LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI DAN PENGENDALIAN PROSES
PENGENDALIAN pH
OLEH :
MUHAMMAD MAULANA 1124301008
JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE 2013
LEMBAR TUGAS
Judul Praktikum
: Pengendalian pH
Mata Kulia
: Praktikum Instrumentasi dan Pengendalian Proses
Jurusan/Prodi
: Teknik Kimia/ Teknologi Kimia Industri
Nama Mahasiswa
: Muhammad Maulana
NIM
: 1124301008
Kelas/Semester
: 2A TKI/ IV
Kelompok
: 2 (Dua)
Anggota
: 1. Dewi Fotriani 2. Najian 3. Muhammad Rizky 4. Kiki Rizky Afriyansah
Uraian Tugas : 1. Siapkan larutan dengan pH: 2 2. Berikan respon stabil dan unstabil dengan laju alir 4 L/detik 3. Berikan inpu step, ramp dengan variasi laju alir 2,4,6,8,10 L/dt serta input sinus 4. Gambarkan kurva untuk semua input
Ka. Laboratorium
Dosen Pembimbing
Ir.Syafruddin, M.Si
Elwina,ST. MT
NIP. 19650819 199802 1 001
NIP.19730917 200212 2 001
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Praktikum
:
Pengendalian pH
Mata Kuliah
:
Praktikum Instrumentasi dan Pengendalian Proses
Jurusan/Prodi
:
Teknik Kimia/ Teknology Kimia Industri
Nama Mahasiswa
:
Muhammad Maulana
NIM
:
1124301008
Kelas/Semester
:
2A TKI/ IV
Dosen Pembimbing
:
Elwina,ST. MT
NIP
:
19730917 200212 2 001
Ka. Laboratorium
:
Ir. Syafruddin, M.Si
NIP
:
19650819 199802 1 001
Tanggal Pengesahan
:
Ka. Laboratorium
Dosen Pembimbing
Ir.Syafruddin, M.Si
Elwina,ST.MT
NIP. 19650819 199802 1 001
NIP.19730917 200212 2 001
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Tujuan Percobaan Mengenal komponen-komponen Peralatan Pengendalian pH Dapat dan mampu mengenal proses stabil atau tidak stabil pada pengendalian pH Dapat memberikan input fungsi step dan fungsi lainya pada pengendalian pH Mampu membedakan respon yang di timbulkan dari inpu-input yang di berikan pada pengendalian Ph 1.2 Bahan – bahan Air (aquadest ) H2SO4 NaOH 1.3 Alat – alat Seperangkat Pengendalian Ph pH meter Beaker glass Kertas pH Tissue Pipet volume
1.4 Prosedur Kerja Isi tangki main dengan larutan aquadest Isi tangki Noise dengan larutan pH yang di berikan pada lembaran tugas Pasang pH meter pada tangki pencampuran Hidupkan alat peralatan pengendali pH Alirkan cairan dari tangki main dengan laju alir sesuai yang di lembaran tugas dan catat pH ( gunakan kertas pH sebagai pembanding) pada tangki pencampuran tiap 10 detik sampai keadaan steady tercapai Alirkan cairan pada tangki noise dengan laju alir sesuai tugas dan catat pH (gunakan kertas pH sebagai pembanding) pada tangki pencampuran setiap 10 detik sampai keadaaan steady tercapai Gambarkan grafik dari data yang di peroleh Berika n masukkan (input ) step dan jenis lainya serta catat pH (gunakan kertas pH sebagai pembanding) pada tangki pencampuran setiap 10 detik sampai keadaaan steady tercapai Gambarkan grafik – grafik dari data yang diperoleh
BAB II TNJAUAN PUSTAKA
