Archive for 2017

  • Kesetimbangan Uap Cair

    Read More
    0
    ii
    ABSTRAK
    Kesetimbangan adalah keadaan dimana tidak terjadi perubahan sifat makroskopis dari sistem terhadap waktu. Tujuan percobaan ini adalah menjelaskan, merancang dan menganalisis kurva kesetimbangan uap cair. Campuran yang digunakan adalah campuran etanol air dengan variasi konsentrasi etanol 20%, 40%, 60% dan 80%. Titik didih campuran yang didapatkan berbanding terbalik dengan konsentrasi etanol. Kesetimbangan campuran etanol air 20% tercapai pada suhu 95°C. Campuran dengan konsentrasi 40%, 60% dan 80% berturut-turut adalah 91°C, 85°C dan 79°C. Hal ini dikarenakan titik didih etanol adalah 78°C dan titik didih air 100°C, sehingga titik didih campuran berada pada rentang keduanya. Pada kurva kesetimbangan etanol-air, hubungan antara Xw dalam satuan ˚brix yang didapat dari alat hand refractometer dengan komposisi etanol dalam campuran berbanding lurus.
    Kata kunci : etanol-air, hand refractometer, kesetimbangan, titik didih campuran,
    iii
    DAFTAR ISI
    ABSTRAK ........................................................................................................... ii
    DAFTAR ISI ........................................................................................................ iii
    DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. v
    DAFTAR GRAFIK ............................................................................................. vi
    DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
    BAB I PENDAHULUAN
    1.1 Tujuan Percobaan ........................................................................................ 1
    1.2 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 1
    1.2.1 Pengertian Kesetimbangan .............................................................. 1
    1.2.2 Kriteria Kesetimbangan ................................................................... 2
    1.2.3 Kesetimbangan Uap Cair (KUC) ..................................................... 5
    1.2.4 Fugasitas di Fasa Uap ...................................................................... 9
    1.2.5 Fugasitas di Fasa Cair ...................................................................... 10
    1.2.6 Hukum Henry .................................................................................. 11
    1.2.7 Hukum Roult .................................................................................... 12
    1.2.8 Bubble Point (Suhu Titik Gelembung) ............................................ 13
    1.2.9 Referensi oBrix dari Berbagai Sumber ............................................. 13
    BAB II METODOLOGI PERCOBAAN
    2.1 Bahan-bahan ................................................................................................ 15
    2.2 Alat-Alat ...................................................................................................... 15
    2.3 Prosedur Percobaan ..................................................................................... 15
    BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
    3.1 Kurva Kesetimbangan Etanol-Air ............................................................... 16
    3.2 Fraksi Berat Etanol dan Air dari Percobaan ................................................ 19
    iv
    3.3 Fraksi Berat Etanol dan Air dari Literatur ................................................... 21
    3.4 Perbandingan Konstanta Kesetimbangan Percobaan Vs Literatur .............. 22
    3.5 Perhitungan ΒΊBrix pada Bahan Murni .......................................................... 22
    BAB IV PENUTUP
    4.1 Kesimpulan .................................................................................................. 27
    4.2 Saran ............................................................................................................. 27
    DAFTAR PUSTAKA
    LAMPIRAN-LAMPIRAN
    Lampiran A Perhitungan ....................................................................................... 29
    Lampiran B Tabel Hasil Perhitungan .................................................................... 40
    Lampiran C Dokumentasi
    v
    DAFTAR GAMBAR
    Gambar 1.1 Kurva Kesetimbangan Cyclohexsane-Toluene............................8
    Gambar 3.1 Kurva Kesetimbangan Etanol-Air ...............................................16
    Gambar 3.2 Grafik Hubungan Konsentrasi Etanol Terhadap
    Suhu Percobaan ...........................................................................19
    Gambar 3.3 Grafik Hubungan Konsentrasi Etanol
    terhadap Suhu pada Literatur .......................................................20
    Gambar B.1 Larutan Etanol-Air Konsentrasi 20%,40%,60% dan 80% ..........30
    Gambar B.2 Rangkaian Alat Kesetimbangan Uap Cair ..................................30 Gambar B.3 (a)Etanol 96% dan (b) Hand Refractometer ...............................30
    vi
    DAFTAR TABEL
    Tabel 1.1 Referensi oBrix .................................................................................13
    Tabel 3.1 Hubungan Komposisi Etanol dengan oBrix......................................17
    Tabel 3.2 Fraksi Etanol pada Kondisi Kesetimbangan .....................................18
    Tabel 3.3 Data Psat etanol dan Psat air ................................................................19
    Tabel 3.4 Perbandingan Data Fraksi Etanol dan Air .........................................19
    Tabel 3.5 Interpolasi Fraksi Berat Literatur pada Suhu Kesetimbangan...........21
    Tabel 3.6 Perbandingan Konstanta Kesetimbangan ..........................................22
    Tabel 3.7 Pengertian Derajat Brix .....................................................................23
    Tabel A.1 Hasil Perhitungan dan Pengamatan Campuran Etanol-Air ..............26
    Tabel A.2 Hasil Perhitungan Fraksi Volume Etanol .........................................26
    Tabel A.3 Hasil Perhitungan Psat pada Beberapa Temperatur ...........................27
    Tabel A.4 Hasil Perhitungan Fraksi Berat Etanol dalam Percobaan .................27
    Tabel A.5 Fraksi Berat Etanol dalam Literatur .................................................28
    Tabel A.6 Hasil Interpolasi Fraksi Berat Etanol Menurut Literatur ..................28
    Tabel A.7 Hasil Perbandingan Nilai K Secara Percobaan dan Literatur ...........29
    1
    BAB I
    PENDAHULUAN
    1.1 Tujuan
    a. Merancang dan menjelaskan eksperimen
    b. Membuat dan menganalisis kurva kesetimbangan uap cair
    1.2 Tinjauan Pustaka
    1.2.1 Pengertian Kesetimbangan
    Kesetimbangan mengandung pengertian bahwa suatu keadaan dimana tidak terjadi perubahan sifat makroskopis dari sistem terhadap waktu. Untuk material dalam jumlah tertentu, hal tersebut dapat diartikan tidak ada perubahan sifat material tersebut dengan waktu. Keadaan setimbang yang sebenarnya barangkali tidak pernah tercapai. Suatu proses berlangsung karena ada gaya penggerak dan selalu menuju ke titik kesetimbangan. Gaya ini merupakan selisih antara potensi pada keadaan seketika dan keadaan setimbang. Semakin dekat keadaan sistem dengan titik kesetimbangan, semakin kecil gaya penggerak proses semakin kecil pula laju proses dan akhirnya sama dengan nol bila titik kesetimbangan sudah tercapai.
    Titik kesetimbangan hanya bisa tercapai secara teoritis dalam waktu yang tak terhingga. Pada prakteknya didalam pekerjaan ilmiah suatu kesetimbangan dianggap tercapai bila tidak ada lagi perubahan sifat atau keadaan seperti yang ditunjukkan oleh alat pengukur yang digunakan. Didalam masalah rekayasa kesetimbangan dianggap ada bilamana sifat yang ditunjukkan oleh praktek sama dengan sifat yang di hitung berdasarkan metoda yang menggunakan anggapan kesetimbangan. Contoh komposisi pada pelat distilasi dibanding dengan komposisi pelat teoritis.
    Pada perhitungan stage wise contact konsep kesetimbangan memegang peran penting selain neraca panas dan neraca massa. Konsep rate processes tidak diperhatikan pada alat kontak jenis ini karena dianggap kontak pada alat ini
    2
    berlangsung dengan baik sehingga arus-arus yang keluar dari stage dalam keadaan kesetimbangan.
    Perubahan suhu (T), tekanan (P), konsentrasi (C), dan entalpi (H) selama proses pemisahan dapat dianalisa berdasarkan konsep kesetimbangan termodinamik. Korelasi fase menurut kaidah fase Gibbs:
    F = C – P + 2............................................................(1.1)
    dimana:
    F = Variabel intensif/bebas
    C = Jumlah spesies atau komponen dalam sistem
    P = Jumlah fase dalam sistem
    Jadi, untuk komposisi (konsentrasi) dan tekanan kesetimbangan tertentu, maka suhu kesetimbangan tertentu pula. Untuk komposisi (konsentrasi) dan suhu kesetimbangan tertentu, maka tekanan kesetimbangan akan tertentu pula. Jika dipilih suhu dan tekanan kesetimbangan tertentu, maka konsentrasi kesetimbangan akan tertentu pula.
    1.2.2 Kriteria Kesetimbangan
    Yang dimaksud disini bukan sekedar kriteria yang berupa kesetimbangan termal dan mekanikal secara internal yang biasa kita terjemahkan sebagai berlakunya T dan P yang uniform, melainkan pembatasan-pembatasan termodinamika pada sistem dengan fasa banyak dan komponen banyak yang mengalami keadaan kesetimbangan. Sekalipun sudah ada kesetimbangan termal dan mekanikal dalam sistem demikian masih dimungkinkan perpindahan massa antar fasa. Jadi kriteria yang dimaksudkan disini termasuk kesetimbangan antar fasa ditinjau dari segi kemungkinan perpindahan antar fasa tersebut. Kriteria ini pertama kali diturunkan oleh Gibbs.
    Dimisalkan bahwa sistem multi komponen yang tertutup yang terdiri dari sejumlah fasa mempunyai temperatur dan tekanan yang uniform, akan tetapi pada keadaan awal sistem ini tidak setimbang ditinjau dari segi perpindahan massa. Setiap perubahan yang terjadi mesti bersifat irreversible, yang mendekatkan sistem
    3
    ini pada keadaan setimbang. Sistem ini dibayangkan dikelilingi keadaan yang selalu
    setimbang secara termal dan mekanikal dengan sistem (sekalipun perubahan terjadi
    dalam sistem), karena pertukaran panas dan pemuaian kerja antar sistem dan
    sekelilingnya terjadi secara reversible. Dalam keadaan yang demikian perubahan
    entropi dari sekeliling sistem:
    sur
    sur
    sur T
    dQ
    dS  .........................................................(1.2)
    Ditinjau dari sistem panas yang berpindah adalah –dQ yang mempunyai harga
    numerik mutlak sama dengan dQsur. Selanjutnya Tsur = T dari sistem (setimbang
    secara termal). Maka:
    T
    dQ
    T
    dQ
    dS
    sur
    sur
    sur

