Adsorbsi Kel 4

Laporan Praktikum ControlAbsorbsi CO2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Tujuan Percobaan

1. Mengukur absorbsi CO2 ke dalam air yang mengalir ke bawah kolom

menggunakan alat analisa gas.

1.2. Dasar Teori

1.2.1 Absorbsi

Absorbsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan

cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan

pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya

fisible (pada absorbsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada

absorbsi kimia juga disebut absorbsi kimia). Komponen gas yang dapat

menggandakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan

kecepatan yang lebih tinggi, karena itu absorbsi kimia lebih mengungguli absorbsi

fisika.

Bidang utama penggunaan absorbsi adalah pembersihan gas (misalnya gas

buang) dan pemisahan campuran gas (bertujuan untuk memperoleh kembali

komponen). Absorbsi juga memainkan peranan penting dalam kaitannya dengan

proses kimia, misalnya pada pembuatan asam sulfat (absorbsi SO3) dan asam nitrat

(absorbsi NO dan NO2). Pada semua absorber akan dilepaskan panas absorbsi yang

(khusunya pada ikatan fisik) menghambat kelarutan. Pada pembebanan yang

rendah, dapat dilakukan sirkulasi absorben untuk mengeluarkan panas absorbsi

dengan cara penyerapan. Tetapi pada pembebanan yang tinggi, penguapan yang

tinggi penyerapan seperti itu sering terjadi tidak dapat diterapkan untuk

menghindari peningkatan suhu. Dan hal semacam itu seperti pada absorbsi NH3 dan

HCL dengan air harus dipasang suatu pendingin antara dalam sistem sirkulasi

absorben.

Kecepatan absorbsi merupakan ukuran perpindahan massa antara fase gas

dan fase cair. Disamping pada perbedaan konsentrasi dan luas permukaan absorben,

1


kecepatan tersebut juga tergantung pada faktor-faktor lainnya. Contoh: tergantung

pada suhu) peningkatan pelarutan pada suhu yang lebih rendah, tekanan

(peningkatan kelarutan yang lebih tinggi) dan viskositas (pada absorbsi kimia

kelarutan hanya dipengaruhi sedikit oleh suhu tetapi viskositas menurun drastis

dengan naiknya temperatur).

Pada absorbsi gas, uap yang dapat larut diserap dari campurannya dengan gas

tak aktif atau lemban (inert) dengan bantuan zat cair dimana gas terlarut (solute gas

dapat larut, banyak atau sedikit. Contoh operasi ini adalah pencucian amonia

dengan air, dari campuran amonia dan udara. Zat terlarut itu kemudian dipulihkan

dari zat cair dengan cara destilasi, sedangkan zat cair penyerap selanjutnya dapat

dibuang atau digunakan kembali. Kadang-kadang zat terlarut itu dikeluarkan dari

zat cair dengan mengontakkan dengan gas lemban (inert gas). Operasi ini yang

merupakan kebalikan dari absorbsi disebut desorbsi atau pelucutan gas.

1.2.2 Absorben

Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan diabsorbsi

pada permukannya, baik secara fisik maupun dengan reaksi kimia. Berlawanan

dengan adsorben memiliki permukaan dalam yang luas, pada adsorben yang harus

dibuat luas adalah permukaan luarnya. Hal ini dapat dilakukan dengan mencerai-

beraikan cairan, misalnya menjadi tetesan-tetesan.

Absorben (juga sering disebut dengan cairan pencuci) harus memenuhi

persyaratan yang sangat beragam misalnya bahan itu harus:

Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorbsi sebesar mungkin

(kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil).

Sedapat mungkin sangat selektif.

Memiliki tekanan uap rendah.

Sedapat mungkin tidak korosif.

Mempunyai viskositas yang rendah.

Stabil secara rendah.

Murah.

Absorben yang sering digunakan adalah air (untuk gas-gas yang dapat larut

atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan), Natrium Hidroksida (untuk

2


gas-gas yang dapat bereaksi dengan asam) dan Asam Sulfat (untuk gas-gas yang

bereaksi dengan basa). Berdasarkan aturan ekonomi dan kelestarian lingkungan

absorben kebanyakan dikembalikan ke dalam alat absorbsi dengan sirkulasi

sehingga bahan tersebut terbebani secara penuh. Kemudian absorben diolah lebih

lanjut untuk keperluan lain, dibuat menjadi tidak berbahaya atau diregenerasi.

