ABSORPSI

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Absorpsi adalah operasi penyerapan komponen-komponen yang terdapat di dalam gas dengan menggunakan cairan, sehingga tingkat absorpsi gas akan sebanding dengan daya kelarutan gas tersebut dalam cairan. Kebalikan dari proses absorpsi adalah desorpsi, yaitu pelepasan molekul gas dari zat cair yang melarutkannya. Adapun tujuan dari proses absorpsi adalah pertama untuk mendapatkan senyawa yang bernilai tinggi dari campuran gas atau uap; kedua, untuk mengeluarkan senyawa yang tidak diinginkan dari produk; ketiga, pembentukan persenyawaan kimia dari absorben dengan salah satu senyawa dalam campuran gas.Bila gas dikontakkan dengan zat cair, maka sejumlah molekul gas akan meresap dalam zat cair dan juga terjadi sebaliknya, sejumlah molekul gas meninggalkan zat cair yang melarutkannya. Pada awal waktu, yang terjadi kecepatan pelarutan gas dalam zat cair lebih besar bila dibandingkan dengan proses pelepasan gas dari cairan pelarutnya, dengan bertambahnya waktu, kecepatan dari pelepasan gas juga bertambah hingga pada suatu ketika terjadi kecepatan pelarutan dan pelepasan sama besar. Keadaan ini disebut keadaan setimbang, tekanan yang diukur pada keadaan ini juga disebut tekanan setimbang pada temperatur tertentu.

Daya larut gas dalam cairan bergantung dari suhu dan tekanannya, semakin tinggi suhunya semakin rendah daya larut gas dalam cairan, sedangkan semakin tinggi tekanan, gas akan larut lebih banyak dalam cairan.Dalam industri, proses ini banyak digunakan antara lain dalam proses pengambilan amonia yang ada dalam gas kota yang berasal dari pembakaran batubara dengan menggunakan air. Atau penghilangan gas H2S yang dikandung dalam gas alam dengan menggunakan larutan alkali.

1.2 Tujuan Praktikum

Memahami proses absorpsi dan prinsip kerjanya Menghitung laju kecepatan absorpsi CO2 kedalam air Menghitung jumlah CO2 bebas dalam airII. LANDASAN TEORI

Alat yang digunakan dalam absorpsi gas pada percobaan ini adalah menara isian. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder atau menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian bawah, pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas, sedangkan pengeluaran gas dan zat cair masing-masing di atas dan dibawah, serta suatu massa bentuknya zat padat tak aktif (inert) di atas penyangganya. Bentukan ini disebut menara isian tower (tower packing). Penyangga mempunyai fraksi ruang terbuka yang cukup besar untuk mencegah terjadinya kebanjiran pada dinding penyangga.Zat cair yang masuk bisa berupa pelarut murni atau larutan encer zat terlarut di dalam pelarut disebut cairan lemah (weak liquor), didistribusikan di atas isian itu dengan distributor, sehingga pada operasi yang ideal, membasahi permukaan isian itu secara seragam.Gas yang mengandung zat terlarut, disebut gas kaya atau gas gemuk (rich gas), masuk ke ruang pendistribusi yang terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas melalui celah-celah antar isian, berlawanan arah dengan aliran zat cair. Isian itu memberikan permukaan yang luas untuk kontak antara zat cair dan gas dan membantu terjadinya kontak yang akrab antara kedua fasa. Zat terlarut yang ada dalam gas gemuk itu diserap oleh zat cair yang masuk ke dalam menara, dan gas encer atau gas kurus (lean gas) lalu keluar dari atas. Sambil mengalir ke bawah di dalam menara, zat cair itu makin lama makin kaya akan zat terlarut, dan zat pekat (strong liquor) akan keluar dari bawah menara.Analisa karbon dioksida terlarut dalam NaOH, Absobsi karbon dioksida dari campuran udara ke dalam larutan NaOH ditujukan oteh reaksi (untuk kondisi pada umumnya) sebagai berikut:C02 + 2NaOH > Na2C03 + H20Pada kondisi percobaan absorbsi, jumlah CO2 yang diambil dari aliran udara dapat ditentukan dari jumlah NaOH dan Na2C03 dalam sample cairan dengan anggapan tidak ada CO2 bebas yag tidak bereaksi dalam cairan.

