Prediksi Volume Molar Cairan dan Panas Penguapan Asam Lemak Menggunakan Persamaan Keadaan

(1)

Kirimkan Pesanan untuk Cetak Ulang ke reprints@benthamscience.net

189

Kimia Fisik Terkini, 2020, 10, 189-198 ARTIKEL PENELITIAN

ISSN: 1877-9468 eISSN: 1877-9476

Michelle G. Gomes¹ , Nattácia R. A.F. Rocha² , Alex A. Moura² , Nadine P. Merlo² , Moilton R. Franco Júnior^1,* dan Patrisia O. Rodrigues¹

1Programa de Pos-graduação em Biocombustíveis, Instituto de Química, Universidade Federal de Uberlândia, 38408-100 Uberlândia, Brazil;² UniRV, Universidade de Rio Verde, Faculdade de Engenharia Mecânica, Rio Verde, Goiás, Brazil

Abstrak: Latar belakang: Volume molar cairan (V) dan panas penguapan (∆𝐻^𝑣^𝑎^𝘱 ) dari empat asam lemak (asam n-Heptanoat, asam Heksadekanoat, asam n-Heksanoat, dan asam n-Dodekanoat) telah diestimasi.

Tujuan: Makalah ini bertujuan untuk menghitung volume molar cairan dan panas penguapan empat asam lemak di bawah titik kritis dengan menggunakan dua persamaan keadaan tradisional: Peng-Robinson (PR) [21] dan Soave-Redlich-Kwong.

A R T I K L E H I S T O R Y

Diterima: 16 Mei 2019 Direvisi: 05 Agustus 2019 Diterima: 24 Oktober 2019 DOI:

10.2174/1877946809666191129110018

Metode: Metode aturan area yang berlaku untuk mendapatkan tekanan saturasi senyawa telah digunakan. Sifat-sifat asam yang diselidiki dalam penelitian ini telah dibandingkan dengan yang disediakan oleh literatur. Untuk volume molar, persamaan keadaan telah memberikan prediksi yang lebih baik jika dibandingkan dengan persamaan tradisional seperti persamaan Rackett dan sebagainya. Menurut perhitungan entalpi uap, tidak ada nilai referensi yang diperlukan.

Hasil: Secara umum, persamaan Clausius-Clapeyron memberikan estimasi yang lebih baik untuk entalpi penguapan asam lemak ketika persamaan Soave-Redlich-Kwong (SRK) digunakan. Panas penguapan untuk asam lemak dapat dihitung dengan keandalan yang baik dibandingkan dengan persamaan Watson jika persamaan keadaan yang sesuai digunakan.

Kesimpulan: Hasil yang akurat untuk panas penguapan dapat dicapai dibandingkan dengan persamaan Watson jika persamaan keadaan yang dapat diandalkan digunakan.

Kata kunci: Biodiesel, persamaan keadaan, asam lemak, rantai besar, aturan maxwell, entalpi penguapan.

1. PENDAHULUAN

Bahan bakar yang dapat disebut sebagai "solar terbarukan" dan komposisinya menyerupai bahan bakar diesel yang berasal dari minyak bumi (petrodiesel), telah mendapatkan perhatian dalam beberapa tahun terakhir [1]. Biodiesel adalah monoalkil ester yang berasal dari minyak (tumbuhan atau ani- mal), yang memiliki karakteristik yang mirip dengan minyak diesel yang berasal dari minyak bumi. Saat ini, sekitar

84% dari total

*Alamat korespondensi dengan penulis ini di Programa de Pos- graduação em Biocombustíveis-Instituto de Química- Universidade Federal de Uberlândia, 38408-100 Uberlândia, Brazil; Tel: +55 34 32394292; Faks: +55 34 32394188;

E-mail: moilton@ufu.br

Prediksi Volume Molar Cairan dan Panas Penguapan Asam Lemak Menggunakan Persamaan Keadaan

K im ia F is ik S aa t In i

Subscribe to DeepL Pro to translate larger documents.

Visit www.DeepL.com/pro for more information.

(2)

produksi biodiesel dunia dipenuhi oleh minyak jarak [2]. Banyak perhatian diberikan pada minyak jarak karena keberadaan asam risinoleat (C H O18343 ) memberikan sifat yang unik dan keserbagunaan yang tidak biasa [3, 4]. Sifat bahan bakar sangat bergantung pada komposisi Asam Lemak (FA) dari bahan

2012 [5] memiliki ketertarikan khusus untuk mengukur stabilitas oksidatif dan sifat aliran dingin.

Untuk mengembangkan perangkat, komponen, dan sistem dengan peningkatan lingkungan dan efisiensi baru di mana cairan berat atau ringan digunakan, kualitas dan keandalan data sifat termofisika [6-10] sangat penting.

(3)

(4)

𝑉 𝑉 + 𝑏

𝑟 𝑟 𝑟

penting. Konduktivitas termal tidak diragukan lagi merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi efisiensi peralatan perpindahan panas. Untuk alasan ini, studi pengembangan properti ini, bersama dengan tekanan uap [11] dan kapasitas panas isobarik [12, 13] telah memfokuskan sebagian besar upaya [6]. Untuk memanaskan atau mendinginkan cairan, kebutuhan energi sebanding dengan kapasitas panas [13].

