http://dx.doi.org/10.20527 . bpi.v2.i1.41
Cara mensitasi artikel ini:
Kencanawati,  M  (2019)  Studi  Kemampuan  Spray  Tower  untuk  Penyisihan  Polutan  Gas  Sulfur  Dioksida  dari Pembakaran Bahan Bakar Industri. Buletin Profesi Insinyur 2(1) 016-019

## Studi Kemampuan Spray
Tower untuk Penyisihan Polutan Gas Sulfur Dioksida dari Pembakaran Bahan Bakar Industri
Sebagian  sumber  pencemaran  sulfur  dioksida  adalah dari  aktivitas  manusia  seperti  gas  buangan  pabrik maupun  kendaraan  bermotor.  Oleh  karena  itu, pencegahannya  dapat  dilakukan  oleh  manusia  sendiri dengan berbagai usaha. Paper ini membahas mengenai upaya  pencegahan  polusi  dari  sulfur  dioksida  dengan menggunakan wet  scrubber . Wet  scrubber didesain dengan menggunakan mist eliminator tanpa media dan menggunakan air. Variabel dalam penelitian ini adalah debit air, ketinggian sprayer dan susun vertikal sprayer . Gas dianalisis  dengan  menggunakan  metode konduktivitimetri manual. Pengukuran dengan metode ini  dapat  diaplikasikan  pada
yang  memiliki  range ≥0.05 ppm. Hasil yang diperoleh dari penelitian adalah persentase  penyisihan untuk  satu  tingkat sprayer dengan  debit  terbesar  0,14  Liter/s  adalah  74.15%.  Satu tingkat sprayer menggunakan  ketinggian  kolom  pada sprayer  berjarak  110  cm.  Sedangkan  untuk  dua  tingkat prayer  dengan  ketinggian  kolom  110  cm  dan  41  cm menghasilkan penyisihan sebesar 97.74%
Kata  kunci :  sulfur  dioksida, spray  tower ,  absorbsi, conductivitymetri
Diajukan: 3 Juli 2019 Direvisi:10 Juli 2019 Diterima: 16 Juli 2019 Dipublikasikan online: 20 Juli 2019

## Martheana Kencanawati
Program Studi Teknik Sipil bidang Rekayasa Sumber Daya Air, Universitas Balikpapan
 martheana@uniba-bpn.ac.id

## Pendahuluan
Sulfur  dioksida  adalah  polutan  yang  dihasilkan  dari fasilitas  pembangkit  panas  dan  tenaga  listrik  yang mempergunakan minyak atau batubara yang mengandung sulfur dan emisi pembuangan dari pabrik belerang.  Sulfur  dioksida  juga  dapat  dihasilkan  dari berbagai  macam  sumber  emisi  seperti  transportasi, pembakaran  bahan  bakar,  proses  industri,  aktivitas transportasi,  pembuangan  sampah  yang  berasal  dari proses  dekomposisi  (de  Navers,  2000).  Sulfur  dioksida di  udara  tidak  hanya  berbahaya  bagi  manusia  akan tetapi  juga  dapat  diserap  oleh  tanaman  melalui stomata (WHO, 2000).
Emisi SO2 dari pembakaran bahan bakar bergantung  pada  kandungan  sulfur  bahan  bakar  dan komposisi  bahan  bakar  tersebut  (seperti  kandungan sulfur,  nilai  kalor  dan  konsentrasi  alkali).  Konversi sulfur  pada  bahan  bakar  proporsional  dengan konsentrasi  alkali  pada  senyawa  bahan  bakar. Kandungan sulfur dioksida memiliki efek terbesar pada konversi  sulfur  karena  adanya  kandungan  Natrium pada penyisihan SOx dengan absorber (Hamlin, 1993) . Salah  satu  cara  untuk  mereduksi  emisi  gas  SO2 adalah  dengan  memanfaatkan  pengolahan  dengan proses  absorbsi.  Sistem  ini  telah  terbukti  bekerja secara  kontinyu  dan  secara  nyata  menjaga  level  emisi yang  diperbolehkan  yaitu  di  bawah New  Source Performance  Standard (NSPS)  sebesar  1.0  lb/1000  lbs
bahan  yang  terbakar  untuk  partikulat  dan  level  EPA sebesar 25 ppm untuk SO 2 (Weaver dkk, 2003). Penelitian ini diharapkan untuk mencapai pembuktian tentang bagaimana efektivitas spray tower dalam  penyerapan  gas dengan  menggunakan  air sebagai media penyerap. Air yang digunakan adalah air ledeng  PDAM  kualitas  C  yang  ditinjau  dari  sudut kualitas  akan  cukup  menyulitkan  dalam  penggunaan- nya  di  industri-industri  seperti  industri  gula,  cane, tembakau  yang  membutuhkan  kuantitas  air  dalam jumlah  yang  besar  dan  mempertimbangkan  faktor kualitas  air.  Kualitas  air  yang  dimaksud  yaitu  warna, kekeruhan,  bau,  dan  bahan  organik  yang  tinggi.  Di  sisi lain kandungan  organik  yang  tinggi ini akan mempermudah proses pengikatan ion-ion antara alkali tanah  (natrium  atau  sodium)  dengan  suatu  senyawa bersifat asam.

