Latihan Soal-soal Ekstraksi
Soal no 1 Isopropil Eter (IPE) murni digunakan untuk memisahkan asam asetat dari larutan asam asetat akuatik yang mengandung 50 % berat as. asetat. Pemisahan dilakukan dengan cara ekstraksi menggunakan arah aliran yang berlawanan. Pada tahap ekstraksi terakhir, konsentrasi asam asetat di rafinat 10 % berat, sedangkan ekstrak mengandung 20 % as.asetat. Jika laju alir umpan 400 kg/jam, maka : a. hitung laju alir fasa akuatik (rafinat) dan fasa eter (ekstrak) (kg/jam). b. hitung jumlah pelarut yang digunakan. c. Berapa jumlah tahap yang dibutuhkan pada pemisahan ini?
Jawaban : a. Neraca massa total : F + S = M = 400 + S Neraca massa as. Asetat : xF.F + yS.S = xM.M (0,5).400 + 0 = xM.M = 200
2
1
S
Tarik garis dari F ke S (pelarut murni), akan memotong garis RN - E1 di M Dengan demikian maka xM = 0,18 , xM.M = 200, M = 200/0,18 = 1111,11
0,9 0,8
E1,y1=0,2
C
y, 0,7 C x
, 0,6 E
M
PI
a 0,5 s s a
m 0,4 i F
ar
k
s
0,3 0,2 0,1
RN
0 0
0,1
xM
0,2
F, xF = 0,5 0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Fraksi massa HAs, xA, yA 3
M akan terpisah menjadi : M = RN + E1, xM.M = xN RN + y1 E1 xM.M = 0,10 RN + 0,20 E1
M = 1111,11 M = RN + E1 = 1111,11 → RN = 1111,11 – E1 xM.M = 0,10 RN + 0,20 E1 → 200 = 0,10 (1111,11 – E1) + 0,20 E1 E1 = ( 200 – 111,11)/ (0,20 – 0,10) E1 = 888,88 kg/jam RN = 1111,11- 888,88 = 222,22 kg/jam b. Pelarut yg dibutuhkan, S = M – 400 = 1111,11 – 400 = 711,11 kg/jam.
c. Langkah-langkah penghitungan jumlah tahap ekstraksi : - Letakkan F(umpan) pada xF = 0,5 ( 50 %), R N (rafinat akhir) pada xRN = 0,10 dan E1 (ekstrak akhir) pada y1 = 0,20 4
P
1
S
0,9
E2
0,8
E1
C
Hubungkan F - E1, perpanjangannya akan memotong perpanjangan garis MIBK (S) - RN di titik operasi P.
y, 0,7 C x
, 0,6 E PI
a 0,5 s s a
m 0,4 i s k ar F
0,3 0,2
R1
0,1
RN
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
F 0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,8
0,9
1
Fraksi massa HAs, xA, yA 0,5
0,4
yA 0,3 0,2 0,1
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
1
5
P
1
S
0,9 0,8 C
y, 0,7 C x
, 0,6 E PI
a 0,5 s s a
m 0,4 i
Dari E1 (y1) cari kesetimbangannya R1 (x1) , dengan bantuan kurva kesetimbangan xA - yA
s k ar F
0,3 0,2 0,1
R1
RN
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
F 0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,8
0,9
1
Fraksi massa HAs, xA, yA 0,5
0,4
yA 0,3 0,2 0,1
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
1
6
P
1
S
0,9
Tarik garis dari R1 ke P, memotong kurva ekstrak di E 2.
E2
0,8 C
y, 0,7 C x
, 0,6 E PI
a 0,5 s s a
m 0,4 i s k ar F
0,3 0,2 0,1
R1
RN
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
F 0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,8
0,9
1
Fraksi massa HAs, xA, yA 0,5
0,4
yA 0,3 0,2 0,1
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
1
7
P
1
S E2
0,9 0,8 C
y, 0,7 C x
, 0,6 E PI
Dari E2 (y2) cari kesetimbangannya R2 (x2) , dengan bantuan kurva kesetimbangan xA - yA
a 0,5 s s a
m 0,4 i s k ar F
0,3 0,2 0,1
R2
RN
0 0
0,1
0,2
R1
0,3
0,4
F 0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,8
0,9
1
Fraksi massa HAs, xA, yA 0,5
0,4
yA 0,3 0,2 0,1
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
1
8
P
1
S E3
0,9
Tarik garis dari R2 ke P, memotong kurva ekstrak di E 3.
