Pembimbing : Dr. Ir. Kuswandi,DEA

Disusun oleh :

Adi Kurnia 2306 100 016 Aditya Widyadhana 2306 100 021

Laboratorium Thermodinamika Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

K e s e t i m b a n g a n c a i r - c a i r s i s t e m E u g e n o l -β - c a r y o p h y l l e n e - e t a n o l - a i r

p a d a r e n t a n g t e m p e r a t u r 3 0 3 K - 3 2 3 K

Page 2

Latar Belakang

Dalam industri rokok, kosmetik, dll. Minyak atsiri harus memilki syarat tertentu yang nantinya dijadikan standart baku mutu dari minyak atsiri itu sendiri antara lain: minyak atsiri harus mampu larut dalam alkohol 60-70% dalam hal ini adalah etanol. Untuk itu diperlukan pemurnian minyak atsiri dari terpen-terpennya agar minyak atsiri dari daun cengkeh mampu larut dalam alkohol 60-70%.

Page 3

Eugenol Β-Caryophyllene Ethanol

Water

Page 4

Tinjauan Penelitian

Yang dkk (2007) melakukan eksperimen untuk memprediksikan

komposisi kesetimbangan sistem kuarterner metil isobutil keton-air-

phenol-hidroquinone. Parameter kesetimbangan yang digunakan adalah

model persamaan UNIQUAC dan NRTL.

Chen dkk (2000) melakukan eksperimen untuk memprediksikan

komposisi kesetimbangan sistem kuaterner n-hexane, n-octane, benzene,

sulfolane pada suhu 298,15K. Parameter kesetimbangan yang digunakan

adalah model persamaan NRTL

Gomis dkk (1995) melakukan eksperimen untuk memprediksikan

komposisi kesetimbangan sistem kuaterner air, asam asetat, 2-butanon dan

cyclohexane pada suhu 250C . Parameter kesetimbangan yang digunakan

adalah model persamaan UNIQUAC.

Page 5

Li dan Tamura (2005) melakukan eksperimen untuk memprediksikan komposisi

kesetimbangan sistem kuaterner air, etanol, α-pinene,β-pinene pada suhu 298.15

K. Parameter kesetimbangan yang digunakan adalah model persamaan modifikasi

UNIQUAC.

Kuswandi, dkk melakukan eksperimen untuk memprediksikan komposisi

kesetimbangan system β-Caryophyllene +Etanol+Air pada Rentang Temperatur

303-323 K . Parameter kesetimbangan yang digunakan adalah model persamaan

UNIQUAC dan NRTL.

Naryono.E dan Kuswandi melakukan eksperimen untuk mempredisiksikan

komposisi kesetimbangan system Eugenol+Etanol+Air pada Rentang Temperatur

303-333 K

Page 6

Rumusan Masalah

Page 7

Tujuan

Memperoleh data kesetimbangan cair-cair (LLE) dari eksperimen untuk sistem kuaterner, yaitu Eugenol + β-Caryophyllene + etanol + air pada rentang temperatur 303K-323K

Mengkorelasikan data yang didapatkan dengan menggunakan persamaan NRTL dan UNIQUAC

Page 8

Manfaat

Hasil dari penelitian ini dapat dipakai untuk mengembangkan proses ekstraksi terpen dari minyak cengkeh yang ke depannya dapat dijadikan acuan dalam pengembangan teknologi pengolahan minyak cengkeh dan referensi perancangan alat serta operasi ekstraksi minyak cengkeh.

Page 9

Pada kondisi kesetimbangan harga ΔG sistem mencapai minimum. Dalam

perhitungan, fungsi ΔG lebih mudah dinyatakan dalam bentuk tak berdimensi,

(ΔG/RT) karena bisa dihubungkan langsung dengan besaran tak berdimensi

energy gibbs ekses, (GE/RT) menurut hubungan:

(2.6)

Ekspresi yang menghubungkan (ΔG/RT) dengan komposisi kesetimbangan

khususnya LLE dapat dirumuskan dalam berbagai model persamaan antara

lain UNIQUAC dan NRTL.

Tinjauan Pustaka

Page 10

Persamaan Korelasi koefisien aktivitas

Model persamaan UNIQUAC (Universal Quasi Chemical), Model persamaan UNIQUAC dikemukakan oleh abrams dan prauznitz pada tahun 1975. Persamaan ini diaplikasikan pada larutan yang memilki molekul-molekul yang berbeda baik ukuran maupun bentuknya.

