Absorpsi Revisi

LABORATORIUM SATUAN OPERASISEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013 / 2014

MODUL :Absorpsi PEMBIMBING: Dr.Ir. A. Rifandi, MSc

Tanggal Praktikum : 17 Maret 2014Tanggal Pengumupulan: 24 Maret 2014 (Pengumpulan Pertama) 23 Juni 2014 (Pengumpulan Kedua)(Laporan)

oleh :Kelompok 6

Abdussalam Topandi121424001Achmad Faisal121424002Datin Nurina Fajrin121424012Kelas 2A-TKPB

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014

I. PENDAHULUANa. Latar BelakangAbsorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan carapengikatan bahan tersebut pada permukaan pelarut cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik)atauselain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia(pada absorpsi kimia).Komponen gasyangdapatmengadakan ikatan kimiaakan dilarutkanlebihdahuludanjugadengan kecepatanyanglebih tinggi.b. Tujuan Percobaana. Memahami proses absorpsi dan prinsip kerjanyab. Menghitung laju absorpsi CO2 ke dalam Larutan NaOHc. Menghitung jumlah CO2 bebas dalam Larutan NaOHd. Menghitung jumlah tahap kesetimbangan

II. DASAR TEORIAbsorbsi merupakan salah satu proses pemisahan dengan mengontakkan campuran gas dengan cairan sebagai penyerapnya. Penyerap tertentu akan menyerap setiap satu atau lebih komponen gas. Pada absorbsi sendiri ada dua macam proses yaitu: 1. teori model film2. teori penetrasi3. teori permukaan yang diperbaharuia. Absorbsi fisik

Absorbsi fisik merupakan absorbsi dimana gas terlarut dalam cairan penyerap tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah absorbsi gas H2S dengan air, metanol, propilen, dan karbonat. Penyerapan terjadi karena adanya interaksi fisik, difusi gas kedalamair, atau pelarutan gas kefase cair. Dari asborbsi fisik ini ada beberapa teori untuk menyatakan model mekanismenya, yaitu:b. Absorbsi kimiaAbsorbsi kimia merupakan absorbsi dimana gas terlarut didalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah absorbsi dengan adanya larutan MEA, NaOH, K2CO3, dan sebagainya. Aplikasi dari absorbsi kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas CO2 pada pabrik amoniak. Penggunaan absorbsi kimia pada fase kering sering digunakan untuk mengeluarkan zat terlarut secara lebih sempurna dari campuran gasnya. Keuntungan absorbsi kimia adalah meningkatnya koefisien perpindahan massa gas, sebagian dari perubahan ini disebabkan makin besarnya luas efektif permukaan. Absorbsi kimia dapat juga berlangsung di daerah yang hampir stagnan disamping penangkapan dinamik.

Hal-hal yang mempengaruhi dalam prsoses absorbsi:

Zat yang diabsorbsi

Luas permukaan yang di absorbsi

Temperatur

Tekanan

Absorben

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 yang sebesar mungkin

(kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil).

2. Selektif

3. Memiliki tekanan uap yang rendah

4. Tidak korosif.

5. Mempunyai viskositas yang rendah

6. Stabil secaratermis.

7. Murah

Jenis-jenisbahan 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).

KolomAbsorpsi

Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan dikolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain danzat tersebut dilewatkan kekolom ini dimanater dapat fase cair dari komponen tersebut. Diantara jenis-jenis absorben ini antaralain, arangaktif, bentonit, danzeolit.III. PERCOBAANa. Alat yang digunakan

Keterangan :S1, S2, S3 = Valve yang diatur pada saat analisa gas CO2 dan tempat pengambilan sample bila diperlukanF1 =Flowmeter AirF1 =Flowmeter UdaraF1 =Flowmeter CO2C1 = Valve Pengatur flow airC2 = Valve Pengatur flow udaraLaporan Praktikum

C3 = Valve pengatur flow CO2Absorpsi Gas20

b. Bahan yang digunakanNaOHHClAirPhenolptalinGas CO2Udarac. Absorbsidibiarkanterusberlangsungsampaidicapaikeadaantunak.Alirkan larutan NaOH dengan konsentrasi tertentu dari tangki penampunganCampurangasyangterdiri dari udaradangas CO2dialirkan dari bawah kolom.Kalibrasi alatAnalisavolumetricmenggunakanlarutanasamkhloridstandaruntukmengetahui konsentrasi larutan yang Terbentuk (Na2CO3).Prosedur Kerja

