laporan d-3 (fix)

LAPORAN

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

SEMESTER GASAL TAHUN AKADEMIK 2013/2014

LEACHING

(D-3)

Disusun Oleh :

Wahyu Ari Widyanto (121110040)

Fadliyaturrahmah (121110065)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA

2013

ii

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

LEACHING

(D-3)

Disusun Oleh :

Wahyu Ari Widyanto (121110040)

Fadliyaturrahmah (121110065)

Yogyakarta, Desember 2013

Disetujui

Asisten PDTK

Fierza Rizky Prasetya

iii

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan berkah-

Nya sehingga kami dapat menyelesaikan laporan praktikum ini dengan lancar.

Laporan Praktikum Dasar Teknik Kimia ini dibuat sebagai salah satu tugas

mata kuliah yang harus diselesaikan dan berkaitan dengan kegiatan praktikum yang

telah dilaksanakan, serta disusun berdasarkan hasil dari praktikum dan referensi yang

telah didapat.

Ucapan terima kasih juga tidak lupa prkatikan ucapkan kepada semua pihak

yang telah membantu dalam kegiatan praktikum, antara lain:

1. Bapak Ir. Gogot Haryono, MT selaku kepala laboratorium PDTK.

2. Fierza Rizky Prasetya sebagai asisten pembimbing.

3. Rekan-rekan yang telah memberikan saran dan kritik dalam penyusunan

laporan ini.

Dalam penyusunan laporan ini, kami sangat menyadari sepenuhnya masih

jauh dari sempurna dan banyak kekurangannya. Oleh karena itu, kami tetap menerima

saran serta kritik yang pembaca berikan untuk hasil yang lebih baik di masa yang

akan datang.

Demikian kata pengantar ini kami sampaikan, kami sangat berharap bahwa

laporan ini dapat bermanfaat bagi penyusun dan semua pihak pembaca.

Yogyakarta, Desember 2013

Penyusun

iv

DAFTAR ISI

Halaman Judul ....................................................................................................... i

Lembar Pengesahan .............................................................................................. ii

Kata Pengantar ...................................................................................................... iii

Daftar Isi................................................................................................................ iv

Daftar Tabel .......................................................................................................... v

Daftar Arti Lambang ............................................................................................. vii

Intisari ................................................................................................................... viii

BAB I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ................................................................................... 1

I.2 Tujuan Percobaan .............................................................................. 2

I.3 Tinjauan Pustaka................................................................................ 2

BAB II. PELAKSANAAN PERCOBAAN

II.1 Bahan dan Alat ................................................................................. 6

II.2 Cara Kerja ........................................................................................ 8

II.3 Analisis Perhitungan ........................................................................ 8

BAB III. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

III.1 Hasil Percobaan .............................................................................. 10

III.2 Pembahasan..................................................................................... 11

BAB IV. KESIMPULAN .................................................................................... 15

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 16

LAMPIRAN .......................................................................................................... 17

v

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Hasil Pengamatan Percobaan .................................................................. 10

Tabel 2. Waktu Leaching dengan Densitas Larutan Garam dan Kadar NaCl ...... 11

Tabel 3. Waktu Leaching dengan Kadar NaCl, Berat Garam Mula-mula,

Berat NaCl Terekstrak, dan Effisiensi .................................................... 12

Tabel 4. Waktu Leaching dengan Y = ln[CAS −CA

CAS −CAO] .............................................. 13

Tabel 5. Hasil Pengamatan .................................................................................... 17

Tabel 6. Waktu Leaching dengan Densitas Larutan Garam ................................. 19

Tabel 7. Kadar NaCl dengan Densitas NaCl pada Masing-masing Suhu ............. 20

Tabel 8. Densitas NaCl dengan Kadar NaCl ......................................................... 21

Tabel 9. Densitas NaCl dengan Berat Larutan Garam Total ................................ 21

Tabel 10. Kadar NaCl dalam Larutan dengan Berat Larutan Garam Total dan

Berat NaCl Terekstrak ............................................................................ 22

Tabel 11. Waktu Leaching dengan Berat Garam Mula-mula, Berat NaCl

Terekstrak, dan Effisiensi ....................................................................... 23

Tabel 12.Waktu Leaching dengan Kadar NaCl dalam Larutan Garam ................ 23

Tabel 13. Menghitung Menggunakan Least Square ............................................. 24

Tabel 14. Menghitung % Kesalahan ..................................................................... 25

vi

Tabel 15. Waktu Leaching dengan Effisiensi Leaching ....................................... 26


Tabel 17. Menghitung % Kesalahan ..................................................................... 28

Tabel 18. T embun dengan Konsentrasi ................................................................ 29


vii

DAFTAR ARTI LAMBANG

A = Luas permukaan partikel (cm2)

CA = Konsentrasi zat padat terlarut A dalam larutan pada saat t (gmol/ml)

CAO = Konsentrasi zat padat terlarut A dalam larutan mula-mula (gmol/ml)

CAS = Konsentrasi zat padat terlarut A dalam larutan pada titik jenuh

(gmol/ml)

k = Kadar NaCl (%)

KL = Koefisien transfer massa (cm/menit)

NA = Kecepatan pelarutan (gmol/liter)

V = Volume pelarut (ml)

𝜼 = Effisiensi (%)

viii

INTISARI

Leaching atau ekstraksi zat padat (solid extraction) merupakan suatu proses

pemisahan fraksi padat yang diinginkan dari fraksi padat yang lainnya dalam suatu

campuran padat-padat dengan menggunakan solvent cair. Dalam hal ini fraksi padat

yang diinginkan bersifat larut dalam solvent sedangkan fraksi padat lainnya tidak

larut.

