LAPORAN RESMI
PRAKTIKUM PROSES KIMIA
Materi :
ABSORPSI CO2 DENGAN NaOH
Disusun Oleh :
NAUFAL ARYA ANANDITO
Group
: 4/KAMIS
Rekan Kerja
: 1. DWI MAULANA ROCHMAN
2. MAHARANI CITRA SALSABILA
3. SHIRLIN OKTRI PURNOMO
LABORATORIUM PROSES KIMIA
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
HALAMAN PENGESAHAN
LAPORAN RESMI
LABORATORIUM PROSES KIMIA
UNIVERSITAS DIPONEGORO
Laporan resmi yang berjudul Absorpsi CO2 dengan NaOH yang disusun oleh :
Group
: 4/Kamis
Anggota
: 1. Dwi Maulana Rochman
NIM. 21030120140164
2. Maharani Citra Salsabila
NIM. 21030120110069
3. Naufal Arya Anandito
NIM. 21030120130157
4. Shirlin Oktri Purnomo
NIM. 21030120120018
Telah disetujui oleh Dosen Pengampu pada :
Hari, Tanggal :
Nilai
:
Semarang,
2022
Dosen Pengampu
Asisten Pengampu
Prof. Dr. Andri Cahyo Kumoro, S. T., M. T.
Andreas Kevin Santoso
NIP. 197405231998021001
NIM. 21030120130120
ii
RINGKASAN
Absorpsi gas-cair merupakan proses heterogen yang melibatkan perpindahan
komponen gas yang dapat larut menuju penyerap yang biasanya berupa cairan yang
tidak mudah menguap. Tujuan dari praktikum ini adalah mengkaji pengaruh
konsentrasi larutan NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap pada berbagai waktu
reaksi, pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai perpindahan massa CO2
fase gas (kGa), pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan
perpindahan massa CO2 fase cair (kLa), dan pengaruh konsentrasi larutan NaOH
terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan NaOH (k2).
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah kristal natrium hidroksida
(NaOH), gas karbondioksida (CO2) yang disimpan di tabung bertekanan, udara,
aquadest (H2O), dan reagen untuk analisis (HCl, indikator PP, dan MO). Rangkaian
alat yang digunakan terdiri dari tangki penampung, kolom absorpsi, tangka
pencampur, kompresor, dan tangki CO2. Prosedur dalam praktikum ini, yakni
membuat larutan induk NaOH, menentukan fraksi ruang kosong pada kolom
absorpsi, operasi absorpsi, dan menganalisis sampel.
Hubungan antara konsentrasi larutan NaOH terhadap jumlah mol CO2 yang
terserap pada berbagai waktu reaksi adalah semakin banyak NaOH yang terdapat
dalam reaksi maka semakin banyak CO2 yang terserap atau bereaksi dengan NaOH.
Hasil yang diperoleh oleh konsentrasi terhadap nilai tetapan perpindahan massa
CO2 fase gas(kGa) adalah semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH, maka semakin
dekat jarak antar molekul NaOH sehingga kontak antara gas dengan cairan semakin
baik. Sehingga, gas yang didapat berpindah dari fase gas menuju fase cairan juga
semakin besar. Hubungan antara konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan
perpindahan massa CO2 fase cair (kLa) adalah semakin besar konsentrasi larutan
NaOH yang digunakan, maka semakin besar juga nilai tetapan perpindahan massa
CO2 fase cair (kLa). Hal ini disebabkan oleh kandungan molekul NaOH yang
membuat CO2 semakin banyak yang terabsorpsi. Hubungan antara konsentrasi
larutan NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan NaOH (k2) adalah
semakin banyak konsentrasi molekul NaOH yang terlarut dalam volume yang sama
menyebabkan tumbukan sering terjadi. Sehingga nilai tetapan reaksi antara NaOH
dan CO2 semakin besar.
iii
PRAKATA
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat
dan rahmat-Nya, laporan praktikum proses yang berjudul “Absorpsi CO2 dengan
NaOH” ini dapat diselesaikan dengan lancar dan sesuai dengan harapan.
Berbagai dukungan dan doa sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan
praktikum ini. Oleh karena itu, tim penyusun mengucapkan banyak terima kasih
kepada:
1. Tuhan Yang Maha Esa.
2. Prof. Dr. T. Aji Prasetyaningrum, S.T., M.T. selaku penanggung jawab
Laboratorium Proses Kimia Teknik Kimia Universitas Diponegoro.
3. Prof. Dr. Andri Cahyo Kumoro, S. T., M. T. selaku dosen pengampu materi
praktikum Absorpsi CO2 dengan NaOH.
4. Ibu Nurfiningsih selaku Laboran Laboratorium Proses Kimia Teknik Kimia
Universitas Diponegoro.
5. Ammara Aqila selaku Koordinator Asisten Laboratorium Proses Kimia Teknik
Kimia Universitas Diponegoro.
6. Tiara Nadya dan Andreas Kevin Santoso selaku asisten pengampu materi
“Absorpsi CO2 dengan NaOH” di Laboratorium Proses Kimia Teknik Kimia
Universitas Diponegoro.
7. Seluruh asisten Laboratorium Proses Kimia Teknik Kimia Universitas
Diponegoro.
8. Teman-teman Angkatan 2020 yang berperan dalam membantu menyelesaikan
laporan ini.
Kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan untuk penyempurnaan laporan
praktikum ini karena masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki. Akhir kata,
semoga laporan praktikum ini dapat bermanfaat sebagai bahan penambah ilmu
pengetahuan.
Semarang, September 2022
Penyusun
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................................. i
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................... ii
RINGKASAN ............................................................................................................ iii
PRAKATA ................................................................................................................. iv
DAFTAR ISI ............................................................................................................... v
DAFTAR TABEL .................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. ix
BAB 1 PENDAHULUAN .......................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................... 2
1.3 Tujuan Percobaan ........................................................................................ 2
1.4 Manfaat Percobaan ...................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 3
2.1 Absorpsi ....................................................................................................... 3
2.2 Kolom Absorpsi ........................................................................................... 4
2.2.1 Menara Sembur (Spray Column) .........................................................4
2.2.2 Menara Gelembung (Bubble Column) ............................................ .... 4
2.2.3 Menara Plate (Tray Column) .............................................................. 4
2.2.4 Menara Packing (Packed Bed Column) .............................................. 4
2.3 Analisis Perpindahan Massa dan Reaksi dalam Proses Absorpsi Gas oleh
Cairan .......................................................................................................... 5
BAB III METODE PRAKTIKUM ........................................................................... 8
3.1 Rancangan Percobaan ................................................................................... 8
3.1.1 Rancangan Praktikum .......................................................................... 8
3.1.2 Variabel Operasi .................................................................................. 8
3.2 Bahan dan Alat yang digunakan .................................................................. 9
3.2.1 Bahan yang Digunakan ........................................................................ 9
3.2.2 Alat yang Digunakan ........................................................................... 9
3.3 Respon Uji Hasil .......................................................................................... 9
3.4 Prosedur Praktikum ..................................................................................... 9
3.5 Lembar Pengamatan .................................................................................. .10
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 12
4.1 Pengaruh Konsentrasi Larutan NaOH terhadap Jumlah Mol CO2 yang
Terserap pada Berbagai Waktu Reaksi ....................................................... 12
v
4.2 Pengaruh Konsentrasi Larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan Perpindahan
Massa CO2 Fase Gas (kGa) .......................................................................... 13
4.3 Pengaruh Konsentrasi Larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan Perpindahan
Massa CO2 Fase Cair (kLa) ......................................................................... 14
4.4 Pengaruh Konsentrasi Larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan Reaksi antara
CO2 dan NaOH (k2) .................................................................................... 15
4.5 Perbandingan Nilai antara k2 dengan k2 Teoritis ......................................... 16
BAB V PENUTUP .................................................................................................... 18
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 18
5.2 Saran ............................................................................................................ 18
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 19
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data kebutuhan titran pada konsentrasi larutan NaOH 0,55 N .................. 11
Tabel 3.2 Data kebutuhan titran pada konsentrasi larutan NaOH 0,4 N .................... 11
Tabel 3.3 Data kebutuhan titran pada konsentrasi larutan NaOH 0,25 N .................. 11
Tabel 4.1 Perbandingan nilai k2 praktis dan teoritis .................................................. 17
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses absorpsi
dan desorpsi CO2 dengan pelarut MEA di pabrik
Amonia ..................................................................................................... 3
Gambar 2.2 Mekanisme absorpsi gas CO2 dalam larutan NaOH ................................ 5
Gambar 3.1 Skema rancangan praktikum .................................................................... 8
Gambar 3.2 Rangkaian alat utama ..............................................................................10
Gambar 4.1 Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap
tiap satuan waktu .................................................................................... 12
Gambar 4.2 Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan Perpindahan
Massa CO2 fase gas (kGa) ....................................................................... 13
Gambar 4.3 Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan Perpindahan
Massa CO2 fase cair (kLa) ....................................................................... 14
Gambar 4.4 Grafik hubungan konsentrasi larutan NaOH dengan k2 ......................... 15
viii
DAFTAR LAMPIRAN
LAPORAN SEMENTARA ..................................................................................... A-1
LEMBAR PERHITUNGAN REAGEN .................................................................. B-1
LEMBAR PERHITUNGAN .................................................................................... C-1
LEMBAR ASISTENSI ............................................................................................ D-1
ix
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Reaksi kimia yang diterapkan dalam industri kimia dapat melibatkan
bahan baku yang berbeda wujudnya, baik berupa padatan, gas, maupun cairan.
