lapres absorbsi co2 dengan larutan naoh

LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM PROSES KIMIA

Materi :

ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH

Oleh :

Alfiyanti NIM. 21030113120071

Andika Eko Mahendro NIM. 21030113140179

Nabila Rahmanastiti NIM. 21030113140177

LABORATORIUM PROSES KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2015


HALAMAN PENGESAHAN

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM PROSES KIMIA

Nama/NIM : Alfiyanti / 21030113120071

Nama/NIM : Andika Eko Mahendro / 21030113140179

Nama/NIM : Nabila Rahmanastiti / 21030113140177

Judul : Absorbsi CO2 dengan Larutan NaOH

Semarang, 28 Mei 2015

Telah Menyetujui,

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015 ii

Dosen Pembimbing

Dr. Andri Cahyo Kumoro, ST., MT.NIP. 197405231998021001

Asisten Pembimbing

Vicky Kartika FirdausNIM.21030112130146


PRAKATA

Puji sukur dihaturkan kepada tuhan yang maha esa, atas karena limpahan rahmat dan

hidayahnya laporan resmi dengan judul “Absorbsi CO2 dengan Larutan NaOH”, dapat

diselesaikan dengan tanpa suatu halangan apapun. Laporan resmi ini disusun untuk memenuhi

tugas mata kuliah praktikum proses kimia. Terciptanya laporannya ini tentunya dengan

bantuan dan doa dari seluruh pihak yang bersangkutan oleh karena itu diucapkan terimakasih

kepada :

1. Dr. Andri Cahyo Kumuro, ST.,MT. Selaku dosen pembimbing materi Absorbsi CO2

dengan Larutan NaOH.

2. Donny Ridwan Prihadi dan Vicky Kartika Firdaus selaku assisten pembimbing materi

Absorbsi CO2 dengan Larutan NaOH.

3. Seluruh jajaran asisten Laboratorium Proses Kimia yang telah meluangkan waktunya

untuk membimbing selama praktikum.

4. Teman-teman angkatan 2013 yang tentunya selalu mendukung dan memberi

semangat.

Tersusunya laporan resmi ini tentunya masih sangat jauh dari kata sempurna maka dari itu

saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat diharapkan.

Semarang, 29 Mei 2015

Penyusun

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015iii


DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN............................................................................................... ii

PRAKATA........................................................................................................................... iii

DAFTAR ISI........................................................................................................................ iv

DAFTAR GAMBAR.............................................................................................................v

DAFTAR TABEL.................................................................................................................vi

INTISARI............................................................................................................................ vii

SUMMARY....................................................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG............................................................................................1

I.2 TUJUAN PERCOBAAN.......................................................................................2

I.3 MANFAAT PERCOBAAN...................................................................................2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................................3

II.1 PENGERTIAN ABSORBSI..................................................................................3

II.2ANALISIS PERPINDAHAN MASSA DAN REAKSI DALAM PROSES

ABSORBSI GAS OLEH CAIRAN.......................................................................4

BAB III RANCANGAN PERCOBAAN

III.1BAHAN DAN ALAT YANG DIGUNAKAN .....................................................8

III.2VARIABEL OPERASI.........................................................................................9

III.3RESPON UJI HASIL............................................................................................9

III.4PROSEDUR PERCOBAAN.................................................................................9

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1HASIL PERCOBAAN..........................................................................................11

IV.2 PEMBAHASAN.................................................................................................12

BAB V PENUTUP

V.1 KESIMPULAN.....................................................................................................16

V.2 SARAN.................................................................................................................16

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................17

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015iv


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.Proses absorpsi dan desorpsi CO2 dengan pelarut MEA di pabrik Amonia.......3

Gambar2.2.Mekanismeabsorpsi gas CO2dalamlarutanNaOH...............................................4

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Utama Praktikum Absorbsi......................................................8

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH terhadap Jumlah Mol CO2 Terserap…….. 12

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH Vs Kga.......................................................12

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH Vs KLa.......................................................13

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH Vs k2...........................................................14

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Jumlah CO2 Terserap terhadap Waktu .................................15

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015 v


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Tabel 4.1 Data Hasil CO2 Terserap pada Berbagai Laju Alir NaOH ..................11

Tabel 4.2 Data Nilai Kga, KLa, Dan k2................................................................................11

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015vi


INTISARI

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. Dalam percobaan ini digunakan larutan NaOH sebagai cairan

penyerap untuk mengabsorbsi gas CO2 dan packing tower sebagai alat absorbsi dengan packing jenis

rashig rings berdiameter 1 inchi.