      .............................................(1.3)
    menurut hukum ke dua termodinamika:
      0 sur
    t dS dS .................................................(1.4)
    dimana St = entropi total dari sistem.
    Gabungan dari persamaan (2) dan (3) menjadi:
      0
    T
    dQ
    dSt atau t dQ  TdS
    Penerapan hukum pertama termodinamika:
    t t dU  dQ dW  dQ PdV
    t t dQ  dU  PdV
    jadi t t dU  PdV  TdS
    atau    0 t t t dU PdV TdS
      0 , t t  U V
    t dS
    ...................................................................
    (1.5)
    Suatu sistem yang terisolasi mesti mempunyai syarat bahwa energi internal
    dan volum tetap, maka untuk sistem semacam itu diketahui langsung dari hukum
    kedua bahwa persamaan terakhir berlaku. Dari perumpamaan sistem persamaan
    4
       0 t t t dU PdV TdS berlaku untuk T dan P yang tetap. Persamaan itu bisa juga
    ditulis sebagai berikut:
        0 ,  ,  ,  T P
    t
    T P
    t
    T P
    t dU dPV dTS atau
      0 ,    T P
    t t d U PV TS .......................................(1.6)
    Persamaan terakhir perlu mengingat bahwa T,P tetap merupakan persyaratan yang
    mudah untuk diatur. Keadaan setimbang dari sistem tertutup adalah keadaan yang
    energi bebas Gibbs totalnya adalah minimum ditinjau dari perubahan pada T,P
    tertentu. Pada keadaan setimbang variasi dalam kadar differensial dapat terjadi
    didalam sistem pada T dan P yang tetap. Tanpa mengakibatkan perubahan Gt, jadi:
      0 ,  T P
    t dG ....................................................(1.7)
    Untuk menerapkan kriteria ini pada kesetimbangan fasa, sebaiknya ditinjau
    sebuah sistem tertutup yang terdiri dari dua fasa, A dan B. Setiap fasa dapat
    dianggap sebagai sistem terbuka yang memungkinkan perpindahan massa dari fasa
    yang satu ke fasa yang lain. Untuk masing-masing fasa berlaku:
                   i i nG nS dT nV dP dn .............................(1.8a)
                   i i nG nS dT nV dP dn .............................(1.8b)
    karena T dan P tetap maka penjumlahan ke dua persamaan menghasilkan:
               T P i i i i
    t nG dn dn , ........................................(1.9)
    didalam sistem yang tertutup berlaku:
     
    i i dn  dn ..........................................................(1.10)
    jadi,
        0      i i i dn .................................................(1.11)
    Karena 
    i dn sembarang dan bebas maka satu-satunya penyelesaian agar persamaan
    terakhir sama dengan 0 adalah:
       i i  ....................................................(1.12)
    5
    untuk sistem multi komponen:
    i N i i i   ...  1,2,3...       ...............................(1.13)
    diketahui bahwa:
    6
    ln i i d  RTd f (T tetap)
    atau
    ^
     ln  i i  RT f
     adalah tetapan integrasi harganya hanya tergantung pada T. Oleh karena pada
    kesetimbangan fasa, semua fasa berada pada T yang sama, maka syarat diatas dapat
    diganti:
    ^ ^ ^
    ...   
    i i i f  f   f .............................................(1.14)
    1.2.3 Kesetimbangan Uap Cair (KUC)
    Jumlah derajat kebebasan F pada kesetimbangan adalah perbedaan antara
    jumlah variabel yang diperlukan untuk karakterisasi keadaan intensif sistem dan
    jumlah persamaan bebas yang menyatakan hubungan variabel-variabel tersebut.
    Didalam KUC dengan jumlah komponen n dan jumlah fasa 2 terdapat
    variabel T, P, N-1 fraksi mol dalam cairan dan N-1 fraksi mol dalam uap, jadi
    jumlah variabel adalah 2N. Persamaan Gibbs-Duhem sebagai kriteria
    kesetimbangan.
    𝑓̂
    𝑖
    𝑉 = 𝑓̂
    𝑖
    𝐿 ( i = 1, 2, ..., N)........................................(1.15)
    Memberikan N persamaan bebas sehingga jumlah variabel yang harus ditetapkan
    untuk fixing sistem adalah N, y.i T atau P dan N-1 fraksi mol cairan atau uap N
    variabel yang lain selanjutnya dapat dihitung, digunakan persamaan:
    f y P i
    v
    i
    v
    i   𝑓̂
    𝑖
    𝑉 = 𝛩 ̂
    𝑖
    𝑉𝑦𝑖𝑃.....................................(1.16)
    f x P i
    v
    i
    v
    i   ..................................................(1.17)
    Gabungan persamaan (1.15), (1.16) dan (1.17) menjadi:
    i
    v
    i i
    L
    i  x   y .................................................(1.18)
    6
    Di dalam persamaan terakhir xi dan yitidak berdiri explisit mengingat baik L
    i 
    maupun v
    i  adalah fungsi dari T, P dan komposisi; hubungan tersebut merupakan
    hubungan yang kompleks. Menyatakan hubungan antara i  dengan T, P dan
    komposisi memerlukan persamaan keadaan yang menggambarkan secara teliti
    keadaan masing-masing campuran uap dan cairan. Beberapa kesukaran yang
    dihadapi dalam kaitan ini:
    1. Data biasanya tersedia untuk zat murni dan tidak ada aturan-aturan yang berlaku
    secara umum untuk campuran.
    2. Tidak ada persamaan keadaan yang secara umum berlaku untuk fasa cairan.
    Untuk mendapatkan bentuk persamaan yang lebih mudah digunakan
    dilakukan penyederhanaan bila hal tersebut dibenarkan. Hasil yang paling
    sederhana diperoleh bila diumpamakan bahwa fasa uap bersifat gas ideal dan fasa
    cairan merupakan larutan ideal.
    1. Bila fasa uap bersifat gas ideal:
    𝛩 ̂
    𝑖
    𝑉 = 1 1 v
    i ..................................................(1.19)
    2. Bila fasa cairan merupakan larutan ideal:
    P
    f
    x P
    x f
    x P
    f L
    i
    i
    L
    i i
    i
    L
    L i
    i     ............................................(1.20)
    3. Bila fugasitas cairan tidak peka terhadap tekanan:
    𝑓̂
    𝑖
    𝐿 = 𝑓𝑖
    π‘ π‘Žπ‘‘ sat
    i
    L
    i f  f ............................................(1.21)
    Berdasarkan anggapan sat
    i
    L
    i f  f
    𝑓̂
    𝑖
    𝐿 = 𝑓𝑖
    π‘ π‘Žπ‘‘ sat
    i
    L
    i f  f
    P
    Psat
    L
    i  
    Hasil secara keseluruhan:
    i
    sat
    i y
    P
    P
    x  Pi = yi P = xiPsat
    7
    Persamaan terakhir merupakan rumus hukum Raoult. Persamaan tidak
    realistik, disebabkan terutama oleh asumsi kedua yang biasanya tidak berlaku,
    kecuali sistemnya terdiri dari komponen yang serupa secara kimiawi dan dalam
    ukuran molekul. Sebagai koreksi terhadap keadaan terakhir diintroduksikan
    koefisien aktifitas. Berikut ini diturunkan persamaan yang umum:
    f y P V
    i i
    v
    i   untuk fasa uap dan
    o
    i i i
    L
    i f  x  f untuk fasa cair
    x f y P i
    V
    i
    o
    i i i    ...................................................(1.22)
    Dengan persamaan terakhir penyelesaian KUC dilaksanakan melalui
    pendekatan:
    1. Untuk fasa uap digunakan konsep koefisien fugasitas yang dihitung dengan
    menggunakan PVT data.
    ( , , ,....., ) 1    i N
    V
    i P T y y ..................................(1.23)
    2. Untuk fasa cair digunakan konsep koefisien aktifitas. Konsep ini menggantikan
    konsep koefisien fugasitas yang tidak bisa diterapkan karena tidak ada
    persamaan keadaan yang berlaku secara untuk cairan.
    ( , , , ,...., ) 2 1  i i N   P T x x x .................................(1.24)
    Dua konsep itu terpisah satu sama lain. Dalam arti kata V
    i  tidak dipengaruhi
    oleh komposisi cairan dan sebaliknya πœΈπ’Š tidak dipengaruhi oleh komposisi uap.
    Telah diuraikan bahwa untuk sistem N komponen dan dua fasa ada N derajat
    kebebasan, artinya N variabel dapat ditentukan secara bebas sedang N variabel yang
    lain merupakan variabel tidak bebas dan dapat dihitung. Beberapa bentuk persoalan
    dalam KUC:
    1. Menghitung T dan yi pada titik gelembung, bila ditentukan P dan xi (i = 1..n-1)
    2. Menghitung P dan yi pada titik gelembung, bila ditentukan T dan xi (i =1..n-1)
    3. Menghitung T dan xi pada titik embun, bila ditentukan P dan yi ( i = 1,2,...N-1)
    4. Menghitung P dan xi pada titik embun, bila ditentukan T dan yi ( i = 1,2,...N-1)
    8
    Untuk menentukan tekanan uap murni komponen dapat didekati dengan
    persamaan Antoine yaitu:
    Psat = Exp (A −
    B
    T+C
    )..........................................(1.25)
    Untuk memprediksikan tekanan uap etanol:
    Psat = exp (18,9119 −
    3803,98
    T−41,68
    ).....................................(1.26)
    Untuk memprediksikan tekanan uap air:
    Psat = exp (18,3036 −
    3816,44
    T−46,13
    )................................... (1.27)
    Psat dan T pada persamaan (1.26) dan (1.27) dalam satuan mmHg dan derajat kelvin.
    Konstanta kesetimbangan uap cair dapat ditentukan dari persamaan Hukum Raoult:
    i
    i
    sat
    i
    x
    y
    P
    P
    K   𝑲 =
    π‘·π’Š
    𝒔𝒂𝒕
    𝑷
    =
    π’šπ’Š
    π’™π’Š
    ....................................(1.28)
    (a) (b)
    Gambar 1.1 Kurva Kesetimbangan Cyclohexsane-Toluene pada (a) Tekanan
    Konstan (b) Temperatur Konstan
    Dalam sebuah campuran dua fasa uap-cair pada kesetimbangan, suatu
    komponen dalam fasa berada dalam kesetimbangan dengan komponen yang sama
    dalam fasa lain. Hubungan kesetimbangan tergantung kepada suhu, tekanan, dan
    komposisi campuran tersebut. Gambar 1.1 merupakan salah satu contoh diagram
    dari kesetimbangan uap cair untuk sistem cyclohexane-toluene, dimana pada (a)
    kesetimbanganpada temperatur konstan dan (b) kesetimbangan pada temperatur
    konstan (Abbott, 1989). Kurva ABC pada Gambar 1.1 menunjukkan keadaan
    9
    campuran cair jenuh, yang disebut dengan kurva bublepoint. Kurva ADC merupakan kurva dewpoint, yang menunjukkan uap jenuh.
    Perhitungan kesetimbangan uap cair dilakukan untuk menentukan komposisi fasa uap dan fasa cair suatu campuran yang berada dalam keadaan setimbang. Perhitungan kesetimbangan uap cair diselesaikan dengan menerapkan kriteria kesetimbngaan uapcair. Dua fasa berada dalam kesetimbangan termodinamik apabila temperatur dan tekanan kedua fasa sama serta potensial kimia masing-masing komponen yang terlibat di kedua fasa bernilai sama. Dengan demikian, pada temperatur dan tekanan tertentu, kriteria kesetimbangan uap cair dapat dinyatakan sebagai berikut:
    ΞΌi V = ΞΌi L..........................................(1.29)
    dimana ΞΌi adalah potensial kimia komponen i (1,2...n), N adalah jumlah komponen, V dan L menyatakan fasa uap dan fasa cair.
    Potensial kimia adalah besaran yang tidak mudah dipahami dan juga sukar dihubungkan dengan variabel-variabel yang mudah diukur seperti tekanan, temperatur, dan komposisi. Untuk mengatasi hal tersebut, Lewis mengemukakan sebuah konsep yang dikenal sebagai konsep fugasitas. Berdasarkan konsep ini, kesamaan potensial kimia dapat diartikan pula sebagai kesamaan fugasitas tanpa mengurangi arti yang terkandung di dalamnya (Prausnitz, 1991). Dengan demikian, kriteria kesetimbangan uap-cair dapat dituliskan kembali sebagai:
    fi V = fi L ..........................................(1.30)
    dimana fi adalah fugasitas komponen i (1,2....n).
    1.2.4 Fugasitas di Fasa Uap
    Fugasitas di fasa uap dinyatakan dalam bentuk koefisien fugasitas yang didefinisikan sebagai perbandingan antara fugasitas di fasa uap dan tekanan parsial komponen. Berdasarkan definisi ini, hubungan antara fugasitas dan koefisien fugasitas di fasa uap dinyatakan sebagai:
    fi V = ΞΈiV .yiP..........................................(1.31)
    10
    dimana ΞΈ adalah koefisien fugasitas, y adalah fraksi mol komponen di fasa uap dan
    P adalah tekanan total.Koefisien fugasitas dihitung berdasarkan data volumetrik
    dengan cara sebagai berikut:
    dP
    P
    RT
    n
    V
    RT
    P
    i T P n
    i
    i
     







