ABSORPSI

I. LATAR BELAKANG

Absorpsi merupakan suatu proses transfer massa yang penting dalam dunia

industri. Absorpsi adalah proses perpindahan massa zat-zat yang terlarut dalam fase gas

ke fase cair. Proses perpindahan massa terjadi karena adanya driving force yang berupa

beda konsentrasi zat terlarut antar fase, dimana konsentrasi zat terlarut dalam gas lebih

besar daripada konsentrasi dalam fase cair pada kondisi seimbangnya.

Kecepatan perpindahan massa ini tergantung dari besarnya koefisien

perpindahan massa (Kya). Oleh karena itu, sangat penting untuk mengenal konsep Kya

dan cara menentukan Kya dalam suatu proses sehingga mempermudah perancangan dan

penanganan alat absorpsi dalam industri.

Pada percobaan ini digunakan menara bahan isian dengan aliran countercurrent.

Gas yang masuk ke absorber berasal dari NH3 yang teruapkan, sedangkan cairannya

merupakan air murni tanpa ada kandungan NH3.

II. TUJUAN PERCOBAAN

Percobaan ini bertujuan untuk :

1. Memahami prinsip perpindahan massa dalam sistem gas-cair.

2. Mencari koefisien perpindahan massa keseluruhan dalam sistem gas-cair.

3. Memahami faktor-faktor yang mempengaruhi perpindahan massa dalam sistem

gas-cair.

III. TINJAUAN PUSTAKA

Gs Ls y2 x2

loop 1 z + ∆ z z

loop2 Gs Ls y1 x1

loop3

Gambar 1. Bagan Menara Absorpsi

1

Loop 1

Neraca Massa NH3 pada elemen volume A.∆z pada fase gas :

Massa masuk – Massa keluar = Massa akumulasi

Gs . Y |z−¿¿.....................................(1)

dYdz

=−K y a

G s

A(Y −Y∗)

−∫

Y 1

Y 2dY

Y−Y∗¿=−

K y a

G s

A∫0

L

dz ¿

Dengan A=π /4 . D2 diperoleh persamaan :

K y a=−

4Gs

πD2 L∫Y 1

Y 2dY

Y−Y∗¿¿

.....................................(2)

dengan :

Kya = koefisien perpindahan massa volumetris overall , gmol/cm3detik

Gs = kecepatan alir molar gas bebas NH3 , gmol udara/detik

D = diameter dalam kolom , cm

L = tinggi kolom , cm

Y1 = rasio mol NH3 dalam gas masuk , gmol NH3/gmol udara

Y2 = rasio mol NH3 dalam gas keluar , gmol NH3/gmol udara

Y* = rasio mol NH3 dalam gas yang setimbang dengan rasio mol NH3 dalam

cairan , gmol NH3/gmol udara

Persamaan garis operasi untuk tiap variasi kecepatan gas ditentukan dengan neraca

massa pada loop 2 :

Massa masuk – Massa keluar = Massa akumulasi

(G s .Y 1+Ls . X )−(G s Y +Ls X 1)=0 .....................................(3)

X=X1+

G s

Ls

(Y −Y 1 ).....................................(4)

dengan :

X = rasio mol NH3 dalam cairan pada z=z , gmol NH3/gmol H2O

X1 = rasio mol NH3 dalam cairan pada z=0 , gmol NH3/gmol H2O

Y = rasio mol NH3 dalam gas pada z=z , gmol NH3/gmol H2O

2

Y1 = rasio mol NH3 dalam gas pada z=0 , gmol NH3/gmol H2O

Ls = kecepatan alir molar cairan bebas NH3 , gmol H2O/detik

Gs = kecepatan alir molar gas bebas NH3 , gmol udara/detik

Persamaan garis operasi berupa garis lurus dan dicari dengan neraca massa loop 3 :

Massa masuk – Massa keluar = Massa akumulasi

(Ls . X )−(Gs Y 1 )=(Ls X1 )+(G s Y ) .....................................(5)

