Cara Uji Total Reduced Sulfur (TRS) dalam emisi sumber tidak bergerak

1. Prinsip

    Gas buang yang mengandung oksida-oksida sulfur ditangkap dengan larutan bufer sitrat,
    TRS yang tidak terjerap dioksidasi menggunakan tungku oksidasi (oxidation furnace)
    menjadi SO2. Gas SO2 yang terbentuk dijerap dalam larutan H2O2 membentuk asam sulfat
    (H2SO4). H2SO4 yang terbentuk direaksikan dengan barium klorida membentuk barium sulfat.
    Kadar sulfat ditentukan secara turbidimetri pada panjang gelombang 420 nm.



2. Pengganggu

    a) Karbonil sulfida (COS) dalam jumlah yang signifikan dapat mengakibatkan bias positip.
    b) Kalsium karbonat (CaCO3) dapat mengakibatkan bias negatip apabila terbawa sampai ke
        larutan bufer sitrat, dimana pH akan naik dan gas H2S terserap. Lebih jauh, kalsium yang
        terkandung dalam CaCO3 yang masuk ke dalam penyerap H2O2, akan mengendapkan
        ion sulfat.

    CATATAN 1 Untuk menghindari gangguan dari CaCO3 diperlukan pemasangan filter sebelum
    rangkaian botol penyerap.

    CATATAN 2 Apabila melakukan pengukuran TRS pada proses tanur semen, perlu dilakukan
    pengukuran karbonil disulfida secara terpisah.


4. Pereaksi

4.1 Larutan penyerap hidrogen peroksida (H2O2)

      a) masukkan 100 mL H2O2 30 % w/v ke dalam labu ukur 1000,0 mL;
      b) encerkan dengan air suling sampai tanda tera;
      c) simpan dalam botol berwarna gelap di tempat dingin (cool box).

      CATATAN Larutan penyerap ini dibuat segar sebelum digunakan.


4.2 Larutan bufer sitrat (Citrate buffer)

      a) larutkan 300 g kalium sitrat (atau 284 g natrium sitrat) dan 41 g asam sitrat anhidrat ke
          dalam labu ukur 1000,0 mL;
      b) encerkan dengan air suling sampai tanda tera;
      c) atur pH pada kisaran 5,4 hingga 5,6 dengan kalium sitrat atau asam sitrat.

4.3 Larutan natrium klorida (NaCl)

      a) masukkan air suling 100 mL kedalam gelas piala 1000 mL kemudian tambahkan 20 mL
          HCl pekat (36,5%b /v);
      b) timbang 240 g NaCl dan masukkan ke dalam larutan butir a);
      c) tambahkan air suling hingga volume larutan 1000 ml, dan homogenkan;
      d) simpan dalam botol pereaksi.

4.4 Larutan gliserol (CH2(OH)CH(OH)CH2OH) (1+1)

      Campurkan 100 mL gliserol dengan 100 mL air suling dalam gelas piala 250 mL, lalu
      homogenkan.

4.5 Serbuk barium klorida (BaCl2)

      Haluskan BaCl2.2H2O hingga menjadi serbuk halus.

4.6 Larutan induk sulfat 1,0 mg SO4 2-/mL

      a) larutkan 0,1479 g Na2SO4 ke dalam labu ukur 100,0 mL;
      b) encerkan dengan air suling sampai tanda tera lalu homogenkan( 1,0 mg SO4 2- /mL);
      c) hitung kembali kadar sesungguhnya berdasarkan hasil penimbangan.

      CATATAN Larutan ini dapat dibuat dari larutan standar sulfat siap pakai.


4.7 Larutan baku sulfat 0,2 mg SO4 2-/mL

      a) pipet 50 mL larutan induk Na2SO4 1,0002 mg SO42-/mL dan masukkan ke dalam labu ukur
          250,0 mL.
      b) encerkan dengan air suling sampai tanda tera lalu homogenkan.


5. Peralatan

    a) rangkaian peralatan pengambil contoh uji TRS seperti pada Gambar 1;
    b) probe: teflon tubing Ø 6,4 mm (¼ in) terbungkus dengan lilitan serat tahan panas;
    c) termokopel;
    d) teflon elbow 6,4 mm (¼ in);
    e) labu ukur 100,0 mL, dan 250,0 mL;
    f) pipet volum 5,0 mL, 10,0 mL, 15,0 mL, 20,0 mL, 25,0 mL dan 50,0 mL;
    g) gelas ukur 100 mL;
    h) gelas piala 100 mL dan 500 mL;
    i) tabung uji 50 mL;
    j) spektrofotometer visibel;
    k) timbangan analitik dengan ketelitian 0,1 mg;
    l) kaca arloji;
    m) oven;
    n) desikator;
    o) mortar; dan
    p) alu





