Analisa Pengaruh Suhu Karbon Aktif Untuk Penyerapan Gas Metana Pada Sistem Adsorbed Natural Gas dalam Kondisi Isothermal

Analisa Pengaruh Suhu Karbon Aktif Untuk Penyerapan Gas Metana Pada Sistem Adsorbed Natural Gas dalam Kondisi Isothermal Ahyana Rizky Pratama1) 1)

Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Indonesia [email protected]

Abstrak Penggunaan bahan bakar minyak (BBM), seperti bensin, solar, minyak tanah, mengakibatkan peningkatan produksi untuk bahan bakar minyak, sehingga ketersediaan minyak bumi yang ada semakin menipis, selain itu hasil pembakaran pada kendaraan bermotor menghasilkan polusi udara yang menjadi salah satu faktor pemanasan global. Masalah tersebut perlu dipecahkan dengan cara mencari energi alternatif yang lebih bersih dengan nilai oktan tinggi serta ketersediaanya di alam masih banyak yaitu gas alam dengan komposisi utama gas metana (CH4). Sebagai tempat penyimpanan digunakan compressed natural gas (CNG) dengan tabung bertekanan 30 MPa. Adsorbed natural gas (ANG) merupakan solusi untuk mengurangi tekanan dalam tabung sekitar 3,5 – 4 MPa memanfaatkan proses adsorpsi menggunakan karbon aktif. Penelitian yang dibahas disini adalah bagaimana mengoptimalkan penyerapan pada karbon aktif dengan variasi suhu rendah. Kata Kunci : Adsorbed Natural Gas; Adsorpsi; Desorpsi; Karbon Aktif

Abstract The consumption of oil fuel, such as gasoline, solar and kerosene demand an increasing production of the oil fuel itself, so its availability are getting decreased every moment. Besides that, the combustion waste in motor vehicle produce air pollution which is one of the main factors in global warming. To overcome this problem, we should find a cleaner alternative energy with a higher octane value and still much available in the nature. One of this alternative energy is a natural gas with the main composition consist of methane (CH4). But to store this compressed natural gas (CNG), a 20 MPa of pressure vessel is needed. Adsorbed natural gas (ANG) is a solution to reduce the pressure in the tube of about 3.5 to 4 MPa by utilizing the process of adsorption using activated carbon. This experiment purpose is how to optimized adsorption on activated carbon with low temperature variant.

Keywords: Adsorbed Natural Gas; Adsorption; Desorption; Activated Carbon.

Analisa pengaruh..., Ahyana Rizky Pratama, FT UI, 2013

Pendahuluan Latar Belakang Isu mengenai pemanasan global yang diakibatkan oleh efek rumah kaca dan menipisnya cadangan minyak bumi merupakan masalah penting yang sedang dihadapi oleh manusia. Emisi dari gas karbon dioksida (CO2) dari hasil pembakaran bahan bakar fosil pada kendaraan, industri, pembangkit listrik, dan lain-lain yang terakumulasi di atmosfer adalah salah satu penyebab terjadinya pemanasan global (Lee, Jong-Seok dkk, 2002). Pemanasan global juga menyebabkan berubahnya iklim dan mencairnya gunung es di kutub yang akan mengakibatkan peningkatan ketinggian air laut. Sementara itu menipisnya cadangan minyak bumi antara lain disebabkan oleh tingginya ketergantungan manusia terhadap bahan bakar minyak, baik digunakan untuk industri maupun untuk keperluan transportasi sehari-hari. Salah satu cara untuk menekan angka emisi gas karbon dioksida dan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar minyak adalah dengan melakukan program konversi penggunaan bahan bakar minyak bumi ke bahan bakar gas. Dengan melakukan program konversi ini diharapkan angka emisi gas karbon dioksida di udara dan ketergantungan manusia kepada minyak sebagai bahan bakar dapat dikurangi. Akan tetapi bahan bakar gas masih memiliki kelemahan, yaitu pada saat keadaan standar (STP) kerapatan energinya sebesar 0,038 MJ/L (0,11% bensin). Sehingga diperlukan cara khusus untuk mendistribusikannya, salah satunya adalah dengan mengkompresi gas alam tersebut hingga 20 MPa (memiliki kerapatan energi sebesar 8,8 MJ/L) atau bisa juga dicairkan menjadi Liquid Natural Gas (LNG) hingga dibawah titik didihnya agar dapat meningkatkan kerapatan energinya. Cara distribusi seperti ini mengakibatkan peningkatan pada harga jual gas alam, karena gas alam harus diangkut dengan menggunakan truk atau trailer dengan tabung baja yang tebal sehingga akan menambah beban angkutan pada truk atau trailer tersebut. (Prauchner, Marcos. J. Et al., 2008). Maka dari itu diperlukan suatu sistem penyimpanan dan distribusi untuk gas alam yang relatif lebih hemat energi dan murah dengan tetap memperhatikan aspek keamanan bagi masyarakat dan lingkungan sekitar. Sistem adsorpsi merupakan salah satu metode yang telah dikenal untuk menyimpan dan mendistribusikan gas alam yang biasa disebut sebagai sistem penyimpanan adsorbed natural gas (ANG). Pada sistem penyimpanan ANG, dengan kemampuan Qdelivered sebesar 150 V/V Pada tekanan 3,5 Mpa dan temperatur 20oC Kerapatan energinya adalah sebesar 6,5 MJ/L (18,5%). Pada sistem penyimpanan ANG, gas alam dapat terserap pada tekanan penyimpanan yang lebih rendah pada temperatur ruang (Himeno, Shuji et al., 2005 dan Pupier, O., et al., 2005 ). Dalam istilah adsorpsi, dikenal pula istilah adsorben dan adsorbat. Pasangan dari suatu adsorben dan adsorbat akan sangat mempengaruhi proses adsorpsi. Adsorben adalah zat atau