Khususnya, cairan viskos baru [12] telah menerima perhatian yang meningkat dalam beberapa tahun terakhir dalam beberapa aplikasi industri, seperti pendinginan, AC, dan unit hidrolik dan roda gigi [9].

Su dkk. [14] melaporkan bahwa untuk simulasi neraca massa dan energi, sangat penting untuk mengetahui sifat-sifat kritis [15], tegangan permukaan [16] dan empat sifat termofisik yang penting dari minyak umpan: densitas cairan (ρL ), tekanan uap (P^sat ), kapasitas panas cairan (CPL ), dan panas penguapan (ΔH-vap ) [17-19].

Makalah ini bertujuan untuk menghitung volume molar cairan dan panas penguapan empat asam lemak di bawah titik kritis dengan menggunakan dua persamaan keadaan tradisional:

Peng-Robinson (PR) [20, 21] dan Soave-Redlich- Kwong [22]. Sebenarnya, hal ini akan berguna dan direkomendasikan karena tidak ada referensi, atau data eksperimental tambahan yang diperlukan untuk perhitungan. Selain itu, hasilnya telah

Hanya ada sedikit sekali campuran yang sifat volumetriknya dapat diprediksi dengan akurasi yang memadai dari persamaan tersebut. Meskipun persamaan keadaan kubik memiliki kinerja yang cukup memuaskan ketika digunakan untuk menghitung kesetimbangan fase, persamaan ini biasanya gagal menggambarkan volume molar yang terukur. Kadang-kadang, hal ini disebabkan karena persamaan tersebut bergantung pada sifat- sifat kritis yang sering kali harus diestimasi, karena banyak senyawa organik, dan juga lipid yang diteliti dalam penelitian ini, terurai sebelum mencapai tekanan dan suhu kritisnya. Jika densitas dari fase yang hidup berdampingan diperlukan, pengukuran yang tepat sangat diperlukan.

Persamaan keadaan kubik (EoS) pertama kali dikembangkan sekitar 130 tahun yang lalu dan telah menjadi standar industri sejak pengembangan desain proses yang dibantu oleh komputer pada tahun 1970-an. EoS kubik dinamai demikian karena mengandung istilah volume molar berbentuk kubus (Persamaan (1)). Banyak varian yang ada, yang paling populer adalah persamaan van der Waals [29], Soave-Redlich-Kwong [28], dan Peng-Robinson [29]. D i sini, dua persamaan terakhir yang dikenal luas sebagai SRK dan PR akan digunakan untuk tujuan perbandingan dengan data eksperimen [30-35] dan untuk memperkirakan entalpi penguapan. Persamaan yang menggambarkan SRK dan PR ditunjukkan di bawah ini. Untuk SRK (Persamaan 1-9):

dibandingkan dengan data eksperimental langka yang tersedia [23-29] menunjukkan kesesuaian yang baik.

2. TEORI: BAHAN DAN METODE

𝑃 =^𝑅𝑇

𝑉-𝑏

di mana

- ^𝑎

𝑅2𝑇2

(1)

2.1. Model untuk Menggambarkan Volume Molar Komponen

Untuk menggambarkan molar yang bergantung pada suhu

𝑎 = 0.42727 𝛼 ^𝑐

𝑃𝑐

𝑏 = 0,08664^𝑅𝑇𝑐

𝑃𝑐

(2) (3) volume atau kepadatan komponen, yang signifikan 𝛼 = {1 + 𝛾 1 -^𝑇^0.5 - 𝜂(1 - 𝑇 )(0.7 - 𝑇 )^}2 (4) sejumlah model matematika telah dipublikasikan,

berdasarkan berbagai data entri dan valid untuk rentang suhu yang lebih luas atau lebih sempit.

Untuk ujian

𝛾 = 0.48508 + 1.5517𝜔 - 0.15613𝜔² (5)

Dan untuk persamaan PR:

ple, persamaan Rackett [29] yang dimodifikasi

oleh Spencer 𝑃 =^𝑅𝑇- ^𝑎′ (6)

dan Danner (RaSD) merupakan metode untuk mendeskripsikan densitas substansi murni yang bergantung pada suhu, berdasarkan sifat-sifat kritis (suhu, Tc , tekanan, Pc , volume, Vc ), titik didih

normal, _𝑉-𝑏′ 𝑉2+2𝑉𝑏′-

𝑏′2

di mana

(5)

Prediksi Volume Molar Cairan dan Panas Penguapan Kimia Fisik Terkini, 2020, Vol. 10, No. 3 191

𝑟

𝑎′ = 0.45724 𝛼^𝑅²^𝑇² _𝑃𝑐 𝑐

(7) Tnb dan faktor asentris, ω.

Di masa lalu, Lockeman, 1994, berkomentar 𝑏′ = 0.07780^𝑅𝑇𝑐

𝑃𝑐 (8)

bahwa volume molar atau densitas secara umum dapat diperkirakan dari persamaan keadaan.