Dengan menggunakan teknik analisa titrasi, asam yang digunakan lebih dahulu menetralkan NaOH dan pada saat yang bersamaan mengubah Na2C03 menjadi NaHCOs konsentrasi total karbonat dapat ditentukan dan selanjutnya jumlah CO2 yang diserap.Beberapa hal yang mempengaruhi absorpsi gas ke dalam cairan antara lain temperatur operasi, tekanan operasi, konsentrasi komponen di dalam cairan,konsentrasi komponen di dalam aliran gas, luas bidang kontak, lama waktu kontak. Untuk itu dalam operasi absorpsi harus dipilih kondisi yang tepat sehingga dapat diperoleh hasil optimum. Karakteristik suatu cairan dalam menyerap komponen didalam aliran gas ditunjukkan oleh harga koefisien perpindahan massa antara gas-cairan, yaitu banyaknya mol gas yang berpindah per satuan waktu per satuan luas serta tiap fraksi mol [(grmol)/(detik)(cm2)(fraksimol)]A.Untuk menentukan harga koefisien perpindahan massa suatu zat absorpsi dapat digunakan perhitungan berdasarkan neraca massa.Persamaan untuk kolom absorpsi isian adalah :

y ialah fraks mol gas yang berada dalam kesetimbangan dengan calran disetiap titik dalam kolom, /adalah fraksi mol ruah "bulk", A adalah luas penampang kolom, H adalah tinggi isian dan a adalah luas spesifik isian/satuan volum isian.Untuk gas encer terkecuali aliran gas inert, persamaan diatas dapat disederhanakan :

Ruas kanan dari persamaan diatas sulit diintegrasi. Perhitungan Kog dapat disederhanakan (tetapi kurang teliti) dengan menggunakan definisi Kog. N = Kog x aAH xlog gaya penggerak rata-rataKecepatan absorpsiluas perpindahan(tekanan dalam atm)(mol/detik)massa (m2) N logPi/PoJadi, Kog = --------- X ---------- aA.H (Pi-Po)Beberapa jenis menara absorpsi:1. Menara Absorpsi dengan Benda Isi (Packing Column)Menara jenis ini terdiri dari kolom dengan pengisian khusus, yang gunanya untuk memperbesar permukaan kontak dengan Jala penyebaran zat cair dan penyebaran gas. Pada zaman dahulu bahan isian yang sering digunakan adalah kokas, pecahan batu, dsb, sedangkan sekarang sering digunakan dari bahan tanah liat, porselen polimer, kaca, logam, dll.Zat cair disemprotkan dari atas dan mengalir ke bawah sepanjang bahan isian, sedangkan gas yang akan dibersihkan dimasukkan dari dasar kolom dan menyapu sepanjang kolom isian dengan aliran berlawanan arah. Isian biasanya digunakan berbentuk teratur/seragam. Bahan isian biasanya dipasang menggantung diatas dasar kolom untuk memperoleh pembagian gas yang sempurna dan menjaga supaya bagian pengisisan yang paling bawah tidak berada di bawah zat cair absorpsi. Pada kolom yang tinggi, bagian isian dipasang dalam paket-paket dengan memberikan jarak antar paket agar aliran zat cair dan gas dapat terbagi kembali. Dengan cara seperti ini kerugian adanya aliran yang menempel dinding "efek dinding" dalam kolom biasanya dipasang suatu alat penahan ricikan, yaitu alat untuk mencegah tetesan air terseret oleh aliran gas.2. Menara Absorpsi dengan Pelat atau PiringanBentuk dari pelat/piring biasanya .piring ayak atau piring berlubang (sieve tray) dan pelat golakan (buble cup). Pelat ayak terdiri dari pelat yang berlobang yang dipasang horizontal dalam kolom dengan besar diameter lobang berkisar sekitar enam (6) sampai dua puluh lima (25) mm, sedangkan pada sisi tepian diberi tepian limpahan. Zat cair mengalir melalui tepian ke dalam ruang limpahan, zat cair dan' atas mengalir ke bawah dengan gravitasi dengan pola berliku-liku melalui pelat. Gas akan mengalir naik ke atas melalui lubang yang ada pada piring (perforasi) dan kontak dengan cairan membentuk gelembung-gelembung gas yang kecil-kecil. Laju alir/tekanan gas harus cukup untuk menembus lubang dalam piring sehingga lubang tersebut tidak dialiri oleh air, karena bila lubang dialiri air maka bagian tepian yang menampung air akan kosong sehingga digunakan lewat oleh fasa gas, akibatnya kontak menjadi sangat jelek dan absorpsi berjalan tidak seperti yang diharapkan.Pelat golakan (buble cup) berupa lubang-lubang bulat dengan ditambahkan cup dan aluran atau cerobong kecil diatasnya. Gas yang akan diabsorpsi m3engalir lewat lubang dan cerobong dan berkontak dengan cairan. Salah satu keuntungan dari buble cup ini adalah apabila terjadi penurunan tekanan atau laju alir gas dalam kolom fasa cairnya masih akan tetap tinggal dalam diatas pelat. Keuntungan lain adalah kontak yang terjadi sedikit lebih baik bila dibandingkan pelat ayak. Sedangkan kerugiannya adalah biaya konstruksi pembuatan lebih rumit dan lebih mahal, selain itu pelat golakan lebih sering kotor sehingga pembersihannya juga akan memakan waktu.3. Menara Absorpsi dengan PenyemprotCara lain untuk memperoleh kontak yang baik adalah dengan cara menyemprotkan dari atas kolom menjadi percikan kecil-kecil terhadap aliran gas yang dihembuskan dari bawah. Proses pemnyemprotan ini dilakukan untuk memperbanyak luas permukaan dengan bantuan penyemprot. Pembagian zat cair ini diatur agar menjadi percikan kecil yang banyak. Mengingat ada kemungkinan terjadi pengumbatan terhadap kepala semprot, penyemprot harus dipasang sedemikian rupa sehingga dapat dilakukan pembongkaran yang lebih mudah, Pemasangan penyemprot biasanya dilakukan diatas tetapi sering pula dipasang disisi samping. Contoh : Absorpsi gas HCl dalam airLaju penyerapan CO2 dapat dihitung dengan rumus