Pada percobaan ini digunakan variabel konsentrasi larutan NaOH yaitu 0,5 N. Larutan NaOH

dipompa dan diumpankan pada bagian atas menara pada konsentrasi yang telah ditetapkan dan laju

alir 1L/menit, 1,25L/menit dan 1,5L/menit. Sementara itu gas CO2 dialirkan pada bagian bawah

kolom. Gas dan cairan akan saling kontak sehingga terjadi reaksi. Lalu, mengambil 10 ml sampel tiap

selang waktu 1 menit untuk dititrasi dengan metode acidi alkalimetri untuk menentukan kandungan

karbonat dalam larutan sampel tersebut.

Dari hasil percobaan, semakin besar laju reaksi NaOH maka CO2 yang terserap semakin

sedikit. Semakin besar laju alir NaOH, baik harga kLa maupun kGa semakin besar pula. Dan pada

percobaan kami, terjadi peningkatan nilai tetapan reaksi antara CO2 dan NaOH (k2) yang

disebabkan karena jumlah CO2 yang terserap banyak.

Kesimpulan dari percobaan kami yaitu semakin besar laju alir NaOH maka semakin sedikit

jumlah CO2 yang terserap, semakin besar koefisien perpindahan massa, dan semakin besar konstanta

kecepatan reaksi antara NaOH dengan CO2. Saran untuk percobaan ini adalah pembuatan larutan

NaOH lebih baik dilakukan dengan konsentrasi tinggi, setelah sisa baru diencerkan untuk variable

konsentrasi selanjutnya agar tidak boros reagen.Laju alir CO2 sebaiknya dijaga agar tidak terlalu

besar sehingga pengeluaran CO2 dapat diminimalisir.

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015vii


SUMMARY

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

contacted with a liquid absorbent so that one or more specific components of the gas dissolved in the

liquid. In this experiment NaOH solution is used as a liquid absorbent to absorb CO2 and as a means

of absorption tower packing with packing types rashig 1 inch diameter rings.

In this experiment used a variable concentration of 0.5 N NaOH solution NaOH solution was

pumped and fed to the top of the tower at a predetermined concentration and flow rate of 1L / min,

1,25L / minute and 1,5L / min. While the CO2 gas flowed at the bottom of the column. Gas and liquid

contact each other, causing the reaction. Then, take a 10 ml sample of each interval of 1 minute to

titrated with alkalimetry acidi method for determining the carbonate content in the sample solution.

From the experimental results, the greater the rate of reaction of CO2 absorbed NaOH then

less and less. The greater the flow rate of NaOH, both KLA and KGA price greater. And in our

experiments, an increase in the value of constant reaction between CO2 and NaOH (k2) which is due

to the amount of CO2 absorbed a lot.

The conclusion from our experiments that the greater the flow rate of NaOH then the less the

amount of CO2 absorbed, the greater the mass transfer coefficient, and the greater the reaction rate

constants between NaOH with CO2. Suggestions for this experiment is the manufacture of NaOH

solution is better done with a high concentration, after a new residual variable diluted for further

concentration in order not extravagant reagen.Laju CO2 flow should be maintained so as not too big

so that expenditure can be minimized CO2.

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015viii


BAB I

PENDAHULUAN

I.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 selaluterjadi. Sebelum

reaksi kimia berlangsung. Makasalah satu atau lebih bahan baku (reaktan) akan berpindah dari

aliran utamanya menuju kelapisan 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 antar fase, 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, kolom gelembung (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 CO32- dan H2O. Sedangkan reaksi antara CO2 dengan CO3

2- membentuk ion

HCO3- biasanya diabaikan (Danckwerts, 1970; Juvekardan Sharma, 1972). Namun, menurut

Rehm et al. (1963) proses inijuga biasa dianggap mengikuti reaksi order 1 jika konsentrasi

larutan NaOH cukup rendah (encer).

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

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015 1


berskala laboratorium dengan mempertimbangkan kebutuhan reaktan, kemudahan

pengendalian reaksi, peralatan, kemudahan menjalankan reaksi dan analisis, dan ketelitian.

I.2 Perumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap jumlah CO2 yang terserap

pada berbagai waktu reaksi ?

2. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap nilai tetapan perpindahan

massa CO2 (kGa) ?

3. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap nilai tetapan reaksi antara

CO2 dan NaOH (k2) ?

4. Bagaimana hubungan CO2 yang terserap terhadap waktu ?

I.1 Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa mampu menjelaskan mengenai

beberapa hal berikut:

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

waktu reaksi.

2. Pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap nilai tetapan perpindahan massa CO2

(kGa).

3. Pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan

NaOH (k2).

4. Hubungan CO2yang terserap terhadap waktu

1.4 Manfaat Percobaan.

1. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap jumlah CO2 yang terserap

pada berbagai waktu reaksi.

2. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap nilai tetapan perpindahan

massa CO2 (kGa).

3. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap nilai tetapan reaksi antara

CO2 dan NaOH (k2).

4. Mengetahui hubungan CO2yang terserap terhadap waktu.


absorber

stripper


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Pengertian 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 pabrikAmonia

Proses absorpsi dapat dilakukan dalam tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan sparger,

kolom gelembung (bubble column), atau dengan kolom yang berisi packing yang inert


Gas bulk flow

pgpai

A*

Liq. bulk flowGas film Liq. film


(packed column) atau piringan (tray column). Pemilihan peralatan proses absorpsi biasanya

didasarkan pada reaktifitas reaktan (gas dan cairan), suhu, tekanan, kapasitas, dan ekonomi.

II.2 Analisis Perpindahan Massa dan Reaksi dalam Proses Absorpsi Gas oleh Cairan.

Secara umum, proses absorpsi 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 ke badan utama larutan NaOH dan reaksi

antara CO2 terlarut dengan gugus hidroksil (OH-). Skema proses tersebut dapat dilihat pada

Gambar 2.2.

Gambar2.2.Mekanismeabsorpsi gas CO2dalamlarutanNaOH

Laju perpindahan massa CO2 melalui lapisan gas:

Ra=kga( pg−pi) (1)

Kesetimbangan antara CO2 dalam fase gas dan dalam fase larutan :

A∗¿ H . pai (2)

dengan H pada suhu 30oC = 2,88 10-5 g mole/cm3. atm.



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

CO2 terlarut dengan gugus hidroksil :

Ra=[ A∗]a√ DA . k2 .[OH− ] (3)

Kedaanbatas:

(a)

√D A .k2 . [OH− ]k L

>>>1

(b)

√D A .k2 . [OH− ]k L

<<<<[OH− ]z . A∗¿ √ DA

DB

¿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 :

Ra=a . H . pg .√ DA . k2 .[OH− ]

1+a . H .√ DA . k2 .[OH− ]

kGa (4)



Jika nilai kL sangat besar, maka:

√D A .k2 . [OH− ]k L

≈1, sehingga persamaan di atas menjadi:

Ra=a . H . pg .√ DA . k2 .[OH− ]+k

L2

1+a . H .√ DA . k2 .[OH− ]+k

L2

kGa (5)

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

berakibat:

√D A .k2 . [OH− ]k L

≈[ OH− ]z . A∗¿ √ DA

DB

¿ (6)

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

persamaan:

Ra=a . H . pg .φ . k L

1+a . H . φ .k L

kGa (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):

φ=√D A . k2 . [OH− ]

k L

.¿¿ (8)

Nilai diffusivitas efektif (DA) CO2 dalam larutan NaOH pada suhu 30oC adalah 2,1 10-5

cm2/det (Juvekardan 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):



kGa . dp2

DA

=4 , 0777×( ρCO2 . QCO2

μCO2 . a )1,4003

×( μCO2

ρCO2 . DA)1/3

(9)

Dengana=

6(1−ε )dp dan

ε=VvoidV T

Secara teoritik, nilai kGa harus memenuhi persamaan :

k GA=mol (CO2 ,liq )

A . Z . ε . plm .=

mol(CO3

2−)

A . Z . ε . p lm . (10)

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

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

1992):

k la . dp

D A

=0 ,2258×( ρNaOH . QNaOH

μ . a )0,3

×( μρ . D A

)0,5

(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:

x=D A .( pin−pout )

mol (CO3

2−). R .T (12)