     


     






    0 , ,
    1
    ln ................................(1.32)
    atau
    dV z
    P
    RT
    n
    V
    RT
    P
    i T P n
    i
    i
    ln
    1
    ln
    0 , ,









     


     





       ...........................(1.33)
    dimana T adalah temperatur, V adalah volum parsial, n adalah jumlah mol, z adalah
    faktor pemampatan (compressibility factor) dan R adalah konstanta gas.
    Kedua persamaan di atas menunjukkan bahwa koefisien fugasitas dapat
    dihitung dengan menggunakan persamaan keadaan, persamaan yang
    menghubungkan tekanan, temperatur, volum danatau komposisi. Persamaan
    dengan fungsi dP dipakai apabila persamaan keadaan yang ada berupa fungsi
    eksplisit dalam volum, temperatur, dan komposisi. Sedangkan persamaan dengan
    fungsi dV dipakai bila persamaan keadaan yang ada berupa fungsi eksplisit dalam
    tekanan, temperatur, dan komposisi.
    1.2.5 Fugasitas di Fasa Cair
    Fugasitas di fasa cair umumnya dinyatakan dalam bentuk koefisien aktifitas
    yang didefinisikan sebagai perbandingan antara fugasitas di fasa cair dan hasil kali
    antara fraksi mol komponen di fasa cair dan fugasitas komponen pada keadaan
    standar dalam perhitungan-perhitungan koefisien aktifitas adalah kondisi cairan
    murni.
    1. Jika keadaan cairan murni dipakai sebagai keadaan standar, koefisien aktifitas
    dinyatakan sebagai: fi
    L = Ξ³i xifi
    OL, dimana Ξ³ adalah koefisien aktifitas, x adalah
    fraksi mol komponen di fasa cair, f0
    L adalah fugasitas cairan murni.
    11
    2. Koefisien fugasitas dapat dihitung berdasarkan data energi bebas Gibbs berlebih
    (excess Gibbs energy). Persamaan-persamaan untuk menghitung koefisien
    aktivitas anatara lain Persamaan Van Laar, persamaan Margules, persamaan
    Wilson, persamaan NRTL, dan sebagainya. Koefisien aktivitas juga dapat
    dihitung dengan menggunakan metoda kelompok (group method) seperti
    dengan metoda UNIFAC dan metoda ASOG.
    Suku eksponen dalam persamaan di atas dinamakan faktor koreksi Poynting
    (Poynting correction). Jika cairan bersifat tidak termampatkan dan uap komponen
    pada keadaan jenuhnya dapat dianggap sebagai gas ideal, persamaan di atas dapat
    disederhanakan menjadi:







     
     
    i
    V
    i
    P
    P
    S
    i
    OL
    S i
    T P i
    OL
    i RT
    V P P
    f P
    ( )
    ( , ) exp ......................(1.34)
    Jika faktor koreksi Poynting mendekati 1, maka:
    S
    i
    SV
    T P i
    OL
    i f ( , )  P ..........................................(1.35)
    Fugasitas di fasa cair juga sering dinyatakan dalam bentuk koefisien fugasitas.
    Dalam hal ini fugasitas dinyatakan sebagai:
    f x P i
    SV
    i
    L
    i  ..........................................(1.35)
    Cara di atas memungkinkan masalah kesetimbangan uap-cair dapat diselesaikan
    dengan menggunakan sebuah persamaan keadaan.
    1.2.6 Hukum Henry
    Digunakan untuk komponen yang fraksi molnya mendekati nol, seperti fas
    encer yang dilarutkan sebagai cairan :
    Pi  Hi.xi ..........................................(1.36)
    Untuk Pi adalah tekanan dalam fase gas dari komponen encer pada
    kesetimbangan pada suatu suhu, dan Hi adalah konstanta hukum Henry. Catat
    bahwa dalam limit dimana xi=0. Pi=0. Nilai Hi dapt ditentukan dalam buku
    referensi.
    12
    Perhitungan tekanan parsial suatu gas dalam fase gas yang berada dalam
    kesetimbangan dengan gas terlarut dalam fase cair jika Hukum Henry berlaku
    sungguh sederhana. Ambil sebagai contoh CO2 yang dilarutkan dalam air pada
    400C dimana nilai H adalah 69.600 atm/fraksi mol. (Nilai H yang besar
    menunujukkan bahwa CO2(g) hanya sedikit larut dalam air). Contohnya, jika
    xCO2 = 4,2 x 106,
    Tekanan parsial CO2 dalam fase gas adalah :
    P CO2 = 69.000(4,2 x 106) = 0,29 atm
    1.2.7 Hukum Raoult
    Digunakan untuk komponen yang fraksi molnya mendekati satu atau larutan
    dari komponen-komponen yang benar-benar mirip dalam sifat kimia, seperti rantai
    lurus hidrokarbon.Misalnya subskrip i menunjukkan komponen, Pi tekanan parsial
    dari komponen i dalam fase gas yifraksi mol gas-gas dan xi fraksi mol fase cair.
    Maka :
    Pi  Pi.xi ........................................................(1.37)
    Dimana xi = 1 : Pi=Pi . Dengan menggunakan persamaan diatas dan
    mengasumsikan bahwa Hukum Dalton berlaku untuk fasa gas (Pi=Ptot .yi) maka
    didapatkan persamaan untuk konstanta kesetimbangan yaitu:
    Ptot
    Pi
    xi
    yi
    Ki   ...................................................(1.38)
    Masalah khas yang mungkin akan ditemui dalam mencari konstanta
    kesetimbangan antara lain :
    1. Menghitung bubble point dari suatu campuran cairan dengan diberikan tekanan
    total dan komposisi cairan.
    2. Menghitung dew Point dari suatu campuran uap dengan diberikan tekanan total
    dan komposisi uap.
    3. Menghitung komposisi uapcair pada saat kesetimbangan.
    13
    1.2.8 Bubble Point (Suhu Titik Gelembung)
    Bubble Point (dengan diberikan tekanan total dan komposisi cairan) maka
    persamaan (1.29) dimana yi=Ki.xi dan Ξ£yi = 1 maka persamaannya menjadi :
    

    n
    i
    Ki xi
    1
    1 . .......................................................(1.39)
    Dimana Ki adalah fungsi suhu dan n adalah jumlah komponen. Karena setiap
    kenaikkan Ki dengan suhu, Persamaan (1.39) mempunyai hanya satu akar
    positif.Maka dapat digunakan metoda Newton untuk memperoleh akar tersebut.Jika
    anda dapat menyatakan tiap Ki sebagai sebuah fungsi eksplisit dari suhu.Untuk
    sebuah larutan indeal persamaannya menjadi :
    

