Sedimentasi

DRAFT PRAKTIKUM

OPERASI TEKNIK KIMIA I

SEDIMENTASI

GRUP : 3

1. Fernandes Arma (1231010005)

2. Faisal Rahmad H. (1231010038)

LABORATORIUM RISET DAN OPERASI TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FALKUTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UPN “VETERAN” JAWA TIMUR

SURABAYA

Draft Praktikum Operasi Teknik Kimia I

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Kita mengenal bahwa sedimentasi merupakan suatu proses pengendapan material

yang ditransport oleh media air, angin, es, atau gletser di suatu cekungan. Namun, dalam Ilmu

Teknik Kimia kita memanfaatkan fenomena ini dalam proses industri sehingga definisi dari

Sedimentasi adalah pemisahan dari komponen slurry dengan adanya gravity settling menjadi

larutan yang bersih atau jernih dan suatu slurry dengan konsentrasi yang cukup tinggi. Salah

satu peralatan yang sering digunakan untuk memisahkan suatu campuran antara partikel solid

dan liquida adalah “Continous thickener”.

Operasi sedimentasi dilakukan umumnya untuk pemekatan suatu slurry dengan cara

pengendapan. Proses pemisahan terjadi karena adanya perbedaan densitas antara partikel

padatan dalam liquid bersama pengaruh gaya luar (gravitasi). Dengan mengetahui data batch

sedimentasi maka dapat dirancang kebutuhan untuk proses kontinyu dalam skala pilot

maupun industri.

I.2 Tujuan Percobaan

Tujuan yang diinginkan dari percobaan ini adalah untuk merencanakan continous

thickener dari data batch sedimentasi yaitu dengan menentukan luas penampang dan

kedalaman dari suatu thickener yang dapat digunakan untuk untuk memisahkan slurry.

I.3 Manfaat Percobaan

1. Dapat menentukan luas penampang suatu thickener dari data-data yang diperoleh.

2. Dapat menentukan kedalaman suatu thickener dari data yang diperoleh.

3. Dapat mengetahui prinsip-prinsip tentang sedimentasi.

Sedimentasi page 2

http://id.wikipedia.org/wiki/Gletser

http://id.wikipedia.org/wiki/Es

http://id.wikipedia.org/wiki/Angin

http://id.wikipedia.org/wiki/Air


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Secara Umum

Sedimentasi adalah pemisahan dari komponen slurry dengan adanya gravity settling

menjadi larutan yang bersih atau jernih dan suatu slurry dengan konsentrasi yang cukup

tinggi.Salah satu peralatan yang sering digunakan untuk memisahkan campuran antara

partikel solid dan liquid adalah Continous Thickener.

Pemisahan slurry encer dengan menggunakan prinsip sedimentasi sehingga akan

mengakibatkan adanya fluida bening dan slurry .Untuk mempelajari sedimentasi ini sebagai

dasar dapat kita gunakan proses batch settling dalam sebuah gelas ukur atau tabung

gelas.Proses pemisahan terjadi karena perbedaan densitas antara partikel solid dan liquid

bersama pengaruh gaya luar(gravitasi).

Sedimentasi bisa juga diartikan sebagai pemisahan padatan dan cairan menggunakan

gaya gravitasi untuk mendapatkan partikel suspensi. Ada 4 kelas jenis pengendapan ,yaitu :

1. Discrate Settling

2. Floculant Settling

3. Hindred settling atau zone settling

4. Compression Settling

Secara umum pengendapan atau yang biasa disebut dengan sedimentasi juga terjadi

pada alam sekitar.Sedimentasi adalah terbawanya material hasil dari pengikisan dan

pelapukan oleh air, angin atau glester ke suatu wilayah yang kemudian diendapkan. Hasil

proses sedimentasi disuatu tempat dengan tempat lain berbeda. Berikut ini beberapa

pengendapan yang terjadi dialam sekitar :

Pengendapan oleh air

Pengendapan oleh laut

Pengendapan oleh angin

http://id.wikipedia.org/wiki/Sedimentasi

Sedimentasi page 3


II.2 Secara Khusus

Batch Sedimentasi

Adalah proses pemisahan slurry yang membutuhkan waktu tinggal dalam

beberapa menit atau jam hingga dicapai pengendapan sempurna.

