Tinjauan Pustaka.docx

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.

Absorpsi Absorpsi merupakan proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas

dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa di dalamnya dari fase gas menuju ke cair. Kecepatan larut gas dalam absorben tergantung pada kesetimbangan yang ada karena itu diperlukan karakteristik kesetimbangan sistem gas-cair. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya fisik (absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan-ikatan kimia (absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan-ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Absorpsi dikelompokkan menjadi dua, yaitu absorpsi fisika dan absorpsi kimia. Absorpsi fisika disebabkan oleh adanya gaya Van der Walls yang ada di permukaan absorben. Panas absorpsinya rendah dan lapisan yang terbentuk pada permukaan absorben lebih dari satu lapis. Absorpsi kimia terjadi karena reaksi antara zat yang diserap dengan absorben. Panas absorpsinya tinggi dan lapisan yang terbentuk pada permukaan absorben hanya satu lapisan. Absorpsi dengan reaksi kimia pada dasarnya jauh lebih menguntungkan untuk pemisahan. 2.2.

Prinsip Absorpsi Prinsip dari proses absorpsi adalah pengkontakan dan penyerapan dua zat

yaitu, antara absorbat dengan absorben. Udara yang mengandung komponen terlarut misalnya CO2, dialirkan ke dalam kolom pada bagian bawah kolom, kemudian dari atas kolom dialirkan air. Perpindahan massa terjadi pada saat udara dan air saling berkontakan di dalam packed column. Udara dianggap tidak larut dalam air atau sangat sedikit larut, sehingga hanya gas CO2 saja yang akan berpindah atau terserap ke dalam fase air. Aliran air tersebut semakin ke bawah semakin kaya akan CO2, sedangkan semakin ke atas, aliran udara akan semakin miskin CO2. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi dari operasi absorpsi

diantaranya adalah laju alir absorben, laju alir gas, komposisi dalam aliran absorben, dan suhu operasi serta tekanan operasi yang diatur pada proses absorpsi. Laju alir absorben yang semakin besar dapat menyebabkan penyerapan yang terjadi akan semakin baik, sebaliknya pada laju alir gas akan lebih baik jika diatur rendah. Komposisi absorben juga mempengaruhi proses dari absorpsi, misalnya jika dalam proses absorpsi CO2 terdapat senyawa NaOH yang mampu bereaksi dengan CO2 itu sendiri, maka proses absorpsi yang terjadi akan semakin baik. Suhu operasi proses absorpsi juga sebaiknya diatur rendah karena dengan semakin rendahnya suhu operasi, proses absorpsi akan semakin baik. Berbanding terbalik dengan suhu operasi, tekanan operasi sebaiknya diatur tinggi, semakin tinggi tekanan operasi, maka proses penyerapan akan semakin baik. 2.3.

Peralatan Absorpsi Peralatan absorpsi gas terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder atau

menara (tower) yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang didistribusikan pada bagian bawah, sedangkan pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas. Penyangga pada bagian atasnya diisi dengan massa zat tidak aktif (inert) yang disebut dengan isian menara (packing tower). Peralatan tersebut dapat digunakan untuk rektifikasi atau fraksionasi untuk operasi absorpsi. Keefektifan dari suatu peralatan absorpsi tersebut sangat tergantung pada sistem kontak antara gas tersebut dan cairan yang bersangkutan. Suhu operasi proses absorpsi juga sebaiknya diatur rendah. Kolom bahan isian (packed column) yang terdapat pada peralatan absorpsi berfungsi untuk memperluas kontak yang terjadi antara cairan dan gas sehingga luas permukaan kontak tersebut akan menjadi maksimum. 2.4.

Absorben Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan

diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisika maupun secara reaksi kimia. Adapun persyaratan untuk memilih suatu absorben adalah sebagai berikut: 1)

Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi sebesar mungkin

2)

Selektif

3)

Memiliki tekanan uap yang rendah

4)

Tidak korosif

5)

Mempunyai viskositas yang rendah

6)

Stabil secara termis

2.5.

