BAB-IV-Trio Febrianta kolom absorpsi gas

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Analisis Gas

Berdasarkan percobaan analisis gas yang dilakukan, kita dapat menghitung

jumlah CO2 yang diserap dari udara ke dalam air dengan mencari konsentrasi CO2 di

campuran inletdan outlet. Dari hasil analisis gas yang diperoleh, dapat dilihat dari

tabel 4.1 di bawah ini.

Tabel 4.1 Tabel Hasil Analisis Gas

F1

(L/detik)

F2

(L/detik)

F3

(L/detik)Yit Yi Yo

Fa

(L/detik)

%

Ralat

0,075

0,6332 0,048 0,153 0,1022 0,0399 222

2,5 0,060 0,2078 0,184 0,02 249,07

0,752 0,043 0,1533 0,1889 -0,0343 260,33

2,5 0,053 0,1689 0,211 -0,0419 217,51

Keterangan:

F1 = Lajualir air (L/detik)

F2 = Lajualirudara(L/detik)

F3 = Lajualir CO2 (L/detik)

Yit=Fraksimol CO2

Yi =Fraksi volume CO2dalamalur gas inlet

Yo =Fraksi volume CO2dalamalur gas outlet

Fa=Jumlah CO2 yang diserapantarapuncakdandasar (L/detik)

Dari Tabel 4.1 di atasdapatdilihathasil perhitungan fraksi mol CO2, fraksi

volume CO2 dalam alur gas inlet dan outlet, serta persen ralatnya. Dari percobaan ini

digunakan laju alirudara (F2) sebesar 0,633 dan 0,75 L/detik, laju alir air (F1) sebesar

0,075L/detik, lalu laju alir CO2 (F3) sebesar 0,033dan 0,042 L/detik. Persen ralat

yang diperoleh dari hasil analisis gas dengan laju alir udara yang tetap dan variasi

laju alir gas CO2 pada laju alir udara 0,633 L/detik adalah 222% dan 249,07%, dan

pada laju udara0,75L/detik adalah 260,33 % dan 217,51 %.

Dari hasil percobaan analisis gas yang dilakukan, dapat diperoleh beberapa

grafik, yaitu :

4.1.1 Pengaruh Laju Alir Udara(L/detik) terhadap Laju Absorpsi (L/detik)

Berdasarkanhasil percobaan yang dilakukan,

diperolehhubunganlajualirairdenganlajuabsorpsiyang

dinyatakandalamgrafikpadagambar 4.1 di bawahini:

0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760

-0.050

-0.040

-0.030

-0.020

-0.010

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

F CO2= 2 L/detikF CO2 = 2,5 L/detik

Laju Alir Udara (L/detik)

Laj

u A

bso

rpsi

(L

/det

ik)

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Laju Alir Air terhadap Laju Absorpsi

Dari gambar 4.1dapat dilihat pengaruh laju alir udara terhadap laju

absorpsi,dimana dengan laju alir air yang konstan yaitu 0,075 L/detik.

Dari grafik menunjukkan pada laju alir CO20,033L/detikdengan laju alir

Udara0,633dan 0,75L/detik terjadi penurunan laju absorpsi gas CO2 dari

2,3911hingga 1,2016 L/detik dan untuk laju alir CO20,042L/detik dengan laju alir air

0,633dan 0,75L/detik terjadi penurunan juga pada laju absorpsi gas CO2 dari -

2,063menjadi -0,033,515L/detik.

Berdasarkan teori, dengankecepatanair konstan,

efisiensiabsorpsimeningkatdenganpeningkatankecepatan gas,

hinggamencapaikonstan, dikarenakanjumlahgelembung per unit volume

meningkattajam, sehinggameningkatkan area untukabsorpsi. Efekdarikecepatan gas

adalahmeningkatkankecepatanabsorpsi (Houghton, 1956).

