absorpsi ratri

UNIVERSITAS INDONESIA

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM UOP 2

ABSORPSI

PRAKTIKUM KAMIS PAGI

KELOMPOK 21

ABI SATRIO PRAMONO (1206261296)

FARAH DIBA TOYA (1206229995)

HARI PURNAMA (1206202015)

RATRI KIRANA PRABANINGTYAS (1206202154)

LABORATORIUM REKAYASA PRODUK KIMIA DAN ALAM (RPKA)

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK, 2015

DAFTAR ISI

COVER ................................................................................................................................iDAFTAR ISI.........................................................................................................................iiBAB I PENDAHULUAN.....................................................................................................11.1. Tujuan Percobaan..........................................................................................................31.2. Teori Dasar....................................................................................................................3

1.2.1 Proses Evaporasi..................................................................................................31.2.2 Evaporator............................................................................................................21.2.3 Energi Evaporator................................................................................................71.2.4 Prinsip Kerja Percobaan.......................................................................................9

BAB II PERCOBAAN ........................................................................................................103.1. Alat dan Bahan..............................................................................................................10

3.1.1 Alat.......................................................................................................................103.1.2 Bahan...................................................................................................................10

3.2. Prosedur Percobaan ......................................................................................................103.3. Data Hasil Percobaan....................................................................................................113.4. Pengolahan Data...........................................................................................................BAB III ANALISIS .............................................................................................................244.1. Analisis Percobaan .......................................................................................................244.2. Analisis Perhitungan.....................................................................................................32

4.3.1 Perhitungan Kandungan Air.................................................................................324.3.2 Perhitungan Laju Pengeringan.............................................................................334.3.3 Perhitungan Laju Penguapan...............................................................................33

4.3. Analisis Hasil dan Grafik..............................................................................................344.4.1 Percobaan Variasi Ukuran Partikel......................................................................344.4.2 Percobaan Variasi Kecepatan Udara....................................................................354.4.3 Percobaan Variasi Temperatur.............................................................................36

4.4. Analisis Kesalahan........................................................................................................37BAB 5 PENUTUP ................................................................................................................385.1. Kesimpulan ..................................................................................................................38DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................................39LAMPIRAN..........................................................................................................................40

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI ii

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan absorpsi yang telah dilakukan oleh praktikan pada dasarnya

adalah untuk :

1. Mempelajari fenomena absorpsi yang terjadi antara fasa cair dan gas

2. Mengetahui hubungan antara berbagai faktor yang mempengaruhi daya absorpsi dari

suatu fluida.

3. Menentukan serta mempelajari pola absorpsi CO2 dengan air dengan alat analisis gas

4. Menentukan serta mempelajari pola absorpsi CO2 dengan NaOH dengan alat analisis

cair

1.2. Teori Dasar

1.2.1 Definisi Absorpsi

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara

pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan.

Prinsip absorpsi adalah dengan memanfaatkan besarnya difusivitas molekul-molekul gas

pada larutan tertentu. Dengan demikian, bahan yang memiliki koefisien partisi hukum Henry

(tekanan uap/kelarutan) rendah sangat disukai dalam proses absorpsi. Pada proses absorpsi,

campuran gas tersebut biasanya terdiri dari gas inert dan gas yang larut dalam cairan. Cairan

yang digunakan juga umumnya ntidak mudah menguap dan larut dalam gas.

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. Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik.

Tujuan dari operasi absorpsi dalam industri adalah untuk meningkatkan nilai guna dari suatu

zat dengan cara merubah fasenya, mengurangi impurities (pemurnian).

Absorpsi berbeda dengan adsorpsi walaupun sama-sama merupakan peristiwa

perpindahan dan penulisannya hampir sama. Perbedaan dari kedua fenomena ini adalah

adsorpsi didefinisikan sebagai penyerapan partikel di permukaan suatu zat sedangkan pada

absorpsi penyerapan partikel terjadi sampai ke bawah permukaan suatu zat. Absorpsi

merupajan proses dimana suatu fluida dilarutkan oleh cairan atau padatan yang berfungsi

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI iii

sebagai penyerap sedangkan adsorpsi adalah proses dimana atom, ion , atau molekul dari

suatu zat menempel di permukaan adsorben. Adsorpsi adalah proses berbasis permukaan

dimana film adsorbat tertempel di permukaan adsorben sedangkan absorpsi melibatkan

seluruh volume dari bahan penyerap.

