bab ii sedimentasi
Embed Size (px)
TRANSCRIPT
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
1/18
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Dasar Teori
II.1.1. Pengertian sedimentasi
Proses pemisahan mekanik dapat didasarkan pada gerakan partikel solid atau liquid
dalam suatu fluida.Fluidaialah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk (distorsi)
secara permanen. Fluida tersebut dapat berupa gas, mungkin zat cair, dan mungkin
bergerak dan mungkin pula diam. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida,
maka di dalam fluida itu akan terbentuklah lapisan-lapisan di mana lapisan yang satu
meluncur di atas yang lain, hingga mencapai suatu bentuk yang baru. Selama perubahan
bentuk itu, terdapat tegangan geser (shear stress) yang besarnya bergantung pada
viskositas fluida dan lau luncur. !etapi bila fluida itu sudah mendapatkan bentuk akhirnya,
semua tegangan geser itu akan hilang. Fluida yang dalam keseimbangan itu bebas dari
segala tegangan geser. Pada suatu suhu dan tekanan tertentu setiap fluida mempunyai
densitas atau rapatan (density) tertentu yang dalam praktek keteknikan biasanya diukur
dalam pound per cuibik foot "pon per kaki kubik# atau dalam kilogram per meter kubik.
(Geankoplis, C.J, 1993).Sedimentasi adalah proses pemisahan padatan yang terkandung dalam limbah cair
oleh gaya gravitasi, pada umumnya proses Sedimentasi dilakukan setelah proses $oagulasi
dan Flokulasi dimana tuuannya adalah untuk memperbesar partikel padatan sehingga
menadi lebih berat dan dapat tenggelam dalam %aktu lebih singkat. Sedimentasi bisa
dilakukan pada a%al maupun pada akhir dari unit sistim pengolahan. &ika kekeruhan dari
influent tinggi, sebaiknya dilakukan proses sedimentasi a%al "primary sedimentation#
didahului dengan koagulasi dan flokulasi, dengan demikian akan mengurangi beban pada
treatment berikutnya. Sedangkan secondary sedimentation yang terletak pada akhir
treatment gunanya untuk memisahkan dan mengumpulkan lumpur dari proses sebelumnya
"activated sludge, '(, dlsb# dimana lumpur yang terkumpul tersebut dipompakan keunit
pengolahan lumpur tersendiri "ahayu, !""9#.
Sedimentasi merupakan proses pemisahan larutan suspensi menadi fluida ernih
"supernatant# dan slurry yang mengandung padatan lebih tinggi. )arutan suspensi terdiri
dari campuran fase cair dan fase padat yang bersifat settlea#le "dapat diendapkan karena
perbedaan densitas antara fasenya#. Proses sedimentasi dapat dilakukan secara batch dan
**-+
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
2/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
continue. Proses batch sering digunakan untuk skala laboratorium sedangkan continue
dipergunakan dalam proses komersil dengan mempertimbangkan kecepatan pengendapan
terminal dari partikel-partikelnya. Percobaan skala laboratorium dilakukan pada suhu
uniform untuk menghindari gerakan fluida atau konveksi karena perbedaan densitas yangdihasilkan dari perbedaan suhu (-cCa#e, 1993).
II.1.2 Gaya-Gaya Selama Proses Sedimentasi
Pengendapan teradi karena adanya interaksi gaya-gaya di sekitar partikel, yaitu
gayadragdan gaya impelling. asa partikel menyebabkan adanya gayadragdan diimbangi
oleh gaya impelling, sehingga kecepatan pengendapan partikel konstan.
(anonim, !"1")
aya gravitasi dapat dinyatakan sebagai hasil kali antara massa dan percepatan
partikel karena gaya ini,
"Persamaan **.+.-+#
$eterangan /
Fg / aya gravitasi "0#
m / assa "gram#
g / Percepatan gravitasi "m1s#
2p / (ensitas partikel "g1cm3#
4p / 4olume partikel "m3#
aya apung, sesuai dengan%sas %rchimedes, ialah hasil kali antara massa fluida
partikel dan percepatan karena gaya luar. 4olume partikel itu ialah m12p, dimana 2p ialah
densitas partikel.
