LAPORAN PRAKTIKUM SEDIMENTASI Oleh: KELOMPOK 14 (EMPAT BELAS) PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA RIKA PIDIA 1909066022 MUHAMMAD RIZKY 1909066027 LABORATORIUM REKAYASA KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MULAWARMAN SAMARINDA 2021 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di dalam praktik dalam kehidupan sehari-hari banyak dijumpai proses yang melibatkan zat padat dan cairan, baik yang sejenis atau yang berbeda. Di samping itu sering dijumpai proses pemisahan zat padat dengan zat cair baik dalam industri maupun dalam kehidupan sehari-hari. Pada industri kimia proses pemisahan sangat diperlukan, baik dalam penyiapan umpan ataupun produk. Umumnya memisahkan dari campuran produk yang keluar dari reaktor. Berbagai cara pemisahan dapat digunakan, teknik pemisahan yang umumnya banyak dipakai adalah; sedimentasi, kristalisasi, distilasi, ekstraksi, absorpsi, adsorpsi, dan filtrasi. Pada percobaan kali ini teknik yang dilakukan adalah dengan proses sedimentasi. Proses sedimentasi sendiri dapat diartikan sebagai pemisahan suspensi menjadi cairan dan zat padat yang lebih pekat, dimana prinsip pengendapannya berdasarkan gaya gravitasi. Pada umumnya proses sedimentasi digunakan pada pengolahan air minum, pengolahan air limbah dan pengolahan air limbah tingkat lanjutan. Proses sedimentasi banyak digunakan karena prosedurnya yang sederhana dan hasilnya baik. Proses sedimentasi selain lebih mudah dalam pengoperasiannya, dilihat dari segi ekonomi juga jauh lebih murah. Sedimentasi (pengendapan) merupakan salah satu cara pemisahan padatan yang tersuspensi dalam suatu cairan dimana akan terjadi peristiwa turunnya partikel – partikel padat yang semula tersebar atau tersuspensi dalam cairan karena adanya gaya berat atau gaya gravitasi, tetapi selama proses sedimentasi ini berlangsung, terdapat tiga gaya yang berpengaruh yaitu, gaya gravitasi, gaya apung, dan gaya dorong. Operasi sedimentasi ini banyak digunakan pada proses pemisahan kimia, metalurgi, maupun pada proses – proses pengurangan polusi dari air limbah industri. Rancangan peralatan untuk sedimentasi selalu didasarkan pada percobaan sedimentasi pada skala yang lebih kecil. Dalam industri yang digunakan adalah air jernihnya untuk air proses maupun air produksi biasanya untuk mempercepat pengendapan ditambahkan juga koagulan, prosesnya yaitu mengikat butiran butiran kapur menjadi flok – flok sehingga akan lebih cepat jatuh karena semakin besar flok akan semakin besar juga gaya gravitasi yang berpengaruh pada proses pengendapan tersebut. Dalam pelaksanaannya, sedimentasi dapat dilakukan dengan dua cara, secara batch dan kontinyu. Sedimentasi di dalam industri biasanya menggunakan proses kontinyu di dalam tangki besar, dan menggunakan air sebagai zat pensuspensi. Sedangkan dalam laboratorium biasa dilakukan sedimentasi secara batch di dalam silinder vertikal, karena lebih sederhana, mudah dan murah. Oleh karena itu, perlu dilakukan praktik mengenai proses sedimentasi, agar praktikan lebih memahami dan dapat mengaplikasikan proses sedimentasi ini baik dalam proses ajar mengajar, penelitian serta dunia kerja. 1.2 a. Tujuan Praktikum Untuk mengetahui perbandingan konsentrasi slurry (CL) CaCO3 pada massa 30 gram, 40 gram, dan 50 gram dan pengaruh massa CaCO3 dengan konsentrasi slurry (CL) b. Untuk mengetahui perbandingan dan hubungan antara kecepatan sedimentasi (VL) dan konsentrasi slurry (CL) pada saat berat CaCO3 adalah 30 gram, 40 gram dan 50 gram. c. