Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

  • View
    214

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    1/27

    i

    LAPORAN RESMIPRAKTIKUM PROSES KIMIA

    Materi :

    ABSORBSI CO2 DENGAN LARUTAN NaOH

    Oleh :

    Gilang Ruhinda Putra 21030113140172

    Lathifah Kurnia Nur F. 21030113120089

    Pradipta Abdurrahman P. 21030113140192

    LABORATORIUM PROSES KIMIA

    JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

    UNIVERSITAS DIPONEGORO

    SEMARANG

    2015

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    2/27

    ii

    HALAMAN PENGESAHAN

    LAPORAN PRAKTIKUM PROSES KIMIA

    MATERI : Absorbsi CO2 dengan Larutan NaOH

    Kelompok : 25/Kamis

    Anggota Kelompok :

     Nama/NIM : Gilang Ruhinda Putra /21030113140172

     Nama/NIM : Lathifah Kurnia Nur F. /21030113120089

     Nama/NIM : Pradipta Abdurrahman P. /21030113140192

    Semarang, November 2015

    Telah Menyetujui

    Asisten Pengampu

    Joe Epridoena Sinulingga

     NIM. 21030112130118

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    3/27

    iii

    RINGKASAN

     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 absorbsiCO2  dengan NaOH bertujuan untuk mempelajari pengaruh laju alir NaOH

    terhadap jumlah CO2  terserap, menentukan besar koefisien perpindahan massa

     pada proses absorbsi, dan menentukan waktu terhadap proses absorbsi.

     Pada percobaan ini, variabel tetapnya adalah konsentrasi NaOH sebesar 0,3

     N, beda waktu pengambilan sampel, yaitu 1 menit dan tekanan operasi 1 atm,

    variable berubahnya laju alir NaOH 1 ml/s, 2 ml/s, 3 ml/s. Percobaan ini diawali

    dengan membuat larutan NaOH 0,3 N 15 liter.Kemudian adalah proses absorbsi

     yaitu NaOH dipompa dan diumpankan pada bagian atas menara pada laju alir

     sesuai variabel, dan gas CO2 dipompa melalui bagian bawah absorber. Larutan

     NaOH dan CO2  dibiarkan saling kontak. Sebanyak 10 ml sampel diambil dari

    bagian dasar menara dengan interval 1 menit dan dianalisis kadar CO2 dengancara titrasi acidi alkalimetri.

     Dari hasil percobaan didapat bahwa semakin besar laju alir NaOH maka

     semakin sedikit CO2  yang terserap, dikarenakan waktu kontak antara NaOH

    dengan CO2 untuk jumlah molekul yang sama akan semakin kecil. Semakin besar

    laju alir NaOH maka nilai kga semakin besar akibat meningkatnya transfer massa

    antar fase gas-cair antara CO2 dan NaOH. Semakin besar laju alir NaOH maka

    nilai k  La kecil karena aliran pada packed column belum mencapai keadaan steady

     state . Peningkatan laju alir juga akan meningkatkan nilai k2, karena laju alir yang

    tinggi menyebabkan terjadinya tumbukan yang tinggi, sehingga konstanta laju

    reaksi meningkat.

     Kesimpulan dari percobaan ini adalah semakin besar laju alir NaOH maka

    nilai Kga dan k2 semakin besar sementara k  La dan CO2 yang terserap makin kecil.

    Saran yang dapat diberikan antara lain Jenis larutan penyerap divariasi agar

    dapat meninjau larutan penyerap terbaik untuk menyerap gas CO2. Rangkaian alat

    absorbsi CO2 ditambah dengan kontrol laju alir agar data yang diperoleh lebih

    valid.

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    4/27

    iv

    PRAKATA

    Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa berkat rahmat

    dan hidayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Proses

    Kimia yang berjudul “Absorbsi CO2 dengan Larutan NaOH” dengan lancar. 

    Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak,

    maka laporan ini tidak akanterselesaikan. Oleh karena itu dalam kesempatan ini

     penulis mengucapkan terimakasih kepada :

    1.  Bapak Dr. Andri Cahyo Kumoro, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing

    materi Absorbsi CO2 dengan Larutan NaOH.

