equilibrium still - E-learning UPN JATIM

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.