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan sedimentasi BAB II LANDASAN TEORI Sedimentasi adalah suatu proses yang bertujuan untuk memisahkan/mengendapkan zatzat padat atau tersuspensi non koloid dalam air. Pengendapan material yang dibawa oleh angin, air, atau gletser. Semua hasil erosi akan diendapkan disuatu tempat, baik di sungai, lembah, lereng pegunungan ataupun dasar laut yang dangkal. Kadang kala hasil sedimentasi kembali mengalami erosi (Dunbar, 1957). Tujuan dari proses sedimentasi antara lain : a. Untuk memisahkan partikel-partikel dari alur fluida sehingga fluida tersebut bebas dari kontaminan partikel. b. Untuk memulihkan partikel-partikel sebagai produk (seperti pemulihan fasa terdispersi pada ekstraksi cair-cair). c. Untuk memisahkan partikel-partikel menjadi fraksi-fraksi dengan ukuran atau densitas yang berbeda dengan cara menyuspensikan partikel-partikel tersebut ke dalam suatu fluida (Cabe, 1989) Prinsip percobaan sedimentasi pemisahan secara mekanik menjadi dua bagian, yaitu slurry (endapan) dan supernatant (beningan). Memanfaatkan gaya gravitasi dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Pettijohn, 1957) Kecepatan sedimentasi didefinisikan sebagai laju pengurangan atau penurunan ketinggian daerah batas antara slurry (endapan) dan supernatant (beningan) pada suhu seragam untuk mencegah pergeseran fluida karena Konveksi. Pada keadaan awal, konsentrasi slurry seragam di seluruh bagian tabung. Kecepatan sedimentasi konstan, terlihat pada grafik hubungan antara ZL dan tL membentuk garis lurus untuk periode awal (dZ/dt=V=konstan ). Periode ini disebut free settling, dimana padatan bergerak turun hanya karena gaya gravitasi. Kecepatan yang konstan ini disebabkan oleh konsentrasi di lapisan batas yang relatif masih kecil, sehingga pengaruh gaya tarik-menarik antar partikel, gaya gesek dan gaya tumbukan antar partikel dapat diabaikan. Partikel yang berukuran besar akan turun lebih cepat, menyebabkan tekanan ke atas oleh cairan bertambah, sehingga mengurangi kecepatan turunnya padatan yang lebih besar. Hal ini membuat kecepatan penurunan semua partikel (baik yang kecil maupun yang besar) relatif sama atau konstan (L.McCabe, 2003) Kecepatan sedimentasi didefinisikan sebagai laju pengurangan atau penurunan ketinggian daerah batas antara slurry (fraksi yang keruh) dan supernatant (fraksi yang jernih) pada temperatur yang sama untuk mencegah pergeseran fluida karena konveksi (Brown, 1978). Sedimentasi berdasarkan kecepatan jatuhnya terdiri dari dua tahap: a. Free settling velocity Tahap dimana kecepatan jatuhnya relatif konstan, kecepatan sedimentasi akan linier hingga waktu tertentu. Pada saat awal sedimentasi partikel yang jatuh dianggap hanya satu partikel, tidak dipengaruhi partikel lain. Free settling velocity pada umumnya berlangsung di awal proses sedimentasi dimana konsentrasi tumpukan partikel masih rendah sekali. b. Hindered settling velocity Tahap dimana kecepatan jatuhnya semakin lambat karena ada pengaruh dari partikelpartikel lain. Kecepatan sedimentasi akan berkurang sejalan dengan waktu. Hindered settling velocity mulai terjadi pada keadaan akhir proses sedimentasi dimana sudah mulai terbentuk zona dengan tumpukan partikel yang mengendap (Geankoplis, 1983). Pada proses pengendapan dalam