Kesetimbangan cair-cair sistem Eugenol-β-caryophyllene-etanol-air pada rentang temperatur 303K-323K Pembimbing : Dr. Ir. Kuswandi,DEA
Disusun oleh : Adi Kurnia Aditya Widyadhana
Laboratorium Thermodinamika Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
2306 100 016 2306 100 021
Latar Belakang
Dalam industri rokok, kosmetik, dll. Minyak atsiri harus memilki syarat tertentu yang nantinya dijadikan standart baku mutu dari minyak atsiri itu sendiri antara lain: minyak atsiri harus mampu larut dalam alkohol 60-70% dalam hal ini adalah etanol. Untuk itu diperlukan pemurnian minyak atsiri dari terpenterpennya agar minyak atsiri dari daun cengkeh mampu larut dalam alkohol 6070%.
Page 2
Eugenol
Β-Caryophyllene
Water
Page 3
Ethanol
Tinjauan Penelitian Yang dkk (2007) melakukan eksperimen untuk memprediksikan komposisi kesetimbangan sistem kuarterner metil isobutil keton-airphenol-hidroquinone. Parameter kesetimbangan yang digunakan adalah model persamaan UNIQUAC dan NRTL. Chen dkk (2000) melakukan eksperimen untuk memprediksikan komposisi kesetimbangan sistem kuaterner n-hexane, n-octane, benzene, sulfolane pada suhu 298,15K. Parameter kesetimbangan yang digunakan adalah model persamaan NRTL Gomis dkk (1995) melakukan eksperimen untuk memprediksikan komposisi kesetimbangan sistem kuaterner air, asam asetat, 2-butanon dan cyclohexane pada suhu 250C . Parameter kesetimbangan yang digunakan adalah model persamaan UNIQUAC.
Page 4
Li dan Tamura (2005) melakukan eksperimen untuk memprediksikan komposisi kesetimbangan sistem kuaterner air, etanol, α-pinene,β-pinene pada suhu 298.15 K. Parameter kesetimbangan yang digunakan adalah model persamaan modifikasi UNIQUAC. Kuswandi, dkk melakukan eksperimen untuk memprediksikan komposisi kesetimbangan system β-Caryophyllene +Etanol+Air pada Rentang Temperatur 303-323 K . Parameter kesetimbangan yang digunakan adalah model persamaan UNIQUAC dan NRTL. Naryono.E dan Kuswandi melakukan eksperimen untuk mempredisiksikan komposisi kesetimbangan system Eugenol+Etanol+Air pada Rentang Temperatur 303-333 K
Page 5
Rumusan Masalah
Page 6
Tujuan
Memperoleh data kesetimbangan cair-cair (LLE) dari eksperimen untuk sistem kuaterner, yaitu Eugenol + β-Caryophyllene + etanol + air pada rentang temperatur 303K-323K Mengkorelasikan data yang didapatkan dengan menggunakan persamaan NRTL dan UNIQUAC
Page 7
Manfaat
Hasil dari penelitian ini dapat dipakai untuk mengembangkan proses ekstraksi terpen dari minyak cengkeh yang ke depannya dapat dijadikan acuan dalam pengembangan teknologi pengolahan minyak cengkeh dan referensi perancangan alat serta operasi ekstraksi minyak cengkeh.
Page 8
Tinjauan Pustaka
Pada kondisi kesetimbangan harga ΔG sistem mencapai minimum. Dalam perhitungan, fungsi ΔG lebih mudah dinyatakan dalam bentuk tak berdimensi, (ΔG/RT) karena bisa dihubungkan langsung dengan besaran tak berdimensi energy gibbs ekses, (GE/RT) menurut hubungan: (2.6) Ekspresi yang menghubungkan (ΔG/RT) dengan komposisi kesetimbangan khususnya LLE dapat dirumuskan dalam berbagai model persamaan antara lain UNIQUAC dan NRTL.
