LABORATORIUM SATUAN OPERASISEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013 /
2014
MODUL :Absorpsi PEMBIMBING: Dr.Ir. A. Rifandi, MSc
Tanggal Praktikum : 17 Maret 2014Tanggal Pengumupulan: 24 Maret
2014 (Pengumpulan Pertama) 23 Juni 2014 (Pengumpulan
Kedua)(Laporan)
oleh :Kelompok 6
Abdussalam Topandi121424001Achmad Faisal121424002Datin Nurina
Fajrin121424012Kelas 2A-TKPB
PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK
KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014
I. PENDAHULUANa. Latar BelakangAbsorpsi adalah proses pemisahan
bahan dari suatu campuran gas dengan carapengikatan bahan tersebut
pada permukaan pelarut cair yang diikuti dengan pelarutan.
Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh
gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik)atauselain gaya tersebut juga
oleh ikatan kimia(pada absorpsi kimia).Komponen
gasyangdapatmengadakan ikatan kimiaakan
dilarutkanlebihdahuludanjugadengan kecepatanyanglebih tinggi.b.
Tujuan Percobaana. Memahami proses absorpsi dan prinsip kerjanyab.
Menghitung laju absorpsi CO2 ke dalam Larutan NaOHc. Menghitung
jumlah CO2 bebas dalam Larutan NaOHd. Menghitung jumlah tahap
kesetimbangan
II. DASAR TEORIAbsorbsi merupakan salah satu proses pemisahan
dengan mengontakkan campuran gas dengan cairan sebagai penyerapnya.
Penyerap tertentu akan menyerap setiap satu atau lebih komponen
gas. Pada absorbsi sendiri ada dua macam proses yaitu: 1. teori
model film2. teori penetrasi3. teori permukaan yang diperbaharuia.
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 kedalamair, atau pelarutan gas kefase cair. Dari asborbsi fisik
ini ada beberapa teori untuk menyatakan model mekanismenya,
yaitu:b. Absorbsi kimiaAbsorbsi kimia merupakan absorbsi dimana gas
terlarut didalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi
kimia. Contoh absorbsi ini adalah absorbsi dengan adanya larutan
MEA, NaOH, K2CO3, 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 absorbsi:
Zat yang diabsorbsi
Luas permukaan yang di absorbsi
Temperatur
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:1. Memiliki daya melarutkan bahan yang akan
diabsorpsi yang sebesar mungkin
(kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih
kecil).
2. Selektif
3. Memiliki tekanan uap yang rendah
4. Tidak korosif.
5. Mempunyai viskositas yang rendah
6. Stabil secaratermis.
7. Murah
Jenis-jenisbahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah
air (untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel
debu dan tetesan cairan), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang
dapat bereaksi seperti asam) dan asam sulfat (untuk gas-gas yang
dapat bereaksi seperti basa).
KolomAbsorpsi
Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses
pengabsorbsi penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan
dikolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat
yang terkontaminasi oleh komponen lain danzat tersebut dilewatkan
kekolom ini dimanater dapat fase cair dari komponen tersebut.
Diantara jenis-jenis absorben ini antaralain, arangaktif, bentonit,
danzeolit.III. PERCOBAANa. Alat yang digunakan
Keterangan :S1, S2, S3 = Valve yang diatur pada saat analisa gas
CO2 dan tempat pengambilan sample bila diperlukanF1 =Flowmeter
AirF1 =Flowmeter UdaraF1 =Flowmeter CO2C1 = Valve Pengatur flow
airC2 = Valve Pengatur flow udaraLaporan Praktikum
C3 = Valve pengatur flow CO2Absorpsi Gas20
b. Bahan yang digunakanNaOHHClAirPhenolptalinGas CO2Udarac.
Absorbsidibiarkanterusberlangsungsampaidicapaikeadaantunak.Alirkan
larutan NaOH dengan konsentrasi tertentu dari tangki
penampunganCampurangasyangterdiri dari udaradangas CO2dialirkan
dari bawah kolom.Kalibrasi
alatAnalisavolumetricmenggunakanlarutanasamkhloridstandaruntukmengetahui
konsentrasi larutan yang Terbentuk (Na2CO3).Prosedur Kerja
Mengalirkan CO2Mengalirkan larutanMengalirkan udaraMengisitangki
dengan 20 literNaOH (3/4 penuh).Menunggu hinggasteadyselama 15
menit.Mengambilsampelgastiap10menitsetelahsteady darikeluaranselang
secukupnyaTeteskan PP(3 tetes) dantitrasi
hinggawarnapinkhilangdengan larutan HCl.
