makalah sedimentasi fix2.docx
TRANSCRIPT
BAB IPENDAHULUAN
I.1. Latar BelakangDalam praktek dan kehidupan sehari-hari banyak dijumpai proses yang melibatkan zat padat dan cairan, baik yang sejenis atau yang berbeda dan dengan diameter padatan yang berbeda-beda. Disamping itu sering dijumpai proses pemisahan zat padat dan cair menggunakan gaya gravitasi, yaitu Sedimentasi. Jadi sedimentasi dapat diartikan sebagai suatu proses pemisahan suspensi menjadi cairan dan padatan yang lebih pekat, dimana menggunakan prinsip pengendapan berdasarkan gravitasi.Proses sedimentasi banyak digunakan dalam proses industri pada unit pemisahan karena sederhana dan hasilnya baik. Misalnya digunakan dalam penjernihan air dan proses pengambilan senyawa magnesium pada air laut. Selain itu proses sedimentasi digunakan untuk pemisahan bahan bangunan dari bahan yang akan diolah, hal ini dapat kita lihat pabrik gula untuk memisahkan bahan bangunan dari hasil cairan yang akan diolah menjadi gula.Dalam pelaksanaanya, sedimentasi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:1. Secara batch2. Secara KontinyuSedimentasi di industri biasa menggunakan proses kontinyu dalam tangki besar, dan menggunakan air sebagai zat pensuspensi. Sedangkan di laboratorium biasa menggunakan batch di dalam silinder vertikal, karena lebih sederhana, murah dan mudah.
I.2. Tujuan percobaan1. Mempelajari pengaruh konsentrasi padatan terhadap kecepatan sedimentasi pada slurry CaCO3 secara batch.2. Membuat grafik hubungan antara tinggi bidang batas bening keruh (z) dengan waktu pengendapan (tl).3. Membuat grafik hubungan antara kecepatan pengendapan (v) dengan konsentrasi (c).
I.3. Tinjauan PustakaSedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan (slurry) mejadi cairan beningan dan sludge (slurry yang lebih pekat konsentrasinya). Pemisahan dapat berlangsung karena adanya gaya gravitasi yang terjadi pada butiran tersebut. Proses sedimentasi dalam industri kimia banyak digunakan, misalnya pada proses pembuatan kertas dimana slurry berupa bubur selulose yang akan dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment), dan proses buangan nira yang akan diolah menjadi gula.Proses sedimentasi dalam dunia industri dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal dengan nama thickner, sedangkan untuk skala lanboratotrium dilakuakan secara batch. Data-data yang diperoleh dari prinsip sedimentasi secara batch dapat digunakan untuk proses yang sinambung. Di industri aplikasi sedimentasi banyak digunakan, antara lain:1. Pada unit pemisahan, misalnya untuk mengambil senyawa magnesium (Mg) dari air laut.2. Untuk memisahkan bahan buangan dari bahan yang akan diolah.3. Pengolahan air sungai menjadi boiler feed water (air umpan boiler).4. Proses pemisahan padatan berdasarkan ukurannya dalam clarifier dengan prinsip perbedaan terminal velocity.
Sedimentasi adalah proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian, yaitu slurry dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi pertikel terbesar, dan supernatant adalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan.Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:1. Cara BatchCara ini cocok dilakukan untuk skala laboratorium, karena sedimentasi batch paling mudah dilakukan, pengamatan penurunan ketinggian mudah. Mekanisme sedimentasi batch pada suatu silinder atau tabung bisa dilihat pada gambar berikut.
Gambar 1. Sedimentasi secara batchKeterangan:A= Zona konsentrasi seragamB= Cairan beningC= Zona partikel padat terendapkanGambar diatas menunjukan slurry awal yang memiliki konnsentrasi seragam dengan partikel padatan yang seragam di dalam tabung. Partikel mulai mengendap dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum dengan cepat. Zona C terbentuk terdiri dari partikel lebih berat sehingga lebih cepat mengendap. Pada zona A, fluida mengalir keatas karena tekanan dari zona C. Zona C adalah daerah dengan distribusi ukuran yang berbeda-beda dan konsentrasi tidak seragam. Zona A adalah daerah konsentrasi seragam, dengan konsentrasi dan distribusi sama dengan keadaan awal. Diatas zona A, adalah zona B yang merupakan cairan bening.Selama sedimentasi berlangsung, tinggi masing-masing zona berubah. Zona B dan C bertambah, sedangkan zona A berkurang. Akhirnya zona Ahilang, semua padatan berada di zona C. Saat ini disebut critical settling, yaitu pada terbentuknya batas tunggal antara cairan bening dan endapan.
2. Cara KontinyuPada cara ini, ada cairan slurry yang masuk dan beningan yang dikeluarkan secara kontinyu. Saat seady state, ketinggian tiap zona akan konstan. Mekanismenya dapat dilihat sebagai berikut.