Hal ini menunjukkan bahwa hasil percobaan yang diperolehtidak sesuai

dengan teori dimana terjadi penyimpangan pada laju alir CO20,033L/detikdengan

laju alir Udara0,633dan 0,75L/detik terjadi penurunan laju absorpsi gas CO2 dari

2,3911 hingga 1,2016 L/detik dan untuk laju alir CO20,042 L/detik dengan laju alir

F CO2 = 0,033L/detikF CO2 = 0,042 L/detik

air 0,633dan 0,75L/detik terjadi penurunan juga pada laju absorpsi gas CO2 dari -

2,063menjadi -2,515L/detik.Penyimpangan yang terjadi dalam percobaan ini

mungkin disebabkan oleh :

1. Ketidaktelitian dalam melihat naikknyaNaOH dalam peralatan Hempl.

2. Penarikan piston yang tidaksesuaipenugasanpadasetiappercobaan.

4.1.2 Pengaruh Laju Alir Udara(L/detik) terhadap Fraksi Gas CO2 yang

Masuk (Yi)

Berdasarkanhasilpercobaan yang dilakukan, diperolehhubunganlajualir

airdenganfraksi gas CO2 yang masuk (Yi) yang dinyatakandalamgrafikpadagambar

4.2 di bawahini:

0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.800.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

F CO2= 2 L/detik

F CO2= 2,5 L/detik


Fra

ksi

CO

2 M

asu

k (

Yi)

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Laju Alir Air terhadap Fraksi Gas CO2 yang

Masuk (Yi)

Dari gambar 4.2dapat dilihat pengaruh laju alir air terhadap fraksi gas CO 2

yang masuk,dimana dengan laju alir udara yang konstan yaitu 0,075 L/detik.

Dari grafik menunjukkan pada laju alir CO20,033L/detik dengan laju alir

udara0,633dan0,75L/detik terjadi peningkatan fraksi gas CO2 yang masuk dari

0,1533 menjadi 0,2078 L/detik dan untuk laju alir CO2 0,042L/detik dengan laju alir

air 0,633dan0,75 L/detik terjadi peningkatan fraksi gas CO2 yang masuk 0,1533

menjadi 0,1689.

Berdasarkan teori, bahwa semakin besar laju alir gaslebihbanyak CO2 yang

dapatdiabsorpsikelarutanakansemakin besar. Hasilnya, fluks


CO2semakinmeningkatdenganpertambahanlajualir gas,

akantetapiakanberkurangseiringwaktudikarenakanadaCO2

yangmasukkedalamlarutan(Wang, 2005).

Dari percobaan yang dilakukan dapat dilihat bahwa hasil yang diperoleh

SudahSesuaidenganteori, dimanaterjadipeningkatanpadagrafik.

4.1.3 Pengaruh Fraksi CO2 Masuk (Yi) terhadap Laju Absorpsi

Berdasarkanhasilpercobaan yang dilakukan, diperolehhubunganfraksi gas

CO2masuk (Yi) denganlajuabsorpsi yang dinyatakandalamgrafikpadagambar 4.3 di

bawahini:

0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22

-0.0500-0.0400-0.0300-0.0200-0.01000.00000.01000.02000.03000.04000.0500

F CO2= 2 L/detik

F CO2= 2,5 L/detik

Fraksi CO2 Masuk (Yi)

Laju

Ab

sorp

si (

L/d

etik

)

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Fraksi CO2 Masuk (Yi) terhadap Laju Absorpsi

Dari gambar 4.3dapat dilihat pengaruh fraksi CO2 masuk (Yi) terhadap laju

absorpsi pada laju alir CO2. Dimana laju air yang konstan adalah laju alir udara.

Dari grafik diatas menunjukkan pada laju alir CO2 0,033L/detik dengan laju

alir udara0,633dan0,75L/detik terjadi kenaikkan laju absorpsi CO2yaitu dari 2,3911

hingga 1,2016 L/detikdengan semakin berkurangnya fraksi CO2 yang masuk yaitu

dari 0,0840sampai 0,0653. Sedangkan untuk laju alir CO20,042 L/detik dengan laju

alir air 0,633dan 0,75L/detik terjadi penurunan juga pada laju absorpsi gas CO2 dari -

2,063menjadi -2,515L/detik semakin meningkatnya fraksi gas CO2 yang masuk

0,1533 menjadi 0,1689.