Y=Ls

G s

X+(Y 1−Ls

Gs

X1).....................................(6)

Nilai Kya dievaluasi dengan persamaan :

( K y a. Dp

C . DAU

2

)=K1( ρL v L D p

μL)C1

( ρg v g Dp

μg)C 2

.....................................(7)

dengan :

Kya = koefisien transfer massa overall , gmol/cm3detik

Dp = diameter packing , cm

T = suhu gas , K

P = tekanan gas , atm

R = tetapan gas ideal = 82,06 cm3atm/gmol.K, (Perry,1997)

DAU = difusivitas amonia melalui udara, cm2/detik

C = konsentrasi amonia gas rata-rata masuk , gmol/cm3

ρg , ρL = rapat massa gas, rapat massa cairan, g/cm3

μg , μL = viskositas gas, viskositas cairan, g/cm.detik

vg , vL = kecepatan linier gas, kecepatan linier cairan, cm/detik

K1,C1,C2 = konstanta

Nilai ρg ditentukan dengan persamaan :

ρg=P .BM gas

RT .....................................(9)

dengan :

BM gas=BM NH 3 . y+BM udara(1− y ) ...................................(10)

3

Nilai diffusivitas amonia (DAU) ditentukan dengan persamaan Hirsch-Felder, Bird dan

Spatz:

DAB=

0 , 001858T 3/2 ( 1μ A

+ 1μB )

0,5

P . σAB

2Ω ...................................(11)

dengan :

DAB = diffusivitas A melalui B, cm2/detik

T = suhu absolut, K

μA = berat molekul A, g/gmol

μB = berat molekul B, g/gmol

P = tekanan absolut , atm

σ AB = diameter tumbukan, Amstrong

Ω = integral tumbukan

(Treybal,1981)

Menurut Treybal, untuk pasangan gas yang sama pada kondisi yang berbeda biasanya

nilai

ΩT1 mendekati

ΩT2 . Pada percobaan ini P1=P2 maka persamaan menjadi :

DAB|T2=DAB|T 1(T 2

T 1)

32

...................................(12)

Bila C1=0 maka :

( K y a. Dp

C . DAU

2

)=K1( ρg vg D p

μg)C 2

K y a=K 1( P .DAU

Dp

2 RT )( ρg v g Dp

μg)C 2

...................................(13)

Menara dengan bahan isian terdiri atas sebuah silinder vertikal yang didalamnya

terdapat bahan isian tertentu. Bahan isian merupakan media untuk memperluas bidang

kontak antara fase uap dan cair sehingga transfer massa dan panas berjalan baik. Cairan

mengalir melewati permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan film tipis sehingga luas

bidang kontak antara fase uap dan cair makin besar. Cairan masuk dari bagian atas

menara, sedangkan gas masuk dari bagian bawah menara (Brown, 1950).

Jenis bahan isian yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

4

E-10

1

3

4

5

6

78

9

2

1. Harus memiliki luas permukaan per volume yang besar sehingga dapat menyediakan

luas kontak yang besar.

2. Harus memiliki porositas yang besar sehingga pressure drop tidak tinggi.

3. Harus dapat memiliki ”wetting characteristic” yang baik.

4. Tahan korosi.

5. Memiliki bulk density yang rendah.

6. Tidak mahal. (Foust, 1980)

IV. PELAKSANAAN PERCOBAAN

1. Bahan

a. Aquadest

b. Larutan umpan

c. HCl pekat 37%

d. Boraks

e. Air ledeng

f. Methyl orange

g. Phenolphlatein

2. Alat

5

Keterangan :

1. Bak air

2. Pengatur aliran

3. Tangki cairan

4. Pembuangan over flow

5. Flowmeter

6. Menara bahan isian

7. Penampung larutan amonia

8. Kompresor

9. Manometer

Menimbang piknometer kosong, piknometer + aquadest, danpiknometer + larutan umpan.

Menghitung waktu alir aquadest dengan viskosimeter Ostwald.