keadaan free settling, model persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung kecepatan penurunan partikel pada proses sedimentasi adalah sebagai berikut: a. Stokes- Newton Law Jika sebuah partikel turun di dalam fluida karena gaya gravitasi, maka kecepatan pengendapan akan tercapai apabila jumlah dari gaya friksi (i) dan gaya apung (buoyancy) sebanding dengan gaya gravitasi benda (Sukardjo, 2004). Persamaan kecepatan pengendapan adalah sebagai berikut : s v= ρs gD2 18μ+ √0,3ρs ρgD3 Dimana vs adalah kecepatan pengendapan, g percepatan gravitasi, D diameter partikel, ρs densitas partikel, ρ densitas air, dan μ viskositas air. b. Persamaan Farag Farag merumuskan suatu persamaan untuk kecepatan sedimentasi dengan variabel konsentrasi cairan. Persamaannya dapat dirumuskan (Farag, 1996) gd2p (ρs -ρf )ε2f v= 18μf b c. Persamaan Fergusson-Church Persamaan kecepatan pengendapan dapat dirumuskan (Ferguson, 2004) vs = ρs gD2 18μ+ √√0,3ρs ρgD3 Dimana vs adalah kecepatan pengendapan, g percepatan gravitasi, D diameter partikel, ρs densitas partikel, ρ densitas air, dan μ viskositas air. d. Persamaan Gibbs-Mattew-Link Persamaan ini mengungkapkan hubungan antara ukuran partikel berbentuk bola dan kecepatan free settlingnya untuk berbagai temperatur, viskositas dan kepadatan bola. Untuk menghitung kecepatan pengendapan partikel berbentuk bola dari berbagai ukuran, dengan menggunakan pengolahan data yang diubah ke dalam persamaan empiris memberikan hasil di bawah ini, 2 v= √-3μ+√9μ +gr2 ρ (ρ -ρ )(0,015476+0,19841r) f s f ρf (0,011607+0,14881r) Dimana ν kecepatan pengendapan, η viskositas fluida, g percepatan gravitasi, ρf densitas fluida, ρs densitas solid dan r jari-jari partikel. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengendapan a. Temperatur Kelarutan semakin meningkat dengan naiknya suhu, jadi dengan meningkatnya suhu maka pembentukan endapan akan berkurang disebabkan banyak endapan yang berada pada larutannya. b. Sifat Alami Pelarut Garam anorganik mudah larut dalam air dibandingkan dengan pelarut organik seperti alkohol atau asam asetat. Perbedaan kelarutan suatu zat dalam pelarut organik dapat dipergunakan untuk memisahkan campuran antara dua zat. Setiap pelarut memiliki kapasitas yang berbeda dalam melarutkan suatu zat, begitu juga dengan zat yang berbeda memiliki kelarutan yang berbeda pada pelarut tertentu. c. Pengaruh Ion Sejenis Kelarutan endapan akan berkurang jika dilarutkan dalam larutan yang mengandung ion sejenis dibandingkan dalam air saja. d. Pengaruh pH Kelarutan endapan garam yang mengandung anion dari asam lemah dipengaruhi oleh pH, hal ini disebabkan karena penggabungan proton dengan anion endapannya. e. Pengaruh Hidrolisis Jika garam dari asam lemah dilarutkan dalam air maka akan dihasilkan perubahan konsentrasi H+ dimana hal ini akan menyebabkan kation garam tersebut mengalami hidrolisis dan hal ini akan meningkatkan kelarutan garam tersebut. f. Pengaruh Ion Kompleks Kelarutan garam yang tidak mudah larut akan semakin meningkat dengan adanya pembentukan kompleks antara ligan dengan kation garam tersebut (L.McCabe, 2003) Selama proses ini berlangsung, terdapat tiga gaya yang berpengaruh : a. Gaya Gravitasi Gaya ini bisa dilihat pada saat terjadi endapan atau mulai turunnya partikel padatan menuju ke dasar tabung untuk membentuk endapan. Hal ini terjadi karena massa jenis partikel padatan lebih besar dari