    2. 

    Minaco Rino selaku koordinator asisten Laboratorium Proses Kimia.

    3.  Joe Epridoena Sinulingga selaku asisten pengampu materi Absorbsi

    CO2 dengan Larutan NaOH.

    4.  Segenap teman-teman yang telah memberikan dukungan baik materil

    maupun spiritual.

    Penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan bagi

    segenap pembaca umumnya. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

    sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari berbagai pihak sangat diharapkan

    untuk menuju kesempurnaan laporan ini.

    Semarang, Desember 2015

    Penulis

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    5/27

    v

    DAFTAR ISI 

    HALAMAN JUDUL .......................................................................................... iHALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. ii

    RINGKASAN .................................................................................................. iii

    PRAKATA .......................................................................................................... iv

    DAFTAR ISI ..................................................................................................... v

    DAFTAR TABEL ............................................................................................ vi

    DAFTAR GAMBAR  ...................................................................................... vii

    DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. viii

    BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1

    1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1

    1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 2

    1.3 Tujuan Percobaan .................................................................................... 2

    1.4 Manfaat Percobaan .................................................................................. 2

    BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 4

    2.1 Absorbsi .................................................................................................. 4

    2.2 Analisis Perpindahan Massa dan Reaksi dalam Proses Absorpsi Gas  .... 5

    BAB III METODE PRAKTIKUM ................................................................... 7

    3.1Rancangan Praktikum .............................................................................. 8

    3.2 Bahan dan alat yang digunakan ............................................................... 8

    3.3 Gambar Rangkaian Alat Praktikum ........................................................ 9

    3.4 Prosedur Percobaan ................................................................................. 9

    BAB IV HASIL PERCOBAAN dan PEMBAHASAN .............................. 12

    4.1 Hasil Percobaan ..................................................................................... 12

    4.2 Pembahasan ........................................................................................... 12

    BAB V PENUTUP ...................................................................................... 17

    5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 17

    5.2 Saran...................................................................................................... 17

    DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 18

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    6/27

    vi

    DAFTAR TABEL

    Tabel 4.1. Data hubungan antara laju alir NaOH…………………………… 12 

    Tabel 4.2.Hubungan Laju Alir NaOH terhadap Tetapan Perpindahan Massa CO2

    fase gas..............................................................................................13

    Tabel 4.3.Hubungan Laju Alir NaOH terhadap Tetapan perpindahan massa CO2

    fase cair..............................................................................................14

    Tabel 4.3.Hubungan Laju Alir NaOH terhadap Konstanta Kecepatan Reaksi..15

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    7/27

    vii

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar 2.1 Proses absorpsi dan desorpsi CO2 dengan pelarut MEA ………….. 4

    Gambar 2.2.Mekanisme absorpsi gas CO2 dalam larutan NaOH ………………. 5 

    Gambar 3. 1. Rangkaian Alat Utama …………………………………………… 9

    Gambar 4.1 Hubungan antara jumlah CO2 yang terserap terhadap waktu ……..12 

    Gambar 4.2 Hubungan laju alir NaOH terhadap nilai k ga ……………………...13 

    Gambar 4.3 Hubungan laju alir NaOH terhadap nilai k la ……………………...14 

    Gambar 4.4 Hubungan laju alir NaOH terhadap nilai k 2 ………………………15 

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    8/27

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    9/27

    1

    BAB I

    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.

    Absorpsi gas-cair merupakan proses heterogen yang melibatkan

     perpindahan komponen gas yang dapat larut menuju penyerap yang biasanya

     berupa cairan yang tidak mudah menguap (Franks, 1967). Reaksi kimia dalam

     proses absorpsi dapat terjadi di lapisan gas, lapisan antarfase, lapisan cairan atau

     bahkan badan utama cairan, tergantung pada konsentrasi dan reaktifitas bahan-

     bahan yang direaksikan. Untuk memfasilitasi berlangsungnya tahapan-tahapan

     proses tersebut, biasanya proses absorpsi dijalankan dalam reactor tangki

     berpengaduk bersparger, kolomgelembung (bubble column) atau kolom yang

     berisi tumpukan partikel inert (packed bed column). 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 kuatmerupakan 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).

