Laporan Satuan Operasi 1 2015 Sedimentasi

Laboratorium Satuan Operasi 1

Semester IV 2015/2016

SEDIMENTASI

 

     Disusun Oleh :

     Kelompok 1

1. Sudirman                 ( 331 13 067 )

2.Riski                         ( 331 13 030 )

3. Jhon Clinton            ( 331 13 048 )

4. Haerani Sukardi      ( 331 13 046 )

5 Putri Mutia Monica   ( 331 13 071 )

6. Nurul Ajeng D.         ( 331 13 058 )

Kelas      :           II.C

 

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
20
15

Nama Job                    :           Sedimentasi

Pokok Bahasan           :           Laju Sedimentasi

I.TUJUAN

Mempelajari laju sedimentasi dengan parameter-parameter yang mempengaruhinya.

II. PERINCIHAN KERJA

  1. Persiapan
  2. Menyediakan kapur yang butirannya halus dan bebas dari kotoran.
  3. Menediakan alat-alat yang diperlukan.
  4. Membuat perencanaan kerja sesuai dengan topik percobaan

III. TOPIK PERCOBAAN

  1. Sedimentasi dengan komposisi suspensi sebagai variabel kontrol.
  2. Sedimentasi dengan ketinggian suspensi sebagai variabel kontrol.
  3. Sedimentasi dengan komposisi suspensi sebagai variabel kontrol dan dengan penambahan zat flokulan.

IV. ALAT YANG DIGUNAKAN

  1. 1 set alat sedimentasi
  2. Gelas kimia 500 ml + 300 ml
  3. Gelas ukur 250 ml
  4. Baskom
  5. Spatula
  6. Ayakan
  7. Stopwatch
  8. Timbangan

V. BAHAN YANG DIPAKAI

  1. Kapur (CaCO3)
  2. Air bersih
  3. Zat flokulan : Lead(II) trihydrat acetate (Pb(CH3COOH)3H2O)\

VI. DASAR TEORI

Proses sedimentasi adalah proses separasi secara mekanis yang memanfaatkan gaya grafitasi bumi. Sedimentasi dilakukan untuk memisahkan partikel-partikel padat maupun cair dari suatu cairan atau gas tertentu. Melalui proses sedimentasi ini, maka partikel-partikel padat dapat diklasifikasikan menurut massa jenis dan ukuran partikelnya.

Contoh proses sedimentasi ini :

Pengendapan lumpur dan zat padat lainnya pada cairan yang keruh.

Pemisahan minyak dan air ditempat pencucian mobil.

Dibandingkan dengan  proses filtrasi, maka proses sedimentasi cenderung lebih ekonomis jika partikel-partikel penyusun campuran tersebut memiliki perbedaan massa jenis yang besar, ukuran partikel yang besar dan campuran tersedia dalam jumlah yang sangat banyak.

Gambar 1a memperlihatkan suspensi didalam suatu tabung pengendap dengan kedalaman Ho dan dibiarkan mengendap dengan sendirinya dalampengaruh gaya berat. Sesuai dengan laju pengendapannya, maka akan trbentuk endapan didasar tabung pada zone D dan bersamaan dengan itu terbentuk pula suatu lapisan – lapisan lain (zone A, B dan C seperti terlihat pada gambar 1b).

Zone A adalah suatu lapisan dimana terdapat suatu cairan yang paling jernih, sedangkan zone B adalah lapisan dimana terdapat suspensi awal. Dibawah zone B terdapat zone C yang mengandung partikel – partikel padat dengan komposisi lebih besar daripada dizone B. Jika partikel padat pada suspensi sulit teraglomerasi, maka zane A akan terlihat agak keruh sekeruh zone B sehingga batas antar muka (interface) zane A dan zone B menjadi kabur dan sulit diamati.

