laporan absorbsi
Post on 21-Dec-2015
343 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
LABORATORIUM TEKNIK KIMIA
SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014/2015
MODUL : Absorbsi
PEMBIMBING : Fitria Yulistiani, ST,MT.
OlehKelompok : 1
Nama : 1. Ambrianto Ghenatya 131424003
2. Anindya Dwi Kusuma Marista 131424004
3. Annisa Novita Nurisma 131424005
Kelas : 2A Teknik Kimia Produksi Bersih
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2014
Tanggal Praktikum : 25 November2014
Tanggal Penyerahan : 16 Desember 2014
Judul Praktikum : Absorbsi
Dosen Pembimbing : Fitria Yulistiani, ST,MT.
Nama Praktikan : 1. Ambrianto Ghenatya (131424003)
2. Anindya Dwi Kusuma Marista (131424004)
3. Annisa Novita Nurisma (131424005)
Tanggal Praktikum : Selasa, 25 November 2014
Tanggal Laporan : Senin, 09 Desember 2014
I. TUJUAN
1. Memahami proses absorpsi dan prinsip kerja peralatan.
2. Menghitung laju absorpsi CO2 kedalam air.
3. Menentukan kurva penyerapan gas CO2 oleh H2O melalui kolom isian.
4. Menentukan jumlah tahap ideal pada percobaan dengan metoda McCabe-Thile
II. LANDASAN TEORI
Operasi absorbsi melibatkan kontak antara fasa cair dan fasa gas untuk tujuan,
pertama adalah mengambil zat atau senyawa yang terkandung dalam fasa cair dengan
mengontakkannya dengan fasa gas sehingga ada bagian senyawa yang terkandung dalam
fasa cair terbawa oleh fasa gas. Kedua adalah mengambil zat atau senyawa yang
terkandung dalam fasa gas dengan mengontakkan dengan fasa cair sehingga ada bagian
senyawa yang terkandung dalam fasa gas larut dalam fasa cair. Operasi pertama sering
disebut dengan stripping dengan menggunakan fasa gas sebagai stripper, sedangkan
operasi yang kedua sering disebut dengan scrubbing atau pencucian.
Operasi absorbsi dapat digolongkan menjadi dua, yaitu absorbsi yang melibatkan
reaksi kimia, dan operasi absorbsi yang tidak melibatkan reaksi kimia.
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 ke dalam air, atau pelarutan gas ke fase cair. Dari asborbsi fisik ini ada
beberapa teori untuk menyatakan model mekanismenya, yaitu : 1. teori model film 2.
teori penetrasi 3. teori permukaan yang diperbaharui.
Absorbsi kimia Absorbsi 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.
Faktor-faktor yang mempengaruhi absorpsi gas ke dalam cairan, diantaranya :
1. Temperatur operasi
2. Tekanan operasi
3. Konsentrasi komponen di dalam cairan
4. Konsentrasi komponen di dalam aliran gas
5. Luas bidang kontak
6. Lama waktu kontak
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 Memiliki tekanan uap yang rendah
3. Tidak korosif
4. Mempunyai viskositas yang rendah
5. Stabil secara termis.
6. Murah
Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air (untuk gas-
gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan), natrium
hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam) dan asam sulfat (untuk gas-
gas yang dapat bereaksi seperti basa).
Berdasarkan alasan ekonomi dan pelestarian lingkungan, absorben kebanyakan
dikembalikan ke dalam alat absorpsi dengan sirkulasi sehingga bahan tersebut terbebani
secara penuh. Kemudian absorben diolah kebih lanjut untuk keperluan lain, dibuat
menjadi tidak berbahaya atau diregenerasi.
Kesetimbangan Cair dan Gas
Kolom Absorpsi Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses
pengabsorbsi penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung
tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh
komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari
komponen tersebut. Diantara jenis-jenis absorben ini antara lain, arang aktif, bentonit,
dan zeolit.