"Persamaan **.+.-#
$eterangan /
Fb 5 aya apung "0#
m 5 assa "gram#
g 5 Percepatan gravitasi "m1dt#
2p 5 (ensitas partikel "g1cm3#
2 5 (ensitas fluida "g1cm3#
4p 5 4olume partikel "m3#
**-
Fg = m x g =Vpx px
Fb= = Vpx 2 6 g
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
3/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Tranportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
aya impellingadalah resultan dari gaya yang disebabkan oleh gaya berat partikel
atau gaya gravitasi "ke arah ba%ah# dan gaya apung "#ouyant, ke arah atas#. 7rah
gayaimpellingadalah ke ba%ah dan dinyatakan dengan persamaan/
"Persamaan **.+.-3#
(imana/
Fi 5 gayaimpelling"0#
2s 5 densitas massa partikel "kg1m3#
2 5 densitas massa air "kg1m3#
4 5 volume partikel "m3#
g 5 percepatan gravitasi "m1detik #
(anonim, !"1")
Gambar II.1.1aya-gaya yang Bekera pada Partikel di 7ir
(anonim, !"1")
aya drag adalah gaya yang mela%an gaya impelling sehingga partikel dalam
kondisi setimbang. 7rah gaya ini adalah ke atas dan dinyatakabn dengan persamaan/
"Persamaan **.+.-8#
(imana/Fd5 aya drag"0#9(5 $oefisien drag "tanpa satuan#
7c 5 )uas potongan melintang partikel"m#
v 5 $ecepatan pengendapan "m1s#
(anonim, !"1")
(ari rumus diatas, maka resultan gaya dapat dirumuskan dengan/
"Persamaan **.+.-:#
**-3
Fi5Fg ; Fb5"2s- 2# g 6 4
Fd 5 9(6 796 2 "v 1 #
m =Fg-Fb-Fd
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
4/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
&ika kita lihat pada saat partikel atuh dari posisi sebelumnya, maka atuhnya
partikel tersebut terbagi menadi dua periode/ periode atuh lau cepat dan periode atuh
velocity konstan. Pada saat lau cepat %aktu yang diperlukan sangat singkat. $arena
ituperiode atuh velocitykonstan adalah yang paling penting. elocitytersebut dapat disebut
uga/ree settling velocityatauterminal velocity "vt#.
"Persamaan **.+.-
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
5/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Tranportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
d.# Pengaruh Ph
$elarutan endapan garam yang mengandung anion dari asam lemah dipengaruhi
oleh p=, hal ini disebabkan karena penggabungan proton dengan anion
endapannya.isalnya endapan 7g* akan semakin larut dengan adanya kenaikan p=
disebabkan =>akan bergabung dengan *-membentuk =*
e.# Pengaruh hidrolisis
&ika garam dari asam lemah dilarutkan dalam air maka akan dihasilkan perubahan
konsentrasi =>,dimana hal ini akan menyebabkan kation garam tersebut mengalami
hidrolisis dan hal ini akan meningkatkan kelarutan garam tersebut.
f.# Pengaruh ion kompleks
$elarutan garam yang tidak mudah larut akan semakin meningkat dengan adanyapembentukkan kompleks antara ligan dengan kation garam tersebut.Sebagai contoh,7g9l
akan naik kelarutannya ika ditambahkan larutan 0=3,hal ini disebabkan karena
terbentuknya kompleks 7g"0=3#9l
(%nonim, !"1").
etode pengendapan dibagi menadi dua /
etode pengendapan secara fisik yang berdasarkan gaya gravitasi "sedimentasi #
Sedimentasi adalah proses pemisahan padatan yang terkandung dalam limbah cair oleh
gaya gravitasi. Proses sedimentasi biasanya dilakukan setelah proses koagulasi dan
flokulasi. (imana koagulasi merupakan proses penambahan bahan kimia "koagulan# ke
dalam cairan yang akan diolah membentuk gumpalan "flok#. Sedangkan Flokulasi
merupakan proses dimana gumpalan diaduk untuk mempercepat pembentukan flok,
sehingga dapat dipisahkan dengan cara sedimentasi dan filtrasi.