Oleh karena itu, reaksi kimia dalam suatu industri dapat terjadi dalam fase
tunggal (homogen) maupun fase ganda (heterogen), misalnya biner atau bahkan
tersier (Coulson, 1996). Sebelum reaksi kimia berlangsung, salah satu 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 reaktivitas
bahanbahan yang direaksikan. Untuk memfasilitasi berlangsungnya tahapantahapan proses tersebut, biasanya proses absorpsi dijalankan dalam reaktor
tangki berpengaduk bersparger (penyembur aliran massa), kolom gelembung
(bubble column), atau kolom yang berisi tumpukan partikel inert (packed bed
column). Proses absorpsi gas-cair dapat diterapkan pada pemurnian gas sintesis
yang masih bermanfaat dalam gas buang atau bahkan pada industri yang
melibatkan pelarutan gas dalam cairan, seperti H2SO4, HCl, HNO3, formadehid,
dan lain-lain (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 ion CO32- dan H2O. Sedangkan reaksi antara CO2
dengan CO32- membentuk ion HCO3- biasanya diabaikan (Danckwerts 1970;
Juvekar & Sharma, 1972). Namun, menurut Rehm et al. (1963) proses ini juga
biasa dianggap mengikuti reaksi order 1 jika konsentrasi larutan NaOH cukup
rendah (encer).
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
1
mempertimbangkan kebutuhan reaktan, kemudahan pengendalian reaksi,
peralatan, kemudahan menjalankan reaksi dan analisis, serta ketelitian.
1.2
Perumusan Masalah
1.
Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap jumlah CO2
yang terserap pada berbagai waktu reaksi?
2.
Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan
perpindahan massa CO2 fase gas (kGa)?
3.
Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan
perpindahan massa CO2 fase cair (kLa)?
4.
Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan
reaksi antara CO2 dan NaOH (k2)?
1.3
Tujuan Praktikum
Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa mampu menjelaskan mengenai
beberapa hal berikut :
1.
Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap
pada berbagai waktu reaksi
2.
Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan
massa CO2 fase gas (kGa)
3.
Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan perpindahan
massa CO2 fase cair (kLa)
4.
Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara
CO2 dan NaOH (k2)
1.4
Manfaat Praktikum
Mahasiswa dapat memahami reaksi yang terjadi pada reaktan yang berupa
gas dan cair (heterogen) dan menerapkannya dalam penelitian perancangan
reaktor dan alat proses yang terkait
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Absorpsi
Absorpsi merupakan salah satu proses separasi dalam industri kimia
dimana suatu campuran gas dikontakkan dengan suatu cairan penyerap sehingga
satu atau lebih komponen gas tersebut larut dalam cairan. Absorpsi dapat terjadi
melalui dua mekanisme, yaitu absorpsi fisik dan absorpsi kimia.
Absorpsi fisik merupakan suatu proses yang melibatkan peristiwa
pelarutan gas dalam larutan penyerap, namun tidak disertai dengan reaksi kimia.
Contoh proses ini adalah absorpsi gas H2S dengan air, metanol, dan propilen
karbonase. Penyerapan terjadi karena adanya interaksi fisik. Mekanisme proses
absorpsi fisik dapat dijelaskan dengan beberapa model yaitu: teori dua lapisan
(two films theory) oleh Whiteman (1923), teori penetrasi oleh Dankcwerts, dan
teori permukaan terbaharui.
Absorpsi kimia merupakan suatu proses yang melibatkan peristiwa
pelarutan gas dalam larutan penyerap yang disertai dengan reaksi kimia. Contoh
peristiwa ini adalah absorpsi gas CO2 dengan larutan MEA (Mono Etanol Amin),
NaOH, K2CO3 dan sebagainya. Aplikasi dari absorpsi 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
Proses absorpsi dapat dilakukan dalam tangki berpengaduk yang
dilengkapi dengan sparger, kolom gelembung (bubble column), dengan kolom
yang berisi packing yang inert (packed column), atau piringan (tray column).
Pemilihan peralatan proses absorpsi biasanya didasarkan pada reaktivitas
3
reaktan (gas dan cairan), suhu, tekanan, kapasitas, dan ekonomi.
2.2
Kolom Absorpsi
Kolom absorpsi adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses
absorpsi (penyerapan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Secara
umum ada empat jenis kolom absorpsi yaitu: menara sembur (spray column),
menara gelembung (bubble column), menara plate (tray column), dan menara
packing (packed bed column).
2.2.1 Menara Sembur (Spray Column)
Dalam menara spray fasa gas mengalir naik melalui sebuah ruang
terbuka berukuran besar dan fasa cairnya dimasukkan dengan
menggunakan nozzle atau dengan alat-alat penyemprot lainnya. Cairan
yang diumpankan dalam wujud tetes tetes halus, jatuh dengan arus yang
berlawanan arah dengan arus gas yang naik ke atas.
2.2.2 Menara Gelembung (Bubble Column)
Menara gelembung terdiri dari ruang-ruang terbuka berukuran besar
yang dilalui oleh fasa cair yang mengalir kedalam ruang-ruang ini pula gas
akan disebarkan ke dalam fasa cair dalam bentuk gelembung-gelembung
halus. Gelembung-gelembung gas kecil akan memberikan luas kontak yang
diinginkan,
gelembung-gelembung
yang
naik
menimbulkan
aksi
pencampuran di dalam fasa cair, sehingga mengurangi resistensi fasa cair
tersebut terhadap transfer massa. Menara gelembung digunakan dengan
sistem dimana fasa cair biasanya mengontrol laju transfer massa.
2.2.3 Menara Plate (Tray Column)
Menara Plate atau tray column adalah menara yang secara luas telah
digunakan dalam industri. Menara ini terdiri dari beberapa tipe, yaitu: Sieve
Tray, Valve Tray dan Bubble Cup Tray.
2.2.4 Menara Packing (Packed Bed Column)
Menara packing adalah menara yang diisi dengan bahan pengisi.
Adapun fungsi bahan pengisi ialah untuk memperluas bidang kontak antara
kedua fase. Di dalam menara ini, cairan akan mengalir ke bawah melalui
permukaan bawah pengisi, sedangkan gas akan mengalir ke atas secara
arus berlawanan, melalui ruang kosong yang ada diantara bahan pengisi
4
2.3
Analisis Perpindahan Massa dan Reaksi dalam Proses Absorpsi Gas Oleh
Cairan
Secara umum, proses absorpsi gas CO2 ke dalam 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 fase larutan, perpindahan massa CO2 dari
lapisan gas ke badan utama larutan NaOH, dan reaksi antara CO2 terlarut
dengan gugus hidroksil (OH-). Skema proses tersebut dapat dilihat pada
Gambar 2.2
Gambar 2.2 Mekanisme absorpsi gas CO2 dalam larutan NaOH
Laju perpindahan massa CO2 melalui lapisan gas:
Ra = kga (pg – pai)
(2.1)
Kesetimbangan antara CO2 dalam fase gas dan dalam fase larutan :
PAi = H CAi
(2.2)
dengan H pada suhu 30 oC = 2,88.10-5 g mol/cm3.atm
Laju perpindahan massa CO2 dari lapisan gas ke badan utama larutan NaOH
dan reaksi antara CO2 terlarut dengan gugus hidroksil :
𝑅𝑎 = [𝐴∗ ]𝑎√𝐷𝐴 𝑘𝑎 [𝑂𝐻 − ]
(2.3)
Keadaan batas :
(a)
(b)
√𝐷𝐴 𝑘2 [𝑂𝐻 − ]
𝑘𝐿
√𝐷𝐴 𝑘2 [𝑂𝐻 − ]
𝑘𝐿
>>> 1
<<<
[𝑂𝐻 − ]
𝑧.𝐴∗
𝐷𝐴
√𝐷
𝐵
dengan z adalah koefisien reaksi kimia antara CO2 dan [OH-], yaitu = 2. Di fase
cair, reaksi antara CO2 dengan larutan NaOH terjadi melalui beberapa tahapan
proses :
5
NaOH(aq)
Na+(aq) + OH-(aq)
(a)
CO2(g)
CO2(aq)
(b)
CO2(aq) + OH-(l)
HCO3-(l)
(c)
HCO3-(l) + OH-(l)
H2O(l) + CO32-(l)
(d)
CO32-(l) + 2Na+(l)
Na2CO3(aq)
(e)
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 dikendalikan bersama-sama dengan reaksi kimia pada langkah c
(Juvekar & Sharma, 1973).