Kelarutan gas dalam cairan bergantung pada tekanan gas. Pada saat terjadi
kesetimbangan, jumlah komponen yang meninggalkan fasa gas sama dengan komponen
yang meninggalkan fasa cair. Jika temperature konstan, maka kenaikan tekanan gas akan
jumlah gas yang terlarut.
Menurut hukum Henry hubungan antara tekanan parsial gas (pA) dan fraksi mol
(xA) pada pelarut fisik konsentrasi rendah dapat dinyatakan dengan persamaan garis
lurus, yang dinyatakan dalam :
pA = HxA
atau
PA/Pt = (H/Pt) xA
PA = tekanan parsial A
Pt = tekanan total
H = Konstanta HenryxA = fraksi mol A
Menara Absorpsi dengan Benda Isi (Packing Column)
Menara jenis ini terdiri dari kolom dengan pengisian khusus, yang gunanya untuk
memperbesar permukaan kontak dengan jala penyebaran zat cair dan penyebaran gas.
Pada zaman dahulu bahan isian yang sering digunakan adlah kokas, pecahan batu, dsb,
sedangkan sekarang sering digunakan dari bahan tanah liat, porselen polimer, kaca,
logam, dll.
Zat cair disemprotkan dari atas dan mengalir ke bawah sepanjang bahan isian,
sedangkan gas yang akan dibersihkan dimasukkan dari dasar kolom dan menyapu
sepanjang kolom isian dengan aliran berlawanan arah. Isian biasanya digunakan
berbentuk teratur/seragam. Bahan isian biasanya dipasang menggantung diatas dasar
kolom untuk memperoleh pembagian gas yang sempurna dan menjaga supaya bagian
pengisisan yang paling bawah tidak berada di bawah zat cair absorpsi. Pada kolom yang
tinggi, bagian isian dipasang dalam paket-paket dengan memberikan jarak antar paket
agar aliran zat cair dan gas dapat terbagi kembali. Dengan cara seperti ini kerugian
adanya aliran yang menempel dinding “efek dinding” dalam kolom biasanya dipasang
suatu alat penahan ricikan, yaitu alat untuk mencegah tetesan air terseret oleh aliran gas.
Absorbsi CO2 dari campuran biogas ke dalam larutan NaOH dapat dilukiskan
sebagai berikut:
CO2(g) + NaOH(aq) NaHCO3(aq)
NaOH(aq) + NaHCO3 Na2CO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
Dalam kondisi alkali atau basa, pembentukan bikarbonat dapat diabaikan karena
bikarbonat bereaksi dengan OH- membentuk CO32+
Prinsip Absorbsi Udara yang mengandung komponen terlarut (misalnya CO2)
dialirkan ke dalam kolom pada bagian bawah. Dari atas dialirkan alir. Pada saat udara
dan air bertemu dalam kolom isian, akan terjadi perpindahan massa. Dengan menganggap
udara tidak larut dalam air (sangat sedikit larut),maka hanya gas CO2 saja yang berpindah
ke dalam fase air (terserap). Semakin ke bawah, aliran air semakin kaya CO2. Semakin ke
atas ,aliran udara semakin miskin CO2.
