Fix Sedimentasi

 

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA 1 Sedimentasi 

Disusun oleh :

Kelompok 4 (2C/D3 Teknik Kimia) 1.  Amiral Haq Nur Alsaffa

NIM - 1831410007 

2.  Irsandra Diviandhira S.W

NIM - 1831410032 183141003 2 

3.  Ria Dwi Safitri

NIM - 1831410005 

4.  Shafara Najla M.S

NIM - 1831410116 183141011 6 

5.  Shintya Sofie Andalus

NIM –  NIM –  1831410049  1831410049 

6.  Zakiyya Hana F.M

NIM –  NIM –  1831410058  1831410058

DOSEN PENGAMPU Dr.SANDRA SANTOSA,B.TECH,M.Pd

JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG 2019

 

I. 

JUDUL PRAKTIKUM

Sedimentasi II. 

TANGGAL PERCOBAAN

Kamis, 21 November 2019 III. 

TUJUAN PERCOBAAN

-  Memahami proses sedimentasi, melakukan percobaan sedimentasi dengan benar dan aman, melakukan perhitungan kecepatan pengendapan, konsentrasi  pengendapan, dan membandingkan hasil teoritis dengan praktikum.   IV. 

DASAR TEORI

Ketika suatu partikel padatan berada pada jarak yang cukup jauh dari dinding atau partikel padatan lainnya, kecepatan jatuhnya tidak dipengaruhi oleh gesekan dinding maupun dengan partikel lainnya, peristiwa ini disebut free settling. Ketika  partikel padatan berada pada keadaan saling berdesakan maka partikel akan mengendap  pada kecepatan rendah, peristiwa ini disebut hindered settling. Pada hindered settling, kecepatan endapan yang turun ke bawah akan semakin lama, sehingga untuk memperoleh hasil sedimentasi sampai proses pengendapan berhenti memerlukan waktu yang cukup lama pula. Guna menghasilkan proses sedimentasi yang optimum maka  perlu menentukan waktu pengendapan yang efektif. Waktu pengendapan yang efektif dapat diasumsikan sebagai batas saat terjadi perubahan pengendapan dari free settling ke hindered settling (Geankoplis, 2003).   Pada suatu proses sedimentasi, data hubungan waktu pengendapan (t) dengan tinggi endapan (Z) dapat diubah kedalam bentuk persamaan matematika. Penentuan bentuk persamaan pada umumnya dilakukan dengan cara linierisasi hubungan kurva. Cara linearisasi hubungan kurva banyak digunakan untuk menentukan persamaan empiris (Setiyadi, 2006). Selama ini persamaan kecepatan sedimentasi yang dibuat adalah persamaan kecepatan sedimentasi pada kondisi free settling, yaitu persamaan Stokes, persamaan Farag, persamaan Ferguson-Church, dan  persamaan GibbsMathew-Link. Oleh sebab itu, tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan persamaan empiris kecepatan sedimentasi pada kondisi hindered settling ang dipengaruhi oleh variabel ρs, Cu, dan percepatan gravitasi. Selanjutnya bentuk

 

 persamaan tersebut dapat digunakan sebagai data untuk membantu penelitian yang  berkaitan dengan sedimentasi. V. 

ALAT DAN BAHAN

  Alat



1.  Tabung Sedimentasi

5. Gelas ukur 1000ml 

2.  Stopwatch

6. Piknometer  

3.  Ayakan

7. Spatula 

4.  Timbangan 

  Bahan



1.  Kapur 2.  Air 3.  Tawas VI. 

SKEMA PERCOBAAN Memeriksa kelengkapan alat dan  bahan

Menghitung densitas CaCO3, tawas, dan air pada suhu ruang

Menentukan ukuran CaCO3

Menimbang CaCO3 dan tawas sesuai variabel

Mencampur bahan (CaCO3, tawas) + air

Menghitung densitas campuran awal

Mengoperasikan penerangan alat

Mencatat ketinggian Zona A (zona terang) masing-masing kolom

Mematikan alat penerangan sedimentas

Mengukur densitas Zona A dan Zona D  D 

Membersihkan semua alat dan meja kerja

 

VII. 