TangkipencampurTangkiCO2

Bakpenampung 2

Bakpenampung 1

Pompacelup

kompresor

Kolom

absorpsi

manometer

manometer

Kranpengendalialiran

manometer

manometer


BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

III.1. BahandanAlat yang Digunakan

1. Bahan yang digunakan

a. Kristal Natrium Hidroksida (NaOH) : 0,5 N 18 Liter

b. Gas Karbondioksida (CO2) : 6 bar

c. Udara

d. Aquadest (H2O) : 18 liter

e. larutan HCl : 0,2 N

f. Indikator PP dan MO. : @2 tetes

2. Alat yang digunakan

Rangkaian alat praktikum absorbs terlihat pada gambar 3.1



Gambar 3.1 Rangkaian Alat Utama Praktikum Absorbsi

III.2. Variabel Operasi

a. Variabel Tetap

• Tekanan CO2 : 6 bar

• Suhu : 30 °C

• Konsentrasi NaOH : 0,5 N

b. Variabel Berubah

• LajuAlirNaOH : 1L/menit, 1,25L/menit, 1,5L/menit

III.3. Respon Uji Hasil

Konsentrasi ion CO32- dalam larutan sampel dan CO2 yang terserap

III.4. Prosedur Percobaan

1. Membuat larutan induk NaOH dengan konsentrasi 0,5 N sebanyak 18 L

Pertama yang kami lakukan adalah menimbang 216 gr kristal NaOH dan

melarutkannya ke dalam 18 liter aquadest. Kemudian kami menampung larutan NaOH

yang sudah homogen tersebut ke dalam bak penampung, untuk segera dioperasikan.

2. Menentukan fraksi ruang kosong pada kolom absorpsi

Memastikan semua kran dalam kondisi terturup. Menyalakan pompa sehingga

NaOH mengalir dari bak penampung 1 ke bak penampung 2. Kemudian mengalirkan

NaOH ke dalam reaktor packing bed sampai tingginya setinggi tumpukan packing.

Mengeluarkan cairan dalam packing dan mencatat volumenya sebagai volume ruang

kosong dalam packing. Menghitung volume total kolom absorbsi dengan mengukur

tinggi dan diameter kolom. Setelah itu menghitung fraksi ruang kosong kolom

absorbsi.

3. Operasi Absorpsi

Memompa NaOH 0,5 N dan diumpankan ke dalam kolom melalui bagian atas

kolom pada laju alir sesuai dengan variabel, hingga keadaan steady state tercapai.

Mengalirkan gas CO2 melalui bagian bawah kolom, serta mengukur ketinggian cairan

dalam manometer jika aliran sudah steady state. Kemudian mengambil 10 ml cairan



dari dasar kolom absorbsi setiap 1 menit selama 10 menit dan menganalisis kadar ion

karbonat atau kadar NaOH bebasnya. Kemudian melakukan kembali operasi absorbsi

di berbagai variabel laju alir NaOH.

4. Menganalisis sampel

Menuang 10 ml cairan yang telah diambil tadi kedalam erlenmeyer.

Menambahkan indikator fenolpthalein (PP) sampai warna cairan menjadi merah

jambu, dan menitrasi cairan tersebut menggunakan larutan HCl 0,2N yang telah

dibuat sebelumnya hingga warna menjadi merah hampir hilang. Mencatat kebutuhan

titran. Menambahakan 2-3 tetes indikator Metil Orange (MO) , dan menitrasi

kembali menggunakan HCl hingga warna jingga berubah menjadi merah. Mencatat

kebutuhan titran.

LABORATORIUM PROSES KIMIA 201510


BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.2.1. Hasil Percobaan

Tabel 4.1 Data Hasil CO2 Terserap pada Berbagai Laju Alir NaOH

t 4 ml/s 6 ml/s 8 ml/s

0 0.088 0.735 0.142

1 0.34 0.693 0.124

2 0.202 0.687 0.131

3 0.17 0.735 0.136

4 0.216 0.696 0.133

5 0.298 0.711 0.133

6 0.316 0.69 0.134

7 0.284 0.675 0.136

8 0.276 0.666 0.132

9 0.292 0.78 0.132

10 0.298 0.69 0.134

Tabel 4.2 Data Nilai Kga, KLa, dan K2

Laju Alir NaOH Kga KLa K2

1 0.002172 1.09 x 10-112.76 x 1034

1,25 0.001633 8.55 x 10-12 4.58 x 1035



1,5 0.007464 3.53 x 10-12 8.54 x 1035

IV.2.2. Pembahasan

IV.2.1. Pengaruh Laju Alir NaOH Terhadap Jumlah CO2 Yang Terserap

1 1.25 1.50

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

laju alir NaOH (L/menit)

mo

l C

O2

ya

ng

ter

ab

sorb

si

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH terhadap Jumlah Mol CO2 Terserap

Gambar 4.1 menunjukkan banyaknya mol CO2 rata-rata yang terserap pada proses

absorbs CO2 dengan NaOH pada 3 laju alir yang berbeda. Pada laju alir 1L/menit

jumlah CO2 rata-rata yang terserap yaitu 0.8684 mol, pada laju alir NaOH 1,25L/menit

jumlah CO2 rata-rata yang terserap yaitu 0.6529 mol, dan pada laju alir NaOH

1,5L/menit jumlah CO2 rata-rata yang terserap yaitu 0.2984 mol.