Sistem Absorpsi Absorpsi merupakan salah satu proses yang sering ditemukan dalam dunia

industri, terutama absorpsi yang disertai dengan reaksi-reaksi kimia. Sistem absorpsi adalah salah satu sistem yang digunakan untuk proses pemisahan dengan mengontakkan campuran gas dengan cairan-cairan sebagai penyerapnya. Sistem absorpsi umumnya terbagi atas dua sistem, yaitu sistem dua komponen dan sistem multikomponen yang pada dasarnya memiliki perbedaannya masing-masing. 2.5.1. Sistem Dua Komponen Sejumlah gas tunggal dikontakkan dengan liquid yang tidak mudah menguap, maka akan larut sampai tercapai keadaan setimbang. Konsentrasi gas yang larut disebut kelarutan gas pada kondisi temperatur dan tekanan yang ada. Temperatur tetap pada kelarutan gas akan bertambah bila tekanan dinaikkan pada absorben yang sama. Gas yang berbeda mempunyai kelarutan yang berbeda karena pada umumnya kelarutan gas akan menurun apabila temperatur dinaikkan. 2.5.2. Sistem Multikomponen Campuran gas apabila dikontakkan dengan liquid pada kondisi tertentu dan kelarutan setimbang, gas tidak akan saling mempengaruhi kelarutan gas yang dinyatakan dalam tekanan parsial. Campuran gas apabila ada pada gas yang sukar larut maka kelarutan gas tidak mempengaruhi kelarutan gas yang mudah larut. Beberapa komponen campuran gas mudah larut dalam liquid, kelarutan masingmasing gas tidak saling mempengaruhi bila gas tidak dipengaruhi oleh sifat liquid, hal ini hanya terjadi pada larutan ideal. Karakteristik larutan ideal yaitu gaya ratarata tolak menolak dan tarik menarik dalam larutan tidak berubah dalam campuran bahan, volume larutan berubah secara linear, pada pencampuran bahan tidak ada panas yang diserap maupun yang dilepas dan tekanan uap total larutan berubah secara linear dengan komposisi. Prinsip dasar sistem ini dengan spektrofotometri yaitu total absorpsi larutan ialah jumlah absorpsi dari tiap komponen.

Absorpsi gas dan beberapa operasi lain alat yang sering digunakan adalah menara isian. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder atau menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian bawah, pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas, sedangkan pengeluaran gas dan zat cair masing-masing pada bagian atas dan bagian bawah serta tower packing. Penyangga harus mempunyai fraksi ruang terbuka yang cukup besar untuk mencegah terjadinya pembanjiran pada piring penyangga itu. Zat cair yang masuk disebut weak liquor berupa pelarut murni atau larutan encer zat-zat terlarut di dalam pelarut, didistribusikan di atas isian dengan distributor sehingga pada operasi ideal membebaskan permukaan isian secara seragam (McCabe, 1993). Gas yang mengandung zat terlarut disebut fat gas. Gas tersebut masuk ke ruang pendistribusian yang terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas melalui celah-celah antara isian berlawanan arah dengan aliran zat cair. Isian tersebut memberikan permukaan yang luas untuk kontak zat cair dan gas serta membantu terjadinya kontak antara kedua fase tersebut. Persyaratan pokok yang diperlukan untuk isian menara yaitu tidak terjadi reaksi kimia dengan fluida di dalam menara, harus kuat tetapi tidak terlalu berat, mengandung cukup banyak laluan untperpiuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi, harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dengan gas, dan harus tidak terlalu mahal. Prinsip absorpsi tergantung pada banyaknya gas atau zat cair yang akan diolah sifat-sifatnya, rasio antara kedua arus itu, tingkat perubahan konsentrasi serta pada laju perpindahan massa persatuan volume isian. Laju optimum zat cair untuk absorpsi didapatkan dengan menyeimbangkan biaya operasi kedua unit dan biaya tetap untuk peralatan. Gas hanya diumpankan ke dalam menara absorpsi maka suhu di dalam menara itu berubah-ubah secara menyolok dari dasar menara ke puncaknya. Kalor absorpsi zat terlarut menyebabkan naiknya suhu larutan sedangkan penguapan pelarut cenderung menyebabkan suhu turun. Efeknya ialah peningkatan suhu larutan, tetapi di dasar kolom suhu itu bisa sampai melewati maksimum. Bentuk profil suhu bergantung pada laju penyerapan zat terlarut, penguapan dan kondensasi pelarut, serta perpindahan kalor antara kedua fase.

