Upload
wahyu-ari-widyanto
View
237
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
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 16. Menghitung Menggunakan Least Square ............................................. 26
Tabel 17. Menghitung % Kesalahan ..................................................................... 28
Tabel 18. T embun dengan Konsentrasi ................................................................ 29
Tabel 19. Menghitung Menggunakan Least Square ............................................. 30
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 +
0.02865 X – 0.36343. Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 9.6834 %.
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 +
0.7779 X – 10.2651. Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 9.1038 %.
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%.
Dengan cara yang sama akan diperoleh data untuk percobaan lain :
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
Dengan cara yang sama akan diperoleh data untuk percobaan lain :
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
Dengan cara yang sama akan diperoleh data untuk percobaan lain :
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)
Eliminasi persamaan (5) dan (6)
334.6966 = 225000 a + 5500 b + 150 c x 110
14526.11 = 9790000 a 225000 b + 5500 c x 3
25
Mendapat persamaan :
-6761.704 = -4620000 a – 70000 b ……….(8)
Eliminasi persamaan (7) dan (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)
Tabel 16. Menghitung Menggunakan Least Square
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)
Eliminasi persamaan (9) dan (10)
246.25457 = 5500 a + 150 b + 5 c x 30
10138.94 = 225000 a + 5500 b + 150 c x 1
Mendapat persamaan :
-2751.3029 = -60000 a – 1000 b ……….(12)
Eliminasi persamaan (10) dan (11)
10138.94 = 225000 a + 5500 b + 150 c x 110
440562.2 = 9790000 a +225000 b + 5500 c x 3
Mendapat persamaan :
-206403.2 = -4620000 a – 70000 b ……….(13)
Eliminasi persamaan (12) dan (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
Tabel 19. Menghitung Menggunakan Least Square
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.