PENYERAPAN GAS SOZ TINTUK MENANGGULANGI PENCEMARAN
_ .
U
DARA
NaniMulyaningsih
Fukultas Teknik Universilas Tidar Mageiitrg
ABSTRACT Iintironment pollution beside ha.s some harmfult ffiq -alsofor the human heing, livesrock and vegetation,- in set,eror cases causes material disadvantages. ,so:, is one of the industrial v'astes trhich can pollute the aTr. To ellininate this po!luranr absctrption proce.ss can be used. This paper v,ill discuss some experimenral results of the so ab.sorprion process in laboratory and pilot plant scales. Lime, double alkaliand other alkoline solution have been used as absorprion. Ke_yvord.s
..
T'he SO2, chemislry
solution, ab.sorpsi
A. PENDAHULUAN Di Indonesia masalah Iingkungan hidup, baru banyak dibicarakan
dalam tahun seribu sembilan ratus tujuh puluhan. berarti sudah ketinggalan sepuluh tahun dari negara-negara maju yang sudah memperrnasalahkannya sejak adanya gerekan untuk keserasian lingkungan hidup di tahun enarn puluhan. Meskipun demikian, pernerintah kini rrulai menyaciari akan kepentingan arti kelestarian suatu
lingkungan khususnva di burni Indonesia ini. lvienurut pemiapat beberapa ahli rinskungan- suatu lir:gkrrngan dikatakan .sudah fe;cemari. apabila ke dalar:r linskrrngan termasuk rnasuk kontaminan-kuntanrinalr ./ang'dapat mengransgu llehidupan baik tttanusia, turlbuh-turnbuhan, lraupun he',r,il!r ,rang ad:r cil lrngkungan tcrsehut. Akan tetapi apabrla diteliti lebih nicndalanr lagr. pencer.naran iinrrklrnsan brrkan-saia rnernbahal.akarr i.ragi trakhirik hidup. i.etapi juga men gal.i ball:an kerugi an m atc n vzrn g t : ciak :;cd r L i t ul.,r l ah n,,,a .j
9l
l?tl.23.
No.
l, l5 hlurar 2005 ('l ulrtrtt
ka l2) ;9_1-102
Salah satu contoh kontaminan yang dapat menimbulkan
pencemaran lingkungan adalah gas So2. Kerugian yang ditirnbulkan oleh Soz ini adalah : untuk manusia misalnya, kandungan gas So2 di udara bebas sebesar 0,21 pprn dalarn waktu 24 jam-dapit menimbulkan
gangguan terhadap kesehatan, sedangkan terhadap
bahan-bahan
konstruksi yang terbuat dari logam, misarnya jembatan, gedung-gedung, tiang. pancang, kendaraan bermotor dan -lain-lain, gas *i aupii menimbulkan korosi.
Adanya akibat negatif yang ditimbulkan oreh gas So: ini mendorong dilakukannya usaha-usaha penanggulangannya. Berbagai cara telah dilakukan untuk mencegah tercemarnya udara bteh gas sb2 buangan industriini antara lain dengan : l. Merubah gas SO2 menjadi HzSO+ atau S. 2. Menyerap (absorpsi) gas SO2 dengan larutan kirnia. Meskipun cara yang pertama kelihatannya lebih menguntungkan. tetapi proses ini baru ekonomis pada kapasitas dan konsentraii gas So: tertentu. sehinggb dalarn beberapa hal terpaksa dipilih cara kedua yaitu cara pen)/erapan.
Prinsip yang digunakan dalarn absorpsi
So: ini
adalah
rnengkontakkan campuran gas yang mengandung So2, dengan laruian kimia tertentu ke dalam suatu alat. Akibat dari kontak ini. gai So2 yang terdapat dalarn campuran gas akan diserap oleh larutan- sehing_eu gui yang keluar dari alat absorpsi akan bebas dari SO:. suatg langkah nyata untuk membantu menangqula'gi .Sebagai masalah pencemaran udara yang diakibatkan oleh gas SC:, inaki drlakukan dalarn skala laboratoriuln untuk selanjutrrl:a diaplikasikan dalarn skala yang lebjh besar uuitu dr pilot pllani
I}.
a.
PEIIBAFIIi^SAI{
['rinsip
Proses Absorgrsi
Proses abscrpsi adalah' sual.u proses di rnar,a calrpuran eas dikcntakkarr ciengan larrrian [iirnia tertcnru di tialarn sLratu aiat. Tuiuan ciriri proses absorpv -' ini arjalah unluk rnenrincialil,an Lornporren-konrncncn tenanlu ceri lasa gas li,: f asa l;ii-rittrn
l)atD'erupatt
(ia'
501 I /rttttk lletrcurggulatr,;yi
.
