Jurnal Rekayasa Proses, Vol. 2, No. 2, 2008 41 Pemodelan Matematis Reaksi Oksidasi Katalitik Fero Sulfat Menjadi Feri Sulfat Takdir Syarif 1* dan Andiyan Yuwono 2 1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Universitas Muslim Indonesia Jl. Urip Sumoharjo KM. 05, Makassar 2 Alumnus Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah mada Jl Grafika No 2, Yogyakarta Abstract Iron was dissolved in a sulfuric acid to form a concentrated ferrous sulphate (FeSO 4 ) solution. This research was conducted to form ferric sulfate by catalytic oxidation of ferrous sulfate using manganese dioxide as catalyst. The system was a three-phase heterogeneous reaction with a quite complex kinetics The present study aimed at developing a mathematical modeling of three-phase reaction kinetics that involved gas, liquid and solid. Oxidation was undertaken in an isothermal isobaric condition in a three-neck flask reactor. The experiment was conducted in a temperature range of 323 to 353 K with a catalyst concentration of 1.7 g/L. The results indicated that the reaction kinetics could be approached with a quasi steady state model and the chemical reaction on the catalyst surface was the determining step. Key words: mathematical modeling, kinetics, determining step Abstrak Larutan fero sulfat (FeSO 4 ) dibuat dengan melarutkan besi ke dalam asam sulfat. Fero sulfat dioksidasi memakai katalisator mangaan dioksid untuk membentuk feri sulfat. Reaksi merupakan reaksi heterogen tiga fasa sehingga kinetika reaksinya cukup komplek. Penelitian ini bertujuan mengembangkan model matematis pada kinetika reaksi tiga fase. Reaksi djalankan pada kondisi isotermal dan isobarik pada rekator yang berupa labu leher tiga. Percobaan dilakukan pada suhu 323K sampai 353K dan konsentrasi katalisator 1,7 g/L. Hasil penelitian menunjukan bahwa kinetika reaksi dapat didekati dengan model quasi steady state dan rekasi kimia pada permukaan katalisator merupakan langkah yang menentukan kinetika reaksi Kata kunci: pemodelan matematis, kinetika, langkah penentu Pengantar Fero sulfat merupakan senyawa yang kurang stabil, dan mudah dioksidasi oleh udara menjadi feri sulfat yang stabil. Meskipun demikian, oksidasi secara menyeluruh harus dengan bantuan katalisator baik cair seperti asam fosfat, kupri sulfat maupun katalisator padat seperti karbon aktif, mangaan dioksid (Cher dan Davidson, 1955; King dan Davidson, 1958; Ronnholm, dkk., 1999). Penggunaan katalisator padat dapat memudahkan pemisahan hasil. Oksidasi fero sulfat dengan katalisator MnO 2 merupakan reaksi heterogen gas-cair-padat yang berupa slurry. Kecepatan oksidasi merupakan reaksi tingkat satu terhadap ion fero (Cher dan Davidson, 1955; King dan Davidson, 1958). Kecepatan oksidasi meningkat dengan kenaikan suhu dan tekanan (Chmielewski dan Charewic 1984; Ronnholm, dkk,, 1999; Ronnholm, dkk., 2002). __________ * Alamat korespondensi: email: takdir_syarif_2005@yahoo.co.id Sistem slurry merupakan suatu sistem yang sangat komplek. Pemodelan matematis merupa- kan salah satu cara untuk menyatakan proses dalam bentuk persamaan matematis. Untuk sistem yang kompleks, diambil beberapa anggapan agar peritiwa yang kompleks dapat menjadi lebih sederhana sehingga dihasilkan persamaan matematis yang sederhana. Reaksi oksidasi katalitik fero sulfat menjadi feri sulfat dengan menggunakan katalisator MnO 2 merupakan reaksi heterogen gas-cair-padat. 4 FeSO 4 + O 2 + 2 H 2 SO 4  2 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2 H 2 O (1) 4B + A + 2D  2AB + 2E (2) Persamaan (1) dapat pula dinyatakan dalam bentuk reaksi ion : 4Fe 2+  4Fe 3+ + 4e - (oksidasi) (3) MnO 2 + O 2 + 4 H + + 4e -  MnO 2 + 2 H 2 O (reduksi) (4) 4Fe 2+ + MnO 2 + O 2 + 4 H +  4Fe 3+ + MnO 2 + 2 H 2 O (5) Kinetika reaksi dapat diuraikan sebagai berikut (Smith, 1981; Fogler, 1999). brought to you by CORE View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk provided by Jurnal Rekayasa Proses