ITS Undergraduate 15043 Presentation 1139615

PERANCANGAN INSTRUMEN UNTUK

DETEKSI GAS HIDROGEN SULFIDA

Dosen Pembimbing Dr. Melania Suweni Muntini,MT

PRESENTED BY: Arfini Dwi Jayanti NRP 1106 100 002

JURUSAN FISIKA Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2011

SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR

SELASA, 25 JANUARI 2011

1. PENDAHULUAN

2. TINJAUAN PUSTAKA

3. METODOLOGI

PENELITIAN

4. ANALISA DATA DAN

PEMBAHASAN

5. KESIMPULAN



Latar belakang

Hidrogen sulfida (H2S)

merupakan gas yang

tidak berwarna, beracun,

mudah terbakar dan

berbau. Gas ini dapat

membahayakan bagi

kesehatan manusia jika

terhirup dalam ambang

batas konsentrasi

tertentu.

Untuk menghindari dari hal

yang merugikan dan

membahayakan tersebut maka

dibutuhkan suatu instrumen

untuk mendeteksi secara dini

konsentrasi hidrogen sulfida

(H2S). Alat pengukur

konsentrasi gas hidrogen

sulfida (H2S) merupakan

prototipe dari alat pengukur

konsentrasi gas hidrogen

sulfida (H2S).

TUJUAN PENELITIAN

Merancang dan membuat

prototipe sistem instrumen

pengukuran gas hidrogen

sulfida (H2S).

Mengukur konsentrasi

gas H2S dengan

menggunakan prototype

sistem instrument yang

telah dibuat



Batasan masalah

Jenis sensor yang digunakan untuk

mendeteksi gas hidrogen sulfida adalah

sensor TGS825

Hasil pengukuran kadar gas hidrogen

sulfida ditampilkan pada LCD



Tinjauan Pustaka

H2S (Hidrogen sulfida) adalah gas

yang tidak berwarna, beracun, mudah

terbakar dan berbau seperti telur

busuk



Dampak gas hidrogen sulfida

Tingkat H2S (PPM) Efek pada manusia

0.13 Bau minimal yang masih terasa

4.6 Mudah dideteksi, bau yang

sedang

10 Permulaan iritasi mata dan mulai

berair

27 Bau yang tidak enak dan tidak

dapat ditoleransi lagi

100 Batuk-batuk, iritasi mata dan

indera penciuman sudah tidak

berfungsi

200-300 Pembengkakan mata dan rasa

kekeringan di tenggorokan

500-700 Kehilangan kesadaran dan bisa

mematikan dalam waktu 30 - 1

jam

Lebih dari 700 Kehilangan kesadaran dengan

cepat dan berlanjut kematian SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR


Sensor adalah peralatan yang

digunakan untuk merubah suatu

besaran fisis menjadi besaran listrik

sehingga dapat dianalisa dengan

rangkaian listrik.

Sensor gas merupakan suatu alat

yang mampu mendeteksi perubahan

kondisi lingkungan dan kemudian

menghasilkan suatu sinyal listrik

yang besarnya sebanding dengan

konsentrasi suatu gas

Dalam penelitian ini digunakan

sensor gas TGS825

TGS 825



Ilustrasi ketika adanya gas penyerapan oksigen

Ilustrasi penyerapan gas H2S

di dalam sensor



Bahan detektor gas H2S adalah timah dioksida, Ketika bahan timah dioksida dihangatkan pada temperatur tertentu, maka oksigen akan diserap dari permukaan kristal, sehingga oksigen akan bermuatan negatif. Hal ini dikarenakan permukaan kristal akan mendonorkan elektron pada oksigen dari bahan timah. Di dalam sensor, arus listrik mengalir melewati daerah sambungan (grain boundary) dari bahan timah dioksida. Pada daerah sambungan, penyerapan oksigen mencegah muatan untuk bergerak bebas. Jika konsentrasi gas menurun, proses dioksidasi akan terjadi. Rapat permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang dan akan mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang dari daerah sambungan. Resistansi menurun saat gas H2S terdeteksi.



metodologi Pembuatan Gas H2S Murni

Dengan menggunakan bahan FeS yang di reaksikan dengan

HCl (1M)

FeS + 2HCl FeCl2 + H2S

Warna reaksi yang dihasilkan

Perancangan

instrumentasi

Perancangan Instrumen Sistem



Pada larutan absorben terbuat dari

ZnSO4.7H2O yang berfungsi untuk

menangkap gas H2S

Proses Kalibrasi di Balai Hiperkes



Flow rate

Pemanas

Tempat reaksi

FeS + HCl

Penampung gas H2S Larutan Absorben

sensor





Hasil dan pembahasan Proses Pembuatan Gas

Hidrogen Sulfida

No Massa

FeS(gr)

