BAB 1PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDalam suatu industri kimia, seringkali kita menjumpai proses pemisahan. Untuk menunjang proses proses tersebut biasanya digunakan berbagai metode pemisahan. Salah satu pemisahan tersebut dilakukan dengan proses sedimentasi. Pemisahan dapat berlangsung karena adanya gaya gravitasi yang terjadi pada zat padatan. Sedimentasi merupakan salah satu cara pemisahan padatan yang tersuspensi dalam suatu cairan dimana akan terjadi peristiwa turunnya partikel-partikel padat yang semula tersebar atau tersuspensi dalam cairan karena adanya gaya berat atau gaya grafitasi.

Banyak metode pemisahan mekanik yang didasarkan pada gerakan partikel zat padat atau tetesan zat cair melalui fluida. Dalam beberapa situasi, tujuan dari pada proses tersebut adalah untuk mengeluarkan partikel dari arus fluida dan untuk mengeluarkan pengotor yang terdapat didalam fluida atau untuk membuang zat padat dari air limbah. Operasi sedimentasi biasanya banyak digunakan pada proses pemisahankimia, metalurgi, maupun pada proses pengurangan polusi dari air limbah industri.

Cara sederhana dari sedimentasi adalah dengan membiarakan padatan ,engendap dengan sendirinya. Setelah partikel-partikel mengendap, maka air yang jernih dapatdipidahkan dari padatan yang semula tersuspensi di dalamnya. Cara lain yang lebih cepat adalah melewatkan air pada sebuah bak dengan kecepatan tertentu sehingga padatannya terpisah dari aliran air dan jatuh ke dalam bak pengendap. Kecepatan sedimentasi partikel-pertikel yang terdapat di dalam air bergantung pada berat jenis,bentuk, dan ukuran partikel, viskositas air dan kecepatan aliran dalam bak sedimentasi. Pada umumnya proses sedimentasi dilakukan setelah proses koagulasi dan flokulasi.

Proses sedimentasi dalam industri kimiabanyak 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 pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula. Proses sedimentasi dalam dunia industri dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal dengan nama thickener, sedangkan untukskala laboratorium dilakukan secara batch.

Oleh karena itu, perlu adanya pengetahuan lebih mengenai sedimentasi agar praktikan dapat memahami dan mengaplikasikannya dalam dunia keteknikan dan industri kimia. Sehingga kedepannya praktikan diharapkan mampu mengaplikasikan proses sedimentasi ini untuk keberlengsungan dari proses-proses industri kimia tersebut, baik dalam penelitian maupun dunia kerja.

1.2 Tujuana. Mengetahui pengaruh perbedaan massa pada proses sedimentasib. Mengetahui hubungan konsentrasi larutan terhadap kecepatan sedimentasic. Mengetahui hubungan antara konsentrasi zat dan waktu yang diperlukan untuk sedimentasi

BAB 2TINJAUAN PUSTAKA

Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian, yaitu slurry dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dan supernatant adalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Foust, 1980).

Prinsip sedimentasi (pengendapan) adalah memisahkan suatu padatan yang tersuspensi dalam suatu cairan, dimana akan terjadi peristiwa turunya partikel partikel padat yang semula tersebar atau tersuspensi dalam cairan karena adanya gaya grafitasi (Warren. L. Mc cabe, dkk, 1993).

Kecepatan sedimentasi didefinisikan sebagai laju pengurangan atau penurunan ketinggian daerah batas antara slurry (endapan) dan supernatant (beningan) pada suhu seragam untuk mencegah pergeseran fluida karena konveksi (Brown, 1950).

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 and Smith, Operasi Teknik Kimia, Erlangga,1990).

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses sedimentasi antara lain:a. Berat jenis air dan berat jenis partikel padatanBerat jenis fluida lebih besar dari pada berat jenis partikel padatanya, maka laju pengendapanya lamban. Begitu juga sebaliknya, semakin besar berat jenis partikel maka laju pengendapannya cepat.b. Viskositas airLaju pengendapan sangat dipengaruhi oleh viskositas dimana viskositas sangat berkaitan erat dengan suhu yang ada. Bila temperatur tinggi maka viskositas menurun sehingga bentuk dan ukuran partikel semakin kecil sehingga laju pengendapan cepat.c. Aliran dalam bak pengendapan Aliran dalam bak pengendapan akan mempengaruhi laju endapan. Pada aliran laminer laju pengendapan cepat sedangkan pada aliran turbulen laju pengendapan akan sangat terganggu maka akan sangat lambat mengendap.d. Bentuk dan ukuran partikel 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, F, Diktat Alat Industri Kimia).