7da dua cara sedimentasi /
Sedimentasi di a%al "Primary Sedimentation# dapat dilakukan ika kekeruhan
tinggi, untuk mengurangi resiko kerusakan pompa1mesin pada treatment
berikutnya.
Sedimentasi di akhir "Secondary Sedimentation# digunakan untuk memisahkan dan
mengumpulkan lumpur"sludge# dari proses sebelumnya.
II.1.( $a)am-$a)am Sedimentasi
Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu /
+. 9ara Batch
**-:
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
6/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
9ara ini cocok dilakukan untuk skala laboratorium, karena sedimentasi batch paling
mudah dilakukan, pengamatan penurunan ketinggian mudah. ekanisme sedimentasi
batch pada suatu silinder 1 tabung bisa dilihat pada gambar berikut /
Gambar II.1.2ekanisme Sedimentasi Batch
(%nonim, !"11)
$eterangan /
7 5 cairan bening
B 5 zona konsentrasi seragam
9 5 zona ukuran butir tidak seragam
( 5 zona partikel padat terendapkan
ambar di atas menunukkan slurry a%al yang memiliki konsentrasi seragam
dengan partikel padatan yang seragam di dalam tabung "zona B#.Partikel mulai mengendap
dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum dengan cepat.?ona ( yang terbentuk
terdiri dari partikel lebih berat sehingga lebih cepat mengendap.Pada zona transisi, fluida
mengalir ke atas karena tekanan dari zona (. ?ona 9 adalah daerah dengan distribusi
ukuran yang berbeda-beda dan konsentrasi tidak seragam.?ona B adalah daerah
konsentrasi seragam, dengan konsentrasi dan distribusi sa-ma dengan keadaan a%al. (i
atas zona B, adalah zona 7 yang merupakan cairan bening(%nonim, !"11).
Selama sedimentasi berlangsung, tinggi masing-masing zona berubah "gambar b,
c, d#.?ona 7 dan ( bertambah, sedang zona B berkurang. 7khirnya zona B, 9 dan transisi
hilang, semua padatan berada di zona (. Saat ini disebut critical settling point, yaitu saat
terbentuknya batas tunggal antara cairan bening dan endapan (%nonim, !"11)
. 9ara Semi-Batch
Pada sedimentasi semi-batch , hanya ada cairan keluar saa, atau cairan masuk saa. &adi,
kemungkinan yang ada bisa berupa slurry yang masuk atau beningan yang keluar.
ekanisme sedimentasi semi-batch bisa dilihat pada gambar berikut /
**-
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
7/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Tranportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Gambar II.1.ekanismeSedimentasi Semi-
Batch
(%nonim, !"11)
$eterangan /
7 5 cairan bening
B 5 zona konsentrasi seragam
9 5 zona ukuran butir tidak seragam
( 5 zona partikel padat terendapkan
3. 9ara $ontinyu
Pada cara ini, ada cairanslurryyang masuk dan beningan yang dikeluarkan secarakontinyu. Saat steady state, ketinggian tiap zona akan konstan. ekanisme sedimentasi
kontinyu bisa dilihat pada gambar berikut /
Gambar II.1.(ekanisme Sedimentasi $ontinyu
(%nonim, !"11)
$eterangan /
7 5 cairan bening
B 5 zona konsentrasi seragam
9 5 zona ukuran butir tidak seragam
**-@
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
8/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
( 5 zona partikel padat terendapkan
Pada keadaan a%al, konsentrasi slurry seragam di seluruh bagian tabung.