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    10/27

    2

    Perancangan reaktor kimia dilakukan berdasarkan pada permodelan

    hidrodinamika reaktor dan reaksi kimia yang terjadi di dalamnya. Suatu model

    matematika merupakan bentuk penyederhanaan dari proses sesungguhnya di

    dalam sebuah reaktor yang biasanya sangat rumit (Levenspiel, 1972). Reaksi

    kimia biasanya dikaji dalam suatu proses batch berskala laboratorium dengan

    mempertimbangkan kebutuhan reaktan, kemudahan pengendalian reaksi,

     peralatan, kemudahan menjalankan reaksi dan analisis, dan ketelitian.

    1.2 Perumusan Masalah

    Dalam percobaan ini dilakukan percobaan mengenai absorbsi CO2 

    dalam larutan NaOH. Absorbsi banyak 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 dan lain- lain (Coulson, 1996). Pada percobaan akan didapat

     pengaruh laju alir NaOH 1 mL/s, 2 mL/s dan 3 mL/s terhadap jumlah CO2 yang

    terserap pada berbagai waktu reaksi, nilai tetapan perpindahan massa CO2 fase

    gas (k Ga), nilai tetapan perpindahan massa CO2 fase cair (k  La), dan nilai tetapan

    reaksi antara CO2 dan NaOH (k 2).

    1.3 Tujuan Percobaan

    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 CO2 fase

    gas (k Ga).3.  Pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa CO2 fase

    cair (k  La).

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

    (k 2).

    1.4 Manfaat Percobaan

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

     pada berbagai waktu reaksi.

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    11/27

    3

    2.  Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan

    massa CO2 fase gas (k Ga).

    3. 

    Mengetahui pengaruh laju alir NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan

    massa CO2 fase cair (k  La).

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

    CO2 dan NaOH (k 2).

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    12/27

    4

    BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    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. Absorbsi

    dapat 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, K 2CO3 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

    ammonia. 

    Proses absorpsi dapat dilakukan dalam tangki berpengaduk yang

    dilengkapi dengan sparger, kolom gelembung (bubble column), atau dengan

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    13/27

    5

    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.

    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.

    Gambar 2.2.Mekanisme absorpsi gas CO2 dalam larutan NaOH.

    Laju perpindahan massa CO2 melalui lapisan gas:

    =   (1)Kesetimbangan antara CO2 dalam fase gas dan dalam fase larutan :

     ∗ = ℎ.   (2)dengan H pada suhu 30oC = 2,88 x 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:

    =  ∗√. . −  (3)

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    14/27

    6

    Keadaanbatas:

    (a) √..   >>> 1 

    (b) √..  

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    15/27

    7

    Dengan ∅ adalah enhancement faktor yang merupakan rasio antara koefisientransfer massa CO2 pada fase cair jika absorpsi disertai reaksi kimia dan tidak

    disertai reaksi kimia seperti dirumuskan oleh Juvekar dan Sharma (1973):

    ∅ =  √..   [+.∗   .∅.∗  

    ]/  (8) Nilai diffusivitas efektif ( D A) CO2 dalam larutan NaOH pada suhu 30

    oC adalah

    2.1 x 10-5 cm2/det (Juvekardan Sharma, 1973).

     Nilaik Ga 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, k Ga dapat dihitung menurut persamaan (Kumoro dan Hadiyanto,

    2000):

    .   = 4.0777.   .3   .

    /3  (9)

    Dengan =   6−  dan =    Secara teoritik, nilai k Ga harus memenuhi persamaan:

     = ,

    ..   = ()

    ..,  (10)

    Jika tekanan operasi cukup rendah, maka plmdapat didekati dengan ∆ p = pin-pout .Sedangkan nilai k la dapat dihitung secara empirik dengan persamaan (Zheng

    dan and Xu, 1992):

     .   = 0,2258 . .   ,   .

    ,  (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. Adapun, tebal

    film (x) dapat ditentukan persamaan:

    =   .()..  (12)BAB III

    METODE PRAKTIKUM 

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    16/27

    8

    3.1 Rancangan Praktikum

    3.1.1Skema Rancangan Percobaan

    3.1.2 

    Variabel Operasi

    a.  Variabel tetap

    1. 

