1. Konduktivitas thermal detector (TCD)

Konduktivitas didefinisikan sebagai kemampuan suatu bahan (larutan, gas, atau logam ) untuk menghantarkan arus listrik. Dalam suatu larutan, arus listrik dibawah oleh kation-kation, sedangkan dalam logam arus listrik dibawah oleh elektron-elektron.

Konduktivitas suatu larutan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

Konsentrasi Pergerakan ion-ion Valensi ion Suhu

Pengaruh konsentrasi dan suhu

Setiap unsur/senyawa kimia mempunyai derajat konduktivitas yang berbeda. Air murni mempunyai konduktivitas yang sangat rendah, beberapa senyawa/unsur kimia yang terlarut dalam air dapat meningkatkan konduktivitas air. Pada umumnya peningkatan konsentrasi zat kimia dalam suatu larutan akan meningkatkam konduktivitas.

Perubahan suhu suatu larutan juga mempengaruhi konduktivitasnya, kenaikan suhu akan meningkatkan pergerakan ion-ion dalam larutan, sehingga konduktivitas larutan meningkat. Temperatur berhubungan secara linier dengan konduktivitas, peningkatan kondukivitas akibat kenaikan temperature dapat dinyatakan dalam persen per derajat celcius (slope). Air murni mempunyai slope yang relatif besar yaitu 5,2 % 0c. Air pada umumnya mempunyai slope antara 1,8 – 2% 0c, larutan garam, asam, atau alkali mempunyai slope sekitar 1,5% per derajat C.

Aplikasi pengukuran konduktivitas

Pengukuran konduktivitas dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi suatu larutan kimia atau elektrolit seperti larrutan NaCl, HCl, H2SO4, dan NaOH. Pengukuran konduktivitas secara luas digunakan dalam industri pengolahan air, pengolahan air limbah industri untuk menentukan tingkat kontaminasi air dan lain-lain.

Satuan konduktivitas

Hantaran listrik (condustance) merupakan kebalikan dari tahanan (resistance), bila tahanan mempunyai satuan dasar “ohm”, maka satuan dasar hantaran adalah “mho” atau biasa ditulis dengan “siemen” (S). Konduktivitas adalah hantaran spesifik yang dinyatakan dengan satuan “siemen/cm”, pada pengukuran konduktivitas air dan larutan-larutan kimia umumnya digunakan satuan µ S/cm dan mS/cm.

Konduktivitas Thermal Detector (TCD)

Sebuah detector TCD terdiri dari kawat yang dipanaskan listrik atau termistor. Suhu dari elemen penginderaan tergantung pada konduktivitas termal dari gas yang mengalir di sekitarnya. Perubahan konduktivitas termal. Seperti ketika molekul – molekul organik menggantikan beberapa carrier gas, menyebabkan kenaikan suhu pada elemen yang merasa sebagai pembahasan resistansi. TCD tidak sensitive seperti detectors lain tetapi tidak spesifik dan non – destruktif.

Prinsip Kerja

Suatu benda yang panas akan kehilangan panasnya pada suatu kecepatan yang tergantung kepada komposisi gas disekitarnya, jadi kecepatan hilangnya panas itu dapat digunakan sebagai ukuran tentang komposisi gas.

Cara Kerja

Dua pasang TCD digunakan dalam chromatograp gas (GC). Pasangan ditempatkan dalam kolom efluen untuk mendeteksi komponen terpisah ketika mereka meninggalkan kolom, dan pasangan lain yang ditempatkan sebelum injector atau dalam kolom referensi terpisah sirkuit. Resistensi-resistensi dari dua set pasangan ini kemudian diatur dalam sebuah jembatan. Jembatan amplifikasi memungkinkan perubahan resistensi akibat analit melewati atas thermoconductors sampel dan tidak memperkuat perubahan resistensi yang kedua pasang detector menghasilkan karena arus fluktuasi nilai,dll.

