1. Semakin besar konsentrasi NaOH, semakin banyak jumlah CO2 yang terserap dan nilai konstanta perpindahan massa gas (kGa) dan reaksi (k2) meningkat. 2. Nilai konstanta perpindahan massa cair (kLa) konstan karena keadaan keseimbangan telah tercapai. 3. Penelitian mengkaji pengaruh konsentrasi NaOH terhadap absorpsi CO2 dalam larutan NaOH.

1. 1
JURNAL PROSES KIMIA
TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS DIPONEGORO
PENGARUH KONSENTRASI NaOH TERHADAP JUMLAH CO2 TERSERAP,
TETAPAN PERPINDAHAN MASSA CO2 FASE GAS DAN FASE CAIR,
SERTATETAPAN REAKSI PADA PROSES ABSORBSI GAS CO2
Alfiano akbar, Desty Dwi Setianingrum*), Ita Pratiwi
Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang
Jl. Prof Soedarto –50239 Semarang, Telp./Fax. 024-7460058
Abstrak
Hampir semua reaksi kimia yang diterapkan dalam industri kimia melibatkan bahan baku yang berbeda
wujudnya, baik berupa padatan, gas maupun cairan. Absorbsi merupakan salah satu proses separasi dalam
industri kimia dimana suatu campuran gas saling kontak dengan suhu cairan penyerap tertentu sehingga satu
atau lebih komponen gas tersebut larut dalam cairannya. Proses absorpsi gas-cair dapat diterapkan pada
pemurnian gas sintesis, recovery beberapa gas yang masih bermanfaat dalam gas buang atau bahkan pada
industri yang melibatkan pelarutan gas dalam cairan, seperti H2SO4, HCl, HNO3, formadehid dll .Pada
percobaan ini variabel tetap yang digunakan adalah tekanan CO2 6,5 bar, suhu 30o
C,konsentrasi HCl 0,4 N dan
laju alir 75 ml/menit, sedangkan variabel berubahnya adalah konsentrasi NaOH 0,25 N; 0,5 N; 0,75 N. Dari hasil
percobaan diperoleh semakin besar konsentrasi NaOH maka CO2 yang terserap semakin banyak. Semakin besar
konsentrasi NaOH, maka nilai konstanta perpindahan massa gas semakin besar dan nilai konstanta perpindahan
massa cair konstan. Semakin besar konsentrasi NaOH nilai konstanta kecepatan reaksi k2 semakin besar.
Kata kunci :absorbsi;konsentrasi NaOH;konstanta kecepatan reaksi;perpindahan massa
Abstract
Almost all chemical reactions are applied in the chemical industry involvedifferent raw material forms,
either in the form of solids, liquids and gases. Absorption is a separation process in the chemical industry where
a gas mixture in contact with the liquid absorbing certain temperature so that one or more components of the gas
dissolved in the liquid..Gas-liquid absorption process can be applied to synthesis gas purification, recovery of
some gas that is still useful in the exhaust gas or even on the industry which involves dissolving the gas in liquid,
such as HCl, H2SO4, HNO3, formaldehyd etc. In this experiment, the unchanging variables are CO2 pressure is
6,5 bar, temperature is 30o
C , concentration of HCl 0.4 N and flow rate of NaOH 75ml/minute, while the changing
variable is consetration of NaOH which consist of 0,25 N; 0,5 N; 0,75 N. As the results from this experiment, the
higher of the concentration NaOH then the amount of CO2 absorbed is higher too .The higher of the concentration
NaOH then the mass transfer constant of kGa are getting bigger and kLa was constant. The higher of the
concentration NaOH the value of the reaction rate constants of k2 are getting bigger.
Keywords : absorption;concentration of NaOH;constanta of reaction; mass transfer
PENDAHULUAN
Hampir semua reaksi kimia yang diterapkan dalam
industri kimia melibatkan bahan baku yang berbeda
wujudnya, baik berupa padatan, gas maupun cairan.
Absorpsi gas-cair merupakan proses heterogen yang
melibatkan perpindahan komponen gas yang dapat
larut menuju penyerap yang biasanya berupa cairan
yang tidak mudah menguap (Franks, 1967). Proses
absorpsi gas-cair dapat diterapkan pada pemurnian
gas sintesis, recovery beberapa gas yang masih
bermanfaat dalam gas buang atau bahkan pada
industri yang melibatkan pelarutan gas dalam cairan,
seperti H2SO4, HCl, HNO3, formadehid dll (Coulson,
1996). Perancangan reaktor kimia dilakukan
-------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi
Email : destydwisetianingrum@gmail.com
No. Hp: 082327725569

