1. PERPINDAHAN MASSA DAN DIFUSI.pdf

PERPINDAHAN MASSA DAN DIFUSI BY R I D H A W AT I , S . T . , M . T ANDI MUH IQBAL AKBAR ASFAR, S.T., M.T

Tujuan Instruksional khusus 2

Setelah mempelajari isi seluruh bahasan ini, maka anda akan dapat: • Menjelaskan mekanisme perpindahan massa • Menghitung besar fluks molar • Menentukan koefisien difusi Satop_2 By RidHa

Satop_2 By RidHa

3

Satop_2 By RidHa

4

Satop_2 By RidHa

5

Pendahuluan 6

 Transfer massa

merupakan salah satu Chemical Engineering Tools, yang merupakan konsep-konsep atau prinsip-prinsip seorang TK dalam menyelesaikan tugasnya

Satop_2 By RidHa

 Chemical Engineering

Tools : 1. Neraca Massa, 2. Neraca Panas, 3. Proses-proses Transfer, 4. keseimbangan, 5. ekonomi, 6. humanitas.

Pendahuluan (lanjutan) 7

Proses-proses transfer di bidang TK meliputi : A. FISIS 1. transfer momentum Dijumpai di kasus aliran fluida, pencampuran, sedimentasi dan filtrasi. 2. transfer panas Dijumpai pada alat-alat pertukaran panas, distilasi, dan pengeringan. 3. transfer massa Dijumpai pada alat-alat distilasi, pengeringan, ekstraksi, absorbsi, adsorpsi, stripping dan membran. B. KIMIA, yaitu kecepatan reaksi kimia Satop_2 By RidHa

Mengapa transfer massa perlu dipelajari? 8

Peristiwa perpindahan massa atau transfer massa atau difusi banyak dijumpai di dalam kehidupan sehari-hari, di dalam ilmu pengetahuan dan di industri

Satop_2 By RidHa

9

 Bidang

ilmu teknik kimia mempunyai bagian subyek yang menyangkut operasi tanpa reaksi kimia. Subyek ini dikelompokkan dalam OPERASI TEKNIK KIMIA (UNIT OPERATION)  Proses yang tidak melibatkan reaksi kimia ini, menjadikan perbedaan konsentrasi sebagai driving force.  Perpindahan massa adalah bagian dari proses ini. Sedangkan pemisahan menjadi komponen terjadi bukan karena perbedaan konsentrasi tetapi akibat perbedaan sifat fisik.  Contoh pemisahan menjadi komponen ialah : filtrasi dan screening (akibat perbedaan ukuran, dekantasi (perbedaan berat jenis)  Teknik Kimia

Unit operasi (non reaksi) Driving force : perbedaan konsentrasi ............PERPINDAHAN MASSA Created by Ridha

10

Implementasi di Industri  Operasi perpindahan massa banyak diimplementasikan pada proses pemisahan yang merupakan faktor sangat penting di industri Proses pemisahan di industri : - purifikasi bahan baku dan produk - bagian cost produksi tertinggi Contoh : biaya proses purifikasi alkohol Variabel yang vital dalam proses pemisahan : beda konsentrasi awal-akhir

Karakter Proses perpindahan massa  Merupakan proses perpindahan dalam skala molekul yang diakibatkanVperbedaan konsentrasi Contoh : Pemisahan air dari larutan alkohol. Pada sistem pemisahan tjd aliran uap air akibat perbedaan konsentrasi >< aliran air dalam pipa karena tekanan pompa

Created by Ridha

Klasifikasi Perpindahan Massa 11

Campuran 2 fasa Dalam perpindahan massa, harus melibatkan lebih dari satu komponen Pada proses ini, kedua komponen larut sempurna pada setiap perbandingan Kontak antara 2 fasa menyebabkan terjadinya difusi antar masing2 komponen dan menyebabkan hasil separasi yang selalu tidak sempurna  Sistem campuran pada operasi perpindahan massa Sistem gas-gas dan padat-padat: tidak terjadi dua fasa Sistem gas–cair : semua komponen harus terdistribusi pada ke dua fasa pemisahan dapat menggunakan metode distilasi atau teknik lainnya seperti : absorbsi >< desorbsi humidifikasi >< de humidifikasi  Sistem gas-padat : menyangkut proses adsorbsi/desorbsi  Sistem cair-cair : proses ekstraksi  Cair-padat : proses kristalisasi