1.2.2. Kolom Absorpsi

Kolom absorpsi adalah suatu kolom atau vessel tempat terjadinya proses pengabsorpsi

(penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Proses ini

dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut

dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.

Gambar x.x Kolom Absorpsi.

(Sumber : Dokumen Pribadi)

Kolom absorpsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir

berlawanan arah (counter current) yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari

satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat

berupa absorpsi gas, distilasi, pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia.

Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara

absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair

mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam

pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorpsi ini terjadi

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI iv

pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat. Keluaran dari absorber pada

tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.

Pada kolom absorpsi ini yang perlu diperhatikan adalah pada dasarnya ini adalah alat

dimana diciptakan bidang (permukaan) kontak antar fasa yang luas. Makin luas permukaan

antar fasanya makin baik. Hal ini dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu:

Penyebaran (dispersi) cairan dalam gas

Penyebaran (dispersi) gas dalam cairan

Struktur dari absorber dapat dilihat dalam Gambar 2.2. Penjelasannya adalah sebagai

berikut :

Bagian atas:

Sebagai outlet dari gas yang telah mengalami kontak dengan absorben.

inlet dari absorben

Spray untuk mengubah gas input menjadi fase cair.

Bagian tengah:

Packed tower untuk memperluas bidang permukaan sentuh sehingga memudahkan

proses absorpsi.

Disini terjadi kontak antara absorben dengan fluida yang akan di absorpsi.

Bagian bawah:

Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor, dan juga sebagai outlet dari

absorben untuk kemudian di-regenerasi.

Gambar x.x Struktur Absorber

(Sumber : chem-is-try.org)

Secara umum kolom absorber dibagi menjadi tiga, yaitu:

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI v

Packed Bed Column

Gambar X.X Packed Bed Column.


Plate Column

Gambar X.X Plate Column.

Spray Column

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI vi

Gambar X.X Spray Column

(Sumber : chem-is-try.org).

1.2.3. 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 pelarut. Persyaratan absorben adalah :

Absorben yang digunakan harus sesuai dengan senyawa yang akan dipisahkan atau

dimurnikan.

Absorben yang digunakan harus memiliki kelarutan gas harus tinggi sehingga dapat

meningkatkan laju absorpsi dan menurunkan kuantitas absorben yang diperlukan.

Umumnya, absorben yang memiliki sifat yang sama dengan bahan terlarut akan mudah

dilarutkan.

Absorben harus memiliki tekanan uap yang rendah karena jika gas yang meninggalkan

kolom absorpsi jenuh dengan absorben, maka akan ada banyak absorben yang terbuang.

Jika diperlukan, dapat menggunakan cairan absorben kedua, yaitu yang volatilitasnya

lebih rendah untuk menangkap porsi gas teruapkan.

Absorben yang digunakan tidak boleh bersifat korosif karena dapat merusak peralatan

kolom absorber.

Penggunaan pelarut yang lebih murah.

Ketersediaan absorben di dalam negeri akan sangat berpengaruh terhadap stabilitas harga

dan biaya operasi secara keseluruhan.

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI vii

Viskositas absorben yang rendah amat disukai karena akan terjadi laju absorpsi yang

tinggi, meningkatkan karakter flooding dalam menara, serta perpindahan kalor yang baik.

Sebaiknya absorben tidak memiliki sifat toksik, flamable, dan sebaliknya absorben sedapat

mungkin harus stabil secara kimiawi dan memiliki titik beku yang rendah.

1.2.4. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Absorpsi

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi jalannya proses absorpsi, diantaranya :

Luas pemukaan kontak

Semakin besar permukaan gas dan pelarut yang kontak, maka laju absorpsi yang terjadi

juga akan semakin besar. Hal ini dikarenakan, permukaan kontak yang semakin luas akan

meningkatkan peluang gas untuk berdifusi ke pelarut.

Laju alir fluida

Jika laju alir fluida semakin kecil, maka waktu kontak antara gas dengan pelarut akan

semakin lama. Dengan demikian, akan meningkatkan jumlah gas yang berdifusi.

Konsentrasi gas

Perbedaan konsentrasi merupakan salah satu driving force dari proses difusi yang terjadi

antar dua fluida.

Tekanan operasi

Peningkatan tekanan akan meningkatkan efisiensi pemisahan.