pH didefinisikan sebagai minus logaritma dari konsentrasi ion hydrogen dalam larutan. Pengukuran pH dengan menggunakan pH-meter di lakukan dengan menggunakan elektroda yang peka terhadap ion hydrogen H +, pH- meter pada dasarnya mengukur tegangan arus dalam volt, bukan maengukur pH secara langsung, sehingga pH meter harusa dikalibrasi agar dapat di baca pH. Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan larutan dapar pH 7, kemudian dengan larutan dapar lainya yang mempunyai pH yang mendekati pH sampel yang di analisa. Harga pH merupakan ukuran untuk konsentrasi ion hydrogen dalam larutan akuatik. Harga pH menentukan apakah larutan bersifat asam atau basa. Harga pH dapat ditentukan dengan 2 cara yaitu: 1. Pengukuran pH secara elektrometrik 2. Pengukuran ph secara indicator warna pH- meter adalah suatu peralatan pengukuran voltase yang di rencanakan untuk di gunakan dalam sel-sel dengan tahanan tinggi. Alat – alat pembacaan langsung adalah voltameter elektronik dengan tahanan masukkan yang sangat tinggi, rangkaian tersususun sedemikian hingga memberikan pembacaan meteran sebanding pH. Pengoprasian dari suatu pH adalah sangat mudah namun agak sedikit berbeda dengan masing – masing contoh. Gangguan khusus yang menyebabkan simpangan. Pembacaan pH meter adalah ion natrium, dalam larutan sampel, bila pH ≥ 10, maka konsentrasi H+ semakin kecil sehingga ion Na + akan menempel pada dinding elektroda kaca. Lakmus merupakan salah satu jenis indicator untuk membedakan sifat asam atau basa suatu larutan. Ada 2 jenis lakmus yaitu lakmus merah, dan lakmus biru.kedua jenis lakmus ini dapat berubah warna, jika lakmus di kenai larutan yang bersifat asam (misalnya cuka), lakmus berubah menjadi merah tetapi jika di kenai larutan basa (misalnya air kapur),lakmus tidak berubah warna.begitu juga dengan lakmus merah. Asam dan basa adalah sekelompok senyawa yang banyak ditemukan didalam kehidupan. Asam adalah zat yang dapat melepaskan ion H + jika dilarutkan dalam air sehingga konsentrasi ion H+ didalam air meningkat. Contoh : 1. HCL (aq) 2. HNO(aq) 3. H2SO4 (aq)
+
-
H (aq) +Cl (aq) + H (aq) + HNO3 (aq) + 2H (aq) +SO4 (aq)
Basa adalah zat yang menghasilkan ion OH- jika dilarutka dalam air sehingga konsentrasi ion OH- didalam larutan meningkat. Contoh: 1. NaOH ((aq)+H2O(i)) 2. Ca(OH) 2(s) + H2O(i)
+
Na (aq) + OH (aq) + Ca2 (aq) + 2OH –
Besaran pH dan POH di definisikan sebagai negatif logaritma konsentrasi molar ion hidroksida. Secara matematis, keduanya di ungkapkan sebagai berikut: pH = -log [ H+ ] = log
POH = -log [ H] = log
Lambang pH diambil dari bahasa prancis “Pourvior Hydrogen” artinya eksponensial kekuatan hydrogen. Untuk negative logaritma tetapan swaionisasi air, yaitu pKW yang memungkinkan nilai pH dan POH di gabungkan. Kw = [H+] [OH-] pKW = pH + POH
Gambar 2.1 kertas pH
Gambar 2.2 pH meter Lamotte
Gambar 2.3 pH meter Hanna Kestabilan Proses
Gambar 2.4 memberikan ilustrasi dinamika jawaban (respon) dinyatakan dengan nilai peubah X suatu proses sewaktu mengalami gangguan. Pada saat t= to.harga x yang semula konstan mengalami perubahan karena adanya gangguan (external disturbance) sehingga mengakibatkan osilasi.
Gambar 2.4 Respon Proses yang Stabil
Kebalikan prilaku yang diterapkan di atas terlihat pada gambar 2.5 pada gambar 2.5 terlihat bahwa setelah terjadinya gangguan, peubah Y tidak dapat kembali ke harga semula (seperti terlihat pada kurva ABC). Proses yang menunjukkan perilaku semacam ini sewaktu terkena gangguan disebut proses yang tidak stabil.