    n
    i
    Ptot Pi xi
    1
    . ...............................................(1.40)
    dan dengan menggunakan persamaan Antoine untuk Pi. Setelah suhu titik embun
    ditemukan, maka komposisi uap dapat dihitung dari :
    Ptot
    Pi xi
    yi
    .
     .....................................................(1.41)
    1.2.9 Referensi oBrix dari Berbagai Sumber
    Tabel 1.1 Referensi oBrix
    No Nama Pengertian
    1 Melda
    Fakhriana
    (2014)
    Suatu pengukuran yang digunakan untuk menentukan
    jumlah gula dalam sebuah larutan, berdasarkan pada
    pembiasan cahaya. Terutama digunakan dalam industri
    minuman ringan dan minuman buah.
    2 Risvan
    Kurwuj
    (2011)
    oBrix merupakan pronsentasi dari bahan terlarut dalam
    sample (larutan air). Kadar bahan terlarut merupakan total
    dari semua bahan dalam air, termasuk gula, garam, protein,
    asam dsb. Pada dasarnya oBrix dinyatakan sebagai jumlah
    gram dari cane sugar yang terdapat dalam larutan 100g cane
    sugar. Jadi pada saat mengukur larutan gula, oBrix harus
    benar-benar tepat sesuai dengan konsentrasinya.
    14
    3
    Govindra O.S,P (2012)
    oBrix adalah zat kering terlarut (semu) dalam satu larutan sakarosa murni yang penentuannya dipergunakan (didapat) dengan alat penimbang obrix atau diperhitungkan dari berat jenis menurut cara yang sudah ditentukan.Sedangkan obrix adalah berapa bagian zat kering (gula dalam kotoran) terlarut dalam 100 bagian larutan yang penentuannya didasarkan atas berat jenis larutan dengan alat penimbang brix.
    4
    Kelompok 5 (2016)
    oBrix adalah jumlah zat padat semu yang larut (dalam gr) setiap 100 gr larutan. Jadi misalnya brix nira = 16, artinya bahwa dari 100 gram nira, 16 gram merupakan zat padat terlarut dan 84 gramadalah air. Untuk mengetahui banyaknya zat padat yang terlarut dalam larutan (brix) diperlukan suatu alat ukur.
    15
    BAB II
    METOLOGI PERCOBAAN
    2.1 Bahan-bahan
    Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan adalah :
    a. Etanol 96%
    b. Aquadest
    2.2 Alat-alat
    Alat yang dipakai yang terdiri dari :
    a. Rangkaian alat kesetimbangan
    b. Hand Refraktometer
    c. Gelas ukur
    d. Pipet tetes
    e. Corong
    f. Erlenmeyer
    2.3 Prosedur Percobaan
    1. Rangkaian peralatan KUC disusun.
    2. Labu 100 ml diisi dengan etanol masing masing untuk konsentrasi 20%, 40%, 60% dan 80% dengan ditambahkan aqudest hingga volume 100 ml.
    3. 50 ml campuran etanol air dimasukkan kedalam labu leher dua.
    4. Labu ditutup dengan dipasangkan rangkaian condenser dengan pengambil sampel kondensat dan pengambil sampel cairan.
    5. Ketel pemanas dan kran air kondenser dinyalakan. Kenaikan temperatur diamati dan kondisi setimbang diamati hingga temperatur tetap.
    6. Sampel uap yang terkondensasi diambil dan dianalisa dengan hand refractometer.
    7. Sampel cair pada bottom diambil dan dianalisa dengan hand refractometer. Analisa diulangi untuk sampel yang belum dipanaskan.
    8. Percobaan diulang untuk tiap tiap konsentrasi.
    16
    BAB III
    HASIL DAN PEMBAHASAN
    3.1 Kurva Kesetimbangan Etanol-Air
    Pada percobaan kesetimbangan uap cair pada campuran etanol-air dengan menggunakan komposisi etanol yang berbeda-beda, suhu ketika keadaan setimbang tercapai juga berbeda-beda. Air memiliki suhu titik didih 100ΒΊC, sedangkan etanol memiliki suhu titik didih 78ΒΊC.
    Pada campuran etanol-air dengan komposisi etanol 0.2%, kondisi kesetimbangan tercapai pada suhu 95ΒΊC, hal ini dikarenakan pada campuran etanol-air masih didominasi oleh komposisi air bila dibandingkan dengan etanol. Pada komposisi etanol 0.4%, kondisi kesetimbangan tercapai pada suhu 91ΒΊC. Suhu kesetimbangan ini mulai mengalami penurunan, hal ini dikarenakan pengaruh dari komposisi etanol yang digunakan lebih besar daripada sebelumnya. Pada komposisi etanol 0.6%, kondisi kesetimbangan tercapai pada suhu 85ΒΊC. Suhu kesetimbangan mengalami penurunan yang cukup besar dibandingkan sebelumnya. Kondisi ini diakibatkan oleh komposisi etanol yang digunakan lebih banyak daripada komposisi air sehingga titik kesetimbangan berubah. Pada penggunaan komposisi etanol 0.8%, kesetimbangan pada campuran etanol-air tercapai pada suhu 79ΒΊC. Suhu kesetimbangan ini hampir mendekati titik didih dari etanol, hal ini dikarenakan pada campuran etanol-air, komposisi etanol yang digunakan jauh lebih besar daripada komposisi air sehingga keadaan kesetimbangan dapat tercapai pada saat mendekati suhu titik didih dari etanol.
    Suhu yang diperoleh pada saat tercapainya kondisi kesetimbangan pada campuran etanol-air ini sesuai dengan referensi teoritis, dimana kondisi kesetimbangan dapat tercapai sesuai pada rentang suhu dimana campuran tersebut didominasi. Pernyataan ini dapat disesuaikan dengan suhu kesetimbangan yaitu pada komposisi etanol 0.2% yang didominasi oleh air, kesetimbangan tercapai pada suhu 95ΒΊC, dan pada komposisi etanol 0.8% yang didominasi oleh etanol, kesetimbangan tercapai pada suhu 79ΒΊC (Smith dkk, 2001).
    17
    Tabel 3.1 Hubungan Komposisi Etanol dengan oBrix Komposisi Etanol (%), xf Konsentrasi Etanol, ΒΊbrix Temperatur (ΒΊC) xw xD yD
    0.2
    1.4
    0.4
    5.5
    95
    0.4
    1.5
    0.5
    6
    91
    0.6
    3
    2.5
    6.5
    85
    0.8
    6
    5
    6.8
    79
    Gambar 3.1 Kurva Kesetimbangan Etanol-Air
    Pada kurva kesetimbangan etanol-air yang ditunjukkan oleh gambar 3.1 diatas, dapat dilihat hubungan antara xw dalam satuan ΒΊbrix dengan komposisi etanol yang digunakan pada campuran etanol-air, dimana xw merupakan konsentrasi mula-mula etanol murni yang diuji dengan menggunakan alat hand refractometer, sedangkan xf merupakan komposisi etanol yang digunakan pada campuran etanol-air. Adapun xD merupakan konsentrasi etanol dalam bentuk fasa cair yang terdapat pada bagian bottom product, dan yD merupakan konsentrasi etanol pada bagian top product yang diuji dalam bentuk cairan dengan alat hand refractometer.
    Secara teoritis, hubungan antara komposisi xf yang digunakan dan xw ialah berbanding lurus. Apabila semakin tinggi konsentrasi etanol (xf) yang digunakan semakin tinggi, maka nilai dari xw yang diuji dengan hand refractometer juga akan semakin besar. Dari kurva kesetimbangan etanol-air pada gambar 3.1 dapat dilihat kesesuaian hasil dari grafik yang dihasilkan dengan referensi secara teoritis, dimana
    y = 7.65x -0.85R² = 0.8477
    0
    2
    4
    6
    8
    0
    0.2
    0.4
    0.6
    0.8
    1
    Xw ( ΒΊbrix )
    Komposisi Etanol (%)
    18
    nilai dari xw semakin besar apabila konsentrasi dari etanol yang digunakan pada campuran etanol-air semakin tinggi, begitu juga sebaliknya nilai dari xw semakin kecil ketika konsentrasi etanol pada campuran etanol-air yang digunakan semakin rendah (Smith dkk, 2001).
    Dengan menggunakan persamaan yang diperoleh dari grafik yaitu y = 7.65x – 0.85, dapat diperoleh nilai fraksi dari etanol pada campuran etanol-air dari percobaan. Perhitungan fraksi etanol pada tabel 3.2 didasarkan atas konsentrasi etanol dalam satuan ΒΊbrix.
    Tabel 3.2 Fraksi Etanol pada Kondisi Kesetimbangan
    Dari tabel 3.2, dengan menggunakan referensi data xw, xD, yD dari tabel 3.1, dapat dilihat bahwa pada kondisi kesetimbangan, semakin tinggi komposisi etanol yang digunakan pada campuran etanol-air, maka fraksi dari etanol yang dihasilkan juga akan semakin besar pada produk atas berupa kondensat (uap) yang diembunkan menjadi fasa cair, sehingga pada produk bawah komposisi etanol akan lebih rendah daripada produk atas. Hal ini dikarenakan pemanasan pada campuran etanol-air, etanol menguap terlebih dahulu pada kondisi kesetimbangan sehingga komposisi etanol pada produk atas lebih banyak daripada produk bawah.
    Data yang diperoleh menunjukkan kesesuaian dengan referensi teoritis, dimana semakin tinggi komposisi etanol yang digunakan pada campuran etanol-air, maka fraksi etanol yang diperoleh dari percobaan juga akan semakin besar pada produk atas (Smith dkk, 2001).
    Dengan menggunakan data temperatur kesetimbangan pada campuran etanol-air pada variasi komposisi etanol yang digunakan berbeda-beda, dapat diperoleh Komposisi etanol, xf Fraksi Etanol xw xD yD
    0.2
    0.294118
    0.163399
    0.830065
    0.4
    0.30719
    0.176471
    0.895425
    0.6
    0.503268
    0.437908
    0.960784
    0.8
    0.895425
    0.764706
    1
    19
    data Psat dari etanol dan Psat dari air. Adapun data yang diperoleh adalah sebagai berikut :
    Tabel 3.3 Data Psat etanol dan Psat air
    3.2 Fraksi Berat Etanol dan Air dari Percobaan
    Berikut ini perbandingan data antara fraksi berat etanol dan air pada campuran etanol-air yang dihasilkan dari percobaan :
    Tabel 3.4 Perbandingan Data Fraksi Etanol dan Air xf V etanol Berat etanol V air Berat air Fraksi berat etanol Fraksi berat air XD YD Xw Yw
    0.20
    14.706
    11.603
    35.294
    35.223
    0.2478
    0.4612
    0.7522
    0.6240
    0.40
    15.359
    12.118
    34.640
    34.571
    0.2595
    0.4181
    0.7404
    0.5291
    0.60
    25.163
    19.854
    24.836
    24.787
    0.4447
    0.5727
    0.5552
    0.3149
    0.80
    44.771
    35.324
    5.228
    5.218
    0.8713
    0.8892
    0.1287
    0.0574
    Volume campuran etanol-air yang dipanaskan didalam labu hingga mencapai kesetimbangan adalah 50 ml. Berdasarkan data yang diperoleh dari tabel 3.4, menunjukkan hubungan yang timbal balik antara volume etanol dan volume air yang terdapat pada tiap komposisi xf, volume yang digunakan untuk etanol dan air ini disesuaikan dengan komposisi dari etanol yang digunakan pada campuran etanol-air. Oleh karena volume yang berbeda, maka berat dari etanol dan air juga berbeda didalam labu tersebut untuk mencapai kesetimbangan uap-cair.
    Fraksi berat dari etanol menunjukkan hubungan yang berbanding lurus dengan jumlah komposisi etanol (xf) yang digunakan pada campuran etanol-air. Komposisi etanol (%), xf T (ΒΊC) Psat air Psat etanol
    0.2
    368
    630.501
    1,414.728
    0.4
    364
    543.108
    1,224.179
    0.6
    358
    431.092
    978.643
    0.8
    352
    339.093
    775.610
    20
    Semakin banyak komposisi etanol yang digunakan, maka semakin banyak pula fraksi berat dari etanol yang dihasilkan pada produk atas maupun produk bawah. Namun, fraksi berat dari air menunjukkan hubungan yang berbanding terbalik dengan jumlah komposisi etanol yang digunakan pada campuran etanol-air. Semakin banyak komposisi etanol yang digunakan, maka semakin menurun fraksi berat dari air pada percobaan. Hal ini dikarenakan banyaknya komposisi etanol yang digunakan pada campuran etanol-air.
    Gambar 3.2 Grafik Hubungan Konsentrasi Etanol Terhadap Suhu Percobaan
    Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa hubungan antara suhu kesetimbangan dengan konsentrasi etanol (dinyatakan dalam parameter xD dan yD) yang digunakan pada campuran etanol-air ialah berbanding terbalik, hal ini dikarenakan semakin tinggi suhu kesetimbangan, berarti bahwa kandungan air didalam campuran etanol-air tinggi sehingga suhu kesetimbangan hampir mencapai suhu titik didih air, pernyataan ini dapat dilihat pada komposisi etanol 0.2% dimana suhu kesetimbangan 95ΒΊC. Seiring dengan penambahan komposisi etanol hingga 0.8%, suhu kesetimbangan pada campuran etanol-air tercapai pada suhu 79ΒΊC. Suhu kesetimbangan ini hampir mendekati titik didih dari etanol, hal ini dikarenakan pada campuran etanol-air, komposisi etanol yang digunakan jauh lebih besar daripada komposisi air sehingga keadaan kesetimbangan dapat tercapai pada saat mendekati suhu titik didih dari etanol. Dengan tercapainya kesesuaian antara data percoban dengan literature, maka dapat dikatakan bahwa percobaan terhadap suhu kesetimbangan pada campuran etanol-air sudah akurat (Geankoplis, 1993).