Rc ggg

R

i

c

ii lnlnln

j

j

j

i

ii

i

ii

i

ic

i lxx

lqz

x

ln

2lnln

j j

ij

jii

R

ssq

ln1ln

Page 11

τij = exp −𝑢𝑖𝑗

𝑅×𝑇 τji = exp −

𝑢𝑗𝑖

𝑅×𝑇

𝑙𝑖 =𝑧

2𝑟𝑖 − 𝑞𝑖 − 𝑟𝑖 − 1

𝜃𝑖 =𝑞𝑖𝑥𝑖

𝑞𝑗𝑥𝑗𝑗

∅𝑖 =𝑟𝑖𝑥𝑖

𝑟𝑗𝑥𝑗𝑗

ln 𝛾𝑖 = 𝑙𝑛∅𝑖

𝑥𝑖+

𝑧

2𝑞𝑖𝑙𝑛

𝜃𝑖

∅𝑖+ 𝑙𝑖 −

∅𝑖

𝑥𝑖 𝑥𝑗𝑗 𝑙𝑗 + 𝑞𝑖 1 − 𝑙𝑛 𝜃𝑗𝜏𝑗𝑖

𝑚𝑗=1 −

𝜃𝑗𝜏𝑗𝑖

𝜃𝑘𝜏𝑘𝑗𝑚𝑘=1

𝑚𝑗=1

Page 12

Model Persamaan NRTL (Non-Random-Two-Liquid), Persamaan NRTL di kemukakan oleh H.Renon dan J.M Prausnitz (1968). Persamaan tersebut dinyatakan dengan :

1212

1212

2121

212121

Gxx

G

Gxx

Gxx

RT

G E

2

1222

1212

2

2121

2121

2

21lnGxx

G

Gxx

Gx

2

2121

2121

2

1212

1221

2

12lnGxx

G

Gxx

Gx

Page 13

τij = 𝑔𝑖𝑗

𝑅×𝑇 τji =

𝑔𝑗𝑖

𝑅×𝑇

Gij = exp(-ατij) Gji = exp(-ατji)

ln γi = 𝜏𝑗𝑖𝐺𝑗𝑖𝑥𝑗

𝑚𝑗=1

𝐺𝑙𝑖𝑥𝑙𝑚𝑙=1

+ 𝑥𝑗𝐺𝑗𝑖

𝐺𝑙𝑗𝑥𝑙𝑚𝑙=1

𝜏𝑖𝑗 − 𝑥𝑛𝜏𝑛𝑗𝐺𝑛𝑗

𝑚𝑛=1

𝐺𝑙𝑗𝑥𝑙𝑚𝑙=1

𝑚𝑗=1

Page 14

Metodologi Penelitian

Page 15

Peralatan

Keterangan Gambar:

1. Tabung sampel

2. Baffle

3. Magnetic stirrer

4. Pengeluaran

sampel

5. Jacket pemanas

Page 16

Keterangan Gambar:

1.Termometer 6. Pompa 11. Corong Pemisah

2.Kondensor 7. Fuse Waterbath 12. Water Bath

3.Pipa Kran 8. Termokopel

4.Stirrer 9. Display

5.Equilibrium Cell 10.Termokopel

Page 17

Analisa

Sampel dianalisa memakai GC HP 5890 series II menggunakan kolom HP-5(cross linket 5% phenyl methyl siloxane) sebagai carrier gas adalah helium dengan laju alir 30 ml/menit. Temperatur oven dipertahankan 120oC selama 1 menit, selanjutnya dinaikkan secara bertahap sampai mencapai 240oC dengan kecepatan kenaikkan 10oC/menit. Temperatur ini dibiarkan stabil selama 5 menit, kemudian sampel sebesar 1 microliter diinjeksikan ke dalam kolom. Hasil kuantitatif sampel dideteksi memakai detector FID.