E2
0,8 C
y, 0,7
dst……
C x
, 0,6 E PI
a 0,5 s s a
m 0,4 i s k ar F
0,3 0,2 0,1
R2
RN
0 0
0,1
0,2
R1
0,3
0,4
F 0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,8
0,9
1
Fraksi massa HAs, xA, yA 0,5
0,4
yA 0,3 0,2 0,1
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
1
9
Cara lain jika menggunakan diagram dgn posisi yg berbeda Tarik garis dari F ke S (pelarut murni), yang akan memotong garis RN - E1 di M Hubungkan F= E1, perpanjangannya akan memotong perpanjangan garis RN - MIBK (S) di titik operasi P. F , xF = 0,5 0,5
As. Asetat
0,45
Ekstrak
0,4 0,35 0,3 0,25
E1
0,2 0,15 0,1 0,05 0
Air
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
IPE
P
10
Buat garis-garis sembarang dari titik P, memotong kurva di ekstrak ( y) dan rafinat (x), yaitu garis-garis operasi Diperoleh titik-titik Y 1 – X1 , Y 2 – X2 , Y 3 – X3 Tentukan nilai-nilai X1 – Y 1, X2 – Y 2 , X3 – Y 3 dari grafik F , xF = 0,5 0,5
As. Asetat 0,45
X1
0,4 0,35
Ekstrak
X2
0,3 0,25
X3
0,2
E1
Y 1
0,15 0,1
Y 2 Y 3
0,05 0
Air
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
IPE
P
11
Tuliskan nilai-nilai X – Y , termasuk grs E1 – dan RN pada tabel berikut :
0,5
X
Y
E1
0,45
E1
0,45 0,2
1
0,4
2
0,145
0,4 0,35 t a
0,3
inf
0,075
0,3 ar i
3
RN
0,2 0,1
d
. 0,25
0,04 0
s A
A.
0,2 x
0,15
RN 0,1
Plot titi-titik tsb, hingga membentuk garis operasi dari E1 ke RN Buat tahap-tahap kesetimbangan
0,05 0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
y* - A.As di ekstrak
12
Soal no. 2
Pelarut etil eter ( C ) murni digunakan untuk mengekstraksi campuran etanol ( A ) –air ( B ) yang mengandung 30 % etanol, menggunakan operasi multi tahap dengan arah aliran umpan dan pelarut berlawanan. Sisa etanol di rafinat akhir (RN) adalah 5,0 %. Jika digunakan pelarut sebanyak 1,4 kali umpan, hitung : a. Kandungan (fraksi berat) etanol di ekstrak akhir ( E 1) b. Jumlah tahap yang diperlukan untuk pemisahan ini. Neraca massa total : F + S = M = E1 + R1 Dasar perhitungan : F = 100 kg , S = 1,4 x 100 kg =140 kg 100 + 140 = M = 240 Neraca komponen A (etanol) : xF.F +yS.S = xM.M 0,3 (100 ) + 0 = xM.(240) xM = 30/240= 0,125 13
Letakkan titik M (campuran) di diagram segitiga kesetimbangan etanol-air-etil eter. Tarik garis dari RN ( xRN = 0,05) melalui M,memotong keset. di E1 etanol 0.3
0.25
0.2
0.15 M =
0,125 0.1
0.05
0
Air
S 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
14
etanol 0.3
0.3
0.25
0.25
0.2
0.2
0.15
0.15
M
0.1
0.1
0.05
0.05
0
Air
S 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
15
etanol 0.3
0.3
0.25
0.25
0.2
0.2
0.15
0.15
0.1
0.1
0.05
0.05
0
Air
S 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
16
etanol 0.3
0.3
0.25
0.25
0.2
0.2
0.15
0.15
0.1
0.1
0.05
0.05
0
Air
S 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
17
etanol 0.3
0.3
0.25
0.25
0.2
0.2
0.15
0.15
0.1
0.1
0.05
0.05
0
Air
S 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
18
etanol 0.3
0.3
0.25
0.25
0.2
0.2
0.15
0.15
0.1
0.1
0.05
0.05
0
Air
S 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
19
