PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
AIR DALAM KEROSIN DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
PIETY SIBAGARIANG
120405057
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
AIR DALAM KEROSIN DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
PIETY SIBAGARIANG
120405057
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG AIR DALAM
KEROSIN DENGAN METODE PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini
adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sebelumnya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, April 2017
Piety Sibagariang
NIM. 120405057
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul :
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG KEROSIN DALAM
AIR DENGAN METODE PENGAPUNGAN BATANG (BOUYANCY
WEIGHING-BAR METHOD)
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diajukan
pada sidang ujian skripsi pada April 2017 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah
sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, April 2017
Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir. Bambang Trisakti, M.Si Dr.Eng. Rondang Tambun, ST, MT
NIP. 19660925 199103 1 003 NIP. 19720412 200012 1 004
Dosen Penguji I Dosen Penguji II
Dr.Ir. Taslim, M.Si Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
iii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan Skripsi dengan judul “Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Air
Dalam Kerosin Dengan Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar
Method)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu
syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi kepada dunia industri yang
berhubungan dengan penentuan distribusi ukuran gelembung dan memberikan suatu
metode untuk menentukan distribusi ukuran gelembung dengan biaya yang murah.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga
skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, April 2017
Penulis
Piety Sibagariang
DEDIKASI
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Kedua orang tua penulis Papi W. Sibagariang dan Mami B. Sinabutar yang telah
banyak memberikan dukungan moril dan materiil selama pelaksanaan studi di
Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen pembimbing atas
kesabarannya dalam membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan
skripsi ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Ir. Maya Sarah, ST., MT., Ph.D. selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Dr.Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
6. Bapak Bode Haryanto, ST., MT., Ph.D selaku Dosen Penguji II yang telah
memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
7. Brigitta Alphantaria selaku rekan penelitian yang selalu menemani dalam proses
pengerjaan penelitian ini.
8. Adik-adikku yang sangat saya sayangi Ega, Thomas dan Daniel yang selalu
memberikan semangat dan canda tawa dalam pengerjaan skripsi dan penelitian
ini. Terima kasih atas doa dan dukungan kalian.
9. Sahabat-sahabatku yang kusayangi Judith, Sonia dan Putri. Terima kasih atas
dukungan, persahabatan dan kebersamaannya. Semoga persahabatan ini tetap
ada sampai kapanpun.
10. Kepada Bapak Indera Sembiring dan Kristina Sitepu yang telah banyak
membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
11. Kepada segenap keluarga besarku. Terima kasih saya ucapkan atas doa,
v
12. Teman-teman seperjuangan Geng C (Brigitta, Nike, Ulfa, Bundo, Mulik, Debbie,
dan Meilia) yang selalu memberikan motivasi dan semangat dalam pengerjaan
penelitian ini.
13. Kepada seluruh teman-teman Teknik Kimia Angkatan 2012 yang telah
membantu penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Piety Sibagariang NIM : 120405057
Tempat, tanggal lahir : Pekanbaru, 30 Juni 1994 Nama orang tua : W. Sibagariang dan B.
