output input
F. Ekstraktor cair-cair kontinu
Operasi kontinu pada ekstraksi cair-cair dapat dilaksanakan dengan sederhana, karena tidak saja pelarut, melainkan juga bahan ekstraksi cair secara mudah dapat dialirkan dengan bantuan pompa. Dalam hal ini bahan ekstraksi berulang kali dicampur dengan pelarut atau larutan ekstrak dalam arah berlawanan yang konsentrasinya senantiasa meningkat. Setiap kali kedua.fasa dipisalikan dengan cara penjernihan. Bahan ekstraksi dan pelarut terus menerus diumpankan ke dalam alat, sedangkan rafinat dan larutan ekstrak dikeluarkan secara kontinu. Ekstraktor yang paling sering digunakan adalah kolom-kolom ekstraksi, di samping itu juga digunakan perangkat pencampur-pemisah (mixer settler). Alat-alat ini terutama digunakan bila bahan ekstraksi yang harus dipisahkan berada dalam kuantitas yang besar, atau bila bahan tersebut diperoleh dari proses-proses sebelumnya secara terus menerus.
4.8.5. Kolom ekstraksi
Serupa seperti yang telah dikenal pada kolom rektifikasi atau sorpsi, dalam sebuah kolom ekstraksi vertikal bahan ekstraksi cair dan pelarut saling dikontakkan dengan arah aliran yang berlawanan. Dengan bantuan pompa, cairan yang lebih ringan dimasukkan dari bagian bawah, dan cairan yang lebih berat dari bagian atas kolom secara terus menerus.
Di dalam kolom berulangkali terjadi proses yang sarna, yaitu pencampuran yang intensif antara. kedua cairan agar tejadi perpindahan massa. Peristiwa itu sedapat mungkin diikuti dengan pemisahan yang sempurna dari kedua fasa. Namun di dalam kolom, proses ini dan tahap ekstraksi seringkah tidak lagi dapat dibedakan.
Bidang batas antara fasa berat dan fasa ringan terdapat pada ujung atas atau ujung bawah kolorn (diketahui melalui percobaan). Kedudukannya dipertahankan konstan oleh sebuah pengatur tinggi permukaan, yang mengendalikan pembuangan fasa berat.
Beberapa cara dapat dilakukan untuk mengintensifkan perpindahan massa antara bahan ekstraksi dan pelarut (atau larutan ekstrak dengan konsentrasi yang meningkat). Pada dasamya dapat dibedakan antara kolom dengan perlengkapan dalam yang tak bergerak dan kolom dengan perlengkapan dalarn yang dapat digerakkan. Dalam kolom dengan, perlengkapan dalam yang tak bergerak (misalnya kolorn semprot, kolom pelat ayak dan kolom benda pengisi), perpindahan massa berlangsung relatif lambat. Sebaliknya dalam kolom dengan perlengkapan dalam yang berdenyut atau berputar, perpindahan massa berlangsung lebih cepat, karena sarana pembantu mekanik yang ditempatkan di dalam kolom selalu menciptakan bidang antar muka yang baru lagi untuk perpindahan massa. Biasanya perbandingan optimal antara intensitas pencampuran dan laju alir atau juga performansi ekstraksi hanya dapat ditentukan melalui
percobaan-percobaan. Berlawanan misalnyadengan perangkat
pencampuran-pemisah, pada kolom. ekstraksi seringkali terdapat bahaya pencampuran balik (back mixing), yaitu ikut terbawanya partikel-partikel fasa berat ke atas atau partikel-partikel fasa ringan ke bawah. Hal ini terutama terjadi jika proses pencampuran dilaksanakan secara terlalu intensif
Dalam hal-hal tertentu kolom ekstraksi juga diapit dengan dua jenis pelarut, yaitu untuk memisahkan dua komponen yang berbeda dari suatu bahan ekstraksi. Secara kontinu pelarut yang satu dimasukkan di ujung atas kolom.
4.8.6. Pengeluaran Ekstraksi
Proses ekstraksi biasanya menyangkut : a) ekstraksi cair-cair, b) mendapatkan pelarut kembali), c) raffinate desolventizing (penghilangan/ pengambilan pelarut pada rafinat), d) pengeluaran ekstraksi.
Sebuah contoh proses ekstraksi cair-cair dengan biaya yang ekonomis adalah mendapatkan asam asetat dari air dengan menggunakan etil eter atau etill asetat. Pelarut didapatkan kembali dengan distilasi dan rafinat dimurnikan dari pelarutnya dengan distilasi uap. Dalam beberapa hal pelarut yang dipakai mempunyai titik didih yang lebih tinggi daripada larutan.
