TRANSFER GAS Merupakan perpindahan gas dari fase gas

TRANSFER GAS

Merupakan perpindahan gas dari fase gas ke fase cair atau sebaliknya. Pengolahan air/ air limbah phase gas (udara), proses aerasi Aerasi dlm pengolahan air minum Menghilangkan gas-gas tertentu Oksidasi kandungan besi dan mangan Mereduksi ammonia dlm air Meningkatkan kandungan oksigen terlarut 2

Aerasi dlm pengolahan air limbah Oksigen disuplai ke sel biomass utk respirasi aerobik Kebutuhan oksigen dlm pengolahan air minum relatif lebih rendah bisa digunakan metode yg sederhana (jatuhan) 3

Teori Transfer gas Perpindahan massa zat tjd bila ada kontak antar permukaan cairan dan gas. Gaya penggerak perpindahan dikendalikan oleh beda konsentrasi. Kelarutan gas dalam air dipengaruhi oleh: Suhu air Tekanan parsial gas dalam fase gas Konsentrasi padatan terlarut dalam fase air Komposisi kimia gas 4

Hukum Henry Konsentrasi keseimbangan gas dlm larutan pd suhu tertentu sebanding dg tekanan parsial gas (sampai 1 atm) dlm air. Cs = konsentrasi jenuh atau keseimbangan gas dlm larutan, mg/L H = koefisien kelarutan Henry P = tekanan parsial gas dalam air, atm 5

Bila permukaan air dipaparkan dg gas & belum terjadi kesetimbangan sebelumnya, maka scr serentak & segera pd bidang kontak antar fase akan jenuh dg gas dan gas ditransportasikan ke air dg proses difusi molekuler. m/ t = laju perpindahan gas melintas permukaan area bidang kontak D = koefisien difusi molekuler c/ x = gradien konsentrasi pd interface Mekanisme Perpindahan Gas 6

Bulk gas well mixed Turbulen area Fixed gas film interface Pg Laminer area Pi Fixed liquid film Ci = Cs Laminer area CL Turbulen area Bulk liquid well mixed 7

Dua langkah perpindahan gas: Perpindahan keseluruhan fase gas dg tek gas (Pg) ke interface, dg tek parsial gas (Pi), lalu dikonversi ke fase liquid dg konsentrasi Ci Transformasi dlm fase cair ke bulk liquid dg konsentrasi CL Perpindahan ini bisa tjd dlm dua arah tgt perbedaan konsentrasi CL dan Ci. jika CL > Ci dan Pi > Pg tjd pelepasan gas dr phase cair ke phase gas 8

Laju perpindahan gas melintas bidang permukaan A: a = A / V KL = koef transfer dlm fase cair KG = koef transfer dlm fase gas NA = laju perpindahan masa CL = konsent gas pd phase bulk liquid Cs = konsent jenuh gas pd interface 9

Secara sederhana dpt dinyatakan: KLa = koef transfer total, jam-1 CS = konsentrasi gas jenuh, mg/l C = konsentrasi gas di cairan, mg/l 10

Nilai KLa ditentukan di lab, shg: Ci = konsentrasi awal, mg/l Ct = konsentrasi dlm interval waktu percobaan, mg/l Plot ln(Cs - Ct) dan t, slope = KLa 11

Laju suplai oksigen oleh aerator ke dlm air bersih pd kondisi standar (20 o. C, 1 atm): OC = kapasitas oksigenasi 12

AERASI Khusus transfer gas (oksigen) Fungsi: melarutkan oksigen ke dalam air Faktor yang mempengaruhi: Suhu dg meningkatnya suhu, maka kemampuan difusi oksigen meningkat tegangan permukaan dan kekentalan menurun f = 1, 012 – 1, 047 13

AERASI Faktor yang mempengaruhi: Kejenuhan oksigen tgt salinitas air, suhu & tek parsial O 2 yg kontak dg air P = tek barometrik, mm. Hg P(bar) = tekanan jenuh uap air pd suhu air yg diaerasi Tek jenuh uap air semakin naik dg bertambahnya suhu 14

AERASI Faktor yang mempengaruhi: Karakteristik air Ada perbedaan KLa utk air bersih dan air limbah Faktor ini mempengaruhi nilai Cs Derajat turbulensi Turbulensi menurunkan derajat tahanan liquid – film Turbulensi meningkatkan laju perpindahan masa oksigen Turbulensi meningkatkan nilai koef perpindahan oksigen (KLa) 15

STRIPPING Khusus transfer gas dari fase cair ke fase gas Fungsi: menyisihkan kandungan gas terlarut yg tdk diinginkan Ammonia stripping: perlu tahu persen ammonia di larutan p. H = 10, 8 ammonia berada dlm bentuk molekul gas ammonia Efisiensi stripping tinggi 16

Peralatan Transfer Gas Gravitasi / jatuhan Tray aeration Cascade aeration Talang pelimpah Packed tower Tray aeration Cascade aeration Efisiensi aerasi Waktu kontak 17

Peralatan Transfer Gas Spray / semprotan 18

Peralatan Transfer Gas Diffuser Konsentrasi jenuh oksigen: Kebutuhan energi: Gelembung: Fine bubble Coarse bubble 19

Peralatan Transfer Gas Mekanik Laju perpindahan oksigen 20

Aplikasi aerasi: Penyisihan rasa dan bau Penyisihan besi dan mangan Penyisihan senyawa organik volatile Penyisihan karbondioksida Penyisihan hidrogen sulfida 21

Soal - 1 Percobaan aerasi Waktu (menit) menggunakan 0 surface aerator dlm 10 tangki uji bentuk 20 silinder bervolume 30 600 m 3. suhu air 40 15 o. C dan tek 50 atmosfir 750 mm. Hg. 60 Data yang diperoleh: CO 2 (mg/l) 0 2, 6 4, 8 6 7, 1 7, 9 8, 5 Tentukan nilai KLa 22

Pada suhu 15 o. C dan tek atmosfir 760 mm. Hg, nilai Cs = 10, 2 mg/l dan tek uap air p(bar) = 12, 788 mm. Hg. Koreksi nilai Cs. Grafik antara ln (Cs – C) vs t, kemiringan = KLa Penyelesaian Waktu (menit) CO 2 (mg/l) 0 0 10 2, 6 20 4, 8 30 6 40 7, 1 50 7, 9 60 8, 5 Cs - C KLa = 1, 85/jam 10, 1 mg/l 23

Soal - 2 Idem no 1, bila digunakan tangki aerasi bervolume 500 m 3 dan suhu air 15 o. C. Tentukan: nilai KLa dan jumlah O 2 yg ditransfer/ jam pd kondisi standar 24

KLa pd no. 1, dikonversi utk suhu 20 o. C. Penyelesaian 2, 083 / jam Jumlah oksigen yg diperlukan = 9, 55 kg/jam O 2 25

26