Berdasarkan teori,hubungan laju molar CO2 dengan fraksi mol CO2 yang

masuk dapat ditunjukkan dalam persamaan berikut :

NA = K . A (Cs – P.Cb) (Smigelschidan George., 1976)


Di mana :

K = koefisien perpindahan massa overall (mol/ atm. s)

NA = laju molar CO2 (mol/ s)

A = LuasKolom (m)

P = tekanan (atm)

Cs = fraksi mol CO2 dalam gas masuk

Cb = fraksi mol CO2 dalam gas keluar

Maka dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa laju absorpsi gas CO2

berbanding lurus dengan besarnya fraksi mol CO2 dalam gas masuk. Semakin tinggi

fraksi mol CO2 dalam gas masuk, maka laju absorpsi gas CO2 akan semakin besar,

demikian juga sebaliknya.


tidak sesuai dengan teori karena padagrafik, terlihatuntuklajualirCO20,033dan

0,042L/detikgrafiknyamenurun.


2. Penarikan piston yang tidaksesuaipenugasanpadasetiappercobaan.

4.1.4 Pengaruh Laju Absorpsi Gas CO2(L/detik) terhadap Fraksi Gas CO2

Keluar (Yo)

Berdasarkanhasilpercobaan yang dilakukan, diperolehhubunganlajuabsorpsi

gas CO2denganfraksi CO2keluar (Yo) yang dinyatakandalamgrafikpadagambar 4.4 di

bawahini:

0.1500 0.2000 0.2500 0.3000 0.3500 0.4000 0.45000.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

F CO2= 2 L/detik

F CO2= 2,5 L/detik

Laju Absorpsi (L/detik)

Fra

ksi

CO

2 K

elu

ar

(Yo)

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Fraksi CO2 Masuk (Yi) terhadap Laju Absorpsi

Dari gambar 4.3 dapat dilihat pengaruh fraksi CO2 masuk (Yi) terhadap laju

absorpsi pada laju alir CO2. Dimana laju air yang konstan adalah laju alir udara.

Dari grafik diatas menunjukkan pada laju alir CO2 0,033L/detik dengan laju

alir udara0,633dan0,75L/detik terjadi kenaikkan laju absorpsi CO2 yaitu dari 2,3911

hingga 1,2016 L/detikdengan semakin berkurangnya fraksi CO2 yang masuk yaitu

dari 0,0840 sampai 0,0653. Sedangkan untuk laju alir CO2 0,042 L/detik dengan laju

alir air 0,633dan 0,75L/detik terjadi penurunan juga pada laju absorpsi gas CO2 dari -

2,063menjadi -2,515L/detik semakin meningkatnya fraksi gas CO2 yang masuk

0,1533 menjadi 0,1689.

Berdasarkan teori, hubungan laju molar CO2 dengan fraksi mol CO2 yang

masuk dapat ditunjukkan dalam persamaan berikut :

NA = K . A (Cs – P.Cb) (Smigelschidan George., 1976)

Di mana :



A = LuasKolom (m)

P = tekanan (atm)




Maka dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa laju absorpsi gas CO2

berbanding terbalik dengan besarnya fraksi mol CO2 dalam gas keluar. Semakin

tinggi fraksi mol CO2 dalam gas keluar berarti laju absorpsi gas CO2 semakin kecil.


sesuaidenganteori, dikarenakandarigrafik, didapathubunganlajuabsorpsidenganfraksi

gas keluarberbandingterbalik.

4.2 Hasil Analisis Cairan

Selain menganalisis gas, dalam percobaan ini juga dilakukan analisis cairan

untuk mengetahui kandungan gas CO2 dalam air, baik pada masukan (inlet) maupun

keluaran (outlet). Untuk menganalisis kandungan gas CO2 dalam cairan, dilakukan

titrasi dengan menggunakan larutan NaOH, dan mereaksikan NaOH dengan total gas

CO2 pada cairan inlet dan outlet, reaksinya adalah :

CO2(g) + H2O(l) H2CO3(l)

H2CO3(l) + 2NaOH(l) Na2CO3(l) + 2H2O(l)

Berdasarkan percobaan analisis cairan yang dilakukan, kita dapat menghitung

Cdi, Cdo, laju absorpsi, dan laju absorpsi rata-rata yang dapat dilihat pada tabel 4.2 di

bawah ini:

Tabel 4.2 Tabel Hasil Analisis Cairan

F1

(L/detik)F2

(L/detik)F3

(L/detik)T

(menit)

Inlet Cairan Outlet CairanLaju

absorpsi(mol/detik)

Laju absorpsi rata-rata

(mol/detik)

Vbi

(ml)

Cdi

(mmol/ml)

Vbo

(ml)

Cdo

(mmol/ml)