2.6.

Pemanfaatan Absorpsi dalam Dunia Industri Dunia industri yang melibatkan berbagai proses kimia memerlukan proses

absorpsi di dalam operasinya. Absorpsi dalam dunia industri digunakan untuk meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya. Contoh dari aplikasi absorpsi pada dunia industri diantaranya proses pembuatan formalin, proses pembuatan asam nitrat, proses pembuatan urea, produksi ethanol, minuman berkarbonasi, dry ice, supercritical carbon dioxide, serta untuk memurnikan gas yang dihasilkan dari fermentasi kotoran sapi sehingga dapat dimanfaatkan. 2.6.1. Proses Pembuatan Formalin Formalin berfase cair yang berasal dari formaldehid berfase gas dapat diproduksi melalui proses absorpsi. Teknologi proses pembuatan formalin ini dimulai dengan formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor, kemudian output dari reaktor yang berupa gas mempunyai suhu 182oC akan didinginkan pada kondensor hingga suhu 55oC. Gas ini kemudian dimasukkan ke dalam absorber. Keluaran berasal dari absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 – 40 %. Bagian terbesar dari metanol, air, dan formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses. 2.6.2. Proses Pembuatan Asam Nitrat Pembuatan asam nitrat dilakukan dengan absorpsi NO dan NO2. Tahap akhir dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam kolom absorpsi. Reaksi oksidasi NO menjadi NO2 dan reaksi absorpsi NO2 oleh air menjadi asam nitrat terjadi di setiap tingkat kolom. Kolom absorpsi mempunyai empat fluks masuk, yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas proses, dan asam lemah. Kolom absorpsi mempunyai dua fluks keluar, yaitu asam nitrat produk dan gas buang. Kolom absorpsi dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60 % berat dan kandungan NOx gas buang tidak lebih dari 200 ppm. 2.6.3

Pemurnian Gas Hasil Fermentasi Kotoran Sapi

Absorpsi dapat digunakan untuk memurnikan gas yang dihasilkan dari fermentasi kotoran sapi. Gas yang dihasilkan adalah murni sehingga dapat dimanfaatkan. Sifat dari gas CO2 yaitu dapat langsung bereaksi dengan larutan NaOH, tetapi tidak dengan CH4. Kolom absorpsi dirancang untuk memghasilkan air

dan

sodium

bikarbonat.

Perbandingan

konsentrasi

metana

dengan

karbondioksida akan menjadi lebih besar untuk konsentrasi dengan semakin berkurangnya konsentrasi CO2 sebagai akibat hasil reaksinya dengan natrium hidroksida. Reaksi penyerapan karbondioksida yang berasal dari campuran biogas ke dalam larutan natrium hidroksida ditunjukkan pada reaksi sebagai berikut: CO2(g)

+

(Karbondioksida) NaOH(aq)

NaOH(aq)

→

(Natrium Hidroksida) +

NaHCO3

→

(Natrium Hidroksida) (Sodium Bikarbonat) CO2(g) (Karbondioksida) 2.7.