Penggunaan

Detector yang banyak digunakan untuk GLC. Alat ini mengandung filament logam yang dipanaskan maupun suatu termistor. Gas pembawanya adalah hydrogen dan helium. TCD PerkinElmer adalah detector universal yang menanggapi kebanyakan senyawa, serta gas seperti oksigen, nitrogen, dan karbon dioksida. Mudah digunakan dengan rentang dinamis yang lebar. Dimana TCD ini mendeteksi yang sangat baik pada kedua konsentrasi yang tinggi dan rentang ppm yang rendah.

Kelebihan :

Detektor ini relative sederhana, Tidak mahal, Memiliki kepekaan yang cukup bagi banyak kegunaan, Detector universal menanggapi kebanyakan senyawa dan gas seperti oksigen, nitrogen,

dan karbon dioksida. Mudah digunakan dengan rentang dinamis yang lebar Memungkinkan deteksi yang sangat baik pada kedua konsentrasi tinggi dan rentang ppm

rendah.

2. Elekttrical Conductivity (EC) Detector

Konduktivitas listrik atau konduktansi spesifik adalah ukuran kemampuan suatu benda untuk melakukan arus listrik. Bila beda potensial listrik ditempatkan di konduktor. Biaya bergerak alirannya, sehingga menimbulkan arus listrik. Konduktivitas adalah kebalikan (invers) dari resistivitas listrik, ρ, dan memiliki satuan SI untuk Siemens per meter (S m-1) dan unit CGSE dari inverse kedua (s-1). Konduktif listrik umumnya diwakili oleh σ huruf Yunani, tetapi k (esp. di bidang teknik listrik) atau γ juga kadang – kadang digunakan.

Sebuah meter EC biasanya digunakan untuk mengukur konduktivitas dalam suatu larutan. Klasifikasi bahan dengan konduktivitas :

Konduktor A seperti logam yang memiliki konduktivitas yang tinggi dan resistivitas rendah

Sebuah isolator seperti kaca memiliki konduktivitas rendah dan resistivitas tinggi. Konduktivitas semikonduktor umumnya menengah, namun sangat berbeda dalam

kondisi yang berbeda, seperti paparan bahan untuk medan listrik atau frekuensi tertentu cahaya, dan yang paling penting dengan suhu dan komposisi bahan semikonduktor.

Konduktivitas listrik sangat tergantung pada suhu. Dalam logam, listrik konduktivitas menurun dengan meningkatnya suhu, sedangkan dalam semikonduktor, konduktivitas listrik meningkat dengan meningkatnya suhu. Rentang suhu terbatas, konduktivitas listrik dapat diperkirakan sebagai berbanding lurus dengan suhu.

Cara kerja Alat

Pengukuran konduktivitas dilakukan dengan menggunakan arus listrik yang dialirkan pada dua elektroda yang dicelupkan kedalam air/larutan kimia, dan mengukur tegangan yang dihasilkan. Selama proses ini, kation berpindah ke elektroda negative, dan anion berpindah ke elektroda positif, larutan bertindak sebagai penghantar listrik.

Beberapa jenis khusus conductivity meter menggunakan arus listrik bolak balik (AC) pada frekuensi optimal dengan dua elektroda aktif dan mengukur beda tengangan yang dihasilkan suatu larutan. Kuat arus dan beda tegangan untuk menghitung hantaran listrik (condustance)

3. PH measurement

Sebuah pengukuran yang sangat penting dalam banyak proses kimia cair (industry, farmasi, manufaktur, produksi pangan,dll) adalah pH. PH merupakan pengukuran konsentrasi ion hydrogen dalam solusi cair. Sebuah solusi dengan nilai PH rendah disebut acid (asam) sementara PH tinggi disebut kaustik (basa). Skala PH membentang dari 0 (asam kuat) sampai 14 (basa kuat), dengan 7 merupakan air murni (netral).

Sementara pH dapat diukur dengan perubahan warna pada serbuk kimia tertentu (kertas lakmus). Proses pemantauan terus menerus dan control PH memerlukan pendekatan yang lebih canggih. Pendekatan yang paling umum adalah menggunakan sebuah elektroda yang dirancang untuk memungkinkan ion hydrogen dapat berpindah melalui penghalang selektif, menghasilkan potensial yang terukur (tegangan) perbedaan sebanding dengan pengamatan PH.