Contoh lain :
1. Pemisahan aromatik dari minyak kerosen untuk meningkatkan daya bakarnya dan pemisahan aromatik dari parafin dan zat naphthenic untuk meningkatkan karakteristik suhu-viskositas pada sifat gesekan minyak. 2. Untuk mendapatkan zat yang sangat murni seperti benzen, toluen, dan
xylen dari sifat katalitik yang didapatkan dari industri minyak. 3. Produksi asam asetat arhidorus.
4. Pada pemurnian penicillin.
Hal yang baru dan sangat canggih adalah proses ekstraksi cair pada proses metalurgi. Contohnya adalah pemurnian bahan bakar uranium dan untuk mendapatkan kembali bahan bakar sisa pada industri tenaga nuklir dengan metode ekstraksi.
Pada praktiknya, ekstraksi mengangkut operasi fisik, seperti yang dijelaskan di atas, atau operasi kimia. Operasi kimia dapat dikelompokkan oleh Hanson, sebagai berikut :
1. yang menyangkut perpindahan kation, misalnya ekstraksi logam dengan asam karboksilat akan mendapat ekstrak logam.
2. yang menyangkut perpindahan anion, misalnya ekstraksi anion yang menyangkut metal dengan amin akan mendapat ekstraksi metal.
3. yang menyangkut pembentukan zat additif, misalnya ekstraksi pada zat neutral organo-phosphorus. Proses yang terkenal pada tipe ini adalah pemurnian uranium dari nitrat dengan tri-n-butil fosfat akan didapat ekstrak uranium
Umpan pada proses ekstraksi cair-cair adalah larutan yang berisi komponenkomponen yang akan dipisahkan. Komponen yang lebih banyak jumlahnya di dalam umpan disebut sebagai larutan umpan. Komponen yang lebih sedikit jumlahnya dinamakan zat terlarut. Pelarut pengekstrak atau hanya pelarut saja, adalah cairan yang tidak mudah larut yang ditambahkan ke dalam proses untuk mengekstrak larutan umpan. Fasa campuran yang meninggalkan pengontakan antar cairan adalah ekstrak. Ekstrak ini dapat dikeluarkan dari kolom ekstrasksi. Rafinat adalah fasa cair yang tertinggal dari umpan sesudah dikontakkan dengan fasa kedua. Larutan pencuci adalah cairan yang ditambahkan pada proses pemisahan untuk mencuci atau memurnikan larutan pada fasa ekstrak.
4.8.7. Merawat Peralatan Ekstraksi
Perawatan peralatan untuk proses ekstraksi akan dipengaruhi oleh beberapa faktor yang berhubungan dengan laju ekstraksi. Jika difusi dari cairan yang akan diambil (solute) pada partikel padat adalah faktor yang mengendalikan, partikel seharusnya kecil, sehingga jarak zat terlarut untuk berdifusi menjadi kecil.
Hal yang perlu diperhatikan ada 4 faktor. 1. Ukuran partikel
Ukuran partikel mempengaruhi laju ekstraksi dalam beberapa hal. Semakin kecil ukurannya, semakin besar luas permukaan antara padat & cair; sehingga laju perpindahannya menjadi semakin besar. Dengan kata lain, jarak untuk berdifusi yang dialami oleh zat terlarut dalam padatan adalah kecil.
2. Zat pelarut
Larutan yang akan dipakai sebagai zat pelarut seharusnya merupakan pelarut pilihan yang terbaik dan viskositasnya harus cukup rendah agar dapat bersirkulasi dengan mudah. Biasanya, zat pelarut murni akan dipakai pada awalnya, tetapi setelah proses ekstraksi berakhir, konsentrasi zat terlarut akan naik dan laju ekstraksinya turun, pertama karena gradien konsentrasi akan berkurang dan kedua karena zat terlarutnya menjadi lebih kental.
3. Temperatur
Dalam banyak hal, kelarutan zat terlarut (pada partikel yang diekstraksi) di dalam pelarut akan naik bersamaan dengan kenaikan temperatur untuk memberikan laju ekstraksi yang lebih tinggi.
4. Pengadukan fluida
Pengadukan pada zat pelarut adaiah panting karena akan menaikkan proses difusi, sehingga menaikkan perpindahan material dari permukaan partikel ke zat pelarut.
