Upload
martha-manullang
View
218
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Hidrogen Sulfida
Citation preview
PERANCANGAN INSTRUMEN UNTUK
DETEKSI GAS HIDROGEN SULFIDA
Dosen Pembimbing Dr. Melania Suweni Muntini,MT
PRESENTED BY: Arfini Dwi Jayanti NRP 1106 100 002
JURUSAN FISIKA Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2011
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
1. PENDAHULUAN
2. TINJAUAN PUSTAKA
3. METODOLOGI
PENELITIAN
4. ANALISA DATA DAN
PEMBAHASAN
5. KESIMPULAN
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Latar belakang
Hidrogen sulfida (H2S)
merupakan gas yang
tidak berwarna, beracun,
mudah terbakar dan
berbau. Gas ini dapat
membahayakan bagi
kesehatan manusia jika
terhirup dalam ambang
batas konsentrasi
tertentu.
Untuk menghindari dari hal
yang merugikan dan
membahayakan tersebut maka
dibutuhkan suatu instrumen
untuk mendeteksi secara dini
konsentrasi hidrogen sulfida
(H2S). Alat pengukur
konsentrasi gas hidrogen
sulfida (H2S) merupakan
prototipe dari alat pengukur
konsentrasi gas hidrogen
sulfida (H2S).
TUJUAN PENELITIAN
Merancang dan membuat
prototipe sistem instrumen
pengukuran gas hidrogen
sulfida (H2S).
Mengukur konsentrasi
gas H2S dengan
menggunakan prototype
sistem instrument yang
telah dibuat
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Batasan masalah
Jenis sensor yang digunakan untuk
mendeteksi gas hidrogen sulfida adalah
sensor TGS825
Hasil pengukuran kadar gas hidrogen
sulfida ditampilkan pada LCD
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Tinjauan Pustaka
H2S (Hidrogen sulfida) adalah gas
yang tidak berwarna, beracun, mudah
terbakar dan berbau seperti telur
busuk
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Dampak gas hidrogen sulfida
Tingkat H2S (PPM) Efek pada manusia
0.13 Bau minimal yang masih terasa
4.6 Mudah dideteksi, bau yang
sedang
10 Permulaan iritasi mata dan mulai
berair
27 Bau yang tidak enak dan tidak
dapat ditoleransi lagi
100 Batuk-batuk, iritasi mata dan
indera penciuman sudah tidak
berfungsi
200-300 Pembengkakan mata dan rasa
kekeringan di tenggorokan
500-700 Kehilangan kesadaran dan bisa
mematikan dalam waktu 30 - 1
jam
Lebih dari 700 Kehilangan kesadaran dengan
cepat dan berlanjut kematian SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Sensor adalah peralatan yang
digunakan untuk merubah suatu
besaran fisis menjadi besaran listrik
sehingga dapat dianalisa dengan
rangkaian listrik.
Sensor gas merupakan suatu alat
yang mampu mendeteksi perubahan
kondisi lingkungan dan kemudian
menghasilkan suatu sinyal listrik
yang besarnya sebanding dengan
konsentrasi suatu gas
Dalam penelitian ini digunakan
sensor gas TGS825
TGS 825
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Ilustrasi ketika adanya gas penyerapan oksigen
Ilustrasi penyerapan gas H2S
di dalam sensor
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Bahan detektor gas H2S adalah timah dioksida, Ketika bahan timah dioksida dihangatkan pada temperatur tertentu, maka oksigen akan diserap dari permukaan kristal, sehingga oksigen akan bermuatan negatif. Hal ini dikarenakan permukaan kristal akan mendonorkan elektron pada oksigen dari bahan timah. Di dalam sensor, arus listrik mengalir melewati daerah sambungan (grain boundary) dari bahan timah dioksida. Pada daerah sambungan, penyerapan oksigen mencegah muatan untuk bergerak bebas. Jika konsentrasi gas menurun, proses dioksidasi akan terjadi. Rapat permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang dan akan mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang dari daerah sambungan. Resistansi menurun saat gas H2S terdeteksi.