1.2.3 Absorbsi dan Menara Isian

Suatu alat yang hanya di pergunakan adalah absorbsi gas dan beberapa

operasi lain yaitu menara isian. Piranti ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk

silinder atau menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi

pada bagian bawah, pemasukan cairan dan distribusinya pada bagian atas. Sedang

pengeluaran gas dan zat cair masing – masing diatas dan dibawah, serta suatu massa

bentukan zat padat tak aktif (inert) diatas penyangga. Bantuan ini disebut isi menara

(packing), dimana penyangga itu harus mempunyai fraksi ruang terbuka yang cukup

terbuka dan cukup besar, untuk mencegah terjadinya pembanjiran pada piringan

penyangga itu.

Ada dua jenis isian menara yang lazim yaitu yang disikan dengan

mencurahkan secara acak kedalam menara dengan tangan. Isian curah ini terdiri

dari satuan – satuan dengan dimensi utama ¼ sampai 3 inchi, dimana isian yang

ukurannya kurang dari 1 inchi dipergunakan dalam kolom – kolom laboratorium

atau instalasi percobaaan (pilot plant), satuan – satuan isian disusun dengan tangan

biasanya mempunyai ukuran antara 2-8 inchi. Karakteristik bahan isian yang baik:

1. Tidak dapat bereaksi dengan bahan yang akan diserap.

2. Kuat tetapi tidak terlalu berat.

3. Mengandung cukup banyak larutan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat

cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan yang terlalu

tinggi.

4. Memiliki kontak permukaaan yang luas.

5. Tidak terlalu mahal.

3


Jadi, dapat disimpulkan bahwa isian menara terbuat dari bahan – bahan yang

murah, tidak bereaksi dan ringan, seperti: lumpung, porselin dan berbagai bahan

plastik.

1.2.4 Kontak Antara Zat Cair dan Gas

Persyaratan kontak yang baik antara zat cair dan gas itu merupakan

persyaratan yang paling sulit dicapai, lebih – lebih pada menara besar. Secara ideal

zat cair itu setelah didistribusikan di dalam isian, mengalir dalam bentuk film

lapisan keseluruhan permukaan isian yang menuruni menara. Sebetulnya film itu

cenderung menebal pada beberapa tempat dan menipis ditempat lain. Sehingga zat

cair itu menggumpal menjadi arus – arus kecil yang melalui lintas – lintas tertentu,

didalam isian itu lebih – lebih pada laju cairan rendah. Sebagian besar permukaan

itu mungkin kering atau sedikit diliputi film zat cair.

1.2.5 Alat-Alat Absorbsi

Alat absorbsi disebut juga absorben adalah tempat campuran gas dan

absorben yang dikontakkan satu sama lain secara intensif, biasanya dalam arah

berlawanan. Untuk maksud tersebut absorben didistribusikan sebaik mungkin

(permukaan dibuat luas), dengan bantuan perlengkapan yangkhusus misalnya

(penyemprot, bahan pengisi, pelat, benda rotasi). Gas dialirkan melalui tirai cairan

yang terbentuk.

Agar terjadi perpindahan massa dan panas yang baik, umumnya lebih

menguntungkan jika operasi dilakukan dengan cara laju alir cairan dan gas yang

setinggi mungkin. Namun seperti pada kolom rektifikasi, operai harus tetap di

bawah batas peluapan.

Besarnya absorben (juga kuantitas absorben yang diperlukan) tidak hanya

ditentukan oleh jumlah gas yang akan diolah, melainkan juga oleh daya melarutkan

dari absorben dan kecepatan pelarutan.Absorbsi kimia misalnya sering berlangsung

begitu cepatnya sehingga diperlukan jumlah tahap yang lebih sedikit daripada

absorbsi fisik (alat menjadi lebih kecil). Seperti telah disinggung sebelumnya, pada

4


proses absorbsi sering diperlukan perlengkapan pendingin. Alat ini dapat dijadikan

satu dengan absorber atau dipasang dalam sistem sirkulasi absorber. Pada operassi

kontinyu harus tersedia dua absorber secara bergantian, alat yang satu digunakan

untuk absorbsi dan alat yang lain untuk regenerasi absorben yang telah terbebani.

