Adsorpsi air dari campuran uap etanol-air dengan zeolit sintetis 4A pada packed bed dalam rangka produksi fuel grade ethanol

Abstrak

Etanol dapat digunakan sebagai bahan bakar jika memiliki kemurnian 99,5%, sedangkan dislitasi etanol akan terhenti pada titik azeotropnya, yaitu pada 95,6%. Adsorpsi molecular sieve adalah salah satu metode untuk memperoleh etanol dengan kadar diatas titik azeotrop. Adsorbent yang berfungsi sebagai molecular sieve adalah zeolit sintetis 4A. Adsorbent ini memiliki diameter pori sebesar 3,9 Ǻ, lalu air dan etanol masing-masing memiliki diameter molekul 2,75 Ǻ dan 4,4 Ǻ. Maka dari itu adsorbent bersifat selektif terhadap campuran etanol-air. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh etanol diatas titik azeotropnya serta mempelajari hubungan pengaruh laju alir (vz) dan suhu (T) terhadap perubahan harga koefisien transfer massa (kc), difusivitas radial (Der) dan konstanta henry (H’) yang bisa digunakan sebagai parameter dalam perancangan alat adsorpsi pada skala komersial. Percobaan ini dilakukan dengan cara menimbang zeolit 4A sebanyak 100 gram, lalu disusun  dan diukur tingginya pada packed bed columnadsorbent. Regulator pemanas dinyalakan dan diatur suhunya sampai konstan pada 80, 85, 90, 95 dan 1000C. Etanol 95,61% dengan volum 250 ml dimasukkan ke labu leher tiga, lalu dipanaskan sampai menguap. Pendingin balik dinyalakan dan diatur besarnya laju uap yang terbentuk dengan mengatur bukaan kran dan derajat voltase pada heating mantle. Besarnya laju aliran uap diatur pada 2, 4 dan 6 liter/menit. Produk ditampung dan diambil tiap menit sebagai sampel untuk dianalisis kadar etanolnya. Proses adsorpsi ini memberikan hasil tertinggi berupa etanol dengan kadar 99,40%. Laju alir uap 2 lpm dan suhu 800C adalah kombinasi yang optimal dalam penelitian ini karena banyak uap air yang teradsorpsi pada butir zeolit 4A yaitu 7,93 gram. Perhitungan secara numeris memberikan hasil bahwa nilai Der pada percobaan ini adalah 1,59.10-3 cm2/men, serta hubungan kc fungsi reynolds dan H’ fungsi suhu berturut-turut adalah sebagai berikut: kc=7,95.10-3(ρ.vz.D/μ)0,164 dan H'=4,47.10-3.e(2565,26/T)