PROSES PEMISAHAN SECARA MEKANIS/FISIKA MEKANIS/FISIKA MAKALAH
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Mekanika Fluida yang dibina oleh Ibu Nilna Minah, ST, MT. MT.
Oleh: AYU !A"#ANDA!I UT!I
$%&%'()*+
D#IYA !ANA #.S..
$%&%'()+
MU#A MU#AMM MMAD AD AFIF FIF !A !ASS-TI TIO O
$%&% $%&%'( '() )++
SYAMATA UT!I
$%&%'(*%+
#A!DI AS!IANSYA#
$%&%'(*/+
#A01AN
$%&%'/2%+
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI JURUSAN TEKNIK KIMIA Mei 2015
BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG
emisahan bahan dalam suatu 34oses indust4i 3engolahan bahan me4u3akan metode yang umum digunakan. emisahan bahan ini diman5aatkan untuk mem3e4oleh bahan dengan 54aksi atau bentuk dan uku4an yang diinginkan. Ada3un metode umum 3emisahan bahan yaitu 3emisahan dengan 6a4a mekanis dan 3emisahan baha dengan 6a4a kontak keseimbangan bahan. e4bedaan keduanya adalah 3ada ada tidaknya 3e4ubahan 5asa bahan setelah di3isahkan. emisahan dengan metode mekanis me4u3akan 3emisahan bahan dengan teta3 mem3e4tahankan 5asa bahan atau tidak mengalami 3e4ubahan 5asa bahan, sedangkan 3emisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan da3at mengubah 5asa bahan yang di3isahkan da4i 5asa a7alnya. Se3a4asi atau 3emisahan da3at dibagi men8adi dua yaitu se3a4asi mekanis dan se3a4asi kimia. Se3a4asi mekanis meli3uti uku4an, bentuk, be4at 8enis, si5at list4ik, si5at magnet. emisahan mekanis ini 6ontohnya adalah 3engenda3an, 5ilt4asi, ekst4aksi, dan sent4i5ugasi. Sedangkan untuk se3a4asi kimia meli3uti kela4utan dan lainnya. 9ontoh metode untuk se3a4asi kimia ini adalah ekst4aksi kimia, destilasi, k4istalisasi, ekst4aksi gasdeso43si. Salah satu teknik se3a4asi adalah se3a4asi se6a4a mekanik. Se3a4asi mekanik
atau
3emisahan mekanik (mechanical separation), digunakan untuk memisahkan 3a4tikel anta4 dua kom3onen atau lebih yang dilakukan dengan 6a4a mekanis. Se3a4asi mekanik hanya da3at di3akai untuk 6am3u4an hete4ogen, sedangkan untuk la4utan homogen teknik se3a4asi mekanik ini tidak da3at dilakukan. Uku4an 3a4tikel yang biasa digunakan adalah lebih besa4 da4i (,% ;m. Teknik
te4sebut
da3at
dilakukan
dengan
sedimentasi
$3emusingan+, 5ilt4asi $3enya4ingan+ dan 3engem3aan.
$3engenda3an+,
sent4i5ugasi
RUMUSAN MASALAH
%. A3a yang dimaksud dengan se3a4asi atau 3emisahan se6a4a mekanik> ). A3a yang dimaksud dengan sedimentasi, sent4i5ugasi, 5ilt4asi, dan 3engem3aan> &. "agaimana 34insi3 ke48a alat 3emisahan sedimentasi, sent4i5ugasi, 5ilt4asi, dan 3engem3aan> TUJUAN PENULISAN
%. Mengetahui 3enge4tian da4i se3a4asi atau 3emisahan se6a4a mekanik ). Mengetahui 3enge4tian da4i sedimentasi, sent4i5ugasi, 5ilt4asi dan 3engem3aan &. Mengetahui 34insi3 ke48a alat 3emisahan sedimentasi, sent4i5ugasi, 5ilt4asi, dan 3engem3aan. BAB II PEMBAHASAN 2.1. Definii Se!"#"i/Pe$i"%"n Se&"#" Me'"ni
Dalam kimia dan teknik kimia, 34oses 3emisahan digunakan untuk menda3atkan dua atau lebih 34oduk yang lebih mu4ni da4i suatu 6am3u4an senya7a kimia. Se3a4asi sendi4i adalah 3emisahan kom3onen
dua atau lebih 34oses 3emisahan ha4us dikombinasikan untuk menda3atkan hasil 3emisahan yang diinginkan. @lasi5ikasi 34oses 3emisahan se6a4a mekanis adalah sebagai be4ikut: a. 4oses 3emisahan se6a4a 5ilt4asi. b. 4oses 3emisahan se6a4a sedimentasi dan settling. 6. 4oses 3emisahan se6a4a sent4i5ugal. d. 4oses 3emisahan dengan size reduction.
