Top Banner
INTISARI Absorbsi merupakan salah satu proses separasi dalam industri kimia dimana suatu campuran gas saling kontak dengan suhu cairan penyerap tertentu sehingga satu atau lebih komponen gas tersebut larut dalam cairannya. Percobaan absorbsi CO 2 dengan NaOH bertujuan untuk mempelajari pengaruh konsentrasi NaOH terhadap jumlah CO 2 terserap, menentukan besar koefisien perpindahan massa pada proses absorbsi, dan tetapan laju reaksi CO 2 dan NaOH. Pada percobaan ini, variabel tetap adalah konsentrasi NaOH yaitu 0,15 N, beda waktu pengambilan sampe yaitu 1 menit dan tekanan operasi 1 atm. Sedangkan variabel berubahnya adalah laju alir NaOH (1,2 ml/menit; 2,4 ml/meni;, 3,6 ml/menit ). Percobaan ini diawali dengan membuat larutan induk NaOH 0,15 N sebanyak 10 liter. Kemudian adalah NaOH dipompa ke bagian atas menara. Lalu gas CO 2 dialirkan ke bagian bawah absorber dan NaOH dialirkan ke kolom packed sesuai dengan variabel berubah. Larutan NaOH dan CO 2 dibiarkan saling kontak. Sebanyak 10 ml sampel yaitu campuran antara NaOH dengan CO 2 diambil dari bagian dasar menara dengan interval 1 menit dan dianalisis kadar CO 3 2- dengan cara titrasi acidi alkalimetri. Dari hasil percobaan didapatkan hasil semakin besar laju alir NaOH maka semakin besar CO 2 yang terserap, dikarenakan semakin banyak jumlah molekul NaOH yang dapat mengikat CO 2 , sehingga CO 2 pun akan semakin banyak terserap. Semakin besar laju alir NaOH maka nilai Kla dan nilai Kga akan semakin besar, hal tersebut dikarenakan semakin banyaknya CO 2 yang terserap. Selain itu, semakin besar laju alir NaOH, nilai K 2 akan semakin besar sesuai dengan persamaan arhenius. CO 2 yang terbentuk semakin banyak lalu menuju konstan seiring dengan berjalannya waktu operasi. Kesimpulan dari percobaan ini adalah semakin besar laju alir NaOH maka nilai Kla, Kga dan K 2 akan semakin besar serta CO 2 yang terserap akan semakin banyak. Saran yang dapat diberikan antara lain penggunaan valve yang baik sehingga mudah dalam pengaturan laju alir, menjaga valve sehingga dapat memperoleh laju alir yang konstan dan melakukan titrasi dengan teliti sesuai dengan warna yang diperoleh.
34

Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

Jul 18, 2016

Download

Documents

Angelnatals

Praktikum Proses Teknik Kimia
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

INTISARI

Absorbsi merupakan salah satu proses separasi dalam industri kimia dimana suatu campuran gas saling kontak dengan suhu cairan penyerap tertentu sehingga satu atau lebih komponen gas tersebut larut dalam cairannya. Percobaan absorbsi CO2 dengan NaOH bertujuan untuk mempelajari pengaruh konsentrasi NaOH terhadap jumlah CO2 terserap, menentukan besar koefisien perpindahan massa pada proses absorbsi, dan tetapan laju reaksi CO2 dan NaOH.

Pada percobaan ini, variabel tetap adalah konsentrasi NaOH yaitu 0,15 N, beda waktu pengambilan sampe yaitu 1 menit dan tekanan operasi 1 atm. Sedangkan variabel berubahnya adalah laju alir NaOH (1,2 ml/menit; 2,4 ml/meni;, 3,6 ml/menit ). Percobaan ini diawali dengan membuat larutan induk NaOH 0,15 N sebanyak 10 liter. Kemudian adalah NaOH dipompa ke bagian atas menara. Lalu gas CO2 dialirkan ke bagian bawah absorber dan NaOH dialirkan ke kolom packed sesuai dengan variabel berubah. Larutan NaOH dan CO2 dibiarkan saling kontak. Sebanyak 10 ml sampel yaitu campuran antara NaOH dengan CO2 diambil dari bagian dasar menara dengan interval 1 menit dan dianalisis kadar CO3

2-dengan cara titrasi acidi alkalimetri.

Dari hasil percobaan didapatkan hasil semakin besar laju alir NaOH maka semakin besar CO2 yang terserap, dikarenakan semakin banyak jumlah molekul NaOH yang dapat mengikat CO2, sehingga CO2 pun akan semakin banyak terserap. Semakin besar laju alir NaOH maka nilai Kla dan nilai Kga akan semakin besar, hal tersebut dikarenakan semakin banyaknya CO2 yang terserap. Selain itu, semakin besar laju alir NaOH, nilai K2 akan semakin besar sesuai dengan persamaan arhenius. CO2 yang terbentuk semakin banyak lalu menuju konstan seiring dengan berjalannya waktu operasi.