Created by Ridha

12

Pemisahan menggunakan Membran  Sistem gas-gas : menggunakan membran micropore kecematan pemisahan merupakan fungsi dimensi molekul  Sistem gas – cair : dipengaruhi tingkat permeasi kecepatan pemisahan mrpk fungsi kelarutan  Sistem cair-cair : proses dialisis  Sistem pemisahan yang lain : -kontak langsung fasa tercampur -Pemanfaatan sifat permukaan Created by Ridha

Jenis dan Kondisi Operasi Perpindahan Massa 13



Direct : metode dengan membentuk dua fasa dari 1 fasa

dengan penambahan energi  Indirect : metode dengan penambahan substansi lain  Steady state operation : konsentrasi pd setiap posisi sama setiap waktu  Unsteady state : >< steady state  Stagewise operation : aliran fasa ke sistem tidak kontinyu  Continuous operation : aliran fasa ke dan dari sistem kontinyu Prinsip disain alat perpindahan massa 4 variabel pokok : - Jumlah stage kesetimbangan - Waktu yang diperlukan - Kapasitas - Energi yang dibutuhkan Created by Ridha

14

Jenis Separasi : - Evaporation - Distillation - Extraction - Leaching - Membrane Separation - Absorption Distilasi : pemisahan yang didasarkan pada terjadinya distribusi substansi pada fasa gas-cair - Distribusi substansi yang terjadi adalah akibat perbedaan votality - Semua komponen terdapat pada kedua fasa - Apa perbedaan distilasi dengan evaporasi, ekstraksi, leaching dan absorbsi?

Created by Ridha

Contoh peristiwa transfer massa 15

1) larutnya kristal gula dalam air, artinya komponen gula 2) 3)

4) 5) 6)

mendifusi ke fase air. larutnya kopi ke dalam air, terjerapnya zat beracun ke dalam arang, larutnya oksigen ke dalam darah, Pada proses fermentasi, nutrisi dan oksigen yang terlarut dalam larutan mendifusi ke mikroorganisme, Pengambilan uranium dari batuan, dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut organik, misal heksan. Penghilangan logam berbahaya dari limbah cair menggunakan adsorben, dll.

Satop_2 By RidHa

Satop_2 By RidHa

16

DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 17

 Perpindahan massa dapat terjadi pada fasa yang

sama maupun fasa yang berbeda

Satop_2 By RidHa

DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 18

Perpindahan komponen dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah perpindahan massa.

Laju perpindahan massa akan berkurang atau berhenti apabila gradient konsentrasi berkurang sampai menjadi nol.

Difusi adalah peristiwa perpindahan molekul yang disebabkan gerakan acak dari molekul dalam suatu fluida diam (stagnant) dengan gaya dorong perbedaan konsentrasi. Satop_2 By RidHa

Satop_2 By RidHa

19

DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 20

 Transfer massa adalah gerakan molekul-molekul atau

fluida yang disebabkan adanya gaya pendorong.  Persamaan umum kecepatan perpindahan/transfer

Satop_2 By RidHa

DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 21

Satop_2 By RidHa

DASAR-DASAR TRANSFER MASSA 22

Satop_2 By RidHa

latihan 23

 Tent komposisi dr komp formaldehid (A), urea (B),

ammoniak (C), dan Na2CO3 dalam campuran. Jika diket: Formalin 37% = 300 ml Perb mol A/B = 1,5 BM formaldehid = 30 g/mol BM urea = 60 g/mol Berat ammoniak = 10% dari total campuran Berat Na2CO3 = 5% dari berat ammoniak

Satop_2 By RidHa

24

Sebanyak 5,6 g besi direaksikan dengan 3,2g belerang menjadi 8,8 g besi belerang. Tentukan perbandingan kedua unsur dalam senyawa besi belerang 2. 3 mol aseton dan 2 mol kloroform dicampur pada suhu 35 oC . Tekanan uap jenuh aseton dan kloroform pada suhu tersebut adalah 360 dan 250 torr a. Bila larutan tersebut dianggap ideal, hitung tekanan uap larutan tersebut b. Bila larutan tersebut mempunyai tekanan uap sebesar 280 torr, bagaimanakah komposisi cairan awal campuran tersebut 1.

Satop_2 By RidHa