Menghitung waktu alir umpan.

Menghitung waktu alir air kran.

Gambar 2. Rangkaian Alat Percobaan

V. CARA KERJA

1. Menentukan Densitas Larutan Umpan

2. Menentukan Viskositas Larutan Umpan

6

Mengukur suhu dan tekanan percobaan, kemudian mengambil 100 ml larutan umpan.

Mengambil 0,83 ml HCl 37% lalu mengencerkan larutan tersebut dengan aquadest hingga volumenya 100 ml.

Menimbang 1,9069 gram boraks dan melarutkan boraks dalam 100 ml aquadest.

Mengambil 10 ml larutan boraks kemudian meneteskan tiga tetes indikator metil orange ke dalam larutan tersebut.

Menitrasi 10 ml larutan boraks 0,1 N dengan larutan HCl 0,1 N sampai warna larutan boraks berubah dari orange menjadi pink.

3. Standardisasi HCL 0,1 N dengan boraks 0,1 N

7

Mengulangi langkah ketiga dan keempat sekali lagi.

Mengencerkan 10 ml HCl 0,1 N dengan aquadest hingga volumenya 100 ml.

Menimbang 0,0410 gram boraks kemudian melarutkan boraks dengan 100 ml aquadest.

Mengambil 10 ml larutan boraks dan meneteskan tiga tetes indikator metil orange ke dalam larutan tersebut.

Menitrasi 10 ml larutan boraks 0,002 N dengan larutan HCl 0,002 N hingga warna larutan boraks berubah dari orange menjadi pink.

Mengambil 10 ml larutan umpan kemudian menambahkan tiga tetes indikator pp ke dalam larutan tersebut.

Menitrasi larutan umpan dengan larutan HCl 0,1 N sampai warna larutan umpan berubah dari ungu menjadi bening,

Mengulangi langkah-langkah di atas sekali lagi.

4. Standardsisasi HCl 0,002 N dengan boraks 0,002 N

5. Titrasi Larutan Umpan dengan Larutan HCl 0,1 N

8

Mengulangi langkah ketiga dan keempat sekali lagi.

Mengeset ketinggian float pada flowmeter setinggi 4 cm dengan cara mengatur kran, dan menjaga agar ketinggian float konstan.

Mengeset beda ketinggian manometer setinggi 3 cm dengan cara mengatur kran.

Mengulangi percobaan dari langkah ketiga untuk beda ketinggian manometer3.5 cm, 4 cm, 4.5 cm, 5 cm, dan 5.5 cm.

Menimbang piknometer yang berisi larutan sampel.

Mengukur waktu alir larutan sampel dengan viskosimeter Ostwald.

6. Absorpsi

7. Menentukan Densitas dan Viskositas Larutan Sampel

9

Mengisi tangki air penjerap sampai penuh.

Menyalakan kompresor untuk menggelembungkan NH3.

Mengambil 100 ml hasil bawah untuk dititrasi, ditimbang, dan diukur waktu alirnya, setelah lima belas menit proses absorbsi berlangsung.

Mengambil 10 ml larutan sampel kemudian menambahkan tiga tetes indikator pp ke dalam larutan tersebut.

Menitrasi larutan sampel dengan larutan HCl 0,002 N hingga warna larutan sampel berubah dari ungu menjadi bening.

Mengulangi langkah-langkah di atas untuk sampel yang diambil setiap lima belas menit, hingga diperoleh enam data.