Kesimpulan dari percobaan ini adalah semakin besar laju alir NaOH maka nilai Kla, Kga dan K2 akan semakin besar serta CO2 yang terserap akan semakin banyak. Saran yang dapat diberikan antara lain penggunaan valve yang baik sehingga mudah dalam pengaturan laju alir, menjaga valve sehingga dapat memperoleh laju alir yang konstan dan melakukan titrasi dengan teliti sesuai dengan warna yang diperoleh.

BAB I

Page 2: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Hampir semua reaksi kimia yang diterapkan dalam industri kimia melibatkan bahan

baku yang berbeda wujudnya, baik berupa padatan, gas maupun cairan. Oleh karena itu,

reaksi kimia dalam suatu industri dapat terjadi dalam fase ganda atau heterogen, misalnya

biner atau bahkan tersier (Coulson, 1996). Walaupun terdapat perbedaan wujud pada bahan-

bahan baku yang direaksikan, namun terdapat satu fenomena yang selaluterjadi. Sebelum

reaksi kimia berlangsung. Maka salahsatu atau lebih bahan baku (reaktan) akan berpindah

dari aliran utamanya menuju ke lapisan antarfase/batas atau menuju aliran utama bahan baku

yang lain yang berada di fase yang berbeda.

Proses absorpsi gas-cair dapat diterapkan pada pemurnian gas sintesis, recovery

beberapa gas yang masih bermanfaat dalam gas buang atau bahkan pada industri yang

melibatkan pelarutan gas dalam cairan, seperti H2SO4, HCl, HNO3, formadehid dll(Coulson,

1996).Absorpsi gas CO2 dengan larutan hidroksid yang kuat merupakan proses absorpsi yang

disertai dengan reaksi kimia order 2 antara CO2 dan ion OH-membentuk ionCO32-dan

H2O.Sedangkan reaksi antara CO2 dengan CO32- membentuk ion HCO3-biasanya diabaikan

(Danckwerts, 1970; Juvekardan Sharma, 1972). Namun, menurut Rehmet al. (1963) proses

ini juga biasa dianggap mengikuti reaksi order 1 jika konsentrasi larutan NaOH cukup rendah

(encer).

1.2 Perumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada

berbagai waktu reaksi?

2. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa CO2

(kGa)?

3. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa CO2

(kla) ?

4. Bagaimana pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan

NaOH (k2) ?

5. Bagaimana hubungan CO2 yang terserap terhadap waktu ?

1.3 Tujuan Percobaan

Page 3: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa mampu menjelaskan mengenai

beberapa hal berikut:

1. Pengaruh laju alir NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada berbagai waktu

reaksi.

2. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa interfase gas

(kGa).

3. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa interfase cair

(kla).

4. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan NaOH (k2).

5. Hubungan CO2 yang terserap terhadap waktu

1.4 Manfaat Percobaan.

1. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada

berbagai waktu reaksi.

2. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa

interfase gas (kGa).

3. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa

interfase cair (kla).

4. Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan

NaOH (k2).

5. Mengetahui hubungan CO2yang terserap terhadap waktu.

BAB II

Page 4: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

absorber

stripper

LANDASAN TEORI

2.1 Absorbsi

Absorbsi merupakan salah satu proses separasi dalam industri kimia dimana suatu

campuran gas dikontakkan dengan suatu cairan penyerap tertentu sehingga satu atau lebih

komponen gas tersebut larut dalam cairannya. Absorbsidapat terjadi melalui dua mekanisme,

yaitu absorbsi fisik dan absorbsi kimia.

Absorbsi fisik merupakan suatu proses yang melibatkan peristiwa pelarutan gas dalam

larutan penyerap, namun tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh proses ini adalah

absorbsi gas H2S dengan air, methanol, propilen karbonase. Penyerapan terjadi karena adanya

interaksi fisik. Mekanisme proses absorbsi fisik dapat dijelaskan dengan beberapa model,

yaitu: teori dua lapisan (two films theory) oleh Whiteman (1923), teori penetrasi oleh

Dankcwerts dan teori permukaan terbaharui.

Absorbsi kimia merupakan suatu proses yang melibatkan peristiwa pelarutan gas

dalam larutan penyerap yang disertai dengan reaksi kimia. Contoh peristiwa ini adalah

absorbsi gas CO2 dengan larutan MEA, NaOH, K2CO3 dan sebagainya. Aplikasi dari absorbsi

kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas CO2 pada pabrik Amonia seperti yang

terlihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1.Proses absorpsi dan desorpsi CO2 dengan pelarut MEA di pabrik Amonia

Proses absorpsi dapat dilakukan dalam tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan sparger,

kolom gelembung (bubble column), atau dengan kolom yang berisi packing yang inert

(packed column) atau piringan (tray column). Pemilihan peralatan proses absorpsi biasanya

didasarkan pada reaktifitas reaktan (gas dan cairan), suhu, tekanan, kapasitas, dan ekonomi.