material yang mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mempertahankan cairan atau gas di dalamnya, sedangkan adsorbat adalah substansi dalam bentuk cair atau gas yang terkonsentrasi pada permukaan adsorben (Suryawan, Bambang, 2004). Beberapa jenis adsorben yang sering digunakan adalah zeolite, silica gel dan karbon aktif. Karbon aktif merupakan jenis adsorben yang paling umum digunakan pada sistem adsorpsi gas alam. Hal ini terjadi karena karbon aktif memiliki volume mikropori dan mesopori yang relatif besar sehingga memiliki luas permukaan yang besar yang sangat memungkinkan untuk dapat menyerap adsorbat dalam jumlah yang cukup besar (Yang, Ralph. T, 2003). Perumusan Masalah Dalam pengembangannya, masih ada beberapa masalah yang mempengaruhi unjuk kerja dari sistem ANG. Diantaranya adalah unjuk kerja dan kemampuan dari sistem ANG dipengaruhi oleh karakteristik mikropori adsorben yang digunakan dan juga nilai perpindahan panas dan perpindahan massa (Biloe, S. Et al., 2002). Pada saat proses adsorpsi berlangsung, terjadi proses eksotermis pada karbon aktif yang menyebabkan naiknya suhu karbon aktif adsorpsi. Peristiwa ini menyebabkan menurunnya kadar CH4 yang dapat terserap oleh adsorben. Begitu pula saat terjadi proses desorpsi, proses ini menyebabkan adanya peristiwa endotermis pada karbon aktif yang menyebabkan turunnya suhu pada karbon aktif desorpsi sehingga hal ini menyebabkan menurunnya kadar CH4 yang dilepaskan oleh adsorben. Masalah ini menyebabkan menurunnya performa pada sistem ANG dari keadaan kerja sebenarnya. Untuk menjadi sebuah sistem yang dapat digunakan pada keperluan komersial, diperlukan kapasitas metana terkirim sebesar 150 V V-1, yaitu volume metana terkirim per volume adsorben yang digunakan. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: a)

Mencari suhu karbon aktif optimal untukmengaplikasikan penyerapan gas metana pada sistem ANG.

b)

Menghitung kinerja adsorpsi dan desorpsi dari karbon aktif komersil pada sistem ANG yang dipengaruhi perpindahan panas yang terjadi dalam sistem.