$ecepatan sedimentasi konstan, terlihat pada grafik hubungan antara z)dan A)membentuk
garis lurus untuk periode a%al "dz1dt5v5konstan#. Periode ini disebut/ree settling, dimana
padatan bergerak turun hanya karena gaya gravitasi. $ecepatan yang konstan ini
disebabkan oleh konsentrasi di lapisan batas yang relatif masih kecil, sehingga pengaruh
gaya tarik-menarik antar partikel, gaya gesek dan gaya tumbukan antar partikel dapat
diabaikan. Partikel yang berukuran besar akan turun lebih cepat, menyebabkan tekanan ke
atas oleh cairan bertambah, sehingga mengurangi kecepatan turunnya padatan yang lebih
besar. =al ini membuat kecepatan penurunan semua partikel "baik yang kecil maupun yang
besar# relatif sama atau konstan(%nonim, !"11)
$ondisi /ree settling dan hindered settling dapat diamati pada grafik hubungan
antara z)dan A). (imana untuk kondisi /ree settlingditunukkan saat grafik masih
berupagaris lurus, sedangkan saat grafik mulai melengkung merupakan kondisi hindered
settling. (%nonim, !"11)
i pengendapan secara #atch dilakukan untuk menggambarkan mekanisme
pengendapan dan metode penentuan kecepatan pengendapan.Pada a%al sedimentasi$atch,
konsentrasi padatan sepanang silinder "zona B# uniform. Segera setelah proses mulai,
seluruh partikel suspensi solid. Partikel-partikel padat atuh bebas pada kecepatan yang
sama dan membentuk garis pembatas taam antara cairan supernatant "zona 7# dan zona
suspensi "zona B# sertaslurry.(i dalamslurryyang mengandung partikel-partikel ukuran
berbeda, partikel-partikel yang lebih besar akan mengendap lebih cepat dan mulai
menumpuk, dimana zona ( dan zona transisi 9 yang mengandung padatan yang bervariasi
antara konsentrasi zona B dan zona ( mulai nampak. Setelah pengendapan lebih auh atau
pada kondisi kecepatan pengendapan kompresinya, zona B dan zona 9 tidak nampak tetapi
hanya terdapatslurrypekat pada zona ((-cCa#e, 1993#.
$ecepatan pengendapan dapat ditentukan dengan mengamati tinggi inter/ace
"antarfase# sebagai fungsi %aktu yang diberikan dan menggambarkan tangen pada kurva
yang diperoleh dari /
"Persamaan **.+.8-+#
**-C
Slope ;dz5 4+dt
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
9/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Tranportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Pada point ini, tinggi ?+dan ? adalah intercept tangen pada kurva tersebut. $ecepatan
pengendapan "sedimentation rate#
"Persamaan **.+.8-#
$eterangan/
4+ / $ecepatan pengendapan "cm1menit#
?i /!inggi interface +"cm#
?+ / !inggi interface "cm#
t+ / Daktu pengendapan "menit#(-cCa#e, 1993#.
ltrasentrifugal adalah sentrifugal untuk pengukuran kuantitatif dari pengendapan
tanpa hantaran panas dan vibrasi. !erdapat dua enis pengukuran sentrifugal yang berbeda
yaitu /
+. Pengukuran kecepatan sedimentasi suatu komponen dalam larutan " kecepatan
sedimentasi #
. Penentuan redistribusi dalam kesetimbangan "kesetimbangan sedimentasi#
(-cCa#e, 1993#
)arutan yang akan diukur dalam kecepatan ultrasentri/ugaldimasukkan ke dalam
sel yang mempunyai endela kuarsa yang tebal. Sel ini berbentuk sektor dilihat dari arah
pandangan Edari bidang rotasi dari rotorsentri/ugal karena pengendapan teradi secara
radial. Pada saat komponen dengan massa molekul tinggi mengendap dari larutannya
terbentuklah suatu batas yang bergerak yang memisahkan komponen tersebut dari
pelarutnya. (idalam sel pergerakan dari batas ini dapat diikuti dengan system optik
schlieren, sehingga ultrasentri/ugal dapat digunakan untuk analisa campuran yang
kompleks dari plasma darah (-cCa#e, 1993#.
Bila suatu larutan berada pada medan sentri/ugal, molekul zat terlarut akan
bergerak menauhi sumbu rotasi bila kebalikan dari volume spesifik parsialnya v lebih
besar dari rapat massa larutan 2. Bila teradi hal sebaliknya molekul zat terlarut akan
bergerak menuu sumbu rotasi. Partikel yang lebih rapat dari pelarut tersedimentasi dalam
medan gravitasi bumi hingga tercapai distribusi yang setimbang dimana konsentrasi
**-E
4+5 ?i; ?+
t+;
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
10/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
9
B
7
?
