bagian atas kolom

berpacking, sedangkan CO2 yang terkandung dalam udara mengalir dari bagian bawah kolom.

Pada saat kontak terjadi antara air dan udara maka sebagian dari CO2 yang ada di udara akan

terserap oleh air. Kurva garis kesetimbangan pada praktikum ini diperoleh dari data fraksi mol

CO2 dalam air dan fraksi mol CO2 dalam udara pada menit ke 0, 5, dan 10 dengan nilai regresi

0,937. Jumlah tahap kesetimbangan pada praktikum ini tidak dapat ditentukan. Hal ini dikarenakan garis

operasi yang diperoleh pada praktikum ini terlalu pendek yang dapat disebabkan karena laju alir udara

yang terlalu besar sehingga waktu kontak udara dan air menjadi singkat dan fraksi mol CO 2 di dalam air

yang diperoleh pada menit ke 5 dan ke 10 tidak mengalami peningkatan secara signifikan.

VII. Daftar Pustaka