Namun, ada

𝛼 = {1 + (0.37464 + 1.54226𝜔 - 0.26992𝜔 )² 1 -

𝑇0.5 }2 (9)

(6)

𝑖 𝑖

𝑖 𝑉𝑒𝑥𝑝 𝑖

𝑃𝑅 𝑆𝑅𝐾

di mana R adalah konstanta gas (8,314 J/mol-K), T adalah temperatur, V adalah volume molar, P adalah tekanan, dan a, a', b', dan b adalah parameter empiris, yang dihitung dengan menggunakan Persamaan (2), (3), (7), dan (8) di atas. Parameter daya tarik, a, bergantung pada temperatur yang direaksikan (Tr = T/Tc), temperatur kritis (Tc ) dan tekanan kritis (Pc ), fac- tor asentrik (ω), dan parameter polar tambahan (η).

Parameter ukuran, b, hanya bergantung pada temperatur kritis dan tekanan kritis. γ adalah parameter yang memperhitungkan aksentrisitas molekul.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil untuk Evaluasi Model

Pertama, akan dilakukan pemilihan persamaan keadaan yang sesuai dengan mengevaluasi keakuratannya untuk memprediksi volume molar cairan (^{𝑉𝑐𝑎𝑙𝑐},^{𝑉𝑐𝑎𝑙𝑐})

pasti disimpan dan akan digunakan untuk

mendapatkan turunan tekanan yang terkait dengan suhu.

3.2. Memprediksi Volume Molar Asam

Dalam rentang suhu yang diteliti, persamaan PR dan SRK memberikan hasil yang cukup akurat untuk sebagian besar senyawa yang dipelajari dalam artikel ini. Volume molar atau densitas untuk fase cair yang ditunjukkan pada Tabel 1, 3, 5 dan 7, yang dihitung dengan tidak memperhitungkan estimasi parameter dan dibandingkan dengan data eksperimen, telah menunjukkan kesepakatan yang baik. Variasi densitas yang bergantung pada suhu juga sesuai dengan [36]. Selain itu, volume molar asam menurun dengan suhu pada tingkat yang lebih cepat dibandingkan dengan bahan bakar diesel atau biodiesel.

Dengan menggunakan nilai volume molar konstituen yang diprediksi untuk kedua fase, akurasi kedua model

dari empat asam lemak, berdasarkan indikator statistik berikut: deviasi relatif rata-rata, ARD (%) - Persamaan (10) dan deviasi relatif, RD (%) - Persamaan (11), yang didefinisikan sebagai berikut:

yang dijelaskan oleh Persamaan (1) dan (6) ditunjukkan pada Tabel 2, 4, 6, dan 8, ketika tekanan saturasi diestimasi dengan menggunakan aturan area Maxwell. Dapat disimpulkan bahwa kedua model tersebut memprediksi volum molar asam

𝐴𝑅𝐷 = ¹⁰⁰_𝑁 ^𝑁_𝑖=1

𝑉𝑐𝑎𝑙𝑐-𝑉𝑒𝑥𝑝

𝑖𝑒𝑥𝑝 (10)

ume dengan akurasi yang sama, Persamaan (6) menampilkan tingkat akurasi yang sedikit lebih baik.

𝑉𝑐𝑎𝑙𝑐-𝑉𝑒𝑥𝑝

𝑅𝐷 = . 100 (11)

𝑖

di mana exp dan calc adalah volume eksperimental dan volume yang dihitung (dengan PR atau SRK) dan N adalah jumlah nilai eksperimental.

Untuk mengevaluasi tekanan (P/Pa), perhitungan dilakukan sebagai berikut: dengan menggunakan nilai eksperimental (V/cm³ .mol^-1 ,T/K) pada titik jenuh, temperatur digunakan dalam metode aturan area [29], kemudian volume cairan molar dihitung. Titik jenuh awal (Saturation pres-)

Nilai yang dihitung untuk ARD menggunakan Persamaan (10) dan

(11) juga ditunjukkan pada Tabel 1-8 untuk empat asam yang disajikan di sini. Kisarannya antara 6,56% dan 33,5% untuk volume molar dan bervariasi tergantung pada EoS yang digunakan dan jumlah karbon dalam rantai asam; biasanya, asam dengan jumlah karbon yang tinggi menunjukkan ARD yang lebih tinggi, sebuah tren yang diamati pada kedua jenis EoS yang digunakan. Penjelasan untuk perilaku ini terletak pada molekul asam yang tidak ideal, yaitu dapat menghasilkan lebih banyak pengaruh dalam volume bersama yang tidak dapat diabaikan.

Tabel 1. Eksperimental [30, 36] dan volume cairan molar yang dihitung (cm³ .mol^-1 ) untuk asam n-heksanoat.

T/K ^Vexp ^{𝑉𝑐𝑎𝑙𝑐}_𝑆𝑅𝐾 RD ^{𝑉𝑐𝑎𝑙𝑐}_𝑃𝑅 RD

297.2 125.8 157.00 24.82 140.22 11.48

𝑉

(7)

Prediksi Volume Molar Cairan dan Panas Penguapan308.1 126.9 157.96 24.39Kimia Fisik Terkini, 2020, Vol. 10, No. 3141.02 11.05 193

318.1 128.3 158.90 23.89 141.81 10.57

323.2 128.9 159.39 23.67 142.22 10.35

328.1 129.5 159.88 23.46 142.63 10.14

ARD - - 24.05 - 10.72

(8)

Tabel 2. Eksperimental [31] dan tekanan saturasi yang dihitung (Pa) untuk asam n-heksanoat.