Selama proses pengendapan berlangsung, kedalaman zone A dan zone D bertambah, sedangkan zone C tetap dan zone B berkurang (gambar 1c). Dengan makin bertambahnya zone D, maka terjadi pula proses pemampatan (kompresi), dimana ruang-ruang antar partkiel dibagian bawah zone D yang terisi oleh cairan seakan–akan terperas keluar akibat tertekan oleh berat partikel-partikel yangterus berjatuhan dari zone C.Proses pemampatan ini mengakibatkan memadatnya endapan dibagian bawah   zone D.

Seterusnya setelah zone B makin menipis dan akhirya menghilang, perlahan-lahan zone C juga akan ikut menghilang sehingga akhirnya seluruh partikel – partikel padat berada di zone D (gambar 1d). Setelah itu praktis hanya proses pemampatan saja yang masih berlangsung. Proses pemampatan ini akan berhenti jika telah terjadi kondisi kesetimbangan mekanik antara zat cair dengan endapan. Dengan selesainya prose pemampatan ini, maka selesai pula proses pengendapan (gambar 1e).

Laju sedimentasi partikel dapat diamati secara garfish dengan menggambarkan setiap halaman interface zane A dan zone B pada satuan waktu tertentu. Laju sedimentasi suatu suspensi tertentu bergantung kepada  banyak faktor antara lain:

Komposisi suspensi

Laju pembentukan endapan menurun dengan meningkatnya komposisi tetapi penurunannya lebih lambat dari pada saat komposisi meningkat.Semakin tinggi komposisi suspensi semakin rendah pula laju turunnya garis padatan karena besarnya kecepatan ke atas cairan yang dipindahkan.Berdasarkan komposisi dan sifat partikel untuk berinteraksi dari suspensi yang akan mengendap tipe sedimentasi dibedakan atas 4 type yaitu:

Tipe 1: Klasifikasi tingkat 1

Menunjukkan pengendapan dari partikel bebas yang ada dalam suspensi yang mempunyai komposisi kepadatan rendah.partikel akan mengendapkan secara individu dan tidak berinteraksi dengan partikel sekelilingnya.

Tipe 2: Klasifikasi tingkat 2

Menunjukkan pengendapan dari partikel yang mempunyai kecenderungan untuk berinteraksi atau dengan mengumpul partikel sekelilingnya pada suspensi yang mempunyai kepadatan rendah.Dengan penggumpalan,massa partikel bertambah besar dan akan diendapkan dalam waktu yang lama.

Tipe 3: Klasifikasi daerah pengendapan

Menunjukkan pengendapan yang mempunyai komposisi tinggi dimana gaya interaksi antara partikel cenderung untuk tetap dalam posisinya dan menyebabkan pengendapan partikel secara merata sehingga terlihat suatu perbedaan yang jelas pada lapisan permukaan cairan .

Tipe 4: Daerah kompresi

Menunjukkan pengendapan partikel sedemikian rupa sehingga bentuk suatu struktur yang kompak. Hal ini disebabkan oleh massa partikel yang bertambah secara terus menerus selama proses pengendapan berlangsung.

Perbandingan luas permukaan dengan kedalaman suspensi

Semakin luas permukaan suatu suspensi maka kedalaman suspensi tersebut semakin rendah maka proses pengendapannya pun akan berlangsung semakin cepat.

Ukuran partikel

Semakin besar ukuran partikel maka proses pengendapan akan semakin cepat dan sebaliknya semakin kecil ukuran partikel maka proses pengendapan akan berlangsung  lambat.

Adanya zat flokulan yang memicu menggumpalnya partikel- partikel     menjadi partikel berukuran lebih besar.

Dengan penambahan flokulan akan banyak membantu pembentukan gumpalan-gumpalan baru karena terdapat inti dari kelompok-kelompok yang saling bersatu sehingga akan terbentuk endapan yang lebih besar dan berat yang sangat mudah dipisah.Penggabungan partikel dapat terjadi bilamana ada kontak antara partikel tersebut.Pada flokulasi terjadi penambahan volume, massa dan kohesi dari partikel-partikel.Ukuran partikel ini diubah dengan cara:

Difusi sempurna secara cepat dari koagulan dengan pengadukan singkat.