8.Titrasi Larutan Sampel dengan HCl 0,001 N

VI. ANALISIS DATA

1 a. Standarisasi Larutan HCl 0.1 N dengan Larutan Boraks 0.1 N

V boraks=1/2 ( V1+V2 )

N boraks=

2 x m boraks

BMboraks xVlart

V HCl=1/2 (V1+V2 )

NHCl=

N boraks V boraks

V HCl

b. Standarisasi Larutan HCl 0.002 N dengan Larutan Boraks 0.002 N

V boraks=1/2 ( V1+V2 )

N boraks=

2 x m boraks

BMboraks xVlart

V HCl=1/2 (V1+V2 )

NHCl=

N boraks V boraks

V HCl

2. Menentukan Normalitas Larutan NH3

a. Larutan Umpan

V HCl=1/2 (V1+V2 )

10

NNH3

=NHCl V HCl

V NH3

b. Larutan Sampel

NNH3

=NHCl V HCl

V NH3

3. Menentukan Densitas Larutan Umpan dan Larutan Sampel

Berat aquadest=(Berat piknometer+aquadest)-(Berat piknometer kosong)

Berat larutan umpan=(Berat piknometer+umpan)-(Berat piknometer kosong)

ρ larutan umpan=

Berat larutan umpanBerat aquadest

xρaquadest

Berat larutan sampel=(Berat piknometer+sampel)-(Berat piknometer kosong)

ρ larutan sampel=

Berat larutan sampelBerat aquadest

xρaquadest

4. Menentukan Viskositas Larutan Umpan dan Larutan Sampel

μlarutan umpan=

tumpan xρumpan

t aquadest xρaquadest

xμaquadest

μlarutan sampel=

tsampel xρsampel

t aquadest xρaquadest

xμaquadest

5. Menentukan Kecepatan Alir Gas

Persamaan yang digunakan :

G=C0+C1 H +C2 H2+C3 H3+C4 H4+C5 H5

dengan : G = debit gas, L/detik

H = beda tinggi cairan manometer, cm

C0 =-2.25682x10−2

C1 = 0.1130436

C2 = -5.845913x10−2

C3 = 1.588013x10−2

C = -1.977440x10−3

C5 = 9.203384x10−5

11

6. Menentukan Kecepatan Aliran Cairan

Persamaan yang digunakan :

L=C0+C1 H+C2 H2+C3 H3+C4 H4+C5 H5+C6 H6+C7 H7

dengan : L = debit cairan, L/detik

H = beda tinggi cairan manometer, cm

C0 = 2.751086

C1 = -1.566852

C2 = 0.7226046

C3 = -2.302872x10−2

C = -1.284978x10−2

C5 = 3.667250x10−3

C6 = -4.421679x10−4

C7 = 1.837703x10−5

7. Menghitung Kadar Amonia dalam Larutan dan Gas

Ratio mol NH3 dalam cairan :

X1=

N NH3.V lart . 1/1000.BMaquadest

ρlart . V lart−NNH3.V lart . BMNH3

.1 /1000

Karena BM air= 18.0154 g/gmol dan BM NH3 = 17.0307 g/gmol (Perry, 1984),

maka persamaan di atas menjadi :

X1=

18 .0154 .N NH3

ρlart . 1000−17 .0307 .N NH3

Ratio mol NH3 dalam gas dihitung dengan persamaan :

LS (X 2−X1)=GS (Y 2−Y 1)

Air yang masuk absorber bebas NH3 ; X2 =0 sehingga persamaan menjadi :

Y 2=−

LS

GS

X1+Y 1

Y 2=Y 1−

LS

GS

X1

12

8. Menghitung Persamaan Kurva Kesetimbangan Amonia-Udara pada Suhu dan

Tekanan Percobaan

Persamaan kesetimbangan didapat dengan membaca 2 titik yaitu (x1 ,y1 ) dan (x2 ,y

2 ) pada literatur (Brown, 1950).