Temperatur komponen terlarut dan pelarut

Temperatur pelarut hanya sedikit berpengaruh terhadap laju absorpsi.

Kelembaban Gas

Kelembaban yang tinggi akan membatasi kapasitas gas untuk mengambil kalor laten, hal

ini tidak disenangi dalam proses absorpsi. Dengan demikian, proses dehumidification gas

sebelum masuk ke dalam kolom absorber sangat dianjurkan.

1.2.4. Persamaan Umum Kolom Absorpsi

Neraca Massa

Untuk memahami persamaan neraca massa yang berlaku pada kolom absorber,

perhatikan gambar berikut:

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI viii

Gambar X.X Skema neraca massa pada kolom absorber.


Dimana,

Gm1 = Laju alir molar inlet gas

Gm2 = Laju alir molar outlet gas

Lm1 = Laju alir molar outlet liquid

Lm2 = Laju alir molar inlet liquid

X = Fraksi mol gas terlarut dalam liquid murni

Y = Fraksi mol gas terlarut dalam inert gas

Koefisien Transfer Massa Gas Menyeluruh

Koefisien transfer massa gas menyeluruh (Overall Mass Transfer Coefficient, gas

concentration) merupakan parameter yang erat kaitannya dengan laju difusi atau

perpindahan massa gas ke liquid. Semakin besar nilai koefisien, semakin besar pula laju

difusi gas. Persamaan yang digunakan untuk menentukan KOG adalah sebagai berikut:

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI ix

Masuk = Keluar

Gm ( y1− y2)=Lm ( x1−x2)

Gm 1+Lm2=Gm2+Lm 1

KOG=Ga

a×AH ×

ln(Pi

Po)Pi−Po

Dimana,

KOG = koefisien transfer massa gas menyeluruh (gr.mol/atm.m2.sekon)

Ga = jumlah gas terlarut dalam liquid

a = luas spesifik (440 m2/m3)

AH = volume kolom

Pi = Fraksi mol inlet ¿ tekanan total

Po = Fraksi mol outlet ¿ tekanan total

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa semakin besar nilai koefisien transfer

massa gas, maka jumlah gas yang terlarut dalam liquid akan lebih banyak. Selain itu,

persamaan tersebut menunjukkan adanya pengaruh tekanan kolom dalam menentukan

nilai koefisien transfer massa gas. Hal ini karena pengaruh adanya isian pada kolom yang

menyebabkan pressure drop yang selalu harus diperhitungkan dalam kolom isian.

Semakin besar pressure drop maka perpindahan massa gas ke liquid akan semakin kecil.

1.2.5. Aplikasi Proses Absorpsi

Proses Pengolahan Gas Alam

Pada proses penghilangan senyawa asam pada gas alam (sweetening) dapat digunakan

proses absorbpsi dengan pelarut. Jenis pelarut yang sering digunakan dalam industri

pengolahan gas alam adalah pelarut amine. Tujuan proses absorpsi pada gas sweetening

adalah untuk :

o Mencegah pembentukan senyawa asam

o Meningkatkan nilai kalor gas alam,

o Mencegah korosi selama transportasi dan distribusinya,

o Mencegah polusi udara oleh SO2, yang dihasilkan selama pembakaran H2S dalam gas

alam, dan

o Mencegah pembekuan air dalam jalur pipa pada pendistribusian gas alam.

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI x

Gambar X.X Diagram Alir Proses Amina

(Sumber : core.ac.uk).

Pada gambar di atas, dapat dilihat bahwa feed yang dimasukkan berupa gas alam

yang masih mengandung senyawa asam yaitu CO2 dan H2S. Feed masuk melalui bagian

bawah kolom absoprsi packed bed. Pelarut amine dimasukkan ke dalam kolom melalui

bagian atas sehingga terjadi kontak antara feed dengan pelarut. Dalam proses perpindahan

massa ini, senyawa asam akan terlarut ke dalam pelarut amine. Pelarut amine yang telah

jenuh dengan senyawa asam akan dikeluarkan dari bagian bawah kolom absorber dan

kemudian melalui proses regenerasi untuk mendapatkan pelarut amine yang murni

kembali. Sedangkan gas alam yang telah murni dari gas asam, dialirkan melalui bagian

atas kolom absorber yang kemudian akan masuk ke dalam proses gas dehydration. Dalam

proses ini, liquid dessicant dehydrator berfungsi untuk mengabsorpsi uap air dari aliran

gas. Glikol, agen utama dalam proses ini, memiliki afinitas kimia untuk air. Ini berarti

bahwa, ketika glikol kontak dengan aliran gas alam yang mengandung air, glikol akan

berfungsi untuk mengambil air dari aliran gas.