T/K ^Psat ^{𝑃𝑐𝑎𝑙𝑐}_𝑆𝑅𝐾 RD ^{𝑃𝑐𝑎𝑙𝑐}_𝑃𝑅 RD

297.20 6.55 6.71 2.44 9.79 49.53

308.10 16.53 18.06 9.23 25.26 52.82

318.10 37.82 41.67 10.17 56.29 48.83

323.20 59.93 62.30 3.96 82.78 38.13

328.10 86.48 90.38 4.51 118.29 36.78

ARD - 6.06 - - 45.22

Tabel 3. Eksperimental [30, 36] dan volume cairan molar yang dihitung (cm³ .mol^-1 ) untuk asam n-heptanoat.

283.20 140.70 172.94 22.91 154.59 9.87

323.20 145.77 176.60 21.15 157.66 8.15

369.45 152.43 181.92 19.35 162.11 6.35

408.35 158.86 187.59 18.08 166.89 5.05

496.15 177.53 207.17 16.69 183.49 3.36

ARD - - 19.64 - 6.56

Tabel 4. Eksperimental [31, 32] dan tekanan saturasi yang dihitung (Pa) untuk asam n-heptanoat.

283.2 0.44³¹ 0.51 17.41 0.85 94.99

323.2 20.2³¹ 24.16 19.66 33.72 67.03

369.5 533.³² 604.18 13.29 737.39 38.27

408.4 4266³² 4527.69 6.13 5137.13 20.41

496.2 101325³² 101710 0.42 105110 3.73

ARD - - 11.0 - 45.0

Tabel 5. Eksperimental [33] dan volume cairan molar yang dihitung (cm³ .mol^-1 ) untuk asam heksadekanoat.

498.6 340.06 442.27 30.05 394.34 15.96

509.0 344.31 445.94 29.52 397.47 15.44

517.3 347.19 449.04 29.33 400.11 15.24

523.4 348.95 451.42 29.37 402.14 15.24

527.9 350.24 453.23 29.41 403.69 15.26

ARD - - 29.53 - 15.43

(9)

Tabel 6. Eksperimental [34] dan tekanan saturasi yang dihitung (Pa) untuk asam heksadekanoat.

498.6 2666 1907 28.45 2426 8.98

509.0 4000 2928 26.78 3640 8.98

517.3 5333 4054 23.97 4955 7.09

523.4 6666 5103 23.43 6163 7.54

527.9 7999 6019 24.74 7208 9.88

ARD - - 25.48 - 8.49

Tabel 7. Eksperimental [33] dan volume cairan molar yang dihitung (cm³ .mol^-1 ) untuk asam n-dodekanoat.

444.6 243.44 325.58 33.74 289.8 19.02

458.9 246.51 329.35 33.60 292.9 18.83

468.5 248.62 332.06 33.56 295.2 18.74

475.0 250.07 333.98 33.55 296.8 18.70

479.6 251.13 335.39 33.55 298.0 18.67

ARD - - 33.60 - 18.79

Tabel 8. Eksperimental [34] dan tekanan saturasi yang dihitung (Pa) untuk asam n-dodekanoat.

444.6 1333 2267.8 70.13 2610.6 95.85

458.9 2666 4093.8 53.56 4614.0 73.07

468.5 4000 5929.3 48.23 6597.6 64.94

475.0 5333 7535.9 41.31 8317.7 55.97

479.6 6666 8883.9 33.27 9752.3 46.30

ARD - - 49.30 - 67.22

3.3. Hasil untuk Panas Penguapan

Diketahui bahwa persamaan Clausius- Clapeyron

[29] dapat digunakan untuk memperkirakan entalpi penguapan (∆𝐻^𝑣𝑎𝑝 ) suatu zat sebagai fungsi dari tekanan uap (P^vap ) dan suhu (T) (persamaan 12):

ly. Perubahan volume molar dapat dihitung dari persamaan kubik yang telah dikutip. Dalam pekerjaan ini, turunan dari tekanan saturasi dihitung dengan menggunakan hasil dari aturan area metoda.

𝑑𝑃𝑣𝑎𝑝 𝑑† =

∆Hvap

(12) Dengan diferensiasi Persamaan (1) terhadap suhu (T), istilah dP^vap /dT dalam Persamaan (10) adalah

di mana V^v dan V^L menunjukkan volume uap jenuh dan cairan pada kondisi saturasi, masing-masing-

diperoleh, maka nilai akhir untuk ΔH^vap menjadi fungsi suhu yang dipilih.

T ^Vv-VL

(10)

Tabel 9. Panas penguapan (kJ.mol^-1 ) untuk n-Hexanoic. (Eksperimental [35]; tw: penelitian ini; w: Watson [29]).

n-Heksanoat

T/K ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^{𝑁𝐼𝑆†} ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^𝑡w ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^w ^𝐴𝐷^k𝑡w^𝐽^𝑚𝑜𝑙 𝐴𝐷wk𝐽𝑚𝑜𝑙

271 70.9 71.3 61.3 0.4 9.6

297 68.4 71.3 61.3 -2.9 7.1

335 65.9 58.0 58.2 7.9 7.7

371 66.6 58.0 58.2 8.6 8.4

Tabel 10. Panas penguapan (kJ.mol^-1 ) untuk asam dodekanoat.

n-Dodecanoic

T/K ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^{𝑁𝐼𝑆†} ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^𝑡^w ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^w ^𝐴𝐷^k𝑡w^𝐽^𝑚𝑜𝑙 𝐴𝐷wk𝐽𝑚𝑜𝑙

332 95.8 80.8 109.5 15.0 -13.7

408 88.8 80.5 75.8 8.0 13.0

437 81.3 80.3 74.7 1.0 7.1

Untuk menguji kemampuan prediksi dari metodologi ini, dipilih data yang dirangkum dalam NIST - Databank [35] (ΔH^vap dalam J g mol⁻¹ vs T dalam K), yang terdiri dari nilai-nilai yang ditemukan di http://webbook. nist.org. Hasilnya dibandingkan dengan nilai yang terdapat di http://webbook.nist.org.