2.2. P#(e Pe$i"%"n Se&"#" Fi)*#"i
Filt4asi $3enya4ingan+ adalah 6a4a 3emisahan 6am3u4an be4dasa4kan 3e4bedaan uku4an da4i 3a4tikel<3a4tikel kom3onen
6am3u4an
dengan
menggunakan
3enya4ing.
a4tikel
yang
mem3unyai uku4an lebih ke6il akan lolos sa4ingan dan 3a4tikel yang lebih besa4 akan te4tinggal 3ada sa4ingan. 9a4a 3emisahan dengan 6a4a 3enya4ingan ini da3at dilakukan untuk memisahkan 3adatan yang mem3unyai uku4an be4beda dan untuk memisahkan 3adatan dengan 6ai4an. emilihan uku4an 3enya4ing disesuaikan dengan uku4an =at<=at yang akan di3isahkan. Sa4ingan untuk memisahkan 3asi4 dan ke4ikil akan be4beda dengan sa4ingan untuk memisahkan santan dengan am3asnya. #al yang 3aling utama dalam 5ilt4asi adalah mengali4kan 5luida melalui media be43o4i. Filt4asi
da3at
te48adi
ka4ena
adanya gaya do4ong,
misalnya
g4a?itasi,
tekanan
dan gaya sent4i5ugal. Fluida yang di5ilt4asi da3at be4u3a 6ai4an atau gas ali4an yang lolos da4i sa4ingan mungkin sa8a 6ai4an, 3adatan, atau keduanya. Se4ingkali um3an dimodi5ikasi melalui bebe4a3a 3engolahan a7al untuk meningkatkan la8u 5ilt4asi, misal dengan 3emanasan, k4istalisasi, atau memasang 3e4alatan tambahan 3ada 3enya4ing se3e4ti selulosa atau tanah diatomae. 9ontoh: 3enya4ingan ke4ikil da4i 3asi4. emisahan =at<=at yang mem3unyai 3e4bedaan kela4utan 8uga da3at dilakukan dengan 3enya4ingan. Misalnya memisahkan ga4am yang be46am3u4 3asi4, dimana ga4am mudah la4ut dalam ai4 sedangkan 3asi4 tidak la4ut. 9am3u4an te4sebut dimasukkan dalam ai4, ga4am akan la4ut sedangkan 3asi4 tidak. Setelah disa4ing 3asi4 akan te4tinggal di ke4tas sa4ing, dan ai4 ga4am lolos menembus ke4tas sa4ing. 0at yang te4tahan di ke4tas sa4ing dinamakan 4esidu dan 6ai4an yang da3at menembus ke4tas sa4ing dinamakan 5ilt4at.