'
0
7
(
9
B
7
menurun sebagai fungsi dari ketinggian vertical. Sebaliknya untuk partikel yang kurang
rapat distribusi yang setimbang menunukkan kenaikan konsentrasi menurun sebagai
fungsi dari ketinggian vertikal(-cCa#e, 1993#.
ltrasenti/ugal dapat digunakan untuk menghitung kesetimbangan sedimentasimolekul-molekul yang sebagian kecil tersedimentasi dalam medan gravitasi bumi. Berbeda
dengan kecepatan sedimentasi, kesetimbangan ultrasentri/ugal merupakan pengukuran
thermodinamika yang dapat menghasilkan nilai secara langsung. eskipun demikian,
kesetimbangan sedimentasi lambat tercapai sehingga penentuan berat molekul dengan
metode ini membutuhkan %aktu yang lama (-cCa#e, 1993#
II.1.* $e"anisme Sedimentasi
ntuk skala laboratorium sering digunakan proses Batch yang menggambarkan
proses sedimentasi sederhana. Percobaan skala laboratorium dilakukan pada suhu ni/orm
untuk menghindari gerakan fluida atau konveksi karena perbedaan densitasnya yang
dihasilkan dari perbedaan suhu.
$etika slurry yang dicairkan diendapkan oleh gravitasi menadi fluida yang
lebihernih danslurrydengan konsentrasi yang lebih tinggi, proses ini disebut sedimentasi
atau terkadang disebut uga thickening. i secara batch dilakukan untuk menggambarkan
mekanisme pengendapan dan metode penetuan kecepatanpengendapan.Pada a%al
sedimentasi batch, konsentrasi padatan sepanang silinder "zona B# uniform. Segera setelah
proses mulai, seluruh partikel suspensi solid. &atuh bebas melalui fluida pada kecepatan
maksimumnya diba%ah kondisi hidered settling yang ada. Partikel-partikel padat atuh
bebas pada kecepatan yang sama dan membentuk garis pembatas taam antara cairan ernih
supernatant "zona 7# dan zona suspensi "zona B# serta slurry. (i dalam slurry yang
mengandung partikel-partikel ukuran berbeda, partikel-partikel yang lebih besar akan
mengendap lebih cepat dan mulai menumpuk, dimana zona ( dan zona transisi 9 yang
mengandung padatan yang bervariasi antara konsentrasi zona B dan zona ( mulai nampak.
Setelah pengendapan lebih auh atau pada kondisi kecepatan pengendapan kompresinya,
zona B dan zona 9 tidak nampak tetapi hanya terdapat slurry pekat pada zona (.
**-+
icm
!cm
T!"!
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
11/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Tranportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
t
"a# "b# "c# "d#
Gambar II.1.*Sedimentasi Batch
a. )arutan suspensi yang seragam "konsentrasi tertentu#
b. ?ona pengendapan setelah %aktu t
c. $ecepatan kompresi zona (
d. !inggi interface versus %aktu pengendapan
(Geankoplis, C.J, 1993)
II.1.+ Penent&an "e)e%atan %engenda%an dan "e)e%atan "ritis!inggi z diplot terhadap %aktu pengendapan pada gambar **.:. $ecepatan
pengendapan dimana merupakan slope kurva, konstan pada mula-mula. $arena kecepatan
pengendapan sludges berbeda-beda, kecepatan pengendapan secara eksperimen untuk
setiap sludge dibutuhkan. $ynch dan !almag dan Fitch mendeskripsikan metode untuk
menggambarkan ukuran ketebalan dari setiap tes pengendapan secara batch, sebagai
berikut /
$onsentrasi 9cadalah konsentrasi rata-rata dari suspensi ika zc adalah tinggi dari
slurry. =al ini dihitung dengan /
9czi 5 9ozoatau 9c5 "zo1zi# 9o
"Persamaan **.+.
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
12/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
$ecepatan pengendapan dapat ditentukan dengan mengamati tinggi inter/ace
"antarfase# sebagai fungsi %aktu yang diberikan dan menggambarkan tangen pada kurva
yang diperoleh dari
"Persamaan **.+.8-+#
Pada point ini, tinggi ?+dan ? adalah intercept tangen pada kurva tersebut. $ecepatan
pengendapan "sedimentation rate#
"Persamaan **.+.8-#
$eterangan/
4+ / $ecepatan pengendapan "cm1menit#
?i /!inggi interface +"cm#
?+ / !inggi interface "cm#
t+ / Daktu pengendapan "menit#
(-cCa#e, 1993#.
