1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Metode Pengapungan Batang (Buoyancy Wighing-Bar Method) pertamakali dikembangkan oleh Obata, dkk (2009). Mereka mengukur distribusi ukuran partikel dengan menggunakan sebuah batang logam yang digantungkan pada cairan yang berisi butiran partikel yang terdispersi pada cairan tersebut [1]. [Metode ini telah berhasil mengukur partikel baik yang mengendap atau pun partikel yang mengapung].
Pada metode pengapungan batang ini, perubahan densitas pada suspensi terjadi karena perpindahan massa partikel yang diukur dari perubahan massa batang yang digantung di dalam suspensi padatan cairan. Pengembangan metode ini sampai saat ini hanya digunakan untuk menentukkan particle size distribution (PSD), sedangkan untuk mengukur distribusi ukuran gelembung (DSD) masih perlu pengembangan ataupun masih perlu penelitian lebih lanjut karena hasilnya yang masih minim. Pengukuran DSD penting diketahui dalam pemisahan cair-cair, terutama terhadap campuran 2 (dua) jenis cairan yang berbeda densitas.
Emulsi minyak dalam air digunakan dalam operasi industri yang melibatkan dua fluida yang tidak bercampur dan emulsifier yang memungkinkan dalam pembentukan emulsi dan stabilisasi. Untuk menentukan karakteristik parameter yang akurat dari emulsi penting untuk mengevaluasi distribusi ukuran gelembung pada emulsi [2]. Dalam kebanyakan industri seperti produksi minyak bumi, petrokimia, logam, makanan dan kosmetik menghasilkan air limbah yang mendung emulsi minyak dalam air. Emulsi ini terdiri dari air, minyak dan surfaktan. Air limbah yang masih mengandung minyak dan surfaktan ini memberi efek negatif kepada lingkungan [13]. Pengukuran distribusi ukuran gelembung sudah banyak dilakukan, seperti menggunakan metode coulter counter [4], metode light scattering [5], Time Domain Pulsed Field Gradient NMR [6], Shirasu-porous-glass (SPG) membranes [7] dan Low-Field NMR [8]. Penggunaan light scattering untuk emulsi petroleum tidaklah cocok karena cahaya yang tidak mampu tembus melalui sampel, dengan
2
demikian ukuran gelembung yang diukur hanya disekitar permukaan saja dan, juga tidak cocok untuk emulsi yang berkonsentrasi tinggi [8]. Oleh karena itu, pada penelitian ini dikaji metode pengapungan batang untuk mengukur DSD dari kerosin dalam air.
Prinsip dari metode ini adalah mengukur DSD dengan menggunakan sebuah batang logam yang digantungkan pada dua campuran yang saling terpisah berdasarkan perbedaan massa jenisnya. Dalam metode ini, perubahan densitas larutan yang terjadi karena perpindahan massa gelembung diukur dari perubahan massa batang yang digantung di dalam suspensi. Sistem yang digunakan untuk menguji BWM adalah kerosin dalam air.
Pada penelitian ini, Metode Pengapungan Batang digunakan untuk menentukan waktu pemisahan terbaik serta mengukur DSD dalam pemisahan dua cairan yang berbeda densitas. Sampel penelitian yang dikaji adalah kerosin (ρ = 0,810gr/cm3) dan air (ρ = 0,99708 gr/cm3).
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang dihadapi dalam penelitian penentuan distribusi ukuran gelembung dengan Metode Pengapungan Batang ini adalah menentukan diameter batang yang mampu mendeteksi perpindahan/ distribusi cairan yang berbeda berat jenis yaitu kerosin dalam air.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengaplikasikan metode pengapungan batang (BWM) untuk menentukan waktu pemisahan terbaik dan DSD kerosin dalam air
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian penentuan distribusi ukuran gelembung diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
1. Mendapatkan suatu metode untuk menentukan DSD dengan biaya yang murah. 2. Memberikan informasi kepada industri yang berhubungan dengan penentuan
DSD.
3 1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian penentuan distribusi ukuran gelembung dengan Metode Pengapungan Batang ini dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
• Variabel Tetap
Variabel tetap dalam penelitian ini adalah volume larutan yang digunakan sebanyak 1000 ml dan divariasikan dengan perbandingan konsentrasi air dan kerosin.
• Variabel yang divariasikan 1. Fase cairan
Pada suspensi padat-cair, metode pengapungan batang hanya cocok ketika konsentrasi optimum padatan sebesar 10 kg/m3 (dalam 1 L cairan) atau konsentrasi padatan kurang dari 10% [19]. Pada penelitian ini fasa cairan yang akan divariasikan adalah perbandingan konsentrasi kerosin : air, dengan konsentrasi fasa terdispersi (kerosin) kurang dari 10% yaitu : • 1 % kerosin : 99 % air
• 2 % kerosin : 98 % air • 3 % kerosin : 97 % air • 4 % kerosin : 96 % air • 5 % kerosin : 95 % air
2. Diameter Batang = 5 mm, 10 mm, 15 mm dan 20 mm 3. Diameter Tangki = 60 mm dan 65 mm
• Variabel yang diuji
Pada penelitian ini, DSD kerosin dalam air diukur menggunakan metode pengapungan batang dengan menggunakan hukum Stokes dan hukum Allen. Hasil dari pengukuran DSD ini dibandingkan dengan metode Coulter Counter. Selain itu, pada penelitian ini ditentukan waktu pemisahan terbaik antara air dan kerosin, kemurnian dari pemisahan ini diuji dengan menggunakan Gas Chromathography.