DATA PENGAMATAN

-  Massa Kapur Kolom 1 = 50,1 gram Kolom 2 = 50,05 gram Kolom 3 = 50,27 gram -  Massa Tawas Kolom 1 = 15,46 gram Kolom 2 = 20,52 gram Kolom 1 (mm)

Kolom 2 (mm)

Kolom 3 (mm)

Waktu (menit)

h0 

505

505

505

0

h1 

499

495

499

10

h2 

482

452

469

20

h3 

361

414

429

30

h4 

345

378

397

40

h5 

232

347

368

50

h6 

203

321

342

60

h7 

192

298

320

70

h8 

128

276

299

80

h9 

109

249

279

90

h10 

92

235

260

100

h11 

79

216

241

110

h12 

75

198

223

120

 

-  Grafik

Dari grafik di dapat, ZI = 550 Z0 = 505 Z1 = 203 t1 = 60 Sehingga, kecepatan sedimentasi kapur sedimentasi pada Kolom I dapat di hitung dengan cara :

vt = vt = vt =

Zi- Z1 t1-0 55-203 6-0

5,78333 mm/menit 

Vt = 9,638883 x 10 -5 m/s

 

 

Dari grafik di dapat, ZI = 550 Z0 = 505 Z1 = 347 t1 = 50 Sehingga, kecepatan sedimentasi kapur sedimentasi pada Kolom II dapat di hitung dengan cara :

vt =

Zi- Z1 t1-0 55-347 

vt = vt =

5-0 

4,06 mm/menit 

Vt = 6,76667 x 10 -5 m/s

 

 

Dari grafik di dapat, ZI = 550 Z0 = 505 Z1 = 397 t1 = 40 Sehingga, kecepatan sedimentasi kapur sedimentasi pada Kolom III dapat di hitung dengan cara :

vt = vt =

Zi- Z1 t1-0 55-397  -0 

vt =

3,825 mm/menit 

Vt = 6,375 x 10 -5 m/s

 

 

Lalu, untuk kecepatan teoritis dapat dihitung dengan cara: V1 =

Dp2 g (ρ p- ρ) 18µ

 

= (0,000632)(9,8)(2700-1138) 18(0,0020547) = 0,158974 m/s VIII.  PEMBAHASAN Ria Dwi Safitri (1831410005)

Pada praktikum ini didapatkan kecepatan sedimentasi dari masing-masing kolom. Berdasarkan hasil praktikum dari data pengamatan didapatkan grafik antar ketinggian dibandingkan dengan waktu dan perhitungan kecepatan laju alir  pengendapan. Pada gambar 1.1 didapatkan kecepatan sedimentasinya sebesar 0.9638883 x 10-4m/s. Lalu untuk gambar 1.2 kecepatan sedimentasinya 0.676667 x 10 1 04

m/s. Sedangkan untuk gambar 1.3 mempunyai kecepatan sedimentasi sebesar 0.6375 x 10-4m/s. Hasil praktikum diatas beda jauh dengan nilai v teoritis yaitu sebesar 0,158974 m/s. Perbedaan ketiga hasil tersebut disebabkan oleh perbedaan konsentrasi air tawas yaitu pada grafik kolom 1 tidak diberi air tawas, pada grafik kolom 2 diberi air tawas sebesar 1,5% dan pada grafik kolom 3 diberi air tawas sebesar 2%. Pemberian air tawas berpengaruh pada kecepatan pengendapan. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa yang paling cepat mengendap yaitu pada kolom 3, dikarenakan pada kolom 3 ditambahkan tawas yang menyebabkan terbentuknya flog-flog yang mempunyai partikel lebih besar yang mengakibatkan  bertambahnya gaya berat dan mempercepat mempercep at laju pengendapan. Lalu pada kolom 1 dan kolom 2 kecepatan sedimentasi sama bisa dikarenakan konsentrasi tawas yang ditambahkan pada kolom 2 sedikit. Lalu untuk kecepatan teorinya sebesar 0,158974 m/s. Waktu pengendapan yang efektif dapat diasumsikan sebagai batas saat terjadi  perubahan pengendapan dari  free settling ke hindered settling , sehingga proses  pengendapan yang efektif terjadi pada keadaan  free settling (Setyadi, 2013). Tahapan  proses pengendapan terbagi menjadi empat tahap Clear liquid (A), Uniform

