bab 1
DESCRIPTION
Bab 1TRANSCRIPT
DASAR TEKNOLOGI PENGOLAHANDESTILASI
OlehM. MUHAIMIN
141710301054
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIANJURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIANUNIVERSITAS JEMBER
2015
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Proses perpindahan massa merupakan salah satu proses yang cukup penting. Peprindahan
massa merupakan peristiwa yang dijumpai hampir dalam setiap operasi dalam kegiatan teknik
kimia. Salah satu proses tersebut adalah distilasi.
Destilasi adalah metode pemisahan zat-zat cair dari campurannya berdasarkan perbedaan
titik didih. Pada proses destilasi sederhana, suatu campuran dapat dipisahkan bila zat-zat
penyusunnya mempunyai perbedaan titik didih cukup tinggi. Proses destilasi terdiri atas dua bagian,
yaitu bagian pertama terdiri dari uap yang terembunkan disebut destilat, dan bagian kedua adalah
cairan yang tertinggal disebut residu (Estien, 2005).
Keuntungan dari proses destilasi adalah diagram alir dari proses yang sederhana, biaya
investasi yang rendah jika dibandingkan dengan unit separasi yang lainnya dan juga operasi
destilasi ini memiliki resiko yang rendah terhadap kegagalan produksi maupun terhadap
pencemaran lingkungan. Namun destilasi ini juga memiliki kekurangan yakni, efisiensi dari energi
yang digunakan rendah, dan memerlukan suatu senyawa yang memiliki kestabilan thermal yang
baik pada temperatur didihnya.
1.2 Tujuan
Tujuan pembuatan paper ini adalah agar mahasiswa mempelajari operasi pemisahan
campuran dengan metode distilasi.
1
BAB II. PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Destilasi
Destilasi adalah metode pemisahan zat-zat cair dari campurannya berdasarkan perbedaan
titik didih. Pada proses destilasi sederhana, suatu campuran dapat dipisahkan bila zat-zat
penyusunnya mempunyai perbedaan titik didih cukup tinggi. Proses destilasi terdiri atas dua bagian,
yaitu bagian pertama terdiri dari uap yang terembunkan disebut destilat, dan bagian kedua adalah
cairan yang tertinggal disebut residu (Estien, 2005).
Syarat utama pemisahan campuran cairan dengan cara destilasi adalah semua komponen
yang terdapat di dalam campuran haruslah bersifat volatil. Pada suhu yang sama, tingkat penguapan
pada masing-masing komponen akan berbeda-beda. Hal ini berarti bahwa pada suhu tertentu,
komponen yang lebih volatil dalam campuran cairan akan lebih banyak membangkitkan uap. Sifat
yang demikian ini akan terjadi sebaliknya, yakni pada suhu tertentu fasa cairan akan lebih banyak
mengandung komponen yang kurang volatil. Jadi cairan yang setimbang dengan uapnya pada suhu
tertentu memiliki komposisi yang berbeda. Perbedaan komposisi dalam kesetimbangan uap-cairan
dapat dengan mudah dipelajari pada destilasi pemisahan campuran alkohol dari air (Alimin, 2007).
2.2 Dasar Pemisahan dengan Destilasi
Dasar pemisahan pada destilasi adalah perbedaan titik didih cairan pada tekanan tertentu.
Penguapan diferensial dari suatu campuran cairan merupakan bagian terpenting dalam proses
pemisahan dengan destilasi, diikuti dengan penampungan material uap dengan cara pendinginan
dan pengembunan dalam kondensor pendingin-air (Alimin, 2007).
Pada proses destilasi senyawa dengan titik didih yang paling rendah akan terpisahkan
terlebih dahulu (Khamidinal, 2009). Sebagai contoh ada sebuah campuran yang di dalamnya
terdapat dua zat, yaitu zat A dan zat B. Zat A mempunyai titik didih sekitar 120° C, sedangkan zat
B mempunyai titik didih sebesar 80° C. Zat A dapat dipisahkan dengan zat B dengan cara
mendestilasi campuran tersebut pada suhu sekitar 80° C. Pada suhu tersebut, zat B akan menguap
sedangkan zat A tetap tinggal.
2.3 Prinsip Operasi
Pada operasi distilasi, terjadinya pemisahan didasarkan pada gejala bahwa bila campuran
cair ada dalam keadaan setimbang dengan uapnya, komposisi uap dan cairan berbeda. Uap akan
mengandung lebih banyak komponen yang lebih mudah menguap, sedangkan cairan akan
mengandung lebih sedikit komponen yang mudah menguap. Bila uap dipisahkan dari cairan dan
uap tersebut dikondensasikan, akan didapatkan cairan yang berbeda dari cairan yang pertama,
2
dengan lebih banyak komponen yang mudah menguap dibandingkan dengan cairan yang tidak
teruapkan. Bila kemudian cairan dari kondensasi uap tersebut diuapkan lagi sebagian, akan
didapatkan uap dengan kadar komponen yang lebih mudah menguap lebih tinggi. Untuk
menunjukkan lebih jelas uraian di atas, berikut digambarkan secara skematis:
1. Keadaan Awal
Campuran A dan B (fasa cair). A adalah komponen yang lebih mudah
menguap.
