LAPORAN RESMI PRAKTIKUM PROSES KIMIA Materi : ABSORBSI CO 2 DENGAN LARUTAN NaOH Oleh : Alfiyanti NIM. 21030113120071 Andika Eko Mahendro NIM. 21030113140179 Nabila Rahmanastiti NIM. 21030113140177 LABORATORIUM PROSES KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO
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
LAPORAN RESMI
PRAKTIKUM PROSES KIMIA
Materi :
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
Oleh :
Alfiyanti NIM. 21030113120071
Andika Eko Mahendro NIM. 21030113140179
Nabila Rahmanastiti NIM. 21030113140177
LABORATORIUM PROSES KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2015
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
HALAMAN PENGESAHAN
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM PROSES KIMIA
Nama/NIM : Alfiyanti / 21030113120071
Nama/NIM : Andika Eko Mahendro / 21030113140179
Nama/NIM : Nabila Rahmanastiti / 21030113140177
Judul : Absorbsi CO2 dengan Larutan NaOH
Semarang, 28 Mei 2015
Telah Menyetujui,
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015 ii
Dosen Pembimbing
Dr. Andri Cahyo Kumoro, ST., MT.NIP. 197405231998021001
Asisten Pembimbing
Vicky Kartika FirdausNIM.21030112130146
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
PRAKATA
Puji sukur dihaturkan kepada tuhan yang maha esa, atas karena limpahan rahmat dan
hidayahnya laporan resmi dengan judul “Absorbsi CO2 dengan Larutan NaOH”, dapat
diselesaikan dengan tanpa suatu halangan apapun. Laporan resmi ini disusun untuk memenuhi
tugas mata kuliah praktikum proses kimia. Terciptanya laporannya ini tentunya dengan
bantuan dan doa dari seluruh pihak yang bersangkutan oleh karena itu diucapkan terimakasih
kepada :
1. Dr. Andri Cahyo Kumuro, ST.,MT. Selaku dosen pembimbing materi Absorbsi CO2
kembali menggunakan HCl hingga warna jingga berubah menjadi merah. Mencatat
kebutuhan titran.
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201510
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
BAB IV
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV.2.1. Hasil Percobaan
Tabel 4.1 Data Hasil CO2 Terserap pada Berbagai Laju Alir NaOH
t 4 ml/s 6 ml/s 8 ml/s
0 0.088 0.735 0.142
1 0.34 0.693 0.124
2 0.202 0.687 0.131
3 0.17 0.735 0.136
4 0.216 0.696 0.133
5 0.298 0.711 0.133
6 0.316 0.69 0.134
7 0.284 0.675 0.136
8 0.276 0.666 0.132
9 0.292 0.78 0.132
10 0.298 0.69 0.134
Tabel 4.2 Data Nilai Kga, KLa, dan K2
Laju Alir NaOH Kga KLa K2
1 0.002172 1.09 x 10-112.76 x 1034
1,25 0.001633 8.55 x 10-12 4.58 x 1035
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201511
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
1,5 0.007464 3.53 x 10-12 8.54 x 1035
IV.2.2. Pembahasan
IV.2.1. Pengaruh Laju Alir NaOH Terhadap Jumlah CO2 Yang Terserap
1 1.25 1.50
0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
laju alir NaOH (L/menit)
mo
l C
O2
ya
ng
ter
ab
sorb
si
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH terhadap Jumlah Mol CO2 Terserap
Gambar 4.1 menunjukkan banyaknya mol CO2 rata-rata yang terserap pada proses
absorbs CO2 dengan NaOH pada 3 laju alir yang berbeda. Pada laju alir 1L/menit
jumlah CO2 rata-rata yang terserap yaitu 0.8684 mol, pada laju alir NaOH 1,25L/menit
jumlah CO2 rata-rata yang terserap yaitu 0.6529 mol, dan pada laju alir NaOH
1,5L/menit jumlah CO2 rata-rata yang terserap yaitu 0.2984 mol.
Dari gambar 4.1 dapat disimpulkan, semakin besar laju alir maka jumlah mol CO2
yang terserap justru menurun.Hal ini dikarenakan pada operasi absorbsi dengan laju alir
besar, waktu kontak antara NaOH dengan CO2 untuk jumlah molekul yang sama akan
semakin kecil. Waktu kontak yang singkat ini menyebabkan transfer massa yang terjadi
lebih sedikit dan jumlah CO2 yang terserap juga lebih sedikit (Fuad dan Januar, 2009).