Pengadukan secara perlahan-lahan dan merata untuk menambah muatan partikel-partikel koloid.

Pemakaian produk sebagai agen flokulasi dengan mempercepat reaksi.

Pengadukan

Pengadukan data menyebabkan penggabungan partikel melalui kontak yang dihasilkan oleh gerakan cairan itu sendiri.Semakin cepat pengadukan maka akn semakin lambat proses pengendapan dan sebaliknya.Hal ini terjadi karena apabila pengadukan cepat maka flok yang sudah terbentuk pecah lagi atau flok belum terbntuk secara sempurna.

Aliran

Aliran berpengaruh terhadap komposisi cairan suspensi yang tidak seragam. Peningkatan laju alir massa sebagai akibat tingginya densitas padatan dalam lapisan sediment  sehingga  proses pengendapan berlangsung lambat.

Dan lain sebagainya.

Dalam percobaan ini dipelajari 4 faktor yang mempengaruhi   kecepatan pengendapan suatu suspensi, yakni faktor ketinggian suspensi, faktor komposisi suspensi, faktor penambahan zat flokulan dan ukuran partikel.

Zat flokulan adalah zat yang memiliki sifat mampu membentuk partikel – partikel menjadi suatu flok ( gabungan partikel – partikel menjadi partikel berukuran lebih besar). Sehingga pengendapan berlangsung relative lebih cepat.

Berikut adalah rumus sedimentasi :

Ln H – He  = – b . t + Ln Hc – He

Keterangan :

H         :   Ketinggian interface A – B pada saat t

He       :   Ketinggian akhir sediment\

Hc       :   Ketinggian kritis, yakni ketinggian interface A – D

t           :   Waktu proses sedimentasi

b          :    Konstanta pengendapan.

Partikel-partikel yang lebih berat dari flui da temapt partikel itu tersuspensi dapat dikeluarkan di dalam kotak pengendap atau tangki pengendap, dimana kecepatan  fluida itu cukup kecil dan partikel itu mendapat waktu yang cukup untuk mengendap keluar dari suspensi itu. Akan tetapi, piranti sederhana seperti itu terbatas kegunaannya karena pemisahannya tidaklah tetap, disampaing itu memerlukan tenaga kerja untuk menggeluarkan zat padat dari dasar tangki.

Separator-separator industri hampir semuanya mempunyai fasilitas untuk mengeluarkan zat padat yang mengendap, pemisahan itu bisa sebagian atau bisa pula  hampir lengkap. Peralatan pengendap yang dapat memisahkan hampir seluruh partikel dari zat cair dinamakan Klarifikator sedang pirranti yang memisahkan zat padat menjadi 2 fraksi disebut Klasifikator, pada kedua alat ini berlaku prinsip sedimentasi yang sama

Untuk klasifikasi atau pemisahan zat padat yang agak kasar yang mempunyai kecepatan pengendapan cukup besar, pemisahan dengan gravitasi pada kondisi pengendapan bebas atau terganggu  biasanya cukup memuaskan. Untuk memisahkan partikel halus yang diameternya  beberpaa mikrometer atau kurang, kecepatan pengendapannya terlalu rendah dan agar operasinya praktis partikel-partikel itu mesti di aglomerasikan atau diflokulasikan sehingga menjadi partikel besar yang mempunyai kecepatan pengendapan yang memadai.

Partikel yang terflokulasi mempunyai 2 karakeristik pengendapan yang penting. Karakteristik yang pertama ialah bahwa struktur flok itu sangat rumit. Agregasinya longgar dan ikatan antara partikel-partikelnya lemah dan flok itu mengandung air yang cukup banyak didalam strukturnya, yang ikut bersama flok itu turun kebawah.