Mengalirkan CO2Mengalirkan larutanMengalirkan udaraMengisitangki dengan 20 literNaOH (3/4 penuh).Menunggu hinggasteadyselama 15 menit.Mengambilsampelgastiap10menitsetelahsteady darikeluaranselang secukupnyaTeteskan PP(3 tetes) dantitrasi hinggawarnapinkhilangdengan larutan HCl.

d. Data PengamatanLaju alir NaOH :3.4L/minLaju alir udara : 40L/minLaju alir CO2 : 2L/minTemperatur : 25oCIndikator : PP (Phenolplatein)No.Waktu (menit)Volume Sampel (ml)Volume HCl 0.1M (ml)

1.5100.3

2.10100.5

3.15100.7

4.20101.6

IV. PENGOLAHAN DATAA. Menghitung harga fraksi CO2 dengan menggunakan dengan neraca massa dan kesetimbangan asumsi Single Stage

Data tambahan udara = 1.22 kg/m3CO2= 1.8 kg/m3BM Udara = 79 % N2 + 21% O2 = 0.79 (28) + 0.21 (32) = 22.12 + 6.72= 28.84 29BM Air= 18BM CO2 = 44

a. Reaksi yang terjadiCO2(g) +NaOH(aq) NaHCO3(aq) NaOH(aq) +NaHCO3Na2CO3(s) +H2O(l) CO2(g) +2NaOH(aq) Na2CO3(s) +H2O(l)

b. Perhitungan LajuCO2 dan udara yang terabsorb serta mencari fraksi molt = 5 menit Mencari konsentrasi H2CO3 yang terbentuk

= 1.5 x 10-3 M Mencari konsentrasi gas CO2 yang terabsorp

= 1.5 x10-3 mol/liter Mencari laju absorpsi gas CO2dan udara ke dalam larutan NaOHVolume Larutan = 20 L

= 6 x 10-3 mol/menitV2= laju mol udara + laju mol CO2= 1.68= 1.686

t = 10 menit Mencari konsentrasi H2CO3 yang terbentuk







= 4.67 x 10-3 mol/menitV2= laju mol udara + laju mol CO2= 1.68= 1.68467


= 8 x 10-3 M Mencari konsentrasi gas CO2 yang terabsorp

= 8 x10-3 mol/liter Mencari laju absorpsi gas CO2 ke dalam larutan NaOHVolume Larutan = 20 L


B. Perhitungan dengan perhitungan hukum Henry t = 5 menitN NaOH (L)= = N udara (V)= 1.68XA0 = 0YA1 = 1640XA1YA0 =

XA1 = 2.032x10-6YA1= 1640 XA1=0.00333 t = 10 menitN NaOH (L)= = N udara (V)= 1.68 XA0 = 0YA1 = 1640XA1YA0 =

XA1 = 1.626x10-6YA1= 1640 XA1=0.00267

t = 15menitN NaOH (L)= = N udara (V)= 1.68 XA0 = 0YA1 = 1640XA1YA0 =

XA1 = 1,59x10-6YA1= 1640 XA1=0.00261

t = 20menitN NaOH (L)= = N udara (V)= 1.68 XA0 = 0YA1 = 1640XA1YA0 =

XA1 = 2.706x10-6YA1= 1640 XA1=0.00444

No.Waktu (menit)XA1YA1

1.52.032x10-60.00333

2.101.626x10-60.00267

3.151,59x10-60.00261

4.202.706x10-60.00444

C. Menentukan titik garis operasi t = 5menityn+1 = yn+1 = yn+1 = 0.00358 t = 10menityn+1 = yn+1 = yn+1 = 0.00284 t = 15 menityn+1 = yn+1 = yn+1 = 0.00278 t = 20menityn+1 = yn+1 = yn+1 = 0.00472