Eliminasi A* dari persamaan 1, 2, dan 3 menghasilkan :
Ra =
𝑎.𝐻.𝑝𝑔√𝐷𝐴 .𝑘2. [𝑂𝐻 − ]
1+
(2.4)
𝑎.𝐻√𝐷𝐴 .𝑘2 .[𝑂𝐻− ]
𝑘𝐺𝑎
Jika nilai kL sangat besar, maka :
√𝐷𝐴 𝑘2 [𝑂𝐻 − ]
𝑘𝐿
≈ 1 sehingga persamaan di atas
menjadi :
Ra =
𝑎.𝐻.𝑝𝑔√𝐷𝐴 .𝑘2. [𝑂𝐻 − ]+𝑘𝐿 2
1+
(2.5)
𝑎.𝐻√𝐷𝐴 .𝑘2 .[𝑂𝐻− ]+𝑘𝐿 2
𝑘𝐺𝑎
Jika keadaan batas (b) tidak dipenuhi, berarti terjadi pelucutan [OH-] dalam
larutan. Hal ini berakibat:
√𝐷𝐴 𝑘2 [𝑂𝐻 − ]
𝑘𝐿
≈
[𝑂𝐻 − ]
𝑧.𝐴∗
𝐷𝐴
√𝐷
(2.6)
𝐵
Dengan demikian, maka laju absorpsi gas CO2 ke dalam larutan NaOH
akan mengikuti persamaan:
Ra =
a.H.pg.ϕ kL
1+
(2.7)
a.H.ϕ kL
kGa
Dengan ϕ 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):
ϕ=
√𝐷𝐴 𝑘2 [𝑂𝐻 − ]
𝑘𝐿
[𝑂𝐻− ]𝐷𝐵
ϕ
𝑧.𝐴 𝐷𝐴
[𝑂𝐻− ]𝐷𝐵
𝑧.𝐴 𝐷𝐴
1+
.[
]
(2.8)
Nilai difusivitas efektif (DA) CO2 dalam larutan NaOH pada suhu 30 oC
adalah 2,1 × 10-5 cm2 /det (Juvekar & Sharma, 1973).
Nilai kGa dapat dihitung berdasarkan pada absorpsi fisik dengan meninjau
perpindahan massa total CO2 ke dalam larutan NaOH yang terjadi pada selang
waktu tertentu di dalam alat absorpsi. Dalam bentuk bilangan tak berdimensi,
6
kGa dapat dihitung menurut persamaan (Kumoro & Hadiyanto, 2000):
𝑘𝐺𝑎 𝑑𝑝2
𝐷𝐴
𝜌𝐶𝑂2 .𝑄𝐶𝑂2 1,4003
= 4,0777 × (
Dengan a =
6(1−ϵ)
𝑑𝑝
𝜇𝐶𝑂2
dan ϵ =
𝑎
)
𝜇𝐶𝑂2
× (𝜌
𝐶𝑂2 𝐷𝐴
1/3
)
(2.9)
𝑉𝑣𝑜𝑖𝑑
𝑉𝑇
Secara teoritik, nilai kGa harus memenuhi persamaan:
kGa =
𝑚𝑜𝑙(𝐶𝑂2 ,𝑙𝑖𝑞)
𝐴.𝑍.ϵ pIm
=
𝑚𝑜𝑙(𝐶𝑂3 2− )
𝐴.𝑍.ϵ pIm
(2.10)
Jika tekanan operasi cukup rendah, maka pim dapat didekati dengan ∆p = pin −
pout
Sedangkan nilai kLa dapat dihitung secara empirik dengan persamaan
(Zheng & Xu, 1992) :
𝑘𝐿𝑎 .𝑑𝑝
𝐷𝐴
= 0,2258 × (
𝜌𝑁𝑎𝑂𝐻 .𝑄𝑁𝑎𝑂𝐻
𝜇.𝑎
𝜇
) × (𝜌.𝐷 )
0,5
𝐴
(2.11)
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 CO2 yang sangat cepat selama reaksi sepanjang film. Dengan
demikian tebal film (x) dapat ditentukan persamaan:
x=
DA .(pin −pout )
mol(CO3 2− ).R.T
(2.12)
7
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1
Rancangan Percobaan
3.1.1 Rancangan Praktikum
Rancangan pelaksanaan percobaan absorpsi CO2 dengan larutan
NaOH digambarkan melalui skema berikut:
Membuat larutan induk NaOH
sebanyak 10 L
Menemukan fraksi ruang
kosong pada kolom absorpsi

(Fraksi ruang kosong
kolom absorpsi)
Memompa NaOH ke dalam
kolom dari bagian atas
Mengalirkan CO2 ke dalam
kolom dari bagian bawah
Beda tinggi cairan
Mengambil 10 mL sampel
setiap 1 menit
Menambahkan PP, lalu titrasi
dengan HCl 0,7 N
Sampel
TAT
Menambahkan MO, lalu titrasi
kembali dengan larutan HCl
sampai TAT
kGa
kLa
k2
Menganalisa Data
Gambar 3.1 Skema rancangan praktikum
3.1.2 Penetapan Variabel
a. Variabel tetap
1. Tekanan CO2
: 7,5 bar
2. Suhu
: 30˚C
3. Konsentrasi HCl
: 0,65 N
4. Laju alir NaOH
: 4,5 mL/s
b. Variabel berubah
1. Konsentrasi larutan NaOH
: 0,55 N; 0,4 N; 0,25 N
8
3.2
Bahan dan Alat yang Digunakan
3.2.1 Bahan yang Digunakan
1.
Kristal natrium hidroksida (NaOH) 98% 224,4898 gram; 163,2653
gram; dan 102,0408 gram
2.
Gas karbondioksida (CO2) yang disimpan di tabung bertekanan
3.
Udara
4.
Aquadest (H2O) 25,9519 L
5.
Reagen untuk analisis yaitu larutan HCl 25% 0,65 N 41,9277 ml,
indikator PP, dan MO
3.2.2 Alat yang Digunakan
Rangkaian alat praktikum absorpsi terlihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.2 Rangkaian alat utama
3.3
Respon Uji Hasil
Konsentrasi ion CO32- dalam larutan sampel dan CO2 yang terserap.
3.4
Prosedur Praktikum
1.
Membuat larutan induk NaOH
Larutan NaOH dibuat dengan cara menimbang NaOH seberat 224,4898
gram untuk variabel 1; 163,2653 gram untuk variabel 2; 102,0408 gram
untuk variabel 3. Larutkan dalam aquadest 10 L, kemudian larutan NaOH
ditampung dalam tangki untuk digunakan.
2.
Menentukan fraksi ruang kosong pada kolom absorpsi
Pertama, kran di bawah kolom absorpsi dalam posisi tertutup. Setelah itu,
mengalirkan larutan NaOH dari bak penampung 2 ke dalam kolom absorpsi.
Selanjutnya, menghentikan aliran jika tinggi cairan di dalam kolom tepat
9
setinggi tumpukan packing. Mengeluarkan aliran di dalam kolom dengan
membuka kran di bawah kolom, cairan tersebut ditampung di dalam
erlenmeyer atau gelas ukur, kemudian kran ditutup jika cairan dalam kolom
tepat berada pada packing bagian paling bawah. Mencatat volume cairan
sebagai volume ruang kosong dalam kolom absorpsi = Vvoid. Menentukan
volume total kolom absorpsi, yaitu dengan mengukur diameter kolom (D)
dan VT =
πD2 .H
4
tinggi tumpukan packing (H). Kemudian menghitung fraksi
ruang kosong kolom absoprsi ε =
3.
VVoid
VT
Operasi Absorpsi
Operasi absorpsi dilakukan dengan memompa larutan NaOH sesuai
variabel ke dalam kolom melalui bagian atas kolom dengan laju alir 4,5
mL/s hingga keadaan mantap tercapai. Selanjutnya mengalirkan gas CO2
melalui bagian bawah kolom dan ukur beda ketinggian cairan dalam
manometer. Kemudian mengambil 10 mL sampel cairan dari dasar kolom
absorpsi tiap 1 menit selama 10 menit dan dianalisis kadar ion karbonat atau
kandungan NaOH bebasnya
4.
Menganalisis Sampel
Mula-mula mengambil 10 mL sampel cairan yang ditempatkan dalam
erlenmeyer. Selanjutnya menambahkan indikator PP 3 tetes dan sampel
dititrasi dengan larutan HCl 25 % 0,65 N sampai warna merah hampir
hilang (kebutuhan titran = a mL). Kemudian menambahkan 2-3 tetes
indikator metil jingga (MO) dan titrasi dilanjutkan lagi sampai warna jingga
berubah menjadi merah (kebutuhan titran= b mL).
3.5
Lembar Pengamatan
- Vvoid : 117 ml
- ΔZ2 : 2,1 cm
- ΔZ1
- ΔZ3 : 1,7 cm
: 2,5 cm
10
Tabel 3.1 Data kebutuhan titran pada konsentrasi larutan NaOH 0,55 N
T (menit)
Va (mL)
Vb (mL)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4,7
5
5,1
5,2
5,4
5,5
5,6
5,6
5,7
5,9
6
1
1,1
1,1
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,9
2
2,1
Tabel 3.2 Data kebutuhan titran pada konsentrasi larutan NaOH 0,4 N
T (menit)
Va (mL)
Vb (mL)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4,1
4,3
4,5
4,7
4,9
4,9
5
5,2
5,3
5,4
5,5
0,6
0,8
1
1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,5
1,6
1,7
Tabel 3.3 Data kebutuhan titran pada konsentrasi larutan NaOH 0,25 N
T (menit)
Va (mL)
Vb (mL)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3,2
3,3
3,5
3,8
4
4,1
4,2
4,2
4,4
4,5
4,7
0,5
0,7
0,8
0,9
1
1
1,1
1,2
1,3
1,5
1,6
Mencari laju reaksi
𝐶𝑛𝑥
∫
𝐶𝑁𝑂
2
𝑧 −𝑘 𝐶
𝑑𝐶𝑁
2 𝐶𝑂2 𝜀𝜋𝐷
=∫
𝐶𝑁
4𝑄
0
11
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Pengaruh Konsentrasi Larutan NaOH terhadap Jumlah Mol CO2 yang
Terserap pada Berbagai Waktu Reaksi
Berdasarkan data hasil percobaan praktikum absorbsi CO2 dengan NaOH
yang telah dilakukan, didapatkan grafik hubungan antara jumlah mol CO2 yang
terserap terhadap tiap satuan waktu reaksi seperti pada Gambar 4.1 sebagai
berikut:
Gambar 4.1 Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap jumlah CO2 yang
terserap tiap satuan waktu
Berdasarkan Gambar 4.1, dapat diketahui bahwa hubungan antara waktu
dengan konsentrasi CO2 yang terserap dalam proses absorpsi CO2 terhadap
larutan NaOH pada konsentrasi 0,55 N, 0,4 N, dan 0,25 N mengalami kenaikan
pada menit-menit awal. Akan tetapi setelah itu sejalan dengan bertambahnya
waktu pada keseluruhan konsentrasi larutan NaOH, terjadi penurunan konsentrasi
CO2 yang terserap. Berdasarkan data percobaan didapatkan bahwa jumlah mol
rata-rata CO2 yang diserap oleh larutan NaOH 0,55 N adalah 4,44 × 10-4 mol/s,
jumlah mol rata-rata CO2 yang diserap oleh larutan NaOH 0,4 N adalah 3,62 ×
10-4 mol/s, dan jumlah mol rata-rata CO2 yang diserap oleh larutan NaOH 0,25 N
adalah 3,08 × 10-4mol/s.
Semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH, semakin tinggi juga jumlah
CO2 terserap. Hal ini disebabkan karena pada konsentrasi larutan NaOH yang
tinggi, berarti semakin banyak pula molekul NaOH yang dikontakkan dengan gas
CO2, maka semakin banyak CO2 yang terserap (Yincheng et al., 2011).
Konsentrasi larutan NaOH memberikan pengaruh yang signifikan terhadap
konsentrasi CO2 yang terserap. Hal tersebut dapat terjadi karena larutan NaOH
12
akan bereaksi dengan CO2 menjadi senyawa disodium bikarbonat sesuai dengan
reaksi berikut:
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
(Hermanto & Susanty, 2016)
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa,
percobaan tersebut sudah sesuai dengan teori yang menyatakan hubungan antara
pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap jumlah CO2 yang terserap. Semakin
besar konsentrasi larutan NaOH maka akan semakin besar juga jumlah mol gas
CO2 yang terserap.
4.2
Pengaruh Konsentrasi Larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan Perpindahan
Massa CO2 Fase Gas (kGa)
Berdasarkan percobaan yang dilakukan, diperoleh data praktikum berupa
hubungan konsentrasi larutan NaOH dengan nilai tetapan perpindahan massa
CO2 fase gas (kGa) seperti pada gambar berikut:
Gambar 4.2 Pengaruh Konsentrasi larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan
Perpindahan Massa CO2 fase gas (kGa)
Berdasarkan gambar diatas, dapat diketahui bahwa pada variabel 1 yakni
NaOH 0,55 N memiliki nilai kGa sebesar 5,052 × 10-6 mol/ Pa.m3.s, pada variabel
2 yakni NaOH 0,4 N memiliki nilai kGa sebesar 4,114 × 10-6 mol/ Pa.m3.s, dan
pada variabel 3 yakni NaOH 0,25 N memiliki nilai kGa sebesar 3,509 × 10-6 mol/
Pa.m3.s. Diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH maka nilai
KGa nya semakin tinggi pula.
Absorbsi terjadi jika campuran gas dikontakkan dengan liquid yang
kemudian satu atau lebih komponen gas akan diserap oleh liquid. Menurut Akbar
et al. (2017), nilai kGa dapat dihitung berdasarkan pada adsorpsi fisik dengan
meninjau perpindahan massa total CO2 ke dalam larutan NaOH yang terjadi pada
selang waktu tertentu di dalam alat absorbsi. Semakin tinggi konsentrasi larutan
13
NaOH, maka semakin dekat jarak antar molekul NaOH sehingga peluang terjadi
tumbukan antara molekul NaOH dengan CO2 semakin besar dan kontak fase
antara gas dengan cairan semakin baik. Hal ini selaras dengan pernyataan
Ningrum et al. (2017), bahwa semakin besar konsentrasi larutan larutan penyerap
pada laju alir cairan tetap dan laju aliran gas yang sama maka nilai konstanta laju
reaksi akan semakin besar karena kenaikan konsentrasi larutan penyerap
menyebabkan peluang kontak gas-cair yang terjadi menjadi lebih besar sehingga
laju transfer massa dari gas ke cairan menjadi lebih cepat dan koefisien transfer
massa (kGa) menjadi lebih besar. Dengan demikian jumlah gas yang dapat
berpindah dari fase gas menuju fase cair juga semakin besar.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Liu et al. (2022), didapatkan
eksperimen bahwasannya jika konsentrasi larutan NaOH meningkat, maka laju
reaksi orde kedua antara CO2 dengan adsorben juga akan naik yang
menyebabkan kGa meningkat di zona perpindahan massa RZB (Rotating Zigzag
Bed). Oleh karena itu, kGa meningkat dengan meningkatnya konsentrasi larutan
NaOH.
Berdasarkan teori diatas, dapat disimpulkan bahwa hasil yang diperoleh
sudah sesuai dengan teori yang ada. Dimana semakin tinggi konsentrasi larutan
NaOH maka nilai kGa nya semakin tinggi pula.
4.3
Pengaruh Konsentrasi Larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan Perpindahan
Massa CO2 Fase Cair (kLa)
Berdasarkan percobaan yang dilakukan, diperoleh data praktikum berupa
hubungan konsentrasi larutan NaOH dengan nilai tetapan perpindahan
massa CO2 fase cair (kLa) seperti pada gambar berikut:
Gambar 4.3 Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan
Perpindahan Massa CO2 fase cair (kLa)
14
Berdasarkan gambar diatas, dapat diketahui bahwa pada variabel 1 yakni
konsentrasi larutan NaOH 0,55 N memiliki nilai kLa sebesar 3,9133 × 10-7 m3/s,
pada variabel 2 yakni konsentrasi larutan NaOH 0,4 N memiliki nilai kLa sebesar
3,3892 × 10-7 m3/s, dan pada variabel 3 yakni konsentrasi larutan NaOH 0,25 N
memiliki nilai kLa sebesar 3,3099 × 10-7 m3/s.
Menurut Akbar et al. (2017), semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH
yang digunakan maka semakin besar pula nilai kLa. Hal ini terjadi karena pada
larutan NaOH memiliki konsentrasi lebih tinggi, didapatkan jumlah molekul
NaOH akan semakin banyak, maka semakin banyak pula CO2 yang akan
terabsorbsi. Hal ini selaras dengan pendapat Tay et al. (2020), semakin besar laju
alir NaOH maka nilai koefisien transfer massa di fase cair akan semakin besar
pula. Hal ini dikarenakan semakin besar laju alir NaOH maka semakin besar juga
peningkatan turbulen sehingga transfer massa di fase cair juga semakin cepat.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar laju alir NaOH suatu cairan,
maka nilai kLa semakin besar pula akibat dari kontak antara gas dengan cairan
yang semakin banyak. Oleh karena itu semakin besar laju alir suatu cairan maka
nilai kLa akan semakin besar akibat dari kontak antara gas dengan cairan yang
semakin banyak dan peningkatan turbulen.
Berdasarkan teori diatas, dapat disimpulkan bahwa hasil yang diperoleh
sudah sesuai dengan teori yang ada. Dimana semakin tinggi konsentrasi larutan
NaOH maka nilai kLa nya semakin tinggi pula.
4.4
Pengaruh Konsentrasi larutan NaOH terhadap Nilai Tetapan Reaksi antara
CO2 dan NaOH (k2)
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, didapat data hubungan antara
konsentrasi larutan NaOH terhadap nilai tetapan reaksi antara CO2 dan NaOH
(k2) sebagai berikut.
Gambar 4.4 Grafik hubungan konsentrasi larutan NaOH dengan k2
15
Berdasarkan Gambar 4.4 dapat dilihat hubungan konsentrasi larutan NaOH
dengan nilai k2. Variabel 1 dengan konsentrasi larutan NaOH 0,55 N memiliki
nilai k2 terendah sebesar 1,0062 × 10-4 m3/mol.s. Variabel 2 dengan konsentrasi
larutan NaOH 0,4 N memiliki nilai k2 tertinggi sebesar 6,8264 × 10-4 m3/mol.s.
Variabel 3 dengan konsentrasi larutan NaOH 0,25 N memiliki nilai k2 sebesar
3,2201 × 10-4 m3/mol.s. Dapat dilihat bahwa grafik mengalami kenaikan dan
penurunan (fluktuatif).
Semakin besar konsentrasi zat reaktan berarti besar kemungkinan terjadinya
tumbukan yang efektif, sehingga laju reaksinya akan semakin cepat. Konsentrasi
larutan penyerap dapat mempengaruhi laju reaksi karena banyaknya partikel
memungkinkan lebih banyak tumbukan, dan membuka peluang semakin banyak
tumbukan efektif yang akan menghasilkan perubahan (Rahmadyo et al., 2017).
Pada praktikum ini, terjadi reaksi kimia antara CO2 dengan NaOH yang
digambarkan melalui persamaan Arrhenius sebagai berikut.
Ea
k = Ae−RT
(4.1)
Dimana k adalah konstanta kecepatan reaksi, A adalah faktor tumbukan, E adalah
energi aktivasi, R adalah konstanta gas, dan T adalah suhu (Crapse et al., 2021).