Page 9
Persamaan Korelasi koefisien aktivitas Model persamaan UNIQUAC (Universal Quasi Chemical), Model persamaan UNIQUAC dikemukakan oleh abrams dan prauznitz pada tahun 1975. Persamaan ini diaplikasikan pada larutan yang memilki molekul-molekul yang berbeda baik ukuran maupun bentuknya. g gc gR ln i ln ic ln iR ln ic ln ln
Page 10
R
i
z qi ln i li i xi 2 i xi
ij qi 1 ln si j sj j
x l
j j
j
𝑢𝑖𝑗
τij = exp − 𝑙𝑖 =
𝑧 2
𝑅×𝑇
𝑢𝑗𝑖 𝑅×𝑇
𝑟𝑖 − 𝑞𝑖 − 𝑟𝑖 − 1
𝜃𝑖 =
𝑞𝑖 𝑥𝑖 𝑗 𝑞𝑗 𝑥𝑗
∅𝑖 =
𝑟𝑖 𝑥𝑖 𝑗 𝑟 𝑗 𝑥𝑗
ln 𝛾𝑖 = 𝑙𝑛
Page 11
τji = exp −
∅𝑖 𝑥𝑖
𝑧 2
+ 𝑞𝑖 𝑙𝑛
𝜃𝑖 ∅𝑖
+ 𝑙𝑖 −
∅𝑖 𝑥𝑖
𝑗 𝑥𝑗 𝑙𝑗 + 𝑞𝑖 1 − 𝑙𝑛
𝑚 𝑗=1 𝜃𝑗 𝜏𝑗𝑖
−
𝜃𝑗 𝜏𝑗𝑖 𝑚 𝑗=1 𝑚 𝜃 𝜏 𝑘=1
𝑘 𝑘𝑗
Model Persamaan NRTL (Non-Random-Two-Liquid), Persamaan NRTL di kemukakan oleh H.Renon dan J.M Prausnitz (1968). Persamaan tersebut dinyatakan dengan : 21G21 12G12 GE x1 x2 RT x1 x2 G21 x2 x1G12 2 G 12G12 21 ln 1 x 21 2 x x G x2 x2 G12 1 2 21 2 2
2 G 21G21 12 ln 2 x 21 2 x x G x1 x2 G21 2 1 12 2 1
Page 12
τij =
𝑔𝑖𝑗
τji =
𝑅×𝑇
Gij = exp(-ατij)
ln γi =
Page 13
𝑚 𝑗=1 𝜏𝑗𝑖 𝐺𝑗𝑖 𝑥𝑗 𝑚 𝐺 𝑥 𝑙=1 𝑙𝑖 𝑙
𝑔𝑗𝑖 𝑅×𝑇
Gji = exp(-ατji)
+
𝑥𝑗 𝐺𝑗𝑖 𝑚 𝑗=1 𝑚 𝐺 𝑥 𝑙=1 𝑙𝑗 𝑙
𝜏𝑖𝑗 −
𝑚 𝑥 𝜏 𝐺 𝑛=1 𝑛 𝑛𝑗 𝑛𝑗 𝑚 𝐺 𝑥 𝑙=1 𝑙𝑗 𝑙
Metodologi Penelitian
Page 14
Peralatan
Keterangan Gambar: 1. Tabung sampel 2. Baffle 3. Magnetic stirrer 4. Pengeluaran sampel 5. Jacket pemanas
Page 15
Keterangan Gambar:
Page 16
1.Termometer
6. Pompa
11. Corong Pemisah
2.Kondensor
7. Fuse Waterbath
12. Water Bath
3.Pipa Kran
8. Termokopel
4.Stirrer
9. Display
5.Equilibrium Cell
10.Termokopel
Analisa
Sampel dianalisa memakai GC HP 5890 series II menggunakan kolom HP-5(cross linket 5% phenyl methyl siloxane) sebagai carrier gas adalah helium dengan laju alir 30 ml/menit. Temperatur oven dipertahankan 120oC selama 1 menit, selanjutnya dinaikkan secara bertahap sampai mencapai 240oC dengan kecepatan kenaikkan 10oC/menit. Temperatur ini dibiarkan stabil selama 5 menit, kemudian sampel sebesar 1 microliter diinjeksikan ke dalam kolom. Hasil kuantitatif sampel dideteksi memakai detector FID. Page 17
Prosedur Percobaan Pencampuran bahan kedalam equilibrium cell Pengadukkan campuran pada temperatur konstan 303-323 K selama 2 jam
Campuran dibiarkan hingga mencapai kesetimbangan selama 20 jam kemudian dipisahkan dengan corong pemisah Masing-masing sampel diuji komposisinya dengan analisa GC
Page 18
Bahan yang digunakan Bahan yang digunakan
Etanol Absolut 99,99%
-Caryophillene 98%
Aquabidest
Eugenol 98%
Page 19
Variabel percobaan Temperatur 303 K, 313 K, 323K pada tekanan atmosferis Persen berat ethanol 0%-50% % Massa RUN