## Metode
Penelitian  ini  dititik  beratkan  pada  kemampuan  air untuk menyerap gas dengan menggunakan sistem spray  tower .  Penelitian  dilakukan  untuk  mengetahui efisiensi  penyisihan  gas menggunakan  alat spray tower dengan memvariasikan debit air, tingkatan spray nozzle yang  digunakan  dan  pengaruh  ketinggian penempatan nozzle yang  akan  dilewatkan  pada spray tower .  Korelasi  antara  persen  penyisihan dengan debit air dan juga dengan ketinggian sprayer .
http://dx.doi.org/10.20527 . bpi.v2.i1.41
Gas dalam skala laboratorium didesiain dengan model pembakaran. Parameter operasional penyisihan gas menggunakan  alat spray  tower adalah tekanan,  temperatur  air  dan  udara,  viskositas  udara, komposisi  kimia  gas  buang,  laju  alir,  target  efisiensi penyisihan,  dan  perubahan  pH  pada liquor  outlet . Konsentrasi  gas sebelum  dan  sesudah  melewati spray  tower diukur  dengan  menggunakan impinger . Sistem berlangsung secara kontinyu dengan pengaturan  pembakaran  yang  konstan  dan  aliran udara yang masuk ke dalam spray tower juga konstan. Pelaksanaan  penelitian  diawali  dengan  penelitian pendahuluan  untuk  mengetahui  debit  udara  yang masuk  dengan  menggunakan  prinsip pitot  tube yaitu untuk  mengetahui  perbedaan  tekanan  udara  yang mengalir  dalam  pipa.  Skema  penelitian  dapat  dilihat pada Gambar 1.

## Metode Sampling
Sampling gas dilakukan dengan menggunakan impinger . Inlet gas  kotor  dan outlet dari spray  tower dihubungkan  pada impinger .  Prosedur  analisa dilakukan  dengan  metode  manual  conductivitimetri (Booras  dan  Zimmer,  1968).  Metode  ini  digunakan karena  yang  paling  sering  di  gunakan  dan  pada umumnya dapat  menghasilkan  hasil analisa yang  lebih akurat  dengan  presisi  0.05  ppm  range  SO 2 .  Sampling dilakukan  selama  satu  minggu  dan  dilakukan  dengan periode pengambilan sampel 10 kali sampling dalam  1 hari.