VII. PROSEDUR PENGERJAAN

  1. Persiapan

Menyiapkan peralatan dan bahan yang digunakan.

Membuat larutan kapur dengan konsentrasi 0,06 mol.

Mengayak batu kapur kedalam gelas kimia 200 ml sebanyak kurang lebih 220 gram.

Memasukkan kapur kedalam gelas ukur I, sebanyak 72 gram dan ditambahkan air sebanyak 1,20 liter.

Memasukkan kapur kedalam gelas ukur II, sebanyak 66 gram dan ditambahkan air sebanyak 1,10 liter.

Memasukkan kapur kedalam gelas ukur III, sebanyak 60 gram dan ditambahkan air sebanyak 1,00 liter.

Topik percobaan

Pengaruh konsentrasi terhadap laju sedimentasi.

Mengkocok ketiga gelas ukur kemudian secara bersamaan meletakkannya ditempat dengan permukaan yang rata.

Menekan stopwatch untuk menetapkan interval waktunya.

Membaca ketinggian endapan yang terbentuk setiap 3 menit, sampai tinggi endapan telah mencapai titik konstan.

Membuat grafik dan menentukan ketinggian kritisnya (Hc).

Pengaruh ketinggian terhadap laju sedimentasi.

Menambahkan air ke dalam gelas ukur II dan III hingga ketinggian airnya sama dengan gelas ukur I.

Mengocok larutan kapur tersebut secara bersamaan, lalu meletakkannya, bersamaan dengan stopwatch dijalankan.

Mencatat ketinggian endapan yang terbentuk dengan interval waktu 3 menit, sampai tinggi endapan telah konstan.

Membuat grafik dan menentukan ketinggian kritisnya (Hc)

Pengaruh zat flokulan pada laju sedimentasi.

Menimbang 0,1 gram untuk tabung I.

Menimbang 0,2 gram untuk tabung II.

Menimbang 0,3 gram untuk tabung III.

Menambahkan zat flokulan ke dalam tiap-tiap gelas ukur lalu dikocok.

Mengocok larutan kapur tersebut secara bersamaan, lalu meletakkannya, bersamaan dengan stopwatch dijalankan.

Mencatat ketinggian endapan yang terbentuk setiap interval waktu 1 menit, sampai endapan mencapai ketinggian konstan.

Membuat grafik dan menentukan titik kritisnya.

VIII. DATA PENGAMATAN

Percobaan 1 ( Konsentrasi sama ketinggian berbeda)

No T (Menit) H 1 H2 H3
1 0 598 541 494
2 3 567 494 445
3 6 525 450 350
4 9 484 407 250
5 12 433 361 155
6 15 399 319 130
7 18 361 280 116
8 21 312 235 115
9 24 280 199 97
10 27 238 162 92
11 30 202 133 87
12 33 165 121 85
13 36 139 114 82
14 39 131 108 81
15 42 119 102 79
16 45 118 97 78
17 48 113 93 76
18 51 108 88 76
19 54 104 84 74
20 57 100 80 73
21 60 96 78 72
22 63 93 74 71
23 66 89 72 71
24 69 86 71 70
25 72 84 70 69
26 75 81 69 69
27 78 79 69 69
28 81 79 69 69
29 84 79 69 69

Percobaan 2 ( Konsentrasi berbeda ketinggian sama)

No T (Menit) H1 H2 H3
1 0 597 597 597
2 3 570 560 530
3 6 530 520 450
4 9 500 470 360
5 12 460 420 270
6 15 425 370 170
7 18 380 330 127
8 21 345 285 115
9 24 310 240 105
10 27 275 200 96
11 30 239 160 90
12 33 204 127 86
13 36 170 117 84
14 39 144 110 82
15 42 131 104 80
16 45 124 99 78
17 48 119 90 77
18 51 114 90 76
19 54 110 86 75
20 57 105 83 74
21 60 101 80 74
22 63 97 77 73
23 66 94 74 72
24 69 91 72 71
25 72 88 70 70
26 75 85 70 70
27 78 82 69 69
28 81 79 69 69
29 84 78 68 67
30 87 78 68 67
31 90 78 68 67

