LAPORAN PRAKTIKUM OTK 2
Oleh : SAPTHA FRYSTIA (1531410097) (1531410097)
TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG 2016/2017
ABSORPSI BATCH
I.
Tujuan Praktikum
a. Melihat perbandingan kelarutan gas tertentu (seperti CO 2, dan sebagainya) dengan membuat variasi beberapa variable seperti :
Laju alir cairan
Konsentrasi gas terlarut
Waktu pengontakan
b. Membandingkan kurva kesetimbangan hasil dari operasi dengan kurva kesetimbangan pada literature
II. Dasar Teori
Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben 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. Peralatan absorpsi gas terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder atau menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian bawah, pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas, pengeluaran gas dan zat cair masing-masing diatas dan dibawah Gas yang mengandung zat terlarut, disebut gas kaya (rich gas), masuk ke ruang pendistribusian melalui celah isian, berlawanan arah dengan zat cair. Isian itu memberikan permukaan yang luas untuk kontak antara zat cair dan gas sehingga membantu terjadinya kontak yang maksimal antara kedua fase, dan terjadi penyerapan zat terlarut yang ada di dalam rich gas oleh zat cair yang masuk ke dalam menara dan gas encer ( lean gas) keluar dari atas. Sambil mengalir kebawah, zat cair makin kaya zat terlarut, dan keluar dari bawah menara sebagai cairan pekat ( strong liquor ). Operasi transfer massa umumnya dilakukan dengan menggunakan manara yang dirancang sedemikian sehingga diperoleh kontak yang baik antara kedua fase. Alat transfer massa yang berupa menara secara umum dapat dibagi ke dalam 4 golongan, yaitu : menara sembur, menara gelembung, menara pelat dan menara paking.
Pada absorbsi sendiri ada dua macam proses yaitu : a.
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 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 b.
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, K 2CO3, 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 adsorbsi :
Zat yang diadsorbsi
Luas permukaan yang diadsorbsi
Temperature
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 :
Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang sebesar mungkin
Selektif
Memiliki tekanan uap yang rendah
Tidak korosif. dan harganya murah
Mempunyai viskositas yang rendah
Stabil secara termis.
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.
Prinsip Absorbsi
Udara yang mengandung komponen terlarut (misalnya CO 2) 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. Faktor-faktor yang berpengaruh pada operasi absorpsi adalah sebagai berikut :
Laju alir air. Semakin besar,penyerapan semakin baik.
Komposisi dalam aliran air. Jika terdapat senyawa yang mampu beraksi dengan CO2 (misalnya NaOH) maka penyerapan lebih baik.
Suhu operasi.Semakin rendah suhu operasi,penyerapan semakin baik.
Tekanan operasi.Semakin tinggi tekanan operasi, penyerapan semakin baik sampai pada batas tertentu. Diatas tekanan maksimum (untuk hidrokarbon biasanya 4000-5000 kPa), penyerapan lebih buruk.
Laju alir gas. Semakin besar laju alir gas, penyerapan semakin buruk.
III. Daftar Alat dan Bahan 1.
Bahan dan zat kimia yang diperlukan
a). Untuk Pengoperasian :
Gas CO2 murni.
Udara (dari kompressor).
Aquades.
b). Untuk analisa sampel :
2.
Natrium hidroksida (NaOH) : 0,1 N.
Aquadest.
Indikator phenolphtalin.
Peralatan yang diperlukan
a). Untuk pengoperasian : Absorption
column 1 unit.
CO2 bottle dan regulator.
Kompressor.
Termometer.
Beaker
glass 500 ml dan 1000 ml.
Stopwatch.
b). Untuk analisa :
Buret 50 ml.
Erlenmeyer 100 ml.
Beaker
glass 250 ml dan 1000 ml.
Pipet volume 10 ml dan 25 ml.
Karet sedot
Statif untuk buret.
Corong kaca.
Deskripsi Peralatan
Peralatan praktikum absorber terdiri dari suatu rangkaian kolom berpaking, yang terdiri dari : 1.
Kolom absorber kaca (kolom paking).
2.
Tangki umpan.
3.
Rangkaian perpipaan dan alat ukur laju alir / tekanan.
4.
Sumber gas murni (missal CO2) dan regulator.
IV. Prosedur percobaan A. Kalibrasi Orificemeter.
Isi tangki cairan dengan 30 L air. Hidupkan pompa cairan
. Perlahan - lahan buka keran pengatur laju alir cair an hingga cairan mengalir ke kolom.Atur laju cairan dengan variasi 2L/min, 4L/min, dan 6L/min
Atur laju alir udara sebesar 45 L/min
Catat waktu yang dibutuhkan hingga manometer cairan air menunjukkan pembabaan. Biarkan sistem beroperasi hingga mencapai keadaan konstan. Catat perbadaan tekanan pada manometer