Prinsip kerja dari operasi leaching adalah mengalirkan solvent cair dalam

campuran garam dapur sampel sehingga konsentrasinya mendekati nol atau habis

terekstraksi. Umpan yang berupa garam dapur di tempatkan dalam tabung sampel,

dimana umpan tersebut dalam keaadan diam (batch). Sedangkan pelarutnya adalah

aquadest yang diuapkan terlebih dahulu dalam labu leher tiga, kemudian uap ini

diembunkan dalam kondensor sebelum menetes dalam tabung sampel. Embun yang

diperoleh berupa air murni digunakan untuk mengekstraksi sampel. Hasil ekstraksi

berupa larutan garam dapur ditampung dalam labu leher tiga dan pelarutnya

diuapkan kembali untuk melanjutkan ekstraksi terhadap sampel.

Setelah diadakan percobaan dengan sampel campuran homogen pasir 10

gram dengan garam dapur 10 gram , maka dengan melakukan perhitungan

didapatkan persamaan dan hasil akhir antara lain : Hubungan antara kadar garam

(NaCl) dengan waktu leaching, dinyatakan dengan persamaan Y = 1.0295x10-3

X2 +

0.02865 X – 0.36343. Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 9.6834 %.

Kemudian hubungan effesiensi leaching dengan waktu dapat dinyatakan dengan

persamaan Y = 0.03289 X2 + 0.7779 X – 10.2651. Dengan persen kesalahan rata-

rata 9.1038 %. Adapun nilai koefisien transfer massa (KL) pada proses leaching ini

sebesar 2.83417x10-3

cm/menit.

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Leaching merupakan salah satu unit operasi yang sudah lama dipakai dalam

industri kimia. Leaching dalam industri kimia memegang peranan penting

terutama dalam suatu unit proses, yaitu unit pemisah, misalnya untuk

memisahkan mineral dari bijih dan batuan (ores). Mineral atau hasil tambang di

alam biasanya ditemukan dalam keadaan yang tidak murni, atau tercampur

dengan senyawa lain. Untuk dapat digunakan pada proses selanjutnya, senyawa

tersebut biasanya diperlukan dalam keadaan murni, sehingga perlu adanya

pemisahan senyawa-senyawa tersebut. Salah satu metode yang digunakan dalam

proses pemisahan itu adalah ekstraksi. Ekstraksi bertujuan untuk mengeluarkan

satu komponen campuran dari zat padat ataupun zat cair dengan bantuan pelarut.

Pelarut asam membuat garam logam terlarut seperti leaching Cu dengan medium

H2SO4 atau NH3, leaching Co dan Ni dengan campuran H2SO4-NH3-O2. Pada

percobaan ini, campuran zat padatan yang dipisahkan adalah campuran garam

dapur (NaCl) dengan pasir sedangkan pelarutnya adalah aquadest. Campuran

garam dapur dan pasir ini mempunyai sifat berpori-pori, sehingga partikel-

partikel garam yang larut dalam aquadest mudah keluar dari pori-pori pasir dan

tidak memerlukan pengadukan. Syarat dari pelarut adalah melarutkan salah satu

konstituen dari campuran padatan yang dipisahkan. Dalam percobaan ini dipakai

pelarut aquadest karena aquadest merupakan pelarut garam dapur yang baik dan

tidak melarutkan pasir. Pasir berfungsi sebagai media untuk memperluas kontak

fasa.

2

I.2 Tujuan Percobaan

1. Mempelajari hubungan antara kadar garam (NaCl) dalam larutan dengan

waktu leaching.

2. Mempelajari hubungan antara effisiensi (garam yang terekstraksi terhadap

garam mula-mula) dengan waktu leaching.

3. Menentukan koefisien transfer massa pada proses leaching.

I.3 Tinjauan Pustaka

Leaching atau ekstraksi zat padat (solid extraction) merupakan suatu proses

pemisahan fraksi padat yang diinginkan dari fraksi padat yang lainnya dalam

suatu campuran padat-padat dengan menggunakan solvent cair. Dalam hal ini

fraksi padat yang diinginkan bersifat larut dalam solvent sedangkan fraksi padat

lainnya tidak larut.

Metode yang dapat dilakukan untuk memisahkan suatu komponen dari

campuran zat padat atau zat cair dengan bantuan pelarut zat cair digolongkan

menjadi dua kategori, yaitu :

1. Leaching atau ekstraksi zat padat (solid extraction), yaitu digunakan untuk

melarutkan zat yang dapat larut dari campurannya dengan zat padat yang tidak

dapat larut.

2. Ekstraksi zat cair (liquid extraction), yaitu digunakan untuk memisahkan dua

zat cair yang saling bercampur dengan menggunakan suatu pelarut yang

melarutkan salah satu dalam campuran tersebut.

Leaching tidak banyak berbeda dari pencucian zat dari hasil filtrasi. Dalam

leaching, kuantitas zat mampu larut (soluble) yang dikeluarkan biasanya lebih

banyak dibandingkan dengan pencucian filtrasi biasa dan sifat-sifat zat padat

mungkin mengalami perubahan dalam operasi leaching. Umpan yang

berbentuk kasar, keras, dan butiran-butiran besar mungkin akan terdisintegrasi

menjadi bubur atau lumpur, bila bahan mampu larut yang terkandung

didalamnya mampu dikeluarkan. (McCabe, 1986)

3

Semakin luas bidang permukaan kontak antara solid dengan solvent maka

solid yang terekstraksi akan lebih banyak atau proses leaching akan berjalan baik.

Leaching dapat dilakukan secara batch dan kontinyu. Pada umumnya leaching

mempunyai tiga langkah yang harus dilakukan yaitu :

1. Pencampuran zat padat dengan campuran yang akan di pisahkan dari

zat penyusun.