No.Waktu (menit)XnYn+1

1.52.032x10-60.00358

2.101.626x10-60.00284

3.151,59x10-60.00278

4.202.706x10-60.00472

D. Mencari jumlah tahap

Tahapan kesetimbangannya, yaitu 10 Tahap

Kurva Waktu Vs Konsentrasi CO2 terabsorp

Kurva Waktu Vs Laju alir CO2 terabsorp

V. PEMBAHASANAbsorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan pelarut cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Pada praktikum ini, absorpsi gas yang dilakukan adalah absorpsi kimia. Absorpsi kimia merupakan absorbsi dimana gas terlarut didalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia. Gas yang diabsorp dalam praktikum ini adalah CO2 yang terkandung dalam udara, sedangkan zat yang berperan sebagai absorben atau larutan penyerap adalah larutan NaOH. Proses absorpsi ini dipengaruhi oleh hal. Yaitu : Temperatur. Proses absorpsi pada praktikum ini dilakukan pada suhu ruang, yaitu sekitar 25oC. Laju alir udara, CO2, dan larutan NaOH. Laju alir udara pada praktikum ini adalah 40 L/menit, Laju gas CO2 adalah 2L/menit, dan Laju larutan NaOH adalah 3.4 L/menit. Konsentrasi absorben (NaOH). Larutan NaOH yang digunakan adalah NaOH 0.0125 M, yaitu 10 gr NaOH dalam 20L air. Waktu proses. Waktu proses absorpsi dalam praktikum ini adalah 20 menit dengan waktu 1 siklus 15detik. Dengan dilakukan sampling setiap 5 menit, untuk menganalisis jumlah CO2 yang terbentuk. Tinggi dan diameter kolom. Besarnya tinggi dan diameter kolom akan mempengaruhi waktu tinggal dan jumlah zat yang bereaksi. Adanya Packing/Kolom isian. Fungsi utama packing ini adalah untuk memperluas permukaan kontak. Semakin luas permukaan kontak, diharapkan semaki banyak zat yang saling bertumbukan dan mengalami reaksi. Proses absorpsi pada praktikum ini dilakukan dengan sistem aliran counter-current/berlawanan arah dimana zat dengan fasa berat (absorben/larutan NaOH) masuk dari atas kolom agar turun kebawah dengan menggunakan spray, sedangkan zat dengan fasa ringan (udara) masuk dari bawah kolom mengikuti gaya gravitasi. Sistem Spray digunakan untuk memperkecil partikel zat cair dan dengan bantuan packing maka luas permukaan kontak antara fasa ringan dan fasa berat akan bertambah, serta menjadi tahanan antara aliran fasa berat dengan aliran fasa ringan dan mengakibatkan bidang sentuh antara air dan udara jadi semakin besar. Berikut reaksi yang terjadi pada praktikum ini :CO2(g) + NaOH(aq) NaHCO3(aq) NaOH(aq) + NaHCO3 Na2CO3(s) + H2O(l) CO2(g) + 2NaOH(aq) Na2CO3(s) + H2O(l)Untuk mengetahui Konsentrasi CO2 yang terbentuk, maka dilakukan titrasi larutan produk setiap 10ml/5 menit dengan titran larutan HCl 0.1M. Larutan produk dari praktikum ini adalah larutan Na2CO3, dengan menggunakan perbandingan koefisian CO2 dan Na2CO3 berdasarkan reaksi maka didapatlah Konsentrasi CO2 terabsorb. Berikut disajikan dalam tabel : Waktu(menit)Volume HCl 0.1 MKonsentrasi CO2 terabsorb

00.2 ml1 x 10-3 M

50.3 ml1.5 x 10-3 M

100.5 ml2.5 x 10-3 M

150.7 ml3.5 x 10-3 M

201.6 ml8 x 10-3 M

Dari tabel diatas dapat dilihat, Konsentrasi CO2 terabsorb berbanding lurus dengan waktu dan volume larutan titran. Semakin lama waktu proses, akan semakin pekat CO2 terabsorb, dan semakin pekat produk yang terbentuk yaitu Na2CO3.Untuk mencari jumlah tahap kesetimbangan digunakan metode McCabe-Thile yaitu :1) Membuat kurva kesetimbangan.2) Membuat garis operasi. 3) Mencari tahap dengan cara menghubungkan garis operasi dengan garis kesetimbangan berupa anak tangga. Jumlah total anak tangga menyatakan jumlah tahap kesetimbangan.Pada praktikum ini didapatkan jumlah kesetimbangan sebanyak 10 tahap.

VI. KESIMPULAN1. Proses absorpsi bertujuan untuk menghilangkan senyawa yang tidak diinginkan dalam produk. Komponen yang di absorpsi adalah CO2 oleh larutan NaOH.2. Umpan bagian bawah kolom absorpsi adalah gas (CO2) sedangkan umpan bagian atas adalah fasa cair (NaOH)3. Alat yang digunakan adalah menara absorpsi dengan benda isi (packing column) berupa packing yang berfungsi untuk memperbesar permukaan kontak antara air dan gas yang akan terlarut dalam air.4. Pada praktikum ini jumlah tahap kesetimbangan operasi absorpsi ini adalah 10 tahap.

VII. DAFTAR PUSTAKA1. Niniek Lintang Bahan Ajar Proses Pemisahan dan Pemurnian Jurusan Teknik Kimia 20102. Robert H Perry "Chemical Engineering Handbook" Mc Grow-hill Fourth Edition, USA,1998

Documents

Absorpsi Revisi