Absorbsi WIN.docx

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


3 60 6.5 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


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


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


0,009721869 gmol /det4

= 0.002430467 gmol/detik


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



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

http://alexschemistry.blogspot.com/2013/03/laporan-operasi-teknik-kimia-absorbsi.html

http://alexschemistry.blogspot.com/2013/03/laporan-operasi-teknik-kimia-absorbsi.html

http://www.scribd.com/doc/56617279/Absorbsi-baru

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

Documents

Absorbsi WIN.docx