massa jenis fluida. Fg = m. g b. Gaya Apung Gaya apung terjadi jika massa jenis partikel lebih kecil dari massa jenis fluida. Sehingga partikel padatan berada pada permukaan cairan, Fa = Mf. g c. Gaya Dorong Gaya dorong terjadi pada saat larutan dipompakan ke dalam tabung. Larutan ini akan terdorong pada ketinggian tertentu. Gaya dorong dapat juga kita lihat pada saat mulai turunnya partikel padatan karena adanya gaya Gravitasi, 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 F = K= (Twenhofel, 1950) h w = w. s KM BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat a. Gelas Ukur 500 mL b. Gelas Kimia 500 ml c. Batang Pengaduk d. Stopwatch e. Neraca Analitik f. Sendok g. Milimeterblock h. Kertas i. Penggaris j. Cawan Petri 3.1.2 Bahan a. CaCO3 b. Aquadest 3.2 Rangkaian Alat 3.3 Prosedur Percobaan 3.3.1 CaCO3 30 gram a. Disiapkan gelas ukur 500 ml b. Ditimbang CaCO3 sebanyak 30,1382 gram menggunakan neraca analitik c. Dimasukkan CaCO3 kedalam gelas ukur d. Dimasukkan aquadest hingga 500 ml e. Diaduk hingga homogen f. Diamati dan dicatat tinggi sedimentasi tiap 10 detik selama 2 menit menggunakan stopwatch 3.3.2 CaCO3 40 gram a. Disiapkan gelas ukur 500 ml b. Ditimbang CaCO3 sebanyak 40,2061 gram menggunakan neraca analitik c. Dimasukkan CaCO3 kedalam gelas ukur d. Dimasukkan aquadest hingga 500 ml e. Diaduk hingga homogen f. Diamati dan dicatat tinggi sedimentasi tiap 10 detik selama 2 menit menggunakan stopwatch 3.3.3 CaCO3 50 gram a. Disiapkan gelas ukur 500 ml b. Ditimbang CaCO3 sebanyak 50,3351 gram menggunakan neraca analitik c. Dimasukkan CaCO3 kedalam gelas ukur d. Dimasukkan aquadest hingga 500 ml e. Diaduk hingga homogen f. Diamati dan dicatat tinggi sedimentasi tiap 10 detik selama 2 menit menggunakan stopwatch BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengamatan Percobaan 1 Berat CaCO3 (M1) : 30,1382 gram Volume Slurry (V1) : 500 ml = 0,5 L Konsentrasi Larutan 1 : 0,6022 mol/L Percobaan 2 Berat CaCO3 (M1) : 40,2061 gram Volume Slurry (V1) : 500 ml = 0,5 L Konsentrasi Larutan 2 : 0,8034 mol/L Percobaan 3 4.2 Berat CaCO3 (M1) : 50,3351gram Volume Slurry (V1) : 500 ml = 0,5 L Konsentrasi Larutan 3 : 1,0058 mol/L Pembahasan Tabel 4.1 Data Percobaan 1 Detik (s) Zi (cm) ZL (cm) 10 24,5 0,5 20 24 1 30 23 2 40 22,5 2,5 50 22 3 60 21,5 3,5 70 21 4 80 20,5 4,5 90 20 5 100 19,5 5,5 110 19 6 120 18 7 Berdasarkan hasil percobaan 1 sedimentasi dengan menggunakan zat padat kapur (CaCO3) sebanyak 30,1382 gram dengan volume slurry 500 ml didapatkan bidang batas (Z0) 25 cm pada semua percobaan. Dengan waktu 120 detik maka didapatkan ketinggian slurry (Zl) yaitu 7 cm dan ketinggian supernatant (Zi) yaitu 18 cm, sehingga didapatkan nilai kosentrasi (C0) sebesar 0,6022 mol/L. Pertama ditimbang kapur sebanyak 30,1382 gram menggunakan neraca analitik, kemudian masukkan kapur yang telah ditimbang kedalam gelas ukur 500 ml. Lalu tambahkan aquadest hingga volume larutan menjadi 500 ml. Aduk menggunakan pengaduk hingga larutan homogen. Setelah dihomogenkan air dan kapur bercampur dan menjadi keruh. Lalu hentikan pengadukan dan catat ketingian awal permukaan slurry. Hidupkan stopwatch dan waktu sedimentasi mulai dihitung. Kemudian catat ketinggian bidang batas cairan jenuh (Z) setiap 10 detik selama 2 menit. Tabel 4.2 Data Percobaan 2 Detik (s) Zi (cm) ZL (cm) 10 24,5 0,5 20 24 1 30 23 2 40 22 3 50 21,5 3,5 60 21 4 70 20,5 4,5 80 19,5 