Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

20
Absorbsi Gas Karbon Dioksi da dengan Larutan NaOH 1 Laboratorium Proses Kimia 2014 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. Absorpsi gas-cair merupakan proses heterogen yang melibatkan perpindahan komponen gas yang dapat larut menuju penyerap yang biasanya berupa cairan yang tidak mudah menguap (Franks, 1967). Reaksi kimia dalam proses absorpsi dapat terjadi di lapisan gas, lapisan antarfase, lapisan cairan atau bahkan badan utama cairan, tergantung pada konsentrasi dan reaktifitas bahan-bahan yang direaksikan. Untuk memfasilitasi berlangsungnya tahapan-tahapan proses tersebut, biasanya  proses absorpsi dijalankan dalam reactor tangki berpengaduk bersparger, kolomg elembung ( bubble column) atau kolom yang berisi tumpukan partikel inert (  packed bed column). 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 H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , formadehid dll(Coulson, 1996).Absorpsi gas CO 2 dengan larutan hidroksid yang kuat merupakan proses absorpsi yang disertai dengan reaksi kimia order 2 antara CO 2 dan ion OH - membentuk ionCO 3 2- dan H 2 O.Sedangkan reaksi antara CO 2 dengan CO 3 2-  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 cuk up rendah (encer).

Transcript of Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

Page 1: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 1/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 1 

Laboratorium Proses Kimia 2014

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.

Absorpsi gas-cair merupakan proses heterogen yang melibatkan perpindahan

komponen gas yang dapat larut menuju penyerap yang biasanya berupa cairan yang

tidak mudah menguap (Franks, 1967). Reaksi kimia dalam proses absorpsi dapat

terjadi di lapisan gas, lapisan antarfase, lapisan cairan atau bahkan badan utama

cairan, tergantung pada konsentrasi dan reaktifitas bahan-bahan yang direaksikan.

Untuk memfasilitasi berlangsungnya tahapan-tahapan proses tersebut, biasanya proses absorpsi dijalankan dalam reactor tangki berpengaduk bersparger, kolomg

elembung (bubble column) atau kolom yang berisi tumpukan partikel inert ( packed

bed column). 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 ionCO3

2-dan H2O.Sedangkan reaksi antara CO2 dengan CO3

2- 

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).

Page 2: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 2/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 2 

Laboratorium Proses Kimia 2014

Perancangan reaktor kimia dilakukan berdasarkan pada permodelan

hidrodinamika reaktor dan reaksi kimia yang terjadi di dalamnya. Suatu model

matematika merupakan bentuk penyederhanaan dari proses sesungguhnya di dalam

sebuah reaktor yang biasanya sangat rumit (Levenspiel, 1972). Reaksi kimia biasanya

dikaji dalam suatu proses batch berskala laboratorium dengan mempertimbangkan

kebutuhan reaktan, kemudahan pengendalian reaksi, peralatan, kemudahan

menjalankan reaksi dan analisis, dan ketelitian.

1.2 Perumusan Masalah 

1. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH terhadap jumlah CO2 yang

terserap pada berbagai waktu reaksi?

2. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan

 perpindahan massa CO2 fase gas (k Ga)?

3. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan

 perpindahan massa CO2 fase cair (k  La)?

4. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan 

reaksi antara CO2 dan NaOH (k 2)?

1.3 Tujuan Percobaan 

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa mampu menjelaskan

mengenai beberapa hal berikut:

1. Pengaruh konsentrasi NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada

 berbagai waktu reaksi.

2. Pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa CO2 

fase gas (k Ga).

3. Pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan massa CO2 

fase cair (k  La).

4. Pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan

 NaOH (k 2).

Page 3: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 3/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 3 

Laboratorium Proses Kimia 2014

1.4 Manfaat Percobaan 

1. Mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH terhadap jumlah CO2 

yang terserap pada berbagai waktu reaksi.

2. Mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan

 perpindahan massa CO2 fase gas (k Ga).

3. Mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan

 perpindahan massa CO2 fase cair (k  La).

4. Mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan 

reaksi antara CO2 dan NaOH (k 2).

Page 4: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 4/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 4 

Laboratorium Proses Kimia 2014

absorber

stri

r

BAB II

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. Absorbsi dapat 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, K 2CO3 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

Page 5: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 5/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 5 

Laboratorium Proses Kimia 2014

Gas bulk flow  Gas film 

 pai  

 A* 

Liq. film  Liq. bulk flow 

 pg 

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.

