Lewati ke menu navigasi utama Lewati ke konten utama Lewati ke footer situs
Logo Header Halaman

Artikel penelitian

Vol 11 No 2 (2017): Volume 11, Number 2, 2017

Adsorpsi air dari campuran uap etanol-air dengan zeolit sintetis 4A pada packed bed dalam rangka produksi fuel grade ethanol

DOI
https://doi.org/10.22146/jrekpros.30344
Telah diserahkan
November 16, 2023
Diterbitkan
Desember 31, 2017

Abstrak

Etanol dapat digunakan sebagai bahan bakar jika memiliki kemurnian 99,5%, sedangkan dislitasi etanol akan terhenti pada titik azeotropnya, yaitu pada 95,6%. Adsorpsi molecular sieve adalah salah satu metode untuk memperoleh etanol dengan kadar diatas titik azeotrop. Adsorbent yang berfungsi sebagai molecular sieve adalah zeolit sintetis 4A. Adsorbent ini memiliki diameter pori sebesar 3,9 Ǻ, lalu air dan etanol masing-masing memiliki diameter molekul 2,75 Ǻ dan 4,4 Ǻ. Maka dari itu adsorbent bersifat selektif terhadap campuran etanol-air. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh etanol diatas titik azeotropnya serta mempelajari hubungan pengaruh laju alir (vz) dan suhu (T) terhadap perubahan harga koefisien transfer massa (kc), difusivitas radial (Der) dan konstanta henry (H’) yang bisa digunakan sebagai parameter dalam perancangan alat adsorpsi pada skala komersial. Percobaan ini dilakukan dengan cara menimbang zeolit 4A sebanyak 100 gram, lalu disusun  dan diukur tingginya pada packed bed columnadsorbent. Regulator pemanas dinyalakan dan diatur suhunya sampai konstan pada 80, 85, 90, 95 dan 1000C. Etanol 95,61% dengan volum 250 ml dimasukkan ke labu leher tiga, lalu dipanaskan sampai menguap. Pendingin balik dinyalakan dan diatur besarnya laju uap yang terbentuk dengan mengatur bukaan kran dan derajat voltase pada heating mantle. Besarnya laju aliran uap diatur pada 2, 4 dan 6 liter/menit. Produk ditampung dan diambil tiap menit sebagai sampel untuk dianalisis kadar etanolnya. Proses adsorpsi ini memberikan hasil tertinggi berupa etanol dengan kadar 99,40%. Laju alir uap 2 lpm dan suhu 800C adalah kombinasi yang optimal dalam penelitian ini karena banyak uap air yang teradsorpsi pada butir zeolit 4A yaitu 7,93 gram. Perhitungan secara numeris memberikan hasil bahwa nilai Der pada percobaan ini adalah 1,59.10-3 cm2/men, serta hubungan kc fungsi reynolds dan H’ fungsi suhu berturut-turut adalah sebagai berikut:

kc=7,95.10-3(ρ.vz.D/μ)0,164 dan H'=4,47.10-3.e(2565,26/T)

Referensi

  1. Abu-Lail L., Bergendahl, J. A., and Thompson, R.W., 2014, Mathematical modelling of chloroform adsorption onto fixed-bed columns of highly siliceous granular zeolites, Enviromental Progress & Sustainable Energy, 31 (4), 591-596.
  2. Castellan, G.W., 1982, Physical Chemistry, 3rd Ed, p. 427, Addison-Weasley Publising Company, Inc, New York.
  3. Cheknane, B., Baudu, M., Bouras, O., and Zermane, F., 2016, Modelling of basic green for dynamic sorption onto granular organoinorgano pillared clays (GOICs) in column reactor, Chem. Eng. J., 209, 7-12.
  4. Díaz, J.C., Gil-Chávez, I.D., Giraldo, L., and Moreno-Piraján, J. C., 2010, Separation of ethanol-water mixture using type-A zeolite molecular sieve, E. J. Chem., 7, 483-495.
  5. Flanigen, E.M., 1991, Zeolite and Molecular Sieves an Historical Perspective, New York : Elsevier Science.
  6. Foo, K.Y. and Hameed, B. H., 2010, Review insight into the modelling of adsorpstion isoterm system, Chem. Eng. J, 156, 2-0.
  7. Ivanova, E., Damgaliev, D., and Kostova, M., 2009, Adsorption separation of ethanol-water liquid mixtures by natural clinoptilolite, J. Univ. Chem. Technol. Met., 44, 267-274.
  8. Khaidir, 2011, Modifikasi Zeolit Alam Sebagai Material Molecular Sieve dan Aplikasinya Pada Proses Dehidrasi Bioetanol: Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor.
  9. Kohl, S., 2004, Ethanol Dehidration: Ethanol Today, Edition March 2004. http://www.ovsclub.com
  10. Mardina, P., 2007, Menentukan koefisien transfer massa dan diffusvitas efektif dari proses dekolorisasi zat warna, Info Teknik, Volume 8, 29-41.
  11. Mortimer, M. and Taylor P., 2002, Chemical Kinetics and Mechanism, RSC, Cambridge
  12. Novitasari, D., Kusumaningrum, D., dan Kusworo, T.D., 2012, Pemurnian bioetanol menggunakan proses adsorbsi dan distilasi adsorbsi dengan adsorbent zeolit, jurnal teknologi kimia dan industri, Vol. 1, No. 1., 534-539.
  13. Perry, R.H., and Green, D.W., 1997, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th Edition, Mc Graw-Hill Co, New York, p.1128, 1490- 1497, 1534-1537.
  14. Rutz, D. and Janssen, R., 2008, Biofuel Technology Handbook, WIP Renewable Energy, Munchen, p.55.
  15. Sediawan, W. B. dan Prasetya, A., 1997, Pemodelan Matematis dan Penyelesaian Numeris dalam Teknik Kimia dengan Bahasa Basic dan Fortran, Ed. 1, ANDI, Yogyakarta.
  16. Setyadji, M., Masduki, B., Herhady, D., dan Wasito, B., 1996, Simulasi Perhitungan Koefisien Perpindahan Massa dan Diffusivitas Efektif Aksial Uranium pada Pemisahan Uranium dari Hasil Belah dengan Cara Pertukaran Ion, Pusat Penelitian Nuklir, Yogyakarta.
  17. Silvia, M. dan Darmawan, R., 2012, Pengambilan Air dari Sistem Isopropil Alkohol-Air dengan Distilasi Adsortif Menggunakan Zeolit Alam dan Silika Gel, Universitas Diponegoro, Semarang.
  18. Sutarti, M. dan Rachmawati, 1994, Zeolit Tinjauan Literatur, Pusat Dokumentasi dan Informasi Ilmiah, LIPI, Jakarta.
  19. Treyball, R.E., 1981, Mass Transfer Operation, 3rd Edition. John Wiley and Sons, Inc. New Jersey. p.11,157,158,186,187.