Page 5: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

Gas bulk flow

pgpai

A*

Liq. bulk flowGas film Liq. film

2.2 Analisis Perpindahan Massa dan Reaksi dalam Proses Absorpsi Gas oleh Cairan.

Secara umum, proses absorpsi gas CO2 kedalam larutan NaOH yang disertai reaksi

kimia berlangsung melalui empat tahap, yaitu perpindahan massa CO2 melalui lapisan gas

menuju lapisan antarfase gas-cairan, kesetimbangan antara CO2 dalam fase gas dan dalam

faselarutan, perpindahan massa CO2 dari lapisan gas kebadan utama larutan NaOH dan reaksi

antara CO2 terlarut dengan gugus hidroksil (OH-). Skema proses tersebutdapatdilihat pada

Gambar 2.2.

Gambar2.2.Mekanismeabsorpsi gas CO2dalamlarutanNaOH

Laju perpindahan massa CO2 melalui lapisan gas:

Ra=kga( pg−pi ) (1)

Kesetimbangan antara CO2 dalam fase gas dan dalam fase larutan :

A∗¿ H . pai (2)

dengan H pada suhu 30oC = 2,88 10-5 g mole/cm3. atm.

Laju perpindahan massa CO2 dari lapisan gas ke badan utama larutan NaOH dan reaksi antara

CO2 terlarut dengan gugus hidroksil:

Ra=[ A∗]a√ DA .k2 .[OH− ] (3)

Page 6: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

Keadaan batas:

(a)

√D A .k2 . [OH− ]k L

>>>1

(b)

√D A .k2 . [OH− ]k L

<<<< [OH− ]z . A∗¿ √ DA

DB¿dengan z adalahkoefisienreaksi

kimiaantara CO2 dan [OH-}, yaitu = 2.

Di fase cair,reaksi antara CO2 dengan larutan NaOHterjadi melalui beberapa tahapan proses:

NaOH (s) Na+ (l) + OH- (l) (a)

CO2 (g) CO2 (l) (b)

CO2 (l) + OH- (l) HCO3- (l) (c)

HCO3- (l) + OH- (l) H2O (l) + CO3

2- (l) (d)

CO32- (l) + Na+ (l) Na2CO3(l) (e)

Langkah d dan e biasanya berlangsung dengan sangat cepat, sehingga proses absorpsi

biasanya dikendalikan oleh peristiwa pelarutan CO2 ke dalam larutan NaOH terutama jika

CO2 diumpankan dalam bentuk campuran dengan gas lain atau dikendalikan bersama-sama

dengan reaksi kimia pada langkah c (Juvekar dan Sharma, 1973).

Eliminasi A* dari persamaan 1, 2 dan 3 menghasilkan :

Ra=a .H . pg .√ DA . k2 .[OH− ]

1+a . H .√ DA .k 2 .[OH− ]

kGa (4)

Jika nilai kL sangat besar, maka:

√D A . k2 . [OH− ]k L

≈1, sehingga persamaan di atas

menjadi:

Ra=a . H . pg .√ DA . k2 .[OH− ]+k

L2

1+a . H .√ DA .k 2 .[OH− ]+k

L2

kGa (5)

Page 7: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

Jika keadaan batas (b) tidak dipenuhi, berarti terjadi pelucutan [OH-] dalam larutan.Hal ini

berakibat:

√D A . k2 . [OH− ]k L

≈[OH− ]z . A∗¿ √ DA

DB¿ (6)

Dengan demikian, maka laju absorpsi gas CO2 ke dalam larutan NaOH akan mengikuti

persamaan:

Ra=a .H . pg . φ . k L

1+a . H . φ . k L

kGa (7)

Dengan adalah enhancement faktor yang merupakan rasio antara koefisien transfer massa

CO2 pada fase cair jika absorpsi disertai reaksi kimia dan tidak disertai reaksi kimia seperti

dirumuskan oleh Juvekar dan Sharma (1973):

φ=√DA .k2 .[ OH− ]

k L.¿¿

(8)

Nilai diffusivitas efektif (DA) CO2 dalam larutan NaOH pada suhu 30oC adalah 2,1 10-5

cm2/det (Juvekardan Sharma, 1973).

NilaikGa dapat dihitung berdasarkan pada absorbsi fisik dengan meninjau

perpindahan massa total CO2 ke dalam larutan NaOH yang terjadi pada selang waktu tertentu

di dalam alat absorpsi. Dalam bentuk bilangan tak berdimensi, kGa dapat dihitung menurut

persamaan (Kumoro dan Hadiyanto, 2000):

kGa . dp2

DA=4 , 0777×( ρCO2 . QCO2

μCO 2 .a )1 ,4003

×( μCO2

ρCO 2. DA)1/3

(9)

Dengana=

6(1−ε )dp dan

ε=VvoidV T

Secara teoritik, nilai kGa harus memenuhi persamaan:

Page 8: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

kGA=mol (CO2 , liq )

A . Z . ε . plm .=

mol (CO32−)

A . Z . ε . plm . (10)

Jika tekanan operasi cukup rendah, maka plmdapat didekati dengan p = pin-pout.