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   pai)  (1) 

Kesetimbangan antara CO2 dalam fase gas dan dalam fase larutan :

Page 6: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 6/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 6 

Laboratorium Proses Kimia 2014

 

 A*   H  .  pai (2)

dengan H pada suhu 30oC = 2,88  10

-5g mole/cm

3. atm.

Laju perpindahan massa CO2 dari lapisan gas ke badan utama larutan NaOH dan

reaksi antara CO2 terlarut dengan gugus hidroksil:

 Ra  [ A*]a   D A

.k 2.[OH ]  (3)

 

Keadaan batas : 

CO2 dan [OH-], yaitu = 2

Di fase cair,reaksi antara CO2 dengan larutan NaOHterjadi melalui beberapa tahapan

 proses:

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

Dengan z adalah koefisien reaksi kimia antara

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Page 7: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 7/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 7 

Laboratorium Proses Kimia 2014

 

dikendalikan bersama-sama dengan reaksi kimia pada langkah c (Juvekar dan

Sharma, 1973).

Eliminasi A* dari persamaan 1, 2 dan 3 menghasilkan : 

Jika nilai k  L sangat besar, maka: D A .k 2 .[OH ] 

k   L 

 1 , sehingga persamaan di atas

 

 

menjadi: 

Jika keadaan batas (b) tidak dipenuhi, berarti terjadi pelucutan [OH-] dalam 

larutan.Hal ini berakibat: 

   

Dengan demikian, maka laju absorpsi gas CO2 ke dalam larutan NaOH akan

mengikuti persamaan: 

 Ra  a. H. pg ..k L

1  a. H..k L

k Ga 

(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)

(4)

(5)

(6)

(8)

Page 8: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 8/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 8 

Laboratorium Proses Kimia 2014

OH

 Nilai diffusivitas efektif ( D A) CO2 dalam larutan NaOH pada suhu 30oC adalah 2,1

10-5

cm2/det (Juvekardan Sharma, 1973).

 Nilai k Ga 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. Secara teoritik, nilai k Ga harus memenuhi persamaan :

Dalam bentuk bilangan tak berdimensi k Ga dapat dihitung menurut persamaan (Kumoro

dan Hadiyanto, 2000) :

Jika tekanan operasi cukup rendah, maka  plm dapat didekati dengan  p =  pin-pout .

Sedangkan nilai k la dapat dihitung secara empirik dengan persamaan (Zheng dan and

Xu, 1992)

  k dp 

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

(9)

(10)

Page 9: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 9/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 9 

Laboratorium Proses Kimia 2014

3

cepat selama reaksi sepanjang film. Dengan demikian, tebal film (x) dapat ditentukan

 persamaan: 

 x   D A.( pin  pout )

mol (CO2 

). R.T 

 (12)

2.3 Teori Lapisan Film

Teori lapisan film dapat dijelaskan seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.3 : Lapisan Film

Lapisan gas film ini dalam keadaan diam mempunyai ketebalan tertentu,  di mana

ketebalan ini tergantung dari derajat turbulensi dari gas, demikian pula halnya dengan lapisan

film cair. Mekanisme perpindahan gas- gas molekul kedua lapisan film ini hanya dipengaruhi

oleh diffusi Eddy dan konveksi. Koefisien perpindahan massa pada umumnya dipengaruhi oleh

 beberapa factor   antara lain : temperatur, konsentrasi dan  derajat turbulensi. Suhu atau

temperatur berpengaruh kepada koefisien difusi dan viskositas, dimana dengan meningkatnyatemperatur, koefisien difusi akan meningkat dan sebaliknya viskositas akan menurun dengan

meningkatnya temperatur. Konsentrasi yang meningkat menyebabkan viskositas naik dan

koefisien difusi menurun. Derajat turbulensi berpengaruh pada koefisien perpindahan massa

dan ketebalan lapisan film, dengan naiknya derajat turbulensi akan menurunkan atau

menipiskan lapisan film dan meningkatkan koefisien perpindahan massa. 