2. Penambahan zat terlarut pada langkah pertama yang menyebabkan fase

campuran yang sempurna sehingga perpindahan massa dan panas

berlangsung baik.

3. Pemisahan kedua fase yang telah membentuk kesetimbangan.

Dalam proses leaching dapat dijumpai dua tahap yaitu :

1. Terjadinya kontak antara zat padat dengan zat padat yang akan di pisahkan,

sehingga akan terjadi perpindahan massa dari butiran zat padat ke zat pelarut.

2. Pemisahan yang akan menghasilkan suatu larutan yang merupakan residu

campuran padatan.

Syarat-syarat yang harus diperhatikan agar proses leaching dapat berjalan

dengan baik, yaitu :

1. Campuran padatan harus mempunyai densitas yang lebih besar dari pada

solvent.

2. Campuran padatan bersifat selektif permeabel aktif sehingga terjadi kontak

antara solvent yang membawa partikel-partikel.

3. Campuran padatan mempunyai permukaan aktif sehingga terjadi kontak

antara solvent dan padatan.

4. Partikel yang akan dipisahkan harus bisa keluar dari pori-pori dan dapat larut

dalam solvent.

5. Solvent harus merupakan cairan yang hanya dapat melarutkan konstituen yang

dikehendaki.

Sebelum proses leaching dilakukan, terlebih dahulu harus diperhatikan sifat-

sifat fisika dan kimia dari bahan yang digunakan sebagai umpan. Hal ini

4

diperlukan untuk keperluan dalam menentukan jenis solvent dan macam

peralatan yang digunakan. Maksudnya adalah untuk menghindari kerusakan alat

dan demi kelancaran proses. Disamping itu, faktor lain yang mempengaruhi

jalannya proses adalah faktor tekanan dan suhu, terutama pada proses kelarutan

solute. Sebenarnya pengaruh tekanan pada proses kelarutan solute adalah kecil

dan dapat diabaikan, kecuali pada tekanan tinggi. Pelarut yang digunakan

tergantung dari bahan padat yang akan diekstraksi, karena pada bahan itu terdapat

zat dapat larut juga yang tidak dapat larut. Dengan mengetahui sifat dari bahan

yang akan dipisahkan, maka dapat dipilih pelarut yang sesuai. Proses pelarutan

pada temperatur tinggi akan mempercepat pelarutan solute dalam solvent nya.

Pada temperatur tinggi, viskositas zat menjadi rendah dan difusivitas zat menjadi

besar. Hal ini sangat menguntungkan karena mempercepat pemisahan.(Treybal,

R.E.,1981)

Dalam proses leaching ini, metode operasinya sangat sederhana karena

dilakukan single stage operation dengan anggapan proses berjalan steady state.

Keadaan ini dapat digunakan dengan mengadakan kontak fase antara campuran

zat dan solvent nya sehingga memperoleh kesetimbangan fase. Selain

membutuhkan waktu yang lama, cara ini juga memberikan produk yang terlalau

sedikit, sehingga tidak banyak digunakan. Yang banyak digunakan adalah cara

multi stage operation karena operasinya lebih sempurna dan produk yang

dihasilkan lebih banyak.(Brown,G.G.,1951)

Apabila suatu bahan akan dipisahkan dari padatan menuju pelarut, maka

kecepatan transfer massa dari permukaan zat padat menuju cairan adalah faktor

kontrol. Hal ini sesungguhnya tidak berlawanan atau berbeda dalam fase padat

tersebut adalah suatu bahan murni. Persamaan ini akan diperoleh jika terjadi

sistem batch.

5

Kecepatan transfer massa zat terlarut A yang akan dipisahkan terhadap larutan

dengan volume (m3) adalah

𝑁𝐴

𝐴= 𝐾𝐿 (𝐶𝐴𝑆 − 𝐶𝐴) ………….. (1)

Neraca massa zat A pada cairan di sekitar alat ekstraktor proses dapat

dinyatakan dengan :

M. in – M. out – M. reaksi = M. acc

0 − KL . A. CAS − CA − 0 = V.dC A

dt

− V.dC A

dt= KL . A. CAS − CA

− V.dC A

dt= NA = KL . A. CAS − CA

Diintegralkan dari t = 0 dan CA= CAO terhadap t = t dan CA= CA

− dC A

CAS −CA

CA

CAO =

KL .A

V dt

t

0 ………….. (2)

− lnCAS −CA

CAS −CAO =

KL .A

V . t ………….. (3)

Hal ini diasumsikan :

1. Ukuran benda padat berpori tetap

2. Luas permukaan kontak tiap satuan volume padatan tetap memiliki nilai

KL .A

V didapat dengan membuat grafik hubungan antara :

− lnCAS −CA

CAS −CAO Vs t

6

BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN

II.1 Bahan dan Alat

a) Bahan yang digunakan :

1. NaCl (garam dapur)

2. Pasir

3. Aquadest

7

b) Alat yang digunakan :

1. Pemanas 9. Pompa vakum

2. Termometer 10. Statif

a. Titik didih 11. Labu penampung

b. Titik embun 12. Pipet volume

3. Labu leher tiga 13. Gelas beker

4. Isolasi 14. Piknometer

5. Pendingin balik 15. Stopwatch

6. Tabung pengaman 16. Kertas saring

7. Kran

8. Tabung sampel

Gambar 1. Rangkaian Alat

Leaching

8

II.2 Cara Kerja

1. Menera piknometer.

2. Menimbang pasir dan NaCl dengan berat 10 gram.

3. Mencampur pasir dan garam dapur serta membungkusnya dengan kertas

saring kemudian mengukur dimensinya selanjutnya memasukkan ke dalam

tabung sampel.

4. Mengisi labu leher tiga dengan aquadest sebanyak 300 ml.

5. Menghidupkan pendingin balik kemudian menyalakan pemanas sampai

aquadest mendidih dan menguap hingga uap melewati pendingin dan

mengembun.