XA,0 = fraksi berat A di fasa cair
XB,0 = fraksi berat B di fasa cair
XA + XB = 1
2. Campuran diuapkan sebagian, uap dan cairannya dibiarkan dalam keadaan setimbang.
XA,1 = fraksi berat A di fasa cair (setimbang)
XB,1 = fraksi berat B di fasa cair (setimbang)
XA + XB = 1
YA,1 = fraksi berat A di fasa uap (setimbang)
YB,1 = fraksi berat B di fasa uap (setimbang)
YA + YB = 1
Pada keadaan ini maka: YA,1 > XA,1 dan YB,1 < XB,1
Bila dibandingkan dengan keadaan mula:
YA,1 > XA,1 > XA,2 dan YB,1 < XB,1 < XB,2
3. Uap dipisahkan dari cairannya dan dikondensasi; maka didapat dua cairan, cairan I dan cairan
II. Cairan I mengandung lebih sedikit komponen A (lebih mudah menguap) dibandingkan
cairan II.
Skema perpindahan massa pada proses destilasi
3
2.4 Proses Destilasi
Secara sederhana, proses destilasi dapat dijelaskan melalui gambar berikut :
Rangkaian Destilasi Sederhana (www.ilmukimia.org)
Suatu campuran yang berupa cairan (15) dimasukkan ke dalam labu (2) yang dipanaskan
melalui penangas (14) dengan heater (13). Suhu pemanasan dapat diatur dengan mengamati
thermometer (4). Pada saat dipanaskan, sedikit demi sedikit campuran akan menguap. Uap
kemudian naik melalui pipa (3) dan mengalir menuju pendingin / condenser (5). Pendinginan uap
dilakukan dengan cara mengalirkan air melalui dinding pendingin. Setelah melalui pendingin, uap
akan mengembun membentuk cairan kembali dan melaju ke adapor (10) kemudian menetes ke labu
destilat (8).
2.5 Jenis-Jenis Destilasi
2.5.1 Destilasi Sederhana
Tekanan uap suatu cairan akan meningkat seiring dengan bertambanya temperatur, dan
titik dimana tekan uap sama dengan tekanan eksternal cairan disebut sebagai titk didih. Proses
pemisahan campuran cairan biner A dan B menggunakan distilasi dapat dijelaskan dengan hukum
Dalton dan Raoult. Menurut hukum Dalton, tekanan gas total suatu campuran biner, atau tekanan
uap suatu cairan (P), adalah jumlah tekanan parsial dari masing-masing komponen A dan B (PA dan
PB)
P = PA + PB (1)
Hukum Raoult menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan tertentu, tekanan parsial uap
komponen A (PA) dalam campuran sama dengan hasil kali antara tekanan uap komponen murni A
(PAmurni) dan fraksi molnya XA
PA = PAmurni . XA (2)
4
Sedang tekanan uap totalnya adalah
Ptot = PAmurni . XA + PB
murni . XB (3)
Dari persamaan tersebut di atas diketahui bahwa tekanan uap total suatu campuran cairan biner
tergantung pada tekanan uap komponen murni dan fraksi molnya dalam campuran.
Hukum Dalton dan Raoult merupakan pernyataan matematis yang dapat
menggambarkan apa yang terjadi selama distilasi, yaitu menggambarkan perubahan komposisi dan
tekanan pada cairan yang mendidih selama proses distilasi. Uap yang dihasilkan selama mendidih
akan memiliki komposisi yang berbeda dari komposisi cairan itu sendiri. Komposisi uap komponen
yang memiliki titik didih lebih rendah akan lebih banyak (fraksi mol dan tekanan uapnya lebih
besar). Komposisi uap dan cairan terhadap suhu tersebut dapat digambarkan dalam suatu grafik
diagram fasa berikut ini.
Jika uap dipindahkan dari campuran cairan, maka pada suatu waktu tertentu, komposisi
campuran cairan akan berubah. Fraksi mol cairan yang memiliki titik didih lebih tinggi akan
meningkat di dalam campuran. Karena komposisi campuran cairan berubah, maka titik didih akan
berubah. Biasanya yang diukur adalah suhu uap. Plot berbagai jenis kurva pemanasan ditunjukkan
pada grafik di bawah ini
Untuk memperoleh distilasi sederhana yang efektif diperlukan suatu kurva seperti lurva
C. Kita akan mengamati suhu uap yang konstan, sangat dekat dengan titik didih cairan yang
memiliki titik didih lebih rendah. Jika suhu uap mulai naik dengan cepat, maka kita dapat
menghentikan pengumpulan distilat. Pada prakteknya, kebanyakan campuran sukar untuk
dimurnikan melalui satu distilasi sederhana.