Dari gambar 4.1 dapat disimpulkan, semakin besar laju alir maka jumlah mol CO2

yang terserap justru menurun.Hal ini dikarenakan pada operasi absorbsi dengan laju alir

besar, waktu kontak antara NaOH dengan CO2 untuk jumlah molekul yang sama akan

semakin kecil. Waktu kontak yang singkat ini menyebabkan transfer massa yang terjadi

lebih sedikit dan jumlah CO2 yang terserap juga lebih sedikit (Fuad dan Januar, 2009).

IV.2.2. Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap Kga



0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

0.0020.0040.0060.008

0.010.0120.0140.0160.018

0.02

laju alir NaOH(L/menit)

Kga

(mol

/m3P

a)

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH vs Kga

Seperti terlihat pada Gambar 4.2 nilai Kga untuk variabel dengan laju alir NaOH 1

mL/s adalah 0.0022 mol/m3 Pa, pada laju alir NaOH 1,25L/menit nilai Kga sebesar

0.0016 mol/m3 Pa, sedangkan pada kondisi laju alir NaOH 1,5L/menit nilai Kga sebesar

0.0075 mol/m3 Pa.

Pada percobaan kami terjadi kontak antara gas CO2 dan penyerap basa yaitu

NaOH pada absorber, maka proses ini termasuk dalam absorbsi kimia, di mana gas

terlarut dalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia. Absorbsi kimia

mempengaruhi peningkatan koefisien perpindahan massa (Kga) disebabkan oleh

cepatnya laju transfer massa sebagai akibat beda CO2 di fase larutan yang cukup besar.

Pada Gambar 4.2 dapat disimpulkan bahwa semakin besar laju aliran NaOH maka nilai

tetapan perpindahan massa CO2 semakin besar. Hal ini dapat terjadi karena semakin

tinggi laju alir cairan, maka kontak fase antara gas dengan cairan menjadi bertambah,

sehingga jumlah gas yang dapat berpindah dari fase gas ke fase cairan juga semakin

besar (Kumoro dan Hadiyanto, 2000).

IV.2.3. Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap KLa



0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

2

4

6

8

10

12

laju alir NaOH(L/menit)

KL

a x

1012

(m

ol/m

3Pa)

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH Vs KLa

Gambar 4.3 Hubungan laju alir terhadap nilai Kla (tetapan perpindahan massa)

Dari Gambar 4.3 dapat diketahui nilai Kla untuk variabel dengan laju alir

NaOH 1L/menit adalah 1.09x10-11, pada laju alir NaOH 1,25L/menit nilai Kla adalah

sebesar 8.55x10-12, sedangkan pada kondisi laju alir NaOH 1,5L/menit nilai Kla sebesar

3.53x10-12

Pada percobaan yang telah kami lakukan, didapatkan nilai KLa menunjukkan

penurunan. Penurunan KLa disebabkan oleh CO2 difase larutan banyak sehingga seolah-

olah homogen difase cair. Selain itu aliran pada packed column belum mencapai

keadaan steady, sehingga mempengaruhi kontak antara gas CO2 dengan larutan NaOH

didalam packed column (Rizky dan Yuli, 2009)

IV.2.4. Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap K2

0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

10

20

30

40

50

60

70

80

90

laju alir NaOH (L/menit)

K2 (m

ol/m

3Pa)

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH vs K2



Dari gambar diatas dapat dilihat hubungan antara laju alir NaOH dengan nilai k2.

Pada laju alir 1L/menit nilai k2 yang diperoleh adalah 2.76x1034mol/m3 Pa, sedangkan

pada laju alir 1,25L/menit nilai k2 adalah 4.58x1035mol/m3 Pa, dan pada laju alir

1,5L/menit nilai K2 meningkat menjadi 8.54x1035 mol/m3 Pa.