Ulangi langkah diatas dengan mengubah laju alir udara menjadi 90 L/min
B. Pengujian daya serap gas terhadap cairan NaOH (absorpsi) dengan variasi laju alir NaOH dan variasi waktu.
Bersihkan tangki penampung cairan, gantikan air dengan NaOH 0,1 N
Hidupkan pompa cairan, buka valve pengatur laju cairan NaOH dengan laju alir 2 L/min, 4 L/min, dan 6 L/min. Atur laju alir CO2 2 L/min, dan laju alir udara 45 L/min
Lakukan pengambilan sampel 100 ml masing – masing dari inlet maupun outlet untuk dianalisa den an titrasi
C. Titrasi
Ambil 100 ml cairan sampel masing-masing dari inlet maupun outlet. Kemudian ambil 50ml letakkan pada erlenmeyer 1 dan 50 pada erlenmeyer 2 (perlakuan yang sama pada cairan inlet maupun outlet)
Pada erlenmeyer 1 tambahkan dengan setetes indikator PP dan titrasi dengan larutan HCl hingga warna merah muda menghilang.
Catat jumlah titran yang dibutuhkan sebagai T1. Lalu tambahkan indikator metil orange dan lanjutkan titrasi dengan HCl hingga tercapai titik akhir titrasi. Catata total penambahan asam yang digunaka sebagai T2
Pada erlen meyer ke- 2 tambahkan sekitra 10% lebih dari hasil perhitungan (T2-T1) larutan BaCl2 dan kocok.
Tambahkan 2 tetes indikator PP dan titrasi dengan HCl hingga mencapai mencapai titik akhir titrasi (T3)
V.
Data Pengamatan Laju alir udara = 20L/min Laju alir CO2 = 2L/min Absorber = NaOH 0,1 N (30 L) Larutan penitrasi = HCl 0,1 M Volume sampling = 50 ml
a. Kalibrasi Laju Alir Udara
Laju Alir Air
20 0.2 0.4 1.9 6.2 20 40
0 2 4 6 8 10
40 0.3 1.2 3.6 17 75 -
60 2.2 2 7.5 25.5 32 -
80 4 5.2 22.2 -
100 4.3 13.1 28.4 -
b. Analisa gas CO2 dalam NaOH/Na2CO3 Inlet
Waktu (menit) 0 10 20 30
T1 33.2 19.9 12.2 6
VI.
T3 46.7 45.2 41 25.2
CC 0.0934 0.0904 0.082 0.0504
C N 0.0003 0.0008 0.0051 0.02
CC 0,0924 0,09 0,0802 0,046
C N 0,0004 0,0012 0,006 0,0037
Outlet
Waktu (menit) 0 10 20 30
Waktu (menit) 0 10 20 30
T2 47 46 46.1 27.2
T1 21.3 17.8 13.5 5.6
Laju alir cairan CO2 (L/menit) 2 2 2 2
Analisa Data
T2 46.6 46.2 46.1 26.7
T3 46.2 45 40.1 23
Inlet C N 0.0003 0.0008 0.0051 0.02
Outlet C N 0.0004 0.0012 0.006 0.0037
CO2 yang terserap (gmol/menit) 0.0002 0.0008 0,0018 0,0034
Perhitungan Konsentrasi Sampel
a. Konsentrasi NaOH dalam sampel inlet (t= 5 menit) Cc
= =
x 0,1M
,7
0,1 = 0,0934gmol/L
(t= 10 menit) Cc
= =
x 0,1M
,
0,1 = 0,0904gmol/L
(t= 20 menit) Cc
= =
x 0,1M
0,1 = 0,082gmol/L
(t= 30 menit) Cc
= =
x 0,1M
,
0,1 = 0,0504 gmol/L
b. Konsentrasi NaOH dalam sampel outlet (t= 0 menit) Cc
= =
x 0,1M
,
0,1 = 0,0924gmol/L
(t= 10 menit) Cc
= =
x 0,1M
0,1 = 0,09 gmol/L
(t= 20 menit) Cc
= =
x 0,1M
,
0,1 = 0,0802gmol/L
(t= 30 menit) Cc
= =
x 0,1M
0,1 = 0,046gmol/L
c. Konsentrasi Na2CO3 dalam sampel inlet
(t= 0 menit) C N
= =
−
x 0,1M x 0,5
7−,7
0,1 0,5
= 0,0003 gmol/L (t= 10 menit) C N
= =
−
x 0,1M x 0,5
−,
0,1 0,5
= 0,0008 gmol/L (t= 20 menit) C N
= =
−
x 0,1M x 0,5
,−
0,1 0,5
= 0,0051 gmol/L (t= 30 menit) C N
= =
−
x 0,1M x 0,5
7,−,
0,1 0,5
= 0,002 gmol d. Konsentrasi Na2CO3 dalam sampel outlet (t= 0 menit) C N
= =
−
x 0,1M x 0,5
,−,
0,1 0,5
= 0,0004 gmol/L (t= 10 menit) C N
= =
−
x 0,1M x 0,5
,−
0,1 0,5
= 0.0012 gmol/L (t= 20 menit) C N
= =
−
x 0,1M x 0,5
,−,
0,1M 0,5
= 0,006 gmol/L
(t= 30 menit)
C N
= =
−
x 0,1M x 0,5
,7−
0,1M 0,5
= 0,0037 gmol/L
Perhitungan CO2 terserap a. Waktu 0 menit CO2 terserap
b. Waktu 10 menit CO2 terserap
c. Waktu 20 menit CO2 terserap
d. Waktu 30 menit CO2 terserap
Grafik yang didapatkan
