Pembahasan Program - PELAKSANAAN PROGRAM - PROPOSAL PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT SKEMA ABMAS TE

BAB II PELAKSANAAN PROGRAM

2.2. Pembahasan Program

a) Rencana pelaksanaan kegiatan

Sesuai dengan pembicaraan dan kesepakatan dengan pihak mitra yang merupakan pengguna langsung kegiatan ini, peningkatan kemampuan yang diberikan berupa Pendalaman Teori dan Praktek mengenai unit operasi proses yang melingkupi perhitungan pada alat evaporator, absorber, distilasi, dan alat ekstraksi/leaching. Selain itu, guru-guru SMK juga akan diberikan materi mengenai uji analisa kuantitatif dan kualitatif. Program pelatihan guru-guru jurusan Keteknik Kimiaan akan dilakukan dalam bentuk Daring sebagai bentuk pengabdian kepada masyarakat dengan pemateri dosen-dosen Departemen Teknik Kimia Industri Fakultas Vokasi – ITS dengan total jam pelatihan adalah 32 jam, mengingat kondisi pandemi Covid-19 saat ini yang tidak memungkinkan untuk mengadakan pelatihan secara tatap muka (offline/Luring).

Adapun materi yang akan disampaikan pada pelatihan guru-guru SMK se-Jawa Timur adalah materi mengenai Unit Operasi Proses pada alat Distilasi, Absorber, Evaporator, dan pada alat Ekstraksi. Proses kimia merupakan proses transformasi (perubahan) suatu bahan baku menjadi produk yang dikehendaki. Proses kimia dilaksanakan dalam beberapa tahap yaitu Reaksi, Pemisahan, Pencampuran, Pemanasan, Pendinginan, Perubahan tekanan, Pengecilan dan Pembesaran ukuran partikel. Proses pemisahan diperlukan untuk aliran keluar reaktor atau aliran feed sebelum masuk reaktor. Campuran yang akan dipisahkan bisa homogen atau heterogen. Bila campuran yang akan dipisahkan heterogen, pemisahan bisa dilaksanakan secara langsung. Namun bila campuran yang akan dipisahkan homogen, pemisahan bisa dilaksanakan dengan

6 menambahkan atau menciptakan fasa lain didalam sistem. Beberapa proses pemisahan campuran fluida homogen antara lain Distilasi, Absorpsi, Evaporasi, Ekstraksi, dan Dryer.

Distilasi

Kelebihan dari distilasi yaitu :

- Mampu untuk menangani kapasitas dengan range yang lebar.

- Mampu untuk menangani konsentrasi umpan dalam range yang lebar.

- Mampu untuk menghasilkan produk dengan kemurnian tinggi.

Sedangkan keadaan-keadaan dimana distilasi tak cocok yaitu :

- Pemisahan bahan dengan berat molekul rendah. Dalam hal ini lebih baik menggunakan cara absorpsi, adsorpsi dan membran gas separator.

- Pemisahan bahan dengan berat molekul tinggi dan bahan-bahan yang peka terhadap panas.

- Pemisahan komponen-komponen dengan konsentrasi rendah. Alternatif pemisahan yang lebih baik adalah absorpsi & adsorpsi.

- Pemisahan antar kelompok komponen-komponen (misal pemisahan antara campuran aromatic dari campuran aliphatic). Untuk keadaan alternatif pemisahan yang lebih baik adalah ekstraksi.

- Pemisahan campuran dengan relative volatility yang rendah atau campuran yang mempunyai azeotrop. Alternatif pemisahan yang lebih baik adalah distilasi ekstraktif atau distilasi azeotrop, dan juga kristalisasi dan ekstraksi.

- Pemisahan cairan volatile dari suatu komponen yang tak volatile. Alternatif pemisahan yang lebih baik adalah evaporasi dan drying.

- Pemisahan campuran condensable dan non-condensable. Alternatif yang lebih baik adalah kondensasi parsial yang diikuti dengan alat pemisahan fasa.

