BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Transfer massa merupakan migrasi suatu komponen dari campuran yang

terjadi karena adanya perubahan dalam keseimbangan sistemnya yang disebabkan karena adanya perbedaan konsentrasi. Adanya perbedaan konsentrasi zat kimia antara bahan dan lingkungan disebut sebagai driving force atau gaya penggerak dari proses transfer massa. Perpindahan tersebut dapat terjadi dalam satu fase maupun antara satu fase dengan fase lainnya. Transfer massa berlangsung melalui proses salah satunya adalah absorbsi. (Singh and Heldman, 2001). Absorbsi adalah operasi pemisahan solute dari fase gas ke fase cair, yaitu dengan mengontakkan gas yang berisi solute dengan pelarut cair (solven /absorben) yang tidak menguap. Sedangkan absorbsi gas oleh cairan merupakan proses perpindahan massa antar fasa, dimana komponen dalam campuran gas diserap oleh cairan. Fenomena absorpsi gas seringkali dijumpai di dalam industri. Dalam hal ini suatu gas diserap oleh absorben dengan mana gas yang terlarut bereaksi. Tujuan dari penerapan fenomena ini di industri adalah untuk menghilangkan suatu komponen dari campuran gas atau untuk menghasilkan suatu produk reaksi. Pada industri-industri kimia, CO2 bersifat korosif dapat merusak pipa-pipa dan sistem utilitas. Dengan kondisi demikian maka CO2 perlu dipisahkan salah satunya dengan menggunakan absorbsi gas. Dapat juga gas CO2 tersebut diserap dengan menggabungkan penyerap-penyerap yang ada untuk mendapatkan efisiensi penyerapan yang tinggi. Pemilihan penyerap biasanya didasarkan pada efektivitas penyerapannya, mudahnya penyerap diregenerasi, dan faktor lain seperti toksisitas dan korosifitas. Pada percobaan absorbsi CO2 kali ini akan menggunakan larutan NaOH. Pemilihan jenis penyerap tersebut disebabkan oleh waktu reaksinya yang relative cepat, harganya murah.

1.2

Tujuan Percobaan 1. Menentukan jumlah gas CO2 terabsorbsi, baik pada masing-masing packing maupun secara keseluruhan, pada berbagai komposisi gas CO2 dalam udara dan laju alir absorben 2. Menentukan hasil analisa gas CO2 dalam udara yang diukur berdasarkan Hempl Analysis dan membandingkan dengan yang berdasarkan pengukuran laju alir 3. Membandingkan jumlah CO2 terabsorbsi hasil percobaan dengan yang diperoleh dari neraca massa.

1.3 Teori 1.3.1 Pengertian Absorbsi A. Absorbsi Absorbsi adalah operasi pemisahan solute dari fase gas ke fase cair, yaitu dengan mengontakkan gas yang berisi solute dengan pelarut cair (solven /absorben) yang tidak menguap. Absorbsi merupakan salah satu proses pemisahan dengan mengontakkan campuran gas dengan cairan sebagai penyerapnya. Penyerap tertentu akan menyerap setiap satu atau lebih komponen gas. Pada absorbs sendiri ada dua macam proses yaitu : a. Absorbsi fisik b. Absorbsi kimia. Absorbsi fisik merupakan absorbs dimana gas terlarut dalam cairan penyerap tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh absorbs ini adalah absorbsi gas H2S dengan air, metanol, propilen, dan karbonat. Penyerapan terjadi karena adanya interaksi fisik, difusi gas ke dalam air, atau pelarutan gas ke fase cair. Absorbsi kimia melibatkan reaksi kimia antara pelarut cair dengan arus gas dan solute tetap di fase cair. Dalam absorbs fisis, solute dalam gas mempunyai kelarutan lebih besar dalam pelarut cairan, sehingga solute berpindah ke fase cair. Absorbsi dengan reaksi kimia lebih menguntungkan untuk pemisahan. Meskipun

demikian, absorbs fisis menjadi penting jika pemisahan dengan reaksi kimia tidak dapat dilakukan.

B. Absorbsi Gas Absorbsi gas oleh cairan merupakan proses perpindahan massa antar fasa, dimana komponen dalam campuran gas diserap oleh cairan. Campuran gas umumnya terdiri dari komponen yang dapat diserap dan gas sukar diserap/ bereaksi (inert), sedangkan cairannya bersifat tidak melarut dalam fasa gas. Dalam perpindahan massa antar fasa, terdapat batas antara kedua fasa tersebut, dimana komponen yang terserap melalui fasanya sendiri kemudianmelewati batas antar fasa dan masuk kefasa yang lain. Hal ini terjadi bila terdapat cukupkekuatan gerak (driving force) dari suatu fasa yang lain atau dinamakan koefisien perpindahan massa (mass transfer coefficient). Laju perpindahan massa juga tergantung antara lain luas permukaan kontak antar fasa. Operasi absorbsi gas dalam cairan biasanya dilakukan dalam suatu kolom silinder berunggun (cylindrical packed coloumn). Unggun yang dimaksud merupakan sekumpulan benda padat dengan bentuk dan bahan tertentu (plastik/keramik) yang disusun sedemikian rupa untuk menghasilkan luas permukaan kontak antar fasa gas dan liquid yang sebesar-besarnya

