(Print) LAP Sedimentasi Kel 3

 

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM OTK SEDIMENTASI

Dosen Pembimbing : Anang Takwanto, S.T. M.T. Oleh: Kelompok 3 2B-D3 Teknik Kimia Avielia Putri Wardani

(1731410124)

Azhari Wildan Akmad

(1731410116)

Maycco Dwi Saputra Siti Iffah Munawaroh

(1731410005) (1731410148)

Siti Indah Puspitasari

(1731410152)

Zaidatul Mabruroh

(1731410058)

JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG TAHUN AJARAN 2018/2019

 

I. Dasar Teori A. Pengertian sedimentasi

Proses klarifikasi mencakup proses-proses koagulasi, flokulasi dan sedimentasi. Proses koagulasi merupakan suatu penambahan beban kimia atau koagulan tertentu kedalam air yang disertai dengan pengadukan cepat sehingga terbentuk flok partikel koloid yang sangat halus. Sedimentasi merupakan peristiwa turunnya partikel-partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan cairan jernih dapat dipisahkan dari zat padat yang menumpuk di dasar atau biasa disebut dengan pengendapan. Selama proses ini berlangsung, terdapat tiga gaya yang  berpengaruh: a. Gaya Gravitasi Gaya ini bisa dilihat pada saat terjadi endapan atau mulai turunnya pertikel  padatan menuju kedasar tabung untuk membentuk endapan. Hal ini terjadi karena massa jenis partikel padatan lebih besar dari massa jenis fluida. Atau dengan kata lain bahwa, pada gaya ini berat jenis larutan lebih kecil dari berat jenis partikel, sehingga partikel lebih cepat mengendap. Pada kondisi ini, sangat dipengaruhi oleh Hukum Newton II, yaitu : Fg = m . g ………………………………………………(2.1.1) ………………………………………………(2.1.1)  

 b. Gaya Dorong Gaya dorong terjadi pada saat larutan dipompakan ke dalam tabung klarifier. Larutan ini akan terdorong pada ketinggian tertentu. Gaya dorong dapat juga kita lihat pada saat mulai turunnya partikel padatan karena adanya gaya Gravitsi, maka fluida akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan berat padatan itu sendiri. Gaya inilah yang disebut gaya dorong dan juga gaya yang memiliki arah yang  berlawanan dengan gaya gravitasi. 2  ……..………………..……………………..(2.1.2)   Fd = Ap.V . Cd.   ……..………………..……………………..(2.1.2)

 

c. Gaya Apung Gaya apung terjadi jika massa jenis partikel lebih kecil dari massa jenis fluida. Sehingga partikel padatan berada pada permukaan cairan. Maka pengaruh gaya ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

Fa =

m. . g Fa p = ……...………………………………………(2.1.3) ……...………………………………………(2.1.3)  

Suatu partikel yang mengendap dalam air karena adanya gaya gravitasi akan mengalami percepatan sampai gaya dari tahanan dapat mengimbangi gaya gravitasi. setelah terjadi kesetimbangan partikel akan terus mengendap pada kecepatan kostan yang dikenal sebagai kecepatan akhir atau kecepatan pengendapan bebas. Laju pengendapan partikel padat dalam zat cair dapat dibagi beberapa factor antara lain : a.  Berat jenis dan partikel  b.  Bentuk dan ukuran partikel c.  Viskositas air d.  Aliran dalam bak pengendap Laju pengendapan lumpur berbeda-beda satu sama lainnya, demikian pula tinggi relatif  berbagai zona pengendapannya. Untuk menentukan karakteristik pengendapannya secara teliti, setiap lumpur itu harus diperiksa dengan melakukan eksperimen terhadap masingmasingnya (Mc Cabe, WL. 1990)

II.  Alat dan Bahan 1.  Alat : a.  Gelas ukur 1000 ml  b.  Stopwatch c.  Ayakan d.  Timbangan e.  Kaca Pengaduk 2.  Bahan : a.  Kapur  b.  Air c.  Tawas

 

III.  Skema kerja

Pengayakan kapur dan pencatatan diameter rata-rata

Pembuatan campuran kapur, kieselguhr dan air dengan berbagai konsentrasi

Pengadukan dan pencatatan ketinggian awal

Pengamatan dan pencatatan ketinggian interface antara cairan jernih dan suspensi

Tiap selang waktu 5 menit

Pengamatn hingga ketinggian interface antara cairan jernih dan suspensi tidak berubah

IV.  Data Pengamatan A.  Perhitungan Densitas Bahan Tabel 1. Hasil data waktu dan ketinggian

Waktu ke(menit) 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Kolom 1 H zona Zona Z A (cm) (cm)

110 240 280 410 420 425 430 432 435

490 360 320 190 180 175 170 168 165

Kolom 2 Waktu H kezona (menit) A (cm) 1 120 2 250 3 290 4 450 5 425 6 430 7 435 8 437 9 440