NaHCO3(aq)

+

2NaOH(aq)

(Natrium Hidroksida)

→

(Sodium Bikarbonat) Na2CO3(s)

+

H2O(l)

(Sodium Karbonat) (Air) Na2CO3(s)

+

(Sodium Karbonat)

H2O(l) (Air)

Tipe Kolom Absorpsi Kolom absorpsi adalah sebuah kolom dimana zat yang berbeda fase

mengalir berlawanan arah sehingga menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi, dan pelarutan. Kontak antar dua fasa yaitu antara fasa gas dan fasa cair terjadi di dalam absorber terjadi yang kemudian mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorpsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing (isian) atau plate dengan tingkat sesuai dengan kebutuhan. 2.7.1. Tray Tower Kolom berupa silinder tegak dimana bagian dalam dari kolom berisi sejumlah tray atau plate yang disusun pada jarak tertentu (tray atau plate spacing) di sepanjang kolom. Umumnya cairan dimasukkan dari puncak kolom dan dalam perjalanannya cairan akan mengalit dari tray yang satu ke tray yang lain yang ada

dibawahnya. Selama proses berlangsung, di setiap tray akan terjadi kontak fasa antara fasa cairan dengan fase uap yang dimasukkan dari dasar kolom absorpsi. 2.7.2. Spray Tower Spray Tower digunakan untuk perpindahan massa gas-liquid yang sangat mudah larut dimana tahanan fasa gas yang menjadi kendali fenomena ini. Spray tower terdiri dari chamber-chamber besar dimana fase gas mengalir dan masuk serta kontak dengan liquid di dalam spray nozzles.Liquid disemprotkan dan jatuh karena gravitasi, aliran gas naik berlawanan arah. Nozzle spray berfungsi untuk memperkecil ukuran liquid. Jarak jatuhnya liquid ditentukan berdasarkan waktu kontak dan pengaruh jumlah massa yang dipindahkan. Jenis teknologi yang digunakan adalah penggunaan wet scrubber untuk mengontrol polusi udara. 2.7.3. Wetted-wall column Wetted-wall column adalah sebuah alat yang biasa digunakan untuk mempelajari fenomena dari perpindahan massa pada packed absorption dan distillation column (kolom distilasi). Wetted-wall column juga digunakan untuk mengkontakan gas dan liquid (Clift dkk, 1966). Alat

ini digunakan untuk

menenetukan koefisien perpindahan massa gas atau liquid, khususnya yang digunakan ketika melakukan perhitungan dalam desain menara absorpsi. Wettedwall column di dalam laboratorium digunakan dalam menentukan berbagai faktor dan menjadi basis korelasi yang digunakan untuk mengembangkan packed tower.

Gambar 2.1. Diagram wetted-wall absorption column (Sumber: Coulson dan Richardson, 2002)

2.7.4. Bubble Tower

Bubble Tower pada prinsipnya merupakan kebalikan spray tower. Gas terdispersi ke dalam fasa liquid membentuk gelembung-gelembug kecil di dalam tower ini. Perpindahan massa yang terjadi selama gelembung naik melalui fasa liquid, gerakan gelembung tersebut mengurangi tahanan fasa liquid-nya. Bubble tower digunakan bila laju perpindahan massa dikendalikan oleh tahanan fasa gas. 2.7.5. Packed Tower Packed tower ini berisi packing di dalamnya, liquid didistribusikan diatas packing dan mengalir ke bawah membentuk lapisan tipis di permukaan packing. Gas umumnya dialirkan ke atas berlawanan arah terhadap aliran jatuhnya liquid. Kedua fasa ini akan bercampur sempurna. Tower atau kolom ber-packing ini digunakan bila perpindahan massa dikendalikan oleh kedua tahanan baik gas maupun liquid. Packing memiliki beberapa bentuk diantaranya sebagai berikut: 1)

Rasching ring

2)

Berl sadle

3)

Pull ring

4)

Intalox metal

5)

Jaeger metal tri-pack

2.8.