Fluida mengali4 melalui media 3enya4ing ka4ena 3e4bedaan tekanan yang melalui media te4sebut. enya4ing da3at be4o3e4asi 3ada: < < <
Tekanan di atas atmos5e4 3ada bagian atas media 3enya4ing. Tekanan o3e4asi 3ada bagian atas media 3enya4ing. Bakum 3ada bagian ba7ah. enya4ing g4a?itasi dibatasi 3enggunaannya dalam indust4i untuk suatu ali4an 6ai4an k4istal
kasa4, 3en8e4nihan ai4 minum, dan 3engolahan limbah 6ai4. @ebanyakan 3enya4ing indust4i adalah 3enya4ing tekan, 3enya4ing ?akum, atau 3emisah sent4i5ugal. enya4ing te4sebut be4o3e4asi se6a4a kontinyu atau diskontinyu, te4gantung a3akah buangan da4i 3adatan te4sa4ing tunak $steady+ atau sebenta4
R(*"#, +i' -"&$ fi)*e#
Rotary disk vacum filter ini digunakan o3e4asi dalam skala besa4 se4ta 34oses kontinu. Media 5ilte4 da3at be4u3a kain $cloth+, ke4tas, media 3o4os dan lain
2.. P#(e Pe$i"%"n Se&"#" Se+i$en*"i +"n Se**)in
Sedimentasi adalah teknik 3emisahan be4dasa4kan gaya g4a?itasi dimana 3a4tikel<3a4tikel 3adatan atau 6ai4an yang mem3unyai densitas 4elati5 lebih tinggi akan mengenda3. Teknik 3emisahan ini adalah teknik yang 3aling se4ing digunakan dalam indust4i 3angan ka4ena o3e4asinya sangat sede4hana, tidak meme4lukan banyak ene4gi dan mu4ah biaya o3e4asionalnya. Sedangkan keku4angan da4i metode ini adalah membutuhkan 7aktu yang lama, ku4ang aku4at se4ta te4kadang slu44y masih mengandung 3a4tikel te4la4ut. 9ontoh<6ontoh 34oses 3engolahan 3angan yang menggunakan 34insi3 sedimentasi anta4a lain : 34oses 3embuatan te3ung ta3ioka dan 3engolahan limbah indust4i 3angan. 4oses sedimentasi ini te48adi be4dasa4kan 3e4bedaan densitasnya melalui medium ali4, oleh 3enga4uh gaya g4a?itasi. Oleh ka4ena itu, biasanya 3emisahan te4sebut be4langsung lama, te4utama bila 3e4bedaan densitas anta4 kom3onen te4sebut tidak be4beda 8auh. Se6a4a ?isual,
da3at 8uga dikatakan bah7a sedimentasi me4u3akan 3emisahan sus3ensi men8adi dua 54aksi yaitu 54aksi su3e4natan $54aksi yang 8e4nih+ dan 54aksi slu44y $54aksi yang ke4uh+, suatu 3ekatan yang be4isi 54aksi 3adat 3ada konsent4asi yang lebih tinggi. Dalam 34aktek sedimentasi da3at dilakukan se6a4a bat6h $te43utus<3utus untuk setia3 satuan ?olume atau be4at bahan yang akan di3isahkan 3e4 satuan 7aktu+ atau se6a4a kontinyu $te4us
@ete4angan: A C 6ai4an bening " C =ona konsent4asi se4agam 9 C =ona uku4an buti4 tidak se4agam D C =ona 3a4tikel 3adat te4enda3kan amba4 di atas menun8ukkan slurry a7al yang memiliki konsent4asi se4agam dengan 3a4tikel 3adatan yang se4agam di dalam tabung $=ona "+. a4tikel mulai mengenda3 dan diasumsikan men6a3ai ke6e3atan maksimum dengan 6e3at. 0ona D yang te4bentuk te4di4i da4i
3a4tikel lebih be4at sehingga lebih 6e3at mengenda3. ada =ona t4ansisi, 5luida mengali4 ke atas ka4ena tekanan da4i =ona D. 0ona 9 adalah dae4ah dengan dist4ibusi uku4an yang be4beda
&. 9a4a @ontinyu ada 6a4a ini, ada 6ai4an slu44y yang masuk dan beningan yang dikelua4kan se6a4a kontinyu. Saat steady state, ketinggian tia3 =ona akan konstan. Mekanisme sedimentasi kontinyu bisa dilihat 3ada gamba4 be4ikut:
