KINETIKA PRESIPITASI SILIKA DARI FLUIDA PANAS BUMI DENGAN PENAMBAHAN INTI PRESIPITASI

FELIX ARIE SETIAWAN, Indra Perdana, S.T., M.T., Ph.D.; Dr. Ir. Edia Rahayuningsih, M.S.

2015 | Tesis | S2 Teknik Kimia

INTISARI Indonesia yang terletak di wilayah Ring of fire memiliki 40% cadangan energi panas bumi dunia tetapi hanya 4,6% dari potensi tersebut yang termanfaatkan (ESDM, 2014). Pemanfaatan energi ini terkendala oleh beberapa masalah, salah satunya adalah masalah scaling pada sistem pemipaan yang disebabkan oleh silika yang mengganggu proses produksi listrik. Meskipun sulit dihindari, scaling dapat dikendalikan yang salah satunya dengan menambahkan inti presipitasi berupa silika gel. Silika gel mempunyai kemiripan struktur untuk mengikat silika dalam badan cairan sehingga mengurangi kemungkinan pembentukan scaling pada permukaan pipa. Tujuan penelitian ini adalah 1) untuk menentukan kondisi optimum proses presipitasi dengan menambahan inti presipitasi, 2) menentukan mekanisme presipitasi silika, 3) menentukan Persamaan kecepatan presipitasi silika, dan 4) menentukan nilai parameter kinetika presipitasi sebagai fungsi variabel yang mempengaruhi. Inti presipitasi berupa silika gel sebanyak 0,4 gram ditambahkan ke dalam 200 mL brine panas bumi yang telah diatur pH dan suhunya. Proses presipitasi dilakukan selama 90 menit di dalam gelas beker di atas hot plate magnetic stirrer. Kecepatan pengadukan divariasikan pada pH 7 dan suhu 40°C dengan variasi kecepatan 300, 450 dan 800 rpm. Selama presipitasi (0, 15, 30, 45, 60, dan 90 menit) 1 mL sampel diambil untuk diukur absorbansinya menggunakan metode Yellow Molybdate dengan alat UV-Visible Spectrophotometry. Nilai absorbansi yang diperoleh dihitung dengan menggunakan kurva standar untuk mendapatkan nilai konsentrasinya. Distribusi ukuran inti presipitasi awal diukur menggunakan particle size analyzer sebagai nilai awal dalam penyelesaian model pertumbuhan inti presipitasi. Proses presipitasi silika dengan penambahan inti presipitasi dapat mengurangi fase induksi dan fase pembentukan inti. Proses presipitasi silika ini dipengaruhi oleh transfer massa dari badan cairan ke permukaan padatan. Semakin tinggi pH dan suhu maka konsentrasi akhir monomer silika juga akan semakin tinggi tetapi nilai SSI memberikan kecenderungan yang sebaliknya. Semakin tinggi pH dan suhu maka ukuran akhir partikel menjadi semakin kecil. Semakin tinggi kecepatan pengadukan maka koefisien transfer massa menjadi semakin tinggi. Kondisi optimum yang diperoleh dari proses presipitasi ini adalah pada pH 7 dan suhu 40oC. Pada kondisi ini diperoleh nilai SSI, koefisien transfer massa, dan diameter akhir kristal secara berturut-turut 1,1651, 0,3744 m/menit, dan 1,7962.10-4 m. Presipitasi ditentukan oleh laju transfer massa dengan koefisien transfer massa dalam bentuk Persamaan bilangan tak berdimensi dinyatakan sbb Kc*dp)/DAB =1,2989*Re^0,5507 *Sc^0,3333

Indonesia which is located at Ring of Fire has 40% of the world's geothermal energy reserves, but only 4.6% of this potential has been utilized (EMR, 2014). Energy utilization is limited by several problems which one of the problems is related to scaling of materials in piping system that mainly due to silica diposition. This eventually will disrupt electricity production process. Althought it is unevitable, scaling can be controlled by certain methods which among them is seeding with silica gel. Silica gel has an active surface to bind with dissolved silica in geothermal brine that therefore reduces the likelihood of silica to form scaling on the pipe surfaces. The purpose of this study were 1) to determine the optimum condition of the precipitation process with the addition of silica seed, 2) to evaluate silica precipitation mechanism, 3) to compose silica precipitation rate equation, and 4) to determine the parameter values in the equation as a function of influencing variables. Silica gel as seed, as much as 0.4 grams was added in 200 mL geothermal brine that had been set at certain pH and temperature. Precipitation was carried out for 90 minutes in a beaker glass on a hot plate magnetic stirrer. The stirring speed was varied (300, 450, and 800 rpm) at constant pH 7 and temperature of 40°C. During this time (0, 15, 30, 45, 60, and 90 minutes), 1 mL samples were taken to determine the silica content by measuring the absorbance using Yellow Molybdate method with UV-visible spectrophotometry. The size distribution of the seeds was measured using particle size analyzer and the values were used for the completion of precipitation seed growth model. Silica precipitation process with the addition of silica seeds reduced the induction and nucleation phase of precipitation. Silica precipitation process was influenced by the mass transfer from the body fluid to the solid surfaces. The higher the pH and temperature the higher the final monomer concentration of silica, but the value of SSI showed the opposite tendency. Smaller particle was resulteed from precipitation at higher pH and temperature. Calculation showed that mass transfer coefficient was enhanced by stirring. The precipitation was at pH 7, 40oC temperature, and 800 rpm stirring speed. At this condition, the SSI value, mass transfer coefficient, and the final particle diameter were 1.1651, 0.3744 m/min and 1.7962.10-4 m, respectively. The mass transfer coeficient can be calculated from dimensionless equation as follow. Kc*dp/DAB =1.298*Re^0.5507*Sc^0.3333

Kata Kunci : presipitasi, silika, scaling, transfer massa, panas bumi