5,5 90 19 6 100 18,5 6,5 110 18 7 120 17 8 Berdasarkan hasil percobaan 2 sedimentasi dengan menggunakan zat padat kapur (CaCO3) sebanyak 40,2061 gram dengan volume slurry 500 ml didapatkan bidang batas (Z0) 25 cm pada semua percobaan. Dengan waktu 120 detik maka didapatkan ketinggian slurry (Zl) yaitu 8 cm dan ketinggian supernatant (Zi) yaitu 17 cm, sehingga didapatkan nilai kosentrasi (C0) sebesar 0,8034 mol/L. Pertama ditimbang 40,2061 gram kapur sebanyak menggunakan neraca analitik, kemudian masukkan kapur yang telah ditimbang kedalam gelas ukur 500 ml. Lalu tambahkan aquadest hingga volume larutan menjadi 500 ml. Aduk menggunakan pengaduk hingga larutan homogen. Setelah dihomogenkan air dan kapur bercampur dan menjadi keruh. Lalu hentikan pengadukan dan catat ketingian awal permukaan slurry. Hidupkan stopwatch dan waktu sedimentasi mulai dihitung. Kemudian catat ketinggian bidang batas cairan jenuh (Z) setiap 10 detik selama 2 menit. Tabel 4.3 Data Percobaan 3 Detik (s) Zi (cm) ZL (cm) 10 19 6 20 18,5 6,5 30 18 7 40 17,8 7,2 50 17,5 7,5 60 17 8 70 16,5 8,5 80 16 9 90 15,5 9,5 100 15 10 110 14,5 10,5 120 14 11 Berdasarkan hasil percobaan 3 sedimentasi dengan menggunakan zat padat kapur (CaCO3) sebanyak 50,3351 gram dengan volume slurry 500 ml didapatkan bidang batas (Z0) 25 cm pada semua percobaan. Dengan waktu 120 detik maka didapatkan ketinggian slurry (Zl) yaitu 11 cm dan ketinggian supernatant (Zi) yaitu 14 cm, sehingga didapatkan nilai kosentrasi (C0) sebesar 1,0058 mol/L. Pertama ditimbang 50,3351 gram kapur sebanyak menggunakan neraca analitik, kemudian masukkan kapur yang telah ditimbang kedalam gelas ukur 500 ml. Lalu tambahkan aquadest hingga volume larutan menjadi 500 ml. Aduk menggunakan pengaduk hingga larutan homogen. Setelah dihomogenkan air dan kapur bercampur dan menjadi keruh. Lalu hentikan pengadukan dan catat ketingian awal permukaan slurry. Hidupkan stopwatch dan waktu sedimentasi mulai dihitung. Kemudian catat ketinggian bidang batas cairan jenuh (Z) setiap 10 detik selama 2 menit. Dari ketiga percobaan didapatkan kesimpulan bahwa semakin besar massa padatan yang digunakan, maka konsentrasi zat (slurry) meningkat. Semakin besar konsentrasi zat maka waktu yang digunakan untuk proses pengendapan hingga mendapatkan bidang batas cairan (z) akan semakin besar. Sehingga proses sedimentasi semakin lambat. Tinggi Beningan Zi (cm) Grafik Hubungan t dan Zi 30 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 t (s) 30 gram 40 gram 50 gram Grafik 4.1 Hubungan t dan Zi 120 140 Pada grafik 4.1 dapat dilihat bahwa grafik hubungan antara Zi (tinggi slurry) dengan t (waktu) setiap 10 sekon pada percobaan 1, 2 dan 3. Berdasarkan gambar tersebut dapat dapat disimpulkan semakin lama waktu yang dibutuhkan maka supernatant atau beningan akan semakin menurun hingga mencapai ketinggian daerah batas antara slurry dan supernantant. Hal ini disebabkan karena slurry mengalami proses pengendapan. Proses pengendapan ini sendiri terjadi disebabkan karena partikulat CaCO3 di dalam cairan bergerak ke dasar wadah akibat adanya gaya gravitasi. Partikulat CaCO3 di dalam cairan terpengaruh oleh gaya gravitasi karena partikulat CaCO3 memiliki massa partikel yang jauh lebih besar dibandingkan massa air. jenis campuran antara air dan CaCO3 ini adalah campuran heterogen yang dimana padatan dan cairan dapat di bedakan dengan jelas tanpa alat