Sebuah kendala dalam mendesain elektroda PH adalah bahwa salah satu dari mereka (disebut elektroda pengukuran) harus dibuat dari kaca khusus untuk menciptakan ion penghalang yang diperlukan untuk menyaring ion hydrogen dari semua ion lainnya yang mengambang didalam larutan. Kaca ini diolah secara kimia dengan lithium ion, yang adalah apa yang membuatnya bereaksi elektrokimia untuk ion hydrogen.

Tujuan pengukuran elektroda adalah untuk menghasilkan tegangan yang digunakan untuk mengukur PH larutan. Tegangan ini muncul di ketebalan kaca. Menempatkan kawat perak di salah satu sisi tegangan dan solusi cair di sisi lain. Elektroda referensi tujuannya adalah untuk menyediakan sambungan, non-stabil tegangan untuk solusi cair sehingga rangkaian lengkap dapat dibuat untuk mengukur elektroda tegangan kaca itu . Sedangkan elektroda referensi koneksi ke cair tes mungkin hanya beberapa kilo-ohm, elektroda kaca resistensi mungkin berkisar 1-90 mega-ohm, tergantung desain elektroda. Resistensi ini dihubungkan secara seri satu sama lain dan karenanya menambahkan untuk menbuat jumlah yang bahkan lebih besar.

Pengukuran PH loop

Pengukuran PH loop terdiri dari tiga komponen :

PH sensor, yang mencakup pengukuran elektroda, referensi elektroda, dan sensor suhu, Preamplifier sebuah , dan Analyzer atau pemancar.

Sebuah loop pengukuran PH pada dasarnya baterai di mana positif terminal adalah elektroda pengukuran dan terminal negative adalah elektroda referensi. Elektroda pengukuran, yang sensitive terhadap ion hydrogen, mengembangkan potensial (tegangan) yang berhubungan langsung dengan konsentrasi ion hydrogen dari solusi. Referensi elektroda memberikan potensi stabil terhadap yang mengukur elektroda dapat dibandingkan.

Ketika dicelupkan dalam larutan , referensi elektroda potensial tidak berubah dengan dengan perubahan konsentrasi ion hydrogen. Solusi dalam referensi elektroda juga membuat kontak dengan larutan sampel dan pengukuran elektroda melalui persimpangan, menyelesaikan rangkaian. Output perubahan pengukuran elektroda dengan suhu, sehingga sensor suhu diperlukan untuk mengoreksi perubahan ini output. Hal ini dilakukan dalam penganalisa pemancar atau perangkat lunak.

Komponen sensor PH biasanya digabungkan menjadi satu perangkat disebut PH elektroda kombinasi. Elektroda pengukur biasanya kaca dan sangat rapuh. Perkembangan terakhir telah diganti kaca dengan sensor solid-state lebih tahan lama. Menjaga sistem dan berjalan. Elektroda PH sebuah sistem yang memerlukan peraawatan berkala untuk membersihkan dan kalibrasi mereka, panjang waktu antara pembersihan dan kalibrasi tergantung pada kondisi proses dan ketepatan pengguna dan stabilitas harapan. Lembur, listrik sifat pengukuran dan perubahan referensi elektroda.

Kalibrasi disolusi-nilai PH dikenal disebut buffer akan benar untuk beberapa perubahan ini. Pembersihan sensor mengukur dan referensi persimpangan juga akan membantu. Namun , seperti baterai memiliki hidup yang terbatas, seumur hidup PH adalah elektroda juga terbatas . Bahkan dalam “ramah” lingkungan, elektroda PH harus diganti akhirnya.