Tujuan kami adalah untuk menemukan persamaan kubik dengan serangkaian korelasi yang terkenal untuk memperkirakan parameter yang mampu merepresentasikan secara akurat tekanan uap sebagai fungsi suhu hingga titik kritis (Pc, Tc) dan menghasilkan nilai yang masuk akal untuk panas penguapan.

Setelah mendapatkan nilai untuk keempat asam tersebut, dan membandingkannya dengan data eksperimen, prediksi persamaan Watson [29]

diperiksa, yang membutuhkan data referensi untuk digunakan.

Tabel 9 dan 10 menunjukkan nilai prediksi entalpi penguapan menggunakan Persamaan (10) dengan data yang telah ditentukan sebelumnya dari Tabel 1, 2, 7 dan 8 masing-masing untuk asam Hexanoic dan Dodecanoic. Penyimpangan relatif dan absolut antara nilai eksperimental dan estimasi tekanan uap dan panas penguapan juga diberikan pada Tabel 9 dan 10. Seperti yang dapat diamati, metodologi yang diusulkan mampu

menggambarkan kedua sifat termo-fisik dengan baik hingga titik kritis.

(11)

Dibandingkan dengan persamaan Watson [29]

yang membutuhkan satu data entalpi referensi, metodologi ini memiliki penerapan yang lebih luas dalam hal rentang suhu dan kelas senyawa, dan memberikan devisiasi yang lebih rendah atau, setidaknya, sebanding. Perlu dicatat bahwa metodologi yang dikembangkan dapat diterapkan untuk asam lemak dan mungkin akan berkinerja lebih baik daripada persamaan Watson [29] untuk bahan bakar nabati.

Tabel 9 mengilustrasikan distribusi deviasi abso- lute (AD, dalam kkal.mol^-1 ) untuk asam heksanoat dibandingkan dengan data eksperimental lain yang dipublikasikan di bank data NIST. Dari Tabel 9-11, sebagian besar AD (kJ.mol^-1 ) turun kurang dari ± 15 kJ.mol^-1 untuk ketiga senyawa tersebut.

Tabel 10 mengilustrasikan nilai prediksi untuk entalpi penguapan asam n-dodekanoat yang terkait dengan reaksi transesterifikasi minyak sawit untuk menghasilkan biodiesel. Nilai-nilai eksperimental [1,14,18] untuk rentang suhu yang berbeda dibandingkan dalam gambar ini dengan nilai-nilai yang dihitung dengan persamaan Waters. Entalpi penguapan yang diestimasi dengan menggunakan metode aditifitas kelompok dan metode QSPR menunjukkan hasil AD antara 0,1 dan

20,8 kJ.mol^-1 [37]. Beberapa penulis membuat perbandingan yang baik antara nilai ΔH yang dihitung dan eksperimentalvap untuk nilai yang ditetapkan dan ditemukan kurang dari

(12)

Tabel 11. Panas penguapan (kJ.mol^-1 ) untuk asam n-heptanoat dan n-Heksadekanoat.

n-Heptanoic

T/K ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^{𝑁𝐼𝑆†} ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}𝑡w ∆𝐻𝑣𝑎𝑝

w 𝐴𝐷𝑡w 𝐴𝐷w

283-328 72.5 ± 0.8 80.2 85.8 7.7 13.3

298 75.7 80.2 85.8 4.5 10.1

n-Hexadecanoic

347-374 110.2±2 - 118.9 - 8.7

440-625 97.5 84.0 79.3 13.5 18.2

475 90.1 82.4 88.9 7.7 1.2

Tabel 12. Panas penguapan (kJ.mol^-1 ) untuk asam nonanoat, undecanoat, tridecanoat, dan tetradecanoat.

Nonanoic

T/K ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^{𝑁𝐼𝑆†} ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^𝑡w ^{∆𝐻𝑣𝑎𝑝}^w 𝐴𝐷𝑡w 𝐴𝐷w

400 85.3 87.3 100.3 2.0 15.0

450 --- 65.1 93.9 - -

Undecanoic

305 97.9 68.0 100.2 29.9 2.3

323 90.7 66.8 98.7 23.9 8.0

408 81.3 62.9 90.2 18.4 8.9

Tridecanoic

340 100.4 91.1 ** 9.3 **

424 90.1 83.6 ** 6.5 **

Tetradecanoic

378 100.4 112.6 101.9 12.2 1.5

455 88.9 73.1 93.7 15.8 4.8

** Tidak ada data referensi (∆𝐻^𝑜 ,†^𝑜 ) yang tersedia untuk menggunakan persamaan Watson.

𝑒𝑏 𝑒𝑏

10 kJ.mol^-1 [38], dan kompilasi entalpi penguapan pada 298,15K untuk FAME [39, 40] dilakukan dan deviasi absolut yang lebih tinggi adalah 8,4 kJ.mol^-1 [39] dan 2,7 kJ.mol^-1 [40]. Dalam penelitian ini, deviasi absolut menunjukkan bahwa kedua cara tersebut dapat diandalkan, tetapi metodologi baru jauh lebih berguna karena tidak memerlukan data referensi.

