PERANCANGAN KONSENTRATOR OKSIGEN KAPASITAS 18 LITER MENGGUNAKAN ZEOLITE 13X DENGAN METODE PRESSURE SWING ADSORPTION (PSA) UNTUK ALAT BANTU PERNAPASAN MANUSIA

HANIF RADIKTYA N, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T.; Dr. Widya Rosita, S.T., M.T.

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Gas oksigen (O2) merupakan kebutuhan dasar manusia. Sebanyak 90% aktivitas biokimia dan metabolisme membutuhkan O2. Virus korona yang menyebabkan pandemi Covid-19 menyerang sistem pernapasan manusia. Untuk mengobati penyakit ini, penderita membutuhkan terapi oksigen yang menggunakan O2 dengan kemurnian tinggi. Pandemi Covid-19 mengakibatkan peningkatan kebutuhan O2 sehingga menyebabkan kelangkaan O2. Sebagian besar produksi O2 saat ini adalah dalam bentuk tabung. Gas oksigen dalam kemasan tabung memiliki kekurangan dalam pendistribusiannya dan sangat bergantung pada industri gas. Dengan demikian, dilakukan perancangan konsentrator oksigen yang dapat memproduksi oksigen secara terus-menerus. Perancangan ini bertujuan untuk merancang konsentrator oksigen yang dapat menjadi alat pertolongan pertama bagi manusia yang memiliki masalah pernapasan. Pressure swing adsorption digunakan sebagai metode pemisahan udara. Pressure swing adsorption merupakan teknologi yang digunakan untuk memisahkan beberapa jenis gas dari campuran gas di bawah tekanan sesuai dengan karakteristik jenis molekul dan afinitas untuk bahan adsorben. Zeolite 13X digunakan sebagai adsorben dalam proses pemisahan. Zeolite 13X digunakan karena memiliki tingkat adsorpsi yang lebih tinggi dibanding zeolite jenis lain. Perancangan dilakukan dengan menghitung dimensi kolom adsorber, dimensi cooler, dan daya yang dibutuhkan untuk konsentrator oksigen. Hasil perancangan yang dilakukan berupa perancangan konsentrator oksigen berkapasitas 18 liter. Konsentrator oksigen ini menggunakan zeolite 13X dan metode pressure swing adsorption dengan waktu operasi 10 menit pada tekanan operasi 5 bar. Spesifikasi perancangan meliputi kolom adsorben berdiameter 24 cm, tinggi 40 cm, dan massa zeolite 11 kg. Untuk desain cooler panjang pipa cooler adalah 1,169 m, daya cooler adalah 228,637 W, daya kompresor adalah 236,405 W, dan daya blower adalah 1,858 W.

Oxygen gas (O2) is a basic human need. 90% of biochemical and metabolic activities require O2. The coronavirus causes the Covid-19 pandemic attacks the human respiratory system. To treat this disease, patients need oxygen therapy that uses O2 with high purity. The Covid-19 pandemic has increased O2 demand, resulting in O2 scarcity. Most of today's O2 production is in the form of tubes. Oxygen gas in tube packaging has a shortage in distribution and is highly dependent on the gas industry. Thus, it is necessary to design an oxygen concentrator that can produce oxygen continuously. This design aims to design an oxygen concentrator that can be a first aid tool for humans who have respiratory problems. Pressure swing adsorption is used as an air separation method. Pressure swing adsorption is a technology used to separate several types of gas from a gas mixture under pressure according to the characteristics of the type of molecule and affinity for the adsorbent material. Zeolite 13X is used as an adsorbent in the separation process. Zeolite 13X is used because it has a higher adsorption rate than zeolite. The design is done by calculating the dimensions of the adsorber column and cooler and calculating the power required for the oxygen concentrator. The design results were carried out in the form of an oxygen concentrator with a capacity of 18 liters. This oxygen concentrator uses zeolite 13X and the pressure swing adsorption with an operating time of 10 minutes at an operating pressure of 5 bar. The design specifications include an adsorbent column with a diameter of 24 cm, a height of 40 cm, and a zeolite mass of 11 kg. The cooler pipe cooler is 1,169 m, the cooler is 228,637 W, the compressor power is 236.405 W, and the blower is 1,858 W.

Kata Kunci : Covid-19, Konsentrator oksigen, Pressure Swing Adsorption, zeolite 13X.