Sinabutar Alamat orang tua :
Dusun V Komp. Sri Gunting Blok Q No. 17, Deli Serdang
Asal Sekolah:
• TK Persada Indah Pekanbaru tahun 1999-2000 • SD Negeri 005 Pekanbaru tahun 2000-2003 • SD Negeri 104181 Medan Tahun 2003-2006 • SMP Negeri 30 Medan tahun 2006-2009 • SMA Negeri 4 Medan tahun 2009-2012 Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2015/2016 sebagai anggota Bidang Dana dan Usaha
2. Keluarga Mahasiswa Katolik Santo Albertus Magnus Universitas Sumatera Utara
vii
ABSTRAK
Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar Method) adalah sebuah metode yang mempunyai susunan peralatan sederhana yang dapat memberikan hasil yang cukup akurat dalam menentukan distribusi ukuran partikel, baik partikel yang mengapung ataupun yang mengendap. Prinsip dari metode ini yaitu perubahan densitas larutan yang terjadi karena perpindahan massa partikel diukur dari perubahan massa batang yang digantung di dalam suspensi cairan padatan. Pada penelitian ini kami memfokuskan untuk mengembangkan metode Pengapungan Batang dalam pemisahan cair-cair dengan densitas yang berbeda, yaitu kerosin dan air. Pada penelitian ini, aplikasi metode Pengapungan Batang terhadap waktu pemisahan dilakukan pada perbandingan konsentrasi antara kerosin dengan air sebesar 99% : 1%; 98% : 2%; 97% : 3%; 96% : 4% dan 95% : 5% yang divariasikan dengan diameter ukuran batang sebesar 20 mm, 15 mm, 10 mm dan 5 mm. Data yang dihasilkan dari metode Pengapungan Batang ini dibandingkan dengan metode
Gas Chromatography. Kemurnian kerosin yang dihasilkan pada detik ke-110 sebesar 89,3359% dan pada detik ke-1500 didapat 98,9741% dari kadar awal kerosin sebesar sebesar 100%. Selain itu, Metode Pengapungan Batang ini juga menentukan distribusi ukuran gelembung air di dalam kerosin pada perbandingan konsentrasi antara kerosin dengan air sebesar 99% : 1% dan 98% : 2% yang divariasikan dengan ukuran diameter batang. Keakuratan dari metode ini dalam pengukuran distribusi ukuran gelembung kemudian dibandingkan dengan metode coulter counter. Dari hasil yang didapat dapat disimpulkan bahwa Metode Pengapungan Batang ini dapat digunakan untuk menentukan distribusi ukuran gelembung dan hasilnya sebanding dengan metode coulter counter. Metode Pengapungan Batang ini merupakan metode baru dalam pengukuran distribusi droplet size dan sangat berguna dalam industri kimia.
Keywords : air, kerosin, distribusi ukuran gelembung dan pengapungan batang
ABSTRACT
The Bouyancy Weighing-Bar Method is a method which apparatus has a simple structure and this method can produce the high accuracy result in particle size distribution measurement of the settling and floating particle. In this method, the density change in a suspension due to particle migration is measured by weighing buoyancy against a weighing-bar hung in the suspension, and the particle size distribution is calculated using the length of the bar and the time course change in the
mass of the bar. In the present experiment, we focused to develop the buoyancy
weighing–bar method for liquid-liquid systems with the different density. We used kerosene-water as samples of experiment. The investigation of the separation time of kerosene-water has been done by the buoyancy weighing-bar method at concentration ratio between kerosene with water of 99% : 1%; 98% :2%; 97% :3%; 96% : 4% and 95% : 5% which varied with rod diameter of 20 mm, 15 mm, 10 mm and 5 mm. The result data obtained by the buoyancy weighing-bar method were compared with the gas chromatography. The purity of kerosene at concentration of 99% kerosene : 1% water at 110 seconds and 1500 seconds is 89,3359% and 98,9741%. Based on the data obtained, the buoyancy weighing–bar method can be used to determine the optimal time of kerosene-water separation. Beside, the buoyancy weighing-bar method could be used to measure the droplet size distribution of water at concentration of 99% kerosene : 1% water and at concentration of 98% kerosene : 2% water. The precision of the resulting droplet
size distribution is comparable to that of a coulter counter method. This ability is a
novel method in droplet size distribution measurement and very useful in the chemical industry.
