Komposisi Kimia sebagai Variabel Proses

Pengukuran komposisi kimia sebagai variabel proses baru mencapai puncaknya pada dekade terakhir ini. Hal itu dikarenakan pengukuran melalui tes laboratorium menunjukkan keraguan terhadap hasil analisis sebenarnya diproses dalam skala besar. Perkembangan cepat dan aplikasi teknis instrumentasi untuk pengukuran variabel proses kimia dikarenakan pentingnya informasi proses dan tekanan ekonomi akibat tingginya biaya buruh dan material dan juga dari meningkatnya kompetisi pasar terutama terhadap pemurnian petroleum dan pabrik kimia besar.

Salah satu masalah yang dihadapi dalam penentuan komposisi kimia adalah kenyataan bahwa tidak ada basis (dasar) sistimatis dalam pemilihan metode, teknik ataupun instrumentasi. Sebagai contoh, instrument untuk menentukan variabel komposisi kimia sering dikategorikan pada dasar konstruksi instrument tersebut misalnya:

1.      Instrument optis, karena menggunakan lensa, sumber cahaya dan prisma.

2.      Instrument listrik, karena menggunakan sirkuit listrik.

Dasar untuk pengukuran variabel komposisi kimia adalah pada interaksi antara zat dan energy. Variabel komposisi diukur dengan mengamati interaksi dasar antara zat dan energy, baik pengukuran dengan atau tanpa instrument.

Hal ini berdasarkan fakta bahwa seluruh zat tersusun dari partikel yang mempunyai massa dan muatan listrik. Partikel terdiri dari netron yang mempunyai massa tetapi tidak mempunyai muatan listrik, proton yang mempunyai massa sama dengan netron tetapi mempunyai muatan (+) dan electron yang tidak mempunyai massa tetapi mempunyai muatan (-). Netron dan proton mengisi inti atom yang dikelilingi oleh orbital electron. Jumlah proton dan electron menentukan sifat fisika dan kimia dari atom tersebut.

Kombinasi kimia atom menjadi molekul melibatkan electron dan tingkat energy. Tingkat energy ini bersifat karakteristik terhadap komposisi zat tertentu dan dapat diamati dengan melihat interaksi zat dan sumber energy. Sumber energy dapat dibagi atas:

a.       Radiasi elektromagnetis : spectrometer, UV, IR, dan AAS

b.      Afinitas/reaktifitas kimia : orsat dan oksigen analiser, pH

c.       Medan listrik electromagnet : spektrometer massa dan NMR (Resonansi massa nuklir)

d.      Energi panas/ mekanis : titik didih, titik leleh, dan kromatografi

Aplikasi pengukuran komposisi kimia:

1. Pada bahan baku

-           Analisis komposisi untuk mengecek spesifikasi barang (reaktan)

-           Deteksi kontaminasi

-           Analisis kontinyu material yang mengalir melalui jalur pipa seperti analisis air

2. Pengendalian proses

            - Mempercepat dan meningkatkan pengendalian dengan otomatisasi

            - Memungkinkan proses kontinyu yang tadinya tak dapat dilakukan tanpa instrumen analisis kontinyu

3. Peningkatan yield

            - Analisis kontinyu pada aliran proses untuk mengukur efek variabel yang mempengaruhi yield

            - Analisa overflow aliran purge, material resirkulasi untuk menentukan produk hilang dan mendeteksi terbentuknya by-product yang mempengaruhi yield

4. Keselamatan Kerja

            - Deteksi peralatan bocor

            - Survey area operasi terhadap zatracun yang mungkin tumpah atau bocor yang tak terdeteksi oleh indra manusia

5. Pembuangan limbah

            - Monitor menara pabrik terhadap pembuangan gas beracun ke udara

            - Analisis aliran limbah

            - Pengendalian perlakuan limbah dan recovery

6. Penelitian dan pengembangan

            - Analisis kontinyu untuk mempercepat riset

            - Menyediakan informasi struktur dan komposisi

Pertimbangan praktis dalam pengukuran komposisi kimia:

1. Sampel harus representatif

Sampel yang diukur harus mewakili produk / zat yang terdapat di proses sebenarnya, tidak mengalami perubahan terhadap perubahan temperature, tekanan, dan volume.

2. Keadaan fisik sampel

Sampel gas lebih mudah diamati dan diukur dibandingkan cairan dan padat karena gas lebih mudah bergerak dan bereaksi.

3. Metode unik / spesifik

Metode yang dipilih haruslah sesuai dengan yang ditangani dan informasi yang dikehendaki.

Instrumen Analisis

            Teknik instrumentasi untuk penentuan komposisi kimia apabila digabung dengan instrumentasi disebut analisis instrument. Analisis aliran proses atau produk disebut analisis instrument kontinyu.

Secara praktis analisis instrument terdiri atas :

1. Mendapatkan sampel proses yang representatif
2. Memisahkan sampel menjadi komponen atau mengisolasi untuk mendapatkan komomponen yang akan dianalisis
3. Menentukan jumlah yang dianalisis untuk komponen tersebut (kuantitatif analisis) terhadap jumlah keseluruhan atau terhadap zat lainnya
4. Merekam hasil analisis atau menggunakannya untuk tujuan pengendalian