 

Percobaan 3 ( Konsentrasi sama ketinggian samadan penambahan flokulan)

No T (Menit) H 1 H2 H3
1 0 500 500 500
2 1 330 310 340
3 2 255 220 241
4 3 224 184 204
5 4 200 163 182
6 5 184 150 166
7 6 172 140 155
8 7 164 135 148
9 8 155 131 142
10 9 150 128 137
11 10 146 126 133
12 11 141 124 131
13 12 139 123 127
14 13 136 120 126
15 14 134 120 124
16 15 131 119 122
17 16 130 119 121
18 17 129 118 121
19 18 128 117 119
20 19 126 117 118
21 20 124 117 118
22 21 124 116 118
23 22 123 116 118
24 23 123 115 116
25 24 122 115 115
26 25 121 115 115
27 26 120 115 115
28 27 119 115 115
29 28 118 115 115
30 29 118 115 115
31 30 118 115 115

 

IX. PERHITUNGAN

Konsentrasi sama dengan ketinggian berbeda. Sedimentasi dengan komposisi suspensi sebagai variabel kontrol.

Tinggi suspensi sama dengan konsentrasi berbeda. Sedimentasi dengan ketinggian suspensi sebagai variabel kontrol.

(ditambahan 100 ml air)

(ditambahan 200 ml air)

Sedimentasi dengan komposisi suspensi sebagai variabel kontrol dan dengan penambahan zat flokulan.

(ditambahan 0,1 flokulan)

(ditambahan 0,2 flokulan)

(ditambahan 0,3 flokulan)

 


Penentuan ketinggian kritis (Hc)

Percobaan 1

H1

Untuk penentuan Slope (-b)

y1 = -0,0813x + 2,8635

-b = -0,0813

b = 0,813

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (Hc-He) = 2,8635

(Hc-0,79)    = e2,8635

Hc – 0,79 = 17,5227

Hc = 18,3127 cm

H2

Untuk penentuan Slope (-b)

y2 = -0.1067x + 3.594

-b = -0,1067

b = 0,1067

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (Hc-He) = 3,594

(Hc-0,69)    = e3,594

Hc – 0,69 = 36.3793

Hc = 37.0693 cm

H3

Untuk penentuan Slope (-b)

y3= -0.0661x + 0.411

-b = -0,0661

b = 0,0661

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (Hc-He) = 0,411

(Hc-0,69)    = e0,411

Hc – 0,69 = 1,5083

Hc = 2,1983 cm

Percobaan 2

H1

Untuk penentuan Slope (-b)

y1 = -0,091x + 4,1326

-b = -0,091

b = 0,091

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (Hc-He) = 4,1326

(Hc-0,78)    = e4,1326

Hc – 0,78 = 62,3397

Hc = 63,1197 cm

H2

Untuk penentuan Slope (-b)

y2 = -0,1976x +3,4031

-b = -0,1976

b = 0,1976

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (Hc-He) = 3,4031

(Hc-0,68)    = e3,4031

Hc – 0,68 = 30,0571

Hc = 30,7371 cm

H3

Untuk penentuan Slope (-b)

y3= -0,0469x +0,0374

-b = -0,0469

b = 0,0469

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (Hc-He) = 0.0374

(Hc-0,67)    = e0,0374

Hc – 0,67 = 0,9632

Hc = 1,6332 cm

Percobaan 3

H1

Untuk penentuan Slope (-b)

y1 = -0,158x + 0,3592

-b = -0,158

b = 0,158

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (H-He)   = 0,3592

(Hc-1,18) = e0,3592

Hc – 1,18= 1,4321

Hc = 2,6121 cm

H2

Untuk penentuan Slope (-b)

y2 = -0.2726x + 0.2451

-b = -0,2726

b = 0,2726

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (Hc-He) = 0,2451

(Hc-1,17) = e0,2451

Hc – 1,17= 1,2777

Hc = 2,4477 cm

H3

Untuk penentuan Slope (-b)

y3= -0,02664x +0,7503

-b = -0,02664

b = 0,02664

Untuk Penentuan Hc (Ketinggian Kritis)

