sedimentasi 7.2

8/10/2019 SEDIMENTASI 7.2

1/15

PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA

SEDIMENTASI

I. TUJUAN

1.

Memperoleh ketinggian awal, dan ketinggian endapan setiap 5 detik

sampai diperoleh ketinggian konstan untuk masing-masing bahan pada

variabel-variabel konsentrasi.

2.

Plot grafik data waktu t (detik) sebagai absis dan ketinggian endapan Z

(cm) sebagai ordinat untuk:

a) Menganalisis pengaruh konsentrasi pada masing-masing bahan.

b)

Menganalisis pengaruh perbedaan jenis partikel/bahan pada masing-

masing konsentrasi.

c) Menganalisis pengaruh perbedaan ukuran partikel pada masing-

masing bahan dengan konsentrasi masing-masing.

3. Menentukansettling velocity(vs) pada masing-masing jenis bahan untuk

masing-masing konsentrasi berdasarkan grafik-grafik tersebut.

II.

DASAR TEORI

Sedimentasi merupakan proses pemisahan larutan suspensi menjadi

fluida jernih (supernatant) dan slurry yang mengandung padatan lebih

tinggi. Larutan suspensi terdiri dari campuran fase cair dan fase padat yang

bersifat settleable (dapat diendapkan karena perbedaan densitas antara

fasenya). (Tivany Silvia,dkk, 2013)

Ketika sebuah partikel yang berjarak dekat dari dinding dan dari

partikel lainnya, kemudian ada sesuatu yang jatuh dari atasnya maka tidak

mempengaruhi, proses ini disebut free settling. Ketika partikel terlalu

penuh dan padat, sehingga proses ini disebut hindered settling. Sedangkan

jika pemisahan sebuah partikel slurry atau suspense berdasarkan

gravitasnya disebut sedimentasi (Geankoplis, 2003).

Untuk pemindahan partikel pejal atau padat dari fluida, ada tiga gaya

yang menggerakkannya yaitu gaya gravitasi kearah bawah, gaya Buoyant

kearah atas dan gaya perlawanan yang arahnya berlawanan dengan


2/15

gerakan partikel. Kita akan mempertimbangkan massa dari partikel dengan

kecepatan relative terhadap fluida. Densitas dari partikel solid dan densitas

cairannya.

Gaya Buoyant pada partikel:

Gaya gravitasi atau gaya luar dari partikel:

Gaya dorong pada partikel:

Resultan gaya yang terjadi:

(Geankoplis, C.J., 2003)

Ketika slurrry dicairkan diendapkan oleh gravitasi menjadi fluida

yang lebih jernih dan slurry dengan konsentrasi yang lebih tinggi, proses

ini disebut sedimentasi atau terkadang disebut juga thickening. Uji secara

batch dilakukan untuk menggambarkan mekanisme pengendapan dan

metode penentuan kecepatan pengendapan.Pada awal sedimentasi batch,

konsentrasi padatan sepanjang silinder uniform. Segera setelah proses

mulai, seluruh partikel suspensi solid jatuh bebas melalui fluida pada

kecepatan maksimumnya dibawah, kondisi hindered settling yang ada.Partikel-partikel padat jatuh bebas pada kecepatan yang sama dan

membentuk garis pembatas tajam antara cairan jernih supernatant dan

zona suspensi serta slurry. Didalam slurry yang mengandung partikel-

partikel ukuran berbeda, partikel-partikel yang lebih besar akan

mengendap lebih cepat dan mulai menumpuk, dimana zona D dan zona

transisi C yang mengandung padatan yang bervariasi antara konsentrasi

zona B dan zona D mulai nampak. Setelah pengendapan lebih jauh atau

pada kondisi kecepatan pengendapan kompresinya, zona B dan zona C

tidak nampak tetapi hanya terdapatslurrypekat pada zona D (Geankoplis,

C.J., 2003).


3/15

Gambar II.1 Sedimentasi batch: (a) original uniform suspension, (b)

zones of settling after agiven time, (c) compression of zone D after zones

and C disappear, (d) clear liquid interface height z versus time of settling.

(Geankoplis, C.J., 2003).

Kecepatan pengendapan dapat ditentukan dengan mengamati tinggi

interface (antarfase) sebagai fungsi waktu yang diberikan dan

menggambarkan tangen pada kurva yang diperoleh dari :

Slopedz/dt=V1

Pada point ini, tinggi dan adalah intercept tangen pada kurva

tersebut. Kecepatan pengendapan (sedimentation rate) :

Keterangan:

V1 : Kecepatan pengendapan (cm/menit)

: Tinggi interface 1(cm)

: Tinggi interface 2 (cm)

t1 : Waktu pengendapan (menit)

(Tivany Silvia,dkk, 2013)

Pada proses sedimentasi terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi

proses sedimentasi diantaranya adalah kosentrasi. Semakin besarnya

konsentrasi, gaya gesek yang dialami partikel karena partikel lain semakin

besar sehingga drag force-nya pun semakin besar. Hal ini disebabkan

karena dengan semakin besarnya konsentrasi berarti semakin banyak

jumlah partikel dalam suatu suspensi yang menyebabkan bertambah gaya

gesek antara suatu partikel dengan partikel yang lain.Drag force atau gaya


4/15

seret ini bekerja pada arah yang berlawanan dengan gerakan partikel dalam

fluida. Dalam hal ini gaya drag ke atas dan gerakan partikel ke bawah.