Pada dasarnya, dehidrasi glikol ini melibatkan penggunaan larutan glikol, biasanya

baik diethylene glycol (DEG) atau triethylene glycol (TEG), yang dibawa ke dalam kontak

dengan aliran wet gas yang disebut dengan kontaktor. Laruan glikol akan mengabsorpsi air

dari wet gas. Setelah air diabsorpsi, partikel glikol menjadi lebih berat dan tenggelam ke

bagian bawah kontaktor di mana air dimana mereka di-remove. Gas alam yang telah

kehilangan sebagian besar kadar air, kemudian dibawa keluar dari dehydrator tersebut.

Larutan glikol, yang menanggung semua air yang diambil dari gas alam, dimasukkan ke

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xi

boiler yang khusus dirancang hanya untuk menguapkan air dari larutan . Sementara air

memiliki titik didih 212oF (100oC), glikol tidak mendidih sampai 400oF (204.4oC).

Perbedaan titik didih ini membuatnya relatif mudah untuk menghilangkan air dari larutan

glikol, dan memungkinkan digunakan kembali dalam proses dehidrasi.

Proses Pembuatan Formalin

Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor

yang berupa gas yang mempunyai suhu 182 0C didinginkan pada kondensor hingga suhu

55 0C,dimasukkan ke dalam absorber. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung

larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 – 40%. Bagian terbesar dari

metanol, air,dan formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan

hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas

absorber dengan counter current contact dengan air proses.

Proses Pembuatan Asam Nitrat

Tahap akhir dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam kolom absorpsi.

Pada setiap tingkat kolom terjadi reaksi oksidasi NO menjadi NO2 dan reaksi absorpsi

NO2 oleh air menjadi asam nitrat. Kolom absorpsi mempunyai empat fluks masuk dan dua

fluks keluar. Empat fluks masuk yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas proses, dan

asam lemah. Dua fluks keluar yaitu asam nitrat produk dan gas buang. Kolom absorpsi

dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60 % berat dan kandungan

NOx gas buang tidak lebih dari 200 ppm.

Gambar X.X Proses Pembuatan Asam Nitrat.

(Sumber : core.ac.uk)

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xii

BAB 1I

PERCOBAAN

2.1. Alat dan Bahan

2.1.1 Alat

Menara absorpsi (Peralatan Hempl)

Tangki air

4 Labu Erlenmeyer

Pengaduk

2 Pipet tetes

Buret

Stopwatch

Gelas ukur

2.1.2 Bahan

Larutan HCl 0.2 M

Larutan BaCl 110% wt dari T1-T2

Larutan NaOH 1 M dan 0,02 M yang dibuat sendiri dengan menggunakan

prinsip pengenceran NaOH padat

Indikator PP

Indikator Metil Orange

H2O

Gas CO2

Udara

2.2. Prosedur Percobaan

2.2.1 Percobaan 1 : Absorpsi CO2 dengan Air Menggunakan Analisis Gas

1. Mengisi tangki dengan air yang baru sebanyak 3/4 penuh (sekitar 37,5 liter)

2. Mengalirkan air (3 liter/menit).

3. Mengalirkan udara (30 liter/menit).

4. Mengalirkan CO2 (3 liter/menit).

5. Menunggu hingga steady selama 15 menit.

6. Memasukkan NaOH ke dalam menara absorpsi sampai skala 0.

7. Mengambil data V1 yang diperoleh dari penarikan piston untuk memasukan udara

kemudian dilepas untuk memperoleh nilai kenaikan NaOH dari skala 0.

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xiii

8. Mengambil data V2 yang diperoleh dari volume cairan yang keluar setelah

penarikan piston.