Zona Z (cm) 480 350 310 150 175 170 165 163 160

Kolom 3 Waktu H kezona (menit) A (cm) 1 130 2 260 3 380 4 410 5 415 6 420 7 425 8 430 9 435

Zona Z (cm)

470 340 220 190 185 180 175 170 165

 

10 13 14 15 16 19 22 25 30 35 40 45 50 65 80 95 110 125

 

438 442 447 450 452 455 458 461 465 473 480 490 505 520 525 540 550 560

162 158 153 150 148 145 142 139 135 127 120 110 95 80 75 60 50 40

10 13 14 15 16 19 22 25 30 35 40

Bahan

443 446 450 453 457 460 463 466 470 475 480

Densitas (gram/mL)

Air

1

Kapur (0,01 mm)

1,47

Tawas

1,58

Contoh perhitungan bahan (kapur 0,01 mm) Berat pikno kosong = 30,58 Berat pikno + kapur = 32,89 Berat pikno + kapur + air = 56,32 Berat kapur = (pikno+kapur) –  (pikno+kapur)  –  pikno  pikno kosong = 32,89-30,58 =2,31 gram Berat air = (pikno+kapur+air) –  (pikno+kapur+air)  –  (pikno+kapur)  (pikno+kapur) = 56,32-32,89 = 23,43 gram Volume air = berat air/P air = 23,43/1

157 154 150 147 143 140 137 134 130 125 120

10 13 14 15 16 19 22 25 30

437 439 442 445 450 452 456 460 463

163 161 158 155 150 148 144 140 137

 

= 23,43 mL Volume kapur = volume pikno –  pikno –  volume  volume air = 25-23,43 = 1,57 mL P kapur = berat kapur/volume kapur = 2,31/1,57 = 1,47 gram/mL B.  Perhitungan densitas suspensi awal No.

Densitas (gram/mL)

Tabung 1

0,9372

Tabung 2

0,9432

Tabung 3

0,9289

Contoh perhitungan suspensi awal tabung 1 Berat piknometer kosong (m1) = 30,58 gram Berat piknometer + air (m2) = 54,01 gram Volume piknometer = 25 mL Densitas = (m2 –  (m2 –  m1)/volume  m1)/volume = (54,01-30,58)/25 = 0,9372 gram/mL C.  Perhitungan densitas suspensi akhir No.

Densitas (gram/mL) Zona A

Zona D

Tabung 1

1,5822

1,023

Tabung 2

1,4352

1,047

Tabung 3

1,5436

1,123

 

  Contoh perhitungan suspensi akhir tabung 1 Zona A Berat pikno kosong = 30,58 gram Berat pikno + kapur = 32,89 gram Berat pikno + kapur + air = 56,32 gram Berat kapur = (pikno+kapur) –  (pikno+kapur)  –  pikno  pikno kosong = 32,89 –  30,58  30,58 = 2,31 gram Berat air = (pikno+kapur+air) –  (pikno+kapur+air) –  (pikno+kapur)  (pikno+kapur) = 56,32-32,89 = 23,43 gram Volume air = berat air/P air = 23,43/0,9953 = 23,54 Volume kapur = volume pikno –  pikno –  volume  volume air = 25 –  25 –  23,54  23,54 = 1,46 mL P kapur = berat kapur/volume kapur = 2,31/1,46 = 1,5822 gram/ml D.  Perhitungan kecepatan sedimentasi dan rata-rata suspense

-  Kapur diameter 0,01 mm (10 gram)   Z0 = 600 cm Zi = 600 cm Z1 = 205 cm T1 = 125 menit Vt = (Zi –  Z  Z1)/(t1-0) = (600-205)/(125-0)

 

  = 3,16 cm/menit -  Kapur diameter 0,01 mm (10 gram) dan tawas (0,5 gram) Z0 = 600 cm Zi = 460 cm Z1 = 230 cm T1 = 40 menit

Vt = (Zi –  Z  Z1)/(t1-0) = (460-230)/(40-0) = 5,75 cm/menit -  Kapur diameter 0,01 mm (10 gram) dan tawas (1 gram) Z0 = 600 cm Zi = 470 cm Z1 = 275 cm T1 = 30 menit Vt = (Zi –  Z  Z1)/(t1-0) = (470-275)/(30-0) = 6,5 cm/menit

V. 

Pembahasan

Sedimentasi merupakan peristiwa turunnya partikel-partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan cairan jernih dapat dipisahkan dari zat padat yang menumpuk di dasar atau biasa disebut dengan pengendapan. Laju pengendapan lumpur berbeda-beda satu sama lainnya, demikian pula tinggi relatif berbagai zona pengendapannya. Untuk menentukan karakteristik pengendapannya secara teliti, setiap lumpur itu harus diperiksa dengan melakukan eksperimen terhadap masing-masingnya (Mc Cabe, WL. 1990). 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 (F, Parikesit, Ir. 1985) . Percobaan dilakukan dengan menggunakan 3 kolom yang terdiri dari kolom 1 berisi larutan kapur, kolom 2 berisi larutan kapur dan tawas 0,5 gram, dan kolom 3  berisi larutan kapur dan tawas 1 gram.