6. Mencatat titik embun, titik didih, dan waktu mula-mula leaching pada saat

tetesan pertama menetes ke dalam tabung sampel.

7. Mematikan pemanas setelah selang waktu 10 menit.

8. Mengalirkan larutan garam yang terekstraksi ke dalam labu leher tiga dengan

membuka kran penjepit.

9. Menghidupkan pompa vakum untuk menghisap ekstrak yang masih tertinggal

sampai tidak ada lagi ekstrak yang keluar dari tabung sampel, kemudian

mematikan pompa vakum dan menutup kran kembali.

10. Mengambil larutan garam dari labu leher tiga secukupnya dan didinginkan

lalu memasukkannya dalam piknometer pada suhu sesuai dengan suhu

peneraan piknometer dan menimbang untuk mengetahui berat larutan.

11. Mengukur rapat massa atau densitas larutan garam.

12. Mengulangi langkah-langkah di atas sampai didapatkan berat larutan garam

yang konstan.

II.3 Analisis Perhitungan

1. Perhitungan untuk peneraan piknometer

a. Suhu aquadest = t °C

b. Berat piknometer kosong = A gram

9

c. Berat piknometer + aquadest = B gram

d. Berat aquadest = (B-A) gram

e. Densitas aquadest pada suhu t°C = ρ gram/ml

f. Volume aquadest = Volume piknometer = (B-A)/ ρ ml

2. Perhitungan untuk mencari densitas larutan garam

a. Berat piknometer kosong = A gram

b. Berat larutan garam + piknometer = D gram

c. Berat larutan garam = (D-A) gram

d. Densitas larutan garam (ρ larutan garam) = (D−A)

(B−A) gram/ml

3. Perhitungan mencari kadar NaCl

Dihitung dengan korelasi antara densitas, suhu, dan kadar NaCl (data Table

2-90, Perry’s Chemical Engineering Handbook)

4. Perhitungan mencari berat larutan garam total

Wt = ρ larutan garam x volume pelarut

Digunakan volume pelarut, karena garam yang masuk ke dalam labu leher

tiga hanya sedikit sehingga volume dalam labu leher tiga dianggap tetap

(konstan).

5. Perhitungan mencari berat NaCl terekstraksi

Dapat dicari dengan rumus :

Berat terekstraksi = Wt x k %

6. Perhitungan mencari effisiensi leaching

Effisiensi leaching (𝜼) = Berat garam terekstraksi

Berat garam mula −mula x 100%

10

BAB III

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

III.1 Hasil Percobaan

Berat garam (NaCl) : 10.0656 gram

Berat pasir : 10.0051 gram

Volume aquades dalam labu : 300 ml

Berat piknometer + aquades : 41.6828 gram

Berat piknometer kosong : 16.5900 gram

Berat aquades dalam piknometer : 25.0928 gram

Densitas aquades : 0.9962305 gr/ml

Volume piknometer : 25.18775 ml

Dimensi padatan : 7.1 x 3.5 x 1.5 cm

Suhu aquades : 28 °C

Tabel 1. Hasil Pengamatan Percobaan

No. Waktu

(menit)

Suhu (°C) Berat Pikno +

Larutan Garam (gr) T didih T embun

1. 10 97 31.1 41.6866

2. 20 98.5 31.1 41.7881

3. 30 98 31.5 41.9163

4. 40 99 31.7 42.1272

5. 50 98.3 31.1 42.3164

11

III.2 Pembahasan

Dari data yang diperoleh berdasarkan hasil percobaan, maka didapatkan

densitas larutan garam dan kadar NaCl setiap 10 menit.

Tabel 2. Waktu Leaching dengan Densitas Larutan Garam dan Kadar NaCl

No. Waktu ρ Larutan Garam

Kadar NaCl (%) (menit) (gr/ml)

1 10 0.996381 0.04104

2 20 1.000411 0.61724

3 30 1.005501 1.345

4 40 1.013874 2.53741

5 50 1.021385 3.6019

Dari data tersebut digunakan untuk membuat grafik hubungan antara waktu

leaching terhadap kadar NaCl dengan persamaan garis Y = 1.0295x10-3

X2 +


Dari grafik diketahui bahwa semakin lama waktu leaching maka akan semakin

besar pula kadar NaCl dalam larutan yang diperoleh, karena waktu kontak

semakin lama sehingga jumlah garam terlarut semakin besar.

y = 0.001x2 + 0.028x - 0.363R² = 0.997

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 10 20 30 40 50 60

Kad

ar N

aCl (

%)

Waktu (menit)

Y Data

Y Hitung

Gambar 2. Hubungan antara Waktu Leaching Vs Kadar NaCl

12

Berdasarkan data yang diperoleh didapatkan nilai effisiensi leaching untuk

setiap waktu 10 menit.

Tabel 3. Waktu Leaching dengan Kadar NaCl, Berat Garam Mula-mula, Berat

NaCl Terekstrak, dan Effisiensi

No.

Waktu Kadar NaCl

(%)

Berat Berat NaCl Effisiensi

(menit) Garam Mula-mula

(gr) Terekstrak (gr) (%)

1 10 0.04104 10.0656 0.1227 1.219

2 20 0.61724 10.0656 1.8525 18.40427

3 30 1.345 10.0656 4.0572 40.308

4 40 2.53741 10.0656 7.7178 76.67501

5 50 3.6019 10.0656 11.0368 109.64870

Dari data diatas digunakan untuk membuat grafik hubungan antara waktu

leaching terhadap effisiensi leaching dengan persamaan garis Y = 0.03289 X2 +


y = 0.032x2 + 0.778x - 10.26R² = 0.997

0.000

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

0 10 20 30 40 50 60

Effi

sie

nsi

(%

)

Waktu (menit)

Y Data

Y Hitung

Gambar 3. Hubungan antara Waktu Leaching Vs Effisiensi Leaching

13

Dengan melihat grafik diatas dapat diketahui bahwa semakin lama waktu

leaching, maka akan semakin besar effisiensi yang diperoleh, hal ini juga

disebabkan oleh garam yang terekstraksi atau terlarut semakin besar.