Tinjauan Teoritis Adsorpsi adalah fenomena fisik yang terjadi pada molekul-molekul fluida yang dikontakkan dengan suatu permukaan padatan. Adsorpsi adalah proses dimana molekul-molekul fluida menyentuh dan melekat pada permukaan padatan (Nasruddin, 2005). Ketika permukaan padatan bereaksi dengan molekul gas atau cair, konsentrasi dari gas atau cairan tersebut di permukaan lebih


tinggi daripada fase gas atau cair, disebut dengan adsorpsi (Bansal, R.C dan Meenakshi Goyal, 2005). Molekul tersebut akan terlepas dan berubah fase kembali menjadi gas, disebut fenomena desorspsi (Keller, J.U et al, 2005). Interaksi antara padatan dan molekul yang mengembun tadi relatif lemah, maka proses ini disebut adsorpsi fisik. Walaupun adsorpsi biasanya dikaitkan dengan perpindahan dari suatu gas atau cairan ke suatu permukaan padatan, perpindahan dari suatu gas ke suatu permukaan cairan juga terjadi. Substansi yang terkonsentrasi pada permukaan didefinisikan sebagai adsorbat dan material dimana adsorbat terakumulasi didefinisikan sebagai adsorben (Hines, A.L dan Robert N. Maddox, 1985). Pada adsorpsi fisika adsorbat atau molekul yang terserap pada adsorben memiliki ikatan yang sangat lemah, dimana interaksi antara molekul adsorbat dengan atom adsorben hanya dikarenakan oleh adanya gaya Van der Waals (Keller, Jurgen., 2005). Adsorpsi fisika bersifat reversible sehingga mudah untuk memisahkan antara molekul yang terserap dengan adsorben. Pada adsorpsi kimia molekul adsorbat terikat sangat kuat dengan atom atau molekul permukaan adsorben dan kedua molekul tersebut bereaksi secara kimia dan adsorpsi jenis ini bersifat irreversible, sehingga sulit untuk memisahkan antara molekul yang terserap dengan adsorben. Jika interaksi antara padatan dan molekul yang mengembun tadi relatif lemah, maka proses ini disebut adsorpsi fisik. Walaupun adsorpsi biasanya dikaitkan dengan perpindahan dari suatu gas atau cairan kesuatu permukaan padatan, perpindahan dari suatu gas kesuatu permukaan cairan juga terjadi. Substansi yang terkonsentrasi pada permukaan didefinisikan sebagai adsorbat dan material dimana adsorbat terakumulasi didefinisikan sebagai adsorben. Proses lepasnya adsorbat dari permukaan adsorben disebut sebagai proses desorpsi, Gambar 2.6 dapat memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai definisi-definisi adsorpsi, desorpsi,adsorben, adsorbat, dan adsorptif. Pada Gambar 2.6 terlihat bahwa adsorbat didefinisikan sebagai gas atau molekul yang terserap oleh adsorpben, adsorptif adalah adsorbat yang akan diserap oleh adsorben, adsorpsi adalah proses penyerapan adsorbat pada adsorben dan desorpsi adalah proses pelepasan adsobat dari adsorben.

Adsorpsi isotermal adalah metode yang paling luas digunakan untuk menggambarkan

kondisi equilibrium pada proses adsorpsi, kondisi ini dapat memberikan informasi tentang adsorbat, adsorben, dan proses adsorpsi. Adsorpsi isotermal dapat membantu dalam menentukan luas permukaan adsorben, volume pori dan distribusi ukuran pori, panas adsorpsi, dan penyerapan relatif gas atau uap pada adsorben (Bansal, R.C., 2005 dan Do, Duong D., 2008).


Metodologi Penelitian Penelitian dilakukan dengan menggunakan tiga variabel temperatur dan tiga variabel kecepatan aliran. Masing-masing variabel adalah di suhu 5°, 10° dan 15°, sedangkan kecepatan aliran yang digunakan untuk masing-masing temjperatur adalah 5 lpm, 10 lpm dan 20 lpm. Hal ini dimaksudkan untuk dapat dianalisis pada suhu mana penyerapan optimal gas metana pada karbon aktif dapat dilakukan.

Gambar 1. Diagram pemipaan dan instrumentasi

Gambar 1. merupakan sistem secara umum untuk sistem pemipaan. Dalam sistem tersebut dibagi menjadi dua sistem yaitu adsorpsi ketika terjadi pengisian (inlet) gas metana ke dalam bejana bertekanan dan desorpsi ketika pembuangan (outlet) gas metana dari bejana bertekanan ke luar lingkungan. Jalur inlet dan outlet melewati Corriolis agar dapat dilihatlaju aliran volume yang lewat, sehingga dapat diketahui massa gas yang masuk ke dalam tabung dan yang keluardan juga dapat diketahui perbedaan antara gas yang masuk dan keluar. Storage tank dimasukan ke dalam bak berisi air dan digunakan circulating thermal bath (CTB) agar terjadi sirkulasi air di dalam bak, hal ini dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan suhu lingkungan yang isothermal sehingga diharapkan suhu awal karbon aktif juga dapat ditentukan besarnya


HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian mengenai adsorpsi isotermal Metana pada karbon aktif merupakan penelitian yang bertujuan untuk mendapatkan suatu nilai kapasitas penyerapan optimum yang dimiliki karbon aktif yang digunakan pada tekanan dan temperatur tertentu, dimana tujuannya adalah mencari kondisi optimal yang dapat meningkatkan kemampuan penyerapan dari karbon aktif. Hal ini dapat dilakukan dengan melakukan pengulangan (repeatibility) pengambilan data pada titik titik tertentu. Dari banyak data yang diambil diharapkan kita dapat melihat suatu hubungan linear yang bisa menunjukkan pada kondisi apa sebenarnya karbon aktif dapat menyerap gas metana secara maksimal. Proses pengambilan data diawali dengan mengkondisikan sistem berada keadaan isotermal pada suhu-suhu yang akan ditentukan. Pressure vessel dibuat isotermal menggunakan bantuan Circulating Thermal Bath(CTB). Temperatur diharapkan stabil pada 35 bar dan diaplikasikan pada semua pengambilan data. Berikut ini adalah beberapa grafik yang telah dibuat berdasarkan pengambilan data yang telah dilakukan : Grafik hubungan temperatur karbon aktif dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 5 lpm

Suhu (°C)

suhu karbon ak2f adsorpsi 5 lpm 60 40 20 0 0

2000 4000 6000 8000

suhu karbon ak0f 5 slpm

Waktu (s)

Grafik di atas menunjukan adanya aktifitas kenaikan temperatur dari karbon aktif yang disebabkan oeh proses adsorpsi. Grafik awal menunjukan kenaikan yang cukup drastis diakibatkan oleh naiknya tekanan di dalam tabung dan secara berangsur-angsur suhu menurun yang berbanding terbalik dengan penyerapan gas metana pada karbon aktif adsorpsi. Proses adsorpsi juga menghasilkan panas karena peristiwa eksotermis yang terjadi saat karbon aktif menyerap partikel gas metana.


Grafik hubungan tekanandalam tabung dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 5 lpm

Tekanan (bar)

tekanan adsorpsi 5 lpm 40 30 20 10 0 -‐10 0

tekanan adsorpsi 5 lpm 2000 4000 6000 8000 waktu (s)

Grafik di atas menunjukan kenaikan tekanan yang terjadi di dalam tabung pada bukaan manual valve 5 lpm atau tepatnya sekitar 4,31 l/m. Meskipun tekanan pada regulator tabung gas metana sudah menunjukkan angka 35 bar, namun ternyata pada pengujian didapatkan bahwa pada adsorpsi 5 lpm tekanan hanya mampu naik sampai 30 bar lalu selanjutnya konstan dalam waktu yang lama. Hal ini mungkin disebabkan karena regulator gas yang dipakai adalah regulator gas untuk pemakaian komersial bukan untuk pengukuran, sehingga properties dari regulator tersebut tidak memadai jika digunakan untuk kepentingan pengukuran. Grafik hubungan massflow dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 5 lpm

massflow (gr/min)

massflow diagram adsorpsi 5 lpm 20 0 -‐20

0

2000 4000 6000 8000

massflow diagram 5 slpm

waktu (s)

Grafik di atas merupakan grafik yang didapat dari pengukuran mA pada Corriolis. kemudian data tersebut dimasukan ke persamaan hasil verifikasi pengukuran antara mA dengan massflow, sehingga didapatkanlah grafik seperti di atas. Pada awal pengukuran, massflow terbaca sebesar 12 g/min yang setara dengan 4,31 lpm. Namun setelah proses adsorpsi dimulai, massflow berangsurangsur mengalami penurunan seiring dengan naiknya tekanan di dalam tabung hingga sampailah pada angka 0 dan minus yang berarti tidak ada flow yang berjalan pada sistem. Namun sejalan dengan waktu corriolis mendeteksi adanya aktifitas laju aliran kembali yang tidak teratur. Dari hasil analisa yang dilakukan penulis angka tidak teratur yang berada di sekitar angka 0 ini sebanding Analisa pengaruh..., Ahyana Rizky Pratama, FT UI, 2013

dengan aktifitas penyerapan yang dilakukan oleh karbon aktif sehingga mempengaruhi tekanan dari sistem dan membuat coriolis mendeteksi adanya laju aliran walaupun dalam nilai yang sangat kecil. Grafik hubungan suhu dalam tabung dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 5 lpm

suhu (°C)

suhu tabung adsorpsi 5 lpm 40 20 0 0

2000 4000 6000 8000

suhu tabung 5 lpm

waktu (s)