Page 18

Prosedur Percobaan

Pencampuran bahan kedalam equilibrium cell

Pengadukkan campuran pada temperatur konstan 303-323 K selama 2 jam

Campuran dibiarkan hingga mencapai kesetimbangan selama 20 jam kemudian dipisahkan dengan corong pemisah

Masing-masing sampel diuji komposisinya dengan analisa GC

Page 19

Bahan yang digunakan

Bahan yang digunakan

Etanol Absolut 99,99%

-Caryophillene 98%

Aquabidest

Eugenol 98%

Page 20

Variabel percobaan Temperatur 303 K, 313 K, 323K pada tekanan atmosferis

Persen berat ethanol 0%-50%

RUN Suhu(K)

% Massa

Etanol

terhadap

Air

Massa (gram)

TOTAL

(gram) Etanol air eugenol caryophyllene

1

303,313,323

50 5 5 9 1 20

2 45 4.5 5.5 9 1 20

3

4

40

35

4

3.5

6

6.5

9

9

1

1

20

20

5 25 2.5 7.5 9 1 20

6

7

15

10

1.5

1

8.5

9

9

9

1

1

20

20

8 5 0.5 9.5 9 1 20

9 0 0 10 9 1 20

Page 21

RUN

Persen massa

etanol terhadap air

(%)

zi(% mol)

z1 z2 z3 z4

1 50 0.2334 0.5964 0.1177 0.0526

2 45 0.2027 0.6330 0.1136 0.0508

3 40 0.1740 0.6672 0.1097 0.0491

4 35 0.1473 0.6991 0.1061 0.0475

5 25 0.0988 0.7571 0.0996 0.0445

6 15 0.0558 0.8084 0.0938 0.0420

7 10 0.0362 0.8319 0.0912 0.0408

8 5 0.0176 0.8541 0.0887 0.0397

9 0 0.0000 0.8751 0.0863 0.0386

Page 22

Diagram blok penentuan parameter interaksi biner model UNIQUAC

Ambil harga

uij,uji Masukan R,T,ri,qi xi dari data

eksperimen

τij = exp −𝑢𝑖𝑗

𝑅×𝑇 τji = exp −

𝑢𝑗𝑖

𝑅×𝑇

𝑙𝑖 =𝑧

2𝑟𝑖 − 𝑞𝑖 − 𝑟𝑖 − 1

𝜃𝑖 =𝑞𝑖𝑥𝑖

𝑞𝑗𝑥𝑗𝑗

∅𝑖 =𝑟𝑖𝑥𝑖

𝑟𝑗𝑥𝑗𝑗

ln 𝛾𝑖 = 𝑙𝑛∅𝑖

𝑥𝑖+

𝑧

2𝑞𝑖𝑙𝑛

𝜃𝑖

∅𝑖+ 𝑙𝑖 −

∅𝑖

𝑥𝑖 𝑥𝑗𝑗

𝑙𝑗 + 𝑞𝑖 1 − 𝑙𝑛 𝜃𝑗𝜏𝑗𝑖

𝑚

𝑗=1

− 𝜃𝑗𝜏𝑗𝑖

𝜃𝑘𝜏𝑘𝑗𝑚𝑘=1

𝑚

𝑗=1

Berdasarkan i

terhitung

Hitung xi kedua fase

Minimum

Print uij, uji

y T

𝑂𝐹 = 𝑥𝑖𝑗𝑘 − 𝑥 𝑖𝑗𝑘 2

4

𝑖=1

2

𝑗=1

𝑀

𝑘=1

Page 23

Diagram blok penentuan parameter interaksi biner model NRTL

Ambil harga ,

gij,gji

Masukan

harga R dan T

τij = 𝑔𝑖𝑗

𝑅×𝑇 τji =

𝑔𝑗𝑖

𝑅×𝑇

Gij = exp(-ατij) Gji = exp(-ατji)

xi dari data

experimen

ln γi = 𝜏𝑗𝑖𝐺𝑗𝑖𝑥𝑗

𝑚𝑗=1

𝐺𝑙𝑖𝑥𝑙𝑚𝑙=1

+ 𝑥𝑗𝐺𝑗𝑖

𝐺𝑙𝑗𝑥𝑙𝑚𝑙=1

𝜏𝑖𝑗 − 𝑥𝑛𝜏𝑛𝑗𝐺𝑛𝑗

𝑚𝑛=1

𝐺𝑙𝑗𝑥𝑙𝑚𝑙=1

𝑚𝑗=1

Berdasarkan i

terhitung

Hitung xi kedua fase

𝑂𝐹 = 𝑥𝑖𝑗𝑘 − 𝑥 𝑖𝑗𝑘 2

4

𝑖=1

2

𝑗=1

𝑀

𝑘=1

Didapatkan

gji,gji, I masing

masing

Minimum

Y

T

Page 24

Hasil Percobaan

No

sampel

%etanol

terhadap air(%)

fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

1 50 0.0092 0 0.1527 0.8381 0.2882 0.0190 0.4249 0.2679

2 40 0.0046 0 0.1439 0.8515 0.2665 0.0200 0.3167 0.3968

3 35 0.0024 0 0.1528 0.8448 0.2979 0.0243 0.2982 0.3797

4 25 0.0018 0 0.1341 0.8641 0.3314 0.0257 0.3028 0.3401

5 10 0.0012 0 0.0968 0.9020 0.2189 0.0187 0.2421 0.5203

6 0 0.0001 0 0 0.9999 0.3007 0.0274 0 0.6719

No

sampel

%etanol

terhadap air(%)

fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

1 50 0.0005 0 0.3676 0.6319 0.1422 0.0169 0.1874 0.6535

2 45 0.0011 0 0.4701 0.5288 0.1885 0.0206 0.2016 0.5893

3 35 0.0005 0 0.7310 0.2686 0.3306 0.0373 0.1793 0.4528

4 25 0.0011 0 0.1193 0.8796 0.2892 0.0308 0.0836 0.5964

5 10 0.0001 0 0.0435 0.9565 0.0019 0.0004 0.0652 0.9324

6 0 0.0001 0 0 0.9999 0.0016 0.0096 0 0.9878

Suhu 303 K

Suhu 313 K

Page 25

No

sampel

%etanol

terhadap air(%)

fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

1 50 0.0004 0 0.3556 0.6440 0.1589 0.0186 0.1300 0.6925

2 40 0.0004 0 0.4214 0.5781 0.1962 0.0200 0.0883 0.6954

3 35 0.0001 0 0.2720 0.7279 0.3926 0.0392 0.0415 0.5267

4 25 0.0001 0 0.0961 0.9038 0.3001 0.0315 0.0817 0.5867

5 10 0 0 0.0820 0.9180 0.4496 0.0470 0.0478 0.4557

6 0 0.0001 0 0 0.9999 0.5162 0.0531 0 0.4257

Suhu 323 K

Page 26

Parameter interaksi NRTL dan UNIQUAC

suhu (K) komp NRTL parameter

RMSD UNIQUAC parameter

RMSD

gij gji uij uji

303

1-2 74.7762 84.6383

0.1164

58.9228 284.5346

0.0916

1-3 0.0629 152.9515 4270.1050 4068.9418

1-4 149.2712 67.4961 41.7040 730.9369

2-3 169.2697 42.5436 1360.0510 0.1349

2-4 107.4750 174.4906 1162.5530 3193.3668

3-4 126.5016 136.5694 0.0034 0.0672

313

1-2 0.3100 727.4791

0.0927

2.0423 1.2789

0.1062

1-3 0.6831 56.7355 0.0969 0.0833

1-4 0.0029 0.0022 0.0024 0.0012

2-3 122.6748 1.0023 0.0024 1002.0663

2-4 2.6126 96.5466 0.0022 3142.5434

3-4 0.9554 9.9495 1.1214 0.1661

323

1-2 0.9841 95153.2850

0.1276

1002.0060 0.0024

0.1154

1-3 0.4732 1.3713 3142.5430 1.0022

1-4 0.0034 0.0035 0.1661 3.1319

2-3 0.0099 11.9455 0.0024 1.2775

2-4 0.0099 52.6536 0.0022 0.0631

3-4 0.0702 2.5382 1.1319 1.9984

Page 27

Parameter Secara Simultan

Komp NRTL parameter RMSD UNIQUAC parameter RMSD

gij gji uij uji

1-2 116.6867 14.4053

0.1041

786.3166 116.9571

0.0875

1-3 52.4619 68.7972 88.8051 66.4551

1-4 112.3189 10.6422 119.6105 349.8787

2-3 7.337288 153.4714 87.1750 59.0801

2-4 98.3025 222.6869 21346.71 19226.68

3-4 70.9184 67.2916 223.4177 27.0947

Page 28

Hasil prediksi kesetimbangan (NRTL)

