Pengaruh Suhu Terhadap Konstanta Laju Adsorpsi Karbondioksida (CO2) Pada Zeolite 13X untuk Pemurnian Bio-Metana

Abstract

Pemisahan komponen CO2 dari biogas merupakan salah satu bentuk upaya peningkatan kualitas biogas. Salah satu proses pemisahan dilakukan dengan adsorpsi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari kinetika adsorpsi CO2 dan pengaruhnya terhadap variasi suhu terhadap nilai konstanta kinetika adsorpsi dan untuk menentukan model kinetika yang sesuai antara pseudo first order (PFO) atau pseudo second order (PSO) dalam menduga parameter laju adsorpsi serta energi aktivasi. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental, menggunakan Zeolit 13X sebagai adsorben. Proses adsorpsi dijaga pada tekanan konstan 2 bar, sedangkan suhu divariasikan pada 30°C (303 K), 50°C (323 K), 75°C (348 K), dan 100°C (373 K). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kenaikan suhu menyebabkan kenaikan konstanta kinetika adsorpsi CO2 karena adanya peningkatan interaksi adsorbat-adsorben seiring dengan kenaikan suhu. Model yang sesuai dalam merepresentasikan data eksperimen adalah model PSO dengan koefisien korelasi (R^2) pada kisaran 0,98-0,99 dan nilai ARE pada kisaran 5,53%-8,49%. Hasil juga menunjukkan bahwa seiring dengan adsorpsi CO2 yang terjadi, gas CH4 juga teradsorpsi, namun karena selektivitas Zeolit yang unik, CO2 akan cenderung lebih banyak teradsorpsi. Penelitian ini menunjukkan bahwa variasi kenaikan suhu akan berpengaruh negatif terhadap pemisahan CO2 dari biogas karena selisih kapasitas yang dijerap dengan CH4 semakin kecil seiring dengan kenaikan suhu.

Separation of CO2 from biogas is indispensable in order to improve the energy density of biogas. One of the separation methods is adsorption. The objective of this research is to study the kinetics of CO2 adsorption as affected by temperature and to determine the appropriate kinetic model between PFO or PSO and the value of activation parameters. This research was conducted experimentally using Zeolite 13X as adsorbent. The adsorption process controlled at a constant pressure of 2 bar, while the temperature was varied at 30°C (303 K), 50°C (323 K), 75°C (348 K), and 100°C (373 K). The results showed that the increase in temperature caused an increase in kinetic constant of CO2 adsorption because of the adsorbate-adsorbent interaction as the temperature increase. The appropriate model (that is suitable in representing the experimental data is the PSO model with the correlation coefficient (R^2) in the range of 0.98-0.99 and the ARE value in the range of 5.53%-8.49%. The results also showed as the adsorption that as CO2 adsorption occurred, Zeolite 13X also adsorb CH4 gas, but with lower capacity due to the unique selectivity of the adsorbent (Zeolite). This study shows that temperature rising gives negative effect on the separation of CO2 from biogas because the difference in capacity that is absorbed with CH4 is getting smaller as the temperature rises.