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
metodologi Pembuatan Gas H2S Murni
Dengan menggunakan bahan FeS yang di reaksikan dengan
HCl (1M)
FeS + 2HCl FeCl2 + H2S
Warna reaksi yang dihasilkan
Perancangan
instrumentasi
Perancangan Instrumen Sistem
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Pada larutan absorben terbuat dari
ZnSO4.7H2O yang berfungsi untuk
menangkap gas H2S
Proses Kalibrasi di Balai Hiperkes
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Flow rate
Pemanas
Tempat reaksi
FeS + HCl
Penampung gas H2S Larutan Absorben
sensor
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Hasil dan pembahasan Proses Pembuatan Gas
Hidrogen Sulfida
No Massa
FeS(gr)
Volume
HCl
1M(ml)
1 0.04 1
2 0.06 1.5
3 0.08 2
4 0.11 2.5
5 0.13 3
6 0.19 4.5
Table 4.1 variasi komposisi massa FeS dan volume HCl (1M)
Table 4.1 variasi komposisi massa FeS
dan volume HCl (1M
Maka mol FeS =
Untuk mencari konsentrasi gas hidrogen sulfida
dapat digunakan persamaan sebagai berikut
Mol X = massa X/Mr X
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
FeS + 2HCl FeCl2 + H2S 45x 10-5 mol 2 x 10-3mol 0 0
45x 10-5 mol 45x 10-5 mol 45x 10-5 mol 45x 10-5 mol
0 155x10-5mol 45x 10-5 mol 45x 10-5 mol
Dari reaksi tesebut dapat dilihat bahwa H2S yang terbentuk sebesar 45x 10-5 mol. Sehingga dapat dicari konsentrasi gas yg terbentuk.
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
mol H2S = massa H2S /Mr H2S
Massa H2S= mol H2S x Mr H2S
= 45 x 10-5 x 34
= 1530 x 10-5 gr
= 1530 x 10-2 mg
ppm H2S = 1530 x 10-2 mg/20 liter
= 76.5 x 10-2 mg/liter
= 76.5 x 10-2 ppm
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Variasi massa dan hasil perhitungan
No Massa
FeS(gr)
Volume
HCl
1M(ml)
Konsentra
si H2S
(ppm)
1 0.04 1 0.765
2 0.06 1.5 1.156
3 0.08 2 1.56
4 0.11 2.5 2.125
5 0.13 3 2.38
6 0.19 4.5 3.57
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Hasil kalibrasi ppm Vout
0.0286 0.35
0.0884 0.415
0.748 0.612
0.78 0.658
1.8411 0.967
1.975 0.997
2.5632 1.302
4.2631 1.89
4.3508 1.906
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Pengujian alat ukur
Proses reaksi antara FeS dengan HCl pada suhu
57 0C
V= 0.357 (volt/ppm)Q
(ppm) + 0.350 (volt)
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Waktu RESPON Sensor
Rangkaian pengkondisi sinyal
Pengamatan Tegangan keluaran sistem sensor mulai awal penyalaan
hingga mencapai tegangan yang stabil disebut waktu respon sensor
Tegangan keluaran sistem sensor dapat dianalisa dari persamaan pada
rangkaian ekivalen instrumen-nya
Rangkaian Dasar Sensor
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Rangkaian sistem sensor Apabila rangkaian dasar sensor dan rangkaian pengkondisi sinyal
dikoneksikan, maka
Dengan Vin(t)= 5 - 16.66 e-0.9514t
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
apabila Vin(t)= 5-16.6 e-0.9514t disubtitusikan ke persamaan Vout(t) dari
rangkaian ekivalen, maka
Sehingga Kurva persamaan Vout(t) yang terbentuk adalah sebagai
berikut
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0 10 20 30 40 50
kelu
aran
Se
nso
r (v
olt
)
waktu (detik)
Kurva waktu respon dari sistem instrumen diambil secara
experiment, di tunjukan pada gambar dibawah ini.
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Ploting kurva waktu respon
sensor dari persamaan dan
hasil ekperiment
selisih tegangan antar persamaan
model matematika dengan hasil
respon waktu adalah 0.44 volt
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
grafik respon diatas, ketika awal penyalaan rangkaian sistem sensor, maka tegangan keluaran sensor mulai naik hingga mencapai 0,74 Volt. Kemudian mulai turun hingga mencapai keadaan stabilnya.
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Kesimpulan Sistem instrumentasi ini dapat mendeteksi adanya gas
H2S.
Kalibrasi dan karakterisasi sensor gas hidrogen sulfida
pada sistem instrumentasi menghasilkan funsi transfer
V= 0.357 (volt/ppm)Q (ppm) + 0.350 (volt)
Model matematika yang diturunkan menunjukkan bahwa
rangkaian sistem sensor adalah persamaan orde satu
Karakteristik sensor yang diperoleh dari waktu tanggap
sensor untuk pemanasan sensor pada detik ke 25
SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011
Sekian terima kasih SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR
SELASA, 25 JANUARI 2011