2. 2
berdasarkan pada permodelan hidrodinamika
reaktor dan reaksi kimia yang terjadi di dalamnya.
Pada percobaan ini dipelajari bagaimana
pengaruh pengaruh konsentrasi NaOH terhadap
jumlah CO2 yang terserap pada berbagai waktu
reaksi, pengaruh konsentrasi NaOH terhadap nilai
tetapan perpindahan massa CO2 (kGa), pengaruh
konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan
perpindahan massa CO2 fase cair (kLa) dan pengaruh
konsentrasi NaOH terhadap nilai tetapan reaksi
antara CO2 dan NaOH (k2).
Secara umum, proses absorpsi gas CO2 ke
dalam larutan NaOH yang disertai reaksi kimia
berlangsung melalui empat tahap, yaitu perpindahan
massa CO2 melalui lapisan gas menuju lapisan antar
fase gas-cairan, kesetimbangan antara CO2 dalam
fase gas dan dalam fase larutan, perpindahan massa
CO2 dari lapisan gas ke badan utama larutan NaOH
dan reaksi antara CO2 terlarut dengan gugus
hidroksil (OH-
). Skema proses tersebut dapat dilihat
pada
Nilai kGa dapat dihitung berdasarkan pada
absorbsi fisik dengan meninjau perpindahan massa
total CO2 ke dalam larutan NaOH yang terjadi pada
selang waktu tertentu di dalam alat absorpsi. Dalam
bentuk bilangan tak berdimensi, kGa dapat dihitung
menurut persamaan (Kumoro dan Hadiyanto, 2000):
3/1
2
2
4003,1
2
22
2
..
.
0777,4
.













ACO
CO
CO
COCO
A
Ga
Da
Q
RT
D
dpk




Dengan 𝑎 =
6(1−𝜀)
𝑑𝑝
dan 𝜀 =
𝑉 𝑣𝑜𝑖𝑑
𝑉 𝑇
Sedangkan nilai kla dapat dihitung secara empirik
dengan persamaan (Zheng dan and Xu. 1992):
5,03,0
..
.
2258,0
.













A
NaOHNaOH
A
la
Da
Q
D
dpk




Jika laju reaksi pembentukan Na2CO3 jauh lebih
besar dibandingkan dengan laju difusi CO2 ke dalam
larutan NaOH. maka konsentrasi CO2 pada batas
film cairan dengan badan cairan adalah nol.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan yaitu kolom absorpsi,
manometer, bak penampung, kompresor, pompa,
pipet tetes, erlenmeyer, buret, statif, dan klem.
Bahan yang digunakan kristal NaOH, cairan gas
CO2 yang disimpan dalam tabung bertekanan,
aquadest, HCl, indikator PP dan MO.
Metode
Membuat larutan induk NaOH dengan
konsentrasi 0,75 N yaitu dengan cara menimbang
306,122 gr NaOH dan dilarutka dalam 10 L aquadest.
Selanjutnya, larutan NaOH ditampung dalam tangki
untuk dioperasikan. Kemudian menentukan fraksi
ruang kosong pada kolom absorpsi yaitu dengan
cara membuka kran untuk mengalirkan larutan
NaOH dari bak penampung 2 ke kolom absorpsi .
Tutup kran jika tinggi cairan di dalam kolom tepat
setinggi tumpukan packing. Kemudian keluarkan
cairan dalam kolom dengan membuka kran di bawah
kolom dan tampung cairan tersebut sebagai volume
ruang kosong dalam kolom absorpsi = Vvoid.
Selanjutnya menentukan volume total kolom
absorpsi yaitu dengan mengukur diameter kolom (D)
dan tinggi tumpukan packing (H), 𝑉𝑇 =
𝜋𝐷2.𝐻
4
dan
rumus untuk fraksi ruang kosong kolom absorpsi
𝜀 =
𝑉 𝑣𝑜𝑖𝑑
𝑉 𝑇
Selanjutnya pengoperasian absorpsi
dilakukan dengan cara memompa NaOH sesuai
variabel (0.25 N ; 0,5 N ;0,75N), kemudian
diumpankan ke dalam kolom melalui bagian atas
kolom pada laju alir 75 mL/menit hingga keadaan
mantap tercapai. Gas CO2 dialirkan melalui bagian
bawah kolom dan ukur beda ketinggian cairan dalam
manometer. Sampel cairan sebanyak 10 mL diambil
dari dasar kolom absorpsi setiap 1 menit selama 10
menit dan dianalisis kadar ion karbonat atau
kandungan NaOH bebasnya.
Analisa sampel dilakukan dengan cara
mengambil 10 mL sampel cairan kemudian
ditambahkan 2-3 tetes indikator fenol fthalein (PP)
sampai merah jambu dan dititrasi dengan HCl 0,4 N
sampai warna merah hampir hilang (kebutuhan
titran = a mL). Kemudian tambahkan 2-3 tetes
indikator metil jingga (MO) dan dilanjutkan titrasi
lagi sampai warna jingga berubah menjadi merah
(kebutuhan titran=b mL).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Jumlah
CO2 yang Terserap Tiap Waktu
Dari praktikum yang telah dilakukan dapat
diketahui hubungan konsentrasi NaOH dengan
jumlah CO2 yang terserap tiap waktu
Gambar 1. Pengaruh konsentrasi NaOH terhadap
Jumlah CO2 yang terserap tiap waktu
Berdasarkan Gambar 1, dapat dilihat bahwa
secara keseluruhan jumlah CO2 yang terserap paling
0
10
20
30
40
50
1 3 5 7 9
nCO2terserapx10-5
(mol/L)
Waktu (menit)
NaOH 0,25 N
NaOH 0,5 N
NaOH 0,75 N

