Aplikasi Pengukuran Komposisi Kimia pada Industri
I. Pengertian Secara Umum Metode dan Instrumen Pengukuran Komposisi Kimia
A. Analisis dengan Metode Serapan Ultraviolet
Penyerapan sinar tampak atau ultraviolet oleh suatu molekul yang dapat menyebabkan eksitasi elektron dalam orbital molekul tersebut dari tingkat energi dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi.
- Transmitansi
Nilai dari Transmitansi berbanding terbalik denganabsorbansi.
Transmitansi larutan T merupakan bagian dari cahaya yang diteruskan melalui larutan
- Absorbansi
ª Cahaya akan diserap jika energi cahaya tersebut sesuai dengan energi yang dibutuhkan untuk mengalami perubahan dalam molekul
ª Absorbansi larutan bertambah dengan pengurangan kekuatan sinar
ª Nilai Absorbansi berbanding lurus dengan ketebalan dan konsentrasi
ª Nilai Absorbansi berbanding terbalik dengan transmitan
ª Nilai Absorbansi berbanding terbalik dengan transmitan
ª Energi maksimum yang diserap oleh larutan ditunjukan pada panjang gelombang yang memiliki nilai absorbansi tertinggi dan % transmitan terendah.
Skema Analiser UV
Spektrofotometer Sinar Tampak (Vis)
• Sumber cahaya yang digunakan adalah lampu tungsten halogen.
• Lampu tungsten halogen menghasilkan cahaya tampak dalam daerah panjang gelombang 350-800 nm.
• Lampu tersebut terbuat dari tabung kuarsa yang berisi filamen tungsten dan sejumlah kecil iodine.
• Lampu ini mirip dengan lampu yang terdapat dalam perumahan dan perkantoran
Spektrofotometer Optika Sinar
Tunggal (Single Beams Optic).
ª Semua cahaya melewati seluruh sel sampel.
ª Contoh alat spektrofotometer single beam adalah spektronik 20.
ª Alat ini merupakan desain paling awal tetapi masih banyak digunakan baik dalam pengajaran maupun laboratorium industri
Spektrofotometer Optika Sinar Ganda
(Double Beams Optic).
ª Cahaya terbagi ke dalam dua arah/berkas.
ª Berkas cahaya pertama melewati sel pembanding, dan cahaya yang lainnya melewati sel sampel.
ª Berkas cahaya kemudian bergabung kembali, masuk ke detektor.
ª Detektor merespon cahaya netto dari kedua arah
ª Beberapa alat double beam memiliki dua detektor, sampel dan sinar penghubung diukur pada waktu yang sama.
2. Analisis dengan Metode Serapan IR
Merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 – 1.000 μm atau pada bilangan gelombang 13.000 – 10 cm-1.
Prinsip kerja spektrofotometer infra merah adalah sama dengan spektrofotometer yang lainnya yakni interaksi energi dengan suatu materi. Spektroskopi inframerah berfokus pada radiasi elektromagnetik pada rentang frekuensi 400-4000cm-1, di mana cm-1 yang dikenal sebagai wavenumber (1/wavelength), yang merupakan ukuran unit untuk frekuensi. Untuk menghasilkan spektrum inframerah, radiasi yang mengandung semua frekuensi di wilayah IR dilewatkan melalui sampel. Mereka frekuensi yang diserap muncul sebagai penurunan sinyal yang terdeteksi. Informasi ini ditampilkan sebagai spektrum radiasi dari % ditransmisikan bersekongkol melawan wavenumber.
Spektroskopi inframerah sangat berguna untuk analisis kualitatif (identifikasi) dari senyawa organik karena spektrum yang unik yang dihasilkan oleh setiap organik zat dengan puncak struktural yang sesuai dengan fitur yang berbeda. Selain itu, masing-masing kelompok fungsional menyerap sinar inframerah pada frekuensi yang unik. Sebagai contoh, sebuah gugus karbonil, C = O, selalu menyerap sinar inframerah pada 1670-1780 cm-1, yang menyebabkan ikatan karbonil untuk meregangkan.