Gaya seret ini disebabkan oleh adanya transfer momentum yang arahnya

tegak lurus permukaan partikel dalam bentuk gesekan. Maka dengan

adanya drag force yang arahnya berlawanan dengan arah partikel ini akan

menyebabkannya total untuk mengendapkan partikel gerakan partikel

menjadi lambat karena semakin kecilnya gaya total ke bawah sehingga

kecepatan pengendapan semakin turun. (Tivany Silvia,dkk, 2013

III. ALAT DAN BAHAN

A.

ALAT

1. Gelas ukur 100 ml

2. Sieve 150 mesh

3. Spatula

4.

Gelas arloji

5. Timbangan analitik

6. Baskom

B.

Bahan

Dengan variabel konsestrasi 15 gr/100 ml dan 17 gr/100 ml

1. Pasir A (Dengan ukuran < 150 mesh)

2. Pasir B (Dengan ukuran >150 mesh)

3. Bentonit


5/15

IV. SKEMA KERJA

Gambar IV.2 Skema kerja sedimentasi pasir

Gambar IV.3 Skema kerja sedimentasi bentonit

Pasir

Pasir A < 150 mesh Pasir B > 150 mesh

Di screening 150

Diukur beratnya

Konsentrasi

15 g/ml

Konsentrasi

17 g/ml

Konsentrasi

15 g/ml

Konsentrasi

17 g/ml

Dikocok kemudian

diendapkan

Dikocok kemudian

diendapkan

Dikocok kemudian

diendapkan

Dikocok kemudian

diendapkan

Bentonit

Konsentrasi 15 g/ml Konsentrasi17g/ml

Dikocok kemudian

diendapkan

Dikocok kemudian

diendapkan

Diukur beratnya


6/15

V. DATA PENGAMATAN

Tabel V.1.Data Pengamatan ketinggian awal masing-masing bahan

Tabel V.2. Data pengamatan densitas masing-masing bahan

Tabel V.3.Data Pengamatan Sedimentasi Pasir < 150 mesh

Waktu

(s)

Pasir A < 150 mesh

15 gram

Pasir A < 150 mesh

17 gram

Tinggi pengendapan

(cm)

Tinggi pengendapan

(cm)

0

5

10

15

20

25

30

3540

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

0

0,6

0,9

1

1,2

1,3

1,4

1,51,6

1,6

1,6

1,8

1,8

1,9

1,9

2

2

2

2,1

0

1

1,4

1,6

1,7

1,9

2

2,12,1

2,2

2,3

2,4

2,4

2,4

2,5

2,5

2,6

2,6

2,6

Bahan Ketinggian

(cm)Pasir A < 150 mesh 15 gram

Pasir A < 150 mesh 17 gram

Pasir B > 150 mesh 15 gram


Bentonit 15 gram

Bentonit 17 gram

2,2

3

2

2,2

2,8

3,5

Bahan Densitas

(gr/ml)Pasir A < 150 mesh 15 gram

Pasir A < 150 mesh 17 gram



Bentonit 15 gram

Bentonit 17 gram

2,5

2,42

2,5

2,83

1,875

1,7


7/15

95

100

105

110

115120

125

130

135

140

145

150

155

160

165

170175

180

185

190

200

205

210

215

220

2,2

2,2

2,3

2,3

2,42,5

2,5

2,6

2,6

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,72,8

2,8

2,8

2,8

2,8

2,8

2,8

2,8

2,8

2,7

2,7

2,7

2,8

2,82,8

2,8

2,9

2,9

2,9

2,9

2,9

2,9

2,9

2,9

2,92,9

2,9

2,9

Tabel V.4. Data pengamatan sedimentasi pasir > 150 mesh

Pasir B > 150 mesh

15 gram

Pasir B > 150 mesh

17 gram

Waktu

(s)

Tinggi endapan (cm) Tinggi endapan (cm)

0

5

10

15

20

2530

35

40

45

50

55

60

0

1,9

1,9

2

2

22

2

2

2

2

2

2

2,3

2,4

2,4

2,4

2,4

2,42,4

2,4

2,4

2,4

2,4

2,4

2,4


8/15

Tabel V.3 Data pengamatan sedimentasi bentonit

Bentonit 15 gram Bentonit 17 gram

Waktu (s) Tinggi endapan (cm) Tinggi endapan (cm)

0

510

15

20

25

30

35

40

45

50

55

6065

70

75

80

85

90

0

0,40,7

1

1,2

1,4

1,7

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,52,5

2,6

2,6

2,6

2,6

0

0,30,7

1

1,2

1,5

1,7

2

2,1

2,1

2,2

2,5

2,62,7

2,8

2,8

2,8

2,8

2,8

VI. PEBAHASAN

Pada praktikum sedimentasi bahan yang digunakan mempunyai variabel

yang berbeda yaitu pasir A < 150 mesh, pasir B > 150 mesh, dan bentonit

masing-masing seberat 15 gram dan 17 gram. Pengukuran densitas bahan

dengan penambahan air hingga seluruh permukaan bahan terkena air.