Page 10: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 10/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 10 

Laboratorium Proses Kimia 2014

BAB III

PELAKSANAAN PERCOBAAN 

3.1 Bahan dan Alat yang Digunakan 

1. Bahan yang digunakan

a. Kristal Natrium Hidroksida (NaOH)

 b. Cairan gas karbondioksida (CO2) yang disimpan di tabung bertekanan

c. Udara

d. Aquadest (H2O)

e. Reagent untuk analisis yaitu larutan HCl 0,1 N dan indikator PP dan

MO

2. Alat yang digunakan

Rangkaian alat praktikum absorbsi terlihat pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Utama 

Page 11: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 11/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 11 

Laboratorium Proses Kimia 2014

3.2 Variabel Operasi 

a. Variabel tetap 

1. Tekanan CO2  : 6 atm

2. Suhu : 30 oC

3. Laju alir NaOH : 0,015 L/menit

 b. Variabel berubah

Konsentrasi NaOH : 0,5 N ; 0,75 N ; 1 N

3.3 Respon Uji Hasil 

Konsentrasi ion CO32-

dalam larutan sampel dan CO2 yang terserap

3.4 Prosedur Percobaan 

400 gram NaOH ditimbang dan dilarutkan dalam 10 L aquadest. Selanjutnya

larutan NaOH ditampung dalam tangki 1 untuk digunakan sebagai larutan penyerap.

Langkah berikutnya adalah penentuan fraksi ruang kosong di dalam kolom absorpsi.

Pertama, larutan NaOH dialirkan dari bak penampung 2 ke dalam kolom absorpsi

 pastikan kran di bawah kolom absorpsi dalam keadaan tertutup agar larutan NaOH

tidak keluar dari kolom absorpsi. Kemudian, kran dimatikan jika tinggi cairan di

dalam kolom tepat setinggi tumpukan packing. Setelah cairan tepat menempati ruang

 packing, cairan dikeluarkan dari dalam dalam kolom dengan membuka kran di

 bawah kolom. Cairan tersebut ditampung dank ran ditutup kembali apabila cairan

dalam kolom tepat berada pada packing bagian paling bawah. Ukur volume cairan

yang telah ditampung, catat volume cairan tersebut sebagai volume ruang kosong

dalam kolom absorbsi (Vvoid). Selanjutnya fraksi ruang kosong dapat ditentukan

dengan ,dimana . Langkah tersebut diulang untuk variabel

yang lain.

Setelah didapat fraksi ruang kosong di dalam kolom absorbs, maka langkah

 berikutnya adalah melakukan proses absorbsi. NaOH 1 N dipompa dan diumpankan

ke dalam kolom melalui bagian atas kolom pada laju alir 0,015 L/menit hingga

keadaan mantap tercapai. Kemudian, gas CO2 dialirkan melalui bagian bawah kolom.

Page 12: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 12/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 12 

Laboratorium Proses Kimia 2014

Ukur beda ketinggian cairan dalam manometer 1 dan manometer 2 jika aliran gas

sudah steady. Selanjutnya, setiap 1 menit, sampel cairan dari dasar kolom yang

keluar dari kolom absorbsi diambil 10 mL untuk dianalisa kadar ion karbonatnya

atau kandungan NaOH bebasnya. Pengambilan sampel dilakukan selama 10 menit.

Percobaan diulang untuk harga variabel yang berbeda.

Prosedur untuk analisa kadar ion karbonat atau kandungan NaOH bebasnya

mengikuti langkah seperti berikut.. Pertama, sebanyak 10 mL sampel cairan

ditempatkan dalam gelas Erlenmeyer 100 mL. Kemudian, indikator fenolpthalein

(PP) ditambahkan sampai warna merah jambu. Titrasi sampel dengan larutan HCl 0,1

 N sampai warna merah hamper hilang. Catat kebutuhan titran (a). Maka mol HCl = a

x 0,1 mmol. Setelah itu, indikator metil jingga (MO) ditambahkan sebanyak 2-3 tetes

dan titrasi dilanjutkan kembali sampai warna jingga berubah menjadi merah. Catat

kebutuhan titran (b). kebutuhan HCl dapat dihitung dengan b x 0,1 mmol. Jumlah

 NaOH bebas dihitung dengan (2a-b) x 0,1 mmol di dalam 10 mL sampel. Maka

konsentrasi NaOH bebasnya = (2a-b) x 0,01 mol/L.