@ete4angan: A C 6ai4an bening " C =ona konsent4asi se4agam 9 C =ona uku4an buti4 tidak se4agam D C =ona 3a4tikel 3adat te4enda3kan @e6e3atan sedimentasi dide5inisikan sebagai la8u 3engu4angan atau 3enu4unan ketinggian dae4ah batas anta4a slurry $enda3an+ dan supernatant $beningan+ 3ada suhu se4agam untuk men6egah 3e4gese4an 5luida ka4ena kon?eksi. Semakin banyak 3a4tikel yang mengenda3, konsent4asi men8adi tidak se4agam dengan bagian ba7ah slurry men8adi lebih 3ekat. @onsent4asi 3ada bagian batas be4tambah, ge4ak 3a4tikel semakin suka4 dan ke6e3atan tu4unnya 3a4tikel be4ku4ang. @ondisi ini disebut hindered settling . ada umumnya 34oses Sedimentasi dilakukan setelah 34oses @oagulasi dan Flokulasi dimana tu8uannya adalah untuk mem3e4besa4 3a4tikel 3adatan sehingga men8adi lebih be4at dan da3at tenggelam dalam 7aktu lebih singkat. Setelah mele7ati 34oses destabilisasi 3a4tikel koloid melalui unit koagulasi dan unit 5lokulasi, selan8utnya 3e48alanan ai4 akan masuk ke dalam unit sedimentasi. Unit ini be45ungsi untuk mengenda3kan 3a4tikel<3a4tikel koloid yang sudah didestabilisasi oleh unit sebelumnya. Unit ini menggunakan 34insi3 be4at 8enis. "e4at 8enis 3a4tikel koloid $biasanya be4u3a lum3u4+ akan lebih besa4 da4i3ada be4at 8enis ai4. Dalam bak sedimentasi, akan te43isah anta4a ai4 dan lum3u4. abungan unit koagulasi, 5lokulasi, dan sedimentasi disebut unit aselato4. 2.. P#(e Pe$i"%"n Se&"#" Sen*#if"i
Sent4i5ugasi adalah suatu teknik 3emisahan yang digunakan untuk menisahkan sus3ensi yang 8umlahnya sedikit. Sent4i5ugasi adalah 3emisahan dengan menggunakan gaya 3uta4an atau gaya sent4i5ugal. a4tikel di3isahkan da4i liuid dengan adanya gaya sent4i5ugal 3ada be4bagai ?a4iasi uku4an dan densitas 6am3u4an la4utan. aya sent4i5ugal ini beke48a menu8u 3usat da4i 4otasi. aya sent4i5ugal digunakan untuk menda3atkan 3e4bedaan tekanan sehingga slu44y dalam 5ilte4 akan mengali4 ke 3enya4ing. Dalam metode sent4i5ugasi ini 3a4tikel di3isahkan da4i 5luida oleh gaya sent4i5ugasi yang dikenakan 3ada 3a4tikel. a4tikel te4sebut da3at be4u3a solid, gas atau liuid dan 5luida. emisahan da4i g4a?itasi memakan 7aktu yang lama ka4ena kedekatan densitas da4i 3a4tikel dan 5luida atau ka4ena kesatuan gaya 3ada kom3onen yang beke48a be4samaan se3e4ti emulsi. Metode sent4i5ugasi memiliki banyak man5aat dalam 3enelitian te4utama dalam 34aktikum di dalam labo4ato4ium. Dianta4annya adalah seagai 6a4a 3engisolasi mik4oba, 6a4a untuk mengekst4ak TSB dan Y#B dalam bidang 3e4tanian, 6a4a 3emisahan virgin coconut oil $B9O+ da4i =at 3engoto4nya, 3engekst4ak senya7a 3a3ain da4i getah 3a3aya dan lainnya. @euntungan lain da4i metode sent4i5ugasi ini adalah lebih e5ekti5 bila 3a4tikel 3adatan lebih ke6il dan sulittidak mungkin disa4ing. Sedangkan kelemahan da4i metode ini adalah ha4ganya mahal dibandingkan dengan metode
ke6e3atan 3engenda3an da3at meningkat 8ika dibandingkan dengan 3engenda3an se6a4a g4a?itasi 3ada umumnya. engenda3an sent4i5uga sudah banyak digunakan untuk 3emisahan 3a4tikel dan 6ai4an atau ai4 dalam 34oses 3engolahan mine4al se3e4ti 3ada 34oses 3enge4ingan mate4i dengan uku4an 3a4tikel yang be4beda, 3enyisihan 3a4tikel yang sangat ke6il dalam 3en6u6ian, atau dalam menyisihkan kontaminan yang te4la4ut dalam la4utan. Namun, 3enggunaan 3engenda3an sent4i5uga untuk 3enyisihan 3a4tikel atau senya7a lain di dalam 34oses 3engolahan ai4 masih 8a4ang dilakukan dika4enakan tingginya biaya o3e4asional yang dibutuhkan. Maka da4i itu, 3engembangan 3engenda3an dengan meman5aatkan gaya sen4i5uga dia4ahkan 3ada 3engenda3an dengan meman5aatkan ali4an ai4 melalui dinding 3engenda3 se3e4ti 34insi3 ke48a h yd4o6y6lone.