Berdasarkan persamaan tersebut, semakin besar faktor tumbukan maka konstanta
kecepatan reaksi juga akan semakin besar karena nilai faktor tumbukan
dipengaruhi oleh konsentrasi zat yang bereaksi.
Berdasarkan teori di atas, dapat disimpulkan bahwa semakin besar
konsentrasi larutan NaOH, maka semakin besar pula nilai konstanta kecepatan
reaksi antara NaOH dan CO2 sehingga grafik akan mengalami kenaikan. Namun
penurunan grafik pada konsentrasi larutan NaOH 0,55 N tidak sesuai dengan
teori. Hal ini disebabkan oleh viskositas larutan yang besar. Semakin tinggi
konsentrasi larutan NaOH maka viskositas larutan akan meningkat. Hal ini
menyebabkan gas CO2 akan semakin sulit berdifusi ke larutan NaOH, karena
gaya yang diperlukan untuk menembus larutan NaOH semakin besar yang
merupakan akibat dari semakin kuatnya gaya gesek antara lapisan gas dan
cairannya (Haryani dan Widayat, 2011). Akibatnya, nilai k2 yang didapat akan
semakin mengecil.
4.5
Perbandingan Nilai antara k2 dengan k2 Teoritis
Dari berbagai percobaan didapatkan data nilai tetapan reaksi absorpsi
antara CO2 dan NaOH secara teoritis dan praktis yang tertera pada Tabel 4.1.
16
Tabel 4.1 Perbandingan nilai k2 praktis dan teoritis
Variabel
k2 (Praktis)
(N)
(m3/mol. s)
0,55 N
1,0062 × 10-4
2,0996
0,4 N
6,8264 × 10-4
3,5484
0,25 N
3,2201 × 10-4
7,9495
k2 (Teoritis)
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, didapat nilai k2 untuk
variabel 1 dengan konsentrasi larutan NaOH 0,55 N memiliki nilai k2 terendah
sebesar 1,0062 × 10-4 m3/mol.s. Variabel 2 dengan konsentrasi larutan NaOH 0,4
N memiliki nilai k2 tertinggi sebesar 6,8264 × 10-4 m3/mol.s. Variabel 3 dengan
konsentrasi larutan NaOH 0,25 N memiliki nilai k2 sebesar 3,2201 × 10-4
m3/mol.s. Sedangkan, secara teoritis didapat nilai k2 untuk variabel 1 dengan
konsentrasi larutan NaOH 0,55 N memiliki nilai k2 sebesar 2,0996 m3/mol.s.
Variabel 2 dengan konsentrasi larutan NaOH 0,4 N memiliki nilai k2 sebesar
3,5484 m3/mol.s. Variabel 3 dengan konsentrasi larutan NaOH 0,25 N memiliki
nilai k2 sebesar 7,9495 m3/mol.s. Berdasarkan tabel 4.1 dapat disimpulkan bahwa
hasil eksperimen belum memenuhi hasil kajian teoritis.
Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor. Faktor-faktor yang
mempengaruhi nilai tetapan reaksi absorpsi antara CO2 dan NaOH adalah laju
alir fluida, konsentrasi gas, tekanan operasi, temperatur, kelembaban gas, dan
luas permukaan kontak (Robiah et al., 2021). Laju alir fluida yang semakin kecil
menyebabkan waktu kontak antara gas dengan pelarut akan semakin lama yang
akan meningkatkan jumlah gas yang berdifusi. Konsentrasi akan mempengaruhi
driving force dari proses difusi yang terjadi antar dua fluida. Konsentrasi
mempunyai tingkat optimum pada penelitian ini konsentrasi optimumnya 0,43 N
semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH maka viskositas larutan akan semakin
besar dan menyebabkan larutan semakin kental sehingga gas CO2 sulit berdifusi
ke larutan NaOH. Hal ini dikarenakan daya yang diperlukan untuk menembus
cairan semakin besar sebagai akibat dari semakin kuatnya gaya gesek antara
lapisan gas dan cairannya, hal ini menyebabkan fraksi udara dalam cairan
berkurang dan hold up gas menurun. Sulitnya gas berdifusi ke larutan akan
mengakibatkan reaksi yang terjadi terhambat. Maka laju reaksi akan semakin
kecil dan menyebabkan nilai k juga menurun (Haryani dan Widayat, 2011).
Berdasarkan perbandingan nilai k2 didapatkan bahwa ada ketidaksesuaian
antara hasil teoritis dan praktis yang diakibatkan oleh beberapa faktor yaitu
diantaranya adalah laju alir fluida dan konsentrasi gas.
17
BAB V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
1.
Semakin banyak NaOH yang terdapat dalam reaksi maka semakin banyak
CO2 yang terserap atau bereaksi dengan NaOH.
2.
Semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH, maka semakin dekat jarak antar
molekul NaOH sehingga kontak antara gas dengan cairan semakin baik.
3.
Semakin besar konsentrasi larutan NaOH yang digunakan, maka semakin
besar juga nilai tetapan perpindahan massa CO2 fase cair (KLa).
4.
Semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH yang terlarut dalam volume yang
sama menyebabkan tumbukan antara molekul NaOH dan CO2 lebih sering
terjadi, sehingga nilai tetapan reaksi antara NaOH dan CO2 semakin besar.
5.
Nilai konstanta reaksi (k2) praktis tidak sesuai dengan nilai konstanta reaksi
(k2) teoritis yang disebabkan oleh pola aliran fluida dan kontak antar fasa
larutan NaOH dan CO2 yang tidak ideal.
5.2
Saran
1.
Tekanan pada kompresor tetap dijaga agar tetap konstan sehingga raksa
yang ada pada inverted manometer tidak keluar dari pipa pembuangan.
2.
Menambahkan variasi jenis larutan penyerap selain NaOH sehingga dapat
membandingkan efektifitas dalam penyerapan CO2.
3.
Menggunakan valve secara hati-hati agar efisien dalam pengaturan laju
alir dan tidak terjadi flooding.
18
DAFTAR PUSTAKA
Akbar, A., Setianingrum D., & Pratiwi, I. (2017). Pengaruh Konsentrasi larutan NaOH
Terhadap Jumlah CO2 Terserap, Tetapan Perpindahan Massa CO2, Fase Gas dan
Fase Cair, serta Tetapan Reaksi pada Proses Absorpsi Gas CO2. Jurnal Proses
Kimia, 4(1), 1-4.
Ardhiany, S. (2018). Proses Absorbsi Gas CO2 Dalam Biogas Menggunakan Alat
Absorber Tipe Packing Dengan Analisa Pengaruh Laju Alir Absorben NaOH.
Jurnal Teknik Patra Akademika, 9(02), 55-64.
Coulson, J. M.. & Richardson. J. F. (1996). Chemical Engineering: Volume 1: Fluid
flow. heat transfer and mass transfer (5th ed.). London: Butterworth Heinemann,
32.
Crapse, J., Pappireddi, N., Gupta, M., Shvartsman, S. Y., Wieschaus, E., & Wuhr, M.
(2021). Evaluating the Arrhenius Equation for Developmental Processes.
Molecular Systems Biology, 17, 1-12. https://doi.org/10.15252/msb.20209895.
Danckwerts, P. V. (1970). Gas Liquid Reactions (5th ed.). New York: McGraw- Hill
Book Company. Inc, 45.
Danckwerts, P. V.. & 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.
Franks, R. G. E. (1967). Mathematical Modeling in Chemical Engineering. New York:
John Wiley and Sons. Inc, 55.
Haryani, K & Widayat. (2011). Pengaruh Viskositas dan Laju Alir terhadap
Hidrodinamika dan Perpindahan Massa dalam Proses Produksi Asam Sitrat
dengan Bioreaktor Air-Lift dan Kapang Aspergillus Niger. Reaktor, 13(3), 194
– 200. https://www.researchgate.net/publication/307735105.
Hermanto & Susanty, A. (2016). Pengaruh Konsentrasi larutan NaOH dan Laju Alir
Gas pada Proses Pemurnian Biogas. Jurnal Riset Teknologi Industri, 10 (1).
https://http://litbang.kemenperin.go.id/jrti/article/view/1760/1372.
Juvekar, V. A. dan Sharma, M. (1972). Absorption of CO. in suspension of lime.
Chemical Engineering Science, 28, 825–837.
Kumoro, A. C. dan Hadiyanto. (2000). Absorpsi Gas Karbondioksid dengan Larutan
Soda Api dalam Ungun Tetap. Forum Teknik, 24(2). 186–195.
Levenspiel, O. (1972). Chemical Reaction Engineering. Chemical Engineering
Science (2nd ed.. Vol. 19). New York: John Wiley and Sons. Inc.
Ningrum, S.S., Mindaryani, A., & Hidayat, M. (2017). Absorpsi CO2 pada Biogas
dengan Larutan Methyldiethanolamine (MDEA) Menggunakan Kolom Bahan
19
Isian. Seminar Nasional Inovasi dan Aplikasi Teknologi di Industri, D15.1D15.5. http://etd.repository.ugm.ac.id/penelitian/detail/109774.
Liu Zhibang, Esmaeili A., Zhang H., Wang D., Lu Y., Shao Lei. (2022). Modeling and
Experimental Studies on Carbon Dioxide Absorption with Sodium Hydroxide
Solution
in
a
Rotating
Zigzag
Bed.