III. ALAT DAN BAHAN3.1. Alat yang digunakan pada saat praktikum adalah sebagai berikut :
Nama Alat Jumlah
Alat Absorpsi
Labu Erlenmeyer 250 ml
Buret 50 ml
Statif dan klem
Batang pengaduk
Gelas kimia 500 ml
Gelas kimia 250 ml
Gelas ukur 50 ml
Corong
Pipet 10 ml
1 set
7 buah
1 buah
1 set
1 buah
1 buah
2 buah
1 buah
1 buah
1 buah
3.2. Bahan yang digunakan pada saat praktikum adalah sebagai berikut :
Nama Bahan Jumlah
Larutan NaOH 0,1 N 250 ml
Air Kran 60 Liter
Phenophtalien 1 botol
Gas CO2 1 tabung
Keterangan:1. Tabung Gas CO22. Kompresor3. Pompa air4. Tangki umpan5. Kolom absorbsi6. Rotameter air7. Rotameter gas CO28. Rotameter udara
Memasukan air sebanyak 15 L ke dalam tangki penampung
Mengambil 10 mL sampel air dari tangki penampung sebagai sampel dan titrasi dengan HCl 0,1 N
Buat larutan 0,1 N NaOH sebanyak 1 liter kemudian campurkan ke dalam air di tangki penampungan
Mengoperasikan pompa air sehingga air mengalir melalui bagian atas kolom melewati isiankembali di tangki penampungan
Mengoperasikan kompresor udara, mengalirkan gas karbondioksida dari tabung (Air masih terus mengalir)
Mengambil sampel kembali pada menit ke 5, 10, 15, 20, 25, dan 30
Menitrasi sampel dengan larutan HCL 0,1 N untuk menentukan kadar karbondioksida yang terserap ke dalam air
IV. LANGKAH KERJA
V. DATA PENGAMATAN
Laju Alir Air : 4 L/menit
Volume Air : 16 Liter
Laju Alir Udara : 60 L/menit
Laju Alir CO2 : 4 L/menit
Temperatur : 25oC
Waktu (1 putaran) :
Waktu (menit) Volume NaOH (mL)
0 0,1
5 0,1
10 0,15
15 0,20
20 0,22
25 0,25
30 0,30
VI. PENGOLAHAN DATA
No Waktu
(menit)
Vol
NaOH
(mL)
Berat CO2 (gram) dalam 16 L H2O
1 0 0,1 V NaOH x N NaOH
= 0,1 mL x 0,1 N
= 0,01 mgrek
= 0,01 mmol
0,01 mgrek x Be CO2
= 0,01 x 44
= 0,44 mg
0,44 mg10 ml
=
x16.000 mL
x = 704 mg
= 0,704 gr
2 5 0,1 V NaOH x N NaOH
= 0,1 mL x 0,1 N
= 0,01 mgrek
= 0,01 mmol
0,01 mgrek x Be CO2
= 0,01 x 44
= 0,44 mg
0,44 mg10 ml
=
x16.000 mL
x = 704 mg
= 0,704 gr
3 10 0,15 V NaOH x N NaOH 0,015 mgrek x Be CO2 0,66 mg10 ml
=
= 0,15 mL x 0,1 N
= 0,015 mgrek
= 0,015 mmol
= 0,015 x 44
= 0,66 mg
x16.000 mL
x = 1056 mg
= 1,056 gr
4 15 0,2 V NaOH x N NaOH
= 0,2 mL x 0,1 N
= 0,02 mgrek
= 0,02 mmol
0,02 mgrek x Be CO2
= 0,02 x 44
= 0,88 mg
0,88 mg10 ml
=
x16.000 mL
x = 1408 mg
= 1,408 gr
5 20 0,22 V NaOH x N NaOH
= 0,22 mL x 0,15 N
= 0,022 mgrek
= 0,022 mmol
0,022 mgrek x Be CO2
= 0,022 x 44
= 0,986 mg
0,986 mg10 ml
=
x16.000 mL
x = 1548,8 mg
= 1,549 gr
6 25 0,25 V NaOH x N NaOH
= 0,25 mL x 0,1 N
= 0,025 mgrek
= 0,025 mmol
0,025 mgrek x Be CO2
= 0,025 x 44
= 1,1 mg
1,1mg10 ml
=
x16.000 mL
x = 1760 mg
= 1,76 gr
7 30 0,3 V NaOH x N NaOH
= 0,3 mL x 0,1N
= 0,03 mgrek
= 0,03 mmol
0,03 mgrek x Be CO2
= 0,03 x 44
= 1,32 mg
1,32mg10 ml
=
x16.000 mL
x = 2112 mg
= 2,112 gr
0 5 10 15 20 25 30 350
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Volume NaOH vs waktu
Y-Values
waktu (menit)
Volu
me
NaO
H (m
l)
Gambar 03. Kurva Pengaruh Waktu terhadap Volume NaOH pada Run 1
(T=25oC)
Kelarutan CO2 dalam air berbagai suhu (saat kesetimbangan)