    0
    0.2
    0.4
    0.6
    0.8
    1
    70
    75
    80
    85
    90
    95
    100
    Konsentrasi Etanol
    Suhu (ΒΊC)
    XD
    YD
    21
    3.3 Fraksi Berat Etanol dari Literatur
    Berikut ini adalah data hasil interpolasi pada fraksi berat berdasarkan literatur yang disesuaikan dengan temperatur kesetimbangan pada tiap komposisi etanol yang digunakan (Geankoplis, 1993) :
    Tabel 3.5 Interpolasi Fraksi Berat Literatur pada Suhu Kesetimbangan
    Gambar 3.3 Grafik Hubungan Konsentrasi Etanol terhadap Suhu pada Literatur
    Dari Gambar 3.3, dapat dilihat hubungan antara konsentrasi etanol (yang dinyatakan dalam parameter xD dan yD) dengan suhu sesuai dengan referensi literatur berbanding terbalik juga. Pernyataan dari Gambar 3.3 ini memiliki kesesuaian dengan referensi literature, dimana semakin tinggi suhu kesetimbangan campuran etanol-air, maka komposisi etanol pada suhu kesetimbangan yang tinggi tersebut pasti kecil. Hal ini dikarenakan masih terkandung banyaknya air dalam campuran etanol-air tersebut sehingga akan meningkatkan suhu kesetimbangan, hal ini dikarenakan titik didih dari air yang lebih tinggi daripada etanol. Dengan diperolehnya data berdasarkan literatur, dapat dijadikan sebagai pedoman / referensi dalam pengerjaan dalam percobaan kesetimbangan uap cair dengan bahan lainnya (Geankoplis, 1993).
    0
    0.2
    0.4
    0.6
    0.8
    1
    70
    75
    80
    85
    90
    95
    100
    Konsentrasi Etanol
    Suhu (ΒΊC)
    XD
    YDTemperatur (˚C) X Y
    95
    0.052941
    0.3858235
    91
    0.117778
    0.5499333
    85
    0.288462
    0.7064231
    79
    0.8125
    0.86475
    22
    3.4 Perbandingan Konstanta Kesetimbangan Percobaan Vs Literatur
    Perbandingan nilai konstanta kesetimbangan yang dihasilkan dari percobaan dan literatur dapat dinyatakan dalam data berikut :
    Tabel 3.6 Perbandingan Konstanta Kesetimbangan
    Berdasarkan data dari tabel 3.6, menunjukkan bahwa perbandingan nilai konstanta (K) kesetimbangan berdasarkan hasil percobaan dan literatur, adalah berbanding lurus terhadap temperatur kesetimbangan. Hal ini memiliki kesesuaian dengan referensi dimana semakin tinggi suhu kesetimbangan, maka semakin tinggi pula nilai konstanta kesetimbangan yang dihasilkan. Begitu juga sebaliknya apabila semakin rendah suhu kesetimbangan, maka semakin rendah juga nilai konstanta kesetimbangan yang dihasilkan (Geankoplis, 1993).
    3.5 Penghitungan ΒΊBrix pada Bahan Murni
    Bahan yang digunakan pada percobaan kesetimbangan uap cair ialah aquades dan etanol. Aquades yang digunakan pada campuran etanol-air bersifat murni. Pengujian yang dilakukan terhadap aquades dengan menggunakan hand refractometer menghasilkan data berupa nilai konsentrasi aquades sebesar 0 ΒΊBrix.
    Derajat brix (ΒΊBrix) merupakan nilai konsentrasi yang menunjukkan banyaknya jumlah zat padat (dalam satuan gram) yang larut dalam setiap 100 gram larutan. Pada aquades bernilai konsentrasi 0 ΒΊBrix, hal ini berarti bahwa tidak adanya zat terlarut ( 0 gram ) dalam 100 gram pelarut. Berdasarkan pernyataan tersebut, aquades sering difungsikan sebagai pelarut pada pembuatan larutan (Apriwinda, 2013).
    Temperatur (oC) K Percobaan Literatur
    95
    1.861
    7.287777778
    91
    1.611
    4.669245283
    85
    1.288
    2.448933333
    79
    1.021
    1.064307692
    23
    Tabel 3.7 Pengertian Derajat Brix
    No.
    Nama
    Pengertian
    1
    Apriwinda (Januari, 2013)
    Brix merupakan banyaknya jumlah zat padat semu yang larut setiap 100 gram didalam larutan.
    2
    Wikipedia (November, 2016)
    Brix merupakan simbol yang digunakan sebagai penentuan komposisi kandungan gula (zat terlarut) didalam larutan.
    3
    Galery (Juni, 2015)
    Brix merupakan kadar yang digunakan sebagai pengukur total padatan terlarut yang mengandung gula didalam suatu larutan
    4
    Kelompok 5 (Labtek, 2016)
    Derajat Brix merupakan suatu parameter yang digunakan untuk mengetahui nilai konsentrasi zat padat terlarut (banyaknya zat terlarut) didalam suatu campuran larutan
    24
    BAB IV
    PENUTUP
    4.1 Kesimpulan
    1. Pada kurva kesetimbangan etanol-air, apabila semakin besar komposisi etanol yang digunakan, maka nilai konsentrasi etanol pada produk atas dan bawah akan semakin tinggi, serta kesetimbangan akan tercapai pada suhu yang lebih rendah daripada penggunaan konsentrasi etanol yang lebih rendah.
    2. Semakin banyak komposisi etanol yang digunakan pada campuran etanol-air, maka fraksi berat etanol akan semakin besar pada produk atas maupun produk bawah, namun fraksi berat air akan semakin kecil dikarenakan banyaknya komposisi etanol didalam campuran.
    3. Berdasarkan literatur, apabila semakin tinggi suhu kesetimbangan, maka konsentrasi etanol didalam campuran akan semakin kecil. Hal ini dikarenakan banyaknya etanol yang menguap pada suhu kesetimbangan yang lebih tinggi.
    4. Nilai konstanta kesetimbangan (K) akan menurun seiring dengan menurunnya suhu kesetimbangan pada penggunaan konsentrasi etanol yang lebih tinggi pada campuran etanol-air. Hal ini dikarenakan semakin banyaknya etanol yang digunakan pada campuran.
    5. Derajat brix pada bahan aquades murni bernilai 0 menunjukkan tidak adanya zat terlarut yang larut didalam pelarut sehingga aquades dikatakan sebagai pelarut pada suatu campuran.
    4.2 Saran
    1. Dibutuhkan ketelitian dan ketepatan dalam membuat campuran etanol-air dengan komposisi yang sesuai.
    2. Pengujian dengan alat hand refractometer harus dalam keadaan bersih dan steril dari pengaruh campuran zat lain.
    25
    DAFTAR PUSTAKA
    Apriwinda. 2013. Studi Fermentasi Nira Batang Sorgum Manis untuk Produksi Etanol. Skripsi Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Hasanuddin. 24-27
    Galery. 2015. Menghitung Nilai %Brix dan Pol pada Unit Kristalisasi. http://duniagalery.blogspot.co.id/menghitung-nilai-%brix-dan-pol.html. Diakses pada 22 November 2016
    Geankoplis, C.J. 1993. Transport Process and Unit Operation 3rd edition. Prentice Hall Inc. Englewood Cliffs : New Jersey America.
    Smith, J.M. Ness, V.H.C. Abbott, M.M. 2001. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 6th edition. McGraw-Hill : New York.
    26
    LAMPIRAN A
    1. Perhitungan untuk Konsentrasi Etanol-Air
    V Larutan = 100 ml
    Konsentrasi etanol = 96 %
    Konsentrasi etanol = 20% ; 40% ; 60% ; 80%
    a. 20%
    Nb = π‘”π‘Ÿ π΄π‘žπ‘’π‘Žπ‘‘π‘’π‘ π‘€π‘Ÿ π΄π‘žπ‘’π‘Žπ‘‘π‘’π‘  = 4.9 π‘”π‘Ÿ18 π‘”π‘Ÿ/π‘šπ‘œπ‘™ = 0.27 mol
    XA = π‘›π‘Žπ‘›π‘Ž+𝑛𝑏
    0.2 = π‘₯/46π‘₯46+ 0.27
    0.2 π‘₯46 + 0.054 = π‘₯46
    0.054 =π‘₯46 - 0.2 π‘₯46
    0.054 = 0.8 π‘₯46
    X = 3.1 gram
    V = π‘”π‘ŸπœŒ = 3.1 π‘”π‘Ÿ0.8
    b. 40%
    Nb = π‘”π‘Ÿ π΄π‘žπ‘’π‘Žπ‘‘π‘’π‘ π‘€π‘Ÿ π΄π‘žπ‘’π‘Žπ‘‘π‘’π‘  = 4.9 π‘”π‘Ÿ18 π‘”π‘Ÿ/π‘šπ‘œπ‘™ = 0.27 mol
    XA = π‘›π‘Žπ‘›π‘Ž+𝑛𝑏
    0.4 = π‘₯/46π‘₯46+ 0.27
    0.4 π‘₯46 + 0.108 = π‘₯46
    0.108 = π‘₯46 - 0.4 π‘₯46
    0.6 x = 4.968
    X = 8.28 gram
    V = π‘”π‘ŸπœŒ = 8.28 π‘”π‘Ÿ0.8 = 10.35 ml
    27
    c. 60%
    Nb = π‘”π‘Ÿ π΄π‘žπ‘’π‘Žπ‘‘π‘’π‘ π‘€π‘Ÿ π΄π‘žπ‘’π‘Žπ‘‘π‘’π‘  = 4.9 π‘”π‘Ÿ18 π‘”π‘Ÿ/π‘šπ‘œπ‘™ = 0.27 mol
    XA = π‘›π‘Žπ‘›π‘Ž+𝑛𝑏
    0.6 = π‘₯/46π‘₯46+ 0.27
    0.6 π‘₯46 + 0.162 = π‘₯46
    0.4 π‘₯46= 0.162
    0.4 x = 7.452
    X = 18.63 gram
    V = π‘”π‘ŸπœŒ = 18.63 π‘”π‘Ÿ0.8 = 23.875 ml
    d. 80%
    Nb = π‘”π‘Ÿ π΄π‘žπ‘’π‘Žπ‘‘π‘’π‘ π‘€π‘Ÿ π΄π‘žπ‘’π‘Žπ‘‘π‘’π‘  = 4.9 π‘”π‘Ÿ18 π‘”π‘Ÿ/π‘šπ‘œπ‘™ = 0.27 mol
    XA = π‘›π‘Žπ‘›π‘Ž+𝑛𝑏
    0.8 = π‘₯/46π‘₯46+ 0.27
    0.8 π‘₯46 + 0.216 = π‘₯46
    0.2 π‘₯46 = 0.216
    0.2 x = 9.93
    X = 49.68 gram
    V = π‘”π‘ŸπœŒ = 49.68 π‘”π‘Ÿ0.8
    = 62.1
    28
    Tabel A.1 Hasil Perhitungan dan Pengamatan Campuran Etanol-Air
    Keterangan :
    XF = Fraksi Umpan
    Xw = Etanol-air awal
    XD = Fasa uap etanol-air
    YD = Fasa cair etanol-air
    2. Fraksi Volume Etanol
    Diketahui dari grafik kesetimbangan etanol-air persamaan garisnya
    y = 7.65x - 0.85
    Untuk fraksi volume etanol pada cairan dan kondensat maka : x=(y+0.85)7.65
    Tabel A.2 Hasil Perhitungan Fraksi Volume Etanol
    3. Psat Pada Setiap Temperatur
    Persamaan Antoine untuk mencari Psat air : Psat=exp(18,3036−3816,44T−46,13)
    XF
    Konsentrasi Etanol, ΒΊbrix
    Temperatur (ΒΊC)
    XD
    XD
    YD
    0.2
    1.4
    0.4
    5.5
    95
    0.4
    1.5
    0.5
    6
    91
    0.6
    3
    2.5
    6.5
    85
    0.8
    6
    5
    6.8
    79
    Xf
    Fraksi Volume Etanol
    Xw
    Xd
    Yd
    0.2
    0.29411765
    0.163398693
    0.830065359
    0.4
    0.30718954
    0.176470588
    0.895424837
    0.6
    0.50326797
    0.437908497
    0.960784314
    0.8
    0.89542484
    0.764705882
    1
    29
    Persamaan Antoine untuk mencari Psat etanol : Psat=exp(18,9119−3803,98T−41,68)
    Tabel A.3 Hasil Perhitungan Psat pada beberapa temperatur
    4. Fraksi Berat Etanol dalam Percobaan
    a. ρ Etanol = 0,789 gram/ml
    b. ρ Air = 0,998 gram/ml
    c. V etanol = Fraksi volume etanol x 50 ml
    d. Berat Etanol = ρ x V
    e. V air = 50 – volume etanol
    f. Berat Air = ρ x V
    g. Fraksi berat etanol (XD)=berat etanolberat etanol+berat air
    h. Fraksi berat etanol (YD)=XD.PsatetanolP
    i. P 1 atm = 760 mmHg
    Tabel A.4 Hasil Perhitungan Fraksi Berat Etanol dalam Percobaan
    XF
    V etanol
    Berat Etanol
    V air
    Berat air
    Fraksi Berat Etanol
    XD
    YD
    0.2
    14.705882
    11.60294
    35.294117
    35.223529
    0.247786
    0.4612495
    0.4
    15.359477
    12.11863
    34.640523
    34.571242
    0.259556
    0.4180828
    0.6
    25.163398
    19.85392
    24.836601
    24.78693
    0.444748
    0.5726963
    0.8
    44.771242
    35.32451
    5.228758
    5.2183006
    0.871289
    0.8891855
    Xf
    T (Celcius)
    Psat air
    Psat etanol
    0.2
    368
    630.501
    1,414.728
    0.4
    364
    543.108
    1,224.179
    0.6
    358
    431.092
    978.643
    0.8
    352
    339.093
    775.610
    30
    5. Fraksi Berat Etanol dalam Literatur
    Tabel A.5 Fraksi Berat Etanol dalam Literatur
    Sumber : Geankoplis Appedix A.3.23 Equilibrium Data For Ethanol Water System at 101,325 kPa (1 atm)
    Untuk mencari fraksi berat etanol dalam cairan (x) dan dalam kondensat (y) menurut literatur untuk temperatur pada praktikum ini digunakan interpolasi, maka akan didapat :
    Tabel A.6 Hasil Interpolasi Fraksi Berat Etanol Menurut Literatur
    Temperatur (˚C)
    X
    Y
    95
    0.05294118
    0.385823529
    91
    0.11777778
    0.549933333
    85
    0.28846154
    0.706423077
    79
    0.8125
    0.86475
    7. Konstanta Kesetimbangan K
    Persamaan Konstanta Kesetimbangan (K) pada percobaan dan literature yaitu: K=yx
    T (oC)
    XD
    YD
    T (oC)
    XD
    YD
    100
    0
    0
    81
    0,6
    0,794
    98,1
    0,02
    0,192
    80,1
    0,7
    0,822
    95,2
    0,05
    0,377
    79,1
    0,8
    0,858
    91,8
    0,1
    0,527
    78,3
    0,9
    0,912
    87,3
    0,2
    0,656
    78,2
    0,94
    0,942
    84,7
    0,3
    0,713
    78,1
    0,96
    0,959
    83,2
    0,4
    0,746
    78,2
    0,98
    9,78
    82
    0,5
    0,771
    31
    Tabel A.7 Hasil Perbandingan Nilai K Secara Percobaan dan Literatur
    Temperatur (oC)
    K
    Percobaan
    Literatur
    95
    1.861
    7.287777778
    91
    1.611
    4.669245283
    85
    1.288
    2.448933333
    79
    1.021
    1.064307692
    32
    LAMPIRAN B
    Gambar B.1 Larutan Etanol-Air Konsentrasi 20%, 40%, 60% dan 80%
    Gambar B.2 Rangkaian Alat Kesetimbangan Uap Cair
    Gambar B.3 (a) Etanol 96% dan (b) Hand Refractometer
    By : Maggie DL

