BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Judul Praktikum : Sedimentasi
1.2 Tanggal Praktikum : 1 April 2016
1.3 Kelompok III (A1) : 1.Raudhatul Jannah Effendi (130140008)
2. Cut Fera Adhayana (130140009) 3. Fahrul Rozi K (130140023) 4. Nurhayati (130140024)
1.4 Tujuan Praktikum :
Adapun tujuan dari praktikum ini:
1. Mengetahui cara melaksanakan proses pemisahan secara mekanik. 2. Mengetahui faktor–faktor yang mempengaruhi sedimentasi. 3. Mengestimasi kecepatan settling partikel.
2.1 Pengertian Sedimentasi
Sedimentasi merupakan peristiwa turunya partikel-partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan cairan jernih dapat dipisahkan dari zat padat yang menumpuk di dasar atau biasa disebut dengan pengendapan. Sedimentasi adalah suatu pemisahan suatu suspensi (campuran padat air) menjadi jernih (cairan bening) dan suspensi yang lebih padat (sludge). Sedimentasi merupakan salah satu cara yang paling ekonomis utnuk memisahkan padatan dari suspensi, bubur atau slurry
(Brown, 1978).
Kebanyakan proses sedimentasi komersial dilangsungkan secara kontinu. Suspensi diumpankan ke satu atau lebih tangki atau kolam pengendapan. Ketika suspensi dilewatkan, padatan–padatan akan mengendap. Padatan ini kemudian dipisahkan bersama–sama dengan sejumlah fluida sebagai aliran bawah yang kental (thickened underflow). Fluida sisa akan mengalir secara overflow bersama-sama dengan padatan yang tidak mengendap. Sedimentasi yang merupakan pengendapan partikel dari suspensi merupakan masalah yang sering ditemui dalam praktik kimia. Terutama ketika kita ingin memisahkan partikel-partikel dari alur fluida sehingga fluida tersebut bebas dari kontaminan partikel, lalu untuk memulihkan partikel-partikel sebagai produk (seperti pemulihan fasa terdispersi pada ekstraksi cair-cair), serta untuk memisahkan partikel-partikel menjadi fraksi-fraksi dengan ukuran atau densitas yang berbeda dengan cara menyuspensikan partikel-partikel tersebut ke dalam suatu fluida.
Karena pentingnya pemahaman tentang proses sedimentasi dengan mengingat aplikasinya yang begitu luas dalam bidang industri maka perlu dilakukan suatu percobaan sedimentasi. Adapun tujuan untuk melaksanakan proses pemisahan secara mekanik dan dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan sedimentasi, serta mengestimasi kecepatan settling partikel. Adapun tujuan proses sedimentasi:
81
1. Untuk memisahkan partikel-partikel dari alur fluida sehingga fluida tersebut bebas dari kontaminan partikel.
2. Untuk memulihkan partikel-partikel sebagai produk (seperti pemulihan fasa terdispensi pada ekstraksi cair-cair)
3. Untuk memisahkan partikel-partikel menjadi fraksi-fraksi dengan ukuran atau densitas yangberbeda dengan cara menyuspensikan partikel-partikel tersebut ke dalam sesuatu fluida.
2.2 Laju Pengendapan
Suatu partikel yang mengendap dalam air karena adanya gaya gravitasi akan mengalami percepatan sampai gaya dari tahanan dapat mengimbangi gaya gravitasi, setelah terjadi kesetimbangan partikel akan terus mengendap pada kecepatan kostan yang dikenal sebagai kecepatan akhir atau kecepatan pengendapan bebas. Laju pengendapan lumpur berbeda-beda satu sama lainnya, demikian pula tinggi relatif berbagai zona pengendapanya. Untuk menentukan karakteristik pengendapanya secara teliti, setiap lumpur itu harus diperiksa dengan melakukan eksperimen terhadap masing-masingnya (Mc.Cabe,1990).