.(Ntuti A,lttlruttittgsih)
Penerapan proses absorpsi ini banyak sekali dijurnpai di industri, misalnya untuk menghilangkan suatu gas dari campuran gas lainnya.
b.
Mekanisme Absorpsi S02
Telah diketahui bahwa SO: dapat bereaksi dengan air membentuk asam sulfit, dan mekanisrne reaksi yang terjadi pada saat SO2 di absorpsi oleh air adalah sebagai berikut -
'gas
Tahap Pertama : Diffusi gas SO2 dari fasa gas ke fasa larutan SOz <+ SO: .. (1) fasa gas fasa larutan
Tahap Kedua
:
Reaksi antara SO2 dengan air membentuk asam sulfit SO2 + HzO c> H2SO: (2)
Tahap Ketiga : Reaksi ionisasi Asam Sulfit rnenjadi ion H* dan HSOrH2SOr <+ H- + HSO. (3) Tahap Keempat: Reaksi ionisasi bisulfit menjadi ion H+ dan SOrI{2SO; <+ 2H* + SOr . (4) Feralatan Absorpsi Untuk rnendapatkan laju absorpsi yang makin besar perlu ditirnjang de'ngan alat yang dapat mernberikan kontak yang baik antara gas ciengan larutan. Untuk trrjuan ini dapat digunakan beberapa ala! absorpsi gas, lnisainva ''Packed '1-o\\,er", "Plate Colurnn" dan "Spray Coh:rnn". Akan tetapi untuk gas yang mempuri-\:ai lceiarutan vang rendah sepe,-ti gas SO1. akan lebiir iiaik jika digunakan aier ab:orpsi Packecl Tou,er aiau Flate Column karena ki;niali ]'ang drberikan, oleh alat ini. relatif lebih baik jika d ibiincii n sk.1 11 del.irau al at a b:;orps i Sp.111.1' Co urnrr 1
9:
trbl. 23, No.l, I5 Nleuet 2005 ('lohun ke t2) :93_t02
Garnbar
I
adalah absorpsi yang disebut sebagai packed Tower.
Alat ini merupakan suatu kolom dengan diameteibiasanya antara
4
inci sampai 20 kaki. Bagian dalam alat ini diisi dengan packing, yaitu suatu bahan yang mempunyai ruas permukaan persatuan volume cukup besar. Fungsi packing adalah untuk r"*p"ib.rar luas kontak antara fasa gas dengan fasa cairan di daiam kolom. untuk nlengisikan packing ke dalam korom dapat dilakukan secara acak atau secara teratur. Packed tower ini.bisa dioperasikan dengan 2 cara yaitu cara aliran searah (cocunent) atau dengan cara aliran berlawanan arah (counter current). pada u*u*nyu- operasi dengan aliran berlawanan arah lebih rnenguntungkan kur"nu perbedaan antara konsentrasi gas Soz dalam cairan yang memasuki aiat dengan konsentrasi gas so2 daiam cairan yang keluai dari alat, masih ,ufup besar sehingga komponen So2 ]ang dapat dipindahkan dari fasa gai ke fasa cairan akan lebih besar.
Cairan
*osil[.
96
l,en),erapan Gas SO: (Jntuk Merwttggtlattgi . .e{ani Mttlyatringsih)
Cairan
masuk
keluaf Gambar
d.
I.
PackeC Tower
Air Kapur sebagai Zat penyerap Di anfara zat-zat yang biasa digunakan iebagai penyerap gas So2 seperti air kapur, N&co:, NaHCor, Mgo ian'lain-lain, -air Penggunaan
kapur merupakan Tatyangparing rnurah dan mu-dah didapat. Dengan gas so2, air.kapur dapat bereaksi rnembentuk caSo3, atau CaSOa ftenuflrt reaksi-reaksi sebagai berikut:
SO2+H:O+HrSO: Ca(OH): + H:SO: -+ CaSO: +.2H:O CaSOr + '/zOz + CaSO+
Pernbakaran \arosit berlangsung parJa suhu g00 akan terjadi proses lnenurut reaksi KFerf SC;):(OH)6 +'KFe(SOa)2 + Fe2Or !J\r ul !_rr./;.Jl ---r K3so*,2KFe(-qfti:-+ I\IL\LIJ - l-€]Ur Fercr . _i5Ll.i 3so. .