= laju alir cairan x [(C N)o-(C N)i] = 2 x [(0,0004)-(0,0003)] = 0,0004 gmol/menit = laju alir cairan x [(C N)o-(C N)i] = 2 x [(0,0012)-(0,0008)] = 0,0008 gmol/menit = laju alir cairan x [(C N)o-(C N)i] = 2 x [(0,006)-(0,0051)] = 0,0018 gmol/menit = laju alir cairan x [(C N)o-(C N)i] = 2 x [(0,0037)-(0,002)] = 0,0034 gmol/menit
a. Grafik Kalibrasi Laju Air Udara 20 L/menit
Kalibrasi ΔP VS Laju Alir Air 7 y = 1.45x - 2.9667 R² = 0.9279
6 5 r i 4 A r i l A 3 u j a 2 L
1 0 -1
1
2
3
4
5
6
7
b. Grafik Analisa
Grafik Waktu Vs CO2 yang terserap 0.004 ) t i n0.0035 e m / l 0.003 o m0.0025 g ( p 0.002 a r e 0.0015 s r e t 0.001 g n a 0.0005 y 2 0 O C
0
5
10
15
20
waktu (menit)
25
30
35
Grafik Waktu Vs Cc ) H o a N i s a r t n e s n o k ( c C
0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0
Inlet outlet
0
10
20
30
40
waktu (menit)
VII.
Pembahasan
Pada praktikum kali ini dilakukan analisa gas CO 2 dalam NaOH atau Na2CO3 melalui proses absorbsi batch dimana terlebih dahulu dilakukan kalibrasi dengan absorber air dengan laju alir udara 45 L/menit dan laju alir air 2,4,6 L/menit dan didapatkan grafik antara laju alir air vs perubahan tekanan dimana semakin dinaikkan laju alir air semakin tinggi nilai perubahan tekanannya. Setelah dilakukan kalibrasi dilakukan analisa gas CO2 dengan absorber berupa NaOH dengan laju alir udara 45 L/menit dan laju alir NaOH 2 L/menit dengan interval waktu 5 menit sampai 20 menit dimana gas CO 2 dan NaOH dikontakkan melalui kolom absorber dengan mengalirkan gas CO 2 dari bagian bawah kolom dan NaOH dialirkan dari bagian atas kolom, kolom dilengkapi packing yang bertujuan untuk memperluas kontak antara NaOH dan gas CO 2. Sampel diambil sebanyak 100 ml melalui umpan (inlet) dan keluaran dari kran (outlet) dititrasi untuk mengetahui gas CO 2 yang terserap. Titrasi dilakukan 2 kali yaitu titrasi asidimetri yang bertujuan untuk mengetahui konsentrasi NaOH dengan titran HCl 0,1N dengan indikator pp dari bewarna merah jambu menjadi tak bewarna, lalu dilakukan titrasi alkalimetri dengan menggunakan HCl 0,1N dan indikator metil orange yang akan memberikan warna jingga pada garam NaCl yang terbentuk hingga berwarna merah jambu setelah mencapai titik ekivalen, Setelah dititrasi didapatkan sampel inlet hasil titrasi yang mengalami penurunan dari setiap waktunya ini berpengaruh pada hasil perhitungan konsentasi NaOH menunjukkan bahwa dari waktu kewaktu konsentrasi NaOH mengalami penurunan akan tetapi pada menit ke 5, 10, dan 15 hampir konstan yaitu 0,03 sedangkan pada perhitungan konsentrasi Na 2CO3 tidak konstan. Pada sampel outlet hasil titrasi juga mengalami penurunan sehingga pada perhitungan hasil konsentrasi NaOH juga mengalami penurunan ini disebabkan pada semakin lama waktu pengontakan NaOH dan gas CO2 semakin banyak NaOH
yang bereaksi dengan NaOH sebaliknya konsentrasi Na 2CO3 mengalami peningkatan, sehingga jumlah CO 2 yang terserap semakin banyak dari waktu kewaktu ini menunjukkan bahwa semakin lama pengontakan semakin optimal NaOH menyerap CO2 sesuai dengan grafik yang ditunjukkan. VIII. Kesimpulan
Dari percobaan hanya dilakukan variabel waktu untuk mengetahui kelarutan CO2 yaitu 5,10,15,20 menit dan didapatkan semakin lama waktu semakin banyak CO 2 yang larut karena semakin lama waktu semakin lama pengontakkan dan NaOH dapat mengabsorb CO2 secara optimal. IX.
Daftar Pustaka http://alexschemistry.blogspot.co.id/2013/03/laporan-operasi-teknik-kimiaabsorbsi.html http://astrid273.blogspot.co.id/2013/06/laporan-praktikum-satuan-operasiii.html http://depisatir.blogspot.co.id/2013/06/absorpsi-ii-absorpsi-co2-dalamair.html
Jobsheet Praktikum OTK 2