Sedangkan nilai kladapat dihitung secara empirik dengan persamaan (Zheng dan and Xu,

1992):

kla .dpD A

=0 ,2258×( ρNaOH . QNaOH

μ . a )0,3

×( μρ . DA )

0,5

(11)

Jika laju reaksi pembentukan Na2CO3 jauh lebih besar dibandingkan dengan laju

difusi CO2 ke dalam larutan NaOH, maka konsentrasi CO2 pada batas film cairan dengan

badan cairan adalah nol. Hal ini disebabkan oleh konsumsi CO2yang sangat cepat selama

reaksi sepanjang film. Dengan demikian, tebal film (x) dapat ditentukan persamaan:

x=D A .( pin−pout )

mol(CO3 2− ). R .T

(12)

BAB III

Page 9: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

Tangkipencampur TangkiCO2

Bakpenampung 2

Bakpenampung 1

Pompacelup

kompresor

Kolom

absorpsi

manometer

manometer

Kranpengendalialiran

manometer

manometer

PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1 Bahan dan Alat yang Digunakan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu NaOH teknis yang diproduksi oleh

PT. BRATACO CHEMIKA, gas karbondioksida (CO2) teknis yang dicairkan dan

diproduksi oleh PT. SAMATOR, udara yang berasal dari kompresor, aquadest (H2O)

yang berasl dari proses Reverse Osmosis (RO), HCl yang berfungsi sebagai titran dengan

kemurnian 25% dan diproduksi oleh MERCK KgaA, dan indikator titrasi PP dan MO.

Sedangkan alat yang digunakan dalam percobaan ini sesuai dengan gambar 3.1

berikut:

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Utama

3.2 Variabel Operasi

a. Variabel tetap

1. Tekanan CO2 : 1 atm

2. Suhu : 30 oC

3. Konsentrasi NaOH : 0,15N

b. Variabel berubah

Laju alir NaOH : 1,2 ml/s; 2,4 ml/s; 3,6 ml/s

Page 10: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

3.3 Respon Uji Hasil

Konsentrasi ion CO32- dalam larutan sampel dan CO2 yang terserap

3.4 Prosedur Percobaan

Pembuatan larutan induk NaOH 0,15 N dengan cara menimbang 60 gr NaOH

kemudian dilarutkan dalam aquadest sebanyak 10 L. Larutan NaOH tersebut

ditampung dalam tangki untuk dioperasikan.

Menentukan fraksi ruang kosong pada kolom absorpsi dengan cara

mengalirkan larutan NaOH dari bak penampung 2 ke dalam kolom absorpsi. Aliran

dihentikan jika tinggi cairan di dalam kolom tepat setinggi tumpukan packing.

Kemudian cairan dalam kolom dikeluarkan dengan membuka kran di bawah kolom,

tampung cairan tersebut dan menutup kran jika cairan dalam kolom tepat berada pada

packing bagian paling bawah. Catat volume cairan sebagai volume ruang kosong

dalam kolom absorpsi = Vvoid. Menentukan volume total kolom absorpsi, yaitu dengan

mengukur diameter kolom (D) dan tinggi tumpukan packing (H), V T =πD2 . H

4 fraksi

ruang kosong kolom absorpsi = ε=Vvoid

V T

Operasi absorpsi dimulai dengan memompa dan mengumpan NaOH 0,15 N ke

dalam kolom melalui bagian atas kolom pada laju alir tertentu hingga keadaan mantap

tercapai. Gas CO2 dialirkan melalui bagian bawah kolom. Beda ketinggian cairan

dalam manometer 1, manometer 2 dan manometer 3, manometer 4 diukur jika aliran

gas sudah steady. 10 mL sampel cairan dari dasar kolom absorpsi diambil tiap 1 menit

selama 10 menit lalu menganalisa kadar ion karbonat atau kandungan NaOH

bebasnya. Kemudian lakukan kembali untuk nilai variabel kajian yang berbeda.

Menganalisis sampel dengan menambah indikator fenol fthalein (PP) ke dalam

10 mL sampel cairan yang telah ditempatkan dalam gelas erlenmeyer 100 mL sampai

merah jambu kemudian titrasi dengan larutan HCl 0,1 N sampai warna merah hampir

hilang (kebutuhan titran = a mL), maka mol HCl = a 0,1 mmol. Kemudian

menambahkan 2-3 tetes indikator metil jingga (MO), dan titrasi dilanjutkan lagi

sampai warna jingga berubah menjadi merah (kebutuhan titran=b mL), atau

kebutuhan HCl = b 0,1 mmol. Jumlah NaOH bebas = (2a-b) 0,1 mmol di dalam

10 mL sample. Konsentrasi NaOH bebas = (2a-b) 0,01 mol/L.