Gambar 2. Sedimentasi secara kontinyuKeterangan:A= Cairan beningB= Zona konsentrasi seragamC= Zona butiran tidak seragamD= Zona partikel padatan terendapkan
Kecepatan sedimentasi adalah pengurangan atau penurunan ketinggian daerah batas antara slurry dan beningan pada suhu seragam untuk mencegah pergeseran fluida karena konveksi. (Brown, 1950)Pada keadaan awal, konsentrasi slurry di seluruh bagian seragam. Kecepatan sedimentasi konstan, terlihat pada grafik hubungan ketinggian dan waktu membentuk garis lurus pada periode awal. Periode ini disebut free setting, dimana padatan akan turun karna gravitasi. Kecepatan konstan ini disebabkan oleh konsentrasi di lapisan atas masih kecil, sehingga gaya tarik menarik antara partikel, gaya gesek dan gaya tumbukan dapat diabaikan. Partikel yang lebih besar akan turun cepat, menyebabkan tekanan keatas oleh cairan bertambah, sehingga mengurangi kecepatan turunnya padatan yang lebih besar. Hal ini membuat kecepatan penurunan semua partikel relatif sama atau konstan.Semakin banyak partikel yang mengendap, konsentrasinya menjadi tidak seragam dengan bagian bawah slurry menjadi lebih pekat. Konsentrasi pada bagian atas bertambah, gerakan partikel semakin sukar dan kecepatan turun partikel berkurang. Kondisi ini disebut hindered setting.
BAB IIPELAKSANAAN PERCOBAAN
II.1. Bahan1. CaCO32. Air 3. Methyl Orange
II.2. Alat Alat1. Tabung kaca besar2. Tabung kaca kecil 3. Gelas beker4. Gelas ukur5. Stopwatch6. Timbangan 7. Corong8. Pengaduk
II. 3. Gambar Rangkaian Alat Gambar 3. Rangkaian alat percobaan sedimentasiKeterangan :1. Tabung kaca besar2. Tabung kaca kecil3. Skala
II.4. Cara KerjaLangkah pertama yang dilakukan adalah mengukur volume tabung kaca besar dan kecil dengan cara memasukkan air sampai ketinggian tertentu, kemudian mengalirkan air tersebut dan menampungnya dalam gelas beker kemudian mengukur volume dengan gelas ukur. Setelah itu membuat slurry CaCO3dengan konsentrasi sebesar 45 gr/ltr, 55 gr/ltr, 65 gr/ltr, kemudian mencampurkan dengan methyl orange dengan jumlah tertentu pula sampai homogen. Lalu memasukkan slurry CaCO3 yang telah homogen tersebut dalam tabung besar dan tabung kecil secara bersamaan dengan tinggi permukaan yang sama sebagai tinggi awal (Z0). Setelah itu mengukur tinggi batas bening keruh untuk selang waktu 1 menit. Menghentikan percobaan setelah mencapai tinggi bidang batas yang konstan untuk menghentikan percobaan endapan setelah endapan konstan. Mengulangi percobaan untuk konsentrasi yang berbeda
II.5. Diagram Alir
II.6. Analisa PercobaanDari percobaan diperoleh hasil tinggi batas atas bidang bening keruh (zL) dari pembacaan skala dan harga waktu (tl) pada percobaan dengan selang waktu 30 detik, sehingga dari data yang diperoleh dapat digunakan untuk mencari harga zi,zL dan tl. Dari data harga zi,zL dan tl, dapat dicari harga VL dan CL dengan rumus :
dimana : C0 = Konsentrasi slurry mula-mulaZo = Tinggi slurry mula-mula
Zi = Perpotongan garis singgung kurva Z vs dengan ordinatCL = Konsentrasi slurry pada bidang batasZL = Tinggi bidang batas bening keruh pada t= tltl = Waktu sedimentasiVL = Kecepatan sedimentasi
Persamaan hubungan VL dan CL dapat dicari dengan metode least square dan kemudian dibuat grafik hubungan VL vs CL.Lalu dengan pendekatan Least Square,didapat :
BAB IIIHASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Pada Co = 45 gr/ltTabel 1. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/ltNoWaktuTinggi bidang batas bening keruh
DetikTabung besarTabung kecil
104646
26042,240,2
312037,435
418033,630,5
524029,225,2
630025,221,6
736020,917,3
842016,313,7
948012,19,5
105407,84,3
116003,74,3
Pada Co = 55 gr/ltTabel 2. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 55 gr/ltNoWaktu (Detik)Tinggi bidang batas bening keruh
Tabung besarTabung kecil
104646
26042,340,4
312037,835,6
418033,631
524029,226,5
630024,320,9
736021,216,7
842017,312,4
948014,38,4
105409,23,9
1160063,9
126602,63,9
Pada Co = 65 gr/lt Tabel 3. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 65 gr/ltNoWaktu (Detik)Tinggi bidang batas bening keruh
Tabung besarTabung kecil
104646
26042,238,7
312038,834,8
418035,830,6
524031,225,6
630027,721,7
736024,316,8
842020,514
948015,98,7
105409,34,9
116004,42
126601,42
1. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar)Tabel 4. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/lt; Zo = 46 cm (Tabung Besar)no.waktu (detik)tinggi (cm)
1046
26042,2
312037,4
418033,6
524029,2
630025,2
736020,9
842016,3
948012,1
105407,8
116003,7
Gambar 4. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=45gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar)Data percobaan didapat dengan mengamati tinggi batas bening keruh didalam tabung pada selang waktu tertentu maka terlihat bahwa tinggi endapan akan semakin tinggi dan fluida yang ada diatas endapan akan terlihat lebih bening. Dari data yang didapat dengan mencatat tinggi batas bening keruh setiap dua menit maka dapat dibuat grafik dengan persamaan y= 61,199e-0,004X, dengan persen kesalahan 21,61 %. Persen keselahan tersebut kemungkinan diakibatkan dari pengamatan tinggi batas bening keruh yang kurang tepat dan pengadukan yang kurang sempurna sebelum slurry tersebut dimasukkan kedalam tabung.
2. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)Tabel 5. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=45 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)no.waktu (detik)tinggi (cm)
1046
26040,2
312035
418030,5
524025,2
630021,6
736017,3
842013,7
94809,5
105404,3
Gambar 5. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=45 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)Data percobaan didapat dengan mengamati tinggi batas bening keruh didalam tabung pada selang waktu tertentu maka terlihat bahwa tinggi endapan akan semakin tinggi dan fluida yang ada diatas endapan akan terlihat lebih bening. Dari data yang didapat dengan mencatat tinggi batas bening keruh setiap dua menit maka dapat dibuat grafik dengan persamaan y = 56,42e-0,004X, dengan persen kesalahan 17,82%. Persen keselahan tersebut kemungkinan diakibatkan dari pengamatan tinggi batas bening keruh yang kurang tepat dan pengadukan yang kurang sempurna sebelum slurry tersebut dimasukkan kedalam tabung.
3. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 55 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar)Tabel 6. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=55 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar) no.waktu (detik)tinggi (cm)
1046
26042,3
312037,8
418033,6
524029,2
630024,3
736021,2
842017,3
948014,3
105409,2
116006
126602,6
Gambar 6. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=55 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar)Data percobaan didapat dengan mengamati tinggi batas bening keruh didalam tabung pada selang waktu tertentu maka terlihat bahwa tinggi endapan akan semakin tinggi dan fluida yang ada diatas endapan akan terlihat lebih bening. Dari data yang didapat dengan mencatat tinggi batas bening keruh setiap dua menit maka dapat dibuat grafik dengan persamaan y = 58,63e-0,004X, dengan persen kesalahan 17,19 %. Persen keselahan tersebut kemungkinan diakibatkan dari pengamatan tinggi batas bening keruh yang kurang tepat dan pengadukan yang kurang sempurna sebelum slurry tersebut dimasukkan kedalam tabung.
4. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 55 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)Tabel 7. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=55 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)no.waktu (detik)tinggi (cm)
1046
26040,4
312035,6
418031
524026,5
630020,9
736016,7
842012,4
94808,4
105403,9
Gambar 7. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=55 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)Data percobaan didapat dengan mengamati tinggi batas bening keruh didalam tabung pada selang waktu tertentu maka terlihat bahwa tinggi endapan akan semakin tinggi dan fluida yang ada diatas endapan akan terlihat lebih bening. Dari data yang didapat dengan mencatat tinggi batas bening keruh setiap dua menit maka dapat dibuat grafik dengan persamaan y = 58,77e-0.004x , dengan persen kesalahan 18,83 %. Persen keselahan tersebut kemungkinan diakibatkan dari pengamatan tinggi batas bening keruh yang kurang tepat dan pengadukan yang kurang sempurna sebelum slurry tersebut dimasukkan kedalam tabung.5. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 65 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar)Tabel 8. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=65 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar)no.waktu (detik)tinggi (cm)
1046
26042,2
312038,8
418035,8
524031,2
630027,7
736024,3
842020,5
948015,9
105409,3
116004,4
126601,4
Gambar 8. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=65 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar)Data percobaan didapat dengan mengamati tinggi batas bening keruh didalam tabung pada selang waktu tertentu maka terlihat bahwa tinggi endapan akan semakin tinggi dan fluida yang ada diatas endapan akan terlihat lebih bening. Dari data yang didapat dengan mencatat tinggi batas bening keruh setiap dua menit maka dapat dibuat grafik dengan persamaan y = 74,43e-0.00x, dengan persen kesalahan 44,29%. Persen keselahan tersebut kemungkinan diakibatkan dari pengamatan tinggi batas bening keruh yang kurang tepat dan pengadukan yang kurang sempurna sebelum slurry tersebut dimasukkan kedalam tabung.
6. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 65 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)Tabel 9. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=65gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)no.waktu (menit)tinggi (cm)
1046
26038,7
312034,8
418030,6
524025,6
630021,7
736016,8
842014
94808,7
105404,9
116002
Gambar 9. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=65 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)Data percobaan didapat dengan mengamati tinggi batas bening keruh didalam tabung pada selang waktu tertentu maka terlihat bahwa tinggi endapan akan semakin tinggi dan fluida yang ada diatas endapan akan terlihat lebih bening. Dari data yang didapat dengan mencatat tinggi batas bening keruh setiap dua menit maka dapat dibuat grafik dengan persamaan y= 63,86e-0,005x, dengan persen kesalahan 28,67%. Persen keselahan tersebut kemungkinan diakibatkan dari pengamatan tinggi batas bening keruh yang kurang tepat dan pengadukan yang kurang sempurna sebelum slurry tersebut dimasukkan kedalam tabung.