Sedimentasi (pengendapan) merupakan salah satu cara pemisahan padatan yang tersuspensi dalam suatu cairan dimana akan terjadi peristiwa turunya partikel partikel padat yang semula tersebar atau tersuspensi dalam cairan karena adanya gaya berat atau gaya grafitasi, tetapi selama proses sedimentasi ini berlangsung, terdapat tiga gaya yang berpengaruh, antara lain:

a. Gaya Grafitasi Gaya ini bisa dilihat pada saat terjadi endapan atau mulai turunya pertikel padatan menuju kedasar tabung untuk membentuk endapan. Hal ini terjadi karena massa jenis partikel padatan lebih besar dari massa jenis fluida (Warren. L. Mc cabe, dkk, 1993).

b. Gaya Apung Gaya apung terjadi jika massa jenis partikel lebih kecil dari massa jenis fluida. Sehingga partikel padatan berada pada permukaan cairan (Warren. L. Mc cabe, dkk, 1993).

c. Gaya Dorong Gaya dorong terjadi pada saat larutan dipompakan ke dalam tabung klarifier. Larutan ini akan terdorong pada ketinggian tertentu. Gaya dorong dapat juga kita lihat pada saat mulai turunya partikel padatan karena adanya gaya Gravitsi, maka fluida akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan berat padatan itu sendiri. Gaya inilah yang disebut gaya dorong dan juga gaya yang memiliki arah yang berlawanan dengan gaya gravitasi (Warren. L. Mc cabe, dkk, 1993).

Di industri aplikasi sedimentasi banyak digunakan, antara lain :a. Pada unit pemisahan , misalnya untuk mengambik senyawa magnesium dari air lautb. Untuk memisahkan bahan buangan dari bahan yang akan diolah, misalnya pada pabrik gulac. Pengolahan air sungan menjadi boiler feed waterd. Proses pemisahan padatan berdasarkan ukurannya dalam clarifier dengan prinsip perbedaan terminal velocity(Foust, 1980).

Dalam industri, proses yang diuraikan di atas itu dilaksanakan dalam skala dengan menggunakan alat yang disebut kolam pengendap atau baik penebal (Thickener). Untuk partakel-partikel yang mengendap dengan cepat tangki pengendap tumpak atau kerucut pengendap kontinyu biasanya cukup memadai. Akan tetapi, untuk berbagai tugas lain diperlukan alat penebal yang diaduk dengan cara mekanik .Tangki yang besar dan agak dangkal yang mempunyai penggaruk radial yang digerakkan dengan lambat dari suatu proses sentral. Dimana dasar alat ini biasa datar biasa pula berbentuk kerucut dangkal. Bubur umpan yang encer mengalir melalui suatu palung miring atau meja cuci masuk ditengah alat penebal itu. Cairan itu lalu mengalir secara radial dengan kecepatan yang kian berkurang, sehingga memungkinkan zat padat itu mengendap ke dasar tangki. Cairan jernih melimpah dari bibir tangki ke dalam suatu palung. Lengan-lengan penggaruk itu mengaduk Lumpur itu secara perlahan-lahan, dan mengumpulkannya ketengah tangki, sehingga dapat mengalir dari situ kedalam bukaan besar yang bermuara pada pipa masuk pompa lumpur. Pada beberapa rancang tertentu lengan penggaruk itu dibuat berengsel sehingga dapat bergerak melewati setiap halangan, seperti gumpalan lumpur yang keras pada dasar tangki (Mc. Cabe and Smith, OTK II, Thn :1991).

Kolam pengendap (penebal) yang dilengkapi dengan pengaduk mekanik biasanya besar, dengan diameter berkisar antara 30-300 ft (10 - 100 ml) dan kedalaman 8-12 ft (2,5 - 3,5 km). Pada alat penebal besar, penggaruknya berputar sekali dalam 30 menit. Kolam pengendap ini biasanya sangat bermanfaat bila kita mempunyai bubur encer dengan volume yang besar yang ketebalannya seperti pada pembuatan semen atau produksi magnesium dari laut. Alat ini juga banyak dipakai dalam pengolahan air limbah dan penjernihan air (Mc. Cabe and Smith, OTK II, Thn :1991).