Dilihat dari Gambar 4.4 nilai k2 semakin meningkat seiring bertambahnya

kecepatan laju alir NaOH. Hal ini terjadi dikarenakan dengan bertambahnya laju alir

NaOH maka akan menyebabkan terjadinya aliran turbulen yang menyebabkan molekul

fluida bergerak kesegala arah dan menimbulkan tumbukan antar partikel yang semakin

membesar. Disini kondisi steady sudah tercapai, dimana jumlah CO2 yang terserap oleh

larutan NaOH jumlah nya sudah konstan. Hubungan antara faktor tumbukan dengan

harga k2 dapat digambarkan melalui rumus Arrhenius :

k=A e−ERT

Dimana :k = nilai konstanta kecepatan reaksiA = faktor tumbukanE = energi aktivasiR = konstanta gasT = suhu

Berdasarkan rumus Arhenius diatas dapat dilihat bahwa semakin besarnya

tumbukan antar partikel maka nilai K2 juga akan semakin besar. Sehingga semakin

besar laju alir NaOH akan menyebabkan nilai K2 meningkat (Leavenspiel, 1972)

Kemudian pada variabel 2 ke 3 mengalami kenaikan nilai k disebabkan

bertambahnya laju alir NaOH maka akan menyebabkan terjadinya aliran turbulen yang

menyebabkan molekul fluida bergerak kesegala arah dan menimbulkan tumbukan antar

partikel yang semakin membesar. Jadi, semakin besar laju alir NaOH akan membuat

nilai k2 semakin besar pula (Kusnarjo, dkk. 2009)

IV.2.5.Jumlah CO2 Yang Terserap Sebagai Fungsi Waktu



0 2 4 6 8 10 120

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

Variabel 1L/menit

Variabel 1,25L/menit

Variabel 1,5L/menit

Waktu(menit)

n C

O2

(mol

)

Gambar 4.5 GrafikHubunganJumlah CO2TerserapTerhadapWaktu

Dari hasil percobaan, dapat dilihat bahwa hasil jumlah CO2 yang terserap

berbanding lurus. Semakin lama waktu yang digunakan dalam proses absorbsi, maka

akan semakin banyak juga gas CO2 yang terserap dalam NaOH dalam absorber.

Pada variabel laju alir pada percobaan yang kami lakukan, kurva yang dihasilkan

cenderung membentuk garis lurus yang konstan. Pada kondisi ini, CO2 yang diinjeksi ke

dalam aliran NaOH bisa jadi tidak terserap secara sempurna akibat laju alir yang terlalu

cepat. Pada laju alir yang besar, waktu kontak antara CO2 dan NaOH relative singkat,

sehingga tidak terabsorpsi secara optimal. Hasilnya menunjukkan bahwa kurva yang

terbentuk cenderung konstan membentuk garis lurus (Fuad dan Yanuar, 2009)

BAB V

PENUTUP

V.1.Kesimpulan

1. Semakin besar laju alir NaOH maka jumlah CO2 yang terserap semakin kecil

2. Semakin besar laju alir NaOH, nilai Kga akan semakin besar.

3. Semakin besar laju alir NaOH , nilai Kla akan semakin kecil.

4. Semakin besar laju alir NaOH, nilai k2 akan semakin besar.

5. Jumlah CO2 yang terserap berbanding lurus terhadap waktu.



V.2.Saran

1. Penggunaan valve yang baik agar mudah dalam pengaturan laju alir NaOH.

2. Jaga valve untuk laju alir NaOH diatur sesuai dengan variable yang ditentukan agar

tetap konstan.

3. Jaga tekanan pada tangki CO2 agar CO2 yang keluar tidak berlebihan.

4. Jaga tekanan pada kompresor agar raksa yang ada pada inverted manometer tidak keluar ke pipa pembuangan.

DAFTAR PUSTAKA

Arai, 2007, Absorbsi Gas CO2Dengan NaOH, http://tekimerzitez.wetpaint.com

Coulson, J.M. dan Richardson, J.F., 1996, Chemical Engineering: Volume 1: Fluid th flow, heat transfer and mass transfer, 5 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,

Fatih, Selvy, dan Tri Wulandari, 2009, Absorbsi Gas CO2 Dengan NaOH, Laporan Resmi Praktikum Unit Proses, IV, 12-13.



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, 2 ed. John Wiley and Sons, Inc., New York, NY, USA, pp. 210-213, 320-326.

Maarif, Fuad dan Januar Arif F. 2009,Absorbsi Gas Karbondioksida (CO2) dalam Biogas dengan Larutan NaOH secara Kontinyu..

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

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.

Rizkya dan Yuli. 2009. Model Absorpsi Gas CO2 Dalam Larutan K2CO3 Dengan Promotor MDEA Pada PackedColumn.

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.