Absorbsi

Proses Absorbsi digunakan sebagai alternatif untuk distilasi bagi pemisahan bahan-bahan dengan berat molekul rendah. Pada operasi absorbsi, campuran gas dikontakkan dengan suatu pelarut cair yang melarutkan satu atau lebih komponen-komponen dalam campuran gas.

Variabel-variabel yang penting adalah Laju alir liquid, suhu, dan tekanan.

7 Evaporator

Pemisahan evaporasi digunakan bila akan dipisah antara komponen volatile dan non-volatile dalam campuran, misal antara NaCl dan H2O. Menurut Geankoplis (2003), evaporasi adalah proses untuk memekatkan suatu larutan dengan menguapkan zat pelarutnya. Sedangkan evaporator adalah alat untuk menguapkan zat pelarut pada suatu larutan. Sedangkan menurut Warren L. Mc Cabe (2001), evaporasi atau penguapan juga dapat didefinisikan sebagai perpindahan kalor ke dalam zat cair mendidih.

Menurut Geankoplis (2003), untuk mencapai tingkat efisiensi dan steam yang tinggi, maka dalam penggunaannya evaporator dioperasikan dalam berbagai metoda operasi adalah sebagai berikut:

a. Single-effect evaporator.

b. Forward-feed multiple effect evaporator.

c. Backward-feed multiple effect evaporator.

d. Parallel feed multiple effect evaporator.

Sedangkan untuk membantu pencapaian efisiensi dan steam ekonomi yang tinggi seperti di atas, biasanya dibantu dengan penambahan vakum pada bagian keluaran destilat atau produk uap terakhir.

Ekstraksi

Proses ekstraksi adalah proses pemisahan suatu komponen dalam campuran fasa cair dengan mengontakkan campuran tersebut dengan fasa lain yang disebut pelarut atau solvent.

Proses ekstraksi didasarkan pada perbedaan sifat kelarutan komponen-komponen yang akan dipisahkan. Suatu komponen dapat larut ke dalam solvent dan komponen lain tak dapat larut sehingga terjadi pemisahan. Proses ini digunakan bila pemisahan dengan cara distilasi tak dapat digunakan berhubung perbedaan volatilitas komponen-komponen dalam campuran yang tak terlalu besar. Selain itu proses ekstraksi digunakan sebagai pengganti distilasi bila komponen yang akan dipisahkan mempunyai berat molekul yang besar. Sebagai contoh, asam asetat dapat dipisahkan dari air dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut organic. Contoh lain adalah asam lemak dengan berat molekul tinggi dapat dipisahkan dari minyak tanaman dengan cara ekstraksi dengan pelarut propane (Geankoplis, 2003).

8 Berikut adalah modul praktikum yang akan diberikan oleh tim pengabdi kepada peserta.

Penanggung Jawab : Daril Ridho Zuchrillah, S.T., M.T.

▪ EVAPORATOR Kompetensi Umum:

Mampu menghitung perpindahan massa dan panas untuk proses evaporasi pada falling film evaporator.

Kompetensi Khusus:

1. Mengetahui pengaruh flowrate aliran 102,6 L/jam, 149,6 L/jam, 174,6 L/Jam dan 191,988 L/jam pada aliran co-current dengan konsentrasi akhir pada proses evaporasi falling film evaporator.

2. Mengetahui pengaruh flowrate aliran 117 L/jam, 151,2 L/jam, 162,36 L/Jam dan 178,2 L/jam pada aliran counter-current dengan konsentrasi akhir pada proses evaporasi falling film evaporator.