Volume

HCl

1M(ml)

1 0.04 1

2 0.06 1.5

3 0.08 2

4 0.11 2.5

5 0.13 3

6 0.19 4.5

Table 4.1 variasi komposisi massa FeS dan volume HCl (1M)

Table 4.1 variasi komposisi massa FeS

dan volume HCl (1M

Maka mol FeS =

Untuk mencari konsentrasi gas hidrogen sulfida

dapat digunakan persamaan sebagai berikut

Mol X = massa X/Mr X



FeS + 2HCl FeCl2 + H2S 45x 10-5 mol 2 x 10-3mol 0 0

45x 10-5 mol 45x 10-5 mol 45x 10-5 mol 45x 10-5 mol

0 155x10-5mol 45x 10-5 mol 45x 10-5 mol

Dari reaksi tesebut dapat dilihat bahwa H2S yang terbentuk sebesar 45x 10-5 mol. Sehingga dapat dicari konsentrasi gas yg terbentuk.



mol H2S = massa H2S /Mr H2S

Massa H2S= mol H2S x Mr H2S

= 45 x 10-5 x 34

= 1530 x 10-5 gr

= 1530 x 10-2 mg

ppm H2S = 1530 x 10-2 mg/20 liter

= 76.5 x 10-2 mg/liter

= 76.5 x 10-2 ppm



Variasi massa dan hasil perhitungan

No Massa

FeS(gr)

Volume

HCl

1M(ml)

Konsentra

si H2S

(ppm)

1 0.04 1 0.765

2 0.06 1.5 1.156

3 0.08 2 1.56

4 0.11 2.5 2.125

5 0.13 3 2.38

6 0.19 4.5 3.57



Hasil kalibrasi ppm Vout

0.0286 0.35

0.0884 0.415

0.748 0.612

0.78 0.658

1.8411 0.967

1.975 0.997

2.5632 1.302

4.2631 1.89

4.3508 1.906



Pengujian alat ukur

Proses reaksi antara FeS dengan HCl pada suhu

57 0C

V= 0.357 (volt/ppm)Q

(ppm) + 0.350 (volt)



Waktu RESPON Sensor

Rangkaian pengkondisi sinyal

Pengamatan Tegangan keluaran sistem sensor mulai awal penyalaan

hingga mencapai tegangan yang stabil disebut waktu respon sensor

Tegangan keluaran sistem sensor dapat dianalisa dari persamaan pada

rangkaian ekivalen instrumen-nya

Rangkaian Dasar Sensor



Rangkaian sistem sensor Apabila rangkaian dasar sensor dan rangkaian pengkondisi sinyal

dikoneksikan, maka

Dengan Vin(t)= 5 - 16.66 e-0.9514t



apabila Vin(t)= 5-16.6 e-0.9514t disubtitusikan ke persamaan Vout(t) dari

rangkaian ekivalen, maka

Sehingga Kurva persamaan Vout(t) yang terbentuk adalah sebagai

berikut



0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 10 20 30 40 50

kelu

aran

Se

nso

r (v

olt

)

waktu (detik)

Kurva waktu respon dari sistem instrumen diambil secara

experiment, di tunjukan pada gambar dibawah ini.



Ploting kurva waktu respon

sensor dari persamaan dan

hasil ekperiment

selisih tegangan antar persamaan

model matematika dengan hasil

respon waktu adalah 0.44 volt



grafik respon diatas, ketika awal penyalaan rangkaian sistem sensor, maka tegangan keluaran sensor mulai naik hingga mencapai 0,74 Volt. Kemudian mulai turun hingga mencapai keadaan stabilnya.



Kesimpulan Sistem instrumentasi ini dapat mendeteksi adanya gas

H2S.

Kalibrasi dan karakterisasi sensor gas hidrogen sulfida

pada sistem instrumentasi menghasilkan funsi transfer

V= 0.357 (volt/ppm)Q (ppm) + 0.350 (volt)

Model matematika yang diturunkan menunjukkan bahwa

rangkaian sistem sensor adalah persamaan orde satu

Karakteristik sensor yang diperoleh dari waktu tanggap

sensor untuk pemanasan sensor pada detik ke 25



Sekian terima kasih SEMINAR DAN SIDANG TUGAS AKHIR


Documents

ITS Undergraduate 15043 Presentation 1139615