II.1., $e"ani"a Gera"an Parti"el
erakan partikel melalui fluida memerlukan bekeranya suatu gaya luar pada
partikel itu. aya ini disebabkan oleh perbedaan densitas antara partikel dan fluida, atau
dapat pula diakibatkan oleh adanya medan listrik atau medan magnet. (alam sub bab ini
kita hanya membahasgaya gravitasi dan gaya sentri/ugalsaa, yang disebabkan oleh
perbedaan densitas.
!ipe ; tipe Sedimentasi /
+. !ipe sedimentasi +, yang digunakan untuk mengendapkan partikel bebas. ntuk
mendesain tangki pengendapan yang sempurna didasarkan pada penghilangan semua
partikel yang memiliki kecepatan pengendapan yang lebih besar dari pada kecepatan
pengendapan yang telah ditentukan. (esain ini tidak diprngaruhi oleh kedalaman tangki
pengendapan tetapi dipengaruhi kecepatan massa pertikel. !ipe sedimentasi ini digunakan
untuk partikel dalam larutan suspensi yang memiliki konsentrasi padatan rendah. Partikel
yang mengendap dengan sendirinya tanpa adanya interaksi partikel yang lainnya.
. !ipe sedimentasi **, tipe ini lebih sering disebut dengan flokulasi karena pada kondisi
diam atau tenang partikel suspensi dalam air akan secara alami membentuk kumpulan-
**-+
Slope ;dz5 4+
dt
4+5 ?i; ?+
t+;
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
13/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Tranportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
kumpulan flok. (engan penambahan bahan kimia akan mempercepat proses flokulasi ini.
Penambahan bahan kimia ini menyebabkan ukuran partikel dan kecepatan pengendapan
semakan besar.
3. !ipe sedimentasi ***, zona pengendapan. $etika komsentrasi padatan tinggi tekanan
atau gaya antar partikel mengakibatkan partikel tersebut tidak dapat mengendap atau sulit
mengndap karena teradi rintangan-rintangan dari partikel lain yang berada disekitarnya.
8. !ipe sedimentasi *4, proses sedimentasi disini akan teradi hanya ika partikel yang
memiliki konsentrasi yang sudah dibentuk ini ditekan. Penekanan ini berasal dari berat
partikel yang secara konstan ditambahkan ke strukturnya melalui sedimentasi dari liquid
ernih "supernatant#.
II.1. Peran)angan T'i)"ener9ontinuous thickener dirancang berdasarkan kecepatan pengendapan dari suatu
partikel flo% rate, dan uga %aktu tinggal partikel tersebut dalam continuous thickener.
Daktu tinggal partikel dalam continuous thickener "t# berbanding lurus dengan ketinggian
"=# dan berbanding terbalik dengan kecepatan pengendapannya "vo#.
t 2
vo
$eterangan /
t / Daktu "menit#
= / $etinggian "cm#
4 / $ecepatanmula-mula "cm1menit#
Daktu tinggal partikel dalam continuous thickeneruga berbanding lurus dengan luas
penampang "7# dan ketinggian "=# serta berbanding terbalik dengan flo% rate "G#.
t 2 % 4
5
$eterangan /
t / Daktu "menit#
7 / )uas penampang "cm#
= / $etinggian "cm#
**-+3
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
14/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
G /Flo6 rate"cm31menit#
$arena 7 6 = adalah volume continuous thickener maka %aktu tinggal uga
sebanding dengan volume dan berbanding terbalik dengan flo% ratenya.
t 2
5
$eterangan /
t / Daktu "menit#
4 / $ecepatan "cm1menit#
G /Flo6 rate"cm31menit#
II.1..1 ontino&s T'in"ener
Sedimentasi merupakan pemisahan suatu larutanslurrydengan gravitasi settling
menadi fluida yang ernih danslurrydengan kadar konsentrasi padatran yang lebih tinggi.
