LABORATORIUM SATUAN OPERASI SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013 / 2014
MODUL PEMBIMBING
: Desorpsi : Dr.Ir. A. Rifandi, MSc
Tanggal Praktikum
: 16 Juni 2014
Tanggal Pengumupulan
: 23 Juni 2014
(Laporan)
oleh : Kelompok 6
Abdussalam Topandi
121424001
Achmad Faisal
121424002
Datin Nurina Fajrin
121424012 Kelas 2A-TKPB
PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014
Laporan Praktikum
I.
PENDAHULUAN
Tujuan Percobaan
1. Memahami proses desorpsi dan prinsip kerja peralatan. 2. Menentukan kurva pelepasan gas amoniak yang dikandung dalam air 3. Mampu membuat garis kesetimbangan sesuai Hukum Henry dan juga garis operasi 4. Menentukan jumlah tahap ideal pada percobaan dengan metoda McCabe-Thile
II.
TEORI
Pada desorpsi proses pelepasan komponen dapat berlangsung dalam kolom secara co-current ataupun counter current. Proses ini berlangsung secara difusi di kedua permukaan kedua fasa yang bersinggungan. Proses ini melibatkan tiga atau lebih komponen yaitu komponen terlarut, pelarut, dan gas/udara. 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. Kolom desorpsi adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses desorpsi (pelepasan zat terlarut fasa cair ke fasa gas). Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat cair yang mengandung komponen lain bertemu dengan aliran gas/udara di dal am kolom. 1. Bagian atas: spray untuk memercikkan air 2. Bagian tengah: packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk terjadi desorpsi 3. Bagian bawah: input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor
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 temperatur konstan, maka kenaikan tekanan gas akan jumlah gas yang terlarut. Menurut Henry hubungan antara tekanan parsial gas (pA) dan fraksi mol pada pelarut fisik konsentrasi rendah dapat dinyatakan dengan persamaan garis lurus, yang dinyatakan dalam : pA = H xA atau pA/Pt = (H/Pt) xA
Desorpsi
2
Laporan Praktikum
III.
PERCOBAAN a. Alat & Bahan
Satu set alat stripping/desorpsi
Koil pemanas
Satu set alat titrasi
Air
Larutan amoniak
Larutan HCl
Udara
b. Prosedur Kerja
Mengisi tangki dengan 20 liter Air
Titrasi sampel dengan larutan HCl 0,1 N untuk menentukan kadar amoniak dalam air
Memasukkan 50 ml
Mengambil sampel
amoniak 0,1 N ke
10 ml sebagai
dalam tangki
sampel ke nol
Ambil sampel gas tiap 5 menit selama 30 menit
Mengoperasikan pompa air selanjutnya
c. Data Percobaan
Data pengamatan dilakukan setiap 5 menit sekali dengan cara titrasi sampel (air). Dengan waktu total proses selama 30 menit.
Desorpsi
3
Laporan Praktikum
IV.
PEMBAHASAN
Stripping atau desorpsi adalah proses pemisahan atau pelepasan satu solut atau lebih dari larutan dengan cara mengontakkan dengan aliran gas. Misalnya pada proses pemisahan komponen volatil dalam minyak dengan pelarut steam atau pelepasan amoniak yang terkandung dalam limbah cair. Dalam kimia, khususnya kromatografi, desorpsi adalah kemampuan substansi kimia untuk bergerak dengan fase gerak. Semakin banyak sebuah desorbs kimia, semakin kecil kemungkinan akan menyerap, sehingga bukan menempel pada fase diam, zat kimia bergerak naik dengan bagian depan pelarut. Pada praktikum ini solut yang diinginkan adalah NH 3, sedangkan pelarut gas yang digunakan adalah udara dengan waktu proses selama 30 menit. Operasi dilakukan dengan cara aliran Counter Current.
