LAPORAN RESMI PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2 Rabu, 11 April 2018
ABSORPSI Disusun oleh : 1. Alifia Rian Pratika
NIM. 1641420079
2. M. Yusuf Ramadhani
NIM. 1641420053
3. Safitri Ekawati
NIM. 16414200
Kelompok 8 (2C / D4 TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI) :
DOSEN PEMBIMBING Anang Takwanto, ST.,MT
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG 2018
I.
II.
Judul Praktikum: ABSORPSI Tujuan Praktikum : a. Melihat perbandingan kelarutan gas tertentu (seperti CO2, dan sebagainya) dengan membuat variasi beberapa variabel seperti :
Laju alir cairan. Konsentrasi gas terlarut.
Waktu pengontakan.
b. Membandingkan kurva kesetimbangan hasil dari operasi dengan kurva kesetimbangan pada literatur.
III.
Dasar Teori :
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. Serta diisi dengan massa zat tak aktif (inert ) diatas penyangganya yang disebut isian menara (towerpacking ). Zat cair yang masuk berupa pelarut murni atau larutan encer zat terlarut dalam pelarut disebut cairan lemah (weak liquor ), didistribusikan diatas isian dengan distributor secara seragam. 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 ).
Model / Jenis Alat Transfer Massa 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.
Gambar 1 menara sembur Menara sembur terdiri dari sebuah menara, dimana dari puncak menara cairan disemburkan dengan menggunakan nosel semburan. Tetes tetes cairan akan bergerak ke bawah karena gravitasi, dan akan berkontak dengan arus gas yang naik ke atas (lihat gambar 1. Nosel semburan dirancang untuk membagi cairan kecil - kecil. Makin kecil ukuran tetes cairan, makin besar kecepatan transfer massa. Tetapi apabila ukuran tetes cairan terlalu kecil, tetes cairan dapat terikut arus gas keluar. Menara sembur biasanya digunakan umtuk transfer massa gas yang sangat mudah larut.
Gambar 2 menara gelembung
Menara gelembung terdiri dari sebuah menara, dimana di dalam menara tersebut gas didispersikan dalam fase cair dalam bentuk gelembung. Transfer massa terjadi pada waktu gelembung terbentuk dan pada waktu gelembung naik ke atas melalui cairan . Menara gelembung digunakan untuk transfer massa gas yang relatif sukar larut. Gelembung dapat dibuat misalnya dengan pertolongan distributor pipa, yang ditempatkan mendatar pada dasar menara. Menara pelat adalah menara yang secara luas telah digunakan dalam industri. Menara ini mempunyai sejumlah pelat dan fasilitas yang ada pada setiap pelat, maka akan diperoleh kontak yang sebaik-baiknya antara fase cair dengan fase gas. Fasilitas ini dapat berupa topi gelembung (bubble caps) atau lubang ayak ( sieve), gambar 5. Pada pelat topi gelembung dan lubang ayak, gelembung - gelembung gas akan terbentuk. Transfer massa antar fase akan terjadi pada waktu gelembung gas terbentuk dan pada waktu gelembung gas naik ke atas pada setiap pelat. Cairan akan mengalir dari atas ke bawah melintasi pelat di dalam kolom.
Gambar 3 : menara packing.
Menara paking adalah menara yang diisi dengan bahan pengisi, gambar 3. Adapun fungsi bahan pengisi ialah untuk memperluas bidang kontak antara kedua fase. Bahan pengisi yang banyak digunakan antara lain cincin rasching, cincin lessing, cincin partisi, sadel bell, sadel intalox dan cincin pall. Di dalam menara ini, cairan akan mengalir ke bawah melalui permukaan bawah pengisi, sedangkan cairan akan mengalir ke atas secara arus berlawanan, melalui ruang kosong yang ada diantara bahan pengisi. Persyaratan yang diperlukan untuk isian menara ialah : 1. Tidak bereaksi (kimia) dengan fluida di dalam menara. 2. Mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat cair yang terperangkap (hold up) atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi. 3. Memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dan gas. 4. Harus kuat, tetapi tidak terlalu berat, serta tidak terlalu mah al.
IV.
Alat dan Bahan
Bahan dan zat kimia yang diperlukan
a) Untuk Pengoperasian : · Gas CO2 murni. · Udara (dari kompressor). · Aquades. b) Untuk analisa sampel : · Natrium hidroksida (NaOH) : 0,1 N. · Aquadest. · Indikator phenolphtalin. Peralatan yang diperlukan c) Untuk pengoperasian : · Absorption column 1 unit. · CO2 bottle dan regulator. · Kompressor. · Termometer. · Beaker glass 500 ml dan 1000 ml. · Stopwatch. d) 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 :
V.
Kolom absorber kaca (kolom paking).
Tangki umpan.
Rangkaian perpipaan dan alat ukur laju alir / tekanan.
Sumber gas murni (misal CO2) dan regulator.
Skema Kerja a. Kalibrasi Orificemeter. Pastikan semua valve pada jalur cairan dalam keadaan tertutup. Isi tangki cairan dengan air kira-kira 2/3 volume tangki. Buka penuh valve by pass cairan, hidupkan pompa cairan.
Perlahan - lahan buka kerangan pengatur laju alir cairan hingga manometer cairan air menunjukkan pembacaan. Biarkan system beroperasi hingga mencapai keadaan konstan. Catat pembacaan manometer
Siapkan wadah penampung cairan (beaker glass) dan stop watch.