    Tekanan CO2 : 6 bar

    2. 

    Suhu : 30 OC

    3.  Konsentrasi NaOH : 0.3 N

    4.  Konsentrasi HCl : 0.15 N

     b.  Variabel berubah

    1. 

    Laju alir NaOH : 1 ml/s, 2 ml/s , 3 ml/s

    3.2 Bahan dan alat yang digunakan3.2.1 Bahan yang digunakan

    a.  180 gram kristal Natrium Hidroksida

     b. 

    Cairan Gas Karbondioksida (CO2) yang disimpan di tabung bertekanan

    c.  Udara

    d.  Aquadest (H2O)

    e. 

    HCl 0.2 N

    f.  Indicator PP

    g. 

    Indicator MO

    Menentukan fraksiruang kosong pada

    kolom absorbsi

    Membuat larutan induk NaOH dengan konsentrasi

    0.3 N sebanyak 15L dan

    membuat larutan HCl 0.15 N

    Operasi absorbsi

    Mengambil 10ml

    sampel setiap 1 menit

    selama 10 menit

    Menitrasi sampel

    dengan HCl dengan

    menggunakan indikator

    Mengulangi tahap tiga

    sampai akhir dengan

    variabel laju alir yang

     berbeda

    Menentukan laju alir 1 ml/s

    dengan mengitung tetesan

     pada output packed coloumn

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    17/27

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    18/27

    10

      Pastikan kran di bawah kolom absorpsi dalam posisi tertutup.

      Alirkan larutan NaOH dari bak penampung 2 ke dalam kolom absorpsi.

      Hentikan jika tinggi cairan di dalam kolom tepat setinggi tumpukan

     packing.

      Keluarkan cairan dalam kolom dengan membuka kran di bawah kolom,

    tampung cairan tersebut dan segera tutup kran jika cairan dalam kolom

    tepat berada pada packing bagian paling bawah.

      Catat volume cairan sebagai volume ruang kosong dalam kolom

    absorpsi = Vvoid .

      Tentukan volume total kolom absorpsi, yaitu dengan mengkur diameter

    kolom (D) dan tinggi tumpukan packing (H),  =   ..    Fraksi ruang kosong kolom absorpsi = =    

    3.  Operasi Absorbsi

       NaOH dengan konsentrasi 0.3 N dipompa dan diumpankan ke dalam

    kolom melalui bagian atas kolom pada laju alir tertentu (sesuai variabel)

    hingga keadaan mantap tercapai.

     

    Mengalirkan gas CO2 melalui bagian bawah kolom. Ukur beda

    ketinggian cairan dalam manometer 1 dan manometer 2 jika aliran gas

    sudah steady.

      Mengambil 10 mL sampel cairan dari dasar kolom absorpsi tiap 1 menit

    selama 10 menit dan dianalisis kadar ion karbonat atau kandungan

     NaOH bebasnya.

      Mengulangi percobaan untuk nilai variabel kajian yang berbeda.

    4. 

    Menganalisis sampel

      Sebanyak 10 mL sampel cairan ditempatkan dalam gelas erlenmeyer

    100 mL.

      Menambahkan indikator fenolfthalein (PP) sampai merah jambu, dan

    titrasi sampel dengan larutan HCl 0.15 N sampai warna merah hampir

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

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    19/27

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    20/27

    12

    BAB IV

    HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

    4.1 Hasil Percobaan

    Tabel 4.1. Data hubungan antara konsentrasi NaOH, jumlah CO2 yangterserap, nilai k Ga, k La dan k 2 