Page 11: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1. Hasil Percobaan

a. CO2 yang terserap

t Variabel 1 (1,2 ml/s) Variabel 2 (2,4 ml/s) Variabel 3 (3,6 ml/s)

0 0,049 0,056 0,06

1 0,05 0,058 0,063

2 0,051 0,059 0,064

3 0,052 0,06 0,065

4 0,054 0,061 0,066

5 0,058 0,061 0,066

6 0,062 0,064 0,067

7 0,063 0,065 0,068

8 0,063 0,066 0,068

9 0,064 0,067 0,069

10 0,066 0,067 0,069

b. Nilai Kga, Kla, dan K2

Variabel Nilai Kga Nilai Kla Nilai K2

Variabel 1 (1,2 ml/s) 1,1488 ×10−3 1,61607 . 10-5 0,07037496

Variabel 2 (2,4 ml/s) 1,2433 ×10−3 1,81343 . 10-5 0,08249128

Variabel 3 (3,6 ml/s) 1,3178 ×10−3 1,91398 . 10-5 0,09008072

Page 12: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

IV.2. Pembahasan

IV.2.1. Pengaruh laju alir NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap

0 2 4 6 8 100.045

0.05

0.055

0.06

0.065

0.071,2 ml/s 2,4 ml/s 3,6 ml/s

waktu (menit)

CO2

ters

erap

(mol

)

Gambar 4.1 Hubungan laju alir NaOH terhadap CO2 yang terserap

Gambar 4.1 diatas menunjukkan hubungan antara laju alir NaOH dengan CO2 yang

terserap. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa pada laju alir terbesar yaitu 3,6 ml/s jumlah

CO2 yang terserap paling banyak. Berdasarkan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa

semakin cepat laju alir NaOH maka CO2 yang terserap semakin tinggi. Hal ini dikarenakan

pada laju alir NaOH yang tinggi, jumlah molekul NaOH sebagai sorben menjadi lebih banyak

sehingga akan semakin banyak molekul NaOH yang dapat bereaksi dan mengikat CO2.

Jumlah CO2 yang terserap pada ketiga laju alir pada suatu waktu tertentu akan menuju nilai

konstan karena untuk mencapai nilai CO2 terserap yang tertinggi ada batas laju alir sorben

tertentu dimana dengan menambah laju alir sorben, jumlah CO2 yang terserap sudah tidak

berubah lagi. (Rozanna 2009)

IV.2.2. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai Kga

Dalam percobaan ini menggunakan 2 fase yaitu cair dan gas. Larutan NaOH adalah

fase cairnya sedangkan gas CO2 adalah fase gasnya. Oleh karena itu ada hubungan antara

larutan NaOH dengan gas CO2 yang berupa koefisien perpindahan massa interfase gas (Kga),

hubungannya dapat dilihat pada Gambar 4.2 berikut:

Page 13: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

1 1.5 2 2.5 3 3.5 41.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

laju alir (ml/s)

Kga

x 10

ᶟ (1/

m3.

men

it)

Gambar 4.2 Hubungan laju alir NaOH terhadap nilai Kga

Berdasarkan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa kenaikan laju alir larutan

penyerap (NaOH) dapat meningkatkan koefisien perpindahan massa antar fase gas-cair (Kga).

Hal ini terjadi karena semakin tinggi laju alir cairan, maka kontak fase antara gas dengan

cairan semakin baik. Dengan demikian, maka jumlah gas yang dapat berpindah dari fase gas

menuju fase cair juga semakin besar. Kemampuan gas untuk berpindah dari fase gas menuju

cairan dibatasi oleh daya larut maksimum gas tersebut dalam cairan yang berkontak

dengannya. (Kumoro dan Hadiyanto, 2000)

IV.2.3. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai K2

Percobaan ini merupakan jenis absorpsi yang disertai reaksi kimia didalamnya. Reaksi

kimia berjalan dengan konstanta kecepatan reaksi (K2). Hubungan antara berbagai laju alir

NaOH dengan nilai K2 dapat dilihat melalui Gambar 4.3 berikut:

1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.065

0.07

0.075

0.08

0.085

0.09

0.095

laju alir (ml/s)

K2 (L

/mol

.men

it)

Gambar 4.3 Hubungan laju alir NaOH terhadap nilai K2

Page 14: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

Pada grafik di atas dapat dilihat hubungan antara laju alir NaOH dengan nilai K2 di

mana peningkatan laju alir memperbesar nilai K2. Jika dihubungkan dengan persamaan

Arhenius: k=A ×e−EaRT . Berdasarkan persamaan tersebut, semakin besar faktor tumbukan

harga konstanta kecepatan reaksi juga besar. Hal ini terjadi karena faktor tumbukan

dipengaruhi oleh laju alir. Sehingga apabila laju alir NaOH semakin besar maka K2 semakin

besar karena besarnya laju alir berbanding lurus dengan besarnya K2. (Levenspiel, O, 1972)

IV.2.4. Pengaruh waktu terhadap jumlah CO2 yang terserap

0 2 4 6 8 100.045

0.05

0.055

0.06

0.065

0.071,2 ml/s 2,4 ml/s 3,6 ml/s

waktu (menit)