LEMBAR PERHITUNGAN

A. PERHITUNGAN REAGEN

Larutan NaOH 0,5 N sebanyak 15 Liter

N= mMr

×1000

V×Valensi

0,5= m40

×100015000

×1

m=300 gram NaOH

Larutan HCl 0,4 N

VHCl=0,4 × 36,5× 1000 ml1,167 × 0,25× 1000

VHCl=50,04 ml

B. PERHITUNGAN FRAKSI RUANG KOSONG

Vvoid=85 cm3

D=2,3 cm; H=33 cm

Vt=π × D2 × H4

¿ 3,14 ×2,32 ×334

¿137,037 cm3

ε=VvoidVt

¿ 85 cm3

137,037 cm3

¿0,62027

C. OPERASI ABSORBSI

∆Z = 3,5 cm = 0,035m

P = 6 bar

Q = 1 L/min , 1,25 L/min , 1,5 L/min

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015A-1


T = 30 C = 303 K

D. PERHITUNGAN LAJU ALIR

Massa jenis raksa= 13,534 Kg/m3

Massa jenis CO2= 1,977 Kg/m3

D 1=4,9 cm; s1=14

× π × D2=1,8× 10−3 m3

D 2=2,3 cm ;s 2=14

× π × D2=0,4 ×10−3 m3

E. PERHITUNGAN LAJU ALIR PADA KOMPRESOR CO2

−∆ P=∆ Z (ρraksa−ρ co2)ggc

−∆ P=0,035(13,534−1,977) 9,81

−∆ P=3,964 ba r

V co2=√ 2 α × gc ×( −∆ Pρraksa

−Σ F)

( s1s2 )−1

V co2=√ 2 ×1 ×(3,9641,977

−0)

( 1,80,4 )−1

V co2=1,07ms

Laju alir CO2¿V co2 × s2

¿1,07ms

×60 s

menit×0,4 × 10−3 m3×

1000 L

1m3=25,68

Lmenit

F. PERHITUNGAN LAJU ALIR UDARA

−∆ P=∆ Z (ρraksa−ρudara) ggc

−∆ P=0,01(13,534−1,21) 9,81

−∆ P=1,208 ¿̄



V udara=√ 2α × gc×( −∆ Pρudara

−Σ F)

( s1s2 )−1

V udara=√ 2 ×1 ×( 1,2081,21

−0)

( 1,80,4 )−1

V udara=0,57ms

Laju alir udara ¿V udara× s1

¿0,57ms

×60 s

menit×1,8 ×10−3 m3 ×

1000 L

1 m3=61,56

Lmenit

G. PENENTUAN KADAR CO2 MULA MULA

Q udara = Q2

Q CO2 = Q1 Q gasses to coloumn = Q3

NERACA TOTAL :

Q3¿Q 1+Q2

Q3¿25,68L

menit+61,56

Lmenit

=87,24L

menit

Neraca komponen untuk CO2 :

C3×Q 3=Q1 ×C 1+Q 2 ×C 2 (C 2=0)

