4. Kesetimbangan Fasa Pada proses perpindahan massa sering dibutuhkan neraca massa yang melibatkan keseimbangan fase. Hukum Raoult sering digunakan dalam perhitungan pada komposisi fase uap dan fase cairan yang berada dalam keseimbangan. Perhitungan dapat diteruskan untuk mencari jumlah masing-masing fase yang ada dalam campuran.

Pada keadaan ini, tidak terjadi reaksi kimia, maka neraca massa mengambil dasar pada satuan mol bukan lb atau kg. Neraca masa untuk keseimbangan fase: L + V = M Dengan, L = lbmol cairan V = lbmol uap M = lbmol campuran cair dan uap. Neraca komponennya: L . xA + V . yA = M . zA Dengan, xA = mol fraksi A dalam cairan yA = mol fraksi A dalam uap, zA = mol fraksi A dalam campuran.

Contoh 1 : Campuran yang mengandung benzena sebanyak 75 % mol dan toluene sebesar 25 % mol dalam keadaan setimbang pada suhu 93 oC, tekanan 90 inHg. Campuran ini akan dipisahkan menjadi fase uap dan cairan. Hitung komposisi dan jumlah pada kedua fase kalau campuran mula-mula 100 lbmol ! b.Hitung komposisi dan jumlah masing-masing fase kalau suhunya diturunkan sampai 30 oC !

Penyelesaian a) : Gambaran Proses : V lbmol uap yB yT L lbmol cairan xB xT M lbmol camp zB zT

Basis:100 lbmol campuran. Data yang diperlukan adalah tekanan parsial untuk masing-masing komponen. Dari tabel yang ada pada handbook, diperoleh: Pada suhu 93 oC : PvB = 115 inHg dan PvT = 46 inHg Dengan hukum Raoult : yB = xB dan yT = xT xB dan yT =

karena: yB + yT = 1 dan xB + xT = 1, maka 115 xB + 46 - 46 xB = 90 69 xB = 44 xB = 0,638 xT = 1- 0,638 = 0,362 . (1 – xB) = 1

yT = 1 – 0,815 = 0,185 Neraca massa total: L + V = 100 …………………….(a) Neraca komponen benzen: 0,638 L + 0,815 V = 100 . 0,75……(b) dari kedua persamaan itu diperoleh: V =63,28 lbmol (fase uap) dan L = 36,72 lbmol (fase cair). yB = 0,638 = 0,815

Penyelesaian b) : Pada suhu 38 oC : PvB = 15,5 inHg dan PvT = 5,2 inHg Dengan hukum Raoult : yB = xB dan yT = xT xB dan yT =

seharusnya nilai xB terletak antara 0 dan 1. Tekanan kedua fase menunjukkan kurang dari tekanan totalnya. Hal itu berarti pada suhu 38 0C semua ada dalam keadaan fase cair. . xB + . xT = 1 15,5 xB + 5,2 – 5,2 xB = 90 10,3 xB = 84,8 xB = 8,23 . (1 – xB) = 1

Exercise (Home work) Example 10.1 (Smith, Van Ness, Abbott page 343)