Tabel 4. Waktu Leaching dengan Y = -ln[CAS −CA

CAS −CAO]

No. CA (CAS-CA)/

Y X X.Y X^2 (CAS-CA0)

1 0.017032 0.9724153 0.02797 10 0.27972 100

2 0.017101 0.9723038 0.02809 20 0.56174 400

3 0.017188 0.9721715 0.02822 30 0.84669 900

4 0.017331 0.9719441 0.02846 40 1.13828 1600

5 0.01746 0.9717231 0.02868 50 1.43422 2500

Σ 0.14142 150 4.26066 5500

Dari data Tabel 4, bila dibuat perhitungan akan diperoleh besarnya koefisien

transfer massa (KL) yaitu 2.83417x10-3

cm

menit

Dari perhitungan didapat rata-rata persen kesalahan yang cukup besar, hal ini

dikarenakan pada percobaan pertama, belum semua garam yang terekstraksi

masuk ke dalam labu leher tiga untuk diambil sampel dan ditimbang. Sehingga

perbedaan nilai data dengan hasil perhitungan berbada cukup jauh.

Pada data percobaan nomor 5, didapatkan nilai effisiensi melebihi 100 %, hal

ini disebabkan karena berat garam yang terekstraksi melebihi berat garam mula-

mula. Pada pengukuran berat piknometer + larutan garam untuk data nomor 5,

dilakukan dua kali pengisian larutan garam ke dalam piknometer karena pada

pengisian pertama pada suhu 28 °C piknometer belum terisi penuh. Kemudian

piknometer didinginkan kembali sampai suhu di bawah 28 °C. Setelah itu

dilakukan pengisian sampai penuh dengan larutan garam yang ada di dalam

labu leher tiga secara langsung tanpa pendinginan, piknometer tersebut

langsung ditimbang tanpa mengukur suhu nya kembali, sehingga didapatkan

14

nilai densitas larutan garam yang tidak sesuai untuk perhitungan dan

menghasilkan nilai effisiensi melebihi 100%.

15

BAB V

KESIMPULAN

Dengan mengambil data hasil pengamatan dan hasil perhitungan maka dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Semakin lama waktu leaching maka akan semakin besar pula kadar NaCl

dalam larutan yang diperoleh, karena waktu kontak semakin lama sehingga

jumlah garam terlarut semakin besar. Dari grafik hubungan antara waktu

leaching terhadap kadar NaCl didapatkan persamaan garis Y = 1.0295x10-3

X2

+ 0.02865X – 0.36343. Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 9.6834 %.

2. Semakin lama waktu leaching, maka akan semakin besar effisiensi yang

diperoleh, hal ini juga disebabkan oleh garam yang terekstraksi atau terlarut

semakin besar. Dari grafik hubungan antara waktu leaching terhadap

effisiensi leaching didapatkan persamaan garis Y = 0.03289X2 + 0.7779X –

10.2651. Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 9.1038 %.

3. Besarnya koefisien transfer massa (KL) yaitu 2.83417x10-3

cm/menit.

16

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G. 1951. “Unit Operation”. Third Printing. John Wiley & Sons, Inc. New

York.

McCabe, W.L. 1986. “Operasi Teknik Kimia’. Jilid 2. Erlangga, Jakarta.

Perry, Robert H and Green Don W. 2008. “PERRY’S CHEMICAL ENGINEERS’

HANDBOOK”. 8th

Edition. McGraw-Hill Companies, Inc. New York

Treyball. 1981. “Mass Transfer Operation”. Third Edition. McGraw Hill Book

Company, New York.

17

LAMPIRAN

JURNAL PRAKTIKUM

(D-3)

LEACHING

Berat garam (NaCl) : 10.0656 gram

Berat pasir : 10.0051 gram

Volume aquades dalam labu : 300 ml

Berat piknometer + aquades : 41.6828 gram

Berat piknometer kosong : 16.5900 gram

Berat aquades dalam piknometer : 25.0928 gram

Densitas aquades : 0.9962305 gr/ml

Volume piknometer : 25.18775 ml

Dimensi padatan : 7.1 x 3.5 x 1.5 cm

Suhu aquades : 28 °C

Tabel 5. Hasil Pengamatan

No. Waktu (menit)

Suhu (°C) Berat Pikno + Larutan Garam (gr) T didih T embun

1. 10 97 31.1 41.6866

2. 20 98.5 31.1 41.7881

3. 30 98 31.5 41.9163

4. 40 99 31.7 42.1272

5. 50 98.3 31.1 41.3164

18

302 − 301

302 − 300=

0.995948 − x

0.995948 − 0.996513

x = 0.9962305

1. Menera Piknometer

Berat piknometer + aquadest = 41.6828 gram

Berat piknometer kosong = 16.5900 gram

Berat aquadest = 25.0928 gram

ρ aquadest pada suhu 28 °C dapat dicari dari Perry’s Chemical Engineering

Handbook 8th

ed. Table 2-30

ρ aquadest pada suhu 300 K = 0.996513 gr/ml

ρ aquadest pada suhu 302 K = 0.995948 gr/ml

maka ρ aquadest pada suhu 28 °C = 301 K dicari dengan interpolasi

Maka ρ aquadest pada suhu 28 °C = 301 K adalah 0.9962305 gr/ml.