Suhu(K)
Etanol
TOTAL
terhadap Air
(gram) Etanol
air
eugenol
caryophyllene
1
50
5
5
9
1
20
2
45
4.5
5.5
9
1
20
3
40
4
6
9
1
20
4
35
3.5
6.5
9
1
20
25
2.5
7.5
9
1
20
6
15
1.5
8.5
9
1
20
7
10
1
9
9
1
20
8
5
0.5
9.5
9
1
20
9
0
0
10
9
1
20
5
Page 20
Massa (gram)
303,313,323
RUN 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Page 21
Persen massa etanol terhadap air (%) 50 45 40 35 25 15 10 5 0
zi(% mol) z1 0.2334 0.2027 0.1740 0.1473 0.0988 0.0558 0.0362 0.0176 0.0000
z2 0.5964 0.6330 0.6672 0.6991 0.7571 0.8084 0.8319 0.8541 0.8751
z3 0.1177 0.1136 0.1097 0.1061 0.0996 0.0938 0.0912 0.0887 0.0863
z4 0.0526 0.0508 0.0491 0.0475 0.0445 0.0420 0.0408 0.0397 0.0386
Diagram blok penentuan parameter interaksi biner model UNIQUAC Ambil harga uij,uji
xi dari data eksperimen
Masukan R,T,ri,qi
τij = exp −
𝑢𝑖𝑗 𝑅×𝑇
τji = exp −
𝑧 𝑙𝑖 = 𝑟𝑖 − 𝑞𝑖 − 𝑟𝑖 − 1 2 𝑞𝑖 𝑥𝑖 𝑟𝑖 𝑥𝑖 𝜃𝑖 = ∅𝑖 = 𝑗 𝑞𝑗 𝑥𝑗 𝑗 𝑟𝑗 𝑥𝑗
∅𝑖 𝑧 𝜃𝑖 ∅𝑖 ln 𝛾𝑖 = 𝑙𝑛 + 𝑞𝑖 𝑙𝑛 + 𝑙𝑖 − 𝑥𝑖 2 ∅𝑖 𝑥𝑖
𝑢𝑗𝑖 𝑅×𝑇
𝑚
𝑥𝑗 𝑙𝑗 + 𝑞𝑖 1 − 𝑙𝑛 𝑗
𝜃𝑗 𝜏𝑗𝑖 − 𝑗=1
𝑀
2
𝑂𝐹 =
𝑥𝑖𝑗𝑘 − 𝑥𝑖𝑗𝑘 𝑘=1 𝑗=1 𝑖=1
𝑚 𝑗=1
𝜃𝑗 𝜏𝑗𝑖 𝑚 𝑘=1 𝜃𝑘 𝜏𝑘𝑗
Minimum T y
Berdasarkan i terhitung Hitung xi kedua fase
Page 22
4
Print uij, uji
2
Diagram blok penentuan parameter interaksi biner model NRTL Ambil harga , gij,gji
Masukan harga R dan T
𝑔
𝑖𝑗 τij = 𝑅×𝑇
𝑔
𝑗𝑖 τji =𝑅×𝑇
𝑚 𝑗=1 𝜏𝑗𝑖 𝐺𝑗𝑖 𝑥𝑗 𝑚 𝐺 𝑥 𝑙=1 𝑙𝑖 𝑙
ln γi =
+
𝑥𝑗 𝐺𝑗𝑖 𝑚 𝑚 𝑗=1 𝑙=1 𝐺𝑙𝑗 𝑥𝑙
𝜏𝑖𝑗 −
𝑚 𝑥 𝜏 𝐺 𝑛=1 𝑛 𝑛𝑗 𝑛𝑗 𝑚 𝐺 𝑥 𝑙=1 𝑙𝑗 𝑙
Gij = exp(-ατij) Gji = exp(-ατji) Berdasarkan i terhitung Hitung xi kedua fase 𝑀
2
4
𝑂𝐹 =
𝑥𝑖𝑗𝑘 − 𝑥𝑖𝑗𝑘
2
𝑘=1 𝑗=1 𝑖=1
Minimum T
Page 23
Didapatkan gji,gji, I masing masing
Y
xi dari data experimen
Hasil Percobaan Suhu 303 K fase atas
fase bawah
No sampel
%etanol terhadap air(%)
x1
x2
x3
x4
x1
x2
x3
x4
1
50
0.0092
0
0.1527
0.8381
0.2882
0.0190
0.4249
0.2679
2
40
0.0046
0
0.1439
0.8515
0.2665
0.0200
0.3167
0.3968
3
35
0.0024
0
0.1528
0.8448
0.2979
0.0243
0.2982
0.3797
4
25
0.0018
0
0.1341
0.8641
0.3314
0.0257
0.3028
0.3401
5
10
0.0012
0
0.0968
0.9020
0.2189
0.0187
0.2421
0.5203
6
0
0.0001
0
0
0.9999
0.3007
0.0274
0
0.6719
Suhu 313 K
Page 24
fase atas
fase bawah
No sampel
%etanol terhadap air(%)
x1
x2
x3
x4
x1
x2
x3
x4
1
50
0.0005
0
0.3676
0.6319
0.1422
0.0169
0.1874
0.6535
2
45
0.0011
0
0.4701
0.5288
0.1885
0.0206
0.2016
0.5893
3
35
0.0005
0
0.7310
0.2686
0.3306
0.0373
0.1793
0.4528
4
25
0.0011
0
0.1193
0.8796
0.2892
0.0308
0.0836
0.5964
5
10
0.0001
0
0.0435
0.9565
0.0019
0.0004
0.0652
0.9324
6
0
0.0001
0
0
0.9999
0.0016
0.0096
0
0.9878
Suhu 323 K