9a4a 3emisahan ini be4dasa4kan adanya gaya sent4i5ugal yang dibe4ikan 3ada 3a4tikel H 3a4tikel yang melayang sehingga 3a4tikel te4sebut da3at di3aksa untuk be4ge4ak ke dasa4 be8ana dan mengenda3, sehingga te48adi 3emisahan anta4a 3a4tikel 3adat dan 3ela4utnya. Selan8utnya 3ada 6am3u4an yang telah memisah te4sebut da3at di3isahkan lebih lan8ut dengan 6a4a dekantasi atau memi3et 6ai4an yang be4ada diatas 3adatannya lalu i3indahkan ke tem3at lain. 9a4a ini sangat 6o6ok untuk untuk memisahkan 6am3u4an yang uku4an 3a4tikeln ya sangat ke6il dan masa 8enis 3a4tikelnya 8uga sangat ke6il sehingga 3a4tikelnya melayang dalam 6ai4annya, misalnya koloid. aya sent4i5ugal di3e4oleh dengan 6a4a memuta4 6am3u4an yang akan di3isahkan dengan suatu alat khusus yang disebut 6ent4i5uge. Ada ) 8enis alat 9ent4i5uge, 9ent4i5uge biasa yang mem3unyai ke6e3atan 3uta4 4endah anta4a ( H &((( 43m, alat ini biasa digunakan untuk memisahkan 6am3u4an yang uku4ann
3a4tikelnya 4elati5 besa4. Ult4a 9ent4i5uge mem3unyai kemam3uan 3uta4 tinggi da4i ( H )(.((( 43m, bahkan ada yang da3at men6a3ai %)(.((( 43m. 9ent4i5uge 8enis ini banyak digunakan untuk ke3e4luan biokimia misalnya memisahkan 3lasma dan se4um 3ada da4ah. 2.5. Pe$i"%"n +en"n C"#" Size Reduction
enge6ilan uku4an da3at dilakukan 3ada bahan 3angan dengan 6a4a t4adisional mau3un dengan menggunakan alat $mesin+, hasil da4i 3enge6ilan uku4an te4sebut akan be4gantung da4i ka4akte4istik da4i bahan 3angan yang di4eduksi. emilihan alat dan bahan yang sesuai akan be43enga4uh te4hada3 hasil 3enge6ilan. enge6ilan uku4an da3at dilakukan se6a4a basah dan ke4ing, keuntungan da4i 3enge6ilan uku4an basah adalah bahan yang dihasilkan lembut dan be4langsung 3ada suhu yang tidak tinggi dan sedikit kemungkinan te48adi oksidasi atau ledakan. Metode 3enge6ilan uku4an di atas akan di3enga4uhi oleh alat yang digunakan, setia3 alat si=e 4edu6to4 akan menghasilkan 3a4tikel dan bentuk yang be4beda. Salah satu indikato4 da4i 3e4bedaan bentuk 3a4tikel adalah uku4an diamete4 da4i masing
emisahan bahan me4u3akan metode umum dan 3enting dalam suatu indust4i. emisahan ini digunakan untuk mem3e4oleh bahan dengan bentuk, uku4an, atau 54aksi te4tentu yang diinginkan. Metode 3emisahan se6a4a umum dibagi men8adi dua, yaitu 3emisahan mekanis dan 3emisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan. Yang dibahas 3ada makalah ini adalah 3emisahan mekanis yang meli3uti 3engenda3an, 5ilt4asi, sent4i5ugasi, dan size reduction. Setia3 metode te4sebut memiliki s3esi5ikasi untuk memisahkan bahan te4tentu. Misalnya sa8a vibrating screen yang me4u3akan alat untuk memisahkan bahan 3adat be4dasa4kan uku4annya dengan suatu screen, yang satuannya mesh. ettling tank yang me4u3akan alat yang digunakan untuk mengenda3kan bahan se3e4ti 3ati, 3enanganan limbah, dan lain