    Laju Alir

     NaOH (mL/s)k Ga k La k 2

    CO2 

    yang

    terserap

    1 2.78 x 10-4 5.365 x 10-7  3.9 x 108 0.12063

    2 2.98 x 10-4  1.7 x 10-7  3.901 x 108  0.10972

    3 3.03 x 10-4  0.125 x 10-7  3.902 x 108  0.10754

    4.2 Pembahasan

    1.  Jumlah CO2 yang Terserap setiap Waktu

    Berdasarkan Gambar 4.1 jumlah CO2  yang terserap (terabsorbsi)

    memiliki kecenderungan naik seiring dengan bertambahnya waktu, tetapi

    kenaikan yang ditunjukan tidak terlalu besar. Hal ini terjadi karena semakin

    lama waktu operasi maka waktu kontak larutan NaOH dan gas CO2  juga

    akan 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 pada variablel 3 .Sehingga

    dapat ditarik kesimpulan bahwa jumlah CO2  yang terserap akan konstan

    0

    0,02

    0,040,06

    0,08

    0,1

    0,12

    0,14

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

       C   O   2   y   a

       n   g   t   e   r   s   e   r   a   p

    t(menit)Gambar 4.1 Hubungan antara jumlah CO2 yang terserap

    terhadap waktu

    variabel 1

    variabel 2

    variabel 3

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    21/27

    13

    seiring dengan waktu, hal ini disebabkan reaksi berjalan secara continue

    (Hasnan dkk., 2012).

    Dari Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa pada laju alir NaOH 1 mL/s jumlah

    mol CO2 yang terserap lebih besar dari laju alir 2 mL/s dan 3 mL/s. Hal ini

    disebabkan karena semakin banyak NaOH yang kontak dengan CO2

    sehingga konversi akan meningkat dan menyebabkan reaksi akan berjalan

    lebih sempurna. Dalam laju volumetric (volume/waktu) jika nilainya lebih

     besar maka jumlah larutan NaOH yang dialirkan tiap saat pada waktu yang

    sama akan lebih besar. Pada konsentrasi yang sama dengan jumlah volume

    yang lebih besar maka jumlah mol zat terlarutnya akan lebih besar pula

    (Irianty, 2009).

    2. 

    Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap Nilai Tetapan Perpindahan Massa CO2 

    fase gas

    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 (k Ga) 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

    2,65

    2,7

    2,75

    2,8

    2,85

    2,9

    2,95

    3

    3,05

    1 2 3

        k   g   a

        (   x

       1   0  -   4    )

    Laju alir NaOH (mL/s)Gambar 4.2 Hubungan laju alir NaOH terhadap nilai kga

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    22/27

    14

     bertambah. Hal ini sesuai dengan persamaan Arhenius Arrhenius

    (Leavenspiel, 1972):

    k = A e-E/RT

    Dimana :

    k = nilai konstanta kecepatan reaksi

    A = faktor tumbukan

    E = energi aktivasi

    R = konstanta gas

    T = suhu

    Berdasarkan persamaan tersebut, semakin besar faktor tumbukan harga

    konstanta kecepatan reaksi juga besar. Hal ini terjadi karena faktor

    tumbukan dipengaruhi oleh laju alir. Sehingga, semakin besar laju alir

     jumlah gas yang dapat berpindah dari fase gas ke fase cairan juga semakin

     besar (Kumoro dan Hadiyanto, 2000).

    3.  Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap Nilai Tetapan Perpindahan Massa CO2 

    fase cair

    Pada Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa semakin besar laju alir nilai k La 

    mengalami penurunan. Hal ini terjadi karena aliran pada  packed column

     belum dalam kondisi steady state. Karena jika aliran pada  packed column

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    1 2 3

        k    l   a

        (   x   1   0  -   7    )

    Laju alir NaOH (mL/s)

    Gambar 4.3 Hubungan laju alir NaOH terhadap nilai kla

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    23/27

    15

    sudah dalam kondisi steady state harga k La akan meningkat seiring dengan

    laju alir NaOH (larutan penyerap) semakin besar. Semakin besar laju alir

    suatu cairan, maka nilai k La semakin besar sebagai akibat dari kontak antara

    gas dengan cairan yang semakin banyak. 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 (k La) yang terjadi (Hasnan dkk., 2012)

    4.  Pengaruh Laju Alir NaOH terhadap Nilai Konstanta Kecepatan Reaksi

    Dilihat dari Gambar 4.4, semakin besar laju alir menyebabkan nilai k 2 

    semakin meningkat. 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 k 2 dapat

    digambarkan melalui rumus Arrhenius (Leavenspiel, 1972):

    k = A e-E/RT

    Dimana :

    k = nilai konstanta kecepatan reaksi

    3,899

    3,8995

    3,9

    3,9005

    3,901

    3,9015

    3,902

    3,9025

    1 2 3

        k   2

        (   x   1   0   8    )

    Laju alir NaOH (mL/s)

    Gambar 4.4 Hubungan laju alir NaOH terhadap nilai k2

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    24/27

    16

    A = faktor tumbukan

    E = energi aktivasi

    R = konstanta gas

    T = suhu

    Berdasarkan rumus Arhenius diatas dapat dilihat bahwa semakin

     besarnya tumbukan antar partikel maka nilai k 2  juga akan semakin besar.