IV.2.2. Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap Kga
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201512
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60
0.0020.0040.0060.008
0.010.0120.0140.0160.018
0.02
laju alir NaOH(L/menit)
Kga
(mol
/m3P
a)
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH vs Kga
Seperti terlihat pada Gambar 4.2 nilai Kga untuk variabel dengan laju alir NaOH 1
mL/s adalah 0.0022 mol/m3 Pa, pada laju alir NaOH 1,25L/menit nilai Kga sebesar
0.0016 mol/m3 Pa, sedangkan pada kondisi laju alir NaOH 1,5L/menit nilai Kga sebesar
0.0075 mol/m3 Pa.
Pada percobaan kami terjadi kontak antara gas CO2 dan penyerap basa yaitu
NaOH pada absorber, maka proses ini termasuk dalam absorbsi kimia, di mana gas
terlarut dalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia. Absorbsi kimia
mempengaruhi peningkatan koefisien perpindahan massa (Kga) disebabkan oleh
cepatnya laju transfer massa sebagai akibat beda CO2 di fase larutan yang cukup besar.
Pada Gambar 4.2 dapat disimpulkan bahwa semakin besar laju aliran NaOH maka nilai
tetapan perpindahan massa CO2 semakin besar. Hal ini dapat terjadi karena semakin
tinggi laju alir cairan, maka kontak fase antara gas dengan cairan menjadi bertambah,
sehingga jumlah gas yang dapat berpindah dari fase gas ke fase cairan juga semakin
besar (Kumoro dan Hadiyanto, 2000).
IV.2.3. Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap KLa
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201513
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60
2
4
6
8
10
12
laju alir NaOH(L/menit)
KL
a x
1012
(m
ol/m
3Pa)
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH Vs KLa
Gambar 4.3 Hubungan laju alir terhadap nilai Kla (tetapan perpindahan massa)
Dari Gambar 4.3 dapat diketahui nilai Kla untuk variabel dengan laju alir
NaOH 1L/menit adalah 1.09x10-11, pada laju alir NaOH 1,25L/menit nilai Kla adalah
sebesar 8.55x10-12, sedangkan pada kondisi laju alir NaOH 1,5L/menit nilai Kla sebesar
3.53x10-12
Pada percobaan yang telah kami lakukan, didapatkan nilai KLa menunjukkan
penurunan. Penurunan KLa disebabkan oleh CO2 difase larutan banyak sehingga seolah-
olah homogen difase cair. Selain itu aliran pada packed column belum mencapai
keadaan steady, sehingga mempengaruhi kontak antara gas CO2 dengan larutan NaOH
didalam packed column (Rizky dan Yuli, 2009)
IV.2.4. Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap K2
0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60
10
20
30
40
50
60
70
80
90
laju alir NaOH (L/menit)
K2 (m
ol/m
3Pa)
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Laju Alir NaOH vs K2
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201514
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
Dari gambar diatas dapat dilihat hubungan antara laju alir NaOH dengan nilai k2.
Pada laju alir 1L/menit nilai k2 yang diperoleh adalah 2.76x1034mol/m3 Pa, sedangkan
pada laju alir 1,25L/menit nilai k2 adalah 4.58x1035mol/m3 Pa, dan pada laju alir
1,5L/menit nilai K2 meningkat menjadi 8.54x1035 mol/m3 Pa.