Tabel 11 menunjukkan nilai prediksi entalpi vaporisasi menggunakan Persamaan (10) dengan data prediksi dari Tabel 3-6 untuk asam n- Heptanoat dan n-Heksadekanoat. Perbedaan relatif antara hasil eksperimen dan perkiraan

Nilai-nilai panas penguapan juga diberikan dan menegaskan keandalan metodologi ini, yang mengatasi persamaan Watson pada sebagian besar data yang tersedia dan diuji.

Terakhir, Tabel 12 menunjukkan data pelengkap, yang dihitung dengan menggunakan metode yang sama dengan yang digunakan dalam naskah ini. Kecuali asam undecanoic, semua hasil menunjukkan deviasi yang sangat pendek dari data eksperimen.

Untuk penelitian di masa depan dalam bidang penelitian bahan bakar nabati, penting untuk membuktikan bahwa meskipun nilai spesifik ΔH^vap untuk berbagai temperatur mungkin

(13)

Yang diperlukan dalam banyak kasus, untuk simulasi berbasis model, optimasi, dan konsistensi termodinamika, laju perubahan ΔH^vap terhadap suhu harus benar dan konsisten.

KESIMPULAN

Sebuah metodologi yang menggunakan persamaan keadaan disajikan untuk memperkirakan volume molar cairan dan panas penguapan senyawa asam lemak yang berkaitan dengan industri biodiesel dan lemak dan minyak nabati. Dibandingkan dengan metode yang sebelumnya diusulkan oleh Ceriani dan Meirelles [1], model ini lebih akurat dan memiliki jangkauan aplikasi yang lebih luas dalam hal suhu dan kelas senyawa organik.

Kesimpulannya, persamaan Clausius-Clapeyron memberikan estimasi yang lebih baik untuk entalpi penguapan asam lemak ketika persamaan Soave- Redlich-Kwong (SRK) digunakan. Oleh karena itu, hasil yang lebih akurat untuk panas penguapan dapat dicapai dibandingkan dengan persamaan Watson, jika persamaan keadaan yang dapat diandalkan digunakan.

DAFTAR SIMBOL

a, a' parameter yang dihitung dalam Persamaan (1) dan (6)

Deviasi relatif rata-rata ARD

b, b'parameter yang dihitung dalam Persamaan (1) dan (6) Δ variasi

tw saturasi uap pekerjaan ini w Watson

PERSETUJUAN UNTUK PUBLIKASI Tidak berlaku.

KETERSEDIAAN DATA DAN MATERI Tidak berlaku.

PENDANAAN Tidak ada.

KONFLIK KEPENTINGAN

Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan, baik finansial maupun lainnya.

UCAPAN TERIMA KASIH Menyatakan tidak ada.

REFERENSI

[1] Knothe, G. Biodiesel dan bahan bakar solar terbarukan: Sebuah perbandingan. Pror. Energy Combust. Sci., 2010, 36(3), 364-373.

http://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2009.11.004

[2] Gui, M.M.; Lee, K.T.; Bhatia, S. Kelayakan minyak nabati vs. minyak non-nabati vs. limbah minyak nabati sebagai bahan baku biodiesel. Energy, 2008, 33(11), 1646-1653.

Henthalpy dalam kJ mol^-1 N_i jumlah total titik percobaan Tekanan dalam Pa

[3]

http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2008.06.002

Severino, L.S.; Auld, D.L.; Baldanzi, M.; Candio, M.J.D.; Chen, G.; Crosby, W. Tinjauan terhadap chal- lenges untuk peningkatan produksi jarak. Agron. J., 2012, 104(4), 853-880.

http://dx.doi.org/10.2134/agronj2011.0210

Konstanta gas rideal Suhu dalam K Volume vmolar

ωfator acêntrico LANGGANAN

c kritis

komponen i r berkurang v uap

L cairan

(14)

Acosta-Osorio, A.A.; Herrera, G.;

Vasco-Leal, J.F.;

Mosquera- Artamonov, J.D.;

Millan-Malo, B.

Karakterisasi fisikokimia dari tujuh biji Ricinus communis L.

Meksiko &

kandungan minyak.

Biomassa Bioenergi, 2013, 48, 17-24.

http://dx.doi.org/1 0.1016/j.biombioe .2012.10.020 [5] Moser, B.R.;

Vaughn, S.F.

Kemanjuran pro- file asam lemak sebagai alat untuk menyaring bahan baku untuk produksi biodiesel.

Biomassa Bioenergi, 2012, 37, 31-41.

http://dx.doi.org/1 0.1016/j.biombioe .2011.12.038 [6] Cabaleiro, D.;

Pastoriza-

Gallego, M.J.;

Piñeiro, M.M.;

Legido, J.L.;

Lugo, L.