Kadang-kadang satu kali absorbsi tidak cukup untuk memisahkan campuran multi

komponen. Dalam hal ini, dua atau lebih absorben harus dipasang secara seri.

Dengan cara tersebut dimungkinkan misalnya untuk membersihkan gas

buang yang berasal dari berbagai reaktor, gas tersebut dapat berupa campuran yang

mengandung gas yang bersifat netral asam dan basa.Pemisahan dapat dilakukan

dengan menggunakan tiga absorber yang dihubungkan secara seri (dengan air,

natrium hidroksida dan asam sulfat). Selain itu absorber seringkali digunakan untuk

melakukan presipitasi bahn-bahan padat (debu) dalam kuantitas kecil yang ikut

terbawa dalam campuran gas.Alat-alat absorbsi yang terpenting adalah alat pencuci

seperti contoh menara:

1) Menara pencuci dan menara lintang

2) Pencuci pusaran

3) Pencuci pancaran

4) Pencuci rotasi

5) Pencuci venture

6) Alat pemisah loncatan tekanan.

5


BAB II

METODOLOGI

2.1 Alat dan Bahan

2.1.1 Alat yang digunakan:

Alat UOP 7, Gas Absorbtion Column

2.1.2 Bahan yang digunakan:

CO2

Udara

Air

2.2 Prosedur Kerja

A. Penyerapan gas CO2 kedalam air menggunakan alat analisa gas.

1) Mengisi tangki penampung cairan sampai ¾ bagian dengan air bersih.

2) Menghubungkan steker pada alat kesumber arus listrik.

3) Dengan valve pengendali aliran gas C2 dan C3 tertutup, menjalankan pompa

cairan dan mengatur aliran air melalui kolom sampai 6 liter/menit pada F1 dengan

mengatur valve pengendali C1.

4) Menjalankan compressor dan mengatur valve pengendali C2 agar aliran udara 4

liter/menit pada F. Membuka valve pengendali tekanan pada tabung CO2 dan

mengatur valve C2. Memastikan lapisan cairan di dasar kolom terjaga, bila perlu

mengatur dengan valve C4.

5) Menganalisa contoh gas

a) Membersihkan saluran pengambilan contoh dengan mengisap tabung

berulang – ulang menggunakan piston gas dan mengeluarkan ke atmosfer.

b) Menutup saluran ke tabung penyerapan dan lubang atmosfer juga di tutup.

Mengisi tabung penghisap melalui piston gas sampai terisi gas, lalu

menekan piston gas sampai gas keluar ke atmosfer.

c) Membuka lubang ke atmosfer

6


d) Membuka saluran ke tabung penyerapan, sehingga antara tabung

penyerapan dan tabung penghisap terhubung. Ketinggian cairan harus

tetap, bila berubah membuka saluran ke atmosfer.

e) Menunggu sampai ketinggian cairan berada pada posisi nol, dimana

menunujukkan bahwa tekanan dalam tabung 1 atm. Lalu menutup saluran

keluar.

f) Dengan perlahan menekan piston hingga semua gas berpindah ke tabung

penyerapan. Lalu menarik piston secara perlahan dan memperhatikan

ketinggian cairan.

g) Mengulangi langkah g) sampai ketinggian cairan tak berubah. Mencatat

volume akhir cairan (V2) yang menunjukkan volume contoh gas yang

dianalisa.

BAB III

7


HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Data pengamatan

Tekanan F (L/Min)S1 (gas masuk) S2 (gas keluar)

V1 (ml) V2 (ml) V1 (ml) V2 (ml)

60

2 323 341 341 3344 363 339 339 3346 - - - -8 - - - -

120

2 374 280 366 3604 440 180 387 3406 - - - -8 - - - -

Contoh perhitungan:

Menghitung kandungan CO2 dalam gas sample (Yi)

Menghitung CO2 yang terabsorpsi masuk dan keluar absorpsi

8


3.2 Data perhitungan

Tekanan F (L/Min)S (gas masuk) S (gas keluar) CO2 terserap (Fa)