suhu (K) fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

303

0.5347 0.0405 0.0480 0.3768 0.5468 0.0182 0.0452 0.3898

0.1892 0.0712 0.0742 0.6654 0.1903 0.0298 0.0717 0.7083

0.1669 0.0714 0.0778 0.6840 0.1682 0.0278 0.0758 0.7282

0.1169 0.0716 0.0714 0.7402 0.1180 0.0267 0.0696 0.7857

0.0352 0.0856 0.0602 0.8189 0.0352 0.0350 0.0581 0.8717

0 0.0404 0.0691 0.8905 0 0.0065 0.0684 0.9251

suhu (K) fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

313

0.4974 0.0039 0.1884 0.3103 0.4984 0.0016 0.1887 0.3113

0.1803 0.0135 0.1655 0.6406 0.1800 0.0051 0.1662 0.6487

0.2597 0.0229 0.1062 0.6112 0.2625 0.0065 0.1062 0.6249

0.0770 0.0207 0.1459 0.7564 0.0766 0.0053 0.1469 0.7712

0.0003 0.0034 0.0042 0.9921 0.0003 0.0028 0.0041 0.9928

0 0.0610 0.0327 0.9063 0 0.0597 0.0326 0.9078

suhu (K) fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

323

0.4858 0.0004 0.1866 0.3272 0.4860 0 0.1866 0.3274

0.3008 0.0008 0.1090 0.5894 0.3009 0 0.1090 0.5901

0.2558 0.0017 0.0969 0.6456 0.2560 0 0.0969 0.6471

0.1436 0.0020 0.2335 0.6209 0.1437 0 0.2339 0.6224

0.0042 0.0002 0.0096 0.9861 0.0042 0 0.0096 0.9863

0 0.0043 0.1742 0.8214 0 0 0.1747 0.8253

Page 29

Prediksi kesetimbangan UNIQUAC

suhu (K) fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

303

0.1144 0.0000 0.0296 0.8559 0.0216 0.0000 0.4892 0.4892

0.0360 0.0568 0.5161 0.3911 0.0140 0.0778 0.2896 0.6186

0.0442 0.0771 0.6169 0.2618 0.0015 0.0043 0.2668 0.7274

0.0288 0.0715 0.4745 0.4251 0.0276 0.0790 0.4208 0.4725

0.0316 0.0974 0.3225 0.5486 0.0314 0.1188 0.4806 0.3691

0.0432 0.0823 0.1805 0.6940 0.0327 0.1866 0.4881 0.2926

suhu (K) fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

313

0.0006 0.0000016 0.4071 0.5923 0.0005 0.0000016 0.3913 0.6082

0.0012 0.0000006 0.5213 0.4775 0.0012 0.0000006 0.5061 0.4927

0.0005 0.0000020 0.8118 0.1877 0.3379 0.0000010 0.5713 0.0907

0.0012 0.0000015 0.1306 0.8681 0.0018 0.0000014 0.1538 0.8444

0.0001 0.0000016 0.0462 0.9537 0.0001 0.0000016 0.0432 0.9567

0 0.0000016 0.0010 0.9990 0 0.0000016 0.0009 0.9991

suhu (K) fase atas fase bawah

x1 x2 x3 x4 x1 x2 x3 x4

323

0.0004 0.0009 0.3553 0.6435 0.0004 0.0009 0.3564 0.6423

0.0004 0.0008 0.4211 0.5777 0.0004 0.0008 0.4162 0.5826

0.0001 0.0009 0.2718 0.7273 0.0002 0.0008 0.3253 0.6737

0.0001 0.0009 0.0960 0.9031 0.0002 0.0008 0.1256 0.8734

0.0000 0.0008 0.0819 0.9173 0.4534 0.0004 0.0695 0.4766

0 0.0008 0.0008 0.9983 0 0.0008 0.0017 0.9975

Page 30

Kesimpulan

Dari eksperimen dan prediksi yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Didapatkan hasil kesetimbangan cair-cair sistem Eugenol(1) + β-Caryophyllene(2) + Etanol(3) + Air (4).

2. Secara keseluruhan berdasarkan perhitungan %RMSD secara simultan yang berkisar dari 0,0875-0,1041 lebih baik daripada %RMSD yang dihitung tiap suhu yang berkisar dari 0,0916-0,1276

» Pada suhu 303 K perhitungan untuk sistem ini lebih baik model UNIQUAC dengan RMSD 0,0916 sedangkan untuk model NRTL RMSD didapatkan 0,1164.

» Pada suhu 313 K perhitungan untuk sistem ini lebih baik model NRTL dengan RMSD 0,0927 sedangkan untuk model UNIQUAC RMSD didapatkan 0,1062.

» Pada suhu 323 K perhitungan untuk sistem ini lebih baik model UNIQUAC dengan RMSD 0,1154 sedangkan untuk model NRTL RMSD didapatkan 0,1276.

