68
4.2.4 Energi Aktivasi Ea dan Frekuensi Tumbukan A
Menurut persamaan Arhenius Atkins, 1986, hubungan antara konstanta laju, energi aktivasi, dan frekuensi tumbukan dapat dinyatakan dalam persamaan
[29]:
di mana Ea adalah energi aktivasi kJmol, R adalah konstanta gas 0.00813 kJ mol
-1
K
-1
dan A adalah frekuensi tumbukan menit
-1
. Data pada Tabel 11 digunakan untuk menentukan Ea dan A dengan melakukan plot antara ln k dengan
kebalikan suhu absolute 1T seperti tersaji dalam Gambar 37, 38 untuk static- mixer
dan Gambar 39 untuk blade agitator. Energi aktivasi Ea dan frekuensi tumbukan A yang dihitung berdasarkan persamaan [29] baik tahap awal dan
akhir reaksi dalam static-mixer serta E dan A hasil reaksi dalam blade agitator disajikan dalam Tabel 10. Tabel tersebut juga menunjukkan hasil dari percobaan
yang dilakukan oleh penelitian lain.
Gambar 37. Plot Arhenius antara konstanta laju reaksi ln k
1
tahap awal dengan kebalikan suhu mutlak menggunakan static-mixer
ln k = ln A – EaRT …………………………………………………….……[29]
y = ‐0.161x + 1.869
R² = 0.827
1.36 1.37
1.38 1.39
1.4 1.41
2.9 2.95
3 3.05
3.1 3.15
ln k
m in
‐1 1T
x 10
‐
3°K
69
Gambar 38. Plot Arhenius antara konstanta laju reaksi ln k
2
tahap akhir dengan kebalikan suhu mutlak menggunakan static-mixer
Gambar 39. Plot Arhenius antara konstanta laju reaksi ln k dengan kebalikan
suhu mutlak menggunakan blade agitator y
= ‐2.013x + 2.185 R²
= 0.807
‐4.2 ‐4.1
‐4 ‐3.9
‐3.8 ‐3.7
‐3.6 2.9
2.95 3
3.05 3.1
3.15
ln k
m in
‐1 1T
x 10
‐
3°K
y = ‐1.265x + 0.830
R² = 0.983
‐3.2 ‐3.1
‐3 ‐2.9
‐2.8 2.9
2.95 3
3.05 3.1
3.15
ln k
min ‐1
1T x 10
‐
3°K
70
Table 10. Perbandingan Energi aktivasi Ea dan frekuensi tumbukan A
Hasil Percobaan Ea Jmol
A menit
-1
Tahap percobaan Waktu menit 1,33
6,48 Tahap awal static-mixer 0 - 1
16,71 8,89
Tahap akhir static-mixer 1 - 90
10,49 2,29
blade agitator 0 - 90
Hasil Penelitian lain Ea Jmol
A menit
-1
Metode Referensi
0,026 -
batch reaktor katalitik
Darnoko dan Cheryan 2000a
69,0 x 10
3
6936 superkritik MeOH non-katalitik
Kusdiana dan Saka 2001
31,0 x 10
3
4,2 reaktor kolom gelembung
superheatednon-katalitik Joelianingsih et al.
2008
Energi aktivasi Ea adalah energi minimum yang diperlukan untuk melangsungkan terjadinya suatu reaksi. Dalam reaksi transesterifikasi Ea adalah
energi minimum untuk menghasilkan FAME dan gliserol dari reaktan TG dan MeOH. Jika partikel-partikel bertumbukan dengan energi yang lebih rendah dari
energi aktivasi Ea maka fluida yang diproses masih dalam bentuk reaktan TG dan MeOH dan tidak akan terjadi reaksi transesterifikasi. Dalam percobaan
static-mixer, nilai Ea dan A pada tahap awal lebih kecil dari Ea dan A tahap akhir
yaitu 1,33 Jmol, 16,71 Jmol, 6,48 , menit
-1
dan 8,89 menit
-1
. Hal ini menunjukkan energi minimum yang digunakan untuk memecah beberapa ikatan-
ikatan TG, DG, dan MG menjadi ME dan GL realatif kecil. Kondisi ini dikarenakan jumlah TG dan produk intermediate DG dan MG masih berada
dalam jumlah yang cukup banyak. Akan tetapi ketika jumlah reaktan tersebut berada dalam jumlah yang sedikit pada tahap akhir reaksi di mana sebagian sudah
terkonversi menjadi produk ME dan GL energi untuk memecahnya akan semakin besar meningkat 15,38 Jmol.
Fekuensi tumbukan A dapat diartikan sebagai persentase tumbukan antara bahan yang bereaksi, semakin besar A semakin besar kecepatan reaksi.
Dalam percobaan static-mixer, nilai A pada tahap akhir terlihat semakin besar dan meningkat dari 6,48 menit
-1
menjadi 8,89 menit
-1
, hal ini menunjukkan bahwa tumbukkan yang terjadi antar molekul zat pereaksi semakin banyak. Pada tahap
71 akhir ini jumlah TG, MG, dan DG semakin minimal sehingga untuk
melangsungkan laju reaksi diperlukan A semakin besar. Intensitas tumbukan yang tinggi juga sangat diperlukan dikarenakan reakssi transesterifikasi ini juga
termasuk reaksi balik reversible yang memungkinkan reaksi mengarah ke kiri. Untuk membandingkan kedua hasil tersebut dengan hasil yang ditemukan
dari hasil penelitian lain tidak mudah dikarenakan terdapat adopsi dua tahap laju reaksi dalam penelitian ini. Konstanta laju reaksi untuk non katalis untuk
transesterifikais minyak rapseed dalam kondisi superkritik yang dilakukan Kusdiana and Saka 2001 adalah 0,041 menit
-1
pada suhu 543
o
K dan tekanan 2 MPa, sedangkan Ea and A adalah 69 kJkmol and 6936 menit
-1
. Nilai Ea dan A tersebut lebih tinggi dibandingkan nilai hasil percobaan dengan hasil percobaan
static-mixer . Perbedaan hasil percobaan tersebut disebabkan oleh adanya
perbedaan kondisi reaksi yang dicoba. Pada percobaan Kusdiana dan Saka dilakukan reaksi pada tekanan 40 MPa di mana polaritas MeOH akan menurun.
Sebagai akibatnya TG yang bersifat non-polar dapat disolfasi dengan MeOH superkritik untuk mengubah fase tunggal dari minyak nabatiMeOH. Pada Tabel
10 disajikan nilai Ea dan A hasil penelitian static-mixer yang dilakukan dan dari hasil peneliti lain.
Penelitian Ea dan A juga dilakukan oleh Joelianingsih et al. 2008 untuk transesterifikasi minyak sawit dalam reaktor kolom gelembung sistem batch
secara non-katalis. Di dalam hasil penelitiannya, reaksi transesterifikasi dilangsungkan dalam tekanan atmosfir, MeOH superheated, dan tanpa
pengadukan stirring. Nilai EA dan A yang rendah dihasilkan masing-masing 31 kJmol and 4,2 menit
-1
. Percobaan tersebut dilakukan dengan gelembung MeOH yang disebar ke dalam fase minyak serta sistem terdiri dari dua fase. Laju reaksi
dibawah kendalipengaruh pindah masa antara fase gas dan liquid. Mekanisme pengadukan seperti ini tentunya akan mempengaruhi besar nilai k, Ea, A, dan
waktu reaksi.
72
4.3 Analisis Energi 4.3.1 Analisis Kehilangan Panas
Kategori