(alam industri operasi sedimentasi sering digunakan peralatan yang disebut thickener.
ntuk mncapai hasil yang baik, maka rate sedimentasi harus setinggi mungkin. Hate
sedimentasi dapat dinaikkan dengan menambahkan larutan elektrolit atausur/ace agent.
II.1..2 Persamaan Gera"an Sat& Dimensi Parti"el $elal&i !l&ida
Partikel yang massanya m yang bergerak didalam fluida diba%ah pengaruh gaya
luar Fe. umpamakan kecepatan partikel itu relatif terhadap fluida ialah u. aya apung yang
bekera pada partikel itu kita umpamakan Fb, sedangkan gaya seret ialah F(. aya resultan
yang bekera pada partikel itu ialah Fe; Fb5 F(, dan percepatan partikel itu ialah du1dt, dan
dari persamaan ini, karena m konstan,
5 Fe; Fb5 F(
$eterangan /
m / assa "gram#
du1dt / Percepatan Partikel "m1dt#
Fe / aya )uar "0#
Fb / aya 7pung "0#
F( / aya Seret "0#
**-+8
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
15/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Tranportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
aya luar dapat dinyatakan sebagai hasil kali anata massa dan percepatan aepartikel
karena gaya ini.
Fe5 m . ae
gc
$eterangan /
Fe / aya )uar "0#
m / assa "gram#
ae / Percepatan "m1dt#
aya apung, sesuai dengan asas%rchimedes, ialah hasil kali antara massa fluida
partikel dan percepatan karena gaya luar. 4olume partikel itu ialah m12p, dimana 2pialah
densitas partikel.Humus aya apung adalah / Fb5 m 2ae
2pgc
$eterangan /
Fb / aya 7pung "0#
m / assa "gram#
ae / Percepatan "m1dt#
2p / (ensitas Partikel "g1cm3#
Humus gaya seret ialah /
F(5 9( I 2 7p
gc
$eterangan /
9( / koefisien seret "tanpa dimensi#
7p / luas proyeksi partikel diukur pada bidang tegak lurus terhadap arah gerakan
partikel "cm#
I / viskositas "g1m.dt#
Bila partikel itu berada pada arak yang cukup auh dari dinding beana dan dari
partikel-partikel lain, sehingga proses atuhnya tidak terpengaruh oleh dinding atau partikel
lain, paka proses itu dinamakan pengendapan bebas "/ree settling#. &ika gerakan partikel itu
terganggu oleh partikel lain, yang dapat teradi bila partikel itu berdekatan dengan partikel
lain, %alaupun mungkin tidak berbenturan, proses itu disebut pengendapan tergannggu
**-+:
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
16/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
"hindered settling#. $oefisien seret dalam pengendapan terganggu lebih besar daripada
pengendapan bebas.
&ika partikel-partikel itu sangat kecil, akan ada gerakan bro%n. =al ini dikarenakan
adanya benturan antara partikel itu dengan molekul-molekul fluida di sekelilingnya. Jfekini menadi cukup berarti pada ukuran partikel ; 3 Im, dan menadi paling penting bila
ukuran partikel ,+ Im, atau lebih kecil lagi. erakan partikel tersebut cenderung menekan
efek gaya gravitasi, sehingga menghalangi teradinya pengendapan. Jfek relatif gerakan
bro%n ini dapat diatasi dengan menerapkan gaya sentrifugal.