Kesesuaian termofisik campuran (difenil eter + bifenil) untuk

penggunaannya sebagai cairan perpindahan panas. J. Chem.

Thermodyn., 2012, 50, 80-88.

http://dx.doi.org/10.1016/j.j ct.2012.02.001

(15)

Prediksi Volume Molar Cairan dan Panas Penguapan Kimia Fisik Terkini, 2020, Vol. 10, No. 3 201 [7] Ibrahim, D.; Marc, A.R. Sistem dan Aplikasi

Penyimpanan Energi Termal, 2^nd ed.; John Wiley &

Sons Ltd: New York, 2011.

[8] Cabaleiro, D.; Pastoriza-Gallego, M.J.; Gracia- Fernández, C.; Piñeiro, M.M.; Lugo, L. Sifat reologi dan volumetrik TiO2 -ethylene glycol nanofluida.

Nanoscale Res. Lett. 2013, 8(1), 286.

http://dx.doi.org/10.1186/1556-276X-8-286 PMID:

23763850

[9] Lugo, L.; Segovia, J.J.; Martín, M.C.; Fernández, J.

Villamañán, M.A. Pengaturan eksperimental untuk kapasitas panas isobarik untuk fluida kental pada tekanan tinggi: Squalane, bis (2-etilheksil) sebasat dan bis (2-etilheksil) ftalat. J. Chem. Thermodyn., 2012, 49, 75-80.

http://dx.doi.org/10.1016/j.jct.2012.01.011

[10] Cabaleiro, D.; Pastoriza-Gallego, M.J.; Piñeiro, M.M.;

Lugo, L. Karakterisasi dan pengukuran konduktivitas termal, densitas, dan sifat reologi nanopartikel seng oksida yang terdispersi dalam

[18] Korsten, H. Prediksi tekanan uap yang konsisten secara internal dan sifat-sifat terkait. Ind. Eng. Chem.

Res. 2000, 39, 813-820.

http://dx.doi.org/10.1021/ie990579d

[19] Basaˇrová. P.; Svoboda, V. Prediksi entalpi penguapan dengan metode kontribusi grup. Fluid Phase Equilib., 1995, 105, 27-47.

http://dx.doi.org/10.1016/0378-3812(94)02599-V [20] Benziane, M.; Khimeche, K.; Mokbel, I.; Sawaya, T.;

Dahmani, A.; Jose, J. Tekanan uap eksperimental dari lima senyawa Fatty Acid Ethyl Ester (FAEE) jenuh biodiesel. J. Chem. Eng. Data, 2011, 56, 4736-4740.

http://dx.doi.org/10.1021/je200730m

[21] Soave, G. Konstanta kesetimbangan dari persamaan keadaan Redlich-Kwong yang dimodifikasi. Chem.

Eng. Sci., 1972, 27, 1197-1203.

http://dx.doi.org/10.1016/0009-2509(72)80096-4 [22] Peng, D.Y.; Robinson, D.B. Persamaan keadaan dua

konstanta yang baru, Ind. Eng. Chem. Fund, 1976, 15, hal.

(etana-1,2-diol + air) campuran. J. Chem. Thermo- dyn., 2013, 58, 405-415.

59-64.

[23] Soujanya, J.; Satyavathi, B. Prasad, T.E.V. Experi- http://dx.doi.org/10.1016/j.jct.2012.10.014

[11] Ceriani, R.; Meirelles, A.J.A. Memprediksi kesetimbangan uap-cair sistem lemak. Kesetimbangan Fasa Cairan, 2004, 215, 227-236.

http://dx.doi.org/10.1016/j.fluid.2003.08.011

[12] Ceriani, R.; Gonçalves, C.B.; Coutinho, J.A.P. Pra- diksi viskositas senyawa lemak dan biodiesel berdasarkan kontribusi kelompok. Bahan Bakar Energi, 2011, 25, 3712-3717.

http://dx.doi.org/10.1021/ef200669k

[13] Ceriani, R.; Gani, R.; Meirelles, A.J.A. Prediksi kapasitas panas dan panas penguapan cairan organik dengan metode kontribusi kelompok. Kesetimbangan Fasa Fluida, 2009, 283, 49-55.

[14] Marrero, J.; Gani, R. Estimasi berbasis kontribusi kelompok dari sifat-sifat komponen murni.

Kesetimbangan Fasa Fluida, 2001, 183-184, 183-208.

http://dx.doi.org/10.1016/S0378-3812(01)00431-9 [15] Díaz-Tovar, CA; Gani, R.; Sarup, B. Teknologi lipid:

Prediksi properti dan desain/analisis proses dalam industri minyak nabati dan biodiesel. Kesetimbangan Fasa Fluida, 2011, 302, 284-293.

http://dx.doi.org/10.1016/j.fluid.2010.09.011 [16] Su, Y.C.; Liu, Y.A.; Díaz-Tovar, C.A.; Gani, R. Se-

ilihan metode prediksi sifat termofisik untuk pemodelan proses dan desain produk pembuatan biodiesel. Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, 6809-6836.

http://dx.doi.org/10.1021/ie102441u

[17] Haggenmacher, J.E. Panas penguapan sebagai fungsi tekanan dan suhu. J. Am. Chem. Soc., 1946, 68, 1633- 1634.

http://dx.doi.org/10.1021/ja01212a080 PMID: 20995002

data kesetimbangan mental (uap + cairan) dari (meta-) nol + air), (air + gliserol) dan sistem (metanol + gliserol) pada tekanan atmosfer dan sub-atmosfer. J.