Dilihat dari Gambar 4.4 nilai k2 semakin meningkat seiring bertambahnya
kecepatan laju alir NaOH. Hal ini terjadi dikarenakan dengan bertambahnya laju alir
NaOH maka akan menyebabkan terjadinya aliran turbulen yang menyebabkan molekul
fluida bergerak kesegala arah dan menimbulkan tumbukan antar partikel yang semakin
membesar. Disini kondisi steady sudah tercapai, dimana jumlah CO2 yang terserap oleh
larutan NaOH jumlah nya sudah konstan. Hubungan antara faktor tumbukan dengan
harga k2 dapat digambarkan melalui rumus Arrhenius :
k=A e−ERT
Dimana :k = nilai konstanta kecepatan reaksiA = faktor tumbukanE = energi aktivasiR = konstanta gasT = suhu
Berdasarkan rumus Arhenius diatas dapat dilihat bahwa semakin besarnya
tumbukan antar partikel maka nilai K2 juga akan semakin besar. Sehingga semakin
besar laju alir NaOH akan menyebabkan nilai K2 meningkat (Leavenspiel, 1972)
Kemudian pada variabel 2 ke 3 mengalami kenaikan nilai k disebabkan
bertambahnya laju alir NaOH maka akan menyebabkan terjadinya aliran turbulen yang
menyebabkan molekul fluida bergerak kesegala arah dan menimbulkan tumbukan antar
partikel yang semakin membesar. Jadi, semakin besar laju alir NaOH akan membuat
nilai k2 semakin besar pula (Kusnarjo, dkk. 2009)
IV.2.5.Jumlah CO2 Yang Terserap Sebagai Fungsi Waktu
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201515
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
0 2 4 6 8 10 120
0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
Variabel 1L/menit
Variabel 1,25L/menit
Variabel 1,5L/menit
Waktu(menit)
n C
O2
(mol
)
Gambar 4.5 GrafikHubunganJumlah CO2TerserapTerhadapWaktu
Dari hasil percobaan, dapat dilihat bahwa hasil jumlah CO2 yang terserap
berbanding lurus. Semakin lama waktu yang digunakan dalam proses absorbsi, maka
akan semakin banyak juga gas CO2 yang terserap dalam NaOH dalam absorber.
Pada variabel laju alir pada percobaan yang kami lakukan, kurva yang dihasilkan
cenderung membentuk garis lurus yang konstan. Pada kondisi ini, CO2 yang diinjeksi ke
dalam aliran NaOH bisa jadi tidak terserap secara sempurna akibat laju alir yang terlalu
cepat. Pada laju alir yang besar, waktu kontak antara CO2 dan NaOH relative singkat,
sehingga tidak terabsorpsi secara optimal. Hasilnya menunjukkan bahwa kurva yang
terbentuk cenderung konstan membentuk garis lurus (Fuad dan Yanuar, 2009)
BAB V
PENUTUP
V.1.Kesimpulan
1. Semakin besar laju alir NaOH maka jumlah CO2 yang terserap semakin kecil
2. Semakin besar laju alir NaOH, nilai Kga akan semakin besar.
3. Semakin besar laju alir NaOH , nilai Kla akan semakin kecil.
4. Semakin besar laju alir NaOH, nilai k2 akan semakin besar.
5. Jumlah CO2 yang terserap berbanding lurus terhadap waktu.
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201516
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
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.
DAFTAR PUSTAKA
Arai, 2007, Absorbsi Gas CO2Dengan NaOH, http://tekimerzitez.wetpaint.com
Coulson, J.M. dan Richardson, J.F., 1996, Chemical Engineering: Volume 1: Fluid th flow, heat transfer and mass transfer, 5 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.
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201517
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
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, 2 ed. John Wiley and Sons, Inc., New York, NY, USA, pp. 210-213, 320-326.
Maarif, Fuad dan Januar Arif F. 2009,Absorbsi Gas Karbondioksida (CO2) dalam Biogas dengan Larutan NaOH secara Kontinyu..
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
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.