Keterangan Gambar:
A   adalah Glass probe tip                K   adalah Kosong (bisa ada/tidak)
B   adalah Glass probe liner              L   adalah Temperature sensor
C   adalah Glass filter holder            M   adalah Silika gel
D   adalah Pemanas probe               N   adalah Jalur vakum (vacuum line)
E   adalah Pemanas filter                 O   adalah kran utama pompa vakum
F   adalah Impinger bufer sitrat        P   adalah Pompa vakum
G   adalah Kosong (bisa ada/tidak)    Q   adalah Flow meter
H   adalah Bak isi es batu                  R   adalah tekanan gas meter
I   adalah Tungku oksidasi                 S   adalah Wet gas meter
J   adalah Impinger H2O2 3%              T   adalah ke orifis
                                                         U    adalah Impinger larutan pencuci

Gambar Rangkaian peralatan pengambil contoh uji TRS


6. Pengambilan contoh uji

    a) susun peralatan pengambilan contoh uji seperti pada Gambar di atas;
    b) masukkan 50 mL larutan scruber buffer sitrat ke kedua botol penyerap F, serta 50 mL
        larutan penyerap H2O2 ke dua botol penyerap J. Adapun botol G dan K dibiarkan kosong;
    c) masukkan pipa pengambil contoh uji ke dalam cerobong, panaskan sampai suhu
        ±160°C. Pertahankan temperatur pipa selama pengambilan contoh uji;
    d) panaskan tungku oksidasi sampai suhu 800oC ± 100 °C;
    e) arahkan aliran gas buang (katup T1) ke posisi pencucian hingga aliran akan melalui
        botol pencuci;
    f) hidupkan pompa penghisap udara dan atur laju alir antara 1 L/menit sampai 2 L/menit,
        matikan pompa setelah 5 menit atau cukup untuk mencuci seluruh perpipaan yang dilalui
        contoh uji penyerap;
    g) arahkan aliran gas buang (katup T1) ke posisi pengambilan contoh uji atau rangkaian;
    h) catat penunjukkan awal pada gas meter V1 ( L);
    i) hidupkan pompa dan lakukan pengambilan contoh uji selama 1 sampai 3 jam dengan
        mengatur laju alir gas meter pada 2 L/menit (±10 %);
    j) catat rata-rata temperatur dan tekanan pada gas meter saat pengambilan contoh;
    k) matikan pompa, tutup aliran gas dan catat penunjukan akhir pada gas meter V2 (L).


7. Persiapan pengujian

7.1 Pembuatan kurva kalibrasi

      a) Buat deret larutan kerja sulfat dengan 1 (satu) blanko dan minimal 5 (lima) kadar yang
          berbeda secara proporsional dan berada pada rentang pengukuran dalam tabung uji 100
          mL atau labu ukur 50,0 mL;
      b) tambahkan air suling sampai volume 50 mL;

      CATATAN Bila menggunakan labu ukur pindahkan ke dalam wadah gelas lainnya.

      c) tambahkan 10 mL larutan gliserol (1+1) dan 5 mL larutan natrium klorida, lalu kocok;
      d) tambahkan 0,3 g BaCl2.2H2O dan kocok selama 1 menit;
      e) biarkan selama 4 menit dan aduk kembali dengan baik selama 15 detik;
      f) masukkan ke dalam kuvet dan baca absorbansi masing-masing standar dengan
          menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm;
      g) buat kurva kalibrasi antara absorbansi dengan jumlah ion sulfat (mg).

7.2 Persiapan contoh uji

      a) pindahkan larutan yang berisi contoh uji dari kedua botol penyerap (botol J) ke dalam
          labu ukur 250,0 mL;
      b) bilas botol penyerap dengan sedikit air suling dan masukkan ke dalam labu ukur di atas,
          encerkan dengan air suling sampai tanda tera lalu homogenkan;
      c) siapkan 100 mL larutan penyerap gas ke dalam labu ukur 250,0 mL, encerkan dengan air
          suling sampai tanda tera lalu homogenkan. Larutan ini digunakan sebagai blanko
          lapangan.


8. Pengujian

    a) pipet 50 mL larutan contoh uji pada langkah 7.2 butir b) ke dalam tabung uji;
    b) pipet 50 mL larutan blanko pada langkah 7.2 butir c) ke dalam tabung uji;
    c) lakukan langkah 7.1 butir c) sampai e) terhadap contoh uji dan blanko;
    d) masukkan ke dalam kuvet dan catat absorbansi contoh uji kemudian hitung kadar
        contoh uji dengan menggunakan kurva kalibrasi.