Volume cairan jernih yang dihasilkan persatuan waktu dalam suatu kolam pengendap kontinyu bergantung pada luas penampang yang tersedia untuk pengendap dan dalam separator industri, hampir tidak bergantung pada kedalaman zat cair, kapasitas yang lebih tinggi persatuan luas lantai biasa didapatkan dengan menggunakan pengendap bertyalam banyak, yang terdiri dari beberapa zona pengendapan yang dangkal, satu diatas yang lain, dalam tangfki berbentuk silinder. Lumpur yang mengendap didorong kebawah dari satu talam ke talam yang berikut dengan bantuan penggaruk atau pengerik. Pada alat ini kita dapat pula melakukan pencurian anjakan lawan arah. Alat ini biasanya lebih kecil diameternya daripada pengendap bertahap tunggal (Mc. Cabe and Smith, OTK II, Thn :1991).

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel Hasil PengamatanTable 1 Hasil pengamatanNOWaktu (detik)Z (cm)

20 gram CaCO330 gram CaCO340 gram CaCO3

00252525

13022.520.921.5

2601914.918

3901310.614.7

4120118.512

51507.57.710.5

61806.17.19.7

72105.56.759

82405.26.48.6

92704.96.158.3

103004.75.98

113304.55.757.8

123604.45.557.6

133904.25.47.4

144204.15.257.2

154504.15.157.1

1648045.057

175103.94.956.8

185403.94.86.7

195703.84.756.6

206003.84.756.5

216303.74.66.4

226603.74.66.3

236903.64.56.25

247203.64.456.15

257503.64.46.1

267803.454.356

278103.44.36

288403.44.35.9

298703.44.35.9

309003.44.255.8

319303.34.25.8

329603.34.25.7

339903.34.155.7

3410203.34.15.6

3510503.34.15.6

3610803.34.15.6

3711104.15.5

3811404.055.5

39117045.5

40120045.45

41123045.4

42126045.4

43129045.4

44132045.4

4513505.3

4613805.3

4714105.3

4814405.3

4914705.25

5015005.2

5115305.2

5215605.2

5315905.2

5416205.2

5516505.2

4.2 Perhitungan1. Percobaan IBerat CaCO3: 20 gramVolume slurry: 500 mLMenghitung konsentrasi mula-mula (Co)Co = == 0.399

4.2.1.1 Perhitungan pada Zi = 10 cm1. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL)UntukZi = 10 cmZL = 6.1 cmtL = 150 detikVL = = = 0.0261. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL (CL)CL = = = 0.997 4.2.1.2 Perhitungan pada Zi = 9 cm1. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL)UntukZi = 9 cmZL = 5.5 cmtL = 180 detikVL = = = 0.019 1. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL (CL)CL = = = 1.108 4.2.1.3 Perhitungan pada Zi = 8 cm1. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL)UntukZi = 8 cmZL = 5.2 cmtL = 240 detikVL = = = 0.011 1. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL (CL)CL = = = 1.246 4.2.1.4 Perhitungan pada Zi = 7 cm1. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL)UntukZi = 7 cmZL = 4.9 cmtL = 270 detikVL = = = 0.007 1. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL (CL)CL = = = 1.425 4.2.1.5 Perhitungan pada Zi = 6 cm1. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL)UntukZi = 6 cmZL = 4.8 cmtL = 300 detikVL = = = 0.004 1. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL (CL)CL = = = 1.662 4.2.1.6 Perhitungan pada Zi = 5 cma. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL)UntukZi = 5 cmZL = 4.1 cmtL = 420 detikVL = = = 0.002b. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL (CL)CL = = = 1.995 Tabel 2 Harga VL dan CL untuk CaCO3 20 gramtLZLZiVLCL

(detik)(cm)(cm)(cm/detik)(gram/ml)