» Secara simultan didapatkan perhitungan untuk sistem ini lebih baik model UNIQUAC dengan RMSD 0,0875 sedangkan untuk model NRTL RMSD didapatkan 0,1041.

Page 31

Page 32

Data komposisi sample berdasarkan lama pengambilan sampel (sebagai dasar lamanya pengambilan sample ketika telah mencapai kesetimbangan)

No sampel Waktu (jam )

Komposisi (% area)

Eugenol Etanol Air

2a top 20 0 2,61 95,63

2c top 24 0 3,23 95,29

3a top 22 0 6,20 92.28

3c top 44 0 5,60 92.31

7a top 22 0.85 15,59 82,62

7c top 46 0.65 15,77 83.23

8a top 20 0.94 18,54 80,19

8c top 44 0,93 18,24 79,60

21a top 20 0.36 10,59 87.95

21c top 24 0.33 10,48 88.17

22 top 20 0.33 10,50 88.23

22 top 24 0.38 9.910 88.73

2b bot 20 93,57 2,37 3,57

2d bot 24 92.9 2.32 3.26

3b bot 22 92.63 4.79 1.24

3d bot 44 92.92 5.42 1.29

8b bot 20 61.11 22.32 15.64

8d bot 44 61.20 23.07 15.43

Page 33

Carrier Gas

Harus inert : N2, He, Ar, CO2

Pemilihan berdasarkan tipe detektor yang digunakan

Terdapat MS yang menyaring impurities

Untuk efisiensi kolom, sampel tidak boleh terlalu banyak dan harus masuk ke dalam kolom dalam bentuk gas

Sampel yang terlalu banyak dapat menyebabkan bond broodening dan lost of resolution

Metode injeksi yang paling umum adalah dengan menggunakan microsyringe untuk menginjeksikan sampel melalui rubber septum kedalam flash vaporizer spot pada bagian atas kolom

Temperatur sampel port biasanya 50oC dari titik didih komponen volatile paling sedikit pada sampel

Untuk packed column 10-20 microliter dan pada capilarity column 10-3 microliter

Page 34

Column

Untuk hasil yang presisi temperatur kolom harus dikontrol dalam 10o

Temperatur optimum kolom bergantung pada titik didih sampel sebagai acuan rule of thumb = temperatur sedikit diatas titik didih rata-rata sampel dalam elution time

Temperatur minimum memberikan hasil yang baik tetapi menaikkan elution time

Jika sampel mempunyai jangkauan titik didih yang besar, pengontrolan atau pemograman suhu dapat digunakan

Page 35

Detector

Different detector different type selectivity

– Non selective detector merespon semua senyawa kecuali carrier gas

– Selective Detector merespon banyak komponen yang sifat fisika dan kimia sama

– Specific Detector merespon 1 komponen saja

Concentration dependent detector tidak menghancurkan sampel

Mass flow dependent detector manghancurkan sampel

Page 36

FID (Flame Ionization Detector)

Keluaran dari kolom dicampur dengan Hidrogen kemudian dibakar. Komponen organic dibakar dalam api menghasilkan ion dari elektron yang menghasilkan listrik. Potensial listrik yang dihasilkan dikumpulkan dengan electrode collector letaknya ada diatas api.

FID

– mass sensitive bukan konsentrasi sensitive

– Keuntungannya perubahan pada flow rate mobile phase tidak mempengaruhi respon detektor

– Detector yang memiliki sensitivitas tinggi, sering digunakan

– Mudah digunakan, tetapi menghancurkan sampel

– Diletakkan dibelakang karena sifat yang menghancurkan sampel biasanya didepannya ada detektor lagi seperti TCD(Thermal Conductivity Detector)

– Sensitif H2O, CO2, SO2, CO, N karena tidak bisa diionkan/dioksidasi dengan api

Page 37

Rumus Umum NRTL :