Grafik suhu dalam tabung didapatkan dari termokopel yang diletakkan tidak berkenaan dengan karbon aktif. Termokopel tersebut terletak mengambang pada ruangan kosong sekitar 7cm di atas karbon aktif. Terlihat bahwa suhu dalam tabung ikut naik akibat aktifitas peningkatan tekanan di dalam sistem serta adanya proses eksotermis yang terjadi pada proses adsorpsi. Namun kenaikan suhu di dalam tabung tidak setinggi kenaikan suhu yang terjadi di lapisan karbon aktif. Grafik hubungan temperatur karbon aktif dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 20 lpm

Suhu (°C)

suhu karbon ak2f 20 lpm 100 0 0

200

400

600

suhu karbon ak0f 20 slpm

Waktu (s)

Grafik di atas menunjukan adanya aktifitas kenaikan temperatur dari karbon aktif yang disebabkan oeh proses adsorpsi. Grafik awal menunjukan kenaikan yang cukup drastis diakibatkan oleh naiknya tekanan di dalam tabung dan secara berangsur-angsur suhu menurun yang berbanding terbalik dengan penyerapan gas metana pada karbon aktif adsorpsi. Proses adsorpsi juga menghasilkan panas karena peristiwa eksotermis yang terjadi saat karbon aktif menyerap partikel gas metana. Namun penurunan yang terjadi terlihat tidak terlalu signifikan meskipun tekanan yang ditunjukan pada waktu tersebut sudah konstan.


Grafik hubungan tekanandalam tabung dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 20 lpm

tekanan (bar)

tekanan adsorpsi 20 lpm 40 20 0 0

200

400

600

tekanan adsorpsi 20 lpm

waktu (s)

Grafik di atas menunjukan kenaikan tekanan yang terjadi di dalam tabung pada bukaan manual valve 20 lpm atau tepatnya sekitar 18,9 l/m. Pada laju ini tekaanan sampai pada angka 35 bar, tidak seperti pada pengujian sebelumnya yang tekanannya hanya sampai pada 30 bar. Menurut analisa penulis hal ini dikarenakan laju dari massflow mencukupi untuk dapat mencapai tekanan 35 bar. Grafik hubungan massflow dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 20 lpm

massflow g/min

massflow diagram 20 lpm 60 40 20

massflow 20 lpm

0 -‐20 0

200 400 waktu (s)

600

Grafik di atas merupakan grafik yang didapat dari pengukuran mA pada Corriolis. kemudian data tersebut dimasukan ke persamaan hasil verifikasi pengukuran antara mA dengan massflow, sehingga didapatkanlah grafik seperti di atas. Pada awal pengukuran, massflow terbaca sebesar 38 g/min yang setara dengan 18,9 lpm. Namun setelah proses adsorpsi dimulai, massflow berangsurangsur mengalami penurunan seiring dengan naiknya tekanan di dalam tabung hingga pada detik ke 150 pengambil data mencoba untuk menaikan kembali massflow karena angka yang terbaca sudah turun ke 33g/min, sehingga naiklah pembacaan massflow yang terbaca oleh corriolis. Grafik hubungan suhu dalam tabung dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 20 lpm


suhu ruang tabung adsorpsi 20 lpm 30 20

suhu ruang tabung adsorpsi 20 lpm

10 0 0

200

400

600

Grafik suhu dalam tabung didapatkan dari termokopel yang diletakkan tidak berkenaan dengan karbon aktif. Termokopel tersebut terletak mengambang pada ruangan kosong sekitar 7cm di atas karbon aktif. Terlihat bahwa suhu dalam tabung ikut naik akibat aktifitas peningkatan tekanan di dalam sistem serta adanya proses eksotermis yang terjadi pada proses adsorpsi. Namun kenaikan suhu di dalam tabung tidak setinggi kenaikan suhu yang terjadi di lapisan karbon aktif.