Laju pengendapan partikel dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: 1. Berat jenis air
2. Berat jenis partikel padatan 3. Viskositas air
4. Aliran dalam bak pengendapan 5. Bentuk dan ukuran partikel
Pada aliran laminer laju pengendapan cepat sedangkan pada aliran turbulen laju pengendapan akan sangat terganggu maka akan sangat lambat mengendap. Laju pengendapan partikel–partikel dalam air tergantung pada jenis bentuk dan ukuran dari partikel tersebut dan viskositas cairan yang digunakan. Adanya pengendapan zat uji kemungkinan besar mempengaruhi laju pengendapan sehingga dapat ditentukan lajunya dan mengetahui pangaruh zat uji tersebut. Dimana dilakukan pengambilan sampel tiap selang waktu tertentu dan menimbang berat endapan serta menghitung beberapa konsentrasi endapan yang terjadi sehingga kita dapat membandingkan kecepatan laju pengendapan dari tiap gerakan partikel pada fluida dalam proses. Partikel yang mempunyai ukuran yang besar dan kasar akan sangat mudah mengendap dari pada partikel halus, untuk padatan yang halus diusahakan menggumpal menjadi partikel yang lebih besar agar cepat mengendap (Parikesit,1990).
2.3 Proses Pengendapan Gravitasi
Partikel–partikel yang lebih berat dari fluida tempat patikel itu tersuspensi dapat dikeluarkan didalam kotak pengendapan atau tangki pengendap (Settling Tank) dimana kecepatan fluida itu cukup kecil dan partikel itu mendapat waktu yang cukup untuk mengendap keluar dari suspensi itu akan tetapi, peranti sederhana seperti itu terbatas kegunaanya karena pemisahanya tidak lengkap disamping memerlukan tenaga kerja untuk mengeluarkan zat padat yang mengendap dari dasar tangki. Separator–separator industri hampir semua mempunyai fasilitas untuk mengeluarkan zat padat yang mengendap pemisahan itu bisa pula hampir lengkap. Peralatan pengendap yang dapat memisahkan hampir seluruh partikel dari zat cair dinamakan klarifikator (Clarifier) sedang peranti yang memisahkan zat padat menjadi dua fraksi disebut klasifikator (Clasifier). Pada kedua alat itu berlaku prinsip sedimentasi yang sama.
2.4 Klasifikator gravitasi
83
dan partikel besar itu sama. Klasifikator mekanik banyak digunakan dalam penggilingan rangkaian tertutup, lebih–lebih dalam operasi metalurgi di sini, partikel yang relative kasar disebut pasir (sand), sedang bubur partikel halus disebut lanyau (smile). Waktu diatur sedemikian sehingga pasir mengendap ke dasar peranti sedang lanyau terbawa oleh zat cair keluar.
2.5 Flokulasi
Flokulasi adalah proses penggabungan muatan positif dan negatif sehingga membentuk muatan yang lebih besar dengan tujuan menetralisir muatan yang ada pada partikel itu. Banyak yang terdiri dari partikel yang mempunyai muatan listrik karena adanya gaya saling tolak antara muatan yang sama, cenderung selalu terdispersi. Jika kita tambahkan elektrolit, maka ion yang terbentuk di dalam larutan itu akan menetralisir muatan partikel tadi. Partikel itu lalu dapat dialogmerasikan menjadi flok–flok yang masing-masingnya terdiri dari banyak pertikel. Bila partikel semula bermuatan negatif, kation elektrolit itulah yang efektif dan bila muatanya negatif, maka anion yang aktif. Metode lain untuk flokulasi mencakup pengunaan bahan aktif permukaan dan penambahan bahan, seperti perekat gamping, alumina atau natrium sillikat, yang menyeret partikel itu turun bersamanya (Brown, 1991).
2.6 Hukum–Hukum Yang Mempengaruhi Sedimentasi
Adapun hukum-hukum yang dapat mempengaruhi proses sedimentasi: 1. Hukum Newton I
Suatu benda akan tetap bergerak dalam kecepatan tetap atau diam bila jumlah gaya yang berkerja pada benda sama dengan nol.
F = 0 ... (2) 2. Hukum Newton II
Gaya yang berkerja pada suatu benda akan berbanding lurus dengan massa benda dan sebanding dengan percepatan pada benda .
F = m.a ... (3) 3. Hukum Newton III
Suatu gaya sebetulnya adalah hasil interaksi dari dua benda tapi arahnya berlawanan.
Faksi = Freaksi ... (4) 4. Hukum Archimedes
Suatu benda dalam suatu fluida mendapatkan gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang dapat dipindahkan oleh benda tersebut.
5. Hukum Stokes
Suatu benda dengan jari–jari r dijatuhkan dalam suatu fluida yang mempunyai kekentalan maka gaya yang berkerja pada benda tersebut adalah beratnya sendiri.