2.2.2 Percobaan 2 : Absorpsi CO2 dalam Larutan NaOH menggunakan Analisis

Cair

1. Mengisi tangki dengan NaOH 3/4 penuh (sekitar 37,5 liter).

2. Mengalirkan larutan (3 liter/menit).

3. Mengalirkan udara (30 liter/menit).

4. Mengalirkan CO2 (3 liter/menit).

5. Menunggu hingga steady selama 15 menit.

6. Mengambil sampel setelah steady dari S4 dan S5.

Prosedur titrasi :

1. Memisahkan larutan sampel S4 dan S5 pada 4 buah erlenmeyer @ 10 ml.

2. Erlenmeyer 1 (10 ml S4) :

a) Meneteskan PP (1 tetes) dan titrasi hingga warna pink hilang dengan

larutan HCl.

b) Meneteskan MO (1 tetes) dan titrasi hingga berubah warna dengan HCl.

Erlenmeyer 2 (10 ml S4) :

a) Menambahkan larutan BaCl2 sebanyak > 10% dari nilai T2 – T1.

b) Meneteskan PP (2 tetes) dan titrasi hingga titik akhir dengan larutan HCl.


c) Meneteskan PP (1 tetes) dan titrasi hingga warna pink hilang dengan

larutan HCl.

d) Meneteskan MO (1 tetes) dan titrasi hingga berubah warna dengan HCl.


c) Menambahkan larutan BaCl2 sebanyak > 10% dari nilai T2 – T1.

d) Meneteskan PP (2 tetes) dan titrasi hingga titik akhir dengan larutan HCl.

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xiv

BAB III

DATA DAN PENGOLAHAN DATA

3.1 Data Percobaan

Dari percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh data percobaan sebagai berikut:

Percobaan 1 : Absorpsi CO2 dengan Air Menggunakan Analisis Gas

F1=3 L/menit=0,05 L /s = laju alir air masuk packed column

F2=30 L/menit=0,5 L /s = laju alir udara masuk packed column

F3=3 L/menit=0,05 L/s = laju alir CO2 masuk packed column

V 1=¿volume CO2 dan udara pada analisis sampel keluaran gas sisa absorpsi(diukur

dalam piston)

V 2=¿ volume CO2 yang terlarut dalam air pada analisis sampel keluaran gassisa

absorpsi (diukur dalam tabung liquid overspill)

Variabel Volume (ml)

Volume (L)

V1 0.1 0.0001

Percobaan 2 : Absorpsi CO2 dalam Larutan NaOH menggunakan Analisis Cair

F1=3 L/menit=0,05 L /s = laju alir air masuk packed column

F2=30 L/menit=0,5 L /s = laju alir udara masuk packed column

F3=3 L/menit=0,05 L/s = laju alir CO2 masuk packed column

[NaOH] = 0,2 M

[HCl] = 0,2 M

Volume Sampel = 10 ml = 0,01 L

Variabel Sampel Volume (ml)

Volume (L)

BaCl2 S4 1,1 0,0011BaCl2 S5 1,1 0,0011

T1 S4 8,5 0,0085T2 S4 7,5 0,0075T3 S4 Manip ManipT1 S5 6 0,006T2 S5 5 0,005T3 S5 4,5 0,0045

Keterangan:

BaCl2 = Volume BaCl2 yang ditambahkan untuk memperoleh data T3. 110% dari T1-T2

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xv

T1 = volume HCl yang dibutuhkan untuk menetralisir NaOH dan mengubah karbonat menjadi bikarbonat

T2 = total volume HCl yang ditambhakan hingga mencapai end point kedua atau volume HCl yang digunakan untuk menetralkan basa NaOH dan Na2CO3

T3 = volume asam yang ditambahkan untuk menetralkan NaOH

S4 = saluran output yang terletak di bawah kolom (output)

S5 = saluran output yang terletak di bawah tangki (input)

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xvi

BAB IV

ANALISIS

3.1 Analisis PercobaanPercobaan 1 : Absorpsi CO2 dengan Air Menggunakan Analisis Gas

Percobaan absorpsi ini bertujuan untuk mengetahui jumlah gas CO2 yang dapat

terabsorpsi dan koefisien transfer massa gas dengan analisis menggunakan sisa gas yang

tidak terabsorpsi. Percobaan ini dilakukan menggunakan menara absorpsi (peralatan

hempl gas) karena adanya faktor penghambat seperti pressure drop sepanjang packed bed

column menyebabkan tidak semua gas CO2 yang masuk ke dalam kolom absorber akan

terabsorpsi ke dalam air. Banyaknya jumlah CO2 yang dapat terabsorp oleh air dapat

dianalisis dari jumlah gas sisanya. Dalam percobaan ini akan dialirkan 3 jenis fluida

yaitu CO2, udara, dan air. Gas CO2 berfungsi sebagai fluida yang berperan sebagai

absorbat, air berfungsi sebagai absorben dan udara berfungsi sebagai pembawa CO2 dan

air.

