PERPINDAHAN MASSA DAN DIFUSI BY R I D H A W AT I , S . T . , M . T ANDI MUH IQBAL AKBAR ASFAR, S.T., M.T
Tujuan Instruksional khusus 2
Setelah mempelajari isi seluruh bahasan ini, maka anda akan dapat: • Menjelaskan mekanisme perpindahan massa • Menghitung besar fluks molar • Menentukan koefisien difusi Satop_2 By RidHa
Satop_2 By RidHa
3
Satop_2 By RidHa
4
Satop_2 By RidHa
5
Pendahuluan 6
Transfer massa
merupakan salah satu Chemical Engineering Tools, yang merupakan konsep-konsep atau prinsip-prinsip seorang TK dalam menyelesaikan tugasnya
Satop_2 By RidHa
Chemical Engineering
Tools : 1. Neraca Massa, 2. Neraca Panas, 3. Proses-proses Transfer, 4. keseimbangan, 5. ekonomi, 6. humanitas.
Pendahuluan (lanjutan) 7
Proses-proses transfer di bidang TK meliputi : A. FISIS 1. transfer momentum Dijumpai di kasus aliran fluida, pencampuran, sedimentasi dan filtrasi. 2. transfer panas Dijumpai pada alat-alat pertukaran panas, distilasi, dan pengeringan. 3. transfer massa Dijumpai pada alat-alat distilasi, pengeringan, ekstraksi, absorbsi, adsorpsi, stripping dan membran. B. KIMIA, yaitu kecepatan reaksi kimia Satop_2 By RidHa
Mengapa transfer massa perlu dipelajari? 8
Peristiwa perpindahan massa atau transfer massa atau difusi banyak dijumpai di dalam kehidupan sehari-hari, di dalam ilmu pengetahuan dan di industri
Satop_2 By RidHa
9
Bidang
ilmu teknik kimia mempunyai bagian subyek yang menyangkut operasi tanpa reaksi kimia. Subyek ini dikelompokkan dalam OPERASI TEKNIK KIMIA (UNIT OPERATION) Proses yang tidak melibatkan reaksi kimia ini, menjadikan perbedaan konsentrasi sebagai driving force. Perpindahan massa adalah bagian dari proses ini. Sedangkan pemisahan menjadi komponen terjadi bukan karena perbedaan konsentrasi tetapi akibat perbedaan sifat fisik. Contoh pemisahan menjadi komponen ialah : filtrasi dan screening (akibat perbedaan ukuran, dekantasi (perbedaan berat jenis) Teknik Kimia
Unit operasi (non reaksi) Driving force : perbedaan konsentrasi ............PERPINDAHAN MASSA Created by Ridha
10
Implementasi di Industri Operasi perpindahan massa banyak diimplementasikan pada proses pemisahan yang merupakan faktor sangat penting di industri Proses pemisahan di industri : - purifikasi bahan baku dan produk - bagian cost produksi tertinggi Contoh : biaya proses purifikasi alkohol Variabel yang vital dalam proses pemisahan : beda konsentrasi awal-akhir
Karakter Proses perpindahan massa Merupakan proses perpindahan dalam skala molekul yang diakibatkanVperbedaan konsentrasi Contoh : Pemisahan air dari larutan alkohol. Pada sistem pemisahan tjd aliran uap air akibat perbedaan konsentrasi >< aliran air dalam pipa karena tekanan pompa
Created by Ridha
Klasifikasi Perpindahan Massa 11
Campuran 2 fasa Dalam perpindahan massa, harus melibatkan lebih dari satu komponen Pada proses ini, kedua komponen larut sempurna pada setiap perbandingan Kontak antara 2 fasa menyebabkan terjadinya difusi antar masing2 komponen dan menyebabkan hasil separasi yang selalu tidak sempurna Sistem campuran pada operasi perpindahan massa Sistem gas-gas dan padat-padat: tidak terjadi dua fasa Sistem gas–cair : semua komponen harus terdistribusi pada ke dua fasa pemisahan dapat menggunakan metode distilasi atau teknik lainnya seperti : absorbsi >< desorbsi humidifikasi >< de humidifikasi Sistem gas-padat : menyangkut proses adsorbsi/desorbsi Sistem cair-cair : proses ekstraksi Cair-padat : proses kristalisasi
Created by Ridha
12