 

concentration (B), Variable size and concentration zone (C), dan Coarse solid (D). Berdasarkan hasil praktikum praktikum ini, didapatkan grafik grafik kolom hubungan antara ketinggian zona gelap atau interface (mm) dengan waktu (menit). Dapat dilihat bahwa semakin lama ketinggian zona gelap semakin kecil sedangkan zona terang semakin besar hingga  pada akhirnya akan tercapai critical settling point . Hal ini disebabkan karena padatan pada daerah B (daerah dengan konsentrasi yang seragam dan hampir sama dengan keadaan mula-mula. Pada daerah B ini partikel partikel turun dengan bebas b ebas hambatan dan terjadi proses free proses  free settling ) dan C (Daerah dengan partikel dengan ukuran yang berbeda-beda berbeda -beda dan konsentrasi yang tidak seragam) turun ke daerah D (Daerah dimana endapan partikel-partikel padatan yang lebih berat dan lebih cepat mengendap) Sehingga pada akhirnya daerah B dan C akan hilang dan semua padatan terdapat pada daerah D sehingga hanya tersisa daerah A dan D. Waktu yang diperlukan untuk mencapai critical settling point pada point pada kolom 1 selama 40 menit, kolom 2 selama 35 menit, serta kolom 3 selama 35 menit. Sehingga dapat disimpulkan  bahwa ukuran u kuran diameter partikel serta penambahan tawas berpengaruh pada tercainya critical settling point . Semakin besar ukuran diameter partikelnya maka semakin cepat waktu sedimentasi atau waktu tercapainya critical settling point . Semakin besar  penambahan tawas maka semakin cepat tercapainya critical settling point .  Zakiyya Hana Firdaus Muchtar (1831410155)

Pada praktikum kali ini terdapat 3 sampel, yaitu larutan kapur ditambah kosentrasi tawas 1,5% dari air, larutan kapur dengan ditambah tawas 2% dan hanya larutan kapur. Penambahan tawas dimaksudkan untuk menciptakan penggabungan  partikel halus menjadi partikel yang lebih besar sehingga membuat flok - flok tersebut menjadi lebih besar dan relatif lebih berat sehingga menyebabkan partikel tersuspensi mengendap lebih cepat dengan ditambahkannya tawas. Variasi penambahan tawas dilakukan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kecepatan pengendapan. Terdapat 4 zona dalam kolom sedimentasi yaitu zona A,B,C dan D. Zat padat ini berupa flok yang terdapat di atas akan membentuk lapisan yang dinamakan zona D. Di atas zona D terbentuk lapisan lain yaitu zona C yang merupakan lapisan transisi dimana kandungan zat padatnya bervariasi. Di atas zona C terdapat zona B yang terdiri

 