Page 13: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 13/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 13 

Laboratorium Proses Kimia 2014

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

   C   O   2   y   a   n   g   T   e   r   s   e   r   a   p    (   m   o    l    )

Waktu (menit)

NaOH 1 N

NaOH 0,75 N

NaOH 0,5 N

 

BAB IV

PEMBAHASAN

IV.2 Pembahasan

IV.2.1 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Jumlah CO2 yang Terserap pada

Berbagai Waktu

Pengaruh konsentrasi NaOH terhadap jumlah CO2  yang terserap pada

 berbagai waktu dapat dilihat pada gambar 4.1

Gambar 4.1: Hubungan konsentrasi NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap

 pada berbagai waktu

Gambar 4.1 diatas menunjukkan hubungan antara konsentrasi NaOH

dengan CO2  yang terserap. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa pada

konsentrasi NaOH 1 N, CO2 yang terserap paling banyak. Berdasarkan grafik di

atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi NaOH maka CO2 yang

terserap semakin tinggi. Hal ini dikarenakan pada konsentrasi NaOH yang

tinggi, jumlah molekul NaOH yang terlarut sebagai sorben menjadi lebih banyak

sehingga akan semakin banyak molekul NaOH yang dapat bereaksi dan

mengikat CO2. Jumlah CO2  yang terserap pada ketiga konsentrasi pada suatu

waktu tertentu akan menuju nilai konstan (Maarif, Fuad dan Januar Arif, 2008).

Page 14: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 14/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 14 

Laboratorium Proses Kimia 2014

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

   K   g   a   x   1   0  -   3    (   1    /   m   3 .   m   e   n   i   t    )

Konsentrasi NaOH (N)

 

IV.2.2 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai Kga

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 :

Gambar 4.2: Hubungan konsentrasi NaOH terhadap nilai Kga

Berdasarkan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa kenaikan konsentrasilarutan penyerap (NaOH) dapat meningkatkan koefisien perpindahan massa antar

fase gas-cair (Kga). Hal ini terjadi karena semakin tinggi konsentrasi NaOH,

maka semakin dekat jarak antar molekul NaOH yang terlarut sehingga peluang

terjadinya tumbukan molekul NaOH dengan CO2 juga semakin besar dan 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).

Page 15: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 15/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 15 

Laboratorium Proses Kimia 2014

IV.2.3 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai K 2

Percobaan ini merupakan jenis absorpsi yang disertai reaksi kimia

didalamnya. Reaksi kimia berjalan dengan konstanta kecepatan reaksi (K). Untuk

menunjukkan bagaimana hubungan antara konsentrasi dengan konstanta

kecepatan reaksi, maka perlu dilakukan perhitungan terlebih dahulu untuk

mencari harga A. Menurut Arhenius,   = 

  , dengan harga Ea untuk reaksi

antara NaOH dengan CO2 adalah 8,06 kJ/mol (Levenspiel, 1972) dan suhu

operasi adalah 303 K (30oC) maka harga A dapat dihitung untuk berbagai nilai k.

Harga A ini merupakan fungsi dari konsentrasi dimana semakin besar A maka

konsentrasi NaOH akan semakin besar pula. Dengan begitu pengaruh konsentrasi

 NaOH dengan nilai konstanta kecepatan reaksi dapat ditentukan. Hubungan

antara nilai k dengan A dapat dilihat pada gambar 4.3. 

Gambar 4.3: Hubungan konsentrasi NaOH terhadap nilai K 2

Pada grafik di atas dapat dilihat hubungan antara nilai k dengan nilai A.

Semakin besar nilai k maka harga A (faktor tumbukan) semakin besar. Hal

tersebut menunjukkan bahwa konsentrasi molekul NaOH yang terlarut semakin

 banyak dan jaraknya semakin rapat seiring dengan meningkatnya nilai konstanta

kecepatan reaksi antara NaOH dan CO2. (Levenspiel, 1972)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

   F   a    k   t   o   r   T   u   m    b   u    k   a   n

Konstanta Kecepatan Reaksi (L/mol.menit)

Page 16: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 16/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 16 

Laboratorium Proses Kimia 2014

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

   K    l   a   x   1   0  -   7    (   m   o    l    /   m   3 .   P   a    )

Konsentrasi (N)

 

IV.2.4 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai Kla

Selain hubungan dengan nilai Kga, ada pula hubungan antara konsentrasi

 NaOH dengan nilai Kla yang merupakan koefisien perpindahan massa interfase

cair. Hubungannya terlihat dalam gambar 4.4 berikut :

Gambar 4.4: Hubungan konsentrasi NaOH terhadap nilai Kla

Pada Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa nilai Kla naik seiring dengan

meningkatnya konsentrasi NaOH. Pada konsentrasi 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 (Anonim, 2014).