Kontak antara larutan NH3 dengan udara dilakukan dalam
kolom isian. Adanya kolom isian akan menyebabkan tahanan antara aliran air dengan aliran udara dan mengakibatkan bidang sentuh antara air dan udara jadi semakin besar. Aliran udara masuk di bawah kolom dan aliran air masuk di atas kolom. Larutan NH 3 diumpankan dari bagian atas kolom dengan menggunakan spray, sedangkan udara diumpankan dari bagian bawah kolom. Sistem Spray digunakan untuk memperkecil partikel air yang memasuki kolom dan dengan bantuan packing, maka luas permukaan dan waktu kontak akan bertambah. Umpan dengan masa jenis yang lebih besar diumpankan dari bagian atas kolom agar bergerak ke bawah, umpan dengan masssa jenis yang lebih kecil diumpankan dari bagian bawah agar bergerak ke atas sesuai dengan gravitasi bumi. Jika umpan dengan massa jenis yang lebih besar diumpankan dari bagian bawah dan umpan dengan massa jenis yang lebih kecil diumpankan dari bagian atas kolom maka kontak yang terjadi tidak akan maksimal. Karena fasa berat larutan NH3 cenderung jatuh kebawah sedangkan fasa ringan cenderung keatas. Larutan Amoniak
Udara + Amoniak
Kolom Desorpsi
Udara
Air
Desorpsi
4
Laporan Praktikum
Untuk membuat kurva pelepasan gas amoniak yang dikandung dalam air dilakukan dengan cara :
Dari data pengamatan sampel (larutan NH 3 umpan) setelah dititrasi, hitung konsentrasi sampel dengan menggunakan persamaan : V1 . N1 = V2 . N2
Buat kurva antara Konsentrasi Sampel (y) terhadap waktu proses (x) Seiring berjalannya
waktu kandungan NH 3 yang terserap dalam udara akan
bertambah/naik. Dan kebalikannya pada umpan (Air) akan berkurang/turun. Sehingga jika di gambarkan pada kurva (kurva pelepasan NH 3) antara Konsentrasi sampel terhadap waktu akan didapatkan kurva turun. Untuk mengetahui jumlah tahap kesetimbangan pada operasi desorpsi ini digunakan metode McCabe-Thile yaitu : Xn+1
yn
Kolom Desorpsi
yo
X1
Membuat Kurva Kesetimbangan :
1. Dari umpan didapatkan fraksi mol NH 3 di air (xA0), dan fraksi mol NH3 di udara (y0) adalah nol. Kemudian cari fraksi mol NH 3 di air (xA) dari nilai konsentrasi tiap sampel, dan hitung fraksi mol NH 3 di Udara (yA) dengan menggunakan persamaan : yA = HA . xA
2. Buat kurva nilai x A (sumbu x) dan yA (sumbu y). 3. Diperoleh garis kesetimbangan.
Desorpsi
5
Laporan Praktikum
Membuat Garis Operasi :
1. Hitung nilai Ln, Vn+1, dan Vn.
Ket : 1 siklus = 15 detik 2. Menghitung nilai ∆x :
Ket : Jumlah putaran selama 30 menit 3. Masukkan nilai Ln, Vn+1, Vn, dan yA1. Hitung nilai yn+1 dengan mengasumsikan nilai x n = 0, Xn = ∆x.
Dari persamaan tersebut diperoleh persamaan garis operasi, diamana :
= Slope dan
= Intersep
Kemudian plotkan ke kurva yA terhadap xA. Ket : Garis operasi berada dibawah garis kesetimbangan 4. Tarik garis lurus dari X1 ke garis kesetimbangan. 5. Tarik garis kesamping menuju garis operasi. 6. Lakukan seterusnya sehingga diperoleh struktur anak tangga sampai pada ujung garis operasi (Xn+1) sehingga didapatkan jumlah tahap kesetimbangan. Jumlah total anak tangga sampai ujung garis operasi menunjukkan jumlah tahap kesetimbangan operasi desorpsi. Beberapa variabel yang mempengaruhi proses desorpsi adalah :
Tinggi
dan
diameter
kolom.
Semakin
tinggi
kolom
dan
semakin
besar
diameternya maka waktu tinggal akan semakin lama dan akan mempengaruhi jumlah zat yang bereaksi.
Desorpsi
6
Laporan Praktikum
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, dan umpan larutan NH 3
Konsentrasi cairan NH3
Lamanya waktu kontak (proses desorpsi)
Temperatur udara masuk
V.
KESIMPULAN
Desorpsi adalah operasi pengambilan solut (NH3) dari fasa cair menggunakan pelarut gas (Udara).
Pada Desorpsi konsentrasi solut diumpan (NH 3) akan menurun seiring bertambahnya waktu.
Untuk membuat kurva kesetimbangan menggunakan persamaan : yA = HA . xA
Untuk
menentukan
garis
operasi
menggunakan
persamaan :
Untuk mencari jumlah tahap : 1. Tarik garis lurus dari X 1 ke garis kesetimbangan. 2. Tarik garis kesamping menuju garis operasi. 3. Lakukan seterusnya sehingga diperoleh struktur anak tangga sampai pada ujung garis operasi (Xn+1) sehingga didapatkan jumlah tahap kesetimbangan. Ket : Jumlah tahap = jumlah anak tangga
VI.
DAFTAR PUSTAKA
Jobsheet praktikum Satuan Operasi-1. Modul Desorpsi. Politeknik Negeri Bandung
Desorpsi
7