Titik (x1 ,y1 ) adalah titik (0,0) yang menggambarkan suatu keadaan dimana tidak

terdapat amonia (keadaan awal). Sedangkan titik (x2 ,y2 ) diambil dari data

konsentrasi umpan. Mula-mula x2 (dalam fraksi mol) dikonversikan ke x2 (fraksi

massa) dengan menggunakan persamaan :

x2=N NH3

. BMNH3

ρumpan . 1000

Kemudian dari titik x2 ditarik garis vertikal sampai memotong equilibrium

construction lines pada 14.7 psia. Dari perpotongan tersebut ditarik garis

horisontal sampai memotong kurva saturated vapors pada 14.7 psia, selanjutnya

dibaca harga y2 -nya pada fraksi massa amonia. Dari kedua titik diperoleh

persamaan untuk kurva kesetimbangan :

y-y1

y2 -y1

=x-x1

x2−x1

y = Mx

Dengan M adalah slope

Persamaan di atas masih dalam basis fraksi massa sehingga harus dikonversikan

lagi ke dalam basis fraksi mol dengan cara :

yberat NH3 /17 . 0307

berat udara/28 . 84=Mx .

berat NH3/17 . 0307

berat lart/18 .0154

y.28.84 = Mx.18.0154

y=18 . 0154

28. 84Mx

y = M’x

Menggunakan basis mol bebas solut, maka :

Y1+Y

=M'X

1+ X

9. Menentukan LS dan GS

13

LS=gmol aquadestdetik

=L ρaquadest

BMaquadest

GS=berat udara bebas amonia

( BMudara )(det ik )

Karena P=1 atm, maka campuran gas dianggap ideal sehingga massa jenisnya :

ρ=P . BM

RT

GS=G . ρudara

BMudara(1+Y 1)

10. Menentukan Fraksi Mol NH3 Fase Gas pada Puncak Menara

Y 2=Y 1−LS

GS

X1

11. Menentukan Difusivitas Amonia-Udara

Difusivitas amonia melalui udara pada 0o

C adalah 0.198 cm2

/s (Perry, 1984).

Amonia dan udara merupakan gas non polar, maka difusivitas amonia melalui

udara dapat dihitung dengan persamaan Hirchfelder, Bird dan Spot (Treybal,

1981).

DAU=

0 . 001858 .T 3/2 .( 1M A

+ 1M U )

P . τAU

2 .Ω

0 .5

Dengan: DAU = difusivitas amonia melalui udara, cm2

/s

T = suhu absolut, K

MA = berat molekul amonia, g/gmol

MU = berat molekul udara, g/gmol

P = tekanan absolut, atm

τ AU = diameter tumbukan (merupakan parameter Lennard-Jones), Ao

Ω = integral tumbukan

Persamaan di atas dapat disederhanakan untuk pasangan gas yang sama pada

kondisi yang berbeda, sehingga menjadi :

14

DAU T2 , P2=DAU T1 , P1(T 2

T 1)

3 /2

( P1

P2)(ΩT 1

ΩT 2)

Pada umumnya harga ΩT 1 mendekati ΩT 2 (Treybal,1981) dan pada keadaan ini

P1= P2 , sehingga :

DAU T2

=DAU T1(T2

T1)

3 /2

12. Menentukan Persamaan Garis Operasi

Berdasarkan Gambar 3 dapat disusun neraca massa amonia dari Z=0 sampai Z=Z

pada keadaan ajeg.

GS Y 1+LSX =GS Y + LS X1

X=X1+

GS

LS(Y-Y1 )

Y=Y 1+

LS

GS(X-X1)

13. Menentukan Koefisien Transfer Massa NH3 dalam Fase Gas (KY a) pada

berbagai Kecepatan Aliran Udara.

Neraca massa NH3 pada fase gas dalam elemen volume pada keadaan ajeg

adalah :

(GS Y Z )−(GS Y Z +ΔZ )−KY a (Y-Y¿ ) AΔZ=0

lim

ΔX→ 0

Y Z+ΔZ−Y Z

ΔZ=−

K Y aA

GS

(Y-Y¿ )

dYdZ

=−K Y aA

GS

(Y-Y¿ )

∫Y1

Y2dY(Y-Y¿ )

=−∫0

Z KY aA

GS

dZ

∫Y1

Y2dY(Y-Y¿ )

=−KY aAZ

GS

15

KY a=−GS

AZ∫Y1

Y2dY(Y-Y¿ )

Langkah-langkah perhitungan KY a seperti telah dijelaskan pada bab sebelumnya.