3. Analiser Industri
Merupakan analiser kontinyu yang digunakan untu memonitor proses ataupun alat pengendali proses, dimana sampel (liquid atau gas) mengalir secara kontinyu melalui analiser tersebut.
Analiser IR kontinyu umumnya digunakan untuk menganalisa sampel dalam bentuk aliran gas, namun sekarang analisa juga dilakukan untuk sampel liquid (untuk negatif filter) liquid menggunakan jenis penyaring negatif (negative filter), dikarenakan detektor lain kurang sensitif terhadap liquid.
4. Analiser Oksigen
Oksigen analiser terutama digunakan untuk analisa oksidasi dan reaksi pembakaran (combustion). Penentuan kandungan O2 dalam gas pembakaran bersama dengan analisis CO2 merupakan cara ekonomis aplikasi stasiun tenaga pembangkit listrik dan pembakaran (perhitungan ekonomis terhadap bahan bakar).
5. Gas Kromatografi
Kromatografi Gas (GC), adalah jenis umum dari kromatografi digunakan dalam kimia analitik untuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap tanpa dekomposisi.
Fungsi menggunakan kromatografi gas adalah pengujian kemurnian suatu zat tertentu, atau memisahkan berbagai komponen campuran (jumlah relatif dari komponen tersebut juga dapat ditentukan). Dalam beberapa situasi,kromatografi gas GC dapat membantu dalam mengidentifikasi senyawa. Dalam kromatografi preparatif,kromatografi gas dapat digunakan untuk mempersiapkan senyawa murni dari campuran.
A. Prinsip Kromatografi Gas
Dalam kromatografi gas, fase bergerak (atau “fase gerak”) adalah pembawa gas, biasanya sebuah inert gas seperti helium atau tidak reaktif gas seperti nitrogen . Fase diam adalah lapisan mikroskopik dari cairan atau polimer pada inert solid mendukung, dalam sepotong kaca atau logam tubing disebut kolom (penghormatan kepada kolom fraksionasi digunakan dalam penyulingan).
B. Analisa Kromatografi Gas
Senyawa gas yang dianalisis berinteraksi dengan dinding kolom, yang dilapisi dengan fasa diam yang berbeda. Hal ini menyebabkan setiap senyawa elusi pada waktu yang berbeda, dikenal sebagai waktu retensi dari senyawa tersebut. Perbandingan waktu retensi adalah apa yang memberikan manfaat analitis GC.
Campuran gas dapat dipisahkan dengan kromatografi gas. Fasa stationer dapat berupa padatan (kromatografi gas-padat) atau cairan (kromatografi gas-cair).
Umumnya, untuk kromatografi gas-padat, sejumlah kecil padatan inert misalnya karbon teraktivasi, alumina teraktivasi, silika gel atau saringan molekular diisikan ke dalam tabung logam gulung yang panjang (2-10 m) dan tipis. Fasa mobil adalah gas semacam hidrogen, nitrogen atau argon dan disebut gas pembawa. Pemisahan gas bertitik didih rendah seperti oksigen, karbon monoksida dan karbon dioksida dimungkinkan dengan teknik ini.
II. Aplikasi dari Metode dan Instumen Pengukuran Komposisi Kimia pada Industri
1. Pada bahan baku
- Pada sebuah industri, pengukuran komposisi kimia untuk mengecek spesifikasi barang (reaktan) mengenai bahan - bahan pembentuk/penyusun suatu senyawa yang selalu berikatan/bergabung dalam jumlah atau rasio yang konstan dalam suatu reaktan yang menghasilkan produk dengan jumlah tertentu (sesuai kapasitas desain) dan dengan kualitas tertentu sesuai spesifikasi.