Percobaan ini dimulai dengan terlebih dahulu membuat larutan NaOH dengan cara

melarutkan NaOH padat dengan aquades untuk membentuk larutan NaOH 1 M dengan

mencampurkan 200 ml air. Larutan NaOH ini berfungsi untuk mengabsorpsi CO2.

Larutan NaOH 1 M ini kemudian dimasukan ke dalam absorption globe, dimana terdapat

skala untuk mengukur volume CO2 yang terabsorpsi. Kemudian alat absorpsi dinyalakan

dengan mengalirkan air, udara dan CO2 ke dalam packed column dengan laju alir 3

L/menit, 30 L/menit, dan 3 L/menit. Laju alir udara dan gas CO2 diatur supaya lebih

besar atau sama dengan laju alir air. Hal ini bertujuan agar waktu tinggal air di dalam

kolom absorpsi semakin lama, sehingga semakin banyak molekul air yang terkontakkan

dengan molekul udara dan gas CO2 dengan laju yang cepat. Hal ini memungkinkan

semakin banyak molekul udara dan gas CO2 yang terabsorpsi ke air.

Alat absorpsi yang telah dinyalakan tersebut kemudian didiamkan selama 15 menit.

Hal ini dilakukan untuk menunggu peralatan telah berjalan steady dimana CO2 telah

terabsorpsi dalam air. Proses absorpsi CO2 yang terjadi disebabkan karena adanya

driving force, yaitu perbedaan densitas antara senyawa-senyawa yang terkontakkan. Pada

proses absorpsi, senyawa dengan densitas yang lebih rendah akan berpindah ke senyawa

dengan densitas yang lebih tinggi. Dalam hal ini, gas CO2 dan udara akan dikontakkan

dengan air yang memiliki densitas yang lebih tinggi daripada udara dan gas CO2

sehingga kedua senyawa ini akan terabsorp oleh air

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xvii

Setelah peralatan telah berjalan kurang lebih 15 menit maka Piston akan menarik gas

sampel dalam jumlah tertentu, V1 (Gas CO2 yang tidak terabsorb air). Pada keadaan

sebenarnya, gas ini tidak murni CO2 tetapi merupakan campuran CO2 dan udara.

Selanjutnya, piston didorong untuk memasukkan sampel gas ke dalam absorpsition globe

yang sebelumnya telah berisi NaOH 1M.NaOH berguna untuk mengabsorpsi CO2. Data

yang diambil selanjutnya adalah V2 yang merupakan volume CO2 yang telah terabsorpsi

oleh larutan NaOH yang ditunjukkan oleh skala, yang dalam perhitungan digunakan

sebagai jumlah CO2 pada aliran keluar Kemudian piston ditarik kembali, dengan tujuan

untuk menghilangkan udara yang tidak terabsorpsi oleh NaOH ke atmosfir, karena

NaOH hanya akan mengabsorb CO2.

Pada percobaan ini, gas CO2 yang terabsorpsi dapat dihitung dengan mengetahui

selisih fraksi mol CO2 pada inlet dengan fraksi mol CO2 pada outlet dalam packed bed

column. Fraksi mol CO2 dapat ditentukan dengan mengasumsikannya sebagai gas ideal

sehingga fraksi mol = fraksi volume.

Percobaan 2 : Absorpsi CO2 dalam Larutan NaOH menggunakan Analisis Cair

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui laju absorpsi CO2 dalam air dengan

menggunakan analisis dari larutan cair yang mengalir ke kolom absorpsi. Adapun yang

dimaksud dengan menggunakan analisis larutan ialah penentuan atau perhitungan yang

dilakukan untuk mendapatkan laju absorpsi CO2 ke dalam NaOH dengan mengukur

banyaknya jumlah CO2 yang terdapat dalam larutan berdasarkan perbedaan jumlah

Na2CO3 yang terdapat pada inlet dan outletnya.

Percobaan dimulai dengan membuat larutan NaOH 0,2 M sebanyak 37.,5 liter dimana

larutan tersebut akan dimasukan ke dalam tangki air yang telah dikosongkan dari air.