7. Hubungan antara kecepatan pengendapan (VL) dengan konsentrasi slurry (CL).
a. Pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)Tabel 10. Garis singgung pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)ZiZltlCl (x)Vl (y)x2Xy
4436,612047,045450,062213,2752,901136
4020,836051,750,052678,0632,76
3211,648064,68750,044184,4732,2752
Gambar 10. Grafik Garis Singgung pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Besar)Tabel 10. diperoleh dengan menarik garis singgung pada tiga titik optimum yang terdapat pada grafik hubungan antara waktu dan tinggi batas bening keruh,kemudian dapat ditentukan nilai VL dan CL pada masing-masing titik optimum tersebut. Titik optimum ditentukan pada titik dimana sebelum tinggi endapan relatif konstan.Dengan pendekatan least square diperoleh hubungan antara VL denganCL:VL = -0,001CL + 0,1088
Gambar 11. Grafik Hubungan antara VLdan CL pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Besar)
b. Pada Co = 45 gr/lt; Zo = 46 cm (tabung kecil)Tabel 11. Garis singgung pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung kecil)ZiZltlcl (x)vl (y)x2xy
4434,812047,045450,082213,2753,606818
4024,624051,750,062678,0633,320625
329,248064,68750,054184,4733,072656
Gambar 12. Grafik Garis Singgung pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Kecil)
Tabel 11. diperoleh dengan menarik garis singgung pada tiga titik optimum yang terdapat pada grafik hubungan antara waktu dan tinggi batas bening keruh,kemudian dapat ditentukan nilai VL dan CL pada masing-masing titik optimum tersebut. Titik optimum ditentukan pada titik dimana sebelum tinggi endapan relatif konstan. Dengan pendekatan least square diperoleh hubungan antara VL denganCL :VL = -0,0016CL + 0,1486
Gambar 13. Grafik Hubungan antara VLdan CL pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Kecil)
c. Pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)Tabel 12. Garis singgung pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)ziZltlcl (x)vl(y)x2xy
4428,624057,50,0641673306,253,689583
402430063,250,0533334000,563,373333
328,454079,060,0437046250,873,455324
Gambar 14. Grafik Garis Singgung pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Besar)
Tabel 12. diperoleh dengan menarik garis singgung pada tiga titik optimum yang terdapat pada grafik hubungan antara waktu dan tinggi batas bening keruh,kemudian dapat ditentukan nilai VL dan CL pada masing-masing titik optimum tersebut.Titik optimum ditentukan pada titik dimana sebelum tinggi endapan relatif konstan.Dengan pendekatan least square diperoleh hubungan antara VL denganCL:VL = -0,0009 CL + 0,1121
Gambar 15. Grafik Hubungan antara VLdan CL pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Besar)
d. Pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung kecil)Tabel 13. Garis singgung pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung kecil)zizltlcl (x)vl (y)x2xy
4434,412057,50,083306,25004,600
4020,230063,250,0664000,56254,175
3210,942079,060,05026250,87893,972
Gambar 16. Grafik Garis Singgung pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Kecil)
Tabel 13. diperoleh dengan menarik garis singgung pada tiga titik optimum yang terdapat pada grafik hubungan antara waktu dan tinggi batas bening keruh,kemudian dapat ditentukan nilai VL dan CL pada masing-masing titik optimum tersebut. Titik optimum ditentukan pada titik dimana sebelum tinggi endapan relatif konstan. Dengan pendekatan least square diperoleh hubungan antara VL denganCL :VL = -0,0013CL + 0,1519
Gambar 17. Grafik Hubungan antara VLdan CL pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Kecil)
e. Pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)Tabel 14. Garis singgung pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)Zizltlcl (x)vl (y)x2Xy
4430,624067,9550,05584617,8202483,7941
4015,448074,7500,05135587,56253,8309
32460093,4380,04678730,5664064,3604
Gambar 18. Grafik Garis Singgung pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Besar)
Tabel 14. diperoleh dengan menarik garis singgung pada tiga titik optimum yang terdapat pada grafik hubungan antara waktu dan tinggi batas bening keruh,kemudian dapat ditentukan nilai VL dan CL pada masing-masing titik optimum tersebut. Titik optimum ditentukan pada titik dimana sebelum tinggi endapan relatif konstan.Dengan pendekatan least square diperoleh hubungan antara VL denganCL:VL= -0,0017CL + 0,2006
Gambar 19. Grafik Hubungan antara VLdan CL pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Besar)
f. Pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung kecil)Tabel 15. Garis singgung pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung kecil)zizltlcl (x)vl (y)x2xy
44386067,9550,14617,82026,795
4025,624074,7500,065587,56254,485
32848093,4380,058730,56644,672
Gambar 20. Grafik Garis Singgung pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Kecil)
Tabel 15. diperoleh dengan menarik garis singgung pada tiga titik optimum yang terdapat pada grafik hubungan antara waktu dan tinggi batas bening keruh,kemudian dapat ditentukan nilai VL dan CL pada masing-masing titik optimum tersebut.Titik optimum ditentukan pada titik dimana sebelum tinggi endapan relatif konstan.Dengan pendekatan least square diperoleh hubungan antara VL denganCL:VL = -0,0003 CL + 0,0776
Gambar 21. Grafik Hubungan antara VLdan CL pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (Tabung Kecil)
BAB IVKESIMPULAN
1. Kecepatan sedimentasi dipengaruhi oleh konsentrasi, dimana makin besar konsentrasi maka kecepatan sedimentasi semakin lambat.1. Semakin lama waktu sedimentasi, maka kecepatan sedimentasi semakin lambat.1. Semakin besar diameter tabung, maka kecepatan sedimentasi akan semakin cepat, dan waktu pengendapanya akan semakin lama.1. Dari hasil percobaan diperoleh hubungan antara waktu dengan tinggi bidang batas bening keruh yang dinyatakan dengan persamaan untuk masing-masing konsentrasi dan jenis tabung.Dari hasil percobaan, didapatkan hasil sebagai berikut : Untuk hubungan antara bidang batas bening keruh (y) dengan waktu (tl)Konsentrasi(g/l)Tabung besarTabung kecil
Persamaan% kesalahanPersamaan% kesalahan
455565y = 61,19e-0.004xy = 58,63e-0.004xy = 74,43e-0.004x21,6117,1944,29y = 56,42e-0.004xy = 58,77e-0.004xy = 63,86e-0.005x17,8218,8328,67
Untuk hubungan antara kecepatan sedimentasi pada setiap konsentrasi (VL) dan konsentrasi padatan setiap saat (CL):Konsentrasi(g/l)Tabung besarTabung kecil
Persamaan% kesalahanPersamaan% kesalahan
455565y = -0,001x + 0,1088y = -0,0009x + 0,1121y = -0,0017x + 0,20062.4644934,0413481,699921y = -0,0016x + 0.1486y = -0,0013x + 0.1519y = -0,0003x + 0,07763.0097973,72179116,20626
DAFTAR PUSTAKA
Brown, G.G., 1978, Unit Operations, pp 110-114, Modern Asia Edition, John Wiley & Sons, Inc, Tokyo.Foust,A.S,1959,Principles of Unit Operation, 2nd ed,p.p.629-633, John Wiley and Sons, Inc, New York.