Pemisahan menggunakan Membran Sistem gas-gas : menggunakan membran micropore kecematan pemisahan merupakan fungsi dimensi molekul Sistem gas – cair : dipengaruhi tingkat permeasi kecepatan pemisahan mrpk fungsi kelarutan Sistem cair-cair : proses dialisis Sistem pemisahan yang lain : -kontak langsung fasa tercampur -Pemanfaatan sifat permukaan Created by Ridha
Jenis dan Kondisi Operasi Perpindahan Massa 13
Direct : metode dengan membentuk dua fasa dari 1 fasa
dengan penambahan energi Indirect : metode dengan penambahan substansi lain Steady state operation : konsentrasi pd setiap posisi sama setiap waktu Unsteady state : >< steady state Stagewise operation : aliran fasa ke sistem tidak kontinyu Continuous operation : aliran fasa ke dan dari sistem kontinyu Prinsip disain alat perpindahan massa 4 variabel pokok : - Jumlah stage kesetimbangan - Waktu yang diperlukan - Kapasitas - Energi yang dibutuhkan Created by Ridha
14
Jenis Separasi : - Evaporation - Distillation - Extraction - Leaching - Membrane Separation - Absorption Distilasi : pemisahan yang didasarkan pada terjadinya distribusi substansi pada fasa gas-cair - Distribusi substansi yang terjadi adalah akibat perbedaan votality - Semua komponen terdapat pada kedua fasa - Apa perbedaan distilasi dengan evaporasi, ekstraksi, leaching dan absorbsi?
Created by Ridha
Contoh peristiwa transfer massa 15
1) larutnya kristal gula dalam air, artinya komponen gula 2) 3)
4) 5) 6)
mendifusi ke fase air. larutnya kopi ke dalam air, terjerapnya zat beracun ke dalam arang, larutnya oksigen ke dalam darah, Pada proses fermentasi, nutrisi dan oksigen yang terlarut dalam larutan mendifusi ke mikroorganisme, Pengambilan uranium dari batuan, dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut organik, misal heksan. Penghilangan logam berbahaya dari limbah cair menggunakan adsorben, dll.
Satop_2 By RidHa
Satop_2 By RidHa
16
DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 17
Perpindahan massa dapat terjadi pada fasa yang
sama maupun fasa yang berbeda
Satop_2 By RidHa
DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 18
Perpindahan komponen dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah perpindahan massa.
Laju perpindahan massa akan berkurang atau berhenti apabila gradient konsentrasi berkurang sampai menjadi nol.
Difusi adalah peristiwa perpindahan molekul yang disebabkan gerakan acak dari molekul dalam suatu fluida diam (stagnant) dengan gaya dorong perbedaan konsentrasi. Satop_2 By RidHa
Satop_2 By RidHa
19
DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 20
Transfer massa adalah gerakan molekul-molekul atau
fluida yang disebabkan adanya gaya pendorong. Persamaan umum kecepatan perpindahan/transfer
Satop_2 By RidHa
DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 21
Satop_2 By RidHa
DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 22
Satop_2 By RidHa
latihan 23
Tent komposisi dr komp formaldehid (A), urea (B),
ammoniak (C), dan Na2CO3 dalam campuran. Jika diket: Formalin 37% = 300 ml Perb mol A/B = 1,5 BM formaldehid = 30 g/mol BM urea = 60 g/mol Berat ammoniak = 10% dari total campuran Berat Na2CO3 = 5% dari berat ammoniak
Satop_2 By RidHa
24
Sebanyak 5,6 g besi direaksikan dengan 3,2g belerang menjadi 8,8 g besi belerang. Tentukan perbandingan kedua unsur dalam senyawa besi belerang 2. 3 mol aseton dan 2 mol kloroform dicampur pada suhu 35 oC . Tekanan uap jenuh aseton dan kloroform pada suhu tersebut adalah 360 dan 250 torr a. Bila larutan tersebut dianggap ideal, hitung tekanan uap larutan tersebut b. Bila larutan tersebut mempunyai tekanan uap sebesar 280 torr, bagaimanakah komposisi cairan awal campuran tersebut 1.
Satop_2 By RidHa