3. 3
besar yaitu dengan menggunakan larutan NaOH
dengan konsentrasi paling tinggi yaitu 0,75 N dan
jumlah CO2 yang terserap terhadap waktu
mengalami fluktuasi.
Secara teori semakin tinggi konsentrasi
NaOH maka semakin besar jumlah CO2 terserap.
Hal ini disebabkan karena semakin banyak molekul
NaOH yang dikontakkan dengan gas CO2
Kartohardjono dkk., 2011). Jumlah CO2 yang
terserap pada suatu waktu tertentu akan menuju nilai
konstan, karena untuk mencapai jumlah tertinggi
CO2 terserap ada batas konsentrasi sorben tertentu
dimana dengan menambah waktu tinggal jumlah
CO2 yang terserap sudah tidak berubah lagi. Pada
praktikum ini jumlah tertinggi CO2 terserap pada
konsentrasi NaOH 0,75 N pada menit ke-8.
(Kumoro dan Hadiyanto, 2000).
Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai kGa
Dari praktikum yang telah dilakukan dapat
diketahui hubungan konsentrasi NaOH dengan nilai
tetapan perpindahan massa CO2 (kGa)
Gambar 2. Pengaruh konsentrasi NaOH terhadap
nilai kGa
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa nilai
koefisien transfer massa gas-cair (kGa) mengalami
kenaikan seiring kenaikan konsentrasi NaOH.
Kenaikan tertinggi pada saat konsentrasi NaOH 0,75
N. Semakin tinggi konsentasi maka nilai koefisien
transfer massa gas-cair (kGa) yang diperoleh akan
semakin besar. Hal ini terjadi karena semakin tinggi
konsentrasi NaOH, maka semakin dekat jarak antar
molekul NaOH sehingga peluang terjadi tumbukan
antara molekul NaOH dengan CO2 semakin besar
dan kontak fase antara gas dengan cairan ssemakin
baik. Dengan demikian jumlah gas yang dapat
berpindah dari fase gas menuju fase cair juga
semakin besar (Srihari dkk., 2011).
Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Nilai KLa
Dari praktikum yang telah dilakukan dapat
diketahui hubungan konsentrasi NaOH dengan nilai
tetapan perpindahan massa CO2 fase cair (kLa)
Dari hasil percobaan didapatkan nilai kLa
pada variabel 1,2,dan 3 sebesar 2,19221 × 10-7
;
2,19222 × 10-7
dan 2,19224 × 10-7
. Perbedaan nila
kLa sangat kecil. Secara teori semakin tinggi
konsentrasi NaOH yang digunakan maka semakin
besar nilai kLa. Hal ini terjadi karena pada larutan
Gambar 3. Pengaruh laju alir NaOH dengan nilai
kLa
NaOH yang memiliki konsentrasi lebih tinggi,
jumlah molekul NaOH akan semakin banyak maka
semakin banyak CO2 yang akan terabsorpsi. Pada
praktikum ini nilai kLa konstan hal ini disebabkan
keadaan keseimbangan telah tercapai sehingga
perpindahan massa cairan menuju gas akan berhenti.
Kemampuan perpindahan massa cairan dipengaruhi
oleh daya larut maksimal gas dalam cairan
(Levenspiel, 1972).
Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap k2
Gambar 4. Pengaruh laju alir NaOH dengan k2
Berdasarkan Gambar 4 nilai k2 mengalami
kenaikan seiring dengan meningkatnya konsentrasi
NaOH. Nilai k dipengaruhi dengan adanya A, A
merupakan faktor tumbukan dari larutan NaOH.
Hubungan antara faktor tumbukan dengan harga k2
digambarkan melalui persamaan Arhenius:
k = A e
−E
RT
Berdasarkan persamaan di atas maka
semakin besar faktor tumbukan, harga konstanta
kecepatan reaksi juga besar. Hal ini terjadi karena
faktor tumbukan dipengaruhi oleh konsentrasi.
Semakin besar konsentrasi maka molekul NaOH
yang terlarut semakin banyak dan jarak antar
molekul akan semakin rapat sehingga faktor
tumbukan NaOH dengan CO2 semakin besar.
Dengan demikian semakin besar konsentasi NaOH
maka k2 akan semakin besar (Levenspiel, 1972).
2
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
0,2 0,4 0,6 0,8
kGax10-6(mol.s/Pa)
Konsentrasi NaOH (N)
2
2,05
2,1
2,15
2,2
0 0,2 0,4 0,6 0,8
kLax10-7m3/s
Konsentrasi NaOH (N)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
0 0,2 0,4 0,6 0,8
k2x10-4(m3/mol.s)
Konsentrasi NaOH (N)