Gambar 2.5 Perilaku Proses yang tidak Stabil Respon sistem pada beberapa macam masukkan
1. Masukkan fungsi steep Fungsi steep dinyatakan dengan persamaan matematis sebagai berikut: X(t) = A(t) …………………………………………………… (2.1) Fungsi ini apabila di gambarkan seperti terlihat pada gambar 2.6
Gambar 2.6 gambar fungsi step
2. Masukkan fungsi ramp Fungsi ramp dapat dinyatakan dengan persamaan matematis sebagai berikut: X(t) = t U(t) T merupakan unit step X = 0, t < 0 X=t,t≥0 Fungsi ini digambarkan seperti terlihat pada gambar 2.7
Gambar 2.7 fungsi ramp 3. Masukkan fungsi sinus Fungsi sinus dapat dinyatakan dalam persamaan matematis sebagai berikut: X=0 ,t < 0 X = A sin ωt ,t≥0 Fungsi sinus dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.8 fungsi sinus
Pada kasus thermometer, apabila memperoleh masukkan fungsi sinus dapat dijelaskan, missal mula-mula thermometer dalam keadaan setimbang dengan temperature cairan dalam bak X5. Mulai saat t=0, temparatur cairan dalam bak di ubah mengikuti bentuk fungsi sinus.
BAB III DATA PENGAMATAN 1. Respon yang stabil waktu (menit) 1
Laju Alir L/menit 4
kertas pH 5
pH meter 6,95
2
4
5
7,01
3
4
5
7,16
4
4
5
7,26
5
4
5
7,35
6
4
5
7,39
7
4
5
7,42
8
4
5
7,44
9
4
5
7,47
10
4
5
7,49
Tabel 3.1 pH terhadap respon yang stabil pada tangki main
2. Repon yang tidak stabil waktu (menit) 1
Laju Alir L/menit 4
kertas pH 4
pH meter 3,11
2
4
3
2,77
3
4
3
2,59
4
4
3
2,54
5
4
2
2,5
6
4
2
2,46
7
4
2
2,44
8
4
2
2,43
9
4
3
2,42
10
4
2
2,41
Tabel 3.2 pH terhadap respon unstabil pada tangki noise
3. Fungsi Input Sinus waktu (menit) 1
Laju Alir L/menit 4
kertas pH 3
pH meter 2,5
2
4
3
2,55
3
4
3
2,68
4
4
3
2,74
5
4
3
2,8
6
4
3
2,84
7
4
3
2,86
8
4
4
2,87
9
4
4
2,87
10
4
4
2,87
Tabel 3.3 pH terhadap respon fungsi input sinus pada tangki noise
4. Fungsi Input Step waktu (menit) 1
Laju Alir L/menit 4
kertas pH 4
pH meter 2,75
2
4
3
2,68
3
4
3
2,59
4
4
3
2,5
5
4
2
2,46
6
4
2
2,44
7
4
3
2,43
8
4
3
2,42
9
4
3
2,41
10
4
3
2,41
Tabel 3.4 pH terhadap respon fungsi input step
5. Fungsi Input Ramp waktu (menit) 1
Laju Alir L/menit 2
kertas pH 3
pH meter 2,41
2
4
3
2,4
3
6
3
2,43
4
8
2
2,48
5
10
3
2,51
6
2
3
2,51
7
4
2
2,51
8
6
3
2,52
9
8
3
2,52
10
10
3
2,52
Tabel 3.5 pH terhadap respon fungsi input Ramp pada tangki noise
BAB IV PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN 4.1 Pembahasan
Pada pratikum ini kami melakukan pratikum pengendalian pH dengan menggunakan beberapa percobaan, yaitu: 1. Respon proses yang stabil
Respon proses stabil 8 7 6 r i l a 5 u j a 4 L , H3 p
pH meter kertas pH
2
Laju Alir L/menit
1 0 0
5
10
15
Waktu (menit)
Gambar 4.1.1 Grafik Respon Proses yang Stabil Pada grafik respon proses yang stabil dapat dilihat bahwa, pH meter yang terbaca mengalami kenaikan setiap menitnya. Tetapi kenaikan tersebut tidak terlalu drastis, kenaikan yang terjadi perhalan. Hal ini berlainan seperti dasar teori yang didapatkan. Pada dasarnya nilai yang terbaca akan mengalami kenaikan atau penurunan dan kemudian kembali ke pada nilai awal yang didapatkan. Hal ini mungkin terjadi kesalahn pada alat sehingga pembacaan yang dihasilkan tidaklah akurat. Sedangkan pada hasil yang didapatkan dengan menggunakan kertas pH, grafik menunjukkan kestabilan dalam hasil pengetesan dengan laju alir yang sama dengan pH meter. Laju alir yang diberikan adalah 4 L/menit.