Page 25
fase atas
fase bawah
No sampel
%etanol terhadap air(%)
x1
x2
x3
x4
x1
x2
x3
x4
1
50
0.0004
0
0.3556
0.6440
0.1589
0.0186
0.1300
0.6925
2
40
0.0004
0
0.4214
0.5781
0.1962
0.0200
0.0883
0.6954
3
35
0.0001
0
0.2720
0.7279
0.3926
0.0392
0.0415
0.5267
4
25
0.0001
0
0.0961
0.9038
0.3001
0.0315
0.0817
0.5867
5
10
0
0
0.0820
0.9180
0.4496
0.0470
0.0478
0.4557
6
0
0.0001
0
0
0.9999
0.5162
0.0531
0
0.4257
Parameter interaksi NRTL dan UNIQUAC suhu (K)
komp
NRTL parameter gij
303
313
323
Page 26
RMSD
gji
UNIQUAC parameter uij
1-2
74.7762
84.6383
58.9228
284.5346
1-3
0.0629
152.9515
4270.1050
4068.9418
1-4
149.2712
67.4961
41.7040
730.9369
1360.0510
0.1349
0.1164
2-3
169.2697
42.5436
2-4
107.4750
174.4906
1162.5530
3193.3668
3-4
126.5016
136.5694
0.0034
0.0672
1-2
0.3100
727.4791
2.0423
1.2789
1-3
0.6831
56.7355
0.0969
0.0833
1-4
0.0029
0.0022
0.0024
0.0012
2-3
122.6748
1.0023
0.0024
1002.0663
2-4
2.6126
96.5466
0.0022
3142.5434
3-4
0.9554
9.9495
1.1214
0.1661
1-2
0.9841
95153.2850
1002.0060
0.0024
1-3
0.4732
1.3713
3142.5430
1.0022
0.1661
3.1319
0.0927
0.1276
RMSD
uji
1-4
0.0034
0.0035
2-3
0.0099
11.9455
0.0024
1.2775
2-4
0.0099
52.6536
0.0022
0.0631
3-4
0.0702
2.5382
1.1319
1.9984
0.0916
0.1062
0.1154
Parameter Secara Simultan
Komp
NRTL parameter gij
RMSD
gji
UNIQUAC parameter uij
uji
1-2
116.6867
14.4053
786.3166
116.9571
1-3
52.4619
68.7972
88.8051
66.4551
1-4
112.3189
10.6422
119.6105
349.8787
0.1041
Page 27
RMSD
0.0875
2-3
7.337288
153.4714
87.1750
59.0801
2-4
98.3025
222.6869
21346.71
19226.68
3-4
70.9184
67.2916
223.4177
27.0947
Hasil prediksi kesetimbangan (NRTL) suhu (K)
303
fase atas x2 x3
x1
x1
x4
0.5347
0.0405
0.0480
0.3768
0.5468
0.0182
0.0452
0.3898
0.1892
0.0712
0.0742
0.6654
0.1903
0.0298
0.0717
0.7083
0.1669
0.0714
0.0778
0.6840
0.1682
0.0278
0.0758
0.7282
0.1169
0.0716
0.0714
0.7402
0.1180
0.0267
0.0696
0.7857
0.0352
0.0856
0.0602
0.8189
0.0352
0.0350
0.0581
0.8717
0
0.0404
0.0691
0.8905
0
0.0065
0.0684
0.9251
fase atas
suhu (K)
313
x1 0.4974 0.1803 0.2597 0.0770 0.0003 0 suhu (K)
323
Page 28
x4
fase bawah x2 x3
x2 0.0039 0.0135 0.0229 0.0207 0.0034 0.0610
fase bawah
x3 0.1884 0.1655 0.1062 0.1459 0.0042 0.0327
x4 0.3103 0.6406 0.6112 0.7564 0.9921 0.9063
x1 0.4984 0.1800 0.2625 0.0766 0.0003 0
x2 0.0016 0.0051 0.0065 0.0053 0.0028 0.0597
x3 0.1887 0.1662 0.1062 0.1469 0.0041 0.0326
fase atas x1 0.4858 0.3008 0.2558 0.1436 0.0042 0
x2 0.0004 0.0008 0.0017 0.0020 0.0002 0.0043
x3 0.1866 0.1090 0.0969 0.2335 0.0096 0.1742