METODOLOGI PERCOBAAN A. Bahan-bahan yang digunakan

1. Asam Sitrat 2. Aquadest

3. Larutan NaOH 0,1N 4. Phenolpethalen B. Alat-alat yang digunakan

1. Beaker glass 2. Buret dan Statif 3. Gelas arloji 4. Gelas Ukur 5. Piknometer 6. Pipet Tetes

7. Seperangkat Alat Evaporasi 8. Termometer

9. Timbangan Elektrik

9 C. Prosedur Percobaan

C.1 Tahap Persiapan

C.1.1 Larutan Asam Sitrat x % dalam 50L

1. Menimbang 125 gram Asam Sitrat padatan menggunakan gelas arloji.

2. Melarutkan asam sitrat dengan penambahan sedikit aquadest didalam beaker glass sambil diaduk, lalu diencerkan dengan aquades sampai dengan 50L.

C.1.2 Larutan NaOH 0,1 N dalam 1000 ml

1. Mengambil 4 gram NaOH diencerkan dengan air murni sampai 1000 ml.

C.1.3 Larutan Phenolpethalen

1. Mengambil etanol 96% sebanyak 73 ml

2. Melarutkan etanol dengan air dalam labu ukur hingga mencapai batas ukur 100 ml 3. Mengocoknya hingga homogen

4. Kemudian menimbang 1 gram PP, melarutkan PP ke dalam labu ukur yang telah berisi aquades dan mengocoknya hingga homogen

C.2 Tahap Kalibrasi

1. Memasukan larutan asam sitrat x% kedalam drum hingga mencapai ¾ bagian.

2. Mengatur flow rate feed dengan mengubah valve V1 dan V2, V3 ditutup.

3. Mengukur flow rate produk valve V3 hingga konstan.

4. Mengukur flow rate produk valve V7 hingga konstan 5. Mencatat T1,2,3,4,5 dan TC1,2 di bagian kontroler.

6. Melakukan analisa pada produk.

C.3 Tahap Percobaan

C.3.1 Tahap Percobaan pada Aliran Co Current

1. Memanaskan larutan asam sitrat x % di dalam drum hingga mendekati titik didih.

2. Membuka penuh valve V1 dan V2 ½ bagian

3. Mengatur bukaan V3 sesuai variabel yaitu x L/Jam; x L/Jam 4. Membuka penuh valve V4

5. Mengukur flow rate di V7 dan mecatat suhu di kontroler 6. Melakukan analisa pada produk

C.3.2 Tahap Percobaan pada Aliran Counter Current

1. Memanaskan larutan asam sitrat x % di dalam drum hingga mendekati titik didih

10 2. Membuka penuh valve V1 dan V2 ½ bagian

3. Mengatur bukaan V3 sesuai variabel yaitu x L/Jam; x L/Jam 4. Membuka penuh valve V4

5. Mengukur flow rate di V7 dan mecatat suhu di kontroler 6. Melakukan analisa pada produk

C.4 Tahap Analisa

C.4.1 Mengukur Densitas

1. Menimbang piknometer kosong sebagai W0

2. Menimbang piknometer + asam sitrat sebagai W1

C.4.2 Analisa pada produk

1. menambahkan 1 tetes hingga 2 tetes phenopthalein pada sempel produk V9. 2. Menitrasi sampel dengan larutan NaOH 0,1N.

3. Mencatat volume hasil titrasi dan melakukan perhitungan konsentrasi asam sitrat sisa.

▪ ABSORBER

A. Tujuan Percobaan

1. Untuk mengetahui pengaruh waktu proses absorpsi terhadap penyerapan gas CO2 dengan flowrate X, Y, Z dan NaOH dengan flowrate P, Q, R.