Suhu (oC) Gram CO2 / 100 ml H2O
25 0,1449
30 0,1257
35 0,1105
Kelarutan CO2 dalam air berbagai suhu (saat kesetimbangan) hasil percobaan
Waktu (menit) V NaOH (ml) Gram CO2 / 100 ml H2O
5 0,1 0,704 gr160000 ml
= xg100 ml
x = 0,0044 gr
10 0,15 1,056 gr16000 ml
= xg100 ml
x=0,0066 gr
15 0,2 1,408 gr16000 ml
= xg100 ml
x=0,0088 gr
20 0,22 1,549 gr16000 ml
= xg100 ml
x=0,0097 gr
25 0,25 1,76 gr16000 ml
= xg100 ml
x=0,011g
30 0,3 2,112 gr16000 ml
= xg100 ml
x=0,0132 g
VII. PEMBAHASAN
Pembahasan Anindya Dwi Kusuma Marista (131424004)
Absorbsi 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. Pada bagian alat absorbsi, alat
diengkapi dengan flowmeter udara, cairan, dan gas CO2, serta manometer air raksa. Ini akan
mempermudah praktik untuk mengatur laju alir dan mengetahui tekanan. Namun, alat ini tidak
dilengkapi dengan sensor yang menunjukkan konsentrasi NaOH setelah proses absorbsi
berlangsung. Sehingga harus dilakukan titrasi asam-basa untuk mengetahui konsentrasi NaOH
setelah proses sekaligus untuk mengetahui CO2 yang terserap atau terabsorbsi. Adapun reaksi
yang akan terjadi, yaitu : 2 NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O
Konsep percobaan ini yaitu mengenai perbedaan tekanan udara sepanjang kolom isian
basah dengan laju alir air. Variabel yang berhubungan dengan proses absorbsi gas CO2 oleh
NaOH yang dilakukan, meliputi:
Tinggi, diameter kolom: semakin tinggi kolom dan semakin besar diameternya
maka waktu tinggal akan semakin lama dan akan mempengaruhi jumlah zat yang
bereaksi;
Tinggi, jenis isian (packing): Fungsi utama packing ini adalah untuk memperluas
permukaan kontak. Semakin luas permukaan kontak, diharapkan semaki banyak
zat yang saling bertumbukan dan mengalami reaksi;
Laju alir udara, CO2, dan cairan (NaOH);
Konsentrasi cairan (NaOH);
Lamanya waktu kontak (proses absorbsi);
Temperatur
Pada praktikum yang dilakukan, diuji pengaruh variabel waktu pada proses absorbsi, dengan
variabel lain konstan (tetap). Absorbsi yang dilakukan menggunakan larutan NaOH 0,1 N yang
dialirkan ke dalam kolom dengan spray dan dengan kolom yang dilengkapi dengan packing. Hal
ini bertujuan untuk memperluas permukaan kontak antara cairan dengan CO2. Sehingga
didapatkan proses absorbsi yang optimal. Cairan mengalir dari bagian atas kolom, sedangkan gas
CO2 mengalir dari bagian bawah kolom. Aliran ini ditujukan agar kontak dapat terjadi antara
cairan dan gas. Variasi waktu yang digunakan adalah selang waktu 5 menit sampai 30 menit.
Pengambilan sampel dilakukan pada t0 yaitu sebelum peralatan absorbsi dijalankan dan setiap 5
menit sekali dilakukan sampling terhadap larutan hasil absorbsi selama 30 menit.. Sampel
dititrasi dengan HCl untuk mengetahui banyaknya CO2 yang terserap. Titrasi ini disebut dengan
titrasi asidimetri alkalimetri (asam-basa). Pada asidimetri, dilakukan dengan penitrasi HCl 0,1 N
dan indikator phenolftalein. Larutan berwarna bening dan saat setelah mencapai titik ekuivalen
maka larutan berwarna merah muda.