Grafik hubungan temperatur karbon aktif dan waktu pada proses Desorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 5 lpm

suhu karbon ak2f desorpsi 5 lpm 20 0 -‐20

0

100

200

300

suhu karbon ak0f desorpsi 5 lpm

-‐40

Grafik di atas menunjukan adanya aktifitas penurunan temperatur dari karbon aktif yang disebabkan oeh proses desorpsi. Grafik awal menunjukan penurunan yang stabilnamun sampai ke sekitar detik 120 penulis memutuskan untuk menaikan massflow yang terjadi karena flowrate sudah mulai turun, namun ternyata valve terbuka terlalu besar sehingga menyebabkan ketidak stabilan dalam penurunan suhu. Grafik hubungan tekanandalam tabung dan waktu pada proses Desorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 5 lpm


tekanan desorpsi 5 lpm 40 30 20

tekanan desorpsi 5 lpm

10 0 0

100

200

300

Grafik di atas menunjukan penurunan tekanan akibat aktivitas desorpsi yaitu pelepasan gas metana ke lingkungan. Terlihat tekanan yang turun cukup stabil sampai peristiwa katup dibuka yang memicu penurunan tekanan terjadi lebih drastis. Grafik hubungan massflow dan waktu pada proses Desorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 5 lpm

grafik massflow desorpsi 5 lpm 100 50

grafik massflow desorpsi 5 lpm

0 -‐50

0

50

100

150

200

250

Grafik di atas merupakan grafik yang didapat dari pengukuran mA pada Corriolis. kemudian data tersebut dimasukan ke persamaan hasil verifikasi pengukuran antara mA dengan massflow, sehingga didapatkanlah grafik seperti di atas. Pada awal pengukuran, massflow sempat stabil di sekitar 12 g/min, lalu karena adanya pembukaan valve yang lebih besar, maka massflow pun sempat melonjak drastis, kemudian sempat mengecilkan kembali degnan menutup sedikit valve yang berimbas pada naiknya massflow sesaat kembali kemudian terjadi penurunan dengan cepat. Grafik hubungan suhu dalam tabung dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 5 lpm


suhu dalam tabung desorpsi 5 lpm 20 0 0

100

200

300

suhu dalam tabung desorpsi 5 lpm

-‐20

Grafik suhu dalam tabung didapatkan dari termokopel yang diletakkan tidak berkenaan dengan karbon aktif. Terlihat suhu menurun dengan penurunan dengan trend seperti kasus di atas.

Grafik hubungan temperatur karbon aktif dan waktu pada proses Desorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 20 lpm

suhu karbon ak2f desorpsi 20 lpm 100 0 -‐100

0

200

400

600

800

suhu karbon ak0f desorpsi 20 lpm

Grafik di atas menunjukan adanya aktifitas penurunan temperatur dari karbon aktif yang disebabkan oeh proses adsorpsi. Grafik awal menunjukan tekaanan sisa adsorpsi di dalam tabung dan secara berangsur-angsur suhu menurun yang berbanding terbalik dengan penyerapan gas metana pada karbon aktif adsorpsi. Proses desorpsibersifat endotermis yang menyebabkan suhu karbon aktif menurun seiring pelepasan metana ke udara. Grafik hubungan tekanandalam tabung dan waktu pada proses Desorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 20 lpm


tekanan desorpsi 20 lpm 10 5

tekanan desorpsi 20 lpm

0 0

200

400

600

800

Grafik di atas menunjukan penurunan tekanan sisa dari tekanan adsorpsi. Tekanan yang turun cukup stabil seiring dengan penurunan suhu dari karbon aktif. Tekanan yang rendah pada awal grafik menunjukkan bahwa data sudah di save saat proses desorpsi belum dimulai. Grafik hubungan massflow dan waktu pada proses Desorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 20 lpm

grafik massflow desorpsi 20 lpm 100 50

grafik massflow desorpsi 20 lpm

0 -‐50

0

200

400

600

800

Grafik di atas menunjukan massflow dari desorpsi yang mengalir melewati corriolis. Massflow turun stabil sampai detik ke 210 turun cukup jauh. Menurut analisa dari penulis hal ini disebabkan karena kesalahan dari alat ukur. Grafik hubungan suhu dalam tabung dan waktu pada proses Adsorpsi pada suhu Isotermal 10° dan 20 lpm

suhu dalam tabung desorpsi 20 lpm 15 10

suhu dalam tabung desorpsi 20 lpm

5 0 0

200

400

600

800


Grafik suhu dalam tabung didapatkan dari termokopel yang diletakkan tidak berkenaan dengan karbon aktif. Terlihat bahwa suhu tabung turun teratur sampai suhu rendah namun kembali naik teratur dan memiliki kecnderungan konstan.