Processes
2022,
10,
614.
https://doi.org/10.3390/pr10030614.
Ningrum, S. S., Mindaryani, A., dan Hidayat, M. (2017, 4 Februari). Absorpsi CO2
pada Biogas dengan Larutan Methyldiethanolamine (MDEA) Menggunakan
Kolom Bahan Isian. Seminar Nasional Inovasi dan Aplikasi Teknologi di
Industri. ITN Malang, D15.1-D15.5.
Rahmadyo, A. N., Cahayandari, D., Rahardjo, S. (2017). Perbandingan Analisa
Kinetika Reaksi Pembentukan Kerak CaCO3–CaSO4 Menggunakan Persamaan
Arrhenius dan Analisa Differensial Scanning Calorimetry (DSC). Prosiding
Seminar Nasional Publikasi Hasil-Hasil Penelitian dan Pengabdian Masyarakat.
https://garuda.kemdikbud.go.id/author/view/2900847.
Rehm, T. R., Moll, A. J. dan Babb, A. L. (1963). Unsteady State Absorption of Carbon
Dioxide by Dilute Sodium Hydroxide Solutions. American Institute of Chemical
Engineers Journal. 9(5). 760–765.
Robiah, R., Renaldi, U., dan Melani, A. (2021). Kajian Pengaruh Laju Alir NaOH dan
Waktu Kontak Terhadap Absorpsi Gas CO₂ Menggunakan Alat Absorber Tipe
Sieve Tray. Distilasi, 6(2), 27–35.
Yincheng, G., Zhenqi, H., & Wenyi, L. (2011). Comparison of Removal Efficiencies
of Carbon Dioxide Between Aqueous Ammonia and Naoh Solution In A Fine
Spray
Column.
Energy
Procedia,
4(1),
512-518.
https://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.01.082.
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..
20
LAPORAN SEMENTARA
PRAKTIKUM PROSES KIMIA
Materi :
ABSORPSI CO2 DENGAN NaOH
NAMA
: NAUFAL ARYA ANANDITO
GROUP
: 4/KAMIS
REKAN KERJA : 1. DWI MAULANA ROCHMAN
2. MAHARANI CITRA SALSABILA
3. SHIRLIN OKTRI PURNOMO
LABORATORIUM PROSES KIMIA
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
I.
TUJUAN PERCOBAAN
1. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH terhadap jumlah CO2
yangterserap pada berbagai waktu reaksi?
2. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan
perpindahan massa CO2 fase gas (kGa)?
3. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan
perpindahan massa CO2 fase cair (kLa)?
4. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan
reaksiantara CO2 dan NaOH (k2)?.
II.
PERCOBAAN
2.1 Bahan yang Digunakan
1. Kristal natrium hidroksida (NaOH) 98% 224,4898 gram;
163,2653 gram; 102,0408 gram
2. Gas karbondioksida (CO2) yang disimpan di tabung bertekanan
3. Udara
4. Aquadest (H2O) 25,9519 L
5. Reagen untuk analisis yaitu larutan HCl 25% 0,65 N 41,9277
ml, indikator PP, dan MO
2.2 Alat yang digunakan
Rangkaian alat praktikum absorpsi terlihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 Rangkaian alat utama
2.3 Prosedur Praktikum
1. Membuat larutan induk NaOH
Larutan NaOH dibuat dengan cara menimbang NaOH
A-2
224,4898 gram untuk variabel 1; 163,2653 gram untuk
variabel 2; 102,0408 gram untuk variabel 3. Larutkan dalam
aquadest 10 L, kemudian larutan NaOH ditampung dalam
tangki untuk digunakan.
2. Menentukan fraksi ruang kosong pada kolom absorpsi
Pertama, kran di bawah kolom absorpsi dalam posisi tertutup.
Setelah itu, mengalirkan larutan NaOH dari bak penampung 2
ke dalam kolom absorpsi. Selanjutnya, menghentikan aliran
jika tinggi cairan di dalam kolom tepat setinggi tumpukan
packing. Mengeluarkan aliran di dalam kolom dengan
membuka kran di bawah kolom, cairan tersebut ditampung di
dalam erlenmeyer atau gelas ukur, kemudian kran ditutup jika
cairan dalam kolom tepat berada pada packing bagian paling
bawah. Mencatat volume cairan sebagai volume ruang
kosong dalam kolom absorpsi = Vvoid. Menentukan volume
total kolom absorpsi, yaitu dengan mengukur diameter kolom
(D) dan VT =
πD2.H
4
tinggi tumpukan packing (H). Kemudian
menghitung fraksi ruang kosong kolom absoprsi ε =
VVoid
VT
3. Operasi absorpsi
Operasi absorpsi dilakukan dengan memompa larutan NaOH
sesuai variabel ke dalam kolom melalui bagian atas kolom
dengan laju alir 4,5 mL/s hingga keadaan mantap tercapai.
Selanjutnya mengalirkan gas CO2 melalui bagian bawah
kolom dan ukur beda ketinggian cairan dalam manometer.
Kemudian mengambil 10 mL sampel cairan dari dasar kolom
absorpsi tiap 1 menit selama 10 menit dan dianalisis kadar ion
karbonat atau kandungan NaOH bebasnya.
4. Menganalisis sampel
Mula-mula mengambil 10 mL sampel cairan yang ditempatkan
dalam erlenmeyer. Selanjutnya menambahkan indikator PP 3
tetes dan sampel dititrasi dengan larutan HCl 25 % 0,65 N
sampai warna merah hampir hilang (kebutuhan titran = a mL).
Kemudian menambahkan 2-3 tetes indikator metil jingga (MO)
dan titrasi dilanjutkan lagi sampai warna jingga berubah
menjadi merah (kebutuhan titran= b mL).
A-3
2.4 Hasil Percobaan
N HCl (25 %)
: 0,65 N
Laju alir NaOH (98 %) : 4,5 mL/s
V void
: 117 mL
D tabung
: 3,3 cm
T tabung
: 30,3 cm
m pikno
: 25,15 gram
m pikno+air
: 51,05 gram
m pikno+HCl
: 54,52 gram
ρaq
: 0,998 g/mol
Tabel 3.1 Data kebutuhan titran pada konsentrasi NaOH 0,55 N
T (menit)
Va (mL)
Vb (mL)
0
4,7
1
1
5
1,1
2
5,1
1,1
3
5,2
1,3
4
5,4
1,4
5
5,5
1,5
6
5,6
1,6
7
5,6
1,7
8
5,7
1,9
9
5,9
2
10
6
2,1
Tabel 3.2 Data kebutuhan titran pada konsentrasi 0,4 N
T (menit)
Va (mL)
Vb (mL)
0
4,1
0,6
1
4,3
0,8
2
4,5
1
3
4,7
1
4
4,9
1,2
5
4,9
1,3
6
5
1,4
7
5,2
1,5
8
5,3
1,5
9
5,4
1,6
A-4
10
5,5
1,7
Tabel 3.3 Data kebutuhan titran pada konsentrasi NaOH 0,25 N
T (menit)
Va (mL)
Vb (mL)
0