1506.1100.0260.997

1805.590.0191.108

2405.280.0111.246

2704.970.0071.425

3004.860.0041.662

4204.150.0021.995

4.3 PembahasanBerdasarkan hasil percobaan pertama sedimentasi dengan menggunakan zat padat kapur (CaCO3) sebanyak 20 gram dengan volume slurry 500 ml didapatkan bidang batas konstan pada waktu (t) 1080 detik dan ketinggian bidang batas (z) 3.3 cm. Pertama ditimbang kapur sebanyak 20 gram menggunakan neraca analitik, kemudian masukan kapur yang telah ditimbang kedalam gelas ukur 500 ml. Lalu tambahkan aquades hingga volume larutan menjadi 500 ml. Aduk menggunakan bambu hingga larutan homogen. Setelah dihomogenkan air dan kapur bercampur dan menjadi keruh. Lalu hentikan pengadukan dan catat ketingian awal permukaan slurry. Hidupkan stopwatch dan waktu sedimentasi mulai dihitung. Kemudian catat ketinggian bidang batas cairan jenuh (Z) setiap 30detik. Catat hingga ketinggian bidang batas cairan 6 kali konstan.

Berdasarkan hasil percobaan kedua sedimentasi dengan menggunakan zat padat kapur (CaCO3) sebanyak 30 gram dengan volume slurry 500 ml didapatkan bidang batas konstan pada waktu (t) 1320 detik dan ketinggian bidang batas (z) 4 cm. Pertama ditimbang kapur sebanyak 30 gram menggunakan neraca analitik, kemudian masukan kapur yang telah ditimbang kedalam gelas ukur 500 ml. Lalu tambahkan aquades hingga volume larutan menjadi 500 ml. Aduk menggunakan bambu hingga larutan homogen. Setelah dihomogenkan air dan kapur bercampur dan menjadi keruh. Lalu hentikan pengadukan dan catat ketingian awal permukaan slurry. Hidupkan stopwatch dan waktu sedimentasi mulai dihitung. Kemudian catat ketinggian bidang batas cairan jenuh (Z) setiap 30detik. Catat hingga ketinggian bidang batas cairan 6 kali konstan.

Berdasarkan hasil percobaan pertama sedimentasi dengan menggunakan zat padat kapur (CaCO3) sebanyak 40 gram dengan volume slurry 500 ml didapatkan bidang batas konstan pada waktu (t) 1650 detik dan ketinggian bidang batas (z) 5.2 cm. Pertama ditimbang kapur sebanyak 40 gram menggunakan neraca analitik, kemudian masukan kapur yang telah ditimbang kedalam gelas ukur 500 ml. Lalu tambahkan aquades hingga volume larutan menjadi 500 ml. Aduk menggunakan bambu hingga larutan homogen. Setelah dihomogenkan air dan kapur bercampur dan menjadi keruh. Lalu hentikan pengadukan dan catat ketingian awal permukaan slurry. Hidupkan stopwatch dan waktu sedimentasi mulai dihitung. Kemudian catat ketinggian bidang batas cairan jenuh (Z) setiap 30detik. Catat hingga ketinggian bidang batas cairan 6 kali konstan.

Dari ketiga percobaan didapatkan kesimpulan bahwa semakin besar massa padatan yang digunakan, maka konsentrasi zat (slurry) meningkat. Semakin besar konsentrasi zat maka waktu yang digunakan untuk proses pengendapan hingga mendapatkan bidang batas cairan (z) konstan akan semakin besar. Sehingga proses sedimentasi semakin lambat.

Untuk kurva dengan massa padatan 20 gram dengan menggunakan 6 garis bantu (Zi) pada titik 10 diperoleh

Faktor kesalahan dalam praktikum ini adalah pada saat menimbang CaCO3 menggunakan neraca analitik data yang didapat kurang akurat karena kelebihan.

BAB 5PENUTUP

d. Pengaruh perbedaan massa padatan pada proses sedimentasi adalah semakin besar massa suatu padatan, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mengalami pemisahan (sedimentasi) dan volume slurry akan semakin besar.e. Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa konsentrasi larutan berbanding terbalik dengan kecepatan sedimentasi. Semakin besar konsentrasi suatu larutan, maka semakin lambat kecepatan sedimentasinya, sedangkan semakin kecil konsentrasi suatu larutan, maka semakin cepat kecepatan sedimentasinya.f. Dari percobaan sedimentasi dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi suatu zat, maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk melakukan sedimentasi. Sedangkan, semakin kecil konsentrasi zat, maka semakin singkat waktu yang diperlukan untuk mengalami pengendapan (sedimentasi).

SaranSebaiknya pada praktikum selanjutnya dapat digunakan gaya sentrifugal padaproses sedimentasi guna menunjang atau menggantikan gaya grafitasi agar proses pengendapan lebih cepat.