.
lS(l.c,,2SC:- Ur
....(5)
.
(6)
... . (7)
- 900* i oi uini I 3Fl:O . . (g) (g)
...(lC) ad.riah iras sc-
saial'r saiL prCIiJuk dari proses Saiai.t pro'jes rleliorrip.osisi rleliorrip..,sisi tersei terselrut poiilil. p{,r(1r,rryang sentnu.ga sehing.ga gas 1'ang -y.'1ls ;:}iitn iiibLrans ;:iian drbilans harus drbersihkan t*rlebili ciail'lllr. siienra ti*t'i pr*sts ahsarpsi di siii dapar pat dilihat pada rlanrbar 2
97
I?tl. 23, No.l, l5 L4arct 2005 ('lalrun kc t2) :93-t02
llillll
./
Pr ckc d
towcr
tt lr il
ll
AA
rA\
Pompa
laru tEn
()uttthur
2.
Sl:cttiti.t)t'().\(.e;;l).\'ot'p.\i iitclt{.,qunLikun ttir./:rtprrr
9S
I ) e t t re
rapttr t (irz.r 5O1
(
;,A !
",!r,tggu
lan gi ... . (Nctn i
M
u
lyan
i t rys i h)
Packed torver yang digunakan di sini tingginya + I meter dan terbuat dari baja tahan karat. operasi percobaan yang berlangsung di sini adalah sebagai berikut Kapur dimasukkan ke dalam tangki larutan I dalam bentuk ,.milk of ,lime" "over flow" dari tangki larutan I menuju ke tangki larutan II, over flow dari tangki larutan ll menuju ke tangki larutan III. Diharapkan pada tangki dan ini partikel-partikel kapur dan caSo:/caSoa akan mengendap sehingga larutan air kapur yang dipompakan dari tangki III ke scrubber/absorber tidak terlaiu banyal mengandung partikel-partikel padat. Selama suhu <50o c dan pH > 8, larutan air kapur ini di daur ulangkan, akan tetapi bila suhunya naik atau pHnya turun, sebagian larutan yang keluar dari scrubber dibuang dan ditambahkan air kapur baru ke dalam tangki I. Endapan caso: / caso+ yang terkumpul pada tangki I, II maupun III servaktu-waktu dibuang. :
I
II
e. Hasil
Percobaan Dari percobaan yang teiah dilakukan idapa{ data bahrva proses absorpsi dengan menggunakan larutan air kapur inl telah malnpu menurunkan kadar Sor/Soz dalarn gas buangan seperti yang terlihat pada tabel L
'fabel
1
Kadar SO3 dalar,r gas buangan di pilot plant , pcngolahLn ,r'ai'osir dt Cjater
No
l-_ 2
3 ]
j
i
Tempat Pengambilan Contch
r-Selerunr me'rlaaukasci,rbb;f
----*
i
igqet*ksi dengan ahi y".ng iji,;rrnakan
),,_,_ -iak
-
iieluar dari s:rr:r;i):r tre'li'L:; r:et:r C:ri cc:colr! asap)-'
I Keluar dari sciubber (radrr.rs! *' ] me ter clari ceroDong asap
r' t.
ZN
1 10
,i
I l
9t
ppnr
1ppm
Y
adai
SC,r;
_ , _l
i
]
i
Ibl.23, No.t, I5 Mqru 2005 ('l'ahtttt ke /2):93_t02
+) **)
Alat yang digunakan hanya bisa mendeteksi kadar So: di bawah
80 pprn Contoh diambil pada daerah yang banyak asapnya.
Dari analisa terhadap kadar So+ dalam bijih dan hasir bakar, di dapat data bahwa. selama proses pembakara"n berlangsung teUadi proses dekomposisi batuan yarosit yang akan menghasil-kun i zoo tg untuk setiap 1 ton batuan yang dibakar. Secara teoritis, .sgt _ keb_utuhan kapur urrtuk menyerap gis sb2 tersebut adalah O,il ton cao per ton batuan. Dari percobaan di dapat bahwa kebutuhan cao di sini adalah 0,15 - 0,18 ton. per tbn batuan yang dibakar. Kebutuhan kfpur pada kenyataannya lebih besar dari kebutuhan teoritis karena sebagian kapur di sini bereaksi dengan gas co2, co, terbuang bersama.
