2.1. Prinsip Dasar Pemisahan liquid-solid efektif bila salah satu dari kedua zat yang akan dipisahkan berbeda densitasnya. Penggunaan gaya gravitasi atau sentrifugal atau untuk penyaringan tergantung pada bentuk dan ukuran partikel. Teknik pemisahan yang banyak digunakan biasanya tergantung
pada
konsentrasi
solid
dan
kecepatan umpan masuk dan juga pada ukuran dan partikel solid, lihat diagram 1.1 dibawah ini.
1
Pemilihan alat tergantung pada tujuan utama produk yang diinginkan; liquid jernih atau produk solid (cake) dan derajat kekeringan solid yang diperlukan.Lihat pada table 1.1.
2
3
Thickening dan clarifikasi yang menggunakan proses sedimentasi dalam proses pemisahannya relatif lebih murah biaya operasionalnya untuk volume yang cukup besar. Thickening berguna untuk
menaikkan
konsentrasi
suspensi
solid,
clarifying berguna untuk memisahkan sejumlah kecil partikel-partikel halus yang menghasilkan liquid
Thickening dan clarifikasi yang menggunakan proses sedimentasi dalam proses pemisahannya relatif lebih murah biaya operasionalnya untuk volume yang cukup besar. Thickening berguna untuk
menaikkan
konsentrasi
suspensi
solid,
clarifying berguna untuk memisahkan sejumlah kecil partikel-partikel halus yang menghasilkan liquid yang jernih.
Thickener atau clarifier biasanya terdiri dari tanki sirkular atau rectangular yang dilengkapi dengan rake yang berputar pada dasarnya. Lihat gambar 2.1 dibawah ini. bermacam-macam desain dapat dilihat tergantung pada nature solidnya. Bisa saja didalam thickener ditambahkan suatu senyawa untuk proses flokulasi
yang
berguna
pemisahan.
4
untuk
mempercepat
Gambar (2.1). Type Thickener dan Clarifier A). Bridge supported (up to < 40 m dia. B). Centre column supported (< 30 m dia. C). Traction drive (< 60 m dia.) 2.2.THICKENER Operasi pengendapan dalam industri dapat terjadi secara batch atau kontinu didalam thickener. Batch thickener beroperasi sama seperti batch sedimentation, alatnya berupa tanki silinder dengan 5
bukaan masuk umpan slurry dan bukaan keluar untuk produk. Tanki diisi dengan slurry dan padatan akan mengendap di bottom tanki, lihat gambar 2.2.
Gambar (2.2). Thickener (proses batch atau continuous)
2.2.1. Continuous Thickener Continuous thickener berdiameter besar dan agak dangkal, tanki tersebut dilengkapi dengan “rake” untuk mengumpulkan sludge. Umpan masuk dari tengah tanki, rake akan mengumpulkan sludge ketengah, kemudian dikeluarkan.
6
Gambar
(2.3).
Tipe
Rake
pada
Thickener
Gambar (2.4). Pola aliran dalam Continuous Filter
2.2.2. Four Tray Dorr Thickener Four tray dorr thickener adalah contoh alat thickener yang menggunakan mekanisme rake. Jumlah tray membuat kinerja alat ini lebih baik
7
Gambar (2.5). Four Tray Dorr Thickener 2.3.Perhitungan pada Continuous Thickener Continuous memisahkan konsentrasi
thickener slurry
awal
adalah
untuk solid
dan
alat
yang
bermacam-macam melalui
proses
sedimentasi dilakukan untuk konsentrasi yang tinggi. Hal yang paling penting pada perhitungan desain continuous
thickener
adalah
karakteristik
pengendapan solid dalam slurry, luas tanki dan
8
tinggi
tanki.
Gambar
2.5.
menunjukkan
tinggi
interfase liquid-solid dalam fungsi waktu. Slope dari kurva
merupakan
kecepatan
pengendapan
suspensi. Dari itu dapat dilihat karakteristik spesifik konsentrasi
solid,
bila
waktu
naik
kecepatan
pengendapan akan menurun.
Gambar (2.6). Operasi continuous thickener partikel solid akan melalui
lapisan-lapisan
konsentrasi.
Jika
solid
dengan masuk
melalui
berbagai lapisan
perlapisan dengan kecepatan yang sama lapisan tersebut akan mulai menebal, sampai partikelpartikel yang lebih halus terlihat pada lapisan atas.
9
Desain thickener berdasarkan pada identifikasi konsentrasi lapisan yang mempunyai kapasitas kecil untuk melewatkan solid. Lapisan partikel ini disebut dengan “rate limiting layer”, lihat gambar 2.7
Gambar (2.7). Rate limiting layer pada thickener
Material Balance : (c-
L)
= csq (v + vL)
(2.1) c : konsentrasi pada lapisan vL : kecepatan pada lapisan pertama (c-dc) : pengendapan solid pada layer (v + dv) : kecepatan pada kolom (v + dv + vL) : kecepatan pada layer s : luas aliran solid 10
Jika konsentrasi pada batas lapisan adalah cl, dan waktu untuk mencapai interfase adalah ql, jumlah solid yang melewati lapisan adalah : cL s qL (vL + vL)
(2.5)
Jumlah ini harus sama dengan total partikel solid, cL s
L (vL +
vL) = co zo s
(2.6) vL = zL/qL Substitusi harga vl kedalam persamaan 2.6 dan persamaan menjadi,
11
cL
cozo z L v Lθ L
(2.7)
Gambar (2.7a) tinggi interface vs waktu pengendapan
Dari data laboratorium di plot tinggi interfase vs t (gambar 2.7a)) dari plot ini didapat vl pada q = ql ditunjukkan oleh persamaan : zi z L
θL
atau
vL
zi = zL
(2.8) L vL
(2.9) Kombinasi 2.8 dan 2.9 menghasilkan cL zi = cO zO Zi adalah tinggi slurry