x4 0.3113 0.6487 0.6249 0.7712 0.9928 0.9078 fase bawah
x4 0.3272 0.5894 0.6456 0.6209 0.9861 0.8214
x1 0.4860 0.3009 0.2560 0.1437 0.0042 0
x2 0 0 0 0 0 0
x3 0.1866 0.1090 0.0969 0.2339 0.0096 0.1747
x4 0.3274 0.5901 0.6471 0.6224 0.9863 0.8253
Prediksi kesetimbangan UNIQUAC suhu (K)
303
x1
313
323
Page 29
x1 0.1144 0.0360 0.0442 0.0288 0.0316 0.0432
x2 0.0000 0.0568 0.0771 0.0715 0.0974 0.0823
fase bawah x3 0.0296 0.5161 0.6169 0.4745 0.3225 0.1805
fase atas
suhu (K)
suhu (K)
fase atas
x2
x4 0.8559 0.3911 0.2618 0.4251 0.5486 0.6940
x1 0.0216 0.0140 0.0015 0.0276 0.0314 0.0327
x2 0.0000 0.0778 0.0043 0.0790 0.1188 0.1866
fase bawah x3
x4
x1
x2
x3
x4
0.0006
0.0000016
0.4071
0.5923
0.0005
0.0000016
0.3913
0.6082
0.0012
0.0000006
0.5213
0.4775
0.0012
0.0000006
0.5061
0.4927
0.0005
0.0000020
0.8118
0.1877
0.3379
0.0000010
0.5713
0.0907
0.0012
0.0000015
0.1306
0.8681
0.0018
0.0000014
0.1538
0.8444
0.0001
0.0000016
0.0462
0.9537
0.0001
0.0000016
0.0432
0.9567
0
0.0000016
0.0010
0.9990
0
0.0000016
0.0009
0.9991
fase atas
fase bawah
x1
x2
x3
x4
x1
x2
x3
x4
0.0004
0.0009
0.3553
0.6435
0.0004
0.0009
0.3564
0.6423
0.0004
0.0008
0.4211
0.5777
0.0004
0.0008
0.4162
0.5826
0.0001
0.0009
0.2718
0.7273
0.0002
0.0008
0.3253
0.6737
0.0001
0.0009
0.0960
0.9031
0.0002
0.0008
0.1256
0.8734
0.0000
0.0008
0.0819
0.9173
0.4534
0.0004
0.0695
0.4766
0
0.0008
0.0008
0.9983
0
0.0008
0.0017
0.9975
x3 0.4892 0.2896 0.2668 0.4208 0.4806 0.4881
x4 0.4892 0.6186 0.7274 0.4725 0.3691 0.2926
Kesimpulan Dari eksperimen dan prediksi yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1.
Didapatkan hasil kesetimbangan cair-cair sistem Eugenol(1) + β-Caryophyllene(2) + Etanol(3) + Air (4).
2.
Secara keseluruhan berdasarkan perhitungan %RMSD secara simultan yang berkisar dari 0,0875-0,1041 lebih baik daripada %RMSD yang dihitung tiap suhu yang berkisar dari 0,0916-0,1276 » Pada suhu 303 K perhitungan untuk sistem ini lebih baik model UNIQUAC dengan RMSD 0,0916 sedangkan untuk model NRTL RMSD didapatkan 0,1164. » Pada suhu 313 K perhitungan untuk sistem ini lebih baik model NRTL dengan RMSD 0,0927 sedangkan untuk model UNIQUAC RMSD didapatkan 0,1062. » Pada suhu 323 K perhitungan untuk sistem ini lebih baik model UNIQUAC dengan RMSD 0,1154 sedangkan untuk model NRTL RMSD didapatkan 0,1276. » Secara simultan didapatkan perhitungan untuk sistem ini lebih baik model UNIQUAC dengan RMSD 0,0875 sedangkan untuk model NRTL RMSD didapatkan 0,1041.