A B C D E

Gambar II.2.1 Zona – Zona Sedimentasi

Keterangan gambar :

- Zone A = fluida bening dimana batas antara zona A dan Zona B sangat jelas.

- Zone B = Slury yang uniform (Seragam).

- Zone C = zone diatas D dimana solid yang ada disini ukurannya bervariasi dan tidak

uniform.

- Zone D = solid yang mengendap terlebih dahulu (partikel kasar) .

- Zone Tr = zone transisi yang merupakan sebagian partikel agak padat, batas antara

zona Tr dan C ini ditandai dengan adanya alur fluida yang naik ke atas

dan meninggalkan daerah dibawahnya karena mengalami kompresi.

Selama proses pengendapan zone B dan C berangsur-angsur akan menghilang dan

zone D akan memadat karena terjadi kompresi.Pada saat B n C hilang dan berbentuk

lapisan D maka akan terbentuk lapisan D yang padat, dan disebut Titik Kritis

Pengendapan (Critical Settling Point) . Mc Cabe, (1992)

Sedimentasi page 4


Continuous Sedimentasi

Untuk mendapatkan liquid jenis continuous bisa digunakan sistem continuous

sedimentasi secara kontinu dan tangki dalam keadaan terbuka. Rate aliran masuk dan

keluar dijaga sedemikian rupa sehingga tinggi permukaan air tetap. Slugde yang

terbentuk dikeluarkan melalui outlet bagian bawah tangki. Dalam suatu operasi

sedimentasi yang menggunakan continuous thickener, dimana setelah kondisi operasi

berada dalam keadaan ajeg (steady state) maka akan terbentuk beberapa daerah yang

mempunyai ketinggian konstan.

Gambar II.2.2 Gambar Countinous Sedimentasi

Macam-macam continous sedimentasi

1. Turbular Centrifugal (pemusing)

2. Disk Centrifugal

Laju Sedimentasi

Laju pengendapan lumpur berbeda satu sama lainnya. Demikian pula tinggi

relatif berbagai zone pengendapannya. Untuk menentukan karakteristik pengendapan

secara teliti, setiap lumpur harus diperiksa melalui eksperimen. Selama tahap awal

pengendapan, kecepatan tetap setelah itu zat padat mengumpul. Laju pengendapan

berkurang dan berangsur turun hingga mencapai titik akhir.

Sedimentasi page 5

Feed Overflow

Underflow


Gambar II.2.3 Gambar Laju Sedimentasi

Peralatan Proses Settling

Peralatan peralatan yang umum digunakan dalam proses settling adalah sebagai

berikut :

1. Simple Gravity Settling Tank

Alat dini ditunjukkan dengan memindahkan suatu fase liquid terdispersi secara

settling menjadi fase yang lain. Kecepatan linear yang benar sebenarnya haruslah

cukup lambat untuk menyesuaikan waktu untuk droplets terkecil dari rise, dari

dasar menuju interface, atau dari atas turun ke interface dan coalesec.

Gambar II.2.4 Gambar Simple Gravity Settling Tank

2. Equipment For Classification

Slurry masuk dalam tangki yang berisi sejumlah partikel solid, kecepatan

pengendapan terbesar terjadi didaerah atau didekat pintu keluar dan yang terendah

ada dibagian bawah pemasukan, kecepatan linear feed masuk berkurang sesuai

dengan luas penampang pintu keluar.

Sedimentasi page 6


Gambar II.2.5 Gambar Equipment For Classification

3. Spitzkasten classifier

Alat ini adalah tipe lain dari alat untuk settling dan sedimentasi dimana berisi

rangkaian vessel yang diameter sedimentasinya diperbesar searah aliran.