Perpindahan Massa pada Wetted Wall Absorption Column Perpindahan massa adalah perpindahan satu unsur dari konsentrasi yang

lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah. Perpindahan massa untuk proses fisika yang melibatkan difusi molekuler dan transport konveksi suatu spesies kimia. Perpindahan panas dan perpindahan massa terjadi secara simultan di destilasi multikomponen pada wetted-wall column (Dribika dan Sandall, 1979)

Gambar 2.2. Penampang membujur dari wetted-wall column untuk bagian dimana perpindahan massa fasa diukur atau ditelaah. (Sumber: Gozan, 2006)

Ditinjau sistem setinggi dz. Neraca material komponen A yang dilakukan terhadap segmen menghasilkan persamaan differensial berikut: (2.1)

d(W. XA) / dz = JAy D

W adalah laju alir massa gas dalam arah z (gr mole/det) dan dengan menggunakan kenyataan bahwa penambahan laju alir massa dalam arah z hanyalah karena adanya fluks massa JAy maka dapat dituliskan hubungan berikut: dW dz

= JAY . 𝜋 . D

(2.2)

Persamaan rumus dari 1 dan 2 akan menghasilkan hubungan berikut: dXA

dz

(2.3)

W = ( 1 - XA ) JAY . π . D.

Persamaan diatas dapat diubah menjadi persamaan (2.4) sebagai berikut: dXA kg . loc . π . D = dz W (1 -XA )(XAO - X)

( 2.4)

Asumsi yang dibutuhkan dalam menyelesaikan persamaan diatas adalah bahwa XA adalah rata-rata, maka anggapan tersebut dapat digunakan, sehingga selanjutnya dengan mengabaikan perubahan total dari W sepanjang kolom, maka integrasi persamaan diatas untuk Z = 0 sampai Z = L menghasilkan persamaan: z=L

∫z=0 kg . loc. π . D . dz π.D.L

=

z=L

∫z=0 dXA

W

(2.5)

D.L (XAO - XA )(1 - XA )

Ruas kiri adalah definisi dari kg, l, sedangkan untuk ekspansi parsiil ada pada ruas kanan dan dapat dengan mudah diintegrasikan seperti sebagai berikut: kg , l =

W π . D . L ( 1 - XAO

(X

- Z )(1 - X )

AO A A = ln (X - ZA)1 (1 - X ) AO

A

(2.6) )

Kg,l dapat ditentukan dari percobaan dengan persamaan ini. Korelasi empiris dari dimensi dapat diketahui bahwa kg,l ini sendiri dipengaruhi oleh bilangan Reynold, bilangan Schmidt, dan perbandingan panjang kolom terhadap diameter kolom (L/D). Pengaruh faktor tersebut dinyatakan dengan persamaan berikut: Nsh =

kg , l , DX C DAB

= f ( NRe, NSc, L⁄D )

(2.7)

Keterangan: NRe = Bilangan Reynold untuk aliran gas NSc = Bilangan Schmidt untuk fasa gas L/D = Perbandingan panjang kolom terhadap diameter kolom

Suatu proses dimana terjadi suatu perpindahan suatu unsur pokok dari daerah yang berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah dinamakan perpindahan massa. Perpindahan massa yang terjadi dari suatu unsur yang berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah dipengaruhi oleh ciri aliran liquid terjadi dengan cepat. Jika sejumlah campuran gas yang terdiri dari dua jenis molekul atau lebih, di mana konsentrasi masing-masing berbeda, maka masing-masing molekul ini cenderung menuju ke komposisi yang sama atau seragam. Proses ini terjadi secara alami. Fluks perpindahan massa dan koefisien perpindahan massa akan meningkat seiring dengan laju aliran cairan yang lebih tinggi (Samadi dkk, 2014). Pada persamaan perpindahan massa ditunjukkan bahwa hubungan antara flux dari substant yang terdifusi dengan gradien konsentrasi. Pengaruh-pengaruh dari tiap komponen harus diperhitungkan karena perpindahan massa atau difusi hanya terjadi dalam campuran. Misalnya, ketika untuk mengetahui laju difusi dari setiap komponen relatif terhadap kecepatan campuran tersebut, maka kecepatan dari campuran tersebut harus dihitung dari kecepatan rata-rata tiap komponennya. JAZ = -C DAB Keterangan: JAZ

