PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA II MODUL 2
EQUILIBRIUM STILL
LABORATORIUM RISET DAN OPERASI TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UPN”VETERAN” JAWA TIMUR SURABAYA
EQUILIBRIUM STILL TUJUAN Percobaan ini bertujuan untuk memperoleh data keseimbangan larutan biner dan menentukan harga relative volatilitas. TEORI Proses pemisahan larutan biner (dua komponen) secara distilasi sering dijumpai dalam industri. Sebagai data dasar dalam penyelesaian persoalan distilasi adalah data keseimbangan antara fasa liquid dan fasa uap dari sistem yang didistilasi. Untuk sistem dua komponen A dan B (biner) dimana A adalah komponen yang lebih volatile ada pada kedua fasa, maka ada 4 variabel dalam system ini yaitu tekanan, temperature, konsentrasi A dalam liquid (x) dan konsentrasi A dalam fasa uap (y). Data keseimbangan umumnya dinyatakan dengan dengan temperature dan konsentrasi pada tekanan konstan, atau dapat pula dinyatakan dengan grafik antara konsentrasi fasa uap (y) vs konsentrasi fasa liquid (x). Beberapa cara untuk membuat kurva keseimbangan, antara lain dengan : Hukum Roult, Relative Volatilitas, Hukum Henry dan Ratio Keseimbangan Uapliquid. Pada percobaan equilibrium still prinsip yang digunakan adalah prinsip distilasi sistem binair. Kita akan menampilkan mengenai teori distilasi, kesetim-bangan dan yang lainya yang berhubungan dengan percobaan equilibrium still. Distilasi adalah suatu proses yang bertujuan memisahkan suatu campuran liquid yang "misisible" dan "volatile" menjadi komponen masing-masing. Sebagai syarat dari pemisahan suatu komponen larutan distilasi adalah komposisi uapnya harus berbeda
dengan komposisi liquidanya pada saat terjadi kesetimbangan. Jika
komposisi uap sama dengan komposisi liquidanya maka proses distilasi tidak akan berhasil. Secara teoritis, destilasi tidak akan menghasilkan produk yang benar dan murni 100% karena makin mendekati kemurnian maka semakin besar pula usaha yang di perlukan.
Suatu kesetimbangan uap-liquida sangat ditentukan oleh hukum fasa, yang dirumuskan sebagai berikut : F=C–P+2 Dimana , F = Jumlah derajad kebebasan C = Jumlah komponen P = Jumlah fasa Pada percobaan equilibrum still, yang di bicarakan adalah sistem biner, jadi untuk penerepan persamaan di atas adalah C=2 dan P=2 sehingga jika dimasukan ke dalam persamaan diatas, diperoleh hasil F = 2 – 2 + 2 =2. Komponen A dan B, dimana komponen A adalah yang lebih volatile dari pada komponen, maka ada 4 variabel yang berpengaruh dalam sistem ini, yaitu Tekanan ( P ), Temperatur ( T ), Konsentrasi komponen A dalam fasa liquida ( X ) dan konsentrasi komponen A dalam uap ( Y ). Data kesetimbangan biasanya dinyatakan dengan temperatur dan konsentrasi pada tekanan konstan atau dapat pula dinyatakan dalam grafik antara konsentrasi fasa uap ( Y ) vs konsentrasi fasa liquida ( X ).
Y Y
X
X
(a)
(b) Gambar Garis Operasi dan Kesetimbangan
Gambar garis operasi dan kesetimbangan a. Untuk distilat b. Untuk absorbsi gas c. Untuk desorpsi
X
(c)
Ada beberapa cara untuk membuat kurva kesetimbangan, antara lain : a. Dengan Vapour – Liquida Equilibrium Ratio Apabila fasa liquida dan uap tidak mengikuti hukum Roult, maka dapat digunakan "Vapour – Liquida Equilibrum Ratio", K yang dirumuskan sebagai YA = KA x XA, dimana
XA
1 KB K A KB
Harga K dapat diperoleh dengan cara perhitungan thermodinamika tergantung pada suhu dan tekanan sistem. Untuk harga K dapat dilihat pada perry 3 rd ed. P.569 b. Dengan Hukum Roult Berdasarkan hukum Roult untuk larutan ideal dan biner PA = PAo x XA PA = tekanan partial komponen A dalam uap PAo = tekanan uap murni komponen A pada suhu yang sama XA = mol fraksi komponen A dalam liquida. Sedangkan, YA
PA PA X A P X A A PA PB PA X A PB (1 X A ) PB
Dimana, YA = mole fraksi komponen A dalam liquida P = tekanan total sistem Karena tekanan uap komponen tergantung pada temperaturnya, maka untuk larutan yang dianggap ideal dapat di gambarkan kurva keserimbangan. c. Dengan Relative Volatile Merupakan salah satu pengukuran secara numerik yang disebut faktor pemisahan atau dalam kasus distilasi disebut relative volatile. Ratio konsentrasi A dan B dalam satu fase terhadap yang lainya disebut relative volatility.
Y * (1 Y *) Y * (1 X *) X* X * (1 Y *) (1 X *)
Y* = mole fraksi komponen dalam fase uap / vapour X* = mole fraksi komponen dalam fasa liquida. d. Dengan Hukum Henry Hukum lain yang hampir sama dengan hukum Roult adalah hukum Henry, PA = H x XA
Dimana :
PA = tekanan partial komponen A N = konstanta Henry pada suhu tertentu XA = mole fraksi A
Pada kenyataanya, hukum Henry ini berlaku dengan baik bila harga XA kecil dan sebaliknya hukum Henty akan berlaku dengan baik bila harga XB kecil. PROSEDUR Bahan-bahan Yang Digunakan 1.
Asam Asetat
2.
Aquadest
3.
NaOH padat
4.
Indikator PP
Gambar . Alat Equilibrium Still Keterangan :
5.
Beaker glass
1.
Kompor listrik
6.
Condensor tegak
2.
Termometer
7.
Condensor miring
3.
Labu leher tiga
4.
Divider
Cara Melakukan Percobaan 1. Labu distilasi diisi dengan larutan biner (air-asam asetat) pada konsentrasi tertentu. 2. Panaskan larutan hingga mencapai titik didihnya dan terbentuk distilat, selanjutnya biarkan beberapa menit sampai keadaan steady (catat suhu dalam keadaan konstan ini) 3. Ambil sample dari bagian atas (distilat) yang keluar melewati kondensor dan sample dari labu (residu) pada saat yang bersamaan sekitar 15 cc, biarkan dingin dan kemudian ambil 5 cc untuk penentuan konsentrasinya (titrasi dengan NaOH 1 N) 4. Percobaan diulang dengan variasi konsentrasi umpan.
Tugas. 1. Buat grafik antara konsentrasi fase uap (Y) vs konsentrasi fase liquid (X) dan grafik antara temperature (T) vs XY 2. Tentukan harga relative volatilitas air terhadap asam asetat.
DAFTAR PUSTAKA
Foust Alains. “Principles of Unit Operation”. John Willey and Sons. Musfil, A Syukur M. ENG. Sc, “Diklat Kuliah Operasi Teknik Kimia III bab III. Destilasi, pp. 1 – 15”. Fakultas Teknik Kimia UPN “VETERAN” JATIM. Perry R. H. “Chemical Engineers Hand Book, edisi 6”. Mc-Graw Hill.
Warren L. Mc. Cabe, Julian C. Smith, Peter Harriot. 1993. “Unit Operation of Chemical Enginnering, 5th edition, PP 501 – 505”. Mc-Graw Hill. Hc.