Penambahan air dilakukan untuk mengisi ruang kosong yang terdapat

didalam bahan, sehingga volume ruang kosong dapat dihitung untuk

mencari volume masing-masing bahan karena partikel pasir maupun

bentonit berupa serbuk, maka bentuk patikel ketika saling berhubungan

akan membentuk ruang kosong. Maka didapatkan volume masing-masing

bahan. Dari pengukuran massa dan volume maka dapat diketahui densitas

dari masing-masing bahan ditunjukkan pada tabel V.2.

Pengukuran data dilakukan dengan mengukur pertambahan

ketinggian endapan (zona suspensi), sehingga setiap penambahan waktu

yang terjadi, ketinggian endapan semakin bertambah. Jadi slope pada


9/15

kurva menjadi positif, tetapi nilai slope sebanding dengan kurva yang

diukur dari ketinggian zona suspensi.

Gambar VI.4. Grafik hubungan antara tinggi vs waktu pada pasir A < 150

mesh

Gelas ukur 100 ml yang berisi air dan pasir dikocok beberapa saat lalu

diletakkan dan amati perubahan pasir yang mulai menurun dan akhirnya

akan mengendap. Ukuran partikel pasir yang kecil akan sulit mengamati

endapan yang terjadi. Grafik diatas dapat diketahui bahwa semakin

bertambahnya waktu semakin bertambah pula ketinggian endapan. Dari

grafik pada Gambar VI.4. menunjukkan bahwa slope grafik merupakan

kecepatan sedimentasi dari partikel tersebut. Partikel pasir < 150 meshdengan konsentrasi 15gr/100ml air mempunyai kecepatan sedimentasi

0,0129 cm/det, sedangkan kecepatan sedimentasi pada partikel pasir < 150

mesh konsentrasi 17gr/100ml air adalah 0,0129 cm/det. Jadi, pasir < 150

mesh dengan konsentrasi yang lebih tinggi mempunyai kecepatan

sedimentasi yang lebih lambat.

y = 0.0129x + 0.8793

R = 0.9058

y = 0.0109x + 1.4734

R = 0.7249

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 25 50 75 100 125 150

15 gram

17 gram

Linear (15

gram)

Pasir A

Waktu

Ketinggian


10/15

Gambar VI.5 Grafik hubungan antara tinggi dan waktu pada pasir B > 150

mesh

Pada grafik diatas merupakan pasir B yang berukuran > 150 mesh. Pasir

tersebut memiliki ukuran partikel yang lebih besar sehingga mudah

mengendap dan diamati pergerakan partikelnya. Hasil grafik menunjukkan

bahwa pasir B>150 dengan konsentrasi 15 gr/100ml mempunyai

kecepatan sedimentasi 0,0195 cm/det sedangkan pada konsentrasi 17

gr/100ml memiliki kecepatan sedimentasi 0,0164 cm/det. Maka dari grafik

VI.5 dapat disimpulkan bahwa pasir B>150 mesh dengan konsentrasi lebih

besar mempunyai kecepatan sedimentasi lebih lambat.

y = 0.0195x + 1.3136

R = 0.2907

y = 0.0164x + 1.7165

R = 0.2306

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 20 40 60

15 gram

17 gram

Linear (15

gram)Linear (17

gram)

Pasir B

Ketinggian

Waktu


11/15

Gambar VI.6 Grafik hubungan antara tinggi dan waktu pada bentonit

Bentonit termasuk bahan yang memiliki ukuran partikel yang sangat kecil

sehingga jika dicampur dengan air akan mudah berkeruh dan mempengaruhi hasil

pengamatan. Pada grafik VI.5 menunjukkan pada bentonit 15 gr/100ml memiliki

kecepatan sedimentasi 0,0155 cm/det dan bentonit dengan konsentrasi 17gr/100ml memiliki kecepatan sedimentasi 0,0129 cm/det. Jadi, pada bentonit

dengan konsentrasi yang lebih besar didapatkan kecepatan sedimentasi yang

lambat.

y = 0.0155x + 1.053

R = 0.6912

y = 0.0129x + 1.2439

R = 0.6461

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

-5 20 45 70 95 120 145 170

15 gram

17 gram

Linear

(15 gram)

Bentonit

Waktu

Ketinggian


12/15


13/15

KESIMPULAN DAN SARAN

VII.

DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, C.J. 2003. Transport Processes and Separation Process

Principles. New Jesey : Prentice Hall

Silvia Tivany, dkk. 2013. Studi Pengaruh Konsentrasi CaCO3 Terhadap

Kecepatan Institut sepuluh November : Surabaya


14/15

Lampiran

Volume pasir A150 mesh 17 gram:

m = 17 gram

Vs = 6 ml

Volume Bentonit 15 gram:

m = 15 gram

Vs = 8 ml

Volume Bentonit 17 gram:

m = 17 gram

Vs = 10 ml


15/15

sedimentasi 7.2

Documents