ix
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1 PRINSIP METODE PENGAPUNGAN BATANG
(BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD) 4
2.2 PENELITIAN YANG SUDAH DILAKUKAN
2.3 METODE – METODE PENGUKURAN DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG (DSD)
9
10
2.3.1 Laser Diffraction
2.3.2 Electrical Pulse Counting (Coulter Counter)
2.3.3 Microscopy
2.3.4 Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
10
11
12
12
2.4 EMULSI CAIR – CAIR 13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 14
3.1 BAHAN YANG DIGUNAKAN 14
3.3 PERALATAN YANG DIGUNAKAN 14
3.4 RANCANGAN PENELITIAN 14
3.5 FLOWCHART PENELITIAN 16
BAB IV PEMBAHASAN 17
4.1 APLIKASI METODE PENGAPUNGAN BATANG
TERHADAP WAKTU PEMISAHAN DENGAN
PENGARUH DIAMETER BATANG
4.1.1 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 99%
Kerosin : 1% Air
4.1.2 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 98%
Kerosin : 2% Air
4.1.3 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 97%
Kerosin : 3% Air
4.1.4 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 96%
Kerosin : 4% Air
4.1.5 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 95%
Kerosin : 5% Air
4.2 APLIKASI METODE PENGAPUNGAN BATANG
TERHADAP ESTIMASI DISTRIBUSI UKURAN
GELEMBUNG DENGAN PENGARUH UKURAN
DIAMETER BATANG
4.2.1 Estimasi Ukuraan Gelembung pada Perbandingan
Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan Pengaruh
Ukuran Diameter Batang
4.2.2 Estimasi Ukuraan Gelembung pada Perbandingan
Konsentrasi 98% Kerosin : 2% Air dengan Pengaruh
Ukuran Diameter Batang
4.3 APLIKASI METODE PENGAPUNGAN BATANG
TERHADAP ESTIMASI DISTRIBUSI UKURAN
GELEMBUNG DENGAN PENGARUH UKURAN
DIAMETER TANGKI
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
xi 5.2 SARAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN 1 CONTOH PERHITUNGAN
L.1.1 MENENTUKAN ESTIMASI DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG
L.1.2 MENENTUKAN KUMULATIF MASSA
GELEMBUNG
L.1.3 MENENTUKAN NILAI BILANGAN REYNOLD
L.1.4 MENENTUKAN NILAI RASIO LUAS
PENAMPANG BATANG : LUAS PENAMPANG
TANGKI
LAMPIRAN 2 FOTO PERCOBAAN
L.2.1 BATANG ALUMUNIUM
L.2.2 BATANG PENGADUK
L.2.3 RANGKAIAN PERALATAN
31
32
L1-1
L1-2
L1-2
L1-4
L1-5
L2-1
L2-1
L2-1
L2-2
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Grafik Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Pada
Fluidisasi 4
Gambar 2.2 Skematik Diagram Pengendapan Gelembung 5
Gambar 2.3 Grafik Penentuan DSD dengan Metode Pengapungan
Batang
Penggunaan Metode Light Scattering untuk Mengukur
DSD
Metode Coulter Counter
Nuclear Magnetic Resonance
Skematik dari Peralatan Eksperimen
Flowchart Penelitian Metode Pengapungan Batang
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
99% Kerosin : 1% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
98% Kerosin : 2% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
97% Kerosin : 3% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
96% Kerosin : 4% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
95% Kerosin : 5% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Grafik Distribusi Ukuran Gelembung dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Grafik Distribusi Ukuran Gelembung dengan
Perbandingan Konsentrasi 98% Kerosin : 2% Air dengan
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Grafik Distribusi Ukuran Gelembung dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan
xiii Gambar L.2.1
Gambar L.2.2
Gambar L.2.3
Batang Alumunium
Batang Pengaduk
Rangkaian Peralatan
L2-1
L2-1
L2-2
DAFTAR TABEL
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
Konsentrasi 99 % Kerosin : 1 % Air
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
Konsentrasi 98 % Kerosin : 2 % Air
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung
Data Massa Batang dengan rasio Perbandingan
Konsentrasi 99% : 1% Air dengan Metode
Pengapungan Batang
Data Besaran untuk 99% Kerosin – 1% Air
Data untuk 99% Kerosin – 1% Air pada Waktu 848
detik
Estimasi Distribusi Ukuran Gelembung