CO2

ters

erap

(mol

)

Gambar 4.4 Hubungan waktu terhadap CO2 yang terserap

Dari Gambar 4.4 dapat disimpulkan, semakin lama waktu operasi, maka waktu antara

NaOH dan gas CO2 untuk bertumbukan juga semakin lama, sehingga reaksi akan berjalan

lebih sempurna. Pada awalnya akan terjadi peningkatan jumlah CO2 yang terserap, kemudian

pada suatu waktu jumlah CO2 yang terserap akan konstan. Hal ini dapat dilihat dari jumlah

CO2 yang terserap konstan dalam grafik. Dapat ditarik kesimpulan bahwa jumlah CO2 yang

terserap akan konstan seiring dengan berjalannya waktu. Hal ini disebabkan karena reaksi

berjalan secara kontinyu.

Page 15: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

IV.2.5. Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai KLa

1 1.5 2 2.5 3 3.5 41.45

1.51.55

1.61.65

1.71.75

1.81.85

1.91.95

laju alir (ml/s)

KLA

x 10

5 (m

ol/m

3.pa

)

Gambar 4.5 Hubungan laju alir terhadap nilai Kla

Pada Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa nilai Kla naik seiring dengan

meningkatnya laju alir NaOH. Pada laju alir NaOH yang tinggi jumlah molekul

NaOH sebagai sorben menjadi lebih banyak sehingga akan semakin banyak molekul

NaOH yang bereaksi dengan CO2. Semakin banyak reaksi antara NaOH dengan CO2

akan semakin banyak pula perpindahan massa interfase cair (Kla) yang terjadi.

(Tim Penyusun Buku Petunjuk Praktikum Proses Kimia Absorpsi CO2 dengan NaOH

Teknik Kimia Universitas Diponegoro, 2014).

Page 16: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

1. Semakin besar laju alir NaOH maka jumlah CO2 yang terserap semakin banyak.

2. Semakin besar laju alir NaOH, nilai Kga akan semakin besar.

3. Semakin besar laju alir NaOH, nilai K2 akan semakin besar.

4. Jumlah CO2 yang terserap akan semakin banyak kemudian konstan seiring

berjalannya proses absorbsi.

5. Semakin besar laju alir NaOH, nilai Kla akan semakin besar.

V.2 Saran

1. Penggunaan valve yang baik agar mudah dalam pengaturan laju alir NaOH.

2. Jaga valve untuk laju alir NaOH diatur sesuai dengan variable yang ditentukan

agar tetap konstan.

3. Jaga tekanan pada tangki CO2 agar CO2 yang keluar tidak berlebihan.

4. Jaga tekanan pada kompresor agar raksa yang ada pada inverted manometer tidak

keluar ke pipa pembuangan.

Page 17: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

DAFTAR PUSTAKA

Arai, 2007, Absorbsi Gas CO2 Dengan NaOH,

http://tekimerzitez.wetpaint.com/page/Absorbsi+CO2+Dengan+NaOH?t=anon

Coulson, J.M. dan Richardson, J.F., 1996, Chemical Engineering: Volume 1: Fluid flow, heat

transfer and mass transfer, 5th ed. Butterworth Heinemann, London, UK.

Danckwerts, P.V. dan Kennedy, B.E., 1954, Kinetics of liquid-film process in gas absorption.

Part I: Models of the absorption process, Transaction of the Institution of Chemical

Engineers, 32:S49-S52.

Danckwerts, P.V., 1970, Gas Liquid Reactions, McGraw-Hill Book Company, Inc., New

York, pp. 42-44,

Fatih, Selvy, dan Tri Wulandari, 2009, Absorbsi Gas CO2 Dengan NaOH, Laporan Resmi

Praktikum Unit Proses, IV, 12-13.

Franks, R.G.E., 1967, Mathematical modeling in chemical engineering. John Wiley and Sons,

Inc., New York, NY, USA, pp. 4-6.

Higbie, R., 1935, The rate of absorption of a pure gas into a still liquid during short period of

exposure, Transaction of the Institution of Chemical Engineers, 31,365-388.

Juvekar, V. A. dan Sharma, M.M., 1972, Absorption of CO, in a suspension of lime,

Chemical Engineering Science, 28, 825-837.

Kumoro dan Hadiyanto, 2000, Absorpsi Gas Karbondioksid dengan Larutan Soda Api dalam

Unggun Tetap, Forum Teknik, 24 (2), 186-195.

Levenspiel, O., 1972, Chemical reaction engineering, 2nd ed. John Wiley and Sons, Inc.,

New York, NY, USA, pp. 210-213, 320-326.

Olutoye, M. A. dan Mohammed, A., 2006, Modelling of a Gas-Absorption Packed Column

for Carbon Dioxide-Sodium Hydroxide System, African Union Journal of Technology,

10(2),132-140

Page 18: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

Rehm, T. R., Moll, A. J. and Babb, A. L., 1963, Unsteady State Absorption ofCarbon

Dioxide by Dilute Sodium Hydroxide Solutions, American Institute of Chemical

Engineers Journal, 9(5), 760-765.