    On :

  • Pencemaran di Industri Semen

    Read More
    2


    BAB I
    PENDAHULUAN
    1.1              Pendahuluan
                     Air merupakan kebutuhan utama bagi proses kehidupan di bumi, sehingga tidak ada kehidupan seandainya tidak ada air di bumi. Namun, air dapat menjadi malapetaka jika tersedia dalam kondisi yang tidak benar, baik kualitas maupun kuantitas airnya. Air yang bersih sangat dibutuhkan maunia, baik untuk keperluan sehari-hari, untuk keperluan industri, untuk kebersihan sanitasi kota, dan sebagainya.
                     Di zaman sekarang, air menjadi masalah yang memerlukan perhatian serius. Untuk mendapatkan air yang baik sesuai dengan standar terntentu sudah cukup sulit untuk di dapatkan. Hal ini dikarenakan air sudah banyak tercemar oleh bermacam-macam limbah dari berbagai hasil kegiatan manusia. Sehingga menyebabkan kualitas air menurun, begitupun dengan kuantitasnya.
                     Begitu pula degan udara, udara merupakan faktor yang penting dalam kehidupan, namun dengan meningkatnya pembangunan fisik kota dan pusat-pusat industri, kualitas udara telah mengalami perubahan. Udara yang dulunya segar, kini kering dan kotor. Perubahan lingkungan udara pada umumnya disebabkan pencemaran udara, yaitu masuknya zat pencemar (berbentuk gas-gas dan partikel kecil/aerosol) ke dalam udara.
                Pencemaran udara dapat terjadi dimana-mana, misalnya di dalam rumah, sekolah, dan kantor. Pencemaran ini sering disebut pencemaran dalam ruangan (indoor pollution). Sementara itu pencemaran di luar ruangan (outdoor pollution) berasal dari emisi kendaraan bermotor, industri, perkapalan, dan proses alami oleh makhluk hidup. Sesuai dengan yang diterangkan di atas mengenai air dan udara yang sangat berpengaruh dalam kehidupan manusia sehari-hari, air dan udara sendiri juga mempunyai pengaruh yang penting dalam Pabrik industri-industri, salah satunya pada Pabrik Semen yang dapat menyebabkan pencemaran air dan udara baik dalam skala kecil maupun skala besar.







    1.1              Rumusan Masalah
    1.                  Apa yang dimaksud dengan Pencemaran Air dan Pencemaran Udara?
    2.                  Apa saja Kejadian-kejadian Pencemaran Air dan Udara dalam Pabrik Semen?
    3.                  Apa saja Penyebab Pencemaran Air dan Udara pada Pabrik Semen?
    4.                  Apa saja Cara Mencegah Pencemaran Air dan Udara pada Pabrik Semen?


    1.2              Tujuan Penulisan
    1.                 Mengetahui apa itu Pencemaran Air dan Pencemaran Udara.
    2.                 Mengetahui Kejadian-kejadian Pencemaran air dan Udara dalam Pabrik Semen?
    3.                 Mengetahui penyebab terjadinya Pencemaran Air dan Udara dalam Pabrik Semen?.
    4.                 Mengetahui Cara Mencegah Pencemaran Air dan Udara pada Pabrik Semen?






















    BAB II
    ISI
    2.1       Pengertian Pencemaran Air
                     Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas manusia. Danau, sungai, lautan dan air tanah adalah bagian penting dalam siklus kehidupan manusia dan merupakan salah satu bagian dari siklus hidrologi. Selain mengalirkan air juga mengalirkan sedimen dan polutan. Berbagai macam fungsinya sangat membantu kehidupan manusia. Kemanfaatan terbesar danau, sungi, lautan dan air tanah adalah untuk irigasi pertanian, bahan baku air minum, sebagai saluran pembuangan air hujan dan air limbah, bahkan sebenarnya berpotensi sebagai objek wisata.
                Dalam PP No 20/1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air, pencemaran air di definisikan sebagai: “Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup,  zat,  energi,  dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia sehingga kualitas dari air tersebut turun hingga batas tertentu yang menyebabkan air tidak berguna lagi sesuai dengan peruntukannya. (Pasal 1, angka 2).
    2.2       Pencemaran Air Pada Pabrik Semen
                     Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan, dan air tanah  akibat aktivitas manusia. Di dalam tata kehidupan manusia, air banyak memegang peranan penting antara lain untuk minum, memasak, mencuci dan mandi. Pencemaran air di industri semen berdampak pada kualitas air bertambah buruk akibat limbah cair dari pabrik dalam bentuk minyak dan sisa air dari kegiatan penambangan, yang menimbulkan lahan kritis yang mudah terkena erosi, yang akan mengakibatkan pendangkalan dasar sungai, yang pada akhirnya akan menimbulkan masalah banjir pada musim hujan.
                            Dampak yang ditimbulkan dari pencemaran air oleh pabrik semen ialah kualitas air bertambah buruk akibat limbah cair dari pabrik dalam bentuk minyak dan sisa air dari kegiatan penambangan, yang menimbulkan lahan kritis yang mudah terkena erosi, yang akan mengakibatkan pendangkalan dasar sungai, yang pada akhirnya akan menimbulkan masalah banjir pada musim hujan.
    2.3       Pengertian Pencemaran Udara
                Pencemaran udara dapat didefinisikan sebagai hadirnya substansi di udara dalam konsentrasi yang cukup untuk menyebabkan gangguan pada manusia, hewan, tanaman maupun material. Substansi ini bisa berupa gas, cair maupun partikel padat. Ada lima jenis polutan di udara, yaitu partikulat dengan diameter kurang dari 10 Β΅m (PM10), sulfur dioksida (SO2), nitrogen dioksida (NO2), karbon monoksida (CO) dan timbal (Cooper,1994). Beberapa definisi gangguan fisik seperti polusi suara, panas, radiasi atau polusi cahaya dianggap sebagai polusi udara. Sifat alami udara mengakibatkan dampak pencemaran udara dapat bersifat langsung dan lokal, regional, maupun global.
    2.4       Pencemaran Udara pada Pabrik Semen
                     Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang banyak dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan serta mengganggu estetika dan kenyamanan. Limbah yang terbesar dari industri semen atau pabrik semen adalah debu dan partikel, yang termasuk limbah gas dan limbah B3.
                Udara adalah media pencemar untuk limbah gas. Limbah gas atau asap yang diproduksi pabrik keluar bersamaan dengan udara. Secara alamiah udara mengandung unsur-unsur : O2, N2, NO2,CO2, H2 dan Jain-lain. Penambahan gas ke dalam udara melampaui kandungan alami akibat kegiatan manusia akan menurunkan kualitas udara. Zat-zat yang mempengaruhi Pencemaran Udara: CO (Karbon Monoksida), Nitrogen Dioksida (NO2), Sulfur Oksida (SOx), Ozon (O3),  Hidrokarbon (HC), Khlorin (Cl2), Partikulat Debu dan Timah.
                Industri semen merupakan salah satu penyumbang polutan yang cukup besar pada pencemaran udara seperti emisi gas dan partikel debu. Dalam proses produksi industri semen sebagian besar menggunakan bahan bakar fosil, jadi menimbulkan dampak gas rumah kaca. Disamping itu, dalam proses produksi industri semen juga memberikan dampak fisik secara langsung baik pada Pekerja dan Masyarakat sekitar, yaitu dampak tingkat kebisingan serta getaran mekanik dari rangkaian proses poduksi semen.
                Limbah yang terbesar dari industri semen atau pabrik semen adalah debu dan partikel, yang termasuk limbah gas dan limbah B3. Udara adalah media pencemar untuk limbah gas. Limbah gas atau asap yang diproduksi pabrik keluar bersamaan dengan udara. Secara alamiah udara mengandung unsur kimia seperti O2, N2, NO2,CO2, H2 dan Jain-lain. Penambahan gas ke dalam udara melampaui kandungan alami akibat kegiatan manusia akan menurunkan kualitas udara.
                Dampak yang ditimbulkan dari pencemaran udara oleh pabrik semen ialah gangguan pernafasan, hal-hal yang bisa menjadi faktor penyebab diantaranya adalah saat mengosongkan kantong semen sehingga debu semen terhirup. Saat megaduk, menghaluskan atau memotong material campuran semen juga dapat melepaskan sejumlah debu semen. Untuk jangka pendek dapat menimbulkan iritasi pada saluran pernafasan, sedangkan untuk jangka panjang dapat menyebabkan gangguan pernafasan.
     2.5      Zat-Zat yang Mempengaruhi Pencemaran Udara
                Limbah yang terbesar dari industri semen atau pabrik semen adalah debu dan partikel, yang termasuk limbah gas dan limbah B3. Udara adalah media pencemar untuk limbah gas. Limbah gas atau asap yang diproduksi pabrik keluar bersamaan dengan udara. Secara alamiah udara mengandung unsur-unsur :
    1.                  CO (Karbon Monoksida)
                Formasi CO merupakan fungsi dari rasio kebutuhan udara dan bahan bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar mesin diesel. Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi pada mesin-mesin yang menggunakan Turbocharge merupakan salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO. Karbon monoksida yang meningkat di berbagai perkotaan dapat mengakibatkan turunnya berat janin dan meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak. Karena itu strategi penurunan kadar karbon monoksida akan tergantung pada pengendalian emisi seperti pengggunaan bahan katalis yang mengubah bahan karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan penggunaan bahan bakar.
    2.                  Nitrogen Dioksida (NO2)
                NO2 bersifat racun terutama terhadap paru. Kadar NO2 yang lebih tinggi dari 100 ppm dapat mematikan sebagian besar binatang percobaan dan 90% dari kematian tersebut disebabkan oleh gejala pembengkakan paru (edema pulmonari). Kadar NO2 sebesar 800 ppm akan mengakibatkan 100% kematian pada binatang-binatang yang diuji dalam waktu 29 menit atau kurang. Percobaan dengan pemakaian NO2 dengan kadar 5 ppm selama 10 menit terhadap manusia mengakibatkan kesulitan dalam bernafas.
    3.                  Sulfur Oksida (SOx)
                Pencemaran oleh sulfur oksida terutama disebabkan oleh dua komponen sulfur bentuk gas yang tidak berwarna, yaitu sulfur dioksida (SO2) dan Sulfur trioksida (SO3), yang keduanya disebut sulfur oksida (SOx). Pengaruh utama polutan SOx terhadap manusia adalah iritasi sistem pernafasan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa iritasi tenggorokan terjadi pada kadar SO2 sebesar 5 ppm atau lebih, bahkan pada beberapa individu yang sensitif iritasi terjadi pada kadar 1-2 ppm. SO2 dianggap pencemar yang berbahaya bagi kesehatan terutama terhadap orang tua dan penderita yang mengalami penyakit khronis pada sistem pernafasan kadiovaskular.