Page 30
Page 31
Data komposisi sample berdasarkan lama pengambilan sampel (sebagai dasar lamanya pengambilan sample ketika telah mencapai kesetimbangan) No sampel
Page 32
Waktu (jam )
Komposisi (% area) Etanol 2,61 3,23
Air 95,63 95,29
2a top 2c top
20 24
Eugenol 0 0
3a top 3c top
22 44
0 0
6,20 5,60
92.28 92.31
7a top 7c top
22 46
0.85 0.65
15,59 15,77
82,62 83.23
8a top 8c top
20 44
0.94 0,93
18,54 18,24
80,19 79,60
21a top 21c top
20 24
0.36 0.33
10,59 10,48
87.95 88.17
22 top 22 top
20 24
0.33 0.38
10,50 9.910
88.23 88.73
2b bot 2d bot
20 24
93,57 92.9
2,37 2.32
3,57 3.26
3b bot 3d bot
22 44
92.63 92.92
4.79 5.42
1.24 1.29
8b bot 8d bot
20 44
61.11 61.20
22.32 23.07
15.64 15.43
Carrier Gas
Harus inert : N2, He, Ar, CO2 Pemilihan berdasarkan tipe detektor yang digunakan Terdapat MS yang menyaring impurities Untuk efisiensi kolom, sampel tidak boleh terlalu banyak dan harus masuk ke dalam kolom dalam bentuk gas Sampel yang terlalu banyak dapat menyebabkan bond broodening dan lost of resolution Metode injeksi yang paling umum adalah dengan menggunakan microsyringe untuk menginjeksikan sampel melalui rubber septum kedalam flash vaporizer spot pada bagian atas kolom Temperatur sampel port biasanya 50oC dari titik didih komponen volatile paling sedikit pada sampel Untuk packed column 10-20 microliter dan pada capilarity column 10-3 microliter
Page 33
Column
Untuk hasil yang presisi temperatur kolom harus dikontrol dalam 10o Temperatur optimum kolom bergantung pada titik didih sampel sebagai acuan rule of thumb = temperatur sedikit diatas titik didih rata-rata sampel dalam elution time
Temperatur minimum memberikan hasil yang baik tetapi menaikkan elution time Jika sampel mempunyai jangkauan titik didih yang besar, pengontrolan atau pemograman suhu dapat digunakan
Page 34
Detector
Different detector different type selectivity – Non selective detector merespon semua senyawa kecuali carrier gas – Selective Detector merespon banyak komponen yang sifat fisika dan kimia sama – Specific Detector merespon 1 komponen saja Concentration dependent detector tidak menghancurkan sampel Mass flow dependent detector manghancurkan sampel
Page 35