Slurry masuk vessel pertama (yang paling besar diameternya) dan dilakukan

pengendapan partikel tercepat dan mengalir ke vessel berikutnya sehingga terjadi

pemisahan disini. Proses berlangsung kontinu. Ditiap vessel kecepatan air masuk

dikontrol untuk memberikan ukuran yang diinginkan pada tiap vessel

Gambar II.2.6 Gambar Spitzkasten classifier

Sedimentasi page 7


Menghitung Luas Thickener Dengan Continuous Thickener

(V+dV+VL) ( C – dC )

C,V + VL VL

Gambar II.2.7. Hubungan Kecepatan Konsentrasi

Dalam suatu batch test, diambil sebuah lapisan dengan konsentrasi C dan solid

seolah-olah mempunyai kecepatan naik sebesar VL. Solid mengendap ke dalam lapisan

ini dari atas mempunyai konsentrasi ( C – dC ) dan kecepatannya ( V + dV ) terhadap

kolom bagian atas atau ( V + dV + VL ) terhadap lapisan.

Bila lapisan ini mempunyai konsentrasi yang konstan maka material balancenya :

( C – dC ) S θ ( V + dV + VL ) = C S θ ( V + VL ) …… (1)

dimana :

S = area normal pada aliran solid

Persamaan diatas dapat ditulis :

VL = C dV – V – dV …… (2)

dC

Bila dV diabaikan, maka akan didapatkan :

VL = C dV – V

dC

Bila V = f ( C ), maka dV = f’( C )

dC

VL = C f’( C ) – f ( C ) …… (3)

Sedimentasi page 8


dimana : VL = Velocity of capacity limiting layer

V = Settling velocity of particle in layer

C = Solid concentration

f’( C ) dan f ( C ) = konstanta

Bila tinggi interface ( ZL ) pada θL dan VL konstan maka diperoleh persamaan :

CL S θL ( VL + VL ) = Co Zo S

Bila VL konstan :

VL = ZL …… ( 5 )

θL

Substitusikan VL pada persamaan ( 5 ) ke persamaan ( 4 ), maka :

CL = Co Zo …… ( 6 )

( ZL + VL ) θL

Geankoplis, (1997).

Sedimentasi page 9


Z

θ

Gambar II.2.8 Grafik Z vs θ

Dari grafik terlihat garis slopenya adalah :

Zi ZL = VL z

θL

Zi = ZL + θ L VL

Jika dikombinasikan dari persamaan ( 6 ) dan ( 8 ), maka akan didapatkan :

CL Zi = Co Zo …… ( 9 )

Persamaan ( 9 ) digunakan untuk menghitung tinggi slurry.

Dimana :

VL = kecepatan pengendapan yang terjadi pada batas antara kedua liquida

(kecepatan naik suatu lapisan0.

V = kecepatan pengendapan dari partikel yang ada didalam batas critical point.

C = konsentrasi solid atau unit volume dalam slurry

Co = konsentrasi awal

Zo = tinggi slurry mula-mula

ZL = tinggi interface (batas) pada VL

Zi = tinggi slurry saat konsentrasi CL

θL = waktu akhir

Sedimentasi page 10


Solid balance :

Jumlah yang masuk = jumlah yang keluar

Lo Co = Lu Cu + V Cv

Lo Co = Lu Cu

Sehingga :

Lu = Lo Co

Cu

Liquid balance :V = Lo Co [(1/Co) – (1/Cu)] . ρAv/ρw

Nilai A dimasukkan :

V/A = (Lo Co)/A . [(1/Co) – (1/Cu)] . ρav/ρw

Maka Lo Co = LL CL

V = (LL CL)/A . [(1/Co) – (1/Cu)) . ρav/ρw

(LL CL) = v

A [(1/Co) – (1/Cu)] . ρav/ρw

Faktor – Faktor Yang mempengaruhi Sedimentasi

1. Flokulan

2. Medium

3. Bentuk Partikel

4. Konsentrasi

Anonim, “Buku Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia” UPN “veteran” Jawa Timur

Sedimentasi page 11


Daftar Pustaka

Anonim.2013. “Sedimentasi”. http://id.wikipedia.org/wiki/Sedimentasi

Anonim. 2014.Fakultas Teknologi Industri, “Buku Petunjuk Praktikum Operasi Teknik

Kimia” UPN “veteran” Jawa Timur.

Geankoplis Christie J. 1997. “Transport Processes and Unit Operation” 3th Edition (Hal 821-

827)

Mc Cabe W. L. Smith. Jc. And Harriot, 1992, “Unit Operation of Chemical Engineering” 5th

Edition (hal 1052-1053)

Sedimentasi page 12

Documents

Sedimentasi