Kesimpulan Berdasarkan analisis data hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: a)

Sesuai dengan teori pada jurnal, bahwa karbon aktif mengalami proses eksotermis saat adsorpsi berlangsung dan mengalami proses endotermis saat desorpsi berlangsung.

b)

Kesimpulan mengenai pada suhu berapa karbon aktif dapat menyerap optimal belum dapat ditunjukan mengingat masih ada beberapa data yang belum diuji.

c)

Volume void yang didapat untuk tabung 2,4 liter adalah 1,723 liter berdasarkan pengukuran menggunakan gas helium.

d)

Volume karbon aktif yang digunakan pada penelitian ini adalah 1,648 liter.

Daftar Pustaka Bahl, B.S, G.D Tuli, and A. Bahl, 1997, Essential of Physical Chemistry, S.

Chand and

Company, Ltd, New Delhi Samid, Dedi Darmawan, 2011, Optimasi Karakteristik Karbon Aktif pada Sistem Adsorbed Natural Gas dalam kondisi Dinamis, Depok Belmabkhout, Y, G. D Weireld, and M. Frere, 2004, High Pressure Adsorption Isotherms Of N2, CH4, O2, and Ar On Different Carbonaceous Adsorbent,Journal of Chemical and Engineering Data, Vol. 49, No. 5, 2004 Dawoud, Belal, Yuri Aristov, 2008, A new methodology of studying the dynamics of water sorption/desorption under real operating conditions of adsorption heat pumps: Experiment, International Journal of Heat and Mass Transfer 51 (2008) 4966-4972 Hardy, J.T. 2003. Climate Change: Causes, Effects, and Solutions. John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England


Hamamoto, Y., K.C.A. Alam, B.B. Saha, S. Koyama, A. Akisawa, T. Kashiwagi, 2006, Study on Adsorption Refrigeration Cycle Utilizing Activated Carbon Fiber. Part 1., Adsorption Characteristics, International Journal of Refrigeration, 29(2006)305-314 Hines, A. L and R. Madrox, 1985, Mass Transfer Fundamental and Applications, Prentice-Hall, New Jersey Keller, Jürgen U, Erich Robens, Cedric du Fresne von Hohenesche, 2002 Thermo gravimetric and Sorption Measurement Techniques/Instruments, Journal of Universität Siegen GH, D - 57068 Siegen, Germany Marsh, Harry and Francisco Rodriguez-Reinoso, 2006, Activated Carbon, Elsevier Ltd, Oxford UK Nasruddin, 2005, Dynamic Modeling and Simulation of a two Bed Silica gel-Water Adsorption Chille, Disertasi, Rheinisch - Westfälische Technische Hochschule, Aachen O. Pupier, V.Goetz, R. Fiscal, 2004, Effect of Cycling Operations on an Adsorbed Natural Gas, journal Rouquerol, Jean, François Rouquerol and Kenneth Sing, 1998, Adsorption By Powders And Porous Solids, Academic Press, UK S. Biloe, V. Goetz, A. Guillot, 2001, Optimal Design of an Activated Carbon for an Adsorbed Natural Gas Storage System, journal Saha, Bidyut Baran, Ibrahim I. El-Sharkawy, Anutosh Chakraborty, Shigeru Koyama, Seong-Ho Yoon, and Kim Choon Ng, Adsorption Rate of Ethanol on Activated Carbon Fiber J. Chem. Eng. Data 2006, 51, 1587-1592 Suryawan, Bambang, 2004, Karakteristik Zeolit Indonesia sebagai Adsorben Uap Air, Disertasi, FTUI, Depok Suzuki Motoyuki, Adsorption Engineering, 1990, Kodansha Ltd, Tokyo


Do, Duong D., 2008, Adsorption Analysis: Equilibria and Kinetics, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, Singapore


Analisa Pengaruh Suhu Karbon Aktif Untuk Penyerapan Gas Metana Pada Sistem Adsorbed Natural Gas dalam Kondisi Isothermal

Recommend Documents