14. Menentukan Konstanta Hasil Analisis Dimensi

( KY aDp2RT

PDAU)=k ( ρg vg Dp

μg)a1

( ρL v LDp

μL)

a2

Kecepatan cairan konstan sehingga a1 =0 dan persamaan di atas menjadi :

( KY aDp2RT

PDAU)=k ( ρg vg Dp

μg)a1

Log (K Y aDp2 RT

PDAU)= Log k + a1 Log( ρg vg Dp

μg)

Karena bentuk persamaan linier, maka k dan a1 dapat dicari dengan metode

regresi linier. Bentuk umum persamaan untuk regresi linier adalah :

Y=aX+b

a=∑ X∑ Y-n∑ XY

(∑ X )2−n∑ X2

b=

∑ Y-a∑ X

n

dengan : Y=Log( KY aDp2 RT

PDAU)

X=Log( ρg vg Dp

μg)

a = a1

b = Log k

n = jumlah data

Untuk menghitung X, maka harus dicari dulu ρg dan vg

vg=GA

= 4 G

πD2

16

ρg=P .BMRT

15. Menghitung Ralat Percobaan

Kesalahan Relatif=|

K Y a persamaan-KY a percobaan

KY a persamaan|x100%

VII. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

Normalitas Larutan HCl = 0,1408 mgrek/mL

Normalitas Larutan HCl hasil pengenceran= 0,0014 mgrek/mL

Normalitas Larutan Umpan =0,0943 mgrek/mL

Rapat massa larutan umpan pada 28ºC = 0,9958g/mL

Viskositas larutan umpan pada 28ºC =8,9914.10-3 g/cm.detik

Daftar I. Data Normalitas, Densitas, dan Viskositas Larutan Sampel

No. Volume NH3, mL Volume HCl, mL Konsentrasi NH3, N

1 10 5,4000 7,5600E-04

2 10 6,2000 8,6800E-04

3 10 6,8000 9,5200E-04

4 10 7,5000 1,0500E-03

5 10 9,1000 1,2740E-03

6 10 9,4500 1,3230E-03

Dari daftar di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi NH3 di larutan,

maka densitas dan viskositas larutan semakin kecil.

Dari perhitungan selanjutnya diperoleh :

1. G = 81,69690312 mL/detik

17

2. L = 5,5272 mL/detik

3. Ls = 0,305734352 gmol air/detik

4. xumpan = 1,6134 X 10-3 mgmol NH3/gmol larutan

xsampel = dapat dilihat pada daftar II

5. DAU, 28ºC = 0,2292 Cm2/detik

6. Untuk x2 = 0,0016134, dari Figure 551 Brown diperoleh y2 = 0,03

Persamaan kesetimbangan dalam basis fraksi mol :

y = 11,6152 xPersamaan kesetimbangan dalam solute free basis dan basis fraksi mol :

Y ¿=11. 6152 x1−11.6152 x

7. Y1= 1,9098E-02

Hasil perhitungan nilai Gs, x1, y2, dan persamaan garis operasi untuk tiap sampel dapat

dilihat pada Daftar II.

Daftar II. Data Perhitungan Gs, X1, Y2, dan Persamaan Garis Operasi

No. Gs x1 y2 Persamaan garis operasi

1 3,3851E-03 1,37523E-05 1,7856E-02 Y = 90,3167 x + 1,7856 E-02

2 3,7180E-03 1,5671E-05 1,7809E-02 Y= 82,2308 x + 1,7809 E-02

3 4,0987E-03 1,71721E-05 1,7817E-02 Y= 74,5932 x + 1,7817 E-02

4 4,5029E-03 1,8938E-05 1,7812E-02 Y= 67,8971 x + 1,7812 E-02

5 4,8979E-03 2,29759E-05 1,7664E-02 Y= 62,4221 x + 1,7664 E-02

6 5,2566E-03 2,38572E-05 1,7710E-02 Y= 58,1625 x + 1,7710 E-02

Semakin cepat kecepatan alir gas bebas NH3 dengan kecepatan alir cairan bebas NH3

konstan, maka jumlah NH3 terserap dalam cairan sebagai hasil bawah akan semakin

besar, dan semakin besar pula konsentrasi NH3 yang keluar sebagai hasil atas.

