Absorbsi Co2 dengan larutan NaOH
-
Upload
angelnatals -
Category
Documents
-
view
121 -
download
15
description
Transcript of 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
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
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
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.
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)
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)
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:
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
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
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.
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
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:
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
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.
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).
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.
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
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.
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
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)
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
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
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
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
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
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