5
Distilasi sederhana
2.5.2 Destilasi Fraksionasi (Bertingkat)
Sama prinsipnya dengan destilasi sederhana, hanya destilasi bertingkat ini memiliki
rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua komponen yang
memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan. Untuk memisahkan dua jenis cairan yang sama
mudah menguap dapat dilakukan dengan destilasi bertingkat. Destilasi bertingkat adalah suatu
proses destilasi berulang. Proses berulang ini terjadi pada kolom fraksional. Kolom fraksional
terdiri atas beberapa plat dimana pada setiap plat terjadi pengembunan. Uap yang naik plat yang
lebih tinggi lebih banyak mengandung cairan yang lebih atsiri (mudah menguap) sedangkan cairan
yang yang kurang atsiri lebih banyak kondensat.
2.5.3 Destilasi Azeotrop
Memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponen yang sulit di
pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop
tersebut atau dengan menggunakan tekanan tinggi.
2.5.4 Destilasi Uap
Untuk memurnikan zat / senyawa cair yang tidak larut dalam air, dan titik didihnya
cukup tinggi, sedangkan sebelum zat cair tersebut mencapai titik didihnya, zat cair sudah terurai,
teroksidasi atau mengalami reaksi pengubahan (rearranagement), maka zat cair tersebut tidak dapat
dimurnikan secara destilasi sederhana atau destilasi bertingkat, melainkan harus didestilasi dengan
destilasi uap. Destilasi uap adalah istilah yang secara umum digunakan untuk destilasi campuran air
dengan senyawa yang tidak larut dalam air, dengan cara mengalirkan uap air kedalam campuran 6
sehingga bagian yang dapat menguap berubah menjadi uap pada temperature yang lebih rendah dari
pada dengan pemanasan langsung. Untuk destilasi uap, labu yang berisi senyawa yang akan
dimurnikan dihubungkan dengan labu pembangkit uap (lihat gambar alat destilasi uap). Uap air
yang dialirkan ke dalam labu yang berisi senyawa yang akan dimurnikan,dimaksudkan untuk
menurunkan titik didih senyawa tersebut, karena titik didih suatu campuran lebih rendah dari pada
titik didih komponen-komponennya.
Destilasi Uap
2.5.5 Destilasi Vakum
Memisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, motode yang digunakan
adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm, sehingga titik didihnya
juga menjadi rendah, dalam prosesnya suhu yang digunakan untuk mendistilasinya tidak perlu
terlalu tinggi.
Destilasi Vakum
2.6 Penerapan Destilasi
7
Aplikasi destilasi dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu skala laboratorium dan skala
industri. Perbedaan utama destilasi skala laboratorium dan industri adalah sistem
berkesinambungan. Pada skala laboratorium, destilasi dilakukan sekali jalan. Dalam artian pada
destilasi skala laboratorium, komposisi campuran dipisahkan menjadi komponen fraksi yang
diurutkan berdasarkan volatilitas, dimana zat yang paling volatil akan dipisahkan terlebih dahulu.
Dengan demikian, zat yang paling tidak volatil akan tersisa pada bagian bawah. Proses ini dapat
diulangi ketika campuran ditambahkan dan memulai proses destilasi dari awal.
Pada destilasi skala industri, senyawa asli (campuran), uap, dan destilat tetap dalam
komposisi konstan. Fraksi yang diinginkan akan dipisahkan dari sistem secara hati-hati, dan ketika
bahan awal habis maka akan ditambahkan lagi tanpa menghentikan proses detilasi.
(www.ilmukimia.org)
8
BAB III. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang diperoleh adalah sebagai berikut.
1. Destilasi adalah suatu metode pemisahan campuran yang didasarkan pada perbedaan tingkat
volatilitas (kemudahan suatu zat untuk menguap) pada suhu dan tekanan tertentu.
2. Dasar utama pemisahan dengan cara destilasi adalah perbedaan titik didih cairan pada
tekanan tertentu.
3. Hukum Dalton dan Raoult merupakan pernyataan matematis yang dapat menggambarkan
apa yang terjadi selama distilasi, yaitu menggambarkan perubahan komposisi dan tekanan
pada cairan yang mendidih selama proses distilasi
4. Ada beberapa macam jenis destilasi antara lain destilasi sederhana, destilasi bertingkat,
destilasi azeotrop, destilasi uap, dan destilasi vakum.
5. Penerapan destilasi dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu skala laboratorium dan skala
industri. Perbedaan utama destilasi skala laboratorium dan industri adalah sistem
berkesinambungan.
9
DAFTAR PUSTAKA
Alimin, dkk. 2007. Kimia Analitik. Makassar: Alauddin Press
Yazid, Estien. 2005. Fisika untuk Paramedis. Yogyakarta: Andi Offset
Khamidinal. 2009. Teknik Laboratorium kimia. Yogyakarta: Pustaka Pelajar
www.ilmukimia.org