Page 17: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 17/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 17 

Laboratorium Proses Kimia 2014

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan1.  Semakin besar konsentrasi NaOH maka jumlah CO2 yang terserap semakin

 banyak. 

2.  Semakin besar konsentrasi NaOH, nilai Kga akan semakin besar. 

3.  Semakin besar konsentrasi NaOH, nilai K2 akan semakin besar. 

4.  Jumlah CO2 yang terserap akan semakin banyak kemudian konstan seiring

 berjalannya proses absorbsi. 

5.  Semakin besar konsentrasi 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

Page 18: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 18/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 18 

Laboratorium Proses Kimia 2014

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

th

flow, heat transfer and mass transfer, 5

UK. 

ed. Butterworth Heinemann, London,

 

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. nd 

Levenspiel, O., 1972, Chemical reaction engineering, 2

Inc., New York, NY, USA, pp. 210-213, 320-326.

ed. John Wiley and Sons,

Page 19: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 19/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 19 

Laboratorium Proses Kimia 2014

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.

Page 20: Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

8/10/2019 Absorbsi Co2 Dengan Larutan Naoh Perbaikan

http://slidepdf.com/reader/full/absorbsi-co2-dengan-larutan-naoh-perbaikan 20/20

Absorbsi Gas Karbon Dioksida dengan Larutan NaOH 20 

Laboratorium Proses Kimia 2014

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 tersebutlarut dalam cairannya. Percobaan absorbsi CO2 dengan NaOH bertujuan untuk mempelajari pengaruhkonsentrasi NaOH terhadap jumlah CO2 terserap, menentukan besar koefisien perpindahan massa pada

 proses absorbsi, dan tetapan laju reaksi CO2 dan NaOH. Pada percobaan ini, variable berubah adalah konsentrasi NaOH yaitu 1 N; 0,75 N; dan 0,5 N.

 Beda waktu pengambilan sampel yaitu 1 menit dan tekanan operasi 1 atm. Sedangkan variabel tetapnya

adalah laju alir NaOH (15 ml/menit). Percobaan ini diawali dengan membuat larutan induk NaOH 1 N;0,75 N; dan 0,5 N sebanyak 10 liter. Kemudian NaOH dipompa ke bagian atas menara. Lalu gas CO2 dialirkan ke bagian bawah absorber dan NaOH dialirkan ke kolom packed sesuai dengan variabelberubah. Larutan NaOH dan CO2  dibiarkan saling kontak. Sebanyak 10 ml sampel yaitu campuranantara NaOH dengan CO2  diambil dari bagian dasar menara dengan interval 1 menit dan dianalisiskadar CO3

2-dengan cara titrasi acidi alkalimetri. 

 Dari hasil percobaan didapatkan hasil semakin besar konsentrasi 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 konsentrasi NaOH maka nilai Kla dan nilai Kgaakan semakin besar, hal tersebut dikarenakan semakin banyaknya CO2 yang terserap. Selain itu, semakinbesar konsentrasi NaOH, Semakin besar nilai k maka harga A (faktor tumbukan) semakin besar. Hal

tersebut menunjukkan bahwa konsentrasi molekul NaOH yang terlarut semakin banyak dan jaraknya semakin rapat seiring dengan meningkatnya nilai konstanta kecepatan reaksi antara NaOH dan CO2. 

 Kesimpulan dari percobaan ini adalah semakin besar konsentrasi NaOH maka nilai Kla, Kga dan K  akan semakin besar serta CO2 yang terserap akan semakin banyak. Saran yang dapat diberikan antaralain penggunaan valve yang baik sehingga mudah dalam pengaturan laju alir, menjaga valve  sehinggadapat memperoleh laju alir yang konstan dan melakukan titrasi dengan teliti sesuai dengan  warna yangdiperoleh.