LAMPIRAN AHASIL PERCOBAAN
1. Pada Co = 45 gr/ltSesuai dengan Tabel 1. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/ltNoWaktuTinggi bidang batas bening keruh
DetikTabung besarTabung kecil
104646
26042,240,2
312037,435
418033,630,5
524029,225,2
630025,221,6
736020,917,3
842016,313,7
948012,19,5
105407,84,3
116003,74,3
2. Pada Co = 55 gr/ltSesuai dengan Tabel 2. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 55 gr/ltNoWaktu (Detik)Tinggi bidang batas bening keruh
Tabung besarTabung kecil
104646
26042,340,4
312037,835,6
418033,631
524029,226,5
630024,320,9
736021,216,7
842017,312,4
948014,38,4
105409,23,9
1160063,9
126602,63,9
3. Pada Co = 65 gr/lt Sesuai dengan Tabel 3. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 65 gr/ltNoWaktu (Detik)Tinggi bidang batas bening keruh
Tabung besarTabung kecil
104646
26042,238,7
312038,834,8
418035,830,6
524031,225,6
630027,721,7
736024,316,8
842020,514
948015,98,7
105409,34,9
116004,42
126601,42
LAMPIRAN BPERHITUNGAN
A. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh1. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/lt; a. Tabung BesarTabel 1. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/lt; Zo= 46 cm (Tabung Besar)no.waktu (x)tinggi (y)Y (ln y)x2xy
10463,828600
26042,23,74243600224,5452
312037,43,621714400434,6005
418033,63,514532400632,6147
524029,23,374257600809,8005
630025,23,226890000968,0532
736020,93,03971296001094,31
842016,32,79121764001172,289
948012,12,49322304001196,739
105407,82,05412916001109,227
116003,71,3083360000784,9997
330027,432,994813860008427,178
Dari data-data diatas tersebut dapat dibuat persamaan eksponensial yang merupakan hubungan antara waktu dan tinggi batas bening keruh dengan persamaan berikut:Y= a . expbx
Dengan metode least square : Y = n x ln a + b xXY= ln a x + b x2Dari data di atas maka diperoleh persamaan : 32,9948 = 11 ln a + 3300 bPer(1)8427,178= 3300 ln a + 138600 bPer(2)Eliminasi Pers (1) dan Pers (2), maka: 32,9948 = 11 ln a + 3300 bx 33008427,178= 3300 ln a + 138600 bx 11108883=36300ln a +10890000 b
92698,96=36300ln a +15246000 b
16184,04=-4356000b
b=-0,004
Nilai (b) disubstitusikan ke Pers (1), maka:32,9948=11ln a +-12,2606
45,2555=11ln a
ln a=4,1141
a=61,199
Didapat Persamaan: Y = 61,199exp-0,004xMencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x=0 , maka:Y hitung = 61,199exp -0,004 X 0Y hitung = 61,20Tabel 2. %Kesalahan Hubungan Antara y data dan y hitung Pada Tabung besar Co=45 gr/ltno.XYY hitung% kesalahan
104661,2033,04
26042,248,9716,04
312037,439,184,77
418033,631,356,68
524029,225,0914,08
630025,220,0820,33
736020,916,0623,14
842016,312,8521,14
948012,110,2914,99
105407,88,235,52
116003,76,5978,00
3300274,4279,90237,73
% Kesalahan Rata-rata
21,61
b. Tabung KecilTabel 3. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/lt; Zo= 46 cm (Tabung Kecil)no.waktu (x)tinggi (y)Y (ln y)x2xy
10463,828600
26040,23,69393600221,632
3120353,555314400426,6418
418030,53,417732400615,1908
524025,23,226857600774,4426
630021,63,072790000921,808
736017,32,85071296001026,254
842013,72,61741764001099,306
94809,52,25132304001080,62
105404,31,4586291600787,6521
2700241,829,673010260006794,627
Dengan metode least square : Y = n X ln a + b xXY= ln a x + b x2Dari data di atas maka diperoleh persamaan : 29,6730 = 10 ln a + 2700 b Pers (1)6794,627 = 2700 ln a + 10206000 bPers (2)
Eliminasi Pers (1) dan Pers (2), maka: 29,6730 = 10 ln a + 2700 b x 27006794,627 = 2700 ln a + 10206000 bx 1080927,45=27000ln a +7290000b
69535,48=27000ln a +10260000b
11391,97=-2970000b
b=-0,004
Nilai (b) disubstitusikan ke Pers (1), maka:29,9731=10ln a +-10,3563
40,3295=10ln a
ln a=4,0329
a=56,427
Didapat Persamaan: Y = 56,427exp-0,004xMencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x=0 , maka:Y hitung = 56,427exp -0,004 X 0Y hitung = 56,43
Tabel 4. %Kesalahan Hubungan Antara ydata dan yhitung Pada Tabung Kecil Co=45 gr/ltno.XYY hitung% kesalahan
104656,4322,67
26040,244,8311,51
31203535,611,75
418030,528,297,24
524025,222,4710,82
630021,617,8517,34