dari suspensi homogen yang konsentrasinya sama dengan konsentrasi awal. Di atas zona B terdapat zona A yang jika partikel itu terflokulasi, maka batas zona A dan B akan terlihat tajam. Jika terdapat partikel tidak teraglomerasi, zona A akan keruh dan  batas antara zona A dan B kabur. Dengan berlangsung pengendapan, pengendap an, kedalaman zona z ona D dan A bertambah, sedangkan tebal zona C tetap dan zona B berkurang. Setelah  pengendapan selanjutnya zona B dan C hilang dan seluruh zat padat akan terlihat terdapat pada zona D. Berdasarkan grafik kolom 1 terlihat terlihat kecepatan sedimentasi menurun menurun konstan. Setelah zat padatnya mengumpul di dalam zona D pada waktu 60 sekon, laju  pengendapan itu berkurang dan berangsur-angsur turun hingga hingga mencapai titik akhirnya. Critical point  pada  pada sumbu (60,203) terjadi karena pemampatan, sebagian zat cair yang ikut bersama flok ke dalam zona kompresi D akan terperas keluar karena bobot endapan menghancurkan struktur flok.  Akhirnya bila bobot zat padat telah mencapai keseimbangan mekanik dengan kekuatan tekan flok, maka proses pengendapan akan  berhenti. Penurunan pada grafik 1 terlihat tajam dan terjadi kekonstanan kecepatan  pada saat 120 sekon. Berdasarkan grafik kolom 2 terlihat terlihat kecepatan sedimentasi menurun konstan. Setelah zat padatnya mengumpul di dalam zona D pada waktu 50 sekon, laju  pengendapan itu berkurang dan berangsur-angsur turun hingga hingga mencapai titik akhirnya. Critical point   pada sumbu (50,350) menunjukkan bahwa zat padat mulai mecapai kesimbangan mekanik dengan kekuatan tekan flok lebih cepat daripada kolom 1 karena  pengaruh penambahan tawas sebesar 1,5%. Penurunan grafik 3 sedikit landai dan terjadi kekonstanan kecapatan mulai 110 sekon, Berdasarkan grafik kolom 3 terlihat terlihat kecepatan sedimentasi menurun konstan. Setelah zat padatnya mengumpul di dalam zona D pada waktu 40 sekon, laju  pengendapan itu berkurang dan berangsur-angsur turun hingga hingga mencapai titik akhirnya. Critical point   pada sumbu (40,400) menujukkan bahwa zat padat mulai mencapai keseimbangan mekanik dengan kekuatan tekan flok paling cepat diantara lainnya akibat pengaruh penambahan tawas sebesar 2%. Penurunan grafik 3 landai dan terjadi kekonstanan kecepatan mulai saat 110 sekon.

 

Pada partikum kali ini pada kolom 1 mengalami kecepatan sebesar 9,638883 x 10-5 m/s, pada kolom 2 mengalami kecepatan sebesar 6,76667 x 10-5 m/s, pada kolom 3 mengalami kecepatan sebesar 6,375 x 10-5 m/s . Ketiga kecepatan jika dibandingan dengan kecepatan teoritis sebesar 0,158974 m/s sangat berbeda. Perbedaan ini karena  pengaruh kosentrasi yang ditambahkan pada kolom sehingga kecepatan yang dihasilkan berbeda beda. Irsandra Diviandhira Salsabilla Wicaksana (1831410032)

Percobaan pada sedimentasi kapur pada kolom I tidak menggunakan campuran melainkan dengan kapur murni kapur sebanyak 50,1 gram didapat kan hasil pada grafik kolom I dimana sedimentasi selama 60 menit penurunan ketinggian sebanyak 347 mm didapatkan kecepatan sedimentasi kapur sebesar 9,638883 x 10-5  m/s. Percobaan pada kolom II menggunakan campuran kapur sebanyak 50,05 gram dan tawas sebanyak 15,46 gram didapatkan hasil pada grafik kolom II dimana sedimentasi selama 50 menit penurunan ketinggian sebanyak 203 mm didapatkan kecepatan sedimentasi kapur sebesar 6,76667 x 10 -5 m/s. Percobaan pada kolom III menggunakan campuran dengan kapur sebanyak 50,27 gram dan tawas sebanyak 20,52 gram, hasil yang didapatkan pada grafik kolom III menunjukkan bahwa selama waktu 40 menit  penurunan terjadi sebanyak 153 mm dimana kecepatan sedimentasi kapur sebesar 6,375 x 10-5 m/s. Kecepatan teoritis pada percobaan kolom ini sebesar 0,158974 m/s. Dari percobaan yang dilakukan dengan menggunakan tiga kolom berbeda didapatkan hasil bahwa kapur dengan campuran tawas pada kolom I mendapatkan  penurunan ketinggian sebanyak seban yak 347 mm dengan d engan kecepatan penurunan pen urunan 9,638883 x 10 5

  m/s, sedangkan pada kolom II sebanyak 203 mm dengan kecepatan penurunan

6,76667 x 10-5  m/s. Percobaan kolom III mengalami penurunan sebanyak 153 mm dengan kecepatan 6,375 x 10-5  m/s. Percobaan kolom III menjadi percobaan sedimentasi dengan penurunan dan kecepatan paling sedikit ini dikarenakan terjadinya hindered settling pada dinding bejana. Sedangkan untuk percobaan kolom I dan kolom II kecepatan cukup tinggi dikarenakan karena campuran tawas membuat sedimentasi mengalami free settling yang membuat sedimentasi lebih cepat. Waktu pengendapan