1.3.2 Peralatan Transfer Massa Operasi transfer massa umumnya dilakukan dengan menggunakan menara yang dirancang sedemikian sehingga diperoleh kontak yang baik antara kedua fase. Alat transfer massa yang berupa menara secara umum dapat dibagi ke dalam 4, golongan yaitu menara sembur, menara gelembung, menara paking dan menara pelat. namun pada percobaan ini yang digunakan adalah menara paking (packed tower). a) Menara Dengan Bahan Isian (Packed Tower) Menara bahan isian adalah menara tegak yang diisi dengan bahan isian (packing). Bahan isian dapat terbuat dari keramik juga dari batu-batuan. Cairan

didistribusikan kekolom bahan isian dan mengalir kebawah pada permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan tipis. Gas umumnya mengalir keatas berlawanan arah dengan aliran cairan, sehingga luas kontak antar fase menjadi cukup besar. Menara ini digunakan untuk sistem gas-cairan.

Gambar 1.1 Menara packing Packed column adalah alat pemisah berupa silinder tegak yang di dalamnya berisi sejumlah kumpulan packing. Bagian utama dari menara ini adalah: Column. Column dibuat dari stone work atau material plastic seperti keebush, stainlesstel, biasanya digunakan untuk operasi tekanan tinggi. Cairan biasanya dimasukkan dari bagian atas menara dan menggunakan nozzle atau pipa semprot. Gas masuk dari bawah packing dan melewati cairan menuju ke atas dan pengunci cairan (liquid seal) sangat diperlukan oleh pipa pengeluaran cairan untuk mencegah keluarnya gas bersama cairan, sebagian penting ketika laju alir cairan diabaikan terhadap luas permukaan yang basah dari packing secara keseluruhan.

Packing Untuk memperluas permukaan kontak, digunakan kolom berisi packing

(packed column) dengan kriteria pemilihan packing sebagai berikut : 1. Memiliki luas permukaaan terbasahi tiap unit volume yang besar 2. Memiliki ruang kosong yang besar sehingga tekanan kecil 3. Karakteristik pembasahan baik 4. Densitas kecil agar berat column keseluruhan kecil 5. Tahan korosi dan ekonomis Beberapa jenis packing yang sering digunakan antara lain: raching ring, intalax saddle, dan pall ring. b) Hempl Analysis Dalam kolom absorbsi, penyerapan komponen gas oleh cairan mengalir melewati packed bed, biasanya arah aliran fluida diatur sedemikian rupa, dimana cairan mengalir dari atas dan gas mengalir dari bawah (counter current). Gas dan cairan yang masuk dan keluar dapat dianalisa untuk mengetahui jumlah gas yang diserap. Dalam skala laboratorium, peralatan kolom absorbsi gas biasanya sudah dilengkapi dengan peralatan analisa sampel gas (hempl analysis) maupun analisa cairan (titrasi). Perangkat peralatan analisa gas (hempl analysis) berisi larutan NaOH yang reaksinya dengan CO2 CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O Jumlah CO2 yang terserap sebanding dengan pertambahan volume larutan dalam peralatan analisa tersebut

Gambar 1.2 Hempl Analysis

1.3.3 Perhitungan Dasar Neraca Massa Ditinjau suatu operasi transfer massa dalam keadaan tetap secara arus berlawanan (counter current), dimana fase-fase yang berkontak dan saling tidak dapat larut adalah fase G dan L seperti terlihat pada gambar 1.3 berikut. Di dalam diagram tersebut Ls dan Gs adalah arus I dan G dengan dasar bebas solute, sehingga Ls dan Gs adalah arus-arus dari komponen yang tidak berdifusi dalam arus L dan G. Sedangkan x dan y masing-masing adalah fraksi mol A di dalam fase L dan G. Apabila dibuat neraca bahan komponen A disekitar alat transfer massa, maka diperoleh : G1y1 + L2x2 = G2y2 + L1x1 Atau G1y1 G2y2= L1x1 L2x2 (2) (1)

Hubungan yang lebih sederhana akan diperoleh, apabila tidak digunakan konsentrasi fraksi mol, tetapi digunakan konsentrasi dengan dasar bebas solute. Hubungan antara konsentrasi dengan dasar bebas solute dan fraksi mol adalah sebagai berikut : X= (3)

Y=

(4)

Dengan konsentrasi dasar bebas solute, maka kecepatan aliran yang digunakan sekarang adalah kecepatan aliran dengan babas solute yaitu Ls dan Gs, sehingga persamaan ( 2 ) menjadi : Gs( Y1-Y2 ) = Ls ( X1-X2 ) (4)

Gambar 1.3 Transfer Massa Dalam Keadaan Tetap Arus Berlawanan (Counter Current)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2010.http://tekimerzitez.wetpaint.com/page/Absorbsi+CO2+Dengan+Na OH Geankoplis, Christie J.1993.Transport Processes and Unit Operations, 3rd Edition. India:Prentice-Hall Setyowati, Suparni.2009.http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimiaindustri/ teknologi-proses/absorbsi/ Singh, R. Paul., and Heldman, D. R. 2001. Introduction to Food Engineering 3rd edition. Academic Press. California. USA. Treybal,Robert.1981.Mass-Transfer Operation, 3rd edition. Singapore:McGrawHill Yuphy.2010.http://yuphyyehahaa.blogspot.com/2010/11/transfer-massa-danpersa maan-peleg.html