4. TURBIDIMETER

Turbidimeter merupakan alat yang digunakan untuk menguji kekeruhan, yang biasanya dilakukan pengujian adalah pada sampel cairan misalnya air. Salah satu parameter mutu yang sangat vital adalah kekeruhan yang kadang-kadang diabaikan karena dianggap sudah cukup dilihat saja atau alat ujinya yang tidak ada padahal hal tersebut dapat berpengaruh terhadap mutu. Oleh sebab itu untuk mengendalikan mutu dilakukan uji kekeruhan dengan alat turbidimeter.

Ada beberapa cara praktis memeriksa kualitas air, yang paling langsung karena beberapa ukuran redaman cahaya saat melewati kolom sampel air, Kekeruhan diukur dengan cara ini menggunakan alat yang disebut nephelometer dengan setup detector ke sisi sinar. Satuan kekeruhan dari nephelometer dikablirasi disebut Nephelometric kekeruhan unit (NTU).

Prinsip

Alat akan memancarkan cahaya pada media atau sampel dan cahaya tersebut akan diserap, dipantulkan atau menembus media tersebut. Cahaya yang menembus media akan diukur dan ditransfer kedalam bentuk angka.

Sifat optic akibat disperse sinar dan dapat dinyatakan sebagai pelindung cahaya yang dipantulkan terhadap cahaya yang tiba. Intensitas cahaya yang dipantulkan oleh suatu suspense adalah fungsi konsentrasi jika kondisi-kondisi lainnya konstan . Turbidimeter meliputi pengukuran cahaya yang diteruskan. Turbiditas berbanding lurus terhadap konsentrasi dan ketebalan, tetapi turbiditas tergantung juga pada warna. Untuk partikel yang lebih kecil dan berbanding terbalik terhadap pangkat empat.

Metode Pengukuran

Metode pengukuran turbiditas dapat dikelompokkan dalam tiga golongan, yaitu :

Pengukuran perbandingan intensitas cahaya yang dihamburkan terhadap intensitas cahaya yang datang.

Pengukuran efek ekstingsi, yaitu kedalaman dimana cahaya mulai tidak tampak di dalam lapisan di dalam lapisan medium yang keruh.

Instrument pengukuran perbandingan Tyndall disebut sebagai Tyndall meter. Dalam instrument ini intensitas diukur secara langsung. Sedang pada nefelometer, intensitas cahaya diukur dengan larutan standar/

Cara kerja

Dihidupkan turbidimeter, kemudian dimasukkan sampel ke dalam tabung yang telah tersedia pada alat tersebut.

Skala diaduk sesuai dengan nilai sampel standar. Lalu sampel standart dikeluarkan dan dimasukkan sampel yang akan diteliti, lalu dibaca

nilai kekeruhannya.

5. Ultraviolet

Proses analisa berdasarkan pengukuran ultraviolet/tampak (UV / Vis ) Penyerapan radiasi, digunakan di seluruh proses industry untuk pengendalian kualitas dan untuk menganalisa dan pengendalian konsentrasi komponen gas dan cair. UV / Vis spectrometer adalah instrument yang digunakan dalam-terlihat spektroskopi ultraviolet untuk mengukur

intensitas cahaya melewati sampel (I), dan membandingkannya dengan intensitas cahaya sebelum melewati sampel (Io). Rasio I atau Io disebut transmitansi, dan biasanya dinyatakan sebagai persentase (% T). The absorbansi .

Prinsip

Bagian dasar spektofotometer adalah sumber cahaya, seorang pemegang untuk sampel, difraksi kisi atau monokromator untuk memisahkan berbagai panjang gelombang cahaya, dan sebuah dettektor. Sumber radiasi sering merupakan Tungsten filament (300-2500 nm), sebuah deuterium lampu busur yang terus-menerus diatas daerah ultaraviolet (190-400 nm) atau lebih baru-baru ini , diode memancarkan cahaya (LED) dan xenon Arc Lamps untuk panjang gelombang terlihat. Detektor biasanya sebuah fotodioda atau CCD. Fotodioda digunakan dengan monochromators, yang menyaring cahaya sehingga cahaya hanya dari panjang gelombang tunggal mencapai detector. Grating difraksi digunakan dengan CCD, yang mengumpulkan cahaya dari panjang gelombang yang berbeda pada piksel yang berbeda.