Percobaan Analisa Karbon yang Larut dalam Air

Jika M adalah konsentrasi penitran, Vs adalah volume sampel yang digunakan untuk titrasi, maka penentuan jumlah CO2 bebas (Cco2) pada suatu tangki dengan volume (Vt volume penitran) adalah :

III. PERCOBAAN

3.1 Alat dan bahan praktikum

Seperangkat alat absorpsi

Keterangan :

S1, S2, S3 = Valve yang diatur pada saat analisa gas CO2 dan tempat pengambilan sample bila diperlukan

F1 = Flowmeter Air

F1 = Flowmeter Udara

F1 = Flowmeter CO2 C1 = Valve Pengatur flow air

C2 = Valve Pengatur flow udara

C3 = Valve pengatur flow CO23.2 Prosedur kerja

1. isi dua buah bola yang ada pada alat analisa absorbsi gas dipanel sebelah kiri dengan 0,1 molar NaOH. Atur permukaan larutan pada bola hingga berada pada tanda "0" pada tabung, dengan menggunakan keterangan CN, lakukan drain.2. isi tanki tendon dengan air bersih dengan tiga perempat bagian (40 liter).3. tutup control aliran gas C2 dan C3. jalankan pompa cairan dan atur laju alir air lewat kolom hinmgga sekitar 6 liter/ menit pada flowmeter F1 dengan mengatur control keran C1.4. jalankan kompresor dan atur control keran C2 hingga memberikan laju air udara 30 liter/menit pada flowmeter F2.5. dengan hati hati buka keran pengatur tekanan pada silinder karbon dioksida dan atur keran C3 sehingga memberikan laju alir gas pada F3 sekitar laju alir udara pada F2. pastikan bahwa tutup aliran cairan didasar kolom sudah dibuka jika perlu dengan mengatur control keran C4.6. sesudah 15 menit atau operasi mantap, ambil sample fas secara simultan dari titik S1 dan S2. lakukan analisa gas tersebut terhadap kandungan CO2.7. bilas saluran sample dengan jalan mengulang - ulang menarik piston dan menekannya kembali ke atmosfir. Volume silinder lOOcc, perkirakan volume tabung yang berisi udara yang tinggal didalam alat. Kemudian beberapa kali lakukan langkah menghisap dan menekan.8. dengan bola absorbsi terisolasi dan saluran keudara tertutup, isi selinder dari saluran yang dipilih dengan menarik piston ke luar pelan pelan. Catat volume gas yang dihisap kedafarrrsilinder V2 hendaknya sekitar 20 ml. Tunggu sedikitnya dua menit sehingga temperature gas didalam silinder sama dengan temperature silinder.9. putuskan hubungan silinder dari kolom dan bola serta saluran buang ke atmosfir tutup setela sekitar 10 detik.10. hubungkan silinder dengan bola, absorbi di permukaan cairan didalam pipa harus tetap. Jika berubah buka pelan pelan saluran ke atmosfir lagi.11. tunggu sampai permukaan di dalam silinder sama dengan tekanan atmosfir.12. pelan pelan tekan piston, hingga silinder kosong karena gas masuk ke dalam bola absorbsi. Pelan pelan tarik kembali piston. Catat tinggi permukaan pada tabung indikator, hingga tidak terdapat perubahaan permukaan cairan di dalam tabumg indikator. Tingi