Setelah kondisi konstan, buka valve kalibrasi. Tunggu beberapa menit hingga alirannya konstan kembali, kemudian tampung sejumlah cairanyang keluar dengan mencatat waktu yang diperlukan untuk enam un an tersebut.
Tutup kembali valve , kemudian ubah kedudukan valve sehingga penunjukkan manometer berubah. Tunggu sampai konstan, catat penunjukkan manometer.
Ulangi dari langkah no.4, sampai didapatkan sejumlah data pembacaan manometer, volume cairan tertampung dan waktu penampungan yang cukup untuk membuat kurva kalibrasi.
Untuk setiap titik sebaiknya dilakukan beberapa kali untuk mengambil rata - ratanya.
b. Pengujian daya serap gas terhadap cairan NaOh (absorpsi) dengan beberapa variasi. i. Variasi laju alir cairan NaOH Bersihkan tangki penampungan cairan, gantikan air dengan NaOH 0,1 N
Hidupkan pompa cairan, buka valve pengatur laju cairan NaOH pada posisi tertentu. Perhatikan manometer, setelah konstan catat penunjukan manometer.
Sebelumnya perlu dipersiapkan konsentrasi gas CO2 sama dengan konsentrasi udara bervariasi dengan mengatur bukaan valve dan tekanan gas yang masuk ke kolom.
Setelah komposisi gas masuk tepat, tunggu beberapa menit untuk mensirkulasi seluruh cairan NaOH didalam tangki sehingga proses absorpsi maksimum.
Lakukan pengambilan sampel 20 ml untuk dianalisa dengan titrimetri.
ii. Variasi konsentrasi CO2 Pastikan kondisi valve gas dan udara, agar tidak ada kebocoran pada saat operasi berlangsung
Hidupkan pompa cairan, atur bukaan valve pada posisi bukaan penuh.
Setelah laju alir konstan, buka aliran udara penuh dan gas ditutup. Biarkan operasi berlangsung 5 menit.
Ambil sampel untuk dianalisa kadar gas terlarutnya untuk temperature standar.
Lanjutkan operasi untuk konsentrasi CO2 , set bukaan gas dan udara. Setelah operasi konstan, ambil sampel untuk dianalisa.
VI.
Data Pengamatan.
Time From Star (minute) 10 20 30 40 50 60 70 80 90
From Sump Tank S5 (Correspond to Conditions at top of power) From Liquid Otlet Sample Points S4 Cdin Tank [Cdi] Cd at outlet [Cdo] Vb (ml) (gmole/litre) Vb (ml) (gmole/Litre) 6 0.001662 5.05 0.00139 6.6 0.00182 5.15 0.001426 6.1 0.001689 5 0.001385 6 0.001662 5 0.001385 5.9 0.001634 4.9 0.001357 6 0.001662 4 0.001108 5 0.001385 5.1 0.001412 4.5 0.001246 7.3 0.00202 4 0.001108 4 0.001108
Perhitungan : Cdi pada S4 =
×0.0277 5.05 ×0.0277 = = 0.00139 100
Cdi pada S5 =
×0.0277 6 ×0.0277 = = 0.001662 100
Average rate pada S4 =
( =20− =10)× 0.001426−0.00139×30 = = 6 ×10-7 30 ×60 30×60
Average rate pada S5 =
( =30− =10)× 0.001689−0.001662×30 = = 4.5 × 10-7 30 ×60 30×60
VII.
Pembahasan.
Pada percobaan kali ini, dilakukan absorbsi gas secara fisik menggunakan air dengan alat Gas-Liquid absorber yang dilengkapi dengan kolom packing untuk memperluas pengontakan air dengan gas yang akan di absorbsi dengan air. Gas yang akan di absorbsi adalah Gas CO2. 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 percobaan absorbsi gas CO2 secra fisik, dilakukan tanpa menggunakan bahan yang mengikat CO2 seperti NaOH pada absorben (air). Setiap 10 menit sekali dilakukan sampling pada s4 dan s5 pada penampung dan dilakukan titrasi menggunakan NaOH 0,1 N dengan sampel ditambahkan indikator PP sebanyak 10 tetes. Hasil yang di dapatkan terhadap sampling hingga menit ke 90, didapatkan nilai konstan pada titrasi dan konsentrasi CO2. Karena perocbaan absorbsi dengan fisik yang melibatkan air sehingga konsentrasi CO2 sekitar 6
×10-7 -
4.5
× 10-7. Hal hal
yang dapat mempengaruhi absorbsi secra fisik yaitu konsentrasi gas lain pada absorben, laju alir udara dan absorben, dan temperatur dari absorben serta gas yang akan diabsorbsi.
VIII.
Kesimpulan
Pada percobaan absorbsi Gas-Liquid dapat disimpulkan:
Pada absobsi fisik menggunakan air, kelarutan gas dalam absorben sangat kecil jika dibandingkan dengan absorbsi secara kimia (menggunakan NaOH ).
Absorbsi gas-liquid secara fisik tidak dipengaruhi oleh lamanya waktu dari proses absorbsi, akan tetapi berapa kali regulasi absorben yang dialirkan untuk bisa mengabsorbsi gas yang akan dilarutkan pada absorben sampai benar-benar jenuh.
Titrasi pada sampling dengan NaOH dapat diketahui konsentrasi dari gas CO2 yang mana CO2 termasuk oksida asam.
Daftar Pustaka Geankoplis, C.J., 2003, Transport Processes and Unit Operations, 4nd ed., PrenticeHall International, Tokyo
Lampiran