= Fluks molar pada Z (kgmol/m2s)

dXA dZ

(2.8)

XA

= Fraksi mol A

Z

= Jarak difusi (m)

C

= Konsentrasi A dan B (kgmol/m3)

DAB = Difusi molekular molekul A melalui B (m2/s)

Persamaan ini dikenal dengan persamaan Hukum Frek’s dimana DAB adalah koefisien difusivitas. Koefisien difusivitas tergantung pada: 1)

Tekanan

2)

Temperatur

3)

Komposisi sistem

Koefisien difusivitas untuk gas yang lebih tinggi yaitu adalah antara 5.10-6 – 10-5 m2/s , untuk liquid 10-10 – 10-9 m2/s dan untuk solid 10-14 – 10-10 m2/s. Perpindahan massa konvektif termasuk perpindahan antara fluida yang bergerak atau dua fluida yang bergerak tetapi keduanya tidak tercampur. Model ini tergantung pada mekanisme perpindahan dan karakteristik gerakan fluida. Persamaan laju perpindahan massa konvektif dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: (2.9)

NA = kτ . ∆τA Keterangan: NA

= Laju perpindahan massa molar zat A (kgmol/m2s)

∆𝜏A = Perbedaan konsentrasi antara permukaan dan konsentrasi rata-rata fluida (mol/m3) k𝜏

= Koefisien perpindahan massa konvektif (m/s)

Mekanisme

perpindahan

massa

permukaan

dan

fluida

termasuk

perpindahan massa molekul melalui lapisan tipis fluida stagnan dan aliran laminer. Beberapa operasi perpindahan massa yang termasuk difusi suatu komponen gas ke suatu komponen yang tidak berdifusi antara lain adalah absorpsi dan humidifikasi. Persamaan yang digunakan untuk menggambarkan suatu koefisien-koefisien perpindahan massa konvektif adalah dinyatakan sebagai berikut:

NA.Z =

DAB - P

PA1 - PA2

RT (Z2 - Z1 )

ln PB

(2.10)

Keterangan: NAZ = Laju perpindahan molar (mol/m2s) DAB = Difusivitas (m2/s) P

= Tekanan (atm)

R

= Konstanta gas (m3.atm/K.mol)

T

= Temperatur (K)

Z

= Jarak (m)

Persamaan ini diperoleh dari teori lapisan atau disebut juga dengan film theory, di mana gas melewati permukaan liquid. Teori lapisan ini didasarkan pada model dimana tahanan untuk berdifusi dari permukaan liquid ke aliran gas diasumsikan terjadi dalam suatu stagnant film atau laminer film tebal, atau dengan kata lain menunjukkan tebal lapisan liquid dari transfer Massa dari gas ke film falling liquid dan transfer massa dalam wetted-wall column. Kebanyakan datadata dari PM antara pipa dan aliran fluida telah ditentukan dengan menggunakan wetted-wall column. Alasan mendasar untuk menggunakan kolom-kolom ini untuk penyelidikan PM adalah untuk mengkontakkan luas area antara dua fase sehingga dapat dihitung dengan tepat. Koefisien PM konvektif untuk jatuhnya liquid film dikorelasikan oleh vivian dan peacemen dengan korelasi sebagai berikut: KL Z DAB

1

= 0,433(sc) 2 [

ρ2gZ3 μ2

]

0,1667

Keterangan: Z

= Panjang (m)

DAB = Difusivitas massa antara komponen A dan B (m2/s) 𝜌

= Densitas liquid B (kg/m3)

𝜇

= Viskositas liquid B (Ns/m2)

g

= Percepatan gravitasi (m/s2)

sc

= Schmidt number

(Re)0,4

(2.11)