3,2
0,5
1
3,3
0,7
2
3,5
0,8
3
3,8
0,9
4
4
1
5
4,1
1
6
4,2
1,1
7
4,2
1,2
8
4,4
1,3
9
4,5
1,5
10
4,7
1,6
Semarang, 29 September 2022
Mengetahui,
Praktikan
Dwi Maulana Rochman
21030120140164
Asisten
Maharani Citra Salsabila
21030120110069
Naufal Arya Anandito
Shirlin Oktri Purnomo
21030120130157
21030120120018
Andreas Kevin Santoso
21030120130120
A-5
LEMBAR PERHITUNGAN REAGEN
1. Menghitung Kebutuhan NaOH 98%
w NaOH
1000
×
N NaOH =
× 98%
BM NaOH V NaOH
•
Variabel 1 (NaOH 0,55 N)
w NaOH
1000
×
0,55 N =
× 98%
40 gr/mol 10000 ml
w NaOH = 224,4898 gr
•
Variabel 2 (NaOH 0,40 N)
w NaOH
1000
×
0,40 N =
× 98%
40 gr/mol 10000 ml
w NaOH = 163,2653 gr
•
Variabel 3 (NaOH 0,25 N)
w NaOH
1000
×
0,25 N =
× 98%
40 gr/mol 10000 ml
w NaOH = 102,0408 gr
2. Menghitung Kebutuhan HCl
m pikno kosong = 25,15 gr
m pikno + aqua = 51,05 gr
m pikno + HCl = 54,5202 gr
ρ aqua = 0,998 g/ml
•
Aquadest
m
ρ=
v
(mpikno+aquadest − mpikno kosong)
Vaq =
ρaq
Vaq =
(51,05 gr − 25,15 gr)
0,998 gr/ml
Vaq = 25,9519 ml
•
HCl
ρ=
m
v
ρHCl =
ρHCl =
(mpikno+HCl − mpikno kosong)
Vaq
(54,5202 gr − 25,15 gr)
25,9519 ml
ΡHCl = 1,1317 gr/ml
B-1
Menghitung kebutuhan HCl 0,65 N 25% dalam 500 mL
V Larutan HCl × N HCl × BM HCl
V HCl =
ρ HCl × 25% × 1000
V HCl =
500 ml × 0,65 N × 36,5 gr/mol
1,1317 gr/ml × 25% × 1000
V HCl = 41,9275 ml
B-2
LEMBAR PERHITUNGAN
1. Perhitungan N dan Mol CO2 Terserap
a. Rumus Perhitungan
2 𝑉𝑏 × 𝑁 𝐻𝐶𝑙
𝑁 𝐶𝑂2 =
𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 × 𝑉 𝑡𝑖𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖
𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 = 𝑁 𝐶𝑂2 × 𝑄 𝑁𝑎𝑂𝐻
b. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
2 × (1 𝑚𝑙) × 0,65 𝑁
= 0,0650 𝑚𝑜𝑙/𝐿
𝑡0 𝑁 𝐶𝑂2 =
2 × 10 𝑚𝑙
𝑡0 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 = 0,0650
𝑚𝑜𝑙
𝐿
× 4,5 × 10−3 𝐿/𝑠 = 0,000293 𝑚𝑜𝑙/𝑠
t
Va = PP (ml)
Vb = MO (ml)
N CO2(mol/L)
n CO2 mol/s
0
4,7
1
0,0650
0,000293
1
5
1,1
0,0715
0,000322
2
5,1
1,1
0,0715
0,000322
3
5,2
1,3
0,0845
0,000380
4
5,4
1,4
0,0910
0,000410
5
5,5
1,5
0,0975
0,000439
6
5,6
1,6
0,1040
0,000468
7
5,6
1,7
0,1105
0,000497
8
5,7
1,9
0,1235
0,000556
9
5,9
2
0,13
0,000585
10
6
2,1
0,1365
0,000614
Rata-rata
5,4273
1,5182
0,0987
0,000444
c. Variabel 2 (Konsentrasi NaOH 0,40 N)
t
Va = PP (ml)
Vb = MO (ml)
N CO2(mol/L)
n CO2 mol/s
0
4,1
0,6
0,039
0,000176
1
4,3
0,8
0,052
0,000234
2
4,5
1
0,065
0,000293
3
4,7
1
0,065
0,000293
4
4,9
1,2
0,078
0,000351
5
4,9
1,3
0,0845
0,000380
6
5
1,4
0,091
0,000410
7
5,2
1,5
0,0975
0,000439
8
5,3
1,5
0,0975
0,000439
9
5,4
1,6
0,104
0,000468
10
5,5
1,7
0,1105
0,000497
C-1
Rata-rata
4,8909
1,2364
0,0804
0,000362
d. Variabel 3 (Konsentrasi NaOH 0,25 N)
t
Va = PP (ml)
Vb = MO (ml)
N CO2(mol/L)
n CO2 mol/s
0
3,2
0,5
0,0325
0,000146
1
3,3
0,7
0,0455
0,000205
2
3,5
0,8
0,052
0,000234
3
3,8
0,9
0,0585
0,000263
4
4
1
0,065
0,000293
5
4,1
1
0,065
0,000293
6
4,2
1,1
0,0715
0,000322
7
4,2
1,2
0,078
0,000351
8
4,4
1,3
0,0845
0,000380
9
4,5
1,5
0,0975
0,000439
10
4,7
1,6
0,104
0,000468
Rata-rata
3,9909
1,0545
0,0685
0,000308
2. Menghitung Fraksi Ruang Kosong
117 𝑚𝐿
𝜀 = 𝑉 𝑣𝑜𝑖𝑑 =
= 0,4513
𝑉 𝑡𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔 1
2
4 𝜋(3,3 𝑐𝑚) (30,3 𝑐𝑚)
Tekanan abs = 6,5 bar + 1 atm = (6,5+1,013) bar = 7,513 bar = 7,513x105 N/m2
3. Menghitung kGa
a. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒𝑟𝑎𝑝
𝑘𝐺𝑎 =
𝑉 𝑇𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔 × 𝜀 × 𝑃 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡
0,000444 mol/s
𝑘𝐺𝑎 =
259,2598 𝑐𝑚3 × 0,4513 × 7,513 × 105 𝑃𝑎
𝑚𝑜𝑙
−6
=
5,052
×
10
𝑘𝐺𝑎
𝑚3. 𝑃𝑎. 𝑠
Sehingga didapat data sebagai berikut :
Rata-rata CO2 yang
KGa
terserap (mol/s)
(mol/Pa.m3.s)
0,55
0,000444
5,052 x 10-6
0,40
0,000362
4,114 x 10-6
0,25
0,000308
3,059 x 10-6
Konsentrasi NaOH (N)
C-2
4. Menghitung -∆P
a. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
𝑔
−∆𝑃 = ∆𝑧 × (𝜌 𝐻𝑔 − 𝜌 𝐶𝑂2)
𝑔𝑐
𝑘𝑔
𝑘𝑔 9,8 𝑚/𝑠2
−∆𝑃 = 0,025 𝑚 × (13554 3 − 1,98 3)
𝑚
𝑚 1 𝑚/𝑠2
−∆𝑃 = 3320,2449 𝑘𝑔/𝑚2
Sehingga didapat data sebagai berikut :
Konsentrasi NaOH (N)
Δz (m)
-ΔP (kg/m2)
0,55
0,025
3320,2449
0,40
0,021
2789,0057
0,25
0,017
2257,7665
5. Menghitung v CO2
Menghitung nilai S1 dan S2 terlebih dahulu.
1
1
𝑆 = 𝜋𝐷2 = (3,14)(0,021 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟)2 = 3,46185 × 10−4𝑚2
1
4
4
1 2 1
𝑆 = 𝜋𝐷 = (3,14)(0,015 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟)2 = 1,76625 × 10−4𝑚2
2
4
4
a. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
2 𝖺 𝑔𝑐 ( −Δ𝑃 ) × Σ𝐹
𝜌𝐶𝑂2
𝑣𝐶𝑂2 = √
𝑆1
−1
𝑆2
3320,2449 𝑘𝑔/𝑚2
)×1
1,98 𝑘𝑔/𝑚3
3,46185 × 10−4𝑚2
−1
1,76625 × 10−4𝑚2
2 × 1 × 1(
𝑣𝐶𝑂2 = √
𝑣𝐶𝑂2 = 59,1060 𝑚/𝑠
Konsentrasi NaOH (N)
-ΔP (kg/m2)
v CO2 (m/s)
0,55
3320,2449
59,1060
0,40
2789,0057
54,1716
0,25
2257,7665
48,7401
6. Menghitung Debit CO2 (Q CO2)
1. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
Q CO2 = v CO2 x S2
Q CO2 = 59,1060 m/s x 1,76625 x 10-4 m2
C-3
Q CO2 = 0,0104 m3/s
Konsentrasi NaOH (N)
Q CO2 (m3/s)
0,55
0,0104
0,40
0,0096
0,25
0,0086
7. Menghitung Diameter Partikel
𝜇𝐶𝑂2 1/3
𝑘𝐺𝑎
𝜌𝐶𝑂2 𝑄𝐶𝑂 2 1,4003
2
×
(
)
)
𝑑𝑝 . 𝑅𝑇 = 4,077 × (
𝐷𝐴
𝜇𝐶𝑂2 𝑎
𝜌𝐶𝑂2 𝐷𝐴
Dengan nilai 𝑎 =
6 (1−𝗌)
𝑑𝑝
Sehingga didapat persamaan :
1,4003
𝑘𝐺𝑎
2
𝐷𝐴 𝑑𝑝 . 𝑅𝑇 = 4,077 × (
𝜇𝐶𝑂2 1/3
× (𝜌𝐶𝑂 𝐷 )
𝜌𝐶𝑂2 𝑄𝐶𝑂 2
6(1 − 𝜀) )
𝜇𝐶𝑂2 ( 𝑑𝑝 )
2 𝐴
a. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