Persamaan garis operasi untuk masing–masing sampel dapat diplotkan pada grafik X

versus Y seperti pada Gambar 3.

18

0.0000 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 0.0010 0.0011

0.0000E+00

2.0000E-02

4.0000E-02

6.0000E-02

8.0000E-02

1.0000E-01

1.2000E-01

Y=90,3167+1,7856E-2

Y=82,2308X+1,7809E-2

Y=74,5932X+1,7817E-2

Y=67,8971X+1,7812E-2

Y=62,4221X+1,7664E-2

Y=58,1625X+1,771E-2

Y*=11,6152X/(1-11,6152X)

X, gmol NH3/gmol H2O

Y,

gm

ol

NH

3/g

mo

l g

as

Gambar 3. Grafik Hubungan antara Garis Operasi dengan Kurva Kesetimbangan

Sebagai contoh perhitungan integral untuk menghasilkan Kya, dilampirkan daftar hasil

perhitungan dari sampel 1 yaitu pada Daftar III.

19

Daftar III . Data Untuk Hitung Integral Untuk Sampel 1

No. y x y* 1/(y-y*)1 1,7856E-02 0 0 55,696472772 1,7980E-02 1,37364E-06 2,5543E-05 55,392175853 1,8104E-02 2,74887E-06 5,1116E-05 55,091189874 1,8228E-02 4,1241E-06 7,6691E-05 54,79346115 1,8353E-02 5,49933E-06 1,0227E-04 54,498936946 1,8477E-02 6,87456E-06 1,2784E-04 54,207565937 1,8601E-02 8,24979E-06 1,5342E-04 53,91929778 1,8725E-02 9,62502E-06 1,7900E-04 53,634082969 1,8849E-02 1,10003E-05 2,0458E-04 53,3518734510 1,8974E-02 1,23755E-05 2,3017E-04 53,0726219111 1,9098E-02 1,37507E-05 2,5575E-04 55,69647277

Selanjutnya nilai Kya dapat dihitung dengan persamaan (2). Daftar IV menunjukkan

hasil perhitungan Kya, vg , y , dan ρg untuk tiap sampel

Daftar IV. Data Hasil Perhitungan Kya, Kecepatan Gas, y rata-rata, Berat

Molekul Gas,dan Massa Jenis Gas

No.  K y a

 vg y    

BM g ρg  

1 9,3664E-08 3,4387701 1,8141E-02 28,6258 1,1589E-03

2 1,02874E-07 3,7769111 1,8119E-02 28,6260 1,1589E-03

3 1,13407E-07 4,16363009 1,8123E-02 28,6260 1,1589E-03

4 1,24592E-07 4,57424999 1,8120E-02 28,6260 1,1589E-03

5 1,3552E-07 4,97545885 1,8049E-02 28,6269 1,1590E-03

6 1,45445E-07 5,33983677 1,8071E-02 28,6266 1,1590E-03

Dari daftar di atas maka dapat disimpulkan bahwa semkin besar kecepatan alir gas maka

nilai koefisien transfer massa keseluruhan volumetris (Kya) akan semakin besar pula.

Dengan regresi linier diperoleh persamaan untuk mencari nilai Kya :

Dapat diplotkan grafik vg versus Kya seperti pada Gambar 4.