Re

= Reynold number

Liquid murni yang mudah menguap, di wetted-wall column dialirkan ke bawah di dalam permukaan pipa ciecular. Sementara itu gas ditiupkan dari atas atau dari bawah melalui pusat inti pengukuran kelajuan penguapan liquid ke dalam aliran gas diatas permukaan. Koefisien PM untuk fase gas bisa dihitung menggunakan perbedaan gas-gas dan liquid untuk menghasilkan variasi, untuk itu, Sherwood dan Gilland menetapkan nilai-nilai untuk Re dari 2000 sampai 35000, sc dari 0,6 sampai 2,5 dan tekanan gas 0,1 sampai 3 atm. Hubungan datadata tersebut secara empirik adalah dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: shav = 0,023Re0,83 sc1/2

(2.12)

Keterangan: Sh = Sherwood number Re = Reynold number Sc = Schmidt number

Massa berubah antara dua fase dalam beberapa operasi perpindahan massa. Contohnya dalam peristiwa absorpsi. Salah satu alat yang digunakan untuk mempelajari mekanisme yang terjadi dalam operasi perpindahan massa adalah wetted-wall column. Pada wetted-wall column, area kontak antara dua fase dibuat sedemikian rupa. Dalam operasi ini aliran lapisan tipis liquid (thin liquid film) sepanjang dinding kolom kontak dengan gas. Dalam percobaan ini gas yang digunakan adalah udara biasa. Lama waktu kontak dengan gas dan liquid ini relatif singkat selama operasinya normal. Karena hanya sejumlah kecil massa yang terabsorpsi sedangkan liquid diasumsikan konstan (tidak berubah). Kecepatan jatuhnya film sebenarnya tidak dipengaruhi oleh proses difusi. Pada proses ini terjadi perpindahan massa dan perpindahan momentum. Persamaan differensial untuk perpindahan momentum adalah dinyatakan sebagai berikut: dτyx dy Keterangan:

+ ρg = 0

(2.13)

𝜏 =

Shear stress (Pa)

𝜌 = Density (kg/m3) g = Gravitasi (m/s2) y =

Jarak (m)

Absorpsi gas dapat didefinisikan sebagai suatu operasi di mana campuran gas dikontakkan dengan liquid untuk melewatkan suatu komposisi gas atau lebih dan menghasilkan larutan gas dalam liguid. Kecepatan larut gas dalam absorben liquid tergantung pada suatu kesetimbangan yang ada, karena itu diperlukan karakteristik kesetimbangan sistem multikomponen gas-liquid. Absorpsi gas adalah operasi di mana campuran gas dikontakkan dengan liquid untuk melewatkan komposisi gas atau lebih dan menghasilkan larutan gas dalam liguid. Perpindahan massa terjadi dari fase gas ke liquid dengan letak yang berlawanan. Kalor absorpsi zat terlarut menyebabkan kenaikan dari suhu larutan, sedangkan penguapan pelarut cenderung menyebabkan penurunan dari suhu larutan. Hal itu mengakibatkan peningkatan suhu larutan melewati batas maksimumnya. Bentuk profil suhu bergantung pada laju penyerapan zat terlarut, penguapan dan kondensasi pelarut, serta perpindahan kalor antara kedua fase. Laju absorpsi dapat dinyatakan menggunakan koefisien individual, koefisien menyeluruh dasar fase dan gas, koefisien volumetrik dan persatuan luas.

2.9.