Kolom 1 700 y = 1.8249x + 382.76 R² = 0.4388

600     ) 500    m    c     (    n 400    a    i    g    g 300    n    i    e    t    K200

100 0 0

20

40

60

80

100

120

140

Waktu (menit)

Grafik 1. hubungan antara ketinggian suspensi dengan waktu pada kolom 1

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dengan menggunnakan larutan dengan padatan kapur dengan diameter rata-rata kapur 0,01 mm didapatkan perubahan ketinggian suspensi pada awal waktu berlangsung cepat dan pada menit ke 4 tejadi  pengendapan sedikit demi sedikit dan relatif konstan. Hal ini terjadi karena adanya gaya gravitas yang mengakibatkan ukuran partikel yang lebih besar turun dan mengendap lebih cepat. Percobaan pada kolom satu didapatakan laju kecepatan sedimentasi sebesar 3,16 cm/menit.

 

Kolom 2 600 y = 4.6816x + 350.52 R² = 0.3345

500     )    m    c 400     (    n    a    i 300    g    g    n    i    t 200    e    K

100 0 0

10

20

30

40

50

Waktu (cm)

  Grafik 2. hubungan antara ketinggian suspensi dengan waktu pada kolom 2

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dengan menggunnakan larutan dengan padatan kapur dan tawas sebanyak 0,5 gram dengan diameter rata-rata kapur 0,01 mm didapatkan perubahan ketinggian suspensi pada awal waktu berlangsung cepat dan  pada menit ke 4 tejadi pengendapan sedikit demi sedikit dan relatif konstan. Hal ini terjadi karena adanya gaya gravitas yang mengakibatkan ukuran partikel yang lebih besar turun dan mengendap lebih cepat. Tawas pada percobaan membantu penjernihan pada larutan. Berbeda dengan kolom 1, kolom terlihat lebih jernih dan partikel terlihat sedikit menggumpal. Percobaan pada kolom 2 didapatakan laju kecepatan sedimentasi sebesar 5,75 cm/menit. Laju kecepatan sedimentasi lebih cepat dibandingkan dengan kolom 1. Hal ini disebabkan oleh pencampuran tawas pada kolom 2 yang membantu penggumpalan  partikel sehingga dengan adanya gaya ga ya gravitas mengakibatkan pertikel lebih cepat turun ke dasar kolom.

 

Kolom 3 600 y = 6.1101x + 337.33 R² = 0.3724

500     )    m     (    c 400    n    a    i 300    g    g    n    i    t 200    e    K

100 0 0

5

10

15

20

25

30

35

Waktu (cm)

  Grafik 3. hubungan antara ketinggian suspensi dengan waktu pada kolom 2

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dengan menggunnakan larutan dengan padatan kapur dan tawas sebanyak 1 gram dengan diameter rata-rata kapur 0,01 mm didapatkan perubahan ketinggian suspensi pada awal waktu berlangsung cepat dan  pada menit ke 4 tejadi pengendapan sedikit demi sedikit dan relatif konstan. Hal ini terjadi karena adanya gaya gravitas yang mengakibatkan ukuran partikel yang lebih besar turun dan mengendap lebih cepat. Tawas pada percobaan membantu penjernihan pada larutan. Berbeda dengan kolom 2, kolom terlihat lebih jernih dan partikel terlihat sedikit menggumpal. Percobaan pada kolom 3 didapatakan laju kecepatan sedimentasi sebesar 6,5 cm/menit. Laju kecepatan sedimentasi lebih cepat dibandingkan dengan kolom 2. Hal ini disebabkan oleh pencampuran tawas pada kolom 3 dengan jumlah jumlah lebih banyak yang membantu penggumpalan partikel sehingga dengan adanya gaya gravitas mengakibatkan  pertikel lebih cepat turun ke dasar kolom. 

VI.  Kesimpulan

Berdasarkan praktikum sedimentasi, dapat disimpulkan sebagai berikut: 1.  Sedimentasi merupakan peristiwa turunnya partikel-partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan

 

cairan jernih dapat dipisahkan dari zat padat yang menumpuk di dasar atau biasa disebut dengan pengendapan.

2.  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. 

VII. 

Daftar Pustaka McCabe, W., Smith, J.C., and Harriot, P., 1993, “ Unit Operation of Chemical

 Engineering”,, McGraw Hill Book, Co., United States of America.  Engineering” Faith, Keyes & Clark., 1955, “ Industrial Chemical”, Chemical”, 4th ed, John Wiley and Sons, Inc.,  New York.