0,075 0,633

26 0,30 0,00018 0,50 0,00029 -0,000009

0,0000020212 0,30 0,00018 0,35 0,00020 -0,00000218 0,32 0,00019 0,35 0,00020 -0,000001

2,5

60,30 0,00018 0,0,

750,00026 -0,000007

0,00000506120,30 0,00018 0,0,

6330,00023 -0,000004

180,35 0,00020 0,0,

6330,00023 -0,000002

0,075 0,75

2

6 0,35 0,00020 0,30 0,00018 0,000131

0,0000030312

0,35 0,00020 0,0,633

0,00023 -0,000002

180,38 0,00022 0,0,

6330,00023 -0,000053

2,5

60,35 0,00020 0,0,

6330,00023 -0,000002

0,00000405120,35 0,00020 0,0,

750,00026 -0,000004

180,39 0,00023 0,0,

6330,00023 -0,000026

Keterangan:

F1 = Lajualir air (L/detik)

F2 = Lajualirudara (L/detik)

F3 = Lajualir CO2 (L/detik)

t = Waktu (menit)

Vbi = Volume larutanNaOH yang dititrasiuntukcairaninlet (ml)

Vbo= Volume larutanNaOH yang dititrasiuntukcairanoutlet (ml)

Cdi = Konsentrasi CO2bebaspadacairaninlet (mmol/ml)

Cdo = Konsentrasi CO2bebaspadacairanoutlet (mmol/ml)

Dari tabel 4.2 terlihat hubungan antara Vbo dengan Vbi yang menunjukkan

sebagian besar nilai Vbo lebih besar dibandingkan dengan Vbi. Hal ini sesuai dengan

prinsip di mana setelah terjadi pengontakan, kadar CO2 dalam air akan meningkat.

Dari hasil percobaan analisis cairan yang dilakukan, dapat diperoleh beberapa

grafik, yaitu :

4.2.1 Pengaruh Laju Alir Udara(L/detik) terhadap Laju Absorpsi (mol/detik)

Berdasarkanhasilpercobaan yang dilakukan, diperolehhubunganlajualir

airdenganlajuabsorpsi yang dinyatakandalamgrafikpadagambar 4.5 di bawahini:

0.660.670.680.69 0.7 0.710.720.730.740.750.76

-0.00001

0.00000

0.000016 menit F CO2= 2 L/detik

12 menit F CO2= 2 L/detik

18 meni tF CO2= 2 L/detik

6 menit F CO2= 2,5 L/detik




Laj

u A

bso

rpsi

(L

/det

ik)

Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Laju Alir Air terhadap Laju Absorpsi

Pada grafik 4.5dapat dilihat bahwa pengaruh laju alir air terhadap laju

absorpsi di atas adalah kurva laju alir CO20,033 L/detik dan laju alir air 0,0667dan

0,1 L/detik pada waktu 7,5 menit diperoleh kurva laju absorpsi CO2 yang berkurang

dengan semakin besarnya laju alir CO2 yaitu dari 0 ke -0,000014mol/detik,

sedangkan pada waktu 15 dan 22,5 menit diperoleh kurva laju absorpsi yang

meningkat dengan semakin besarnya laju alir CO2 yaitu masing-masing -0,000075 ke

0,00007mol/detik dan -0,000047 ke -0,000014mol/detik. Pada kurvalaju CO20,050

L/detik dan laju alir air 0,0667 dan 0,1 L/detik pada waktu 7,5 menit diperoleh kurva

laju absorpsi yang menurun dengan semakin besarnya laju alir CO2yaitu dari

0,000009 ke 0,000000mol/detik, sedangkan pada waktu 15 dan 22,5 menit diperoleh

kurva laju alir absorpsi yang meningkat dengan semakin besarnya laju alir CO2 yaitu

masing-masingdari -0,000047 ke -0,000014mol/detik dan -0,000028 ke 0,000000

mol/detik.

Berdasarkan teori, peningkatanlajualir gas akanmeningkatkankoefisien

transfer massakeseluruhan (NairdanSelvi, 2014). Dari persamaan

NA = K . A (Cs – P.Cb) (Smigelschi., 1976)

Di mana :


F CO2 = 0,033L/detik(6 menit)F CO2 = 0,033L/detik (12menit)F CO2 = 0,033L/detik (18menit)F CO2 = 0,042 L/detik (6menit)F CO2 = 0,042 L/detik (12menit)F CO2 = 0,042 L/detik (18menit)


A = LuasKolom (m)

P = tekanan (atm)



Dapatdiketahuihubunganantarakoefisienperpindahanmassakeseluruhandanlajuabsorp

si CO2berbandinglurus, sehinggaketikalajualirudarameningkat,

lajulajuabsorpsijugaakanmeningkat.