2. Untuk mengetahui pengaruh flowrate CO2 terhadap penyerapan gas CO2 pada flowrate NaOH P, Q, R.

3. Untuk mengetahui pengaruh flowrate NaOH terhadap penyerapan gas CO2 pada flowrate CO2 X, Y, Z.

B. Bahan yang digunakan 1. Aquades

2. Gas CO2 murni 3. HCl 0,1 N

4. Indikator methyl orange (MO) 5. NaOH

Alat yang digunakan 1. Beaker glass 2. Buret

11 3. Corong

4. Ember 5. Erlenmeyer 6. Gelas arloji 7. Gelas ukur 8. Labu ukur 9. Pipet tetes

10. Seperangkat Alat Absorpsi 11. Spatula

12. Statif dan Klem

C. Prosedur Percobaan C.1 Tahap Persiapan

C.1.1 Membuat larutan NaOH x N dalam 50 liter.

a. Menimbang y gram NaOH padatan menggunakan kaca arloji.

b. Melarutkan di dalam sedikit aquadest di dalam beaker glass sambil diaduk,

c. Mengencerkan dengan aquadest bebas CO2 sampai dengan 50 liter di dalam tangki.

C.1.2 Membuat larutan HCl 0,1 N dalam 1000 ml.

a. Mengambil 9,6 ml larutan HCl pekat (32%, 1,19 g/ml) b. Mengencerkan dengan air murni sampai 1000 ml.

C.2 Tahap Standarisasi Larutan

1. Mengambil larutan NaOH x N dari bak penampung.

2. Menambahkan 1 tetes indikator MO.

3. Menitrasi dengan HCl 0,1 N hingga berubah berwarna merah lembayung.

4. Mencatat volume hasil titrasi.

C.3 Tahap Percobaan

1. Mengisi tangki dengan menggunakan larutan NaOH x N sebanyak 50 liter.

2. Menyalakan pompa untuk mengalirkan NaOH ke dalam kolom absorpsi.

3. Mengkalibrasi NaOH hingga mencapai flowrate z ml/s.

4. Memasukkan gas CO2 sebesar p lt/min.

12 5. Mengambil sampel dengan variabel waktu (menit) pada tray 1, tray 2, produk, dan

bottom.

6. Mengulangi percobaan 2-5 dengan mengganti variabel flowrate lainnya

C.4 Tahap Analisa

1. Menambahkan 1 tetes methyl orange pada sampel yang diambil tiap variabel waktu dan flow rate.

2. Menitrasi sampel dengan larutan HCl 0,1 N sampai menjadi warna merah lembayung.

3. Mencatat volume hasil titrasi dan melakukan perhitungan konsentrasi NaOH sisa.

Gambar 2.1 Rangkaian Alat Percobaan Absorbsi

13 Keterangan :

C : Kolom absorpsi

Caquadestan : Campuran aquadest, NaOH, Na2CO3, dan CO2

V1 : Flow rate gas CO2

Y1 : Fraksi mol gas CO2

TG : Tabung gas CO2

TK : Tangki penampung NaOH V-1 : Valve bottom

V-2 : Valve produk V-5 : Valve by pass V-8 : Valve feed V-9 : Valve gas

▪ DISTILASI A. Tujuan Percobaan

1. Untuk mengetahui pengaruh lama waktu distilasi terhadap persen volume etanol-air X % overhead product dan bottom product.

2. Untuk mengetahui pengaruh reflux ratio terhadap persen volume etanol-air.

B. Bahan-bahan yang digunakan 1. Aquades

2. Etanol 96%

Alat-alat yang digunakan 1. Beaker glass

2. Erlenmeyer 3. Gelas ukur 4. Piknometer 5. Pipet tetes 6. Refraktometer

7. Seperangkat Alat Distilasi 8. Timbangan elektrik

14 C. Prosedur Percobaan

C.1 Tahap Persiapan

1. Membuat larutan etanol X % sebanyak 2 Liter.

2. Membuat larutan etanol dengan konsentrasi 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, dan 90% dari etanol 96%.

3. Mengkalibrasi refraktometer dengan etanol 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% dan 96% untuk mengetahui indeks biasnya.

4. Menghitung densitas etanol 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%,90% dan 96%.

5. Menghitung densitas air dan indeks bias larutan etanol-air X %.

C.2 Tahap Percobaan

1. Mengisi boiler dengan air menggunakan pompa, untuk menghasilkan steam. Valve yang menuju kolom distilasi etanol ditutup.