736017,314,1818,01
842013,711,2717,75
94809,58,955,77
105404,37,1165,38
2700243,3247,00178,24
% Kesalahan Rata-rata17,82
2. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 55 gr/lt; a. Tabung BesarTabel 5. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 45 gr/lt; Zo= 46 cm (Tabung Besar)no.waktu (x)tinggi (y)Y (ln y)x2xy
10463,828600
26042,23,74243600224,5452
312037,43,621714400434,6005
418033,63,514532400632,6147
524029,23,374257600809,8005
630025,23,226890000968,0532
736020,93,03971296001094,31
842016,32,79121764001172,289
948012,12,49322304001196,739
105407,82,05412916001109,227
116003,71,3083360000784,9997
3300274,432,994813860008427,178
Dari data-data diatas tersebut dapat dibuat persamaan eksponensial yang merupakan hubungan antara waktu dan tinggi batas bening keruh dengan persamaan berikut:Y= a . expbxDari data diatas maka diperoleh persamaan:32,9758= 12 ln a+ 3690 b pers 18817,72= 3690 ln a+ 1821600 bpers 2Eliminasi persamaan 1 dan 2, sehingga:32,9758= 12 ln a+ 3690 b x 36908817,72= 3690 ln a+ 1821600 bx 12130584,2=47520ln a +15681600B
105812,6=47520ln a +21859200B
24771,53=-6177600b
b=-0,004
Nilai b di substitusikan ke persamaan 132,9758=12ln a +-15,8792
48,8550=12ln a
ln a=4,0712
a=58,630
Didapat persamaan:Y = 58,630e-0,004xMencari Y hitung :
Pada percobaan no.1, ketika x=0 , makaY hitung = 58,777e-0,004(0)Y hitung = 58,63
Tabel 6. %Kesalahan Hubungan Antara ydata dan yhitung Pada Tabung besar Co= 55 gr/ltno.waktu (x)tinggi (y)Y hitung% kesalahan
104658,6327,46
26042,346,098,97
312037,836,247,85
418033,628,492,44
524029,222,407.84
630024,317,6116,95
736021,213,8419,99
842017,310,8823,90
948014,38,557,01
105409,26,7312,09
1160065,2911,88
126602,64,1659,87
3690283,8258,90206,24
%kesalahan rata-rata17,19
b. Tabung KecilTabel 7. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 55 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)no.waktu (x)tinggi (y)Y (ln y)x2xy
10463,828600
26040,43,69883600221,9298
312035,63,572314400428,6815
4180313,434032400618,1177
524026,53,277157600786,5147
630020,93,039790000911,9247
736016,72,81541296001013,547
842012,42,51771764001057,433
94808,42,12822304001021,551
105403,91,3610291600734,9273
Dari data di atas maka diperoleh persamaan :29,6730=10 ln a + 2700 bpers 16794,627=2700 ln a + 1026000 bpers 2
Eliminasi persamaan 1 dan 229,6730=10 ln a + 2700 bx 27006794,627=2700 ln a + 1026000 bx 1080117,13=27000ln a +7290000B
67946,27=27000ln a +10260000B
12170,86=-2970000b
b=-0,004
Nilai b disubstitusikan ke persamaan 1, maka:29,6730=10ln a +
40,7374=10ln a
ln a=4,0737
a=58,777
-11,0644
Didapat persamaanY= 58,777e-0,004xMencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x=0 , makaY hitung = 58,777e-0,004(0)Y hitung = 58,78
Tabel 8. % Kesalahan Hubungan Antara ydata dan yhitung Pada Tabung Kecil Co=55 gr/ltno.waktu (x)tinggi (y)Y hitung% kesalahan
104658,7827,78
26040,445,9613,77
312035,635,950,97
41803128,119,32
524026,521,9817,05
630020,917,1917,75
736016,713,4419,50
842012,410,5115,22
94808,48,222,13
105403,96,4364,85
2700241,8246,58188,34
%kesalahan rata-rata18,83
3. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 65 gr/lt;a. Tabung BesarTabel 9. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co=65 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Besar)no.waktu (x)tinggi (y)Y (ln y)x2xy
10463,828600
26042,23,74243600224,5452
312038,83,658414400439,0104
418035,83,577932400644,0306
524031,23,440457600825,7003
630027,73,321490000996,4297
736024,33,19051296001148,571
842020,53,02041764001268,578
948015,92,76632304001327,833
105409,32,23002916001204,208
116004,41,4816360000888,9627
126601,40,3365435600222,0717
3960297,534,594618216009189,942
Dari data di atas maka diperoleh persamaan : 34,5946= 12 ln a + 3960 bpers(1)9189,942= 3960 ln a + 1821600 bpers (2)Eliminasi persamaan (1) dan (2), sehingga: 34,5946= 12 ln a + 3960 bx 39609189,942= 3960 ln a + 1821600 bx 12136994,6=47520ln a +15681600B
110279,3=47520ln a +21859200B
26715,28=-6177600b
b=-0,004
Nilai (b) disubstitusikan ke Pers (1), maka:34,5946=12ln a +-17,1252
