laporan-absorpsi

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 1SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014 / 2015

MODUL: ABSORPSIPEMBIMBING: HERIYANTO

Tanggal Praktikum: 15 Januari 2014Tanggal Penyerahan: 26 Januari 2015(Laporan)

Oleh:

Kelompok: VINama: 1. Sidna Kosim Amrulah1314110522. Tasya Diah Rachmadiani1314110533. Teguh Nugraha131411054 Kelas:2B-Teknik Kimia

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014BAB IPENDAHULUAN

1.1 Tujuan a. Mengetahui operasi absoprsi dengan kolom isian.b. Dengan menganggap jumlah tahap single, menghitung harga fraksi gas CO2 yang keluar dari kolom dengan cara Neraca Massa & kesetimbangan.c. Menghitung jumlah tahap kesetimbangan dalam kolom (N).

BAB IIDASAR TEORI

Absorpsi gas oleh cairan merupakan proses perpindahan massa antar fasa, dimana komponen dalam campuran gas diserap oleh cairan. Campuran gas umumnya terdiri dari komponen yang dapat diserap dan gas sukar diserap/ bereaksi (inert), sedangkan cairannya bersifa tidak melarut dalam fasa gas. Dalam perpindahan massa antar fasa, terdapat batas antara kedua fasa tersebut, dimana komponen yang terserap melalui fasanya sendiri kemudian melewati batas antar fasa dan masuk kefasa yang lain. Hal ini terjadi bila terdapat cukup kekuatan gerak (driving force) dari suatu fasa yang lain atau dinamakan koefisien perpindahan massa (mass transfer coefficient). Laju perpindahan massa juga tergantung antara lain luas permukaan kontak antar fasa.Absorpsi adalah operasi penyerapan komponen-komponen yang terdapat di dalam gas dengan menggunakan cairan, sehingga tingkat absorpsi gas akan sebanding dengan daya kelarutan gas tersebut dalam cairan. Kebalikan dari proses absorpsi adalah desorpsi, yaitu pelepasan molekul gas dari zat cair yang melarutkannya. Adapun tujuan dari proses absorpsi adalah :pertama untuk mendapatkan senyawa yang bernilai tinggi dari campuran gas atau uap; kedua, untuk mengeluarkan senyawa yang tidak diinginkan dari produk; ketiga, pembentukan persenyawaan kimia dari absorben dengan salah satu senyawa dalam campuran gas. Bila gas dikontakkan dengan zat cair, maka sejumlah molekul gas akan meresap dalam zat cair dan juga terjadi sebaliknya, sejumlah molekul gas meninggalkan zat cair yang melarutkannya. Pada awal waktu, yang terjadi kecepatan pelarutan gas dalam zat cair lebih besar bila dibandingkan dengan proses pelepasan gas dari cairan pelarutnya, dengan bertambahnya waktu, kecepatan dari pelepasan gas juga bertambah hingga pada suatu ketika terjadi kecepatan pelarutan dan pelepasan sama besar. Keadaan ini disebut keadaan setimbang, tekanan yang diukur pada keadaan ini juga disebut tekanan setimbang pada temperatur tertentu.Daya larut gas dalam cairan bergantung dari suhu dan tekanannya, semakin tinggi suhunya semakin rendah daya larut gas dalam cairan, sedangkan semakin tinggi tekanan, gas akan larut lebih banyak dalam cairan.Operasi absorpsi gas dalam cairan biasanya dilakukan dalam suatu kolom silinder berunggun (cylindrical packed column). Unggun yang dimaksud merupakan sekumpulan benda padat dengan bentuk dan bahan tertentu (plastik/ keramik) yang disusun sedemikian rupa untuk menghasilkanluas permukaan kontak antar fasa gas liquid yang sebesar besarnya. Dalam kolom absorbpsi, penyerapan komponen gas oleh cairan mengalir melewati packed bed, biasanya arah aliran fluida diatur sedemikian rupa, dimana cairan mengalir dari atas dan gas mengalir dari bawah (counter current). Gas dan cairan yang masuk dan keluar dapat dianalisa untuk mengetahui jumlah gas yang diserap.Dalam skala laboratorium, peralatan kolom absorpsi gas biasanya sudah dilengkapi dengan peralatan analisa sampel gas maupun analisa cairan (titrasi). Perangkat peralatan analisa gas berisi larutan NaOH yang reaksinya dengan CO2.