Chem. Thermodyn., 2010, 42, 621-624.

http://dx.doi.org/10.1016/j.jct.2009.11.020 [24] Wang, J.F.; Li, X.M.; Meng, H.; Li, C.X.; Wang,

Z.H. Pengukuran suhu didih untuk air, metanol, etanol dan campuran binernya dalam garam hidroklorida atau asetat dari mono-, di atau tri-etanolamina pada 101,3kPa. J. Chem. Thermodyn., 2009, 41, 167-170.

[25] Yamamoto, H.; Terano, T.; Nishi, Y.; Tokunaga, J.

Kesetimbangan uap-cair untuk metanol + etanol + kalsium klorida, +onium iodida, dan + natrium iodida pada

298,15 K. J. Chem. Eng. Data, 1995, 40, 472-477.

http://dx.doi.org/10.1021/je00018a026

[26] Chen, D.H.T.; Thompson, A.R. Sistem gliserol-air dan gliserol-air jenuh dengan natrium chlo- ride. J.

Chem. Eng. Data, 1970, 15, 471-474.

http://dx.doi.org/10.1021/je60047a019

[27] Coelho, R.; Santos, P.G.; Mafra, M.R.; Cardozo- Filho, L.; Corazza, M.L. Kesetimbangan (uap + cairan) untuk sistem biner {air + gliserol} dan {etha- nol + gliserol, etil stearat, dan etil palmitat} pada tekanan rendah. J. Chem. Thermodyn., 2011, 43, 1870-

1876.

http://dx.doi.org/10.1016/j.jct.2011.06.016 [28] Malanowski, S. Metode eksperimental untuk

kesetimbangan uap-cair. Bagian I. Metode sirkulasi.

Kesetimbangan Fasa Cairan, 1982, 8, 197-219.

http://dx.doi.org/10.1016/0378-3812(82)80035-6 [29] Poling, B.E.; Prausnitz, J.M.; O'Connell, P.J. Sifat-

sifat Gas dan Cairan, 5^th ed.; McGraw-Hill: New York, Amerika Serikat, 2000.

[30] Liessmann, G.; Schimidt, W.; Reiffarth, S. Data termofisika yang telah diperbaiki: Kompilasi data dari

(16)

Saechsishe Olefinwerke; Boehlen: Jerman, 1995, hal.

56.

[31] Verevkin, S.P. Pengukuran dan prediksi sifat termokimia asam karboksilat mono. J. Chem. Eng.

Data, 2000, 45(5), 953-960.

http://dx.doi.org/10.1021/je990282m

[32] Pool, W.O.; Ralston, A.W. Titik didih asam n-alkil.

Ind. Eng. Chem., 1942, 34(9), 1104-1105.

http://dx.doi.org/10.1021/ie50393a019

[33] Costello, J.M.; Bowden, S.T. Variasi temperatur dari perbedaan densitas ortobarik dalam sistem uap-cair.

IV. Asam lemak. Recl. Trav. Chim. Pays Bas, 1958, 77(9), 803-810.

http://dx.doi.org/10.1002/recl.19580770903

[34] Falleiro, R.M.M.; Silva, L.Y.A.; Meirelles, A.J.A.;

Krahenbuhl, M.A. Data tekanan uap untuk asam lemak yang diperoleh dengan menggunakan adaptasi teknik DSC. Thermochim. Acta, 2012, 547, 6-12.

http://dx.doi.org/10.1016/j.tca.2012.07.034

[35] Sifat Termofisika Sistem Fluida - Buku Web NIST.

Tersedia dari: https://webbook.

nist.gov/chemistry/fluid/ [(Diakses pada Juni 2018);

[36] Liessmann, G.; Schmidt, W.; Reiffarth, S. Data termofisika yang direkomendasikan. Data Comp.

Saech- sische Olefinwerke Boehlen, 1995, 33.

[37] Krasnykh, E.L.; Druzhinina, Y.A.; Portnova, S.V.;

Smirnova, Y.A. Tekanan uap dan entalpi vaporisasi trimetilolpropana dan asam karboksilat ester. Fluid Phase Equilibrium, 2018, 462, 111-117.

[38] Jia, Q.; Yan, X.; Lan, T.; Yan, F.; Wang, Q. Indeks norma untuk memprediksi entalpi penguapan senyawa organik pada titik didih. J. Mol. Liq. 2019, 282, 484- 488.

http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2019.03.036

[39] Zaitsau, DH; Pimerzin, AA; Verevkin, SP Asam lemak metil ester: Pengukuran komplementer dan analisis komprehensif dinamika termo penguapan. J.

Chem. Thermodyn., 2019, 132, 322-340.

http://dx.doi.org/10.1016/j.jct.2019.01.007 [40] Yagofarov, M.I.; Nagrimanov, R.N.; Solomonov,

B.N. Hubungan antara fusi, larutan, vaporisasi, dan entalpi sublimasi dari phe-nol tersubstitusi. J. Chem.

Thermodyn., 2017, 105, 50-57.