- Selain itu untuk mendeteksi kontaminasi yang ada didalam reaktan dengan cara memisahkan komponen atau mengisolasi untuk mendapatkan komponen yang akan dianalisis dari gangguan atau campuran komponen lain, sehingga dapat meningkatkan kualitas hasil produksi suatu pabrik
- Analisis kontinyu material yang mengalir melalui jalur pipa sperti analisis air yaitu memonitor proses atau pun alat pengendali proses, diamana sampel (liquid atau gas) mengalir secara kontinyu(secara terus menerus) yang melalui sebuah instrumen pengukuran komposisi kimia seperti pada saat produksi gelas yang harus dilakukan secara kontinu. Gelas dipanaskan sehingga berbentuk lunak dan kemudian dialirkan ke mesin pencetak untuk dibentuk. Proses pencairan dan pencetakan berlangsung secara terus menerus tanpa terhenti.
- Memeriksa dan mengendalikan kemurnian produk atau bahan baku seperti misalnya kosentrasi aseton dalam tabung gas asetilen.
2. Pengendalian proses
- Mempercepat dan meningkatkan pengendalian dengan otomatisasi suatu proses kerja berfungsi mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia pada sebuah industri.
- Memungkinkan proses kontinyu yang tadinya tak dapat dilakukan tanpa instrumen agar proses produksi dapat berlangsung terus menerus dengan kondisi yang stabil atau bahkan mendekati tunak (semua keadaan konstan dan tidak berubah).
3. Peningkatan yield
- Analisis kontinyu pada aliran proses untuk mengukur efek variabel yang mempengaruhi yield sehingga dapat meningkatkan hasil dan kualitas produksi
- Analisis overflow aliran purge, material resirkulasi untuk menentukan produk hilang dan mendeteksi terbentuknya by-product yang mempengaruhi yield.
4. Keselamatan kerja
- Analiser UV dapat menyembunyikan alarm saat uap beracun atau mudah terbakar sehingga dapat mendeteksi kebocoran sistem vakum dan peralatan proses, selain itu analisa IR dapat juga memonitor uap berbahaya misalnya untuk menganalisa uap aseton, instrumen dapat dikalibrasi terhadap batas bawah eksplosif dan dapat digunakan untuk menyembunyikan alarm pabrik ketika terjadi bahaya.
- Dapat memeriksa area operasi terhadap zat racun yang mungkin tumpah atau bocor yang tak terdeteksi oleh indra manusia dengan menggunakan spektrofotometer UV yang dapat mengidentifikasi beberapa komponen terserap dari suatu campuran dengan menggunakan dasar pola serapan terhadap panjang gelombang.
5. Pembuangan Limbah
- Pada industri pengukuran komposisi kimia dapat memonitor atau memantau menara pabrik terhadap pembuangan gas beracun ke udara oleh sebuah instrumen pengukurannya, seperti memonitor kandungan solven dari air limbah atau SO2 di cerobong pembuangan pabrik asam sulfat (H2SO4) sehingga pembuanngannya dapat terorganisir dengan baik dan tidak menyebabkan polusi pada udara.
- Pengukuran komposisi kimia juga dapat menganalisis aliran limbah hasil produksi suatu industri yang akan dibuang sehingga tidak mencemari lingkungan sekitar.
- Pengendalian perlakuan limbah sehingga tidak mencemari lingkungan dan recovery yaitu melakukan pemulihan pada area yang dialiri limbah sehingga kondisinya kembali normal.
6. Penelitian dan Pengembangan
- Analisis kontinyu(secara terus menerus) untuk mempercepat riset, yaitu produksi yang secara terus menerus dapat meningkatkan efisiensi waktu sehingga mempercepat penelitian dan pengembangan.
- Pengukuran komposisi kimia dapat menyediakan informasi struktur dan komposisi sehingga dapat diteliti dan selanjutnya dikembangkan oleh suatu industri.
- Dapat merekam hasil analisis guna tujuan penelitian oleh suatu pabrik.
0 komentar:
Posting Komentar