## Hasil Kerja
Kemampuan spray  tower untuk  menyisihkan  gas sangat  dipengaruhi  debit  air,  ketinggian sprayer dan  juga tingkatan sprayer .  Hal  ini  juga  berhubungan  dengan  rasio liquid/gas  (L/G)  yang  nantinya  dikorelasikan  dengan persentase  penyisihan  efisiensi . Kemampuan  spray tower ini dapat ditinjau dari waktu kontak, luas permukaan kontak,  suhu,  pH  dari  air  absorban  sehingga  kapasitas penyerapan dapat di nyatakan dalam suatu persamaan antara kinerja dengan faktor yang mendukung.
Pengukuran  dengan manual  conductivitymetri method dipilih  karena  dapat  diaplikasikan  pada  sulfur dioksida yang  memiliki range ≥ 0.05 ppm. Daya hantar listrik  pada  suatu  larutan  bergantung  pada  keadaan dan  konsentrasi  ion  yang  hadir  pada  larutan.  Ketika suatu  tegangan  listrik  (voltage)  melalui  elektroda  di celupkan  ke  dalam  larutan,  ion  yang  terlarut  melalui elektroda  yaitu  kation  (ion  positif)  akan  bermigrasi  ke ion  negatif  (anoda),  dan  demikian  sebaliknya. Perpindahan  antar  ion  ini  dalam  larutan  akan menimbulkan  arus  listrik.  Arus  listrik  akan  lebih  besar pada  larutan  pekat  karena  banyak  ion  pembawa terdapat  larutan  tersebut.  Arus  listrik  akan  bergerak sesuai  muatan  kapasitas  ion.  Ion  hidrogen  dapat bergerak  lebih  cepat  dibandingkan  ion  lain  pada larutan aqua.
http://dx.doi.org/10.20527 . bpi.v2.i1.41
Pengaruh Debit Air Dan Ketinggian Sprayer Pada % Penyisihan
Ketinggian sprayer berpengaruh  pada  kontak  intim antara  gas  kotor  dengan  air  yang  dilewatkan  pada nozzle  di  dalam  spray  tower.  Sehingga  letak sprayer yang semakin tinggi akan mengakibatkan waktu kontak antara  gas  dengan  air  semakin  lama  sehingga konsentrasi yang  terserap  dan  persentase penyisihan juga semakin  meningkat. Karena spray tower berlangsung  secara countercurrent maka  fasa gas yang mengalir naik dan akan bertumbukan dengan liquid  yang  berasal  dari  butiran  air  yang  dihasilkan nozzle . Nozzle didesain  agar  cairan  dari  tetesan  kecil dalam  jumlah  cukup  besar  dengan  laju  aliran  cairan tertentu akan memberikan luas kontak antar fasa yang lebih besar (area  inilah tempat berlangsungnya proses transfer  massa).  Resistansi  terhadap  transfer  di  dalam fasa  gas  akan  mengalami  pengurangan  karena  adanya butiran air yang jatuh.
Pengaruh  Debit  Air  dengan  Ketinggian Sprayer untuk  2 Tingkat Sprayer dan Hubungannya dengan Efisiensi
Untuk  2  tingkat sprayer ,  besar  debit  air  berkorelasi dengan  tingkatan sprayer dan  ketinggian sprayer juga berpengaruh  pada  persentase  penyisihan yang tinggi.  Hal  ini  di  pengaruhi  waktu  kontak  dan  luas bidang  kontak  dalam  spray  tower.Terlihat  bahwa dengan  ketinggian sprayer 110  cm  dan  41  cm  di peroleh  persentase  penyisihan  97.74%  dengan  debit yang  paling  cepat  yaitu  0.14  liter/detik.  Hal  ini  di sebabkan  karena  setelah  berkontak  dengan sprayer pertama  0.41m  kontaminan  gas  masih  mengalami proses tumbukan atau berkontak dengan droplet.Persentase  penyisihan
di  pengaruhi
besarnya  debit.  Debit  air  yang  paling  cepat  (0.14 liter/detik)  maka  persentase  penyisihan  SO2  yang  di peroleh  adalah  97.74  %.  Ketinggian sprayer pada  110 cm  dan  41  cm  menunjukkan  persentase  penyisihan mencapai 97.74% ini menunjukkan bahwa ada korelasi yang  erat  antara  debit  air  dan  ketinggian sprayer terhadap  efisiensi spray  tower .  Detail  tentang  data conductivity  dapat  dilihat  pada  Tabel  1.  Sedangkan hubungan  antara  debit absorben 0,14  liter/dtk,  0,625 liter/detik  dan  0,036  liter/detik  untuk double sprayer dengan ketinggian berbeda terlihat pada Gambar 2.
Tabel 1 Data  conductivity  sampel  dan  kuantitas SO 2 dan  persen  penyisihan  data  awal  untuk  satu tingkat sprayer Variabel DHL sampel inlet DHL sampel inlet SO inlet SO outlet % Penyisihan Q1H1 64.2 54.4 35.73 29.75 74.15 Q1H2 63.4 55.2 35.25 30.24 61.77 Q1H3 63.8 56.1 35.49 30.79 58.01 Q1H4 66.3 64.2 37.01 35.73 3.46 Q2H1 19.8 9.3 8.64 2.23 16.73 Q2H2 19.4 10.9 8.40 3.21 14.20 Q2H3 16.5 10.2 6.63 2.78 13.24 Q2H4 66.5 64.2 37.14 35.73 3.78 Q3H1 19.8 17.2 8.64 7.05 18.36 Q3H2 19.4 18.1 8.40 7.73 7.99 Q3H3 60.2 56.1 33.29 30.79 7.51 Q3H4 13.5 13.1 4.80 4.55 5.09
Gambar 2 Hubungan antara debit absorben 0,14 liter/detik, 0,625 liter/detik dan 0,036 liter/detik untuk double sprayer dengan ketinggian berbeda
http://dx.doi.org/10.20527 . bpi.v2.i1.41