    4.                  Ozon (O3)
                Ozon merupakan salah satu zat pengoksidasi yang sangat kuat setelah fluor, oksigen dan oksigen fluorida (OF2). Meskipun di alam terdapat dalam jumlah kecil tetapi lapisan ozon sangat berguna untuk melindungi bumi dari radiasi ultraviolet (UV-B). Ozon terbentuk di udara pada ketinggian 30 km dimana radiasi UV matahari dengan panjang gelombang 242 nm secara perlahan memecah molekul oksigen (O2) menjadi atom oksigen, tergantung dari jumlah molekul O2 atom-atom oksigen secara cepat membentuk ozon. Ozon menyerap radiasi sinar matahari dengan kuat di daerah panjang gelombang 240-320 nm.
    5.                  Hidrokarbon (HC)
                Hidrokarbon di udara akan bereaksi dengan bahan-bahan lain dan akan membentuk ikatan baru yang disebut plycyclic aromatic hidrocarbon (PAH) yang banyak dijumpai di daerah industri dan padat lalu lintas. Bila PAH ini masuk dalam paru-paru akan menimbulkan luka dan merangsang terbentuknya sel-sel kanker.
    6.                  Khlorin (Cl2)
                Gas Khlorin ( Cl2) adalah gas berwarna hijau dengan bau sangat menyengat. Berat jenis gas khlorin 2,47 kali berat udara dan 20 kali berat gas hidrogen khlorida yang toksik. Gas khlorin sangat terkenal sebagai gas beracun yang digunakan pada perang dunia ke-1.Selain bau yang menyengat gas khlorin dapat menyebabkan iritasi pada mata saluran pernafasan. Apabila gas khlorin masuk dalam jaringan paru-paru dan bereaksi dengan ion hidrogen akan dapat membentuk asam khlorida yang bersifat sangat korosif dan menyebabkan iritasi dan peradangan. Gas khlorin juga dapat mengalami proses oksidasi dan membebaskan oksigen seperti pada proses yang terjadi di bawah ini.
    7.                  Partikulat Debu (TSP)
    Pada umumnya ukuran partikulat debu sekitar 5 mikron merupakan partikulat udara yang dapat langsung masuk ke dalam paru-paru dan mengendap di alveoli. Keadaan ini bukan berarti bahwa ukuran partikulat yang lebih besar dari 5 mikron tidak berbahaya, karena partikulat yang lebih besar dapat mengganggu saluran pernafasan bagian atas dan menyebabkan iritasi.
    8.                  Timah
                Logam berwarna kelabu keperakan yang amat beracun dalam setiap bentuknya ini merupakan ancaman yang amat berbahaya bagi anak di bawah usia 6 tahun, yang biasanya mereka telan dalam bentuk serpihan cat pada dinding rumah. Logam berat ini merusak kecerdasan, menghambat pertumbuhan, mengurangi kemampuan untuk mendengar dan memahami bahasa, dan menghilangkan konsentrasi. Zat-zat ini mulai dari asbes dan logam berat (seperti kadmium, arsenik, mangan, nikel dan zink).
    2.6       Solusi dalam mengendalikan pencemaran Udara Dengan Metode Spray Tower
    Dalam menangani pencemaran yang dilakukan oleh para pabrik-pabrik besar, maka dapat dilakukan dengan metode Menara Semprot (Spray Tower) yang diletakkan pada cerobong asap pabrik. Semprot menara atau ruang semprot adalah bentuk teknologi pengendalian polusi. Spray tower terdiri dari pembuluh silinder kosong terbuat dari baja atau plastik dan nozel yang menyemprotkan cairan ke dalam cerobong asap. Aliran gas inlet biasanya memasuki bagian bawah menara dan bergerak ke atas, sementara cairan disemprotkan ke bawah dari satu atau lebih tingkat. Aliran gas masuk dan cairan dalam arah yang berlawanan disebut aliran arus berlawanan. 

    		http://2.bp.blogspot.com/-jWDS88kVs7A/T-p9FKstDwI/AAAAAAAAACg/wLNi8VKb4bw/s320/1.jpg
     








    Gambar 1. Menunjukkan sebuah menara lawan arus-arus semprot khas..
    Jenis teknologi adalah bagian dari kelompok dari polusi udara kontrol kolektif disebut sebagai scrubber basah. Aliran arus balik mengekspos gas outlet dengan konsentrasi polutan terendah pada cairan scrubbing segar. Nozel Banyak ditempatkan di menara pada ketinggian yang berbeda untuk menyemprot semua gas ketika bergerak ke atas melalui menara. Alasan menggunakan nozel banyak adalah untuk memaksimalkan jumlah tetesan halus berdampak pada partikel polutan dan untuk menyediakan luas permukaan yang besar untuk menyerap gas.
    Secara teoritis, semakin kecil tetesan terbentuk, efisiensi pengumpulan yang lebih tinggi dicapai untuk kedua polutan gas dan partikulat. Namun, tetesan cairan harus cukup besar untuk tidak dilakukan dari scrubber dengan aliran gas keluar digosok. Oleh karena itu, menara semprot menggunakan nozel untuk menghasilkan tetesan yang biasanya 500-1000 m dengan diameter. Meskipun ukurannya kecil, tetesan ini adalah besar dibandingkan dengan yang dibuat di scrubber venturi yang 10-50 pM dalam ukuran. Kecepatan gas tetap rendah, 0,3-1,2 m / s (1-4 ft / s) untuk mencegah tetesan kelebihan dari yang dilakukan menara.
    Untuk mempertahankan kecepatan gas rendah, menara semprot harus lebih besar dari scrubber lain yang menangani tingkat aliran gas aliran serupa. Masalah lain yang terjadi di semprot menara adalah bahwa setelah tetesan jatuh jarak pendek, mereka cenderung menggumpal atau memukul dinding menara. Akibatnya, luas permukaan cairan total untuk kontak berkurang, mengurangi efisiensi koleksi scrubber. Selain konfigurasi lawan arus aliran, aliran dalam menara semprot dapat berupa cocurrent atau crosscurrent di konfigurasi.
    http://4.bp.blogspot.com/-CaaGP5CyAeQ/T-p9NE6zXeI/AAAAAAAAACo/09Oj1XHMY4E/s320/2.jpg 





    Gambar 2. Aliran semprot menara crosscurrent.
    Dalam cocurrent menara dengan aliran semprot, gas inlet dan aliran cairan ke arah yang sama. Karena aliran gas tidak "mendorong" terhadap semprotan cair, kecepatan gas melalui pembuluh lebih tinggi dari arus balik di menara dengan aliran semprot. Akibatnya, cocurrent menara dengan aliran semprot lebih kecil dari arus balik aliran semprot menara mengobati jumlah yang sama aliran gas buang. Dalam crosscurrent menara dengan aliran semprot, juga disebut horisontal-semprot scrubber, gas dan aliran cairan dalam arah tegak lurus satu sama lain. Pada gambar 2, gas mengalir horizontal melalui sejumlah bagian semprot. Jumlah dan kualitas cairan disemprotkan di setiap bagian bisa bervariasi, biasanya dengan cairan bersih (jika cairan daur ulang yang digunakan) disemprotkan pada set terakhir dari semprotan.
    Pada menara semprot (spray tower), gas kotor masuk dari bagian dasar akibat adanya tekanan. Gas membumbung ke atas, sementara dari atas disemprotkan air melalui pipa air yang dilengkapi dengan sprayer sehingga air yang keluar merupakan butiran-butiran halus yang memenuhi menara. Karena adanya gaya berat, butiran-butiran air akan turun sementara gas naik bersama udara. Gas yang terkandung dalam udara bereaksi dengan air dan turun ke bawah kemudian ditampung dan dialirkan ke tempat tertentu yang nantinya akan diolah kembali. Udara dan gas yang bersih keluar melalui cerobong atas.
    Menara tower ini mampu digunakan hingga 3 sampai 4 tahun. Perawatannya pun tidak rumit. Cukup dengan pengecekan minimal 6 bulan sekali, kemudian dilakukan platting jika ada tanda-tanda akan terjadi korosi.
    http://2.bp.blogspot.com/-esSnk3YMIG4/T-p9O57vwsI/AAAAAAAAACw/tuf5Ldjrv1c/s320/3.jpgJika mengaitkan antara keberhasilan metode ini dengan persentase keberhasilannya, maka perlu adanya keterkaitannya dengan pihak lain, yaitu pemerintah. Dalam hal ini pemerintah telah mengadakan suatu program yang disebut Clean Air Act. Clean Air Act dibuat oleh pemerintah dan menambah pajak bagi industri yang melakukan pencemaran udara.