Prosedur selanjutnya adalah menyalakan peralatan absorber selama 15 menit untuk

menunggu keadaan steady. Setelah steady maka akan diambil sampel sebanyak 20 ml di

dua tempat, yaitu dibawah kolom absorpsi (S4) dan dari tangki (S5). Pengambilan

dibawah kolom absorbis bertujuan untuk mengetahui kandungan CO2 setelah masuk

kolom absorber (outlet) dan pengambilan sampel di tangki bertujuan untuk mengetahui

kandungan CO2 sebelum masuk kolom absorber (inlet). Untuk menghitung jumlah

Na2CO3 yang ada dilakukan proses titrasi. Sampel yang diambil dari masing-masing S4

dan S5 akan dibagi menjadi empat buah erlenmeyer dimana masing-masing berirsi 10 ml

sampel.

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xviii

Labu erlenmeyer 1 yang berisi 10 ml S4 dan erlenmeyer 3 yang berisi 10 ml S5 akan

dititrasi dengan HCl 0,2 M menggunakan indikator PP dan MO kemudian erlenmeyer 2

yang berisi 10 ml S4 dan erlenmeyer 4 yang berisi 10 ml S5 akan ditambahkan dengn

BaCl2 110% dari selisih T1 dan T2. Titrasi ini dilakukan untuk mengetahui kandungan

NaOH dan Na2CO3 pada tiap sampel kemudian membandingkannya, dimana, kandungan

kedua senyawa ini seharusnya sama ketika keadaan sistem dalam kondisi jenuh.

Dalam percobaan absorpsi ini terjadi reaksi antara CO2 dan NaOH dalam kolom

absorpsi yaitu sebagai berikut:

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

Jumlah CO2 yang terabsorpsi pada larutan NaOH dapat diketahui dari jumlah NaOH dan

Na2CO3 dalam sampel. Besarnya jumlah NaOH dan Na2CO3 dalam sampel dapat

dihitung dengan metode titrasi menggunakan HCl.

Titrasi tanpa penambahan BaCl2 bertujuan untuk mengetahui berapa volume yang

dibutuhkan untuk menetralkan NaOH dan Na2CO3 secara keseluruhan. Proses titrasi ini

dilakukan juga untuk mengetahui jumah BaCl2 yang akan ditambahkan yang berguna

untuk mendapatkan jumlah Na2CO3. Larutan yang digunakan untuk titrasi adalah HCl

karena bersifat asam. Hal ini dikarenakan NaOH dan Na2CO3 bersifat basa sehingga

untuk menetralkan sifat basa tersebut dilakukan titrasi dengan menggunakan senyawa

yang bersifat asam. Titrasi ini dilakukan dalam dua tahap, yaitu dengan menggunakan

indikator PP dan Methyl Orange. Sampel terlebih dahulu ditambahkan indikator PP

sebanyak 2 tetes yang akan merubah larutan menjadi wana pink keunguan. Hal ini

menunjukkan bahwa larutan sampel memiliki kandungan NaOH. Kemudian sampel akan

dititrasi menggunakan HCl sampai berubah menjadi bening. Perubahan warna ungu

menjadi bening menandakan terbentuknya NaCl dan NaHCO3 berdasarkan reaksi

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Na2CO3 + HCl → NaHCO3 + NaCl

Dari titrasi ini akan diperoleh volume HCl yang digunakan untuk menetralkan basa

NaOH dan mengubah Na2CO3 menjadi NaHCO3. Setelah itu dilakukan titrasi tahap 2

dengan indikator methyl orange. Banyaknya methyl orange yang ditambahkan adalah 2

tetes yang kemudian akan membuat sampel berubah warna menjadi orange. Hal ini

menunjukkan bahwa H2CO3 telah terbentuk. Dari tahap 2 ini diperoleh volume HCl yang

digunakan pada tahap 1 ditambah dengan yang digunakan untuk mengubah Na2CO3

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xix

menjadi NaHCO3 dan menetralkan basa NaOH, yaitu T2 sehingga T2-T1 merupakan

volume HCl yang digunakan untuk mengubah NaHCO3 menjadi H2CO3.