FID (Flame Ionization Detector) Keluaran dari kolom dicampur dengan Hidrogen kemudian dibakar. Komponen organic dibakar dalam api menghasilkan ion dari elektron yang menghasilkan listrik. Potensial listrik yang dihasilkan dikumpulkan dengan electrode collector letaknya ada diatas api. FID – mass sensitive bukan konsentrasi sensitive – Keuntungannya perubahan pada flow rate mobile phase tidak mempengaruhi respon detektor – Detector yang memiliki sensitivitas tinggi, sering digunakan
– Mudah digunakan, tetapi menghancurkan sampel – Diletakkan dibelakang karena sifat yang menghancurkan sampel biasanya didepannya ada detektor lagi seperti TCD(Thermal Conductivity Detector) – Sensitif H2O, CO2, SO2, CO, N karena tidak bisa diionkan/dioksidasi dengan api
Page 36
Rumus Umum NRTL : ln γi =
𝑚 𝑗=1 𝜏𝑗𝑖 𝐺𝑗𝑖 𝑥𝑗 𝑚 𝐺 𝑥 𝑙=1 𝑙𝑖 𝑙
+
𝑥𝑗 𝐺𝑗𝑖 𝑚 𝑗=1 𝑚 𝐺 𝑥 𝑙=1 𝑙𝑗 𝑙
𝜏𝑖𝑗 −
𝑚 𝑥 𝜏 𝐺 𝑛=1 𝑛 𝑛𝑗 𝑛𝑗 𝑚 𝐺 𝑥 𝑙=1 𝑙𝑗 𝑙
Penjabaran NRTL 4 komponen 𝑙𝑛𝛾1 =
Page 37
𝜏21 𝐺21 𝑥2 + 𝜏31 𝐺31 𝑥3 + 𝜏41 𝐺41 𝑥4 𝑥1 + 𝐺21 𝑥2 + 𝐺31 𝑥3 + 𝐺41 𝑥4 +
𝑥1 𝜏21 𝐺21 𝑥2 + 𝜏31 𝐺31 𝑥3 + 𝜏41 𝐺41 𝑥4 − 𝑥1 + 𝐺21 𝑥2 + 𝐺31 𝑥3 + 𝐺41 𝑥4 𝑥1 + 𝐺21 𝑥2 + 𝐺31 𝑥3 + 𝐺41 𝑥4
+
𝑥2 𝐺21 𝜏12 𝐺12 𝑥1 + 𝜏32 𝐺32 𝑥3 + 𝜏42 𝐺42 𝑥4 𝜏12 − 𝑥1 𝐺12 + 𝑥2 + 𝐺32 𝑥3 + 𝐺42 𝑥4 𝑥1 𝐺12 + 𝑥2 + 𝐺32 𝑥3 + 𝐺42 𝑥4
+
𝑥3 𝐺31 𝜏13 𝐺13 𝑥1 + 𝜏23 𝐺23 𝑥2 + 𝜏43 𝐺43 𝑥4 𝜏13 − 𝑥1 𝐺13 + 𝐺23 𝑥2 + 𝑥3 + 𝐺43 𝑥4 𝑥1 𝐺13 + 𝐺23 𝑥2 + 𝑥3 + 𝐺43 𝑥4
+
𝑥4 𝐺41 𝜏14 𝐺14 𝑥1 + 𝜏24 𝐺24 𝑥2 + 𝜏34 𝐺34 𝑥3 𝜏14 − 𝑥1 𝐺14 + 𝐺24 𝑥2 + 𝐺34 𝑥3 + 𝑥4 𝑥1 𝐺14 + 𝐺24 𝑥2 + 𝐺34 𝑥3 + 𝑥4
Rumus Umum UNIQUAC ln 𝛾𝑖 = 𝑙𝑛
∅𝑖 𝑥𝑖
𝑧 2
+ 𝑞𝑖 𝑙𝑛
𝜃𝑖 ∅𝑖
+ 𝑙𝑖 −
∅𝑖 𝑥𝑖
𝑗 𝑥𝑗 𝑙𝑗
+ 𝑞𝑖 1 − 𝑙𝑛
𝑚 𝑗=1 𝜃𝑗 𝜏𝑗𝑖
−
𝜃𝑗 𝜏𝑗𝑖 𝑚 𝑗=1 𝑚 𝜃 𝜏 𝑘=1
𝑘 𝑘𝑗
Penjabaran UNIQUAC 4 komponen 𝑙𝑛𝛾1 = 𝑙𝑛
∅1 𝑧 𝜃1 ∅1 + 𝑞1 𝑙𝑛 + 𝑙1 − 𝑙 𝑥 + 𝑙2 𝑥2 + 𝑙3 𝑥3 + 𝑙4 𝑥4 𝑥1 2 ∅1 𝑥1 1 1 + 𝑞1 1 − 𝑙𝑛 𝜃1 𝜏11 + 𝜃2 𝜏21 + 𝜃3 𝜏31 + 𝜃4 𝜏41 − +
Page 38
𝜃1 𝜏11 𝜃2 𝜏21 + 𝜃1 𝜏11 + 𝜃2 𝜏21 + 𝜃3 𝜏31 + 𝜃4 𝜏41 𝜃1 𝜏12 + 𝜃2 𝜏22 + 𝜃3 𝜏32 + 𝜃4 𝜏42 𝜃3 𝜏31 𝜃4 𝜏41 + 𝜃1 𝜏13 + 𝜃2 𝜏23 + 𝜃3 𝜏33 + 𝜃4 𝜏43 𝜃1 𝜏14 + 𝜃2 𝜏24 + 𝜃3 𝜏34 + 𝜃4 𝜏44
Penyimpangan hasil eksperimen dan prediksi model NRTL Suhu 303 K
313 K
323 K
Page 39
% etanol terhadap air(%) 50 40 35 25 10 0
% etanol terhadap air(%) 50 45 35 25 10 0
% etanol terhadap air(%) 50 40 35 25 10 0
atas
Δx1
Δx2
0.5255 0.1846 0.1645 0.1150 0.0340 0.0001
bawah
Δx3
0.0595 0.0288 0.0286 0.0284 0.0144 0.0596
Δx4
0.1048 0.0697 0.0751 0.0627 0.0366 0.0309
0.2149 0.0040 0.3140 0.0150 0.1270 0.1086
Δx1 0.2728 0.0048 0.0636 0.1635 0.1092 0.4690
Δx2 0.0818 0.0702 0.0722 0.0733 0.0650 0.0935
atas Δx1 0.6606 0.1250 0.1700 0.0507 0.0001 0.0000
Δx2
0.0671 0.3547 0.6482 0.0253 0.0412 0.0189
Δx4 0.0116 0.0284 0.0909 0.1464 0.0122 0.0002