d. Data PengamatanLaju alir NaOH :3.4L/minLaju alir udara :
40L/minLaju alir CO2 : 2L/minTemperatur : 25oCIndikator : PP
(Phenolplatein)No.Waktu (menit)Volume Sampel (ml)Volume HCl 0.1M
(ml)
1.5100.3
2.10100.5
3.15100.7
4.20101.6
IV. PENGOLAHAN DATAA. Menghitung harga fraksi CO2 dengan
menggunakan dengan neraca massa dan kesetimbangan asumsi Single
Stage
Data tambahan udara = 1.22 kg/m3CO2= 1.8 kg/m3BM Udara = 79 % N2
+ 21% O2 = 0.79 (28) + 0.21 (32) = 22.12 + 6.72= 28.84 29BM Air=
18BM CO2 = 44
a. Reaksi yang terjadiCO2(g) +NaOH(aq) NaHCO3(aq) NaOH(aq)
+NaHCO3Na2CO3(s) +H2O(l) CO2(g) +2NaOH(aq) Na2CO3(s) +H2O(l)
b. Perhitungan LajuCO2 dan udara yang terabsorb serta mencari
fraksi molt = 5 menit Mencari konsentrasi H2CO3 yang terbentuk
= 1.5 x 10-3 M Mencari konsentrasi gas CO2 yang terabsorp
= 1.5 x10-3 mol/liter Mencari laju absorpsi gas CO2dan udara ke
dalam larutan NaOHVolume Larutan = 20 L
= 6 x 10-3 mol/menitV2= laju mol udara + laju mol CO2= 1.68=
1.686
t = 10 menit Mencari konsentrasi H2CO3 yang terbentuk
= 2.5 x 10-3 M Mencari konsentrasi gas CO2 yang terabsorp
= 2.5 x10-3 mol/liter Mencari laju absorpsi gas CO2dan udara ke
dalam larutan NaOHVolume Larutan = 20 L
= 5 x 10-3 mol/menitV2= laju mol udara + laju mol CO2= 1.68=
1.685
t = 15 menit Mencari konsentrasi H2CO3 yang terbentuk
= 3.5 x 10-3 M Mencari konsentrasi gas CO2 yang terabsorp
= 3.5 x10-3 mol/liter Mencari laju absorpsi gas CO2dan udara ke
dalam larutan NaOHVolume Larutan = 20 L
= 4.67 x 10-3 mol/menitV2= laju mol udara + laju mol CO2= 1.68=
1.68467
t = 20 menit Mencari konsentrasi H2CO3 yang terbentuk
= 8 x 10-3 M Mencari konsentrasi gas CO2 yang terabsorp
= 8 x10-3 mol/liter Mencari laju absorpsi gas CO2 ke dalam
larutan NaOHVolume Larutan = 20 L
= 8 x 10-3 mol/menitV2= laju mol udara + laju mol CO2= 1.68=
1.688
B. Perhitungan dengan perhitungan hukum Henry t = 5 menitN NaOH
(L)= = N udara (V)= 1.68XA0 = 0YA1 = 1640XA1YA0 =
XA1 = 2.032x10-6YA1= 1640 XA1=0.00333 t = 10 menitN NaOH (L)= =
N udara (V)= 1.68 XA0 = 0YA1 = 1640XA1YA0 =
XA1 = 1.626x10-6YA1= 1640 XA1=0.00267
t = 15menitN NaOH (L)= = N udara (V)= 1.68 XA0 = 0YA1 =
1640XA1YA0 =
XA1 = 1,59x10-6YA1= 1640 XA1=0.00261
t = 20menitN NaOH (L)= = N udara (V)= 1.68 XA0 = 0YA1 =
1640XA1YA0 =
XA1 = 2.706x10-6YA1= 1640 XA1=0.00444
No.Waktu (menit)XA1YA1
1.52.032x10-60.00333
2.101.626x10-60.00267
3.151,59x10-60.00261
4.202.706x10-60.00444
C. Menentukan titik garis operasi t = 5menityn+1 = yn+1 = yn+1 =
0.00358 t = 10menityn+1 = yn+1 = yn+1 = 0.00284 t = 15 menityn+1 =
yn+1 = yn+1 = 0.00278 t = 20menityn+1 = yn+1 = yn+1 = 0.00472
No.Waktu (menit)XnYn+1
1.52.032x10-60.00358
2.101.626x10-60.00284
3.151,59x10-60.00278
4.202.706x10-60.00472
D. Mencari jumlah tahap
Tahapan kesetimbangannya, yaitu 10 Tahap
Kurva Waktu Vs Konsentrasi CO2 terabsorp
Kurva Waktu Vs Laju alir CO2 terabsorp
V. PEMBAHASANAbsorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu
campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan
pelarut 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. Pada praktikum ini, absorpsi gas yang dilakukan adalah
absorpsi kimia. Absorpsi kimia merupakan absorbsi dimana gas
terlarut didalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi
kimia. Gas yang diabsorp dalam praktikum ini adalah CO2 yang
terkandung dalam udara, sedangkan zat yang berperan sebagai
absorben atau larutan penyerap adalah larutan NaOH. Proses absorpsi
ini dipengaruhi oleh hal. Yaitu : Temperatur. Proses absorpsi pada
praktikum ini dilakukan pada suhu ruang, yaitu sekitar 25oC. Laju
alir udara, CO2, dan larutan NaOH. Laju alir udara pada praktikum
ini adalah 40 L/menit, Laju gas CO2 adalah 2L/menit, dan Laju
larutan NaOH adalah 3.4 L/menit. Konsentrasi absorben (NaOH).