Ln (Hc-He) = -b .t + Ln (Hc-He)

Ln (Hc-He) = 0,7503

(Hc-1,18) = e0,7503

Hc – 1,18 = 2,1176

Hc = 3,2976cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X. HASIL dan PEMBAHASAN PERCOBAANXI

XI. KESIMPULAN

  1. Semakin tinggi suspensi maka waktu yang diperlukan untuk laju pengendapan akan semakin lama, karena jarak jautuhnya endapan lebih jauh sedhingga proses pengendapan berlangsung lebih lama.
  2. Semakin tinggi komposisi suspensi maka laju pengendapan juga semakin tinggi, karena besarnya kecepatan keatas cairan yang dipindahkan dan semakin besar gradien kecepatan dalam suatu fluida, begitupun sebaliknya.
  3. Dengan penambahan zat flokulan akan mempercepat terjadinya pengendapan karena adanya kemampuan zat tersebut untuk membentuk partikel-partikel menjadi suatu flok.
  4. Dari grafik hubungan antara Waktu (menit) vs Ln (H-He) diperoleh nilai ketinggian kritis (Hc)
  • Perobaan I

Tabung 1 = 1,19 cm

Tabung 2 = 1,08 cm

Tabung 3 = 0,97 cm

  • Percobaan II

Tabung 1 = 1,19 cm

Tabung 2 = 1,04 cm

Tabung 3 = 0.96 cm

  • Percobaan III

Tabung 1 = 1,72 cm

Tabung 2 = 1,5 cm

Tabung 3 = 1,55 cm

  • Dari hasil perhitungan yang dilakukan diperoleh nilai ketinggian kritis (Hc) :
  • Perobaan I

Tabung 1 = 18,3127 cm

Tabung 2 = 37.0693 cm

Tabung 3 = 2,1983 cm

  • Percobaan II

Tabung 1 = 63,1197 cm

Tabung 2 = 30,7371 cm

Tabung 3 = 1,6332 cm

  • Percobaan III

Tabung 1 = 2,6121 cm

Tabung 2 = 2,4477 cm

Tabung 3 = 3,2976 cm

DAFTAR PUSTAKA

Buku panduan praktikum Laboratorium Satuan Operasi; Teknik Kimia Politeknik Negeri Ujumg Pandang,

Mangampa Yakoba, Penelitian Akhir “Proses Sedimentasi pada Pengelolahan Air Over Flow Cooling Tower Di PT. PLN (PERSERO) Wilayah VIII Sektor Tello”,

Mc Cabe, Julia C Smith dan Peter Harriot “ Operasi Teknik Kimia “, jilid II tahun 1990.

Perry, J.H, (edr) ; “Chemichal Engginer Handbook “, Eds V, Mc Graw-Hill, New York, 1973.

Foust, A.S, L.A. Wenzel, C.W.Clump, L.Maus, dan L.B. Andersen : “Principles of Unit Operations “, eds 2.

Taggart, A.F. : “Handbooks of Mineral Dressing : Ores and Industrial Minerals ”, New York, 1945.

Halo dunia!

Ini adalah pos pertama Anda. Klik tautan Sunting untuk mengubah atau menghapusnya, atau mulai pos baru. Jika Anda menyukai, gunakan pos ini untuk menjelaskan kepada pembaca mengapa Anda memulai blog ini dan apa rencana Anda dengan blog ini.

Selamat blogging!