Penelitian Terkait Penelitian terdahulu yang terkait dengan penelitian ini adalah penelitian

Yih, S dan Chen, K (1982) yang berjudul Gas Absorption Into Wavy And Turbulent Falling Liquid Films In A Wetted Wall Column. Absorpsi gas wettedwall column beberapa aspek berbeda dari kolom konvensional. Gelombang pada permukaan bebas dari falling film hanya berkontribusi dalam peningkatan surface area, dengan demikian koefisien perpindahan massa dapat ditentukan secara langsung dalam hal aliran dan sifat fisik, oleh karena itu, wetted-wall column dapat digunakan sebagai model peralatan untuk mempelajari mekanisme turbulen gas-cair. Hal ini juga sangat menguntungkan untuk kebutuhan absorber cooler. Pada umumnya di industri hal ini sering digunakan dan sangat bermanfaat. Penelitian terdahulu lainnya yang terkait dengan penelitian ini adalah penelitian Lee, H. dkk (2004) yang berjudul Simultaneous Removal Of SO2 And NO By Sodium Chlorite Solution In Wetted Wall Column. Pengaruh laju umpan dari larutan NaCIO2, inlet konsentrasi SO2 dan NO, rasio molar (η) [NaCIO2] / [SO2 + NO], rasio L/G, dan PH larutan pada penghilangan simultan dari SOx dan NOx diselidiki dalam kolom wetted-wall. Efisiensi penghilangan SOx dan NOx ditingkatkan dengan meningkatnya laju pemberian larutan NaCIO2 dan mencapai kondisi steady state. Efisiensi penghilangan NOx meningkat dengan meningkatnya konsentrasi SO2, akan tetapi penghilangan pada SOx tetap tidak terpengaruh dengan meningkatnya konsentrasi NO. Efisiensi DeSOx dan DeNOx dalam medium asam meningkat dengan meningkatnya rasio molar

dan mencapai

kondisi steady state. NaCIO2 yang berlebih tidak meningkatkan efisiensi NOx. Teknologi yang paling efektif untuk penghilangan SO2 adalah flue gas desulphurization (FGD). Proses komersial yang digunakan untuk menghilangkan SO2 menggunakan slurry batu kapur sebagai larutan scrubbing. Proses FGD basah ini telah diterima secara luas karena biayanya rendah, operasi sederhana, dan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan proses lainnya. Teknologi untuk penghilangan NOx dapat dibagi menjadi kontrol pembakaran untuk mengurangi

NOx dan proses pasca-pembakaran yang menggunakan berbagai teknik termasuk teknik reduksi nonkatalitik, selektif, reduksi katalitik selektif, dan termal DeNOx.,

DAFTAR PUSTAKA Clift, R., Pritchard, C. L., dan Nedderman, R. M. 1966. The Effect of Viscosity on the Flooding Conditions in Wetted-Wall Columns. Chemical Engineering Science. Vol. 21(1): 87-95. Coulson dan Richardson’s. 2002. Chemical Engineering Volume 2 Fifth Edition Particle Technology And Separation Processes. Singapore: ButterworthHeinemann. Dribika, M. M., dan Sandall, O. C. 1978. Simultaneous Heat and Mass Transfer for Multicomponent Distillation in a Wetted-Wall Column. Chemical Engineering Science. Vol. 34(1): 733-739. Gozan, M. 2006. Absorpsi, Leaching, dan Ekstraksi pada Industri Kimia. Jakarta: Universitas Indonesia. Lee, H., Deshwal, B. R., dan Yoo, K. 2005. Simultaneous Removal Of SO2 And NO By Sodium Chlorite Solution In Wetted Wall Column. Korean Journal Chemical Engineering. Vol. 22(2): 208. McCabe, W. L., Smith, J. C., dan Harriot, P. 1993. Unit Operations Of Chemical Engineering Fifth Edition. Singapore: McGraw-Hill. Samadi, Z., Haghshenasfard, M., dan Moheb, A. 2014. CO2 Absorption Using Nanofluids in a Wetted Wall Column with External Magnetic Field. Chemical Engineering Technology. Vol. 37(3): 462-463. Yih, S., dan Chen, K. 1982. Gas Absorption Into Wavy And Turbulent Falling Liquid Films In A Wetted Wall Column. Chemical Engineering Comunications. Vol.17(1): 123-124.