Dari percobaan, hasil yang diperolehsudahsebagiansesuaiteori,

namunterjadipenyimpanganpadalajualir CO2 0,042 L/detikpadamenit 6 dan 12.


2. Laju alir udara, air dan gas CO2 yang tidak konstan selama percobaan.

3. Penarikan piston yang tidak sesuai penugasan pada setiap percobaan.

4.2.2 Hubungan Laju Absorpsi Gas CO2(mol/detik) terhadap Waktu (menit)

Berdasarkanhasilpercobaan yang dilakukan, diperolehhubunganlajuabsorpsi

gas CO2denganwaktu yang dinyatakandalamgrafikpadagambar 4.6 di bawahini:

4 6 8 10 12 14 16 18 20

-0.00001

0.00000

0.00001

F air = 0,0417 L/detik; F udara = 0,583 L/detikF air = 0,0417 L/detik; Fudara = 0,7500 L/detikF air = 0,0583 L/detik; F udara = 0,5833 L/detikF air = 0,0583 L/detik; F udara = 0,7500 L/detik

Waktu (menit)

Laj

u A

bso

rpsi

(L

/det

ik)

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Laju Absorpsi Gas CO2 terhadap Waktu

Pada grafik hubungan laju absorpsi gas CO2 terhadap waktu di atas terlihat

bahwa pada laju alir udara0,633 L/detik dengan laju alir CO2 0,042L/detik

mengalami peningkatan laju absorpsi gas CO2 dari waktu 6 sampai 18 menit yaitu

dari -0,000009sampai -0,000001 mol/detik. Untuk laju alir udara 0,75 L/detik

dengan laju alir CO20,033L/detik mengalami penurunan laju absorpsi gas CO2 dari

waktu 6 sampai 12 menit yaitu dari -0,00039375sampai -0,0002625mol/detik,

namun pada waktu 18 menit mengalami peningkatan yaitu -0,00000225mol/detik.

Untuk laju alir air 0,633 L/detik dengan laju alir CO2 0,033L/detik mengalami

peningkatan laju absorpsi gas CO2 dari waktu 6 sampai 18 menit yaitu

dari0,00013125 sampai -0,0000525mol/detik, Untuk laju alir air 0,042 L/detik

dengan laju alir CO2 0,042 L/detik mengalami penurunan laju absorpsi gas CO2 pada

waktu 6 dan 12menit yaitu dari -0,00000225sampai -0,0002625mol/detik dan

mengalami kenaikkan laju absorpsi CO2 pada waktu 18 menitmenjadi-0,00002625.

Berdasarkan teori, lajuabsorpsidapatdirumuskandengan :

RCO2=

−V GdPA .R .T .dt

(Devries, 2014)

F Udara= 0,633L/detikF CO2 = 0,033L/detikF Udara = 0,75 L/detikF CO2 = 0,033L/detikF Udara= 0,633 L/detikF CO2 = 0,042 L/detikF Udara = 0,75 L/detikF CO2 = 0,042 L/detik

RCO2 =lajuabsorpsi CO2

Vg = Volume darifasa gas (m3)

t = waktu

P = Tekananpersial CO2

R = konstanta gas

A = Luaspermukaankontak

Dari percobaan yang dilakukan, diperoleh hasil yang tidak sesuai dengan

teori dimanapada semuagrafik mengalami kenaikan maupun penurunan (fluktasi)

laju absorpsi gas CO2 dengan meningkatnya waktu. Maka diperoleh hasil yangtidak

sesuai dengan teori.

Adapun beberapa alasan yang mengakibatkan terjadinyapenyimpangan

padaanalisiscairanini yaitu :

1. Ketidaktelitian dalam melihat naiknya NaOH dalam peralatan NaOH.

2. Laju alir udara, air dan gas CO2 yang tidak konstan selama percobaan.

3. Penarikan piston yang tidak sesuai penugasan pada setiap percobaan

Documents

BAB-IV-Trio Febrianta kolom absorpsi gas