permukaan cairan di dalam tabung indikator V2. ini menunjukan volume gas C02 di dalam campuran sample.Percobaan Absorbsi Karbon Dioksida kc dalam Air1. isi tanki tendon di bawah kolom sebanyak penuh dengan air deionisasi. Catat volume air yang ada dalam tendon (Vt).2. dengan kerangan pengontrol alira gas C2 dan C3 dalam keadaan tertutup,hidupkan pompa air dan atur aliran air melalui kolom dengan mengantur keran pengontrol aiiran C1 agar terbaca pada flowmeter F1 sebesar 6 liter / menit.3. hidupkan kompresor dan atur keran pengontrol C2 agar diperoleh aliran udara kurang lebih 10% dari skala penuh pada flowmeter F2.4. secara hati hati bukanlah kerena pengatur tekanan pada silinder karbon dioksida dan atur keran C3 agar pada flowmeter. F3 terbaca kira kira setengah dari aliran udara F2. yakni bahwa cairan tetap pada tempatnya, bila perlu atur keran pengontrol C4.5. setelah 15 menit operasi berlangsung, ambillah 100 ml sample dari S4 dan S5 dengan selang setiap 10 menit.Percobaan Analisa Karbon yang Larut dalam Air1. kelarutan sample dari S5 atau S4 sebanyak 150 ml.2. tampung sample dalam gelas ukur, buang larutan diatas tanda batas 100 ml.3. tambahkan 5-10 tetes indicator phenolptalin, bila sample segera menjadi merah maka tidak ada CO2 bebas . bila sample tetap tidak berwarna, maka titrasi dengan larutan alkali standard. Aduk dengan batang pengaduk hingga diperoleh warna merah muda yang tidak hilang selama 30 detik. Catat volume larutan alkali yang ditambahkan pada saat terjadi perubahan warna sebagai titik akhir.3.3 Data yang diambil

Percobaan Absorbsi Karbon Dioksida ke dalam Air

Laju Alir

air

(F1 lt/mnt)Laju Alir

Udara

(F2 lt/mnt)Laju Alir

Air CO2(F3 lt/mnt)Volume

Gas

(V1 ml)Volume

NaOH

(V2 ml)Perhitungan

Waktu darisaat mulai T(menit)Dari tangkiDari outlet cairan

Vt (ml)(Cco2) (M)Vt (ml)(Cco2) (M)

15

25

35

45

55

65

Kecepatan CO2 yang diserap

Waktu (menit)Volume Tangki (liter)Kecepatan (mol/dt)

15

25

35

45

55

65

IV. PETUNJUK PENYAJIAN LAPORAN

4.1 Langkah perhitunganCO2 yang diserap setelah melalui kolom setiap saat

Waktu (menit)(Cco2t) daritangki (M=Mol/lt)(Cco2o) daritangki darioutlet cairan(M=Mol/lt)Aliran inletCO2 terlarutdlm tangki= F l xCco2 tAliran inlet CO2 terlarutdi outlet=F l x Cco2OKecepatan Absorpsi (mol/dt) =F1.( Cco2t- Cco2o)

15

25.

35

45

55

65

Daftar Pustaka Jobsheet Praktikum Satuan Operasi "Absorpsi", Due Like, Jurusan Teknik Kimia POLBAN Jobsheet Praktikum Satuan Operasi "Absorpsi" Jurusan Teknik Kimia POLBAN, 2003 Mc CABE and Werren I Smith Julian C & Hariott., Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd, New York Mc. Growhill Book Co Fourth Edition 1993 Robert H Perry "Chemical Engineering Handbook" Mc Grow-hill Fourth Edition, USA 1998_1340384835.unknown

_1340384695.unknown