    Gambar 3. Tata penempatan spray tower di dalam cerobong asap.
    Menara semprot adalah perangkat kontrol murah terutama digunakan untuk pengkondisian gas (pendingin atau pelembab) atau untuk tahap pertama atau penghapusan partikel gas. Mereka juga digunakan di banyak gas cerobong sistem desulfurisasi untuk mengurangi penumpukan plugging dan skala oleh polutan. Banyak sistem scrubbing menggunakan semprotan sebelum atau di dasar scrubber utama untuk menghilangkan partikel besar yang bisa pasang.
    Menara semprot telah digunakan secara efektif untuk menghilangkan partikel besar dan gas yang sangat larut. Penurunan tekanan yang melintasi menara yang sangat rendah - biasanya kurang dari 2,5 cm (1,0 dalam) air, dengan demikian, biaya operasi scrubber relatif rendah. Namun, biaya pemompaan cairan bisa sangat tinggi.
    Menara Semprot dibangun dalam berbagai ukuran - yang kecil untuk menangani gas kecil mengalir dari 0,05 m³ / s (106 ft ³ / min) atau kurang, dan yang besar untuk menangani arus knalpot besar 50 m³ / s (106.000 m³ / menit) atau lebih besar . Karena kecepatan gas yang rendah diperlukan, unit menangani tingkat aliran gas besar cenderung besar ukurannya. Karakteristik operasi dari menara semprot disajikan pada Tabel 1.
    Karakteristik Spray Tower
    Polutan
    Penurunan Tekanan (Ξ”p)
    Cair ke Gas rasio (L/G)
    Cair ke Inlet tekanan (PL)
    Removal efisiensi
    Aplikasi
    Gas
    1.3-7.6 cm air
    0.07–2.70 l/m³ (0.5-20 gal/1,000 ft³)
    70–2800 kPa
    50-90% + (efisiensi tinggi hanya saat gas sangat mudah larut)
    Pertambangan, Industri
    Kimia, Proses industri
    Boiler dan Incinerator
    Besi dan Industri baja
    Partikel
    0.5-3.0 di dalam air
    5 gal / 1.000 ft ³ adalah normal;> 10 saat menggunakan semprotan tekanan
    10–400 psig
    2–8 Β΅m diameter
    Menara semprot dapat digunakan untuk penyerapan gas, tetapi mereka tidak seefektif dikemas atau menara piring. Menara semprot dapat sangat efektif dalam menghilangkan polutan jika polutan yang sangat larut atau jika reagen kimia ditambahkan ke cairan.
    Misalnya, menara semprot digunakan untuk menghilangkan gas HCl dari knalpot ekor gas dalam pembuatan asam klorida. Dalam produksi superfosfat digunakan dalam pupuk manufaktur, SiF4 dan gas HF yang dilepaskan dari berbagai titik dalam proses. Menara semprot telah digunakan untuk menghilangkan senyawa ini sangat larut. Menara semprot juga digunakan untuk menghilangkan bau di makan tulang dan lemak industri manufaktur dengan menggosok gas buang dengan larutan KMnO4.
    http://3.bp.blogspot.com/-YPx-zwTtm98/T-p9QinhNDI/AAAAAAAAAC4/0fHhHoq8Bpg/s320/4.jpgKarena kemampuan mereka untuk menangani volume gas besar di atmosfer korosif, menara semprot juga digunakan dalam sejumlah gas cerobong sistem desulfurisasi sebagai tahap pertama atau kedua dalam proses penghapusan polutan. Dalam sebuah menara semprot, penyerapan dapat ditingkatkan dengan mengurangi ukuran tetesan cair dan / atau meningkatkan rasio cair ke gas (L / G). Namun, untuk mencapai salah satu dari ini, kenaikan kedua daya yang dikonsumsi dan biaya operasi diperlukan. Selain itu, ukuran fisik dari menara semprot akan membatasi jumlah cairan dan ukuran tetesan yang dapat digunakan.






    Sebenarnya masih banyak metode-metode lain yang dapat digunakan dalam menangani kasus ini, namun menara air ini adalah suatu solusi yang cocok untuk diterapkan di Indonesia, karena menara semprot atau spray tower merupakan metode dengan biaya yang ekonomis, mengingat bahwa Negara kita termasuk negara yang sedang berkembang.
    1.   Bahan pembuat tabung spray tower adalah logam yang tahan terhadapa suhu panas yang tinggi. Logam yang biasa digunakan adalah logam besi yang dilapisi oleh logam anti karat seperti tembaga.
    2.      Alat tersebut ditempatkan tepat pada dicerobong asap, dilakukan pengecekkan selama 6 bulan sekali, dan melakukan plating (pelapisan besi) jika terjadi korosi.
    3.      Pada menara semprot (spray tower), gas kotor masuk dari bagian dasar akibat adanya tekanan. Gas membumbung ke atas, sementara dari atas disemprotkan air melalui pipa air yang dilengkapi dengan sprayer sehingga air yang keluar merupakan butiran-butiran halus yang memenuhi menara. Karena adanya gaya berat, butiran-butiran air akan turun sementara gas naik bersama udara. Gas yang terkandung dalam udara bereaksi dengan air dan turun ke bawah kemudian ditampung dan dialirkan ke tempat tertentu yang nantinya akan diolah kembali. Udara dan gas yang bersih keluar melalui cerobong atas.
    4.      Tidak, karena air buangan digunakan kembali sebagai air penyemprot yang sebelumnya telah di destilasi.
    5.      Air sebagai pelarut yang sangat baik, sehingga tidak perlu bantuan untuk bereaksi dengan gas-gas limbah buangan pabrik. Air yang digunakan untuk spray tower bertekanan tinggi dan berupa partikel-partikel kecil sehingga gas dapat dengan mudah diikat oleh partikel air. Sehingga limbah gas dapat berkurang.
    6.      Alat ini dapat tahan 3 sampai 4 tahun dengan rutin melakukan pengecekkan selama 6 bulan sekali, dan melakukan planting untuk mencegah terjadinya korosi. Dan melakukan penggantian alat yang telah aus.
    7.      Pemerintah telah mengeluarkan beberapa aturan dan udang-undang yang mengatur dan membatasi keluaran zat-zat sisa pabrik yang berbahaya dan mencemari lingkungan. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 18 Tahun 1999 tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya Dan Beracun.
    8.      75% sampai dengan 90% tingkat kepercayaan terhadap air yang keluar dari cerobong tersebut bersih untuk digunakan kembali karena telah didestilasi.

    2.7       Upaya Pengolahan Limbah Pabrik Semen
                Di banding sektor industri yang lain, industri semen relatif tidak menghasilkan limbah cair mengingat penggunaan teknologi berbasis proses kering dalam pembuatan semen, tidak menyertakan penggunaan air. Hanya sebagian kecil saja air limbah yang dihasilkan dalam bentuk air limpasan dari proses pendinginan, yang dialirkan kembali ke empat penampungan melalui mekanisme sirkulasi tertutup untuk kemudian digunakan kembali.
                Pada dasarnya limbah padat bukan B3 yang dihasilkan terdiri dari tiga jenis, yakni material rusak, sampah domestik, dan barang-barang avfal (rusak atau bekas pakai). Material rusak adalah material dari proses produksi pembuatan semen yang gagal, sehingga pengelolaannya dilaksanakan dengan cara pemanfaatan kembali melalui proses daur ulang. Untuk limbah yang tergolong B3 yang umumnya berbentuk pelumas bekas, memiliki prosedur penanganan dan pengelolaan yang ketat. Sebagian besar pelumas bekas dikelola dengan pemanfaatan kembali untuk pelumasan peralatan pabrik, yang tidak memerlukan minyak pelumas berkualitas bagus dalam prosedur perawatan/ pemeliharaan. Sedangkan pelumas bekas yang tidak dapat digunakan kembali dan grease atau minyak gemuk bekas pakai, akan dicampur dengan oil sludge untuk dibakar dan digunakan sebagai alternatif bahan bakar.
                Hal yang perlu dilakukan untuk menanggulangi pencemaran yang diakibatkan oleh aktivitas pabrik semen yaitu adanya kesadran dari masyarakat itu sendiri dan upaya pemilik industry serta pemerintah dalam mengatasi dampak akibat aktivitas industri semen. Dalam mengatasi limbah hasil industry, kita harus mengetahui jenis limbah yang akan kita tangani. Untuk limbah dari industry pabrik semen limbahnya berupa limbah gas. Limbah seperti ini dapat ditanggulangi dengan cara diminimalisasi. Artinya pihak perusahaan atau pabrik lebih memberlakukan bahan-bahan yang berpotensi menghasilkan  limbah non ekonomis dengan meminimalisasi penggunaannya atau memberikan zat yang mampu menetralisasi munculnya limbah yang melimpah ruah. Selain itu, kesadaran manusia untuk menanggulangi limbah hasil industry sangat penting. Para pemilik serta pengolah industry adalah pihak pertama yang seharusnya memiliki kesadaran tersebut tanpa kesadaran dari mereka limbah hasil industri tidak akan berkurang begitu saja. Berbagai tindakan dan upaya perlu dilakukan agar pabrik-pabrik di Negara kita  bisa menghasilkan produk yang berkualitas tinggi tanpa menimbulkan limbah yang berbahaya bagi masyarakat serta lingkungan sekitar.














    BAB 3
    PENUTUP


    3.1            Kesimpulan
                   Dalam penjelasan atas Undang-Undang nomor 23 tahun 1997 tentang pengelolaan Lingkungan Hidup disebutkan bahwa arah pembangunan jangka panjang Indonesia adalah pembangunan ekonomi dengan bertumpukan pada pembangunan industri yang diantaranya menggunakan berbagai jenis bahan kimia dan zat radioaktif. Hal yang perlu dilakukan untuk menanggulangi pencemaran yang diakibatkan oleh aktivitas pabrik semen yaitu adanya kesadran dari masyarakat itu sendiri dan upaya pemilik industry serta pemerintah dalam mengatasi dampak akibat aktivitas industri semen.
          Dalam mengatasi limbah hasil industry, kita harus mengetahui jenis limbah yang akan kita tangani. Untuk limbah dari industry pabrik semen limbahnya berupa limbah gas. Limbah seperti ini dapat ditanggulangi dengan cara diminimalisasi. Artinya pihak perusahaan atau pabrik lebih memberlakukan bahan-bahan yang berpotensi menghasilkan  limbah non ekonomis dengan meminimalisasi penggunaannya atau memberikan zat yang mampu menetralisasi munculnya limbah yang melimpah ruah.
           Selain itu, kesadaran manusia untuk menanggulangi limbah hasil industry sangat penting. Para pemilik serta pengolah industry adalah pihak pertama yang seharusnya memiliki kesadaran tersebut tanpa kesadaran dari mereka limbah hasil industri tidak akan berkurang begitu saja. Berbagai tindakan dan upaya perlu dilakukan agar pabrik-pabrik di Negara kita  bisa menghasilkan produk yang berkualitas tinggi tanpa menimbulkan limbah yang berbahaya bagi masyarakat serta lingkungan sekitar.
                Tetapi upaya pemerintah saat ini masih kurang, sehingga masih banyak pemilik industry melakukan pembuangan limbah sewenang-wenang. Oleh karena itu, pemilik industry bisa dengan segera melakukan penaggulangan limbah dengan benar mulai dari sekarang.




    DAFTAR PUSTAKA
    Bethea, M. Robert. 1978. Air Pollution Control Tecnology. New York: Van Nostrand.
    Copper, C. David and Alley, F. C. 1986. Air Pollution Control A Design Approach 2nd Edition.
                Maveland Press Inc, Illinois. Reinhold Company.
    Huboyo, H. S. dan Budihardjo, M. A. 2008. Pencemaran Udara. Semarang: Universitas Diponegoro
    Muhammadah, S. A. 2011. Polusi dan Dampaknya. Semarang: Universitas Muhammadiyah          Semarang.
    Mycock, John C.,et al. 1995. Air Pollution Control Engineering and Technology.
    CRC Press Inc. Novika, S. 2011. Kandungan Udara di Kota Medan. Medan: Universitas Sumatera          Utara.
    Yanuar, H. dan Karnoto. 2012. Pemicuan Metode Intermitent Energization Pada Rawmill            Electrostatic Precipitator PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk. Plant 9. Semarang:        Universitas      Diponegoro
    (http://id.wikipedia.org/wiki/Pencemaran_udara)
    http://kokokurniawan.blogspot.com/2011/10/about-udara.html
    http://id.wikipedia.org/wiki/Pencemaran_udara
    http://putracenter.net/2009/01/07/pencemaran-udara-dampak-dan-solusinya/
    http://rachmariska.wordpress.com/2009/06/12/makalah-polusi-udara/
    http://csrsemengresik.com/the-environment/waste-management-and-treatment/
    http://www.SemenGresik.com


    By : Maggie DL

    On :

    • Popular Posts

    Blogger templates

    Mengenai Saya

    Foto saya
    Chemical Engineering UR'14 Facebook : Mag'z DL Instagram : @magz_maggiee 17 : @magz_maggiee Twitter : @magz_mizukikayo
    Diberdayakan oleh Blogger.

    Copyright © - Maggie's Blog

    Maggie's Blog - Powered by Blogger - Designed by Johanes Djogan