𝑚𝑜𝑙
5,052×10−6
𝑚3.𝑃𝑎.𝑠
𝑚2
2,1×10−9
𝑠
1,98
(
𝑘𝑔
𝐽
𝑑𝑝2. (8,314
𝑘𝑔 6(1−0,4513)
)
𝑑𝑝
15×10−6𝑚𝑠 (
) (303 𝐾) = 4,077 ×
1,4003
×0,0104 𝑚3/𝑠
𝑚3
𝑚𝑜𝑙.𝐾
)
15×10−6
𝑘𝑔
𝑚𝑠 𝑚2
𝑘𝑔
1,98 ×2,1×10−9
𝑠
𝑚3
×(
1/3
)
𝑑𝑝 = 0,006425 𝑚
b. Variabel 2 (Konsentrasi NaOH 0,40 N)
4,114×10−6
𝑚𝑜𝑙
𝑚3.𝑃𝑎.𝑠
𝑚2
2,1×10−9
𝑠
1,98
(
𝑘𝑔
𝑑𝑝2. (8,314
1,4003
×0,0104 𝑚3/𝑠
𝑚3
𝑘𝑔 6(1−0,4513)
)
𝑑𝑝
15×10−6𝑚𝑠 (
𝐽
𝑚𝑜𝑙.𝐾
)
) (303 𝐾) = 4,077 ×
15×10−6
𝑘𝑔
𝑚𝑠 𝑚2
𝑘𝑔
1,98 ×2,1×10−9
𝑠
𝑚3
×(
1/3
)
𝑑𝑝 = 0,007382 𝑚
c. Variabel 3 (Konsentrasi NaOH 0,25 N)
3,059×10−6
𝑚𝑜𝑙
𝑚3.𝑃𝑎.𝑠
2,1×10−9
1,98
(
𝑘𝑔
𝑚2
𝑑𝑝2. (8,314
𝐽
𝑚𝑜𝑙.𝐾
) (303 𝐾) = 4,077 ×
𝑠
1,4003
×0,0104 𝑚3/𝑠
𝑚3
𝑘𝑔 6(1−0,4513)
)
𝑑𝑝
15×10−6𝑚𝑠 (
)
15×10−6
𝑘𝑔
𝑚𝑠 𝑚2
𝑘𝑔
1,98 ×2,1×10−9
𝑠
𝑚3
×(
1/3
)
𝑑𝑝 = 0,007520 𝑚
Sehingga di dapat nilai DP rata-rata :
̅𝐷̅𝑃= (𝐷𝑃 1 + 𝐷𝑃 2 + 𝐷𝑃 3) : 3
̅𝐷= (0,006425 + 0,007382 + 0,007520) m : 3
𝑃
̅𝐷̅𝑃= 0,007109 m
C-4
Konsentrasi NaOH (N)
DP (m)
0,55
0,006425
0,40
0,007382
0,25
0,007520
Rata-Rata (m)
0,007109
8. Menghitung KLa
Menghitung nilai a terlebih dahulu dari persamaan :
6(1 − 𝜀) 6(1 − 0,4513)
= 463,1431
𝑎=
=
̅𝐷̅
0,007109 m
𝑃
Perhitungan densitas dan viskositas NaOH pada suhu 300C (303 K)
• NaOH 0,55 N
a. Densitas NaOH
%w NaOH =
0,55 𝑚𝑜𝑙
1000 𝑚𝐿
×
40 𝑔𝑟
𝑚𝑜𝑙
×(
1 𝑚𝐿
0,998 𝑔𝑟
%
200C
400C
2
1,0207
1,0139
4
1,0428
1,0352
× 100% = 2,2044 %
)
𝑎𝑞
Perry Hand Book, (1997)
a. Interpolasi 2,2044% NaOH pada suhu 200C
𝑦 − 𝑦1
𝑥 − 𝑥1
=
𝑥2 − 𝑥1 𝑦2 − 𝑦1
2,2044 − 2
𝑦 − 1,0207
=
4−2
1,0428 − 1,0207
𝑦 = 1,0230
b. Interpolasi 2,2044% NaOH pada suhu 400C
𝑦 − 𝑦1
𝑥 − 𝑥1
=
𝑥2 − 𝑥1 𝑦2 − 𝑦1
C-5
2,2044 − 2
4−2
=
𝑦 − 1,0139
1,0352 − 1,0139
𝑦 = 1,0161
Maka di dapat data :
%
200C
400C
2,2044
1,0230
1,0161
c. Interpolasi suhu pada NaOH 2,2044%
𝑦 − 𝑦1
𝑥 − 𝑥1
=
𝑥2 − 𝑥1 𝑦2 − 𝑦1
𝑦 − 1,0230
30 − 20
=
40 − 20 1,0161 − 1,0230
𝑦 = 1,01952
Jadi densitas NaOH 2,2044 % pada suhu 300C adalah 1,01952 gr/cm3 =
1019,5178 kg/m3
b. Viskositas NaOH 0,55 N
%w NaOH =
0
0,55 𝑚𝑜𝑙
1000 𝑚𝐿
×
40 𝑔𝑟
𝑚𝑜𝑙
×(
1 𝑚𝐿
0,998 𝑔𝑟
C
0%
5%
30
0,80
1,03
× 100% = 2,2044 %
)
𝑎𝑞
Liquiflo, 2001
Interpolasi untuk mendapatkan konsentrasi 2,2044 %
𝑦 − 𝑦1
𝑥 − 𝑥1
=
𝑥2 − 𝑥1 𝑦2 − 𝑦1
2,2044 − 0
𝑦 − 0,80
=
5−0
1,03 − 0,80
𝑦 = 0,9014
Jadi viskositas NaOH 2,2044% pada suhu 300C adalah 0,9014 cP =
0,0009014 kg/m.s
C-6
Konse
ntrasi
%w
NaOH
NaOH
(N)
Interp
Interp
Densitas
Densitas
Viskositas Viskositas
olasi
olasi
NaOH
NaOH
NaOH
NaOH
20 oC
40 oC
(gr/cm3)
(kg/m3)
(cP)
(kg/m.s)
0,55
2,2044
1,0230
1,0161
1,01952 1019,5178
0,9014
9,014 x 10-4
0,4
1,6032
1,0163
1,0097
1,01297 1012,9749
0,8737
8,737 x 10-4
0,25
1,0020
1,0095
1,0033
1,00642 1006,4218
0,8461
8,461 x 10-4
9. Menghitung KLa
1. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
0,5
𝜇 𝑁𝑎𝑂𝐻
𝐾𝐿𝑎. 𝑑𝑝
𝜌 𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑄 𝑁𝑎𝑂𝐻 0,3
) ×(
)
= 0,2258 × (
𝜇 𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑎
𝐷𝐴
𝜌 𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝐷𝐴
𝐾𝑔
𝐾𝐿𝑎×0,006425
𝑚
𝑚2
2,1×10−9
−6𝑚
3
𝑠
= 0,2258
1019,5178 3×4,5×10
𝑚 𝑘𝑔
× ( 9,014×10−4
×463,1431
0,5
𝑘𝑔
𝑚.𝑠
( 1019,5178𝐾𝑔 ×2,1×10−9
×
𝑚.𝑠
𝑠
9,014×10−4
0,3
)
𝑚 2)
𝑚3
𝑠
KLa = 3,9133 x 10-7 m3/s
Sehingga didapat data sebagai berikut :
Konsentrasi
ρ NaOH
μ NaOH
DP
KLa
NaOH (N)
(kg/m3)
(kg/m.s)
(m)
(m3/s)
0,55
1019,5178
9,014 x 10-4
0,006425
3,9133 x 10-7
0,40
1012,9749
8,737 x 10-4
0,007382
3,3892 x 10-7
0,25
1006,4218
8,461 x 10-4
0,007520
3,3099 x 10-7
10. Menghitung k2
Stoikiometri variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
2NaOH +
CO2
➔
Na2CO3 +
H2O
Mula-mula
0,002475
0,000444
-
-
Reaksi
0,000888
0,000444
0,000444
0,000444
Sisa
0,001587
0,000000
0,000444
0,000444
N NaOH =
𝑚𝑜𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑎 𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑄 𝑁𝑎𝑂𝐻
N NaOH = 0,3526 mol/L
a. Mencari Ra
1. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
Ra = Q NaOH x N NaOH
Ra = 4,5 x 10-3 L/s x 0,3526 mol/L
C-7
Ra = 1,5869 x 10-3 mol/s
b. Mencari [OH-]
1. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
(𝑉𝑎 − 𝑉𝑏) × 𝑁 𝐻𝐶𝑙
𝐸𝑘𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑉 𝑇𝑖𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖
(5,4273 − 1,5182) × 0,65 𝑁
[𝑂𝐻−] =
1 × 10 𝑚𝑙
[𝑂𝐻−] = 0,2541 𝑁 = 254,0909 𝑚𝑜𝑙/𝑚3
[𝑂𝐻−] =
Menghitung nilai k2
1. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
𝑅𝑎 =
𝑎 × 𝐻 × 𝜌 𝑔𝑎𝑢𝑔𝑒 × √𝐷𝐴 × 𝑘2 × [𝑂𝐻−]
1+
𝑎 × 𝐻 × √𝐷𝐴 × 𝑘2 × [𝑂𝐻−]
𝑘𝐺𝑎
1,5869 x 10-3 mol/s =
463,1431×2,88×10−4
𝑚𝑜𝑙
×6,5×105𝑃𝑎×√2,1×10−9
𝑚2
×𝑘 ×254,0909 𝑚𝑜𝑙/𝑚3
2
𝑠
2
𝑚𝑜𝑙 √
−9𝑚 ×𝑘 ×254,0909 𝑚𝑜𝑙/𝑚3
463,1431×2,88×10 −4
2
𝑠
𝑚3.𝑃𝑎 × 2,1×10
𝑚3.𝑃𝑎
1+
5,052 x 10−6
k2 = 1,0062 x 10-4 m3/mol.s
Konsentrasi
Ra
[OH-]
k2
NaOH (N)
(mol/s)
(mol/m3)
(m3/mol.s)
0,55
1,5869 x 10-3
254,0909
1,0062 x 10-4
0,40
1,0767 x 10-3
237,5455
6,8264 x 10-4
0,25
5,0809 x 10-4
190,8636
3,2201 x 10-4
11. Perhitungan k2 (Teoritis)
∫
CNx dC
C No
N
CN
=∫
zk
2
0
× CCO 2 × ε × π × DC2
dz
4 × QNaOH
k2 × CCO × ε × π × D2 × ∆z
ln CNX − ln CNo = −
2
C
4 × QNaOH
a. Variabel 1 (Konsentrasi NaOH 0,55 N)
ln(0,3526 𝑁) − ln(0,55 𝑁)
𝑚𝑜𝑙
22
k × 0,0987
× 0,4513 ×
× (0,33 𝑑𝑚)2 × 0,25 𝑑𝑚
2
𝐿
7
=−
4 × 4,5 × 10−3 𝐿/𝑠
k2 = 2,0996 m3/mol.s
Konsentrasi NaOH (N)
k2 Teoritis (m3/mol.s)
0,55
2,0996
0,40
3,5484
C-8
0,25
7,9495
C-9
LEMBAR ASISTENSI
DIPERIKSA
NO
TANGGAL
KETERANGAN
TANDA TANGAN
D-1