2. Respon proses unstabil
Respon proses unstabil 5 4 r i l a 3 u j a L , 2 H p
pH meter kertas pH
1
Laju Alir L/menit
0 0
5
10
15
Waktu (menit)
Gambar 4.1.2 Grafik Perilaku Proses yang tidak Stabil Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa, prilaku proses yang tidak stabil yang terdapat pada pH meter pada waktu 1-10 menit mengalami penurunan, ini disebabkan karena adanya gangguan yang diberikan oleh larutan pH yang dialirkan dari tangki noise. Pada kertas pH juga didapatkan kondisi proses yang tidak stabil. Hal ini ditandai dengan naik turunnya grafik yang didapatkan. Hal ini membuktikan bahwa respon proses yang tidak stabil berjalan seperti yang diinginkan. 3. Respon fungsi Input sinus
Respon fungsi input sinus 5 4
r i l a 3 u j a L , 2 H p
pH meter kertas pH
1
Laju Alir L/menit
0 0
5
10
15
Waktu (menit)
Gambar 4.1.3 Grafik Fungsi Input Sinus
Pada grafik fungsi input sinus diatas dapat dilihat bahwa, untuk menentukan fungsi input sinus tersebut menggunakan tangki noise. Pada pH meter nilai pH yang terbaca mengalami kenaikan dan penurunan, tetapi kenaikan dan penurunannya tidak sesuai dengan yang diinginkan, seharusnya pola respon keluarannya harus sama dengan masukan dan puncak gelombang masukan harus terjadi sebelum munculnya puncak gelombang keluaran. Hal ini berarti fungsi input sinus kurang berfungsi dengan baik. 4. Respon fungsi input step
Respon fungsi input step 4.5 4 3.5 r i 3 l a 2.5 u j a L 2 , H p 1.5
pH meter kertas pH
1
Laju Alir L/menit
0.5 0 0
5
10
15
Waktu (menit)
Gambar 4.1.4 Grafik Respon fungsi input step Pada grafik diatas dapat dilihat fungsi step mengalami penurunan pada pH meter. Hal ini berlawanan dengan dasar teori, seharusnya grafik yang didapat adalah menanjak pada setiap perubahan waktu yang terjadi. Sedangkan pH yang didapatkan naik dan turun setiap perubahan waktu yang terjadi.
5. Repon fungsi input ramp
Respon fungsi input Ramp 12 10 r i l a u j a L , H p
8 6
pH meter
4
kertas pH Laju Alir L/menit
2 0 0
5
10
15
Waktu (menit)
Gambar 4.1.5 Grafik respon fungsi input ramp Pada grafik fungsi input ramp didapatkan hasil yang tidak stabil. Hal ini terlihat pada hasil grafik yang mengalami kondisi naik dan turun pada setiap perubahan waktunya. Pada percobaan ini, laju alir yang di kendalikan dengan variasi 2,4,6,8,10,2,4,6,8,10. Hal ini mempengaruhi hasil yang didapatkan. Pada percobaan ini fungsi input ramp tidak berfungsi dengan baik. Hal ini karena didapatkan hasil grafik yang tidak menanjak naik.
4.3 Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat di ambil dari pratikum pengendalian pH adalah:
pH meter adalah suatu peralatan pengukuran voltase yang direncanakan untuk digunakan dalam sel-sel dengan tekanan tinggi. Pada alat pengendali pH,percobaan yang dapat kita lakukan adalah respon proses yang stabil, prilaku proses yang tidak stabil, fungsi step, fungsi ramp, dan fungsi sinus. Pada fungsi input step,sinus, dan ramp, didapatkan hasil yang tidak sesuai dengan teori. Respon proses yang tidak stabil berjalan dengan baik setelah diberi gangguan dari tangki noise. Rata-rata hasil yang didapatkan, waktu mempengaruhi kenaikan atau penurunan hasil yang didapatkan.
DAFTAR PUSTAKA
Tim Laboratorium,2012, Pengendalian pH, Laboratorium Komputasi Dan Pengendalian Proses. Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Lhokseumawe. Yusuf Ritonga. M. Pengendalian Proses 2. Program Studi Teknik Kimia. Universitas Sumatra Utara.