## Kesimpulan
Kesimpulan  yang  dapat  ditarik  dari  penelitian  ini adalah:
1. Debit absorber terbesar  yaitu  0,014  liter/detik akan  menghasilkan  kemampuan  penyerapan yang paling besar.
2. Ketinggian  dan  tingkatan sprayer berpengaruh pada  efisiensi,  dua  tingkat sprayer menghasilkan efisiensi  yang  lebih  besar  daripada  satu  tingkatan sprayer .  Semakin  tinggi  jatuhan  berarti  waktu kontak dan efisiensi meningkat.
3. Single  sprayer menghasilkan  penyisihan sebesar  74.15%  untuk  debit  0,14  liter/detik dengan ketinggian sprayer 110 cm.
4. Double sprayer menghasilkan penyisihan sebesar  97.74%  untuk  debit  0,14  liter/detik dengan ketinggian sprayer 110 cm; 41 cm.

## Ucapan Terimakasih
Penulis  mengucapkan   terimakasih kepada  Dr. Ir. Agus Slamet,  M.Sc  dan  Dr.  Ir.  Rachmat  Boedisantoso,  M.T.,
Juli Santoso, S.T., Ketua Jurusan Teknik Lingkungan ITS, dan  Kepala  Laboratorium  Jurusan  Teknik  Lingkungan ITS atas dukungannya dalam melakukan penelitian ini.

## Referensi
Booras,  S.G.,  Zimmer,  C.  E  (1968)  A  Comparison  of ConductivityAnd  West-Gaeke  Analyses  For  Sulfur Dioxide,  Journal  of  the  Air  Pollution  Control Association,18:9, 612-615
DOI: 10.1080/00022470.1968.10469177
de  Navers,  N  (2000)  Air  Polution  Control  Engineering,
International Edition,Mc Graw Hill, Singapura
Hamlin, M (1993)., Emission  Factor  Documentation for AP-42  Section  1.7,  LigniteCombustion,  Research Triangle Park, New York
Weaver  E.H,  Barrasso  M.J  dan  Jarvis  J.B  (2003),  An Update  of  Wet  Scrubbing  Control  Technology  for FCCUS-Multiple Pollutant Control, Annual Meeting, (San Antonio),Maret 23-25, AM-03-120,pp 1-14
WHO  (2000)  Air  Quality  Guidelines  -  Second  Edition, WHO Regional Publications, European Series, No. 91, WHO  Regional  Office  for  Europe,  Copenhagen, Denmark