Δx1 0.5210 0.0630 0.1598 0.2378 0.0018 0.0016
Δx2
0.5977 0.1919 0.1432 0.0875 0.0344 0.0000
Δx2
0.0005 0.0005 0.0009 0.0012 0.0015 0.0018
Δx3
0.0140 0.0167 0.0316 0.0265 0.0011 0.0248
atas Δx1
0.4594 0.0679 0.0189 0.0196 0.0136 0.0638
Δx4 0.1943 0.0637 0.0805 0.1853 0.1063 0.4512
bawah Δx3
0.0058 0.0085 0.0155 0.0127 0.0018 0.0350
Δx3
0.1140 0.0862 0.0969 0.0104 0.0629 0.0187
Δx4 0.0070 0.0284 0.0888 0.1445 0.0121 0.0122
bawah Δx3
0.1349 0.3532 0.2188 0.0458 0.0035 0.0710
Δx4
0.0315 0.0588 0.0955 0.1528 0.2385 0.2832
Δx1
0.4395 0.0039 0.2493 0.2125 0.4151 0.5162
Δx2
0.0186 0.0200 0.0392 0.0315 0.0470 0.0531
Δx3
0.0909 0.0201 0.0117 0.0603 0.0306 0.0669
Δx4
0.0165 0.0580 0.1064 0.1654 0.2250 0.2915
Penyimpangan hasil eksperimen dan prediksi model UNIQUAC Suhu 303 K
313 K
323 K
Page 40
% etanol terhadap air(%) 50 40 35 25 10 0 % etanol terhadap air(%) 50 45 35 25 10 0 % etanol terhadap air(%) 50 40 35 25 10 0
atas Δx1 0.5255 0.1846 0.1645 0.1150 0.0340 0.0001
Δx2
bawah Δx3
0.0595 0.0288 0.0286 0.0284 0.0144 0.0596
0.1048 0.0697 0.0751 0.0627 0.0366 0.0309
Δx4 0.2149 0.0040 0.3140 0.0150 0.1270 0.1086
Δx1 0.0431 0.0008 0.0101 0.0258 0.0173 0.0742
Δx2 0.0818 0.0702 0.0722 0.0733 0.0650 0.0935
atas Δx1 0.6454 0.0212 0.0230 0.0078 0.0143 0.0000
Δx2
0.0404 0.0512 0.0315 0.0120 0.0048 0.0000
Δx4
Δx1
0.0106 0.0451 0.0290 0.1200 0.1347 0.1408
Δx2
0.0290 0.0010 0.0012 0.0009 0.0003 0.0000
Δx2 0.0011 0.0012 0.0019 0.0021 0.0023 0.0029
Δx3
0.0800 0.0265 0.0489 0.0445 0.0020 0.0016
0.0124 0.0124 0.0145 0.0230 0.0001 0.0093
Δx1
Δx2
atas
Δx1
0.4594 0.0679 0.0189 0.0196 0.0136 0.0638
Δx4 0.1943 0.0637 0.0805 0.1853 0.1063 0.4512
bawah Δx3
0.0081 0.0139 0.0351 0.0182 0.0006 0.0012
Δx3
Δx4
0.0288 0.0301 0.0437 0.0115 0.0103 0.0002
0.0074 0.0106 0.0435 0.0632 0.1038 0.1101
Δx3
Δx4
bawah
Δx3 0.3546 0.4197 0.2678 0.0949 0.0805 0.0008
Δx4 0.0086 0.0168 0.0132 0.0323 0.0167 0.0002
0.1297 0.1950 0.3915 0.0546 0.0820 0.0942
0.0180 0.0194 0.0382 0.0307 0.0461 0.0521
0.1291 0.0867 0.0374 0.0806 0.0465 0.0035
0.0179 0.0423 0.0597 0.0641 0.0877 0.1051
Diagram blok perhitungan komposisi
Masukan data zi
Trial β
ki =γiα/γiβ
x iα
=
f ( )
zi ki (1 )
zi 1 ki (1 )
f ( ) 0 Y
xi ( zi xi) /(1 )
Page 41
T
Diagram blok perhitungan komposisi
Masukan data zi
Trial β
ki =γiα/γiβ
x iα
=
f ( )
zi ki (1 )
zi 1 ki (1 )
f ( ) 0 Y
xi ( zi xi) /(1 )
Page 42
T