Zheng, Y. and Xu, X. (1992), Study on catalytic distillation processes. Part I. Mass transfer

characteristics in catalyst bed within the column, Transaction of the Institution of

Chemical Engineers, (Part A) 70, 459–464.

Page 19: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

LEMBAR PERHITUNGAN

A. PERHITUNGAN REAGEN

Larutan NaOH 0,15 N sebanyak 10 Liter

N= grMr

× 1000V

×V alensi

0,15=gr40

× 100010000

× 1

gr=60 gramNaOH

Larutan HCl 0,1 N

N= grMr

× 1000V

×Valensi

N= ρ . VMr

× 1000V

× Valensi

0,1=1.14 . V36,5

× 10001000

× 1× 0,25

VHCl = 12,8 ml

B. PERHITUNGAN FRAKSI RUANG KOSONG

Vvoid=100 cm3

D=2,3 cm; H=32 cm

Vt=π × D2 × H4

¿3,14 × 2,32×32 ÷ 4

¿132,8848 cm3

ε=VvoidVt

¿ 100 cm3

132,8848cm3

¿0,828

Page 20: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

C. PERHITUNGAN HASIL PERCOBAAN

Variabel 1 (1,2 ml/s)

t a b Na2CO3 NaHCO3 CO2 terserap

0 4,7 4,9 0,047 0,002 0,049

1 4,9 5 0,049 0,001 0,05

2 5 5,1 0,05 0,001 0,051

3 5,2 5,2 0,052 0 0,052

4 5,5 5,4 0,055 -0,001 0,054

5 5,8 5,8 0,058 0 0,058

6 6 6,2 0,06 0,002 0,062

7 6,2 6,3 0,062 0,001 0,063

8 6,4 6,3 0,064 -0,001 0,063

9 6,5 6,4 0,065 -0,001 0,064

10 6,6 6,6 0,066 0 0,066

62,8 63,2 0,628 0,004 0,632

Variabel 2 (2,4 ml/s)

t a b Na2CO3 NaHCO3 CO2 terserap

0 5,5 5,6 0,055 0,001 0,056

1 5,7 5,8 0,057 0,001 0,058

2 5,8 5,9 0,058 0,001 0,059

3 5,8 6 0,058 0,002 0,06

4 5,9 6,1 0,059 0,002 0,061

5 6,1 6,1 0,061 0 0,061

6 6,3 6,4 0,063 0,001 0,064

7 6,4 6,5 0,064 0,001 0,065

8 6,5 6,6 0,065 0,001 0,066

9 6,6 6,7 0,066 0,001 0,067

10 6,7 6,7 0,067 0 0,067

67,3 68,4 0,673 0,011 0,684

Variabel 3 (3,6 ml/s)

Page 21: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

t a b Na2CO3 NaHCO3 CO2 terserap

0 5,9 6 0,059 0,001 0,06

1 6,1 6,3 0,061 0,002 0,063

2 6,2 6,4 0,062 0,002 0,064

3 6,3 6,5 0,063 0,002 0,065

4 6,3 6,6 0,063 0,003 0,066

5 6,4 6,6 0,064 0,002 0,066

6 6,5 6,7 0,065 0,002 0,067

7 6,6 6,8 0,066 0,002 0,068

8 6,7 6,8 0,067 0,001 0,068

9 6,8 6,9 0,068 0,001 0,069

10 6,9 6,9 0,069 0 0,069

70,7 72,5 0,707 0,018 0,725

D. PERHITUNGAN LAJU ALIR

Massa jenis raksa= 13,534 Kg/m3

Massa jenis CO2= 1,977 Kg/m3

D 1=1,08 cm=0,0108 m ;s1=14

× π × D2=9,1562 ×10−5m2

D 2=0,7 cm=0,007 m; s2=14

× π × D2=3,8465× 10−5 m2

E. PERHITUNGAN LAJU ALIR PADA KOMPRESOR CO2

−∆ P=∆ Z (ρraksa− ρ co2)g

gc

-P = 0,01 . (13,534 – 1,977) . 9,8/1

-P = 1,13 Pa

V co2=√ 2 α × gc ×( −∆ Pρraksa

−Σ F)

( s1s2 )−1

Page 22: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

V co2=0,91 ms

Laju alir CO2 = VCO2 . S2

= 0,91 m/s . 3,8465x10-5 m2

= 3,5 x 10-5 m3/s = 2,1 L/menit

F. PERHITUNGAN HARGA Kga

KGa=mol CO3

−2

A × Z ×ε × P

A.Z= 132,8848

ε = 0,828

P=(6-1)bar= 5 bar

Variabel 1(1,2 ml/s)

KGa= 0,632132,8848 ×0,828 × 5

=1,1488× 10−3/m3× menit

Variabel 2 (2,4 ml/s)