Volume piknometer = berat aquadest

ρ aquadest

= 25.0928 gr

0.9962305 gr /ml

= 25.18775 ml

0.995948 x 0.996513

302

301

300

19

2. Densitas larutan NaCl

Untuk data nomor 1 pada Tabel 1

Berat piknometer + larutan garam = 41.6866 gram

Berat piknometer kosong = 16.5900 gram

Berat larutan garam = 25.0966 gram

ρ larutan garam = berat larutan garam

volume piknometer

= 25.0966 gr

25.18775 ml

= 0.996381 gr/ml

Dengan cara yang sama akan diperoleh data untuk percobaan lain :

Tabel 6. Waktu Leaching dengan Densitas Larutan Garam

No. Waktu ρ Larutan Garam

(menit) (gr/ml)

1 10 0.996381

2 20 1.000411

3 30 1.005501

4 40 1.013874

5 50 1.021385

3. Kadar NaCl dalam larutan

Dari Perry’s Chemical Engineering Handbook 8th

ed. Table 2-90 didapat data.

Pada kadar 1 %.

Pada T = 25 °C, densitas NaCl = 1.00409 gr/ml.

Pada T = 40 °C, densitas NaCl = 0.99908 gr/ml.

Pada T = 28 °C dapat dicari dengan interpolasi

20

40 − 28

40 − 25=

0.99908 − x

0.99908 − 1.00409

x = 1.003088

2 − 1

2 − x=

1.010082 − 1.003088

1.010082 − 0.996381

x = 0.04104

Maka densitas larutan NaCl pada suhu 28 °C dengan kadar 1% adalah

1.003088 gr/ml.

Dengan cara yang sama akan diperoleh densitas larutan NaCl pada kadar 2%,

4%, 8%, dan 12% pada suhu 28 °C

Tabel 7. Kadar NaCl dengan Densitas NaCl pada Masing-masing Suhu

No. Kadar NaCl (%) Densitas Larutan NaCl (gr/ml)

25 °C 28 °C 40 °C

1 1 1.00409 1.003088 0.99908

2 2 1.01112 1.010082 1.00593

3 4 1.02530 1.024194 1.01977

4 8 1.05412 1.052892 1.04798

5 12 1.08365 1.082318 1.07699

Menghitung kadar NaCl dalam larutan pada densitas tertentu pada 28 °C.

Untuk data percobaan 1, pada densitas 0.996381 gr/ml.

0.99908 x 1.00409

40

28

25

1.010082 1.003088 0.996381

2

1

x

21

Maka kadar NaCl dalam larutan pada densitas 0.996381 gr/ml adalah

0.04104%.


Tabel 8. Densitas NaCl dengan Kadar NaCl

ρ Larutan Garam Kadar NaCl (%)

(gr/ml)

0.996381 0.04104

1.000411 0.61724

1.005501 1.345

1.013874 2.53741

1.021385 3.6019

4. Berat Larutan Garam Total

Wt = ρ Larutan Garam x Volume Pelarut

Pada percobaan 1 :

Wt = 0.996381 gr

ml x 300 ml

= 298.9143 gr

Dengan cara yang sama akan diperoleh data untuk percobaan yang lain :

Tabel 9. Densitas NaCl dengan Berat Larutan Garam Total

ρ Larutan Garam Berat Larutan

(gr/ml) Garam Total (gr)

0.996381 298.9143

1.000411 300.12327

1.005501 301.65021

1.013874 304.16214

1.021385 306.41562

22

5. Berat Larutan NaCl yang Terekstraksi

Berat terekstraksi = Wt x kadar NaCl dalam larutan

Pada percobaan 1 :

Berat terekstraksi = 298.9143 gr x 0.04104 %

= 0.1227 gr


Tabel 10. Kadar NaCl dalam Larutan dengan Berat Larutan Garam Total dan

Berat NaCl Terekstrak

No. Kadar NaCl (%) Berat Larutan Berat NaCl

Garam Total (gr) Terekstrak (gr)

1 0.04104 298.9143 0.1227

2 0.61724 300.12327 1.8525

3 1.345 301.65021 4.0572

4 2.53741 304.16214 7.7178

5 3.6019 306.41562 11.0368

6. Effisiensi Leaching

Untuk mencari effisiensi leaching dapat dilakukan dengan rumus:

Effisiensi leaching (𝜼) = Berat garam terekstraksi

Berat garam mula −mula x 100%

Pada percobaan 1 :

𝜼 = 0.1227 gr

10.0656 gr x 100%

= 1.219 %

23


Tabel 11. Waktu Leaching dengan Berat Garam Mula-mula, Berat NaCl

Terekstrak, dan Effisiensi

7. Mencari % Kesalahan

a. Hubungan waktu leaching dengan kadar garam dalam larutan

Tabel 12. Waktu Leaching dengan Kadar NaCl dalam Larutan Garam

Waktu Kadar NaCl (%)

(menit)

10 0.04104

20 0.61724

30 1.345

40 2.53741

50 3.6019

Dari data-data di atas tersebut dapat dibuat persamaan garis lurus yang

merupakan hubungan antara kadar garam dalam larutan dengan waktu

leaching dengan persamaan garis polynomial orde 2:

Y = a X2 + b X + c

Dimana Y = kadar garam, X = waktu, a, b, dan c = konstanta

No. Waktu

Kadar NaCl (%) Berat Berat NaCl Effisiensi

(menit) Garam Mula-mula (gr) Terekstrak (gr) (%)

1 10 0.04104 10.0656 0.1227 1.219

2 20 0.61724 10.0656 1.8525 18.40427

3 30 1.345 10.0656 4.0572 40.308

4 40 2.53741 10.0656 7.7178 76.67501

5 50 3.6019 10.0656 11.0368 109.64870

24

Dengan metode Least Square, yaitu :