Cara Kerja Alat

Analisa fotometri adalah yang paling umum proses UV / Vis analisa. Dan yang paling sederhana adalah tipe balok tunggal. Output dari jenis instrument ini akan terpengaruh oleh fluktuasi dari drift dari sumber cahaya. Kotoran atau gelembung di sel sampel, dan setiap drift di sirkuit detector atau detector.

Akibatnya, satu-balok instrument harus beroperasi pada sensivitas yang relative rendah (absorbansi tinggi) tingkat untuk memberikan analisis cukup stabil. Sumber cahaya stabil dan rangakaian detector membaik, dalam beberapa tahun terakhir, telah meningkatkan stabilitas batas tertentu dan unit-unit yang disederhanakan telah menemukan aplikasi yang luas.

Suatu spektrofotometer dapat berupa balok tunggal atau sinar ganda. Dalam intrumen bekas tunggal, Semua cahaya melewati sel sampel. Io harus diukur dengan menghapus sampel. Ini adalah desain awal , tetapi masih umum digunakan baik dalam pengajaran dan laboratorium industry.

Sampel untuk UV / Vis spektrofotometri paling sering cairan, meskipun absorbansi gas dan bahkan padatan juga dapat diukur. Sampel biasanya ditempatkan dalam transparan sel, yang dikenal sebagai mangkuk yang dihiasi dengan ukiran. Cuvettes biasanya berbentuk persegi panjang, biasanya dengan lebar internal 1 cm.

Jenis wadah sampel yang digunakan harus memungkinkan radiasi unuk melewati daerah spectral yang diminati. Yang berlaku secara luas cuvetters sebagian besar terbuat dari kualitas tinggi leburan silica atau kuarsa kaca karena ini adalah transparan seluruh UV, tampak dan dekat daerah inframerah.

Terlihat pada grafik diatas bahwa pada Sodium Chlorida, konduktansi sebanding dengan konsentrasi ion-ion (semakin besar konsentrasi ion-ion pada Sodium Chlorida semakin besar pula nilai konduktansinya). Namun pada Sulfuric Acid, konduktansi akan linear terhadap perubahan konsentrasi ion hanya pada batas tertentu. Untuk konsentrasi ion yang lebih tinggi lagi, maka konduktansi menjadi tidak linear.Satuan dasar untuk konduktansi adalah Siemens (S), dan formalnya menggunakan satuan Mho (kebalikan dari Ohm). Karena luas penampang plat dan jarak antar plat juga mempengaruhi konduktansi, maka secara matematis ditulis dengan :

1.      Main display - provides direct readout of conductivity of samples and standards. The display will also show OUT OF RANGE (1) symbols if the instrument is reading outside the ranges 0 to 199.9mS or 0 to 1999mS if the X10 cell is used.

2.      CAL - pressing ENT with the cursor beneath this option illuminates the CAL annunciator momentarily and then calibrates the instrument to the nearest standard solution (10S, 1413S, 12.88S or 0S) . “Err” is displayed if a cell constant outside the allowed range is calculated and the calibration aborted.

3.      Secondary display - provides direct readout of solution temperature in °C or °F (selectable by DIP switch setting). Also provides readout of cell constant (K) and temperature coefficient (%).

4.      Endpoint detection symbol - this is displayed once a stable reading is detected, and is maintained until the input changes.

5.      Selected mode indicator.

6.      Cursor - used to select/indicate required mode.

7.      Selected unit of temperature(°C/°F), cell constant(K) and temperature coefficients(%).

8.      Measurement unit which is being used, S or mS.

Tugas instrumentasi dan pengendalian proses 1

“Analitical and composition sensor”

Disusun Oleh :

NAMA KELOMPOK :

1) ANGGI KALVIN (0907033058)2) JEFRI BERKASA ARIANDA (0907020642)

3) NOVI YULIANTI (0907033057)4) YOGGI PERNANDO (0907033178)

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS RIAU

2011