Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

17
Pengantar Perpindahan Massa

Transcript of Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Page 1: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Pengantar Perpindahan Massa

Page 2: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Pengantar

Bahan baku

Produk

Proses:(perubahan

kandungan, energi, komposisi)

Bahan baku

ProdukReaktorDown-stream

processing

Up-stream processing

Page 3: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Pada proses hulu (up-stream processing) akan terjadipemisahan bahan baku utama dari pengotornya agarmemenuhi spesifikasi bahan baku masuk ke reaktor.Pada proses hilir (down-stream processing) akan terjadipemisahan produk utama yang diinginkan dari campuranhasil agar memenuhi spesifikasi pasar.Pemisahan (separation) memainkan peranan penting dalamindustri kimia. Proses yang terjadi selama pemisahan dapatberupa perpindahan massa dan perpindahan panas yangberlangsung secara simultan, contoh: distilasi, absorbsi,adsorpsi, stripping, ekstraksi, humidifikasi,pengeringan,pemisahan dengan membran, dll.

Transfer Massa pada Proses Pemisahan

Page 4: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Proses perpindahan massa juga berperan pada proses reaksiyang melibatkan lebih dari satu fasa (reaksi heterogen), misal:reaksi gas -cair, reaksi cair-cair yang immiscible, reaksi padat-gas,reaksi padat-cair, maupun reaksi katalistik heterogen.Contoh : Reaksi yang terjadi antara gas A dengan cairan B yangterjadi pada reaktor gelembung, mekanisme reaksi terjadisebagai berikut:

Gas A ditransfer dari fasa gas ke badan cairan (transfermassa)Gas A yang terlarut bereaksi dengan B di cairan (reaksikimia)

Jika reaksi sangat cepat dibanding transfer massa : masstransfer controllingJika reaksi lebih lambat dibandingkan transfer massa: reactioncontrolling

Transfer Massa pada Reaksi Kimia

Page 5: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Kapan perpindahan atau transfer massa terjadi?

Perpindahan massa terjadi ketika suatu komponen pada

suatu fasa mengalami perpindahan ke fasa yang sama dan

atau ke fasa yang lain.

Perpindahan tersebut terjadi ketika ada perbedaan

konsentrasi atau perbedaan fugasitas.

Proses perpindahan massa akan berhenti ketika keadaan

keseimbangan (equilibrium) tercapai.

Page 6: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Mekanisme Transfer Massa

Transfer massa: gerakan molekul-molekul dari elemen suatu zatyang disebabkan adanya gaya pendorong (driving force) berupabeda konsentrasiDifusi molekuler: transfer massa yang disebabkan oleh gerakanmolekuler secara acak dan dominan pada fluida yang diam ataufluida yang bergerak laminerDifusi olakan: transfer massa yang dibantu dengan dinamika fluidaTransfer massa antar fasa: transfer massa dari suatu permukaan kefluida yang bergerak.

Transfer massa

Difusi

Transfer massa antar fasa (konveksi)

Difusi molekuler

Difusi olakan

Page 7: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Classification of The Mass Transfer Operation

Direct contact of two immiscible phasesPhases separated by a membraneDirect contact of miscible phasesUse of surface phenomena

Choice of Separation Method

Mass-transfer operation vs. Mechanical separationMass-transfer operation vs. Chemical reaction

Method of Conducting The Mass Transfer OperationsSolute recovery and fractinationUnsteady-state OperationSteady-state OperationStagewise OperationContinuous-contact Operation

Treybal, 1981

Page 8: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa
Page 9: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Konsentrasi

1. Konsentrasi massa =

2. Konsentrasi molar =

Simbol umum untuk konsentrasi umumnya adalah Ci , dengansubscript i menunjukkan nama komponen.Untuk gas ideal, konsentrasi suatu gas (misal gas A) dapat dinyatakansebagai berikut:

campuran volum

A massa

campuran volum

A mol

RT

P

V

nC

RTnVP

AAA

AA

Page 10: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Fraksi

1. Fraksi massa =

2. Fraksi mol =

simbol umum untuk fraksi dalam fasa cair =secara umum dapat dinyatakan bahwa

simbol umum untuk fraksi dalam fasa gas =untuk gas ideal

campuran totalmassa

A massa

campuran totalmol

A mol

Ax

AyC

CAAx

P

PAAy

Page 11: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

RasioUntuk suatu campuran biner yang terdiri dari A dan B

1. Rasio massa =

2. Rasio mol =

Kadang rasio disebut juga sebagai fraksi bebas solut.

fraksi bebas solut dalam fasa cair =

fraksi bebas solut dalam fasa gas =

B massa

A massa

B mol

A mol

A

AA

x-1

xX

A

AA

y-1

yY

Page 12: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Ketentuan:

Komposisi gas akan selalu dianggap diberikan dalam mol,

kecuali jika disebut khusus.

Komposisi untuk zat cair dan padat akan selalu diasumsikan

dalam berat, kecuali jika disebut khusus.

Jika sangat encer, konsentrasi dapat pula dinyatakan dalam

bagian per satu juta/parts per million (ppm) atau bagian per

satu milyar/parts per billion (ppb)

Page 13: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Soal Latihan:

1. Suatu campuran gas memiliki komposisi sebagai berikut:

Hitunglah

a. Fraksi mol tiap komponen

b. Fraksi berat tiap komponen

c. Berat molekul rata-rata

Senyawa %

n-C4H10 50

n-C5H12 30

n-C6H14 20

Page 14: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

2. Asam sulfat komersial terdiri dari 98% H2SO4 dan 2% H2O.

Hitunglah:

a. Fraksi mol H2SO4 dan H2O

b. Rasio mol H2SO4 dan H2O

3. Untuk membuat larutan asam sulfat dengan konsentrasi

150 ppm, berapa volume asam sulfat pekat (98%) yang

harus ditambahkan dalam 10 liter air? Diketahui densitas

asam sulfat = 1,834 gram/cc

Page 15: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa

Kecepatan

1. Kecepatan rata-rata massa

2. Kecepatan rata-rata molar

n

i

ii

n

i

i

n

i

ii uu

u 1

1

1

C

UC

C

UC

U

n

i

ii

n

i

i

n

i

ii

1

1

1

Page 16: Pertemuan 1 Pengantar Perpindahan Massa