KGa= 0,684132,8848 ×0,828 × 5

=1,2433× 10−3/m3× menit

Variabel 3 (3,6 ml/s)

KGa= 0,725132,8848 ×0,828 × 5

=1,3178× 10−3/m3× menit

G. PERHITUNGAN NILAI KLAVariabel I: Laju alir 1,2 ml/s

0,0011488 . dp2

2,1 .10−9 =4,0777 ×( 1,977.0,01715.10−6 .5,772

dp)1,4003

×( 15.10−6

1,977 .2,1 .10−9 )1 /3

547047,6 . dp2 = 20730108 . dp1,4003

547047,6 . dp0,5997 = 20730108

0,026389037 = dp0,5997

dp = 2,33 . 10-3

Page 23: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

ὰ = 5,772dp =

5,7722,33.10−3 = 2477,25

Kla. 2,33.10-3 = 0,2258 × ( 969,9 .0,0720,00395 .2477,25

)0,3

×( 0,00395969,9 .2,1.10−9 )

0,5

× 2,1.10-9

Kla = 1,61607 . 10-5

Variabel 2: 2,4 ml/s

0,0012433 .dp2

2,1 . 10−9 =4,0777 ×( 1,977.0,01715.10−6 .5,772

dp)1,4003

×( 15.10−6

1,977 . 2,1 .10−9 )1/3

592047,6 . dp2 = 20730108 . dp1,4003

592047,6 . dp0,5997 = 20730108

0,028559793 = dp0,5997

dp = 2,66 . 10-3

ὰ = 5,772dp =

5,7722,66.10−3 = 2169,93

Kla. 2,66.10-3 = 0,2258 × ( 969,9 .0,1440,00395 .2169,93

)0,3

×( 0,00395969,9 .2,1.10−9 )

0,5

× 2,1.10-9

Kla = 1,81343 . 10-5

Variabel 3: 3,6 ml/s

0,0013178 . dp2

2,1 .10−9 =4,0777 ×( 1,977. 0,01715.10−6 .5,772

dp)1,4003

×( 15.10−6

1,977 .2,1. 10−9 )1/3

Page 24: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

627523,81 . dp2 = 20730108 . dp1,4003

627523,81. dp0,5997 = 20730108

0,03027113 = dp0,5997

dp = 2,93 . 10-3

ὰ = 5,772dp =

5,7722,93.10−3 = 1969,97

Kla. 2,93.10-3 = 0,2258 × ( 969,9 .0,2160,00395 .1969,97

)0,3

×( 0,00395969,9 .2,1.10−9 )

0,5

× 2,1.10-9

Kla = 1,91398 . 10-5

H. PERHITUNGAN k2

Laju alir 1,2 ml/s=0,072 Liter/m

t menit (x)

CO2 terserap (y) x.y x^2

0 0,049 0 0

1 0,05 0,05 1

2 0,051 0,102 4

3 0,052 0,156 9

4 0,054 0,216 16

5 0,058 0,29 25

6 0,062 0,372 36

7 0,063 0,441 49

8 0,063 0,504 64

9 0,064 0,576 81

10 0,066 0,66 100

55 0,632 3,367 385

Page 25: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

m=n Σ xy−Σ x Σ yn Σ x2−(Σ x)2 =−0,00132

c= Σ x2 Σ y−Σ x Σ xyn Σ x2−(Σ x)2 =0,07047

y=mx+c=−0,00132 (0,072 )+0,07047=0,07037496

Laju alir 2,4 ml/s=0,144 Liter/m

t menit (x)

CO2 terserap (y) x.y x^2

0 0,056 0 0

1 0,058 0,058 1

2 0,059 0,118 4

3 0,06 0,18 9

4 0,061 0,244 16

5 0,061 0,305 25

6 0,064 0,384 36

7 0,065 0,455 49

8 0,066 0,528 64

9 0,067 0,603 81

10 0,067 0,67 100

55 0,684 3,545 385

m= n Σ xy−Σ x Σ yn Σ x2−(Σ x)2 =−0,00263

c= Σ x2 Σ y−Σ x Σ xyn Σ x2−(Σ x)2 =0,08287

y=mx+c=−0,00263 (0,144 )+0,08287=0,08249128

Laju alir 3,6 ml/s=0,216 Liter/m

t menit (x)

CO2 terserap (y) x.y x^2

0 0,06 0 0

Page 26: Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH

1 0,063 0,063 1

2 0,064 0,128 4

3 0,065 0,195 9

4 0,066 0,264 16

5 0,066 0,33 25

6 0,067 0,402 36

7 0,068 0,476 49

8 0,068 0,544 64

9 0,069 0,621 81

10 0,069 0,69 100

55 0,725 3,713 385

m= n Σ xy−Σ x Σ yn Σ x2−(Σ x)2 =−0,00333

c= Σ x2 Σ y−Σ x Σ xyn Σ x2−(Σ x)2 =0,0908

y=mx+c=−0,00333 (0,216 )+0,0908=0,09008072