9. Perhitungan

9.1 Volum contoh uji gas yang diambil



      a) arahkan aliran gas buang (katup T1) ke posisi pengambilan contoh uji atau rangkaian;
      b) catat penunjukkan awal pada gas meter V1 ( L);
      c) hidupkan pompa dan lakukan pengambilan contoh uji selama 1 sampai 3 jam dengan
          mengatur laju alir gas meter pada 2 L/menit (±10 %);
      d) catat rata-rata temperatur dan tekanan pada gas meter saat pengambilan contoh;
      e) matikan pompa, tutup aliran gas dan catat penunjukan akhir pada gas meter V2 (L).


10. Persiapan pengujian

10.1 Pembuatan kurva kalibrasi

       a) Buat deret larutan kerja sulfat dengan 1 (satu) blanko dan minimal 5 (lima) kadar yang
           secara proporsional dan berada pada rentang pengukuran dalam tabung uji 100
           mL atau labu ukur 50,0 mL;
       b) tambahkan air suling sampai volume 50 mL;

       CATATAN Bila menggunakan labu ukur pindahkan ke dalam wadah gelas lainnya.

       c) tambahkan 10 mL larutan gliserol (1+1) dan 5 mL larutan natrium klorida, lalu kocok;
       d) tambahkan 0,3 g BaCl2.2H2O dan kocok selama 1 menit;
       e) biarkan selama 4 menit dan aduk kembali dengan baik selama 15 detik;
       f) masukkan ke dalam kuvet dan baca absorbansi masing-masing standar dengan
           menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm;
       g) buat kurva kalibrasi antara absorbansi dengan jumlah ion sulfat (mg).

10.2 Persiapan contoh uji

       a) pindahkan larutan yang berisi contoh uji dari kedua botol penyerap (botol J) ke dalam
           labu ukur 250,0 mL;
       b) bilas botol penyerap dengan sedikit air suling dan masukkan ke dalam labu ukur di atas,
           encerkan dengan air suling sampai tanda tera lalu homogenkan;
       c) siapkan 100 mL larutan penyerap gas ke dalam labu ukur 250,0 mL, encerkan dengan air
           suling sampai tanda tera lalu homogenkan. Larutan ini digunakan sebagai blanko
           lapangan.


11. Pengujian

      a) pipet 50 mL larutan contoh uji pada langkah 10.2 butir b) ke dalam tabung uji;
      b) pipet 50 mL larutan blanko pada langkah 10.2 butir c) ke dalam tabung uji;
      c) lakukan langkah 10.1 butir c) sampai e) terhadap contoh uji dan blanko;
      d) masukkan ke dalam kuvet dan catat absorbansi contoh uji kemudian hitung kadar contoh
         uji dengan menggunakan kurva kalibrasi.


12. Perhitungan

12.1 Volum contoh uji gas yang diambil



Keterangan:
Vs   adalah volum contoh uji gas yang dikoreksi pada kondisi normal (L) (basis kering);
V    adalah volum dari pembacaan gas meter (L);
Pa   adalah tekanan udara atmosfer (mmHg) ;
Pm   adalah tekanan manometer dibaca pada gas meter (mmHg);
Pv   adalah tekanan uap air jenuh pada temperatur gas meter (mmHg), lihat pada tabel tekanan uap air jenuh
tm   adalah temperatur pada gas meter (°C).

CATATAN Apabila digunakan dry gas meter tidak dilakukan koreksi terhadap tekanan uap air

(Pv = 0)


12.2 Kadar TRS sebagai SO2 dalam gas buang sumber tidak bergerak

Perhitungan kadar TRS dihitung sebagai sulfur dioksida (SO2) menggunakan rumus berikut:



Keterangan:
C    adalah kadar TRS sebagai sulfur dioksida (mg/Nm3)
A    adalah jumlah ion sulfat yang di dapat dari kurva kalibrasi (mg SO42-)
B    adalah umlah ion sulfat yang di dapat dari uji blanko ( mg SO42-)
Vs   adalah volume contoh uji dalam keadaan kering pada 25 °C,760 mm Hg (L)
v    adalah volume yang diambil untuk analisa dari 250 mL larutan contoh uji (mL)
64   adalah Berat Molekul (BM) SO2
96   adalah Berat Molekul (BM) SO4

Nilai Vs dapat dilihat dari perhitungan prosedur operasi standar pengambilan contoh uji SO2
dalam gas buang sumber tidak bergerak.



Referensi
SNI 7117.19:2009