Di industri aplikasi sedimentasi banyak digunakan, antara lain:
1. Pada unit pemisahan, misalnya untuk mengambik senyawa magnesium dari air laut
2. Untuk memisahkan bahan buangan dari bahan yang akan diolah, misalnya pada pabrik gula
3. Pengolahan air sungan menjadi boiler feed water.
85
Aplikasi sedimentasi mencakup penyisihan padatan dari limbah cair, pengendapan kristal-kristal dari larutan induk, pemisahan Campuran cair-cair dari suatu tahapan ektraksi di dalam settler, pengendapan partikel-partikel pangan padat dari pangan cair dan pengendapan campuran kental dari proses leaching kacang kedelai. Partikel-partikel tersebut dapat berupa partikel-partikel padat atau tetesan-tetesan cairan. Fluida yang dimaksud dapat berupa cairan atau gas yang sedang bergerakatau dalam keadaan diam. Sedimentasi bisa berlangsung secara
batch dan kontinu (thickener), sebagai penjelasan dibawah ini : 1. Sedimentasi batch
Sedimentasi ini merupakan salah satu cara yang paling ekonomis untuk memisahkan padatan dari sutau suspensi, bubur atau slurry. Operasi ini banyak digunakan pada proses-proses untuk mengurangi polusi dari limbah industri. Suatu suspensi yang mempunyai ukuran partikelnya hampir seragam dimasukkan dalam tabung gelas yang berdiri tegak.
2. Sedimentasi kontinu
Pada industri operasi sedimentasi sering dijalankan dalam proses kontinu yang disebut thinckener. Thinckener kontinu memiliki diameter besar, tangki dangkal dalam dengan putaran hambatan untuk mengeluarkan sludge, slurry diumpankan ke tengah tangki, sekitar tepi puncak tangki adalah suatu clear liquid overflow. Untuk garukan sludge ke arah pusat bottom untuk mengalirkan keluar. Gerakan menggaruk yang “stirs” hanya lapisan sludge. Bantuan pengadukan dalam pembersihan air dan sludge (Brown, 1978).
2.7 Mekanisme Sedimentasi
lebih jauh zona B dan C menghilang seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.2.(c). Kemudian muncul kompresi, cairan keluar menuju ke atas dari zona D dan ketebalan zona D berkurang.
B A
B A
z z C D
D z
(a) (b) (c)
BAB III
METODELOGI PRAKTIKUM
3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat–alat
Adapun alat-alat yang digunakan: 1. Beaker Glass 1000 ml
2. Gelas Ukur 1000 ml 3. Stopwacth
4. Pengaduk
3.1.2 Bahan–bahan
Adapun bahan-bahan yang digunakan: 1. Air
2. Tepung Kanji
3.2 Prosedur Kerja
Adapun prosedur kerja percobaan ini: 1. Disiapkan alat dan bahan
2. Lalu dicampurkan 30 gr, 60 gr dan 90 gr tepung masing-masing ke dalam 1 liter air.
3. Diaduk merata, kemudian 30 gr tepung dalam 1 liter air dimasukkan ke dua wadah yaitu beaker glass dan gelas ukur dengan ketinggian masing–masing 10 cm, kemudian begitu pula untuk 60 gr dan 90 gr
4. Campuran dibiarkan membentuk endapan dan dicatat perubahan ketinggian endapan tiap 3 menit hingga konstan.
4.1 Hasil
Adapun data percobaan yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.1 Tabel 4.1 Data Percobaan Sedimentasi
Berdasarkan data percobaan pada tabel 4.1 maka diperoleh hasil yang dapat dilihat pada tabel 4.2 dan 4.3.
Tabel 4.2 Hasil perhitungan Co dan V pada Beaker Glass
No 60 Gram 90 Gram 120 Gram
Co (Gr/L) V (cm/menit) Co (Gr/L) V (cm/menit) Co (Gr/L) V (cm/menit) 1 70,21 0,94 99 1 134,69 0,98 2 81,48 0,81 111,24 0,89 146,67 0,9 3 97,05 0,68 133,73 0,74 165 0,8 4 101,54 0,65 152,31 0,65 188,57 0,7 5 132 0,5 180 0,55 194,12 0,68 6 165 0,4 206,5 0,48 216,39 0,61 7 471,43 0,14 319,35 0,31 249,05 0,53 8 471,3 0,14 341,28 0,29 400 0,33
9 471,3 0,14 341,28 0,29 400 0,33 10 471,3 0,14 341,28 0,29 400 0,33
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Co dan V pada Gelas ukur
No 60 Gram 90 Gram 120 Gram
89
2 70,96 0,93 106,45 0,93 138,95 0,95 3 84,62 0,78 120,73 0,82 155,29 0,85
4 90,06 0,68 137,5 0,72 176 0,75
5 101,54 0,65 157,14 0,63 188,57 0,7 6 157,14 0,42 165 0,6 203,08 0,65
7 300 0,22 291,18 0,34 240 0,55
8 300 0,22 330 0,3 300 0,44
9 300 0,22 330 0,3 300 0,44
4.2 Pembahasan
Sedimentasi merupakan peristiwa turunya partikel-partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan cairan jernih dapat dipisahkan dari zat padat yang menumpuk di dasar atau biasa disebut dengan pengendapan. Pada percobaan ini dilihat tinggi endapan pada sampel. Adapun data yang diambil adalah hubungan antara interface terhadap waktu pada beaker glass dan gelas ukur.