20

3 3.5 4 4.5 5 5.58.0000E-08

9.0000E-08

1.0000E-07

1.1000E-07

1.2000E-07

1.3000E-07

1.4000E-07

1.5000E-07

Kya Per-cobaan

Vg, cm/detik

Kya

, g

mo

l/cm

3.d

etik

Gambar 4. Grafik Hubungan antara Kecepatan Linear Gas (Vg) dengan Kya

Dari perbandingan antara Kya percobaan dan persamaan diperoleh kesalahan relatif

seperti tercantum pada Daftar V

21

Daftar V . Data Kesalahan Relatif Kya Percobaan terhadap Kya

Persamaan

No. Kya percobaan Kya persamaan Kesalahan relatif, %1 9,3664E-08 9,36744E-08 0,011179

2 1,02874E-07 1,02887E-07 0,012107

3 1,13407E-07 1,13421E-07 0,011953

4 1,24592E-07 1,24607E-07 0,012051

5 1,3552E-07 1,3554E-07 0,015005

6 1,45445E-07 1,45465E-07 0,014077

  Jumlah 0,076371

Kesalahan relatif rata-rata = 0,076371 %

6=0,012729 %

Kesalahan relatif tersebut terjadi karena beberapa hal, antara lain :

a. Adanya cairan umpan yang ikut keluar bersama gas terutama untuk kecepatan alir

gas yang besar.

b. Air yang dianggap murni mengandung zat lain yang berpengaruh terhadap densitas

sampel dan harga X2 (rasio mol cairan masuk).

c. Transfer massa juga terjadi dari fase cairan ke gas.

d. Ada gas lain selain amonia yang ikut larut dalam cairan sehingga mempengaruhi

nilai Kya.

VIII. KESIMPULAN

a. Persamaan hubungan Kya dan kecepatan linier gas dengan analisis dimensi

b. Semakin besar aliran gas, harga Kya semakin besar

c. Persamaan kurva kesetimbangan :

Y ¿= 11,6152 x1−11,6152 x

d. Kesalahan relatif rata-rata percobaan = 0,012729 %

22

IX. DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G.,1950, “Unit Operations”, Modern Asia Edition,pp. 322-324, John

Wiley and Sons, Inc., New York.

Perry, R.H., Green, D.W., and Maloney, J.O., 1997, “Perry’s Chemical

Engineers’ Handbook”, 7ed., pp. 2-8, 2-27, 2-29, 2-320, 2-321, 2-322,

2-323, 14-40, McGraw-Hill Book Company, New York.

Treybal, R.E., 1981 “Mass Transfer Operations”, 3ed., pp. 194-195,275-

291,310, McGraw-Hill International Book Company, Tokyo.

23

Algoritma Perhitungan unttuk Mencari Parameter Perancangan Menara Absorber, Kya

1

Menentukan konstanta analisis dimensi

a2

L

LL

a1

g

gg

AU

2

Y DpvDpvk

PD

RTaDpK

Menentukan kecepatan volumetrik gas (G) dan cairan (L)

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

210 HCHCHCHCHCHCHCCL

55

44

33

2210 HCHCHCHCHCCG

Menentukan kecepatan molar

bebas solut (Ls & Gs)

)Y1(BM

G.G

1udara

udaraS

aquadest

aquadest

S BM LL

Menghitung nilai Kya

∫Y2

Y1*

SY )Y-(Y

dY

AZ

GaK

Menentukan persamaan garis operasi dengan neraca massa

elemen volum pada gas

1

S

S1 X-X

G

LYY

Menentukan ρ, μ (cairan dan gas)

aquadest

aquadestaquadest

sampelsampelsampel larutan x

xt

xt

aquadestsampel larutan x

aquadestBerat

sampel larutanBerat

3

3

NH

HClHClNH V

VNN

Menentukan normalitas NH3

Menghitung kadar amoniak pada gas (Y2) dengan neraca massa overall

1

S

S12 X

G

LYY

Menentukan difusivitas NH3 dalam air

5.0

2

AU

UA

3/2

AU .P.

M1

M1

.T.001858.0

DΩ

ΩΩ

2

1

2

1

2/3

1

2P,T AUP,TAU T

T

P

P

T

T D D

1122

Menentukan kecepatan linier gas (vg)

2g D

G4

A

Gv