Perawatan peralatan untuk "leaching"
Ada tiga proses yang perlu diperhatikan pada saat perawatan peralatan leaching terjadi, yaitu:
1. Pelarutan antara zat pelarut dengan zat terlarut 2. Pemisahan zat terlarut dari padatannya
3. Pencucian padatan untuk memisahkan zat-zat yang tidak diinginkan atau untuk memperoleh hasil sebanyak mungkin
Dahulu proses batch (perhatian) sering dilakukan, tetapi sekarang proses secara kontinyu mulai banyak dikembangkan. Tipe peralatan akan sangat bergantung kepada sifat dari padatan, apakah granular atau cellular dan apakah partikel kasar atau halus. Beda antara padatan kasar dan halus adalah padatan kasar mempunyai laju pengendapan yang besar, sehingga cepat dipisahkan dad cairannya, sedangkan yang halus hanya dapat dilakukan dengan bantuan pengadukan.
Contoh ekstraksi dengan padatan berbentuk cellular adalah ekstraksi pada biji kacang. Biji kacang berisi sekitar 15% minyak dan sebagai pelarut sering dipakai fraksi petroleum ringan. Trikloroetilen dan aseton atau eter juga sering digunakan sebagai pelarut jika padatan sangat basah Contoh peralatan yang dipakai adalah Bollmann ekstraktor.
Untuk leaching dengan padatan yang kasar serubg digunakan peralatan Dorr classifier. Padatan dimasukkan dekat pada dasar tangki yang miring dan secara perlahan bergerak ke atas. Zat pelarut dituangkan dari atas dan mengalir berlawanan arah dengan padatan dan melewati bafle sebelum keluar. Jika padatan kasar dapat di-leaching dengan mengalirkan pelarut ke materialnya, maka padatan halus akan menemui kesulitan pada saat menggerakkan padatan ke atas. Partikel yang kurang dari 200 mesh (0,075 mm) akan bersuspensi jika ada pengadukan dan karena luas permukaan totainya besar, maka ekstraksi yang seperti ini akan memakan waktu yang lama.
Karena laju pengendapan dari partikel adalah rendah dan permukaannya luas, pemisahan dan operasi pencucian menjadi lebih sukar pada padatan halus daripada padatan kasar. Pengadukan dapat dipakai dengan menggunakan pengaduk mekanis atau dengan udara tekan. Pengaduk biasanya diletakkan di tengah tabung dan dikelilingi oleh lempengan besi, sehingga cairan dapat terangkat naik kemudian turun setelah keluar dari lempeng besi.
Contoh peralatan yang menggunakan udara tekan untuk pengadukan adalah Pachuca Tank. Ini adalah tangki silinder dengan dasar berbentuk
kerucut dilengkapi dengan pipa di tengah untuk udara tekan. Sirkulasi secara kontinyu akan didapat dengan pipa tersebut berlaku sebagai udara pengangkat. Penambahan jet udara dilakukan untuk mencegah adanya material yang mengendap.
4.9. FILTRASI 4.9.1. Pendahuluan
Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu tertahan. Pada industri, filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari penyaringan sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya. Suatu saat justru limbah padatnyalah yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang. Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae. Oleh karena varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda, banyak jenis penyaring telah dikembangkan.
4.9.2. Filtrasi skala laboratorium
Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat yang tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan kertas saring, hasil saringan disebut filtrat.
Gambar 4.80: Penyaringan dengan kertas saring
Filtrat Corong pemisah Kertas saring
4.9.3. Pemeriksaan Filtrasi skala pilot plan/industri sebelum pengoperasian
Sebelum peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya penyaring tidak berfungsi secara optimum. Fluida mengalir melalui media penyaring karena adanya perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. Pemeriksaan penyaring dilakukan agar dapat beroperasi pada:
Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring, Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring,
Dan vakum pada bagian bawah.
Tekanan di atas atmosfer dapat dilaksanakan dengan gaya gravitasi pada cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower, atau dengan gaya sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bisa jadi tidak lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan unggun partikel kasar seperti pasir. Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran cairan kristal kasar, penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair. Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau sebentar-sebentar. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.
4.9.4. Pengoperasian Peralatan Filtrasi A. Filter ampas (cake filter)
Penyaring ampas memisahkan padatan dengan jumlah relatif besar sebagai suatu kue kristal atau lumpur. Seringkali penyaring ini dilengkapi peralatan untuk membersihkan cairan dari padatan sebelum dibuang. Proses pengoperasiannya sebagai berikut :
Pada permulaan filtrasi pada penyaring kue beberapa partikel padat memasuki medium pori dan ditahan, tetapi dengan segera mulai berkumpul di permukaan septum.
Setelah periode awal ini padatan mulai terfiltrasi; padatan tersebut mulai menebal di permukaan dan harus dibersihkan secara periodik. Kecuali dilengkapi kantong penyaring untuk pembersih gas, penyaring umumnya hanya digunakan untuk pemisahan padat-cair. Penyaring dapat dioperasikan dengan tekanan di atas atmosfer pada
aliran atas medium penyaring atau tekanan vakum pada aliran bawah.