Rizkya dan Yuli. 2009. Model Absorpsi Gas CO2 Dalam Larutan K2CO3 Dengan Promotor MDEA Pada PackedColumn.
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.
LABORATORIUM PROSES KIMIA 201518
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
LEMBAR PERHITUNGAN
A. PERHITUNGAN REAGEN
Larutan NaOH 0,5 N sebanyak 15 Liter
N= mMr
×1000
V×Valensi
0,5= m40
×100015000
×1
m=300 gram NaOH
Larutan HCl 0,4 N
VHCl=0,4 × 36,5× 1000 ml1,167 × 0,25× 1000
VHCl=50,04 ml
B. PERHITUNGAN FRAKSI RUANG KOSONG
Vvoid=85 cm3
D=2,3 cm; H=33 cm
Vt=π × D2 × H4
¿ 3,14 ×2,32 ×334
¿137,037 cm3
ε=VvoidVt
¿ 85 cm3
137,037 cm3
¿0,62027
C. OPERASI ABSORBSI
∆Z = 3,5 cm = 0,035m
P = 6 bar
Q = 1 L/min , 1,25 L/min , 1,5 L/min
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015A-1
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
T = 30 C = 303 K
D. PERHITUNGAN LAJU ALIR
Massa jenis raksa= 13,534 Kg/m3
Massa jenis CO2= 1,977 Kg/m3
D 1=4,9 cm; s1=14
× π × D2=1,8× 10−3 m3
D 2=2,3 cm ;s 2=14
× π × D2=0,4 ×10−3 m3
E. PERHITUNGAN LAJU ALIR PADA KOMPRESOR CO2
−∆ P=∆ Z (ρraksa−ρ co2)ggc
−∆ P=0,035(13,534−1,977) 9,81
−∆ P=3,964 ba r
V co2=√ 2 α × gc ×( −∆ Pρraksa
−Σ F)
( s1s2 )−1
V co2=√ 2 ×1 ×(3,9641,977
−0)
( 1,80,4 )−1
V co2=1,07ms
Laju alir CO2¿V co2 × s2
¿1,07ms
×60 s
menit×0,4 × 10−3 m3×
1000 L
1m3=25,68
Lmenit
F. PERHITUNGAN LAJU ALIR UDARA
−∆ P=∆ Z (ρraksa−ρudara) ggc
−∆ P=0,01(13,534−1,21) 9,81
−∆ P=1,208 ¿̄
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015A-2
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
V udara=√ 2α × gc×( −∆ Pρudara
−Σ F)
( s1s2 )−1
V udara=√ 2 ×1 ×( 1,2081,21
−0)
( 1,80,4 )−1
V udara=0,57ms
Laju alir udara ¿V udara× s1
¿0,57ms
×60 s
menit×1,8 ×10−3 m3 ×
1000 L
1 m3=61,56
Lmenit
G. PENENTUAN KADAR CO2 MULA MULA
Q udara = Q2
Q CO2 = Q1 Q gasses to coloumn = Q3
NERACA TOTAL :
Q3¿Q 1+Q2
Q3¿25,68L
menit+61,56
Lmenit
=87,24L
menit
Neraca komponen untuk CO2 :
C3×Q 3=Q1 ×C 1+Q 2 ×C 2 (C 2=0)
C3¿C 1 x Q1
Q 3
Tekanan CO2 dalam tabung
C1¿6 ¿̄
0,08314 x L . ¿̄gmol . K
× 303 K=¿¿¿0,238
gmolL
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015A-3
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
C3¿0,238
gmolL
×25,68L
menit
87,24L
menit
=0,07gmol
L
H. Perhitungan hasil percobaan
Jika a > b, maka
n Na2CO3 = 2 b × N HCl
val ×V sampel
n NaHCO3 = (a−b)× N HClval ×V sampel
Jika a < b, maka
n Na2CO3 = 2 a× N HCl
val ×V sampel
n NaHCO3 = (b−a)× N HClval ×V sampel
Variabel 1 : Q= 1 L/menit
t menit a ml b ml n Na2CO3 n NaHCO3 n CO2 terserap N
0 3,8 0,6 0,024 0,064 0,0880
1 11,5 5,5 0,22 0,12 0,340.14552
2 7,6 2,5 0,1 0,102 0,2020.172912
3 6 2,5 0,1 0,07 0,170.21828
4 4 6,8 0,16 0,056 0,2160.369792
5 11,8 3,1 0,124 0,174 0,2980.63772
6 14 1,8 0,072 0,244 0,3160.811488
7 12,5 1,7 0,068 0,216 0,2840.850864
8 12,2 1,6 0,064 0,212 0,2760.945024
9 12,9 1,7 0,068 0,224 0,2921.124784
10 12,3 2,6 0,104 0,194 0,2981.27544
108,6 27,9 1,104 1,676 2,78 0.595620
Variabel 2 : Q = 1,25L/menit
LABORATORIUM PROSES KIMIA 2015A-4
ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH
t menit a ml b ml n Na2CO3 n NaHCO3 n CO2 terserap N
0 12 11.5 0.72 0.015 0.7350
1 11 12.1 0.66 0.033 0.6930.296604
2 9.8 13.1 0.588 0.099 0.6870.588072
3 10.1 14.4 0.606 0.129 0.7350.94374
4 11.2 12 0.672 0.024 0.6961.191552
5 11.2 12.5 0.672 0.039 0.7111.52154
6 10.8 12.2 0.648 0.042 0.691.77192
7 10.5 12 0.63 0.045 0.6752.0223
8 11 11.2 0.66 0.006 0.6662.280384
9 12 14 0.72 0.06 0.783.00456
10 10.1 12.9 0.606 0.084 0.692.9532
10.88182
12.53636 0.652909 0.052364 0.705273
1.506715636
Untuk NaOH 0,15 N ; Q = 1,5L/menit
t menit a ml b ml Na2CO3 NaHCO3 CO2 terserap N CO2 N