 

yang efektif dapat diasumsikan sebagai batas saat terjadi perubahan pengendapan dari free settling ke hindered settling (Geankoplis, 2003). Amiral Haq Nur Al Saffa (1831410007) 

Pada praktikum Sedimentasi kali ini bertujuan untuk mengetahui kecepatan  pengendapan kapur dengan den gan pemberian kadar tawas taw as yang berbeda. Kolom 1 berisikan air kapur untuk kolom 2 dan kolom 3 ditambahkan tawas sebanyak 1.5% dan 2.0%. Setelah dilakukan Proses Sedimentasi dengan rentang waktu 120 menit, didapatkan kecepatan pengendapan pada kolom 1 didapatkan kecepatan pengendapan sebesar 0.9638883 x 10-4m/s. Untuk kolom 2 kecepatan pengendapan 0.676667 x 10 -4m/s. Sedangkan untuk kolom 3 mempunyai kecepatan pengendapan sebesar 0.6375 x 10 4

m/s. Untuk kecepatan pengendapan secara teoritis didapatkan sebesar 0,158974 0, 158974 m/s.

adanya perbedaan kecepatan pada kolom 1,2 dan 3 diakibatkan karena penambahan konsentrasi tawas yang berbeda-beda. Dimana semakin besar konsentrasi air tawas maka akan smakin besar pula kecepatan pengendapannya. Hal ini karena air tawas dapat mengikat flog-flog dengan cepat dan besar sehingga dapat memperbesar gaya  berat tiap flog, dengan flog yang besar gaya gravitasi juga membantu dalam mempercepat proses pengendapan. Pada praktikum ini juga didapatkan grafik pengendapan tiap kolom, dari d ari kolom tersebut dapat disimpulkan bahwa pengaruh tawas sangat besar untuk mempercepat  proses pengendapan, garis merah pada grafik menunjukkan critical settling point titik tersebut menunjukkan partikel dengan konsentrasi yang sama dan konsentrasi berbeda  berada pada partikel yang lebih berat dan cepat mengendap. Shintya Sofie Andalus (1831410049)

Pada percobaan kali ini dilakukan proses sedimentasi dengan bahan kapur. Pada  praktikum ini digunakan 3 sampel yaitu kapur tanpa tawas , kapur dengan ditambahkan tawas sebesar 1,5% dari air, larutan kapur dengan ditambah tawas 2% dari air. Perbedaan penambahan tawas dilakukan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kecepatan pengendapan. Penambahan tawas dimaksudkan untuk menciptakan

 

 penggabungan partikel halus menjadi partikel yang lebih besar menyebabkan partikel tersuspensi mengendap lebih cepat dengan ditambahkannya tawas. Didapatkan grafik antara ketinggian dengan waktu dan perhitungan kecepatan laju alir pengendapan. Didapatkan grafik 1.1 yang didapatkan kecepatan sedimentasi -4

sebesar 0.9638883 x 10 m/s. Dan grafik 1.2 didapatkan kecepatan sedimentasinya 0.676667 x 10-4m/s. Sedangkan grafik 1.3 mempunyai kecepatan sedimentasi sebesar 0.6375 x 10-4m/s.Menurut literatur v teoritis sebesar 0,158975 m/s. Hasil percobaan tersebut berbeda jauh yang disebabkan oleh perbedaan konsentrasi air tawas yang ditambahkan yaitu pada grafik kolom 1 tidak diberi air tawas, pada grafik kolom 2 diberi air tawas sebesar 1,5% dan pada grafik kolom 3 diberi air tawas sebesar 2%. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa yang paling cepat mengendap yaitu pada kolom 3 karena pada kolom 3 ditambahkan tawas yang menyebabkan terbentuknya flog-flog yang mempunyai partikel lebih besar yang mengakibatkan bertambahnya gaya berat dan mempercepat laju pengendapan. Dan pada kolom 1 dan kolom 2 kecepatan sedimentasi sama karena konsentrasi tawas yang ditambahkan pada kolom 2 sedikit. Didapatkan untuk kecepatan teorinya sebesar 0,158974 m/s. Berdasarkan hasil praktikum ini, didapatkan grafik kolom hubungan antara ketinggian zona gelap atau interface dengan waktu. Didapatkan bahwa semakin lama ketinggian zona gelap semakin kecil sedangkan zona zon a terang semakin besar hingga pada akhirnya akan tercapai critical settling point . Hal ini disebabkan karena padatan pada daerah B (daerah dengan konsentrasi yang seragam dan hampir sama dengan keadaan mula-mula. Pada daerah B ini partikel-partikel turun dengan bebas hambatan dan terjadi proses  free settling ) dan C (Daerah dengan partikel dengan ukuran yang  berbeda-beda dan konsentrasi yang tidak seragam) turun ke daerah D (Daerah dimana endapan partikel-partikel padatan yang lebih berat dan lebih cepat mengendap) Sehingga pada akhirnya daerah B dan C akan hilang dan semua padatan terdapat pada daerah D sehingga hanya tersisa daerah A dan D. Dari percobaan didapatkan waktu yang diperlukan untuk mencapai critical