ΣY = a ΣX2 + b ΣX + n c …………………(4)

ΣXY = a ΣX3 + b ΣX

2 + c ΣX …………...…….(5)

ΣX2Y = a ΣX

4 + b ΣX

3 + c ΣX

2 …….………..….(6)

Tabel 13. Menghitung Menggunakan Least Square

X Y X2 X

3 X

4 X.Y X

2.Y

10 0.04104 100 1000 10000 0.4104 4.104

20 0.61724 400 8000 160000 12.3448 246.896

30 1.345 900 27000 810000 40.35 1210.5

40 2.53741 1600 64000 2560000 101.4964 4059.856

50 3.6019 2500 125000 6250000 180.095 9004.75

Σ 150 8.14259 5500 225000 9790000 334.6966 14526.11

Sehingga persamaannya menjadi :

8.14259 = 5500 a + 150 b + 5 c ……….(4)

334.6966 = 225000 a + 5500 b + 150 c ……….(5)

14526.11 = 9790000 a 225000 b + 5500 c ……….(6)

Eliminasi persamaan (4) dan (5)

8.14259 = 5500 a + 150 b + 5 c x 30

334.6966 = 225000 a + 5500 b + 150 c x 1

Mendapat persamaan :

-90.4189 = -60000 a – 1000 b ……….(7)


334.6966 = 225000 a + 5500 b + 150 c x 110

14526.11 = 9790000 a 225000 b + 5500 c x 3

25


-6761.704 = -4620000 a – 70000 b ……….(8)


-90.4189 = -60000 a – 1000 b x 70

-6761.704 = -4620000 a – 70000 b x 1

Mendapatkan nilai a dan b, yaitu :

a = 1.0295x10-3

b = 0.02865

a dan b dimasukkan ke persamaan 4 mendapat c, yaitu :

c = -0.36343

Jadi didapatkan persamaan :

Y = 1.0295x10-3

X2 + 0.02865 X – 0.36343

Dengan persamaan di atas dapat dihitung persen kesalahan :

% kesalahan = Y Data −Y Hitung

Y Data x 100%

Tabel 14. Menghitung % Kesalahan

No. X Y Data Y Hitung % Kesalahan

1 10 0.04104 0.02602 36.598

2 20 0.61724 0.62137 0.669

3 30 1.345 1.42262 5.771

4 40 2.53741 2.42977 4.242

5 50 3.6019 3.64282 1.136

Σ 48.417

% kesalahan rata-rata = 48.417 %

5 = 9.6834 %

26

b. Hubungan Waktu Leaching dengan Effisiensi Leaching

Tabel 15. Waktu Leaching dengan Effisiensi Leaching

Waktu Effisiensi

(menit) (%)

10 1.219

20 18.40427

30 40.308

40 76.67501

50 109.64870

Dari data-data di atas tersebut dapat dibuat persamaan garis lurus yang

merupakan hubungan antara kadar garam dalam larutan dengan waktu

leaching dengan persamaan garis polynomial orde 2:

Y = a X2 + b X + c

Dimana Y = kadar garam, X = waktu, a, b, dan c = konstanta

Dengan metode Least Square, yaitu :

ΣY = a ΣX2 + b ΣX + n c …………………(9)

ΣXY = a ΣX3 + b ΣX

2 + c ΣX …………...…….(10)

ΣX2Y = a ΣX

4 + b ΣX

3 + c ΣX

2 …….………..….(11)


X Y X2 X

3 X

4 X.Y X

2.Y

10 1.219 100 1000 10000 12.19003 121.9003

20 18.40427 400 8000 160000 368.0854 7361.707

30 40.308 900 27000 810000 1209.227 36276.82

40 76.67501 1600 64000 2560000 3067 122680

50 109.64870 2500 125000 6250000 5482.435 274121.8

Σ 150 246.25457 5500 225000 9790000 10138.94 440562.2

27

Sehingga persamaannya menjadi :

246.25457 = 5500 a + 150 b + 5 c ……….(9)

10138.94 = 225000 a + 5500 b + 150 c ……….(10)

440562.2 = 9790000 a 225000 b + 5500 c ……….(11)


246.25457 = 5500 a + 150 b + 5 c x 30

10138.94 = 225000 a + 5500 b + 150 c x 1


-2751.3029 = -60000 a – 1000 b ……….(12)


10138.94 = 225000 a + 5500 b + 150 c x 110

440562.2 = 9790000 a +225000 b + 5500 c x 3


-206403.2 = -4620000 a – 70000 b ……….(13)


-2751.3029 = -60000 a – 1000 b x 70

-206403.2 = -4620000 a – 70000 b x 1

Mendapatkan nilai a dan b, yaitu :

a = 0.03289

b = 0.7779

a dan b dimasukkan ke persamaan 9 mendapat c, yaitu :

c = -10.2651

Jadi didapatkan persamaan :

Y = 0.03289 X2 + 0.7779 X – 10.2651

Dengan persamaan di atas dapat dihitung persen kesalahan :

% kesalahan = Y Data −Y Hitung

Y Data x 100%

28

Tabel 17. Menghitung % Kesalahan

No. X Y Data Y Hitung % Kesalahan

1 10 1.219 0.8029 34.135

2 20 18.40427 18.4489 0.243

3 30 40.30758 42.6729 5.868

4 40 76.67501 73.4749 4.174

5 50 109.64870 110.8549 1.100

Σ 45.519

% kesalahan rata-rata = 45.519 %

5 = 9.1038 %

8. Menentukan Koefisien Transfer Massa

Menggunakan persamaan sebagai berikut

− lnCAS − CA

CAS − CAO =

𝐾𝐿 . A

V . t

Dengan persamaan pendekatan, yaitu Y= a + bX

Misal :