V2/V1=Y1 V2/V1=Y0

60

2 1,05572 0,97947 7,42814 0,70247 1,32941 7,61286 - -8 - -

120

2 0,74866 0,98360 1,869494 0,40909 0,87855 3,177876 - -8 - -

3.3 Pembahasan

Pada percobaan kolom absorbsi, bahan penyerap (absorben) yang digunakan adalah

air sedangkan bahan yang terserap berupa gas yaitu gas CO2 dengan tujuan mengetahui

dan menghitung penyerapan (absorbsi) gas CO2 ke dalam air mengalir menggunakan alat

analisa gas serta mengetahui dan menghitung laju absorbsi CO2 ke dalam air analisa

larutan keluar kolom menggunakan analisa cair.

Penyerapan gas CO2 yang masuk bersama-sama udara kedalam air terjadi di dalam

kolom yang di dalamnya berisi packing dengan jenis rasching ring. Packing ini berfungsi

untuk memperbesar kontak antara gas yang naik dari bawah dengan cairan yang turun dari

atas. Proses ini berlangsung secara counter current (berlawanan arah), dimana air masuk

kolom melalui bagian atas dan udara pembawa gas CO2 masuk melalui bagian bawah, hal

ini bertujuan agar penyerapan CO2 lebih optimal oleh air.

Besarnya penyerapan gas CO2 ke dalam air menggunakan alat analisa gas. Untuk

memperoleh data penyerapan tersebut tahap awalnya adalah mengendalikan laju alir

pompa air yang masuk ke dalam kolom (valve C1), kemudian mengatur laju alir

kompresor (valve C2) dan mengatur laju alir gas CO2 yang masuk dari tabung gas CO2.

Hal yang penting untuk diperhatikan dalam mengatur laju alir masing-masing adalah

9


penggunaan laju alir air harus lebih besar daripada laju alir gas karena dapat menyebabkan

terjadinya flooding. Flooding adalah pembanjiran yang disebabkan oleh laju alir gas dari

bawah lebih besar daripada laju alir cairan yang turun dari atas. Kemudian setelah

mengatur laju alir masing-masing, mulai menganalisa diketahui dari volume yang dilihat

pada tabung penyerapan (V2) saat piston gas ditekan. Proses penyerapan CO2ke dalam air

merupakan absorbsi disertai reaksi kimia antara :

CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq) (suasana asam)

Berdasarkan analisa penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan analisa

cairan, diperoleh hasil bahwa CO2 yang terlarut pada aliran keluar (S2) dan CO2 yang

terlarut pada aliran masuk (S1) bersifatfluktuatif (cenderung berubah-ubah). Fluktuatif

dapat terjadi karena beberapa hal, diantaranya : performa kompresor dan pompa tidak

stabil sehingga jumlah gas CO2 dan air yang berkontak juga berbeda-beda, dapat pula

karena saat akan menganalisa gas, selang–selang jalur sampel gas yang digunakan sebagai

penghubung untuk mengambil dan mengukur gas CO2mengandung air di dalam

salurannya sehingga menganggu kerja alat. Dari data perhitungan dapat dilihat bahwa nilai

CO2 terserap yang paling besar adalah 7,6128 pada tekanan 60 dan F 4 L/menit. Hal ini

menunjukkan bahwa semakin besar tekanan dan laju alir maka semakin banyak CO2 yang

terserap.

10


BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari percobaan dan perhitungan yang telah lakukan dapat disimpulkan bahwa:

Pada percobaan penyerapan gas CO2 kedalam air dengan menggunakan analisa

larutan diperoleh hasil penyerapan yang paling besar pada tekanan 60 dan laju alir

4 L/menit yaitu sebesar 7,6128

Semakin besar tekanan dan laju alir yang diberikan maka semakin banyak pula

CO2 yang terserap

11


DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboratorium Operasi Teknik Kimia 2014, “Penuntun Mekanika Fluida dan Perpindahan

Masaa”, Samarinda: Politeknik Negeri Samarinda.

Sahraeni. S, 2006, “Perpindahan Massa Diffusional”, Jurusan Teknik Kimia: Politeknik Negeri

Samarinda.

12


13

Documents

Adsorbsi Kel 4