(J.Geankoplis, 19")
oe/isien draguntuk partikel liquid "dalam free settling# merupakan fungsi dari
bilanganeynold"(p. v. 2#1I. ntuk daerah laminer sering disebut hukum +tokes. ntuk
aliran laminer maka besarnya koefisien drag/
9( 5 8
4 (p
4 5 8 g "2p- 2#(p
3,8 4 2 1 4s(
4 5 8 g "2p- 2#(p
3,8 4 2
4 5 g "2p- 2#(p 4s
+C I
$eterangan /
du1dt / Percepatan Partikel "m1dt#
m / 4iskositas "g1m.dt#
2 / (ensitas Partikel "g1cm3#
4 / $ecepatan Pengendapan "cm1menit#
m / assa "gram#
9( / koefisien seret, tanpa dimensi
2p / (ensitas Partikel "g1cm3#
Partikel yang atuh akan mengalami gerakan dipercepat dan akhirnya mengalami
gerakan dengan kecepatan konstan.(J.Geankoplis, 19")
(alam suatu proses industri, sedimentasi dilakukan pada skala besar pada peralatan
yang disebut thickener. !hickener merupakan suatu tangki silinder yang dilengkapi dengan
**-+
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
17/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Tranportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
tempat bagi masuknya/eeddan keluarnya produk, selain itu uga dilengkapi dengan
pengaduk radial yang digerakkan dengan lambat dari suatu proses sentral. !angki tersebut
dipenuhi dengan slurry, dan setelah %aktu tertentu, cairan bening akan dapat dikeluarkan
"sebagai produk# dan sludge akan dikeluarkan dari dasar tangki. ntuk mencapai hasil
yang baik maka rate sedimentasi haruslah setinggi mungkin, menaikkannya dapat dengan
menambahkan larutan elektrolit yang berfungsi sebagai koagulan. !erdapat tiga daerah
utama dalam continuous thickener, yaitu /
a. (aerah/ree settling, dimana liquid ernih keluar sebagai overflo%.
b. (aerah transisi, dimanamerupakan daerah suspensi yang mulai menadi ernih tapi
masih terdapatsludge.
c. (aerah pemekatan, dimanasludgedipisahkan sebagai underflo%)uas penampang thickener harus cukup untuk menyediakan kapasitas suspensi
settling pada semua tingkatan konsentrasi partikel. )uas ini dapat dihitung dari konsentrasi
yang berbeda dan hubungan dengan lau pengendapan, dan daerah minimum pengendapan
pada thickener.
Pada dasarnya alat ini hanyalah sebuah tangki dengan rake"pengaduk# yang
bergerak lambat secara radial yang diatur oleh as. (asarnya dapat berbentuk datar atau
kerucut yang dangkal. Feed masuk ditengah-tengah thickener. +lurryyang lebihpadat dari
air cenderung bergerak turun keba%aah sampai mencapai zona dengan densitas yang sama,
kemudian bergerak secara radial keluar dengan kecepatan menurun dan aliran terbagi
antara suspensi bergerak ke ba%ah dan aliran ke arah atas yang hampir tak mengandung
partikel lagi. )iquida ernih tertumpah keluar dimana tertampung di launder. Pengaduk
secara perlahan mengaduk sludge dan menggerakkannya ke tengah tangki, kemudian
mengalirkannya keluar melalui lubang dan dihisap oleh pompasludge.
(J.Geankoplis, 19")
II.1./ Sedimentasi Dalam D&nia Ind&stri
K *ndustri kimia
+. penghilang endapan, hasil buangan padatan tersuspensi dalam tangki
pengendapan.
. penghilangan tanah dan heavy silt dari air tangki penampungan endapan.
**-+@
-
8/10/2019 BAB II Sedimentasi
18/18
$%$ && '&J%% *+'%%
Laboratorium Transportasi FluidaProgram Studi D3 Teknik Kimia
3. Penghilangan substansi yang tidak dapat mengendap dari air hasil buangan industri
dengan cara koagulasi dan presipitasi terlebih dahulu.
K *ndustri pengolahan hasil buangan yang berupa limbah domestic dan industri.
+. !angki pengendapan yang berisi banyak kotoran padatan suspensi atau impuritiesdari muatan diadikan menadi bentuk suspensi dengan cara menghilangkan effluent
dari airnya atau melakukan pengolahan terlebih ddahulu.
. rid chamber digunakan untuk memissahkan heavymineral atau padatan inert dari
cairan yang mengalir dengan cara sedimentasi differensial.
+. !angki pengendap yang berisi substansi atau partikel suspensi diadikan padatan
yang mudah mengendap dengan proses pengolahan secara fisika, kimia dan biolog.
Penambahan bahan untuk koagulasi "koagulan# dan bahan pengendapan kedalam
limbah atau hasil buangan industri akan dapat meningkatkan effisiensi atau
mempercepat proses sedimentasi.
**-+C