4. 4
KESIMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari hasil
percobaan diantaranya semakin besar konsentrasi
NaOH, maka CO2 yang terserap semakin banyak.
Semakin besar konsentrasi NaOH, maka nilai kGa
akan cenderung semakin besar dikarenakan semakin
tingginya konsentrasi larutan penyerap (NaOH)
yang digunakan maka kontak atau tumbukan antara
molekul cairan dari NaOH dengan molekul CO2
intensitasnya akan semakin meningkat. Begitu pula
dengan kLa yang semakin naik seiring pertambahan
konsentrasi dan jika kesetimbangan sudah tercapai
maka kenaikan akan sedikit atau konstan. Semakin
besar konsentrasi NaOH maka nilai konstanta laju
reaksi juga akan naik, hal ini disebabkan karena
semakin besar konsentrasi NaOH maka jumlah
molekul juga akan bertambah sehingga freskuensi
tumbukan antar partikel semakin tinggi dan
nennyebabkan laju reaksi semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA
Coulson. J. M.. & Richardson. J. F. (1996).
Chemical Engineering: Volume 1: Fluid flow
heat transfer and mass transfer (5th ed.).
London: Butterworth Heinemann.
Endang, S., Ricky, P., Sylvia, P., Hermawan, S.,
Wentalia, W. (2011). Absorpsi Gas CO2
Menggunakan Monoetanolamine. Journal of
UPN Jatim, Universitas Surabaya.
Franks. R. G. E. (1967). Mathematical modeling in
chemical engineering. New York: John
Wiley and Sons. Inc.
Kartohardjono, S., Yuliusman, and Desiana, S. B.
2011. Preliminary Studies On the Selective
absorption Of CO2 From CH4 Through
Hollow Fiber Membrane Contractor Using
Aqueous Excact Of Noni Fruit (Morinda
Citrifolia). International Journal of
Technology 2 : 147-155.
Kumoro dan Hadiyanto. (2000). Absorpsi Gas
Karbondioksid dengan Larutan Soda Api
dalam Ungun Tetap. 24(2). 97-102.
Levenspiel.O. (1972). Chemical Reaction
Engineering. Chemical Engineering Science
(2nd ed.. Vol. 19). New York: John Wiley
and Sons. Inc. http://doi.org/10.1016/0009-
2509(64)85017-X.
Zheng. Y. and Xu. X. (1992). Study on catalytic
distillation processes. Part I. Mass transfer
characteristics in catalyst bed within the
column. Transaction of the Institution of
Chemical Engineers. (Part A) 70. 459–464.