Y = − lnCAS −CA

CAS −CAO X = t

b = 𝐾𝐿 .A

V a = 0

Dari Perry’s Chemical Engineer’s Handbook Table 2-122 didapat kelarutan

NaCl dalam air yaitu :

Untuk data T embun nomor 1

Pada T = 30 °C, kelarutan = 36.09 gr NaCl/gr aquadest

Pada T = 40 °C, kelarutan = 36.37 gr NaCl/gr aquadest

29

40 − 31.1

40 − 30=

36.37 − x

36.37 − 36.09

x = 36.1208

Pada T = 31.3 °C, kelarutan dapat dicari dengan interpolasi

Maka kelarutan NaCl dalam aquadest pada T = 31.3 °C adalah 36.1208 gr/ml

Dan BM NaCl = 58.5 gr/gmol

CAS = Kelarutan

BM NaCl

= 36.1208 gr /ml

58.5 gr /gmol = 0.61745 gmol/ml

Dengan cara yang sama diperoleh data berikut

Tabel 18. T embun dengan Konsentrasi

No. T embun CAS

(°C) (gmol/ml)

1 31.1 0.6145564

2 31.1 0.6145564

3 31.5 0.6146685

4 31.7 0.6147245

5 31.1 0.6145564

CAO = 0 gmol/ml

CA =

Densitas NaCl

BM NaCl

36.37 x 36.09

40

31.1

30

30

Pada data percobaan 1:

CA = 0.996381 gr /ml

58.5 gr /gmol = 0.017032 gmol/ml

Dengan cara yang sama diperoleh


No. CA (CAS-CA)/

Y X X.Y X2

(CAS-CAO)

1 0.017032 0.9724153 0.02797 10 0.27972 100

2 0.017101 0.9723038 0.02809 20 0.56174 400

3 0.017188 0.9721715 0.02822 30 0.84669 900

4 0.017331 0.9719441 0.02846 40 1.13828 1600

5 0.01746 0.9717231 0.02868 50 1.43422 2500

Σ 0.14142 150 4.26066 5500

Dari data diatas dapat dibuat regresi linier sebagai berikut :

ΣY = b ΣX 0.14142 = 150 b

ΣX.Y = b ΣX2

4.26066 = 5500 b

Eliminasi kedua persamaan diatas

0.14142 = 150 b

4.26066 = 5500 b

-4.11924 = -5350 b

b = 7.6995x10-4

b = KL .A

V KL =

b . V

A

Dimensi padatan, p = 7.1 cm; l = 3.5 cm; t = 1.5 cm

A = 2(pxl) + 2(pxt) + 2(lxt)

= 2(7.1 cm x 3.5 cm) + 2(7.1 cm x 1.5 cm) + 2(3.5 cm x 1.5 cm)

A = 81.5 cm2

31

V = 300 ml

KL = 7.6995x10−4 . 300

81.5

= 2.83417x10-3

cm/menit

Jadi, besarnya koefisien transfer massa adalah 2.83417x10-3

cm/menit.

32

PERTANYAAN DAN JAWABAN

1. Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi proses leaching ? Dan bagaimana

mekanismenya ?

Penanya : Fahmi Ridha Rahmawan (121110135)

Secara umum, faktor-faktor yang berpengaruh dalam proses leaching antara

lain :

a. Jenis pelarut

Jenis pelarut harus sesuai dengan padatan yang akan kita ekstraksi dan

harus hanya bisa melarutkan salah satu bahan dari campuran bahan padat.

b. Temperatur

Kenaikan temperatur akan meningkatkan jumlah zat terlarut ke dalam

pelarut. Temperatur pada proses ekstraksi memang terbatas hingga suhu

titik didih pelarut yang digunakan.

c. Ukuran partikel

Ukuran partikel mempengaruhi kecepatan ekstraksi. Semakin kecil

ukuran partikel maka area terbesar antara padatan terhadap cairan

memungkinkan terjadi kontak secara tepat. Semakin besar partikel, maka

cairan yang akan mendifusi akan memerlukan waktu yang relatif lama.

Mekanisme proses leaching pada umumnya solvent ditransfer dari larutan ke

permukaan solid, kemudian terdifusi ke dalam solid, solute yang berada di dalam

solid akan larut oleh solvent kemudian terdifusi menjadi campuran solute-solvent

ke permukaan solid dan ditransfer keluar/ke dalam larutan solvent.

2. Jelaskan maksud dari sifat selektif permeable aktif pada bahan padat !

Penanya : Muhammad Fahri (121110038)

Selektif permeable artinya membran hanya dapat dilalui oleh molekul-

molekul tertentu. Dalam proses leaching terdapat dua peristiwa, yaitu difusi dan

osmosis. Difusi adalah peristiwa mengalirnya atau berpindahnya suatu zat dalam

33

pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah.

Perbedaan konsentrasi tersebut dinamakan gradient konsentrasi. Sedangkan

osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeable selektif dari bagian

yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat (bahan padat).

3. Mengapa pada proses leaching, solvent nya harus diuapkan terlebih dahulu

kemudian diembunkan kembali ?

Penanya : Daniel Thirta Utama (121110116)

Penguapan solvent kemudian dilanjutkan dengan pengembunan dimaksudkan

agar solvent yang berkontak langsung dengan bahan padat merupakan solvent

murni yaitu aquadest. Karena setelah siklus pertama, larutan di dalam labu leher

tiga sudah bukan hanya aquadest saja, tetapi sudah tercampur oleh larutan garam

hasil ekstraksi. Sehingga aquadest murni harus diuapkan terlebih dahulu untuk

memisahkannya dari larutan garam kemudian diembunkan kembali untuk

dikontakkan dengan bahan padat.

laporan d-3 (fix)

Documents