2. Memasukkan larutan etanol-air X % ke dalam kolom distilasi sebanyak 2 Liter.

3. Membuka valve yang menuju kolom distilasi setelah steam terbentuk.

4. Menunggu hingga overhead product keluar.

5. Mengambil overhead product dan bottom product setiap Y menit dari keluarnya overhead product sampai batas waktu Z jam, untuk diukur densitas dan indeks biasnya.

C.3 Tahap Analisa

1. Menyiapkan overhead product dan bottom product hasil distilasi sebanyak 10 mL.

2. Mengukur indeks bias larutan dari overhead product dan bottom product setiap Y menit selama Z jam dengan menggunakan refraktometer.

3. Mengukur densitas overhead product dan bottom product setiap Y menit selama Z jam.

▪ LEACHING A. Tujuan Percobaan

a. Untuk mengetahui cara menghitung laju transfer massa solut X yang terlarut dalam solven Z

b. Untuk mengetahui cara mengetahui kandungan solut X dalam solid Y yang dihasilkan dalam ekstraksi menggunakan solven Z pada variabel waktu t1 jam dan t2 jam

15 B. Prosedur Percobaan

B.1 Tahap Persiapan Bahan 1. Mencuci sampel solid Y

2. Mengeringkan sampel solid Y dengan sinar matahari selama t jam.

B.2 Proses Ekstraksi Soxhlet

1. Menimbang potongan solid Y sebanyak w gram.

2. Membungkus w gram solid Y yang telah ditimbang dengan kertas saring.

3. Memasukkan solid Y yang telah dibungkus dengan kertas saring ke dalam soxhlet.

4. Memasukkan solven Z ke dalam soxhlet sesuai dengan variabel.

5. Memasang soxhlet pada alat ekstraksi soxhlet.

6. Mengalirkan air dalam kondensor.

7. Memanaskan dengan menggunakan pemanas elektrik selama t1 jam dan t2 jam dengan menjaga temperatur sampai T^oC.

B.3 Proses Distilasi

1. Mengambil campuran solven dengan solut yang ada dalam labu soxhlet dan memindahkannya ke dalam labu distilasi.

2. Melakukan distilasi sampai pelarut menetes + selama t1 jam dan t2 jam dengan menjaga suhu sampai T^oC.

3. Mengukur volume solut X yang tertinggal di dalam labu distilasi dengan menggunakan gelas ukur.

Adapun jadwal Pelatihan dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut:

Tabel 2.1 Jadwal Pelatihan

No. Jadwal Waktu Keterangan Jam

Pelatihan (JP) 1. 11 Agustus

2021

10:00 – 13:00 WIB ▪ Pembukaan dari Kepala Departemen Teknik Kimia Industri

▪ Pelatihan Unit Operasi Proses Materi

“Evaporator”

3 JP

2. 18 Agustus 2021

13:00 – 15:00 WIB Pelatihan Unit Operasi Proses Materi

“Absorber”

2 JP

13:00 – 15:00 WIB Pelatihan Uji Analisa Kuantitatif Materi

“Spektrofotometri”

2 JP

6. 15 September 2021

13:00 – 15:00 WIB Pelatihan Uji Analisa Kualitatif Materi “XRD, XRF, dan SEM”

2 JP

7. 13 Oktober 2021

- Mengumpulkan tugas individu laporan praktikum dan tugas kelompok aktualisasi (best practice) secara online

16 JP

8. 27 Oktober 2021

10:00 -13:00 WIB ▪ Pemaparan praktisi dari industri mengenai Unit Operasi Proses

▪ Pengumuman Pemenang

▪ Penutupan oleh Kepala Departemen Teknik Kimia Industri

3 JP

Adapun Materi yang diberikan pada pelatihan ini yaitu : 1. Materi 1 : Unit Operasi Proses “Evaporator”

Nama Pemateri : Ir. Agung Subyakto, M.S.