4.2.1 Hubungan Interface (Z) Terhadap Waktu(T) Pada Beaker Glass
Hubungan antara interface terhadap waktu pada beaker glass dapat dilihat dari grafik dibawah ini.
91
kesimpulan bahwa semakin lama waktu maka tinggi endapan semakin menurun dan semakin besar konsentrasi maka tinggi endapan yang didapat semakin besar sehingga waktu pengendapan semakin lama.
Berdasarkan teori, semakin lama waktu pengendapan (t) maka tinggi antar muka(z) semakin berkurang dan berangsur-angsur turun hingga mencapai zona jernih, hal ini disebabkan pemampatan atau kompresi pada endapan yang dipengaruhi oleh grafitasi.konsentrasi padatan dan luas penampang dari wadah juga mempengaruhi laju pengendapan, semakin besar konsentrasi semakin lama waktu pengendapan (Mc.Cabe,1998).
4.2.2 Hubungan Interface (Z) Terhadap Waktu(T) Pada Gelas Ukur
Hubungan antara interface terhadap waktu pada gelas ukur dapat dilihat dari grafik dibawah ini.
tinggi endapan 3 cm dan pada konsentrasi 120 gr, tinggi endapan konstan pada waktu 8 menit dengan tinggi endapan 4,4 cm.dari grafik diatas dapat dikesimpulan bahwa semakin lama waktu maka tinggi endapan semakin menurun dan semakin besar konsentrasi maka tinggi endapan yang didapat semakin besar sehingga waktu pengendapan semakin lama.
Berdasarkan kedua grafik diatas dapat disimpulkan bahwa endapan pada gelas ukur lebih tinggi dibandingkan pada beaker glass hal ini dikarenakan luas permukaan pada gelas ukur lebih kecil dibandingkan beaker glass sesuai dengan teori bahwa luas permukaan mempengaruhi tinggi endapan. Semakin besar lias permukaan suatu wadah maka endapan yang diperoleh semakin kecil (Brown, 1978).
4.2.3 Hubungan Konsentrasi Liquid (Co) Terhadap Laju Pengendapan (V) Pada Beaker Glass
Hubungan antara konsentrasi liquid terhadap laju pengendapan pada beaker glass dapat dilihat pada grafik dibawah ini.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
93
dengan teori. Berdasarkan teori, semakin besar konsentrasi padatan maka semakin berkurang laju pengendapan. Hal ini merupakan makin besar konsentrasi maka semakin besar gaya yang ditimbulkan antar partikel, yang menyebabkan laju pengendapan itu berkurang dan berangsur-angsur turun ( Mc Cabe.1985).
4.2.4 Hubungan Konsentrasi Liquid (Co) Terhadap Laju Pengendapan (V) Pada Gelas Ukur
Hubungan antara konsentrasi liquid terhadap laju pengendapan pada gelas ukur dapat dilihat pada grafik dibawah ini.
1. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi sedimentasi yaitu waktu, konsentrasi dan gaya grafitasi bumi. Dimana semakin lama waktu pengendapan maka laju pengendapan semakin berkurang.
2. Laju pengendapan pada beaker glass lebih baik dibandingkan pada gelas ukur. Hal ini dikarenakan luas permukaan beaker glass lebih besar dibanding gelas ukur.
3. Semakin besar konsentrasi maka semakin lama pula laju pengendapannya.
5.2 Saran
Adapun saran yang diberikan pada percobaan ini:
1. Sebaiknya sampel yang digunakan memiliki warna, sehingga pada pengambilan data dapat lebih akurat.
2. Sebaiknya dilakukan percobaan dengan variasi sampel dengan ukuran partikel yang berbeda.