Larutan NaOH yang digunakan adalah NaOH 0.0125 M, yaitu 10 gr NaOH
dalam 20L air. Waktu proses. Waktu proses absorpsi dalam praktikum
ini adalah 20 menit dengan waktu 1 siklus 15detik. Dengan dilakukan
sampling setiap 5 menit, untuk menganalisis jumlah CO2 yang
terbentuk. Tinggi dan diameter kolom. Besarnya tinggi dan diameter
kolom akan mempengaruhi waktu tinggal dan jumlah zat yang bereaksi.
Adanya Packing/Kolom isian. Fungsi utama packing ini adalah untuk
memperluas permukaan kontak. Semakin luas permukaan kontak,
diharapkan semaki banyak zat yang saling bertumbukan dan mengalami
reaksi. Proses absorpsi pada praktikum ini dilakukan dengan sistem
aliran counter-current/berlawanan arah dimana zat dengan fasa berat
(absorben/larutan NaOH) masuk dari atas kolom agar turun kebawah
dengan menggunakan spray, sedangkan zat dengan fasa ringan (udara)
masuk dari bawah kolom mengikuti gaya gravitasi. Sistem Spray
digunakan untuk memperkecil partikel zat cair dan dengan bantuan
packing maka luas permukaan kontak antara fasa ringan dan fasa
berat akan bertambah, serta menjadi tahanan antara aliran fasa
berat dengan aliran fasa ringan dan mengakibatkan bidang sentuh
antara air dan udara jadi semakin besar. Berikut reaksi yang
terjadi pada praktikum ini :CO2(g) + NaOH(aq) NaHCO3(aq) NaOH(aq) +
NaHCO3 Na2CO3(s) + H2O(l) CO2(g) + 2NaOH(aq) Na2CO3(s) +
H2O(l)Untuk mengetahui Konsentrasi CO2 yang terbentuk, maka
dilakukan titrasi larutan produk setiap 10ml/5 menit dengan titran
larutan HCl 0.1M. Larutan produk dari praktikum ini adalah larutan
Na2CO3, dengan menggunakan perbandingan koefisian CO2 dan Na2CO3
berdasarkan reaksi maka didapatlah Konsentrasi CO2 terabsorb.
Berikut disajikan dalam tabel : Waktu(menit)Volume HCl 0.1
MKonsentrasi CO2 terabsorb
00.2 ml1 x 10-3 M
50.3 ml1.5 x 10-3 M
100.5 ml2.5 x 10-3 M
150.7 ml3.5 x 10-3 M
201.6 ml8 x 10-3 M
Dari tabel diatas dapat dilihat, Konsentrasi CO2 terabsorb
berbanding lurus dengan waktu dan volume larutan titran. Semakin
lama waktu proses, akan semakin pekat CO2 terabsorb, dan semakin
pekat produk yang terbentuk yaitu Na2CO3.Untuk mencari jumlah tahap
kesetimbangan digunakan metode McCabe-Thile yaitu :1) Membuat kurva
kesetimbangan.2) Membuat garis operasi. 3) Mencari tahap dengan
cara menghubungkan garis operasi dengan garis kesetimbangan berupa
anak tangga. Jumlah total anak tangga menyatakan jumlah tahap
kesetimbangan.Pada praktikum ini didapatkan jumlah kesetimbangan
sebanyak 10 tahap.
VI. KESIMPULAN1. Proses absorpsi bertujuan untuk menghilangkan
senyawa yang tidak diinginkan dalam produk. Komponen yang di
absorpsi adalah CO2 oleh larutan NaOH.2. Umpan bagian bawah kolom
absorpsi adalah gas (CO2) sedangkan umpan bagian atas adalah fasa
cair (NaOH)3. Alat yang digunakan adalah menara absorpsi dengan
benda isi (packing column) berupa packing yang berfungsi untuk
memperbesar permukaan kontak antara air dan gas yang akan terlarut
dalam air.4. Pada praktikum ini jumlah tahap kesetimbangan operasi
absorpsi ini adalah 10 tahap.
VII. DAFTAR PUSTAKA1. Niniek Lintang Bahan Ajar Proses Pemisahan
dan Pemurnian Jurusan Teknik Kimia 20102. Robert H Perry "Chemical
Engineering Handbook" Mc Grow-hill Fourth Edition, USA,1998