CO2+2 NaOHNa2CO3+H2O

Jumlah CO2 yang terserap sebanding dengan pertambahan volume larutan dalam peralatan analisa tersebut.Dalam industri, proses ini banyak digunakan antara lain dalam proses pengambilan amonia yang ada dalam gas kota yang berasal dari pembakaran batubara dengan menggunakan air. Atau penghilangan gas H2S yang dikandung dalam gas alam dengan menggunakan larutan alkali.Teori Dua TahananPada umumnya, campuran gas yang masuk kedalam kolom absorbsi terdiri atas komponen yang dapat diserap dan gas inert (sukar diserap), sedangkan cairan yang digunakan bersifat tidak melarut dalam fasa gas. Perpindahan massa solut dari gas menuju cairan terjadi dalam tiga langkah perpindahan, transfer massa dari badan utama gas kesuatu fasa antar muka, transfer muka melalui bidang antar muka kefasa kedua dan transfer massa dari antar muka kebadan utama cairan.Dari gambar 2.1 dapat dilihat bahwa pada kondisi awal, konsentrasi A dalam badan utama gas adalah yAG fraksi mol. Ketika mulai terjadi kontak dengan cairan, konsentasi A di daerah interfase menurun hingga yAi pada interfase menjadi yAI dalam badan utama cairan. Dan sebagai syarat terjadinya perpindahan perpindahan massa. Konsentrasi awal yAG dan yAI tidak berada dalam keadaan setimbang.

Gambar 2.1 Teori lapisan dua filmPerpindahan massa solut A dari gas ke cairan akan terjadi bila terdapat cukup kekuatan gerak (driving force) dari satu fasa ke fasa lainnya yang dikenal dengan nama koefisien perpindahan massa (mass transfer coefficient). Laju perpindahan massa ini juga bergantung pada luas permukaan kontak antar fasa.Menurut Whitman dan Lewis, pada saat terjadi perpindahan massa antar fasa tahanan terhadap perpindahan tersebut hanya ada pada bahan utama masing masing fasa. Sedangkan pada daerah antarmuka yang membatasi kedua fasa tidak terdapat tahanan sama sekali sehingga konsentrasi yAi dan XAi merupakan harga kesetimbangan yang diperoleh dari data kurva kesetimbangan dari sistem dua fasa tersebut.Faktor-Faktor yang Mempengaruhi AbsorpsiAda beberapa hal yang mempengaruhi absorpsi gas ke dalam cairan, yaitu :1. temperatur operasi2. tekanan operasi3. konsentrasi komponen di dalam cairan4. konsentrasi komponen di dalam aliran gas5. luas bidang kontak6. lama waktu kontakUntuk itu dalam operasi absorpsi harus dipilih kondisi yang tepat sehingga dapat diperoleh hasil optimum. Karakteristik suatu cairan dalam menyerap komponen didalam aliran gas ditunjukkan oleh harga koefisien perpindahan massa antara gas-cairan, yaitu banyaknya mol gas yang berpindah per satuan waktu per satuan luas serta tiap fraksi mol [(grmol)/(detik)(cm2)(fraksi mol)]A.Untuk menentukan harga koefisien perpindahan massa suatu zat absorpsi dapat digunakan perhitungan berdasarkan neraca massa. Persamaan untuk kolom absorpsi isian adalah :Y- ialah fraksi mol gas yang berada dalam kesetimbangan dengan cairan disetiap titik dalam kolom, Y adalah fraksi mol ruah bulk, A adalah luas penampang kolom, H adalah tinggi isian dan a adalah luas spesifik isisan/satuan volum isian.Untuk gas encer terkecuali aliran gas inert, persamaan diatas dapat disederhanakan :Ruas kanan dari persamaan diatas sulit diintegrasi. Perhitungan Kog dapat disederhanakan (tetapi kurang teliti) dengan menggunakan definisi Kog :

sehingga, dimana N: kecepatan absoprsi (mol/s)P: tekanan (atm)A: luas perpindahan massa (m2)Laju penyerapan CO2 dapat dihitung dengan rumus :Percobaan analisa karbon yang larut dalam air :Jika M adalah konsentrasi penitraan, Vs adalah volume sampel yang digunakan untuk titrasi, maka penentuan jumlah CO2 bebas pada suatu tangki dengan Vt volume penitraan, .

Jenis Menara Absorpsi

MenaraAbsorpsi yang digunakanadalahMenara Absorpsi dengan Benda Isi (Packing Column).Menara jenis ini terdiri dari kolom dengan pengisian khusus, yang digunanya untuk memperbesar permukaan kontak dengan jala penyebaran zat cair dan penyebaran gas. Pada zaman dahulu bahan isian yang sering digunakan adalah 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.

Gambar 3.3 Menara absorpsi packing

KolomAbsorpsiAdalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorpsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan kekolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.

Gambar 1.1 kolom absorpsi Gambar 1.2 kolom absorpsi skala pilot plant

Struktur AbsorberStrukturdalam absorber Bagianatas:Spray untuk megubah gas input menjadi fasecair. Bagiantengah:Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi Bagianbawah:Input gas sebagai tempat masuknya gas kedalam reaktor.

Keterangan :(a) input gas(b) gas keluaran(c) pelarut(d) hasil absorbsi(e) disperser(f) packed column

Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia.Absorben sering juga disebut sebagai cairan pencuci.Persyaratan absorben :1. Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi sebesar mungkin (kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil).2. Selektif3. Memiliki tekanan uap yang rendah4. Tidak korosif.5. Mempunyai viskositas yang rendah6. Stabil secara termis.7. MurahJenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air (untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam) dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).Di industry absorpsi mempunyai fungsi untuk meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasanya. Contohnya adalah Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorpsi.