ln γi = 𝜏𝑗𝑖𝐺𝑗𝑖𝑥𝑗

𝑚𝑗=1

𝐺𝑙𝑖𝑥𝑙𝑚𝑙=1

+ 𝑥𝑗𝐺𝑗𝑖

𝐺𝑙𝑗𝑥𝑙𝑚𝑙=1

𝜏𝑖𝑗 − 𝑥𝑛𝜏𝑛𝑗𝐺𝑛𝑗

𝑚𝑛=1

𝐺𝑙𝑗𝑥𝑙𝑚𝑙=1

𝑚𝑗=1

Penjabaran NRTL 4 komponen

𝑙𝑛𝛾1 =𝜏21𝐺21𝑥2 + 𝜏31𝐺31𝑥3 + 𝜏41𝐺41𝑥4

𝑥1 + 𝐺21𝑥2 + 𝐺31𝑥3 + 𝐺41𝑥4

+ 𝑥1

𝑥1 + 𝐺21𝑥2 + 𝐺31𝑥3 + 𝐺41𝑥4 −

𝜏21𝐺21𝑥2 + 𝜏31𝐺31𝑥3 + 𝜏41𝐺41𝑥4

𝑥1 + 𝐺21𝑥2 + 𝐺31𝑥3 + 𝐺41𝑥4

+ 𝑥2𝐺21

𝑥1𝐺12 + 𝑥2 + 𝐺32𝑥3 + 𝐺42𝑥4 𝜏12 −

𝜏12𝐺12𝑥1 + 𝜏32𝐺32𝑥3 + 𝜏42𝐺42𝑥4

𝑥1𝐺12 + 𝑥2 + 𝐺32𝑥3 + 𝐺42𝑥4

+ 𝑥3𝐺31

𝑥1𝐺13 + 𝐺23𝑥2 + 𝑥3 + 𝐺43𝑥4 𝜏13 −

𝜏13𝐺13𝑥1 + 𝜏23𝐺23𝑥2 + 𝜏43𝐺43𝑥4

𝑥1𝐺13 + 𝐺23𝑥2 + 𝑥3 + 𝐺43𝑥4

+ 𝑥4𝐺41

𝑥1𝐺14 + 𝐺24𝑥2 + 𝐺34𝑥3 + 𝑥4 𝜏14 −

𝜏14𝐺14𝑥1 + 𝜏24𝐺24𝑥2 + 𝜏34𝐺34𝑥3

𝑥1𝐺14 + 𝐺24𝑥2 + 𝐺34𝑥3 + 𝑥4

Page 38

Rumus Umum UNIQUAC

ln 𝛾𝑖 = 𝑙𝑛∅𝑖

𝑥𝑖+

𝑧

2𝑞𝑖𝑙𝑛

𝜃𝑖

∅𝑖+ 𝑙𝑖 −

∅𝑖

𝑥𝑖 𝑥𝑗𝑗 𝑙𝑗 + 𝑞𝑖 1 − 𝑙𝑛 𝜃𝑗𝜏𝑗𝑖

𝑚𝑗=1 −

𝜃𝑗𝜏𝑗𝑖

𝜃𝑘𝜏𝑘𝑗𝑚𝑘=1

𝑚𝑗=1

Penjabaran UNIQUAC 4 komponen

𝑙𝑛𝛾1 = 𝑙𝑛

∅1

𝑥1+

𝑧

2𝑞1𝑙𝑛

𝜃1

∅1+ 𝑙1 −

∅1

𝑥1

𝑙1𝑥1 + 𝑙2𝑥2 + 𝑙3𝑥3 + 𝑙4𝑥4

+ 𝑞1 1 − 𝑙𝑛 𝜃1𝜏11 + 𝜃2𝜏21 + 𝜃3𝜏31 + 𝜃4𝜏41

− 𝜃1𝜏11

𝜃1𝜏11 + 𝜃2𝜏21 + 𝜃3𝜏31 + 𝜃4𝜏41+

𝜃2𝜏21

𝜃1𝜏12 + 𝜃2𝜏22 + 𝜃3𝜏32 + 𝜃4𝜏42

+𝜃3𝜏31

𝜃1𝜏13 + 𝜃2𝜏23 + 𝜃3𝜏33 + 𝜃4𝜏43+

𝜃4𝜏41

𝜃1𝜏14 + 𝜃2𝜏24 + 𝜃3𝜏34 + 𝜃4𝜏44

Page 39

Penyimpangan hasil eksperimen dan prediksi model NRTL

% etanol terhadap air(%)

atas bawah

Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 Δx1 Δx2 Δx3 Δx4

50 0.6606 0.0058 0.0671 0.0116 0.5210 0.0140 0.1140 0.0070

45 0.1250 0.0085 0.3547 0.0284 0.0630 0.0167 0.0862 0.0284

35 0.1700 0.0155 0.6482 0.0909 0.1598 0.0316 0.0969 0.0888

25 0.0507 0.0127 0.0253 0.1464 0.2378 0.0265 0.0104 0.1445

10 0.0001 0.0018 0.0412 0.0122 0.0018 0.0011 0.0629 0.0121

0 0.0000 0.0350 0.0189 0.0002 0.0016 0.0248 0.0187 0.0122

% etanol terhadap air(%)