51,7198=12ln a
ln a=4.3100
a=74,439
Didapat persamaan:Y = 74,439e-0,004xMencari Y hitung :
Pada percobaan no.1, ketika x=0 , makaY hitung = 74,439e-0,004(0)Y hitung = 74,44
Tabel 10. %Kesalahan Hubungan Antara y data dan y hitung Pada Tabung Besar Co=65 gr/ltno.XYY hitung% kesalahan
104674,4461,82
26042,257,4336,08
312038,844,3014,18
418035,834,184,53
524031,226,3715,49
630027,720,3426,57
736024,315,6935,42
842020,512,1140,95
948015,99,3441,26
105409,37,2022,53
116004,45,5626,32
126601,44,29206,27
396029,.5311,24531,44
%Kesalahan rata-rata44,29
b. Tabung KecilTabel 11. Hubungan antara Waktu dan Tinggi Batas Bening Keruh pada Co = 65 gr/lt; Zo=46 cm (Tabung Kecil)no.waktu (x)tinggi (y)Y (ln y)x2Xy
10463,828600
26038,73,65583600219,3504
312034,83,549614400425,9541
418030,63,421032400615,78
524025,63,242657600778,2222
630021,73,077390000923,1937
736016,82,82141296001015,696
8420142,63911764001108,404
94808,72,16332304001038,395
105404,91,5892291600858,187
1160020,6931360000415,8883
3300243,830,681113860007399,071
Dari data di atas maka diperoleh persamaan : 30,6811= 11 ln a + 3300 bpers (1)7399,071=3300 ln a + 1386000 bpers (2)Eliminasi persamaan (1) dan (2), sehingga:30,6811= 11 ln a + 3300 bx 33007399,071=3300 ln a + 1386000 bx 11
101247,8=36300ln a +10890000B
81389,78=36300ln a +15246000B
19857,99=-4356000b
b=-0,005
Nilai (b) disubstitusikan ke Pers (1), maka:30,6811=11ln a +-15,0439
45,7251=11ln a
ln a=4,1568
a=63,868
Didapat persamaan:Y = 63,868e-0,005xMencari Y hitung :
Pada percobaan no.1, ketika x=0 , makaY hitung = 63,868e-0,005(0)Y hitung = 63,87
Tabel 12. %Kesalahan Hubungan Antara y data dan y hitung Pada Tabung Kecil Co=65 gr/ltno.XYY hitung% kesalahan
104663,8738,84
26038,748,5825,54
312034,836,966,20
418030,628,118,13
524025,621,3916,46
630021,716,2725,03
736016,812,3726,34
8420149,4132,76
94808,77,1617,69
105404,95,4511,17
1160024,14107,18
3300243,8253,72315,53
% Kesalahan Rata-rata28,67
B. Hubungan antara kecepatan pengendapan (V1) dengan konsentrasi slurry (C1).VL =Zi ZL
tl
CL =Co Zo
Zi
1. Pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm a.Tabung BesarTabel 13. Garis singgung pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)Zi ( cm )ZL ( cm )tlCL (x)VL (y)x2xy
4436,612047,045450,062213,2752,901136
4020,836051,750,052678,0632,76
3211,648064.68750,044184,4732,7492
69960163,4830,169075,818,410355
Dengan metode least squarey = ax + nbxy = ax + bxMencari nilai a dan b0,1538=236,142a + 3 bx 236,142
11,9855=18935,949a +236,142 b x 3
36,3068=55763,06a +708,4261 b
35,9564=56807,84a +708,4261 b
0,3504=-1044,782a
a = -0,00030,1538=236,142a +3 b
0,1538=-0,07919 +3 b
0,2329=3b
b=0,0776
Didapat persamaan :Y = -0,0003x + 0,0776Mencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x= 47,04545, makaY hitung = -0,0003x + 0,0776Y hitung = 0,054858Tabel 14. % Kesalahan pada Garis singgung pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung Besar)XYY hitung% kesalahan
47,045450,05580,0548581,746104
51,750,05130,0525792,59399
64,68750,04670,0463120,759669
5,099762
% Kesalahan Rata-rata1,67935
b.Tabung KecilTabel 14. Hubungan Antara Cl Dengan Vl Pada Tabung kecil Co=45 gr/lt
Zi ( cm )ZL ( cm )tlCL (x)VL (y)x2xy
4434.812047.045450.082213.2753.606818
4024.624051.750.062678.0633.320625
329.248064.68750.054184.4733.072656
68,6840163.4830.199075.8110.0001
Dengan metode least squarey = ax + nbxy = ax + bxMencari nilai a dan b0,18833= 163,483a + 3 bx 163,5
10,0001= 9075,81a +163,5 bx 3
30,78929=26726,68a +490,4489 b
30,0003=27227,43a +490,4489 b
0,788991=-500,753a
a=-0,0016
0,18833=163,483a +3 b
0,18833= - 0,25759 +3 b
0,44592=3b
b=0,14864
Didapat persamaan :Y = -0,0016x + 0,14864Mencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x= 47,04545, makaY = -0,0015x + 0,13078Y hitung = 0,061089Tabel 15. % Kesalahan pada Garis singgung pada Co = 45 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung Besar)XYY hitung% kesalahan
47,045450,06170,0610890,937373
51,750,05330,0541221,47796
64,68750,03520,0349620,597624