Peng_gunaan larutan ..Double Alkali' sebagai Zat penyerap Proses Double .Alkali ini menggunakan Z jenis zat Limia yaitu NaoH dan kapur. Ada beberapa arasan *"ngupi sistim ini digunakan
untuk mengabsorpsi gas SOz. Alasan pertama, bahwa untuk . mengabsorpsr gas so2 ini diperlukan "Reliabilitas faktor" yang sangat tinggi artinya peraratan operasi harus dapat digunakan terus ff!enerus tanpa "shut dou'n". Penggunaan larutan kapur untuk mengabsorpsi gas so2 ternyata nrempunyai kelanahan. misalnya terjadinya pengerakan (scaring) dalam peralatan, terutama pada packeb tc*rrnya f.ung ,r.,.ngganggu kesinanrbungan proses absonpsi. Alasan kedua adalai eflfisie,si penghirangan gas Solnla. Untuk mengabsorpsi gas SO: ini ciipcrlukan larui.an yang mempunl,ai daya ali-rsorusi besar \4enur:t hasir percobaan skaia rneja di dapat ciata bahu'a NaOl'i lnerupakan zat penyerap gas SC): \,ar)g baik. Alasan ketiga, ad:rl;ih laktor bia-li. r'ernii'kaian turutan kapLir untuk trengabsorpsi g-as so2, lri31'gnr.'a rrratif rebih rcndar: jika dibandi'gl:an dc'gar airsorpsi oleh ia*rta' kirnia rainnl,a. I tlO
l)cn1'ert4xar ctt.s soz {lnttrk Metwtrggulttngi ....(Narr }r4ttl.1.t,tittgsih)
f.
Hasil Percobaan Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh hasil yang cukup baik yaitu kandungan gas So2 dalarn sas yang keluar dari alat packed Tower, dapat ditekan rnenjadi di barvah 0,01 ppm. Apabila konsentrasinya + 20 ppm, berarti alat ini mampu m.nghilangkan gas SO2 sebanyak+ 95 o7r.
C. SIMPULAN DAN SARAN Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Pengkilangan€as SO2 dapat dilakukan dengan cara absorpsi. 2. Daya absorpsi dari larutan Na2co3, NaoH dan KoH relatif lebih besar jika dibandingkan dengan larutan kapur atau air. 3. Laju absorpsi dipengaruhi oleh laju alir larutan dan tinggi packing yang digunakan. Makin besar laju alir larutan dan makin tinggi packing yang digunakan makin banyak gas so2 yang dapat diserap oleh larutan.
4. Dalam skala pilot plant, larutan kapur cukurp efektif untuk menangkap gas Sou, hanya masih dijumpai kesulitan-kesulitan khususnya yang menyangk*t masalah-masalah teknis dan pembentukan kerak (scale).
Beberapa.saran yang dapat diajukan di sini adalah
1.
:2.
:
Sebeltirn memasuki unit scrubber" sebaiknva gas clibersihkan terlebih dahulu darr debu. Adanya debu di daram gas, dapat nienimbulkan penyumbatan pada luhang-iubang pen\/f;rnprot dan kadang-kadang debu ini ciapat bereaksi denga.n Iarulan. Apabiia CaSOr hasil proscs absorpsi ini akan dirnirn.ta.:rtkat sebaeaj Casor" maka harus ar,ia rrnit r:ksirlasi ir;11s irkan nieruiiail caSo, rtrenjadi CaSOl.
icr
Ibl.
23,
No.l, l5 Mtu.et 2005 ('l'ehun kc l2) : 93-t02
DAFTAR PUSTAKA I
Brown, W.D. and Brown, E.l-., IMM Bulettin, Januari, hal72 -79. Cornell, C.G. and Dahlerom, D.A., 1970, (l.hernical Engineering Progre.ts, Volurne 69, No. 12 hal 47 - 53. Larian, M.G, 1959. [-undatnentd of Chentical lingineering Operution, Asian ed. Maruzen Co. Ltd, Tokyo, Hal. 495 - 527. Ledbeller, J.O., 1974, Air Pulltion, Yol. 2, Maret Dekker Inc., New York, hal 3-21,97-120. Peter, M.S., 1968, Plant Design antl Eamomics for ()hentical Engineering,2 ed, Tosho Printing Co. Ltd., Tokyo, hal. 605 - 675. Selmect, J.G., and Stewar, D.A., Chernical lingineering Progress, Februari, hal. 4l-45 Whitney, R.P. and Vivian, J.8.,1949, ()henicul f:ngineering l]r;g. Vol.
45,hal.32:
l0l
!.
''