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat & Bahan :

Alat :Bahan :

1. Alat absorpsi 1 unitAquadest

2. Stopwatch (1)Gas CO2

3. Botol Semprot (1)Larutan NaOH

4. Pipet Ukur 10 mL (2)Phenolptalein

5. Gelas Kimia 500 mL (1) Larutan HCl 0,05 N

6. Pipet Tetes (2)

7. Buret 50 mL (2)

Peralatan terdiri dari satu set unit peralatan utama absorpsi

3.2 Flowchart

Menyalakan pompa

Mengatur laju alir air dan udara

Didiamkan 10 menit

Mengatur laju alir CO2

Didiamkan 2 menit

Mengambil sampel (bak dan selang keluaran)

Menutup kerangan CO2

Didiamkan 10 menit

Mentitrasi sampel dengan HCl 0,05 M

Mengulangi prosedur diatas dengan variasi laju alir yang berbeda

BAB IVDATA HASIL PENGAMATAN

Menentukan Laju Alir CO2 & Udara Masuk

Diketahui : Udara masuk + Laju alir CO2= 20 L/menitKonsentrasi CO2 (0,6%)Laju Alir CO2 = =0,12 Laju Alir Udara = 20-0,12= 19,88




I. PENGOLAHAN DATA6.1 Menghitung Konsentrasi CO2Umpan

Umpan 1

Umpan 2

Laju alir Udara 20 liter/menitLaju Alir Air(liter/menit)Konsentrasi NaOH(M)Volume sampel(mL)Volume NaOH(mL)Konsentrasi CO2(Sampel)(M)

titrasi 1titrasi 2

30,0150.10.10.00020.0002

40.050.10.00010.0002

Laju alir Udara 40 liter/menitLaju Alir Air(liter/menit)Konsentrasi NaOH(M)Volume sampel(mL)Volume NaOH(mL)Konsentrasi CO2(Sampel)(M)

titrasi 1titrasi 2

30,0150.10.20.00020.0004

40.10.10.00020.0002

Laju alir udara 60 liter/menitLaju Alir Air(liter/menit)Konsentrasi NaOH(M)Volume sampel(mL)Volume NaOH(mL)Konsentrasi CO2(Sampel)(M)

titrasi 1titrasi 2

30,0150.20.10.00040.0002

40.20.10.00040.0002

Laju alir udara 80 liter/menitLaju Alir Air(liter/menit)Konsentrasi NaOH(M)Volume sampel(mL)Volume NaOH(mL)Konsentrasi CO2(Sampel)(M)

titrasi 1titrasi 2

30,0150.10.10.00020.0002

40.10.10.00020.0002

Laju alir udara (L/menit)Laju alir CO2 (L/menit)Konsentrasi CO2 (mol/menit)

III

200.120.00020.0002

0.00010.0002

400.240.00020.0004

0.00020.0002

60

0.360.00040.0002

0.00040.0002

800.480.00020.0002

0.00020.0002

1.2. Menghitung Fraksi CO2 Dengan Menggunakan Neraca Massa Dan Kesetimbangan Asumsi Single StageDiketahui :

Laju alir mol udara masuk

Laju alir mol air masuk

Laju alir mol CO2 masuk

Laju Alir Mol Udara Masuk (V)(mol/menit)Laju Alir Mol Air Masuk (L)(mol/menit)Laju Alir Mol CO2 Masuk(mol/menit)V2(mol/menit)

1,68111,116,65 X 10-31,693,93 x 10-3

222,221,693,93 x 10-3

333,331,693,93 x 10-3

444,441,693,93 x 10-3

2,52111,110,0147

166,67

222,22

333,33

6.2.1. Perhitungan Berdasarkan Hukum Henry (Teoritis)

Dengan cara interpolasi, konstanta Henry untuk CO2 dalam air pada suhu 25C sebesar (Data di Appendix A-3.18 Geankoplis 4th Edition)

0.84111.1100.0890,0000540,088

166.670.0890,0000540,088

222.20.0890,0000540,088

1.6883.330.0480.0000290,047

2.520.0310.0000180,029

1.260.1150.0000700,115

0.1630.0000990,162

0.2060.0000120,019

Pada menit ke 10 dan seterusnya, pengujian sampel setelah diberi indikator phenolptalin tidak berubah warna menjadi merah muda. Hal ini dimungkinkan sampel sudah tidak bersifat basa, melainkan asam sehingga phenolptalin yang bekerja pada trayek basa tidak akn merubah warna larutan. Oleh karena itu tidak dilakukan titrasi oleh HCl. Seharusnya digunakan indikator Metyl Orange yang bekerja pada trayek asam, sehingga setelah dititrasi HCl akan merubah warna larutan menjadi keunguan. Karena ketidakadaan bahan maka praktikan tidak menggunakan analisis dengan MO. Volume HCl yang dibutuhkan tersebut merupakan HCl yang dibutuhkan untuk merubah NaHCO3 menjadi H2CO3.

Jarak

Konsentrasi dari solut A yang berdifusi

y

AG

interface

x

Ai

Gas

x

AL

Liquid

y

Ai

laporan-absorpsi

Documents