3,012957
% kesalahan Rata-rata1,004319
2. Pada Co = 55 gr/lt; Zo = 46 cm a.Tabung KecilTabel 16. Hubungan Antara Cl Dengan Vl Pada Tabung kecil Co=55 gr/lt
Zi ( cm )ZL ( cm )tlCL (x)VL (y)x2xy
4434,412057,50000,08003306,25004,600
4020,230063,25000,06604000,56254,175
3210,942079,06250,05026250,87893,972
65,5840199,81250,196213557,691412,746
Dengan metode least squarey = ax + nbxy = ax + bxMencari nilai a dan b0,1962=199,8125a + 3 bx 199,8
12,746=13557,6914a +199,8125 bx 3
39,2108244=39925,035a +599,4375
38,2393482=40673,074a +599,4375
0,97147619=-748,03906a
a=-0,0013
0,1962=199,8125a +3 b
0,1962=-0,2594959a +3 b
0,4557=3b
b=0,1519
Didapat persamaan :Y = -0,0013x + 0,1519Mencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x= 57,5, makaY hitung = -0,0013x + 0,1519Y hitung = 0,077236Tabel 17. % Kesalahan pada Garis singgung pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung kecil)XYY hitung% kesalahan
57,50000,08000,077236 3,454683
63,25000,06600,0697695,71022
79,06250,05020,0492332,000471
11,16537
% Kesalahan Rata-rata3,721791
b.Tabung BesarTabel 18. Hubungan Antara Cl Dengan Vl Pada Tabung Besar Co=55 gr/lt
Zi ( cm )ZL ( cm )tlCL (x)VL (y)x2xy
4428,624057,50,06416673306,253,689583
402430063,250,05333334000,56253,373333
328.454079,060,04370376250,87893,455324
611080199,81250,161203713557,69110,51824
Dengan metode least squarey = ax + nbxy = ax + bxMencari nilai a dan b 0,1612037=199,8125a +3 bx 199,8
10,5182407=13557,691a +199,8125 bx 3
32,210515=39925,035a +599,4375 b
31,5547222=40673,074a +599,4375 b
0,65579282=-748,03906a
a=-0,0009
0,1612037= 199,8125a +3 b
0,1612037=0,1751721 +3 b
0,33637584=3b
b=0,1121
Didapat persamaan :Y = -0,0009x + 0,1121Mencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x= 50,01688, makaY hitung = -0,0009x + 0,1121Y hitung = 0,061716Tabel 19. % Kesalahan pada Garis singgung pada Co = 55 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)XYY hitung% kesalahan
57,50,06416670,0617163,81917
63,250,05333330,0566756,265826
79,060,04370370,0428132,039049
12,12405
% kesalahan Rata-rata4,041348
3. Pada Co = 65 gr/lt; Zo = 46 cma.Tabung KecilTabel 20. Hubungan Antara Cl Dengan Vl Pada Tabung kecil Co=65 gr/lt
Zi ( cm )ZL ( cm )tlCL (x)VL (y)x2xy
44386067,9550,14617,82026,795
4025,624074,7500,065587,56254,485
32848093,4380,058730,56644,672
71,6780236,1420,2118935,949215,952
Dengan metode least squarey = ax + nbxy = ax + bxMencari nilai a dan b 0,21= 236,142a + 3 bx 236,142
15,952=18935,9492a +236,142 bx 3
49,58983=55763,06563a +708,4261 b
47,85699=56807,84746 +708,4261 b
1,732841=-1044,781831a
a=-0,0017
0,21=236.142a + 3 b
0,21=-0,391657459a + 3 b
0,601657=3b
b=0,2006
Didapat persamaan :Y = -0,0017x + 0,2006Mencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x= 67,955, makaY hitung = -0,031757(75,88938) + 5,435334Y hitung = 3,0253Tabel 21. % Kesalahan pada Garis singgung pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung kecil)XYY hitung% kesalahan
67,9550,10,08784512,1547
74,7500,060,07657527,62431
93,4380,050,045588,839779
48,61878
% Kesalahan rata-rata16,20626
b.Tabung BesarTabel 22. Hubungan Antara Cl Dengan Vl Pada Tabung besar Co=65 gr/lt
Zi ( cm )ZL ( cm )tlCL (x)VL (y)x2xy
4430,624067,9550,05584617,8202483,7941
4015,448074,7500,05135587,56253,8309
32460093,4380,04678730,5664064,3604
501320236,1420,153818935,9491511,9855
Dengan metode least squarey = ax + nbxy = ax + bxMencari nilai a dan b0,1538= 236,142a + 3 bx 236,142
11,9855=18935,94915a +236,142 bx 3
36,30684=55763,06563a +708,4261 b
35,95645=56807,84746a +708,4261 b
0,350391=- 1044,781831a
a=-0,0003
0,1538=236,142a + 3 b
0,1538=-0,079195442a + 3 b
0,2329=3b
b=0,0776
Didapat persamaan :Y = -0,0003x + 0,0776Mencari Y hitung ;
Pada percobaan no.1, ketika x= 67,955, makaY hitung = -0,0003x + 0,0776Y hitung = 2,6274Tabel 23. % Kesalahan pada Garis singgung pada Co = 65 gr/lt ; Zo = 46 cm (tabung besar)XYY hitung% Kesalahan
67,9550,05580,0548581,746104
74,7500,05130,0525792,59399
93,4380,04670,0463120,759669
5,099762
% kesalahan Rata-rata1,699921
70