Pada titrasi erlenmeyer 2 dan 4, terlebih dahulu sampel ditambahkan BaCl2. Larutan

BaCl2 ditambahkan sebanyak 110% dari T1-T2. Penambahan BaCl2 ini akan membentuk

BaCO3 yang menghasilkan endapan yang berwarna putih. Reaksi yang terjadi adalah

Na2CO3 + BaCl2 → BaCO3 + 2 NaCl

Dengan asumsi bahwa di dalam larutan tersebut hanya terdapat Na2CO3 dan NaOH,

maka setelah Na2CO3 mengendap seluruhnya yang dilakukan selanjutnya ialah

meneteskan indikator PP ke dalam erlenmeyer tersebut. Seperti yang telah dijelaskan

sebelumnya bahwa PP bekerja pada range pH basa, dalam hal ini adalah pada NaOH.

Setelah PP diteteskan, larutan bening menjadi berwarna pink keunguan. Setelah itu,

titrasi kembali dilakukan dengan menggunakan HCl hingga larutan berubah menjadi

bening keputihan seperti awal. Jumlah larutan HCl yang didapatkan tersebut

menandakan jumlah NaOH yang terdapat di dalam larutan. Titrasi pada kedua elenmeyer

dilakukan untuk masing-masing tempat, S5 dan S4. Perbedaan jumlah Na2CO3 pada inlet

dan outlet merupakan jumlah CO2 yang terabsorp sehingga akan didapatkan hasil berupa

laju absorpsi. Reaksi yang terjadi pada proses titrasi erlenmeyer 2 dan 4 ditunjukkan

pada reaksi di bawah :

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Dari titrasi ini diperoleh volume HCl yang digunakan untuk menetralkan NaOH (T3).

Dari T3 ini juga dapat diperoleh konsentrasi NaOH sisa yang tidak bereaksi membentuk

Na2CO3 dengan reaksi, sebagai berikut:

2 NaOH + CO2 Na2CO3 +H2O

3.4 Analisis Alat dan Bahan

Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan alat dan bahan yang telah disebutkan pada

bagian sebelumnya. Alat dan bahan tersebut tentunya memiliki fungsi untuk menunjang

keberlangsungan dari percobaan yang dilakukan oleh praktikan. Berikut ini adalah fungsi dari

alat dan bahan yang dipakai dalam percobaan ini:

3.4.1 Alat

Menara absorpsi (Peralatan Hempl) berfungsi sebagai tempat berlangsungnya

kontak antara gas CO2 dengan air dan NaOH.

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xx

Tangki air berfungsi sebagai tempat menyimpan air dan wadah dari larutan

NaOH pada percobaan kedua.

Labu erlenmeyer berfungsi sebagai wadah titrat yang akan dititrasi.

Gelas kimia berfungsi sebagai tempat untuk meletakkan sampel yang diambil

dari outlet S4 dan S5.

Pipet tetes sebagai alat bantu untuk meneteskan indikator yang digunakan pada

saat titrasi akan dilakukan.

Buret berfungsi sebagai penyangga sampel larutan yang akan dititrasi.

Stopwatch berfungsi sebagai timer pada saat dilakukan pengambilan sampel

dan menunjukkan apakah sistem sudah berada dalam keadaan steady.

Gelas ukur berfungsi untuk mengukur volume sampel yang diambil.

3.4.2 Bahan

Larutan HCl digunakan sebagai titrant untuk menetralkan basa NaOH.

Larutan BaCl 110% wt dari T1-T2 diteteskan untuk menjenuhkan larutan.

Larutan NaOH 1 M dan 0,02 M yang dibuat sendiri dengan menggunakan

prinsip pengenceran NaOH padat digunakan untuk mengabsorb gas

karbondioksida.

Indikator PP digunakan sebagai indikator bahwa larutan sampel sebelum

dilakukan titrasi memiliki sifat basa.

Indikator Metil Orange digunakan sebagai indikator bahwa larutan telah

mencapai kondisi netral.

H2O berfungsi sebagai solvent pada proses absorbsi.

Gas CO2 berfungsi sebagai zat yang akan diabsorb.

Udara berfungsi sebagai pembawa CO2 dan air.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Petunjuk Praktikum: {roses & Operasi Teknik II. Departemen Gas & Petrokimia

Fakultas Teknik: Depok. 1995.

Gozan, Misri. Absorpsi, Leaching dan Ekstraksi pada Industri Kimia. UI Press: Jakarta.

2006.

Treybal, Robert E. Mass Transfer Operations. McGraw-Hill: Malaysia. 1981.

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK 2 KELOMPOK 21-ABSORPSI xxi

Documents

absorpsi ratri