 

Shafara Najla Marinda S (1831410116) 

Pada praktikum kali ini membahas tentang “Sedimentasi”. Bahan yang digunakan yaitu air kapur dan tawas. Variabel yang digunakan ada 3 yaitu kolom 1 yang berisi air kapur, kolom 2 yang berisi air kapur kapu r dan tawas sebesar 1,5% serta kolom 3 yang berisi air kapur dan tawas sebesar 2%. Kemudian dilakukan sedimentasi selama 120 menit sehingga didapatkan hasil pada praktikum kali ini yaitu grafik kolom 1 yang menunjukkan kecepatan sedimentasinya sebesar 9,638883 x 10 -5 m/s. Grafik kolom 2 yang menunjukkan kecepatan sedimentasinya sebesar 6,76667 x 10-5 m/s serta grafik kolom 3 yang menunjukkan kecepatan sedimentasinya sebesar 6,375 x 10 -5 m/s. Hasil yang didapatkan pada praktikum kali ini tidak sesuai dengan literature karena kecepatan teoritis nya sebesar 0,158974 m/s. Hal ini dapat disebabkan karena adanya perbedaan konsentrasi air tawas yang ditambahkan pada masing-masing masing -masing kolom. Pemberian air tawas berpengaruh pada kecepatan pengendapan. Dari data tersebut menunjukkan bahwa yang paling cepat mengendap yaitu pada kolom 3, dikarenakan  pada kolom 3 ditambahkan tawas sebanyak 2% yang menyebabkan terbentuknya flogflog yang mempunyai partikel lebih besar yang mengakibatkan bertambahnya gaya  berat dan mempercepat laju pengendapan. pen gendapan. Lalu pada kolom 1 dan kolom 2 kecepatan sedimentasi sama bisa dikarenakan konsentrasi tawas yang ditambahkan pada kolom 2 sedikit yaitu hanya 1,5%. Garis berwarna merah pada grafik menunjukkan critical settling point . Titik tersebut menunjukkan partikel dengan konsentrasi yang sama dan konsentrasi yang  berbeda berada pada partikel yang lebih berat dan cepat mengendap. IX. 

KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum sedimentasi,dapat disimpulkan sebagai berikut : -  Sedimentasi merupakan peristiwa turunnya partikel-partikel padat semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapatn cairah  jernih dapat dipisahkan dari zat padat p adat yang menumpuk menu mpuk di dasar atau biasa disebut dengan pengendapan.

 

-  Partikel yang mempunyai ukuran yang besar dan kasar akan sangat mudah mengendap dari pada partikel halus, untuk padatan yang halus diusahakan menggumpal menjadi partikel yang lebih besar agar cepat mengendap. Penggumpalan dengan menggunakan bantuan tawas.

X. 

DAFTAR PUSTAKA

1.  McCabe, W., Smith, J.C., and Harriot, P., 1993, “Unit Operation Op eration of Chemical Engineering”, 2.  McGraw Hill Book, Co., United States of America. Faith, Keyes & Clark., 1955, “Industrial Chemical”, 4th ed, John Wiley and Sons, So ns, Inc., New York.