C3¿C 1 x Q1

Q 3

Tekanan CO2 dalam tabung

C1¿6 ¿̄

0,08314 x L . ¿̄gmol . K

× 303 K=¿¿¿0,238

gmolL



C3¿0,238

gmolL

×25,68L

menit

87,24L

menit

=0,07gmol

L

H. Perhitungan hasil percobaan

Jika a > b, maka

n Na2CO3 = 2 b × N HCl

val ×V sampel

n NaHCO3 = (a−b)× N HClval ×V sampel

Jika a < b, maka

n Na2CO3 = 2 a× N HCl

val ×V sampel

n NaHCO3 = (b−a)× N HClval ×V sampel

Variabel 1 : Q= 1 L/menit

t menit a ml b ml n Na2CO3 n NaHCO3 n CO2 terserap N

0 3,8 0,6 0,024 0,064 0,0880

1 11,5 5,5 0,22 0,12 0,340.14552

2 7,6 2,5 0,1 0,102 0,2020.172912

3 6 2,5 0,1 0,07 0,170.21828

4 4 6,8 0,16 0,056 0,2160.369792

5 11,8 3,1 0,124 0,174 0,2980.63772

6 14 1,8 0,072 0,244 0,3160.811488

7 12,5 1,7 0,068 0,216 0,2840.850864

8 12,2 1,6 0,064 0,212 0,2760.945024

9 12,9 1,7 0,068 0,224 0,2921.124784

10 12,3 2,6 0,104 0,194 0,2981.27544

108,6 27,9 1,104 1,676 2,78 0.595620

Variabel 2 : Q = 1,25L/menit



t menit a ml b ml n Na2CO3 n NaHCO3 n CO2 terserap N

0 12 11.5 0.72 0.015 0.7350

1 11 12.1 0.66 0.033 0.6930.296604

2 9.8 13.1 0.588 0.099 0.6870.588072

3 10.1 14.4 0.606 0.129 0.7350.94374

4 11.2 12 0.672 0.024 0.6961.191552

5 11.2 12.5 0.672 0.039 0.7111.52154

6 10.8 12.2 0.648 0.042 0.691.77192

7 10.5 12 0.63 0.045 0.6752.0223

8 11 11.2 0.66 0.006 0.6662.280384

9 12 14 0.72 0.06 0.783.00456

10 10.1 12.9 0.606 0.084 0.692.9532

10.88182

12.53636 0.652909 0.052364 0.705273

1.506715636

Untuk NaOH 0,15 N ; Q = 1,5L/menit

t menit a ml b ml Na2CO3 NaHCO3 CO2 terserap N CO2 N

0 8.5 12.1 0.51 0.108 0.618 0.111240

1 5.7 5.5 0.342 0.006 0.348 0.062640.02680992

2 4.7 6 0.282 0.039 0.321 0.057780.04945968

3 4.8 5 0.288 0.006 0.294 0.052920.06794928

4 4.4 5 0.264 0.018 0.282 0.050760.08690112

5 4.6 5.4 0.276 0.024 0.3 0.0540.11556

6 4 5.2 0.24 0.036 0.276 0.049680.12757824

7 4.7 5.3 0.282 0.018 0.3 0.0540.161784

8 4.7 4.7 0.282 0 0.282 0.050760.17380224

9 4.3 5.3 0.258 0.03 0.288 0.051840.19968768

10 4.3 5 0.258 0.021 0.279 0.050220.2149416



4.97 5.86 0.298364 0.027818 0.326182 0.0587130.1113157



LAPORAN SEMENTARA

PRAKTIKUM PROSES KIMIA

Materi :

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH

Disusun oleh :

Alfiyanti 21030113120071

Andika Eko Mahendro 21030113140179

Nabila Rahmanastiti 21030113140177

LABORATORIUM PROSES KIMIA

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2015

LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015B-1


I. TUJUAN PERCOBAAN:

1. Pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap jumlah CO2 yang terserap

pada berbagai waktu reaksi.

2. Pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap nilai tetapan perpindahan

massa CO2 (kGa).

3. Pengaruh laju alir NaOH (atau CO2) terhadap nilai tetapan reaksi antara

CO2 dan NaOH (k2).

4. Hubungan CO2yang terserap terhadap waktu

II. PERCOBAAN

II.1.Bahan yang digunakan

1. Natrium Hidroksida (NaOH) 0,5 N

2. Gas Karbondioksida (CO2)

3. Udara

4. Aquadest (H2O)

5. HCl 0,2 N

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 0,5 N sebanyak 18 L

Timbang 144 gr NaOH

Dilarutkan dalam aquadest sebanyak 18 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), V T=πD2 . H

4

Fraksi ruang kosong kolom absorpsi = ε=Vvoid

V T

3) Operasi Absorpsi

NaOH 0,5 N dipompa dan diumpankan ke dalam kolom melalui bagian

atas kolom pada laju alir tertentu hingga keadaan mantap tercapai.

Alirkan gas CO2melalui 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 0,2 N sampaiwarna merah hampir hilang

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

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

Volume Cairan : 101,5 ml P CO2 : 6 bar

ΔZ : 2,7 cm

H : 32 cm

MENGETAHU

PRAKTIKAN ASISTEN

Alfiyanti, Andika, Nabila Vicky Kartika Firdaus 21030112130146


t Variabel 1(1 ml/s) Variabel 2 (1,25 ml/s) Variabel 3 (1,5 ml/s)

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

03,8 0,6 12 11.5 8.5 12.1

111,5 5,5 11 12.1 5.7 5.5

27,6 2,5 9.8 13.1 4.7 6

36 2,5 10.1 14.4 4.8 5

44 6,8 11.2 12 4.4 5

511,8 3,1 11.2 12.5 4.6 5.4

614 1,8 10.8 12.2 4 5.2

712,5 1,7 10.5 12 4.7 5.3

812,2 1,6 11 11.2 4.7 4.7

912,9 1,7 12 14 4.3 5.3

1012,3 2,6 10.1 12.9 4.3 5

LEMBAR ASISTENSI

TANGGAL KETERANGAN TTD

30 Mei 2015 Perbaikan Format

lapres absorbsi co2 dengan larutan naoh

Documents