atas bawah

Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 Δx1 Δx2 Δx3 Δx4

50 0.5255 0.0595 0.1048 0.2149 0.2728 0.0818 0.4594 0.1943

40 0.1846 0.0288 0.0697 0.0040 0.0048 0.0702 0.0679 0.0637

35 0.1645 0.0286 0.0751 0.3140 0.0636 0.0722 0.0189 0.0805

25 0.1150 0.0284 0.0627 0.0150 0.1635 0.0733 0.0196 0.1853

10 0.0340 0.0144 0.0366 0.1270 0.1092 0.0650 0.0136 0.1063

0 0.0001 0.0596 0.0309 0.1086 0.4690 0.0935 0.0638 0.4512

% etanol terhadap air(%)

atas bawah

Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 Δx1 Δx2 Δx3 Δx4

50 0.5977 0.0005 0.1349 0.0315 0.4395 0.0186 0.0909 0.0165

40 0.1919 0.0005 0.3532 0.0588 0.0039 0.0200 0.0201 0.0580

35 0.1432 0.0009 0.2188 0.0955 0.2493 0.0392 0.0117 0.1064

25 0.0875 0.0012 0.0458 0.1528 0.2125 0.0315 0.0603 0.1654

10 0.0344 0.0015 0.0035 0.2385 0.4151 0.0470 0.0306 0.2250

0 0.0000 0.0018 0.0710 0.2832 0.5162 0.0531 0.0669 0.2915

Suhu

313 K

303 K

323 K

Page 40

% etanol terhadap air(%)

atas bawah

Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 Δx1 Δx2 Δx3 Δx4

50 0.5255 0.0595 0.1048 0.2149 0.0431 0.0818 0.4594 0.1943

40 0.1846 0.0288 0.0697 0.0040 0.0008 0.0702 0.0679 0.0637

35 0.1645 0.0286 0.0751 0.3140 0.0101 0.0722 0.0189 0.0805

25 0.1150 0.0284 0.0627 0.0150 0.0258 0.0733 0.0196 0.1853

10 0.0340 0.0144 0.0366 0.1270 0.0173 0.0650 0.0136 0.1063

0 0.0001 0.0596 0.0309 0.1086 0.0742 0.0935 0.0638 0.4512

Penyimpangan hasil eksperimen dan prediksi model UNIQUAC

% etanol terhadap air(%)

atas bawah

Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 Δx1 Δx2 Δx3 Δx4

50 0.6454 0.0081 0.0404 0.0106 0.0800 0.0124 0.0288 0.0074

45 0.0212 0.0139 0.0512 0.0451 0.0265 0.0124 0.0301 0.0106

35 0.0230 0.0351 0.0315 0.0290 0.0489 0.0145 0.0437 0.0435

25 0.0078 0.0182 0.0120 0.1200 0.0445 0.0230 0.0115 0.0632

10 0.0143 0.0006 0.0048 0.1347 0.0020 0.0001 0.0103 0.1038

0 0.0000 0.0012 0.0000 0.1408 0.0016 0.0093 0.0002 0.1101

% etanol terhadap air(%)

atas bawah

Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 Δx1 Δx2 Δx3 Δx4

50 0.0290 0.0011 0.3546 0.0086 0.1297 0.0180 0.1291 0.0179

40 0.0010 0.0012 0.4197 0.0168 0.1950 0.0194 0.0867 0.0423

35 0.0012 0.0019 0.2678 0.0132 0.3915 0.0382 0.0374 0.0597

25 0.0009 0.0021 0.0949 0.0323 0.0546 0.0307 0.0806 0.0641

10 0.0003 0.0023 0.0805 0.0167 0.0820 0.0461 0.0465 0.0877

0 0.0000 0.0029 0.0008 0.0002 0.0942 0.0521 0.0035 0.1051

Suhu

313 K

303 K

323 K

Page 41

Diagram blok perhitungan komposisi

Masukan data zi Trial β

1)1(

)(

ik

zif

)1/()(

xizixi

0)( f

Y

T

ki =γiα/γi

β

x iα = )1( ik

zi

Page 42

Diagram blok perhitungan komposisi

Masukan data zi Trial β

1)1(

)(

ik

zif

)1/()(

xizixi

0)( f

Y

T

ki =γiα/γi

β

x iα = )1( ik

zi