    Sehingga semakin besar laju alir NaOH akan menyebabkan nilai k 2 

    meningkat. (Hasnan dkk., 2012)

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    25/27

    17

    BAB V

    PENUTUP

    5.1 Kesimpulan1.  Semakin besar laju alir NaOH menyebabkan jumlah CO2 yang terserap juga

    semakin kecil. Hal ini disebabkan karena , waktu kontak antara NaOH

    dengan CO2 untuk jumlah molekul yang sama akan semakin kecil

    2.  Semakin besar laju alir NaOH menyebabkan peningkatan nilai koefisien

    transfer massa di lapisan gas (k Ga). Hal ini dapat terjadi karena semakin

    tinggi laju alir cairan, maka kontak fase antara gas dengan cairan menjadi

     bertambah.

    3.  Semakin besar laju alir NaOH menyebabkan penurunan nilai koefisien

    transfer massa di lapisan gas (k La). Hal ini dapat terjadi karena aliran pada

     packed column belum mencapai keadaan steady state.

    4.  Semakin besar laju alir NaOH menyebabkan peningkatan nilai tetapan

    reaksi (k 2). 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.

    5.2 saran

    1.  Jenis larutan penyerap divariasi agar dapat meninjau larutan penyerap

    terbaik untuk menyerap gas CO2. 

    2.  Rangkaian alat absorbsi CO2 ditambah dengan kontrol laju alir agar data

    yang diperoleh lebih valid.

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    26/27

    18

    DAFTAR PUSTAKA

    Coulson J M and Richardson J F 1996 Chemical Engineering: Volume 1: Fluid

     flow, heat transfer and mass transfer  (London: Butterworth Heinemann)

    Danckwerts P V 1970 Gas Liquid Reactions  (New York: McGraw-Hill Book

    Company, Inc)

    Danckwerts P V and Kennedy B E 1954 Kinetics of liquid-film process in gas

    absorption. Part I: Models of the absorption process Trans. Inst. Chem. Eng.32 

    S49 – 52

    Franks R G E 1967  Mathematical modeling in chemical engineering  (New York:

    John Wiley and Sons, Inc)

    Hasnan, M dkk. 2012. Studi Pengaruh Variabel Laju Alir NaOH dalam ProsesAbsorpsi Gas CO2

    Juvekar V A and Sharma M . 1972 Absorption of CO, in suspension of lime Chem.

     Eng. Sci.28 825 – 37

    Kumoro and Hadiyanto 2000 Absorpsi Gas Karbondioksid dengan Larutan Soda

    Api dalam Ungun Tetap 24 186 – 95

    Levenspiel O 1972 Chemical Reaction Engineering  vol 19 (New York: John Wiley

    and Sons, Inc) Online: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie990488g

    Maarif, Fuad dan Arif F. Januar. 2009. Absorbsi Gas Karbondioksida (CO2)

    dalam Biogas dengan Larutan NaOH secara Kontinyu. Teknik Kimia

    Universitas Diponegoro Semarang

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

    Dioxide by Dilute Sodium Hydroxide Solutions Am. Inst. Chem. Eng. J.9 760 – 

    5

    Tim Penyusun Buku Petunjuk Praktikum Proses Kimia Absorbsi CO2 dengan

     NaOH Teknik Kimia Universitas Diponegoro, 2014

    Zheng Y and Xu X 1992 Study on catalytic distillation processes. Part I. Mass

    transfer characteristics in catalyst bed within the column 70 459 – 64

  • 8/16/2019 Ringkasan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Gambar Bab 5 Dapus

    27/27