Dari data yang telah diperoleh, didapatkan kadar CO2 dalam larutan NaOH adalah
konstan. Ini menunjukkan bahwa absorbsi tidak dipengaruhi oleh lamanya proses absorbsi
berlangsung. Yang mempengaruhi konsentrasi CO2 yang terabsorbsi adalah variasi laju alir
udara, cairan (NaOH), dan gas CO2 itu sendiri. Konsentrasi CO2 terserap semakin meningkat
karena terakumulasi dengan laju produk yang kembali menjadi umpan. Dengan kata lain,
absorbsi ini berjalan secara continue. Sehingga, NaOH yang sudah mengikat CO2 pada produk,
yang kemudian masuk proses kembali dan akan mengikat CO2 murni lagi.
Pembahasan (Annisa Novita Nurisma - 131424005)
Absorbsi merupakan salah satu operasi pemisahan dalam industri kimia dengan cara
megontakkan campuran gas 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 karena Na2CO3 lebih stabil
bila dibandingkan dengan H2CO3. Adapun reaksi yang akan terjadi, yaitu :
2 NaOH + CO2 à Na2CO3 + H2O
Absorbsi yang dilakukan menggunakan larutan NaOH 0,1 N yang dialirkan ke dalam
kolom dengan spray dan dengan kolom yang dilengkapi dengan packing. Ini bertujuan untuk
memperluas permukaan kontak antara cairan dengan CO2. Sehingga didapatkan proses absorbsi
yang optimal. Pengikatan CO2 yang dilakukan yaitu dengan menampung air sebanyak 15 L dan
NaOH 0,1 N sebanyak 1L dalam tangki tendon .Dengan mengoperasikan pompa air, perlahan air
mengalir melalui bagian atas kolom melewati isian dan kembali kedalam tangki penampungan,
sedangkan gas CO2 mengalir dari bagian bawah kolom. Di mana diketahui bahwa cairan (air)
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.
Faktor-faktor yang kemungkinan dapat mempengaruhi proses absorpsi diantaranya :
faktor tekanan yang diberikan oleh gas, tinggi rendahnya laju alir yang diberikan oleh udara, luas
permukaan kontak, waktuabsorbsi dan zat yang diabsorpsi itu sendiri.
Adapun variabel yang digunakan pada percobaan ini adalah perbedaan waktu proses
absorbsi, yaitu mulai t = 0 menit sampai t = 30 menit. Pengambilan sampel dilakukan setiap 5
menit sekali, dimana sampel pertama yang diambil adalah air yang belum mengalami proses
absorbsi (t0) . dari hasil praktikum didapatkan hasil bahwa semakin lama waktu proses absorbs,
maka berat CO2 yang terabsorb akan semakin banyak/ bertambah, sehingga konsentrasi CO2 di
dalam larutan akan semakin besar. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa lamanya waktu
proses absorbs akan berbanding lurus dengan berat CO2 serta berbanding lurus dengan kosentrasi
CO2 di dalam larutan.
VIII. KESIMPULAN
Dari hasil praktikum absorbsi CO2 oleh larutan NaOH didapatkan hasil sebagai berikut:
Waktu (menit) Berat CO2 dalam
larutan Na2CO3
0 0,704
5 0,704
10 1,056
15 1,408
20 1,549
25 1,76
30 2,112
Lamanya waktu proses absorbs akan berbanding lurus dengan berat CO2 serta berbanding
lurus dengan kosentrasi CO2 di dalam larutan.
DAFTAR PUSTAKA
Petunjuk praktikum. Satuan Operasi Teknik Kimia. PEDC. Bandung
Mc-Cabe. Terjemahan : E. Jasifi . Operasi Teknik Kimia. Jilid 2. erlangga. 1990
Jobsheet Praktikum Satuan Operasi "Absorpsi", Due Like, Jurusan Teknik Kimia POLBAN
Jobsheet Praktikum Satuan Operasi "Absorpsi" Jurusan Teknik Kimia POLBAN, 2003
Mc. Growhill Book Co Fourth Edition 1993
Robert H Perry "Chemical Engineering Handbook" Mc Grow-hill Fourth Edition, USA 1998
top related