bantu. Tinggi Endapan ZL (cm) Grafik Hubungan t dan ZL 12 10 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 t (s) 30 gram 40 gram 50 gram Grafik 4.2 Hubungan t dan ZL Berdasarkan grafik pada gambar 4.2, dapat dilihat dari ketiga percobaan yang dilakukan dengan berat CaCO3 yang berbeda. Semakin berat CaCO3 yang digunakan maka semakin cepat pula ketinggian ZL nya, dapat di lihat di grafik, CaCO3 dengan berat 50 gram lebih cepat mencapai ketinggian ZL yang lebih besar di bandingkan dengan CaCO3 40 gram dan CaCO3 30 gram. Dapat disimpulkan bahwa semakin besar massa padatan yang digunakan maka tinggi endapan (ZL) yang dihasilkan juga semakin besar. Selain itu proses ini menunjukan bahwa ketinggian endapan meningkat sepanjang waktu. Proses pengendapan CaCO3 telah dijelaskan pada hubungan antara penurunan ketinggian slurry setiap satuan waktu. Berdasarkan grafik pada gambar 4.2, pada waktu awal t (0) hingga t (120) pertambahan ketinggian endapan di dasar wadah pada 3 variasi percobaan bernilai konstan. Dapat disimpulkan bahwa sejak t (0) hingga t (120) proses sedimentasi berada dalam kondisi free settling. Pada kondisi ini kecepatan pengendapan bernilai konstan. Hal ini disebabkan karena pergerakan partikel CaCO3 tidak saling mempengaruhi. Sehingga tidak terjadi gaya gesek baik antara partikel CaCO3 maupun dengan dinding wadah yang dapat menghambat kecepatan sedimentasi Kecepatan Sedimentasi VL (cm/s) Grafik Hubungan t dan VL 3,0000 2,5000 2,0000 1,5000 30 gram 1,0000 40 gram 0,5000 50 gram 0,0000 0 50 100 150 t (s) Grafik 4.3 Hubungan t dan VL Pada grafik 4.3 dapat dilihat bahwa grafik justru berbanding terbalik dengan grafik sebelumnya (t terhadap ZL) dimana semakin lama waktu maka semakin kecil nilai VL nya hal ini dapat dilihat dari keadaan grafik yang munurun dan disebabkan oleh sedimentasi berada pada kondisi free settling velocity. Kondisi ini terjadi karena seiring berjalannya waktu maka kerapatan partikel akan semakin kecil sehingga menyebabkan kecepatan sedimentasi semakin kecil. Penurunan kecepatan bernilai hampir seragam. Kondisi ini disebut sebagai kondisi hindered settling velocity. Kondisi ini terjadi karena terjadi peningkatan kerapatan partikel yang menyebabkan terjadinya gaya gesek antar partikel dan dengan dinding wadah yang menghambat proses sedimentasi. Kecepatan Sedimentasi VL (cm/s) Grafik Hubungan CL terhadap VL 3,0000 2,5000 2,0000 1,5000 30 gram 1,0000 40 gram 0,5000 50 gram 0,0000 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 Konsentrasi Slurry CL (mol/L) Grafik 4.3 Hubungan CL terhadap VL Pada grafik 4.4 dapat dilihat bahwa semakin kecil nilai dari VL maka semakin besar nilai CL nya. Semakin kecil nilai kerapatan suatu partikel dalam suatu volume, maka konsentrasinya juga akan semakin kecil. Inilah yang menyebabkan harga C menurun saat harga V meningkat. Pada saat harga V menurun, maka harga C meningkat. Hal ini disebabkan saat harga V menurun, proses sedimentasi berada dalam kondisi hindered settling velocity. Kondisi ini terjadi karena kerapatan partikel yang meningkat menyebabkan besarnya gaya gesek antar partikel. Hubungan kecepatan (VL) dan konsentrasi (CL) berdasarkan grafik hasil percobaan adalah berbanding terbalik, dimana semakin besar konsentrasi slurry (CL) maka kecepatan sedimentasi (VL) semakin lambat. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil kosentrasinya maka kecepatan sedimentasi semakin cepat. Selain dari grafik, contoh nya saja dalam tabel perhitungan yang kita peroleh untuk massa 30 gram dimana VL 1,3 cm/s dan CL 1,32 mol dengan VL 0,15 dan CL 1,47 mol. Dapat di tarik kesimpulan bahwa kecepatan sedimentasi berbanding terbalik dengan konsentrasi. Sedangkan hubungan antara zo dan zi adalah dimana zi merupakan garis bantu dalam grafik untuk menentukan zl dan tl sehingga pada perhitungan dapat diperoleh konsentrasi larutan (CL) dan kecepatan (VL) masing-masing titik. Sedangkan zo merupakan bidang batas awal permukaan slurry, dimana selama proses sedimentasi akan diperoleh ketinggian bidang batas slurry yang baru (zi) untuk dijadikan titik acuan perhitungan selanjutnya yaitu (VL) dan (CL). Zo adalah 25 cm. Dari ketiga percobaan didapatkan kesimpulan bahwa semakin besar massa padatan yang digunakan, maka konsentrasi zat (slurry) meningkat. Dan semakin besar konsentrasi zat yang digunakan maka waktu yang dihasilkan untuk proses pengendapan akan semakin lama disebabkan oleh adanya gesekan antar partikel yang semakin besar pula. Waktu pengendapan yang dihasilkan dari ketiga percobaan juga dipengaruhi oleh ukuran partikel. Partikel yang mempunyai ukuran yang besar dan kasar akan sangat mudah mengendap dari pada partikel halus sehingga waktu yang dihasilkan untuk proses pengendapan pada partikel yang kasar lebih cepat dibandingkan dengan proses pengendapan pada partikel yang lebih halus. Pada padatan yang halus diusahakan menggumpal menjadi partikel yang lebih besar agar cepat mengendap. Diduga, viskositas air dan berat jenis air/padatan mempengaruhi proses sedimentasi. Jika berat jenis fluida lebih besar dari pada berat jenis partikel padatannya, maka laju pengendapannya lambat. Begitu juga sebaliknya. Sedangkan pada viskositas, apabila temperatur tinggi maka viskositas menurun sehingga bentuk dan ukuran partikel semakin kecil sehingga laju pengendapan semakin cepat. Faktor kesalahan dalam praktikum ini adalah pada saat menimbang CaCO3 menggunakan neraca analitik data yang didapat kurang akurat karena kelebihan pada saat proses penimbangan selain itu pada saat membaca bidang batas Z atau ketinggian slurry dan supernatant kurang teliti serta kurang teliti dalam menentukan ZL, Zi dan tL sehingga akan mempengaruhi dalam proses perhitungan BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa : a. Pada percobaan yang telah dilakukan digunakan massa padatan kapur tulis (CaCO3) yang bervariasi yaitu 30 gram, 40 gram dan 50 gram. Masing-masing massa padatan berpengaruh terhadap konsentrasi dan kecepatan sedimentasi. pada percobaan dengan massa 30 gram, 40 gram dan 50 gram CaCO3 secara berurut turut di dapatkan konsentrasi slurry pada waktu 120 detik adalah 0,8364 mol/L, 1,1815 mol/L dan 1,7961 mol/L sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin berat massa CaCO3 maka semakin besar pula konsentrasi akhir slurry nya b. Pada percobaan yang telah di lakukan digunakan massa padatan kapur tulis yang bervariasi yaitu 30 gram, 40 gram dan 50 gram. Pada tabel perhitungan di dapatkan kecepatan sedimentasi (VL) pada waktu 120 untuk massa CaCO3 30 gram, 40 gram dan 50 gram secara berturut turut adalah 0,0917 cm/s, 0,075 cm/s dan 0,025 cm/s sedangkan untuk konsentrasi slurry pada waktu 120 detik secara berturut turut adalah 0,8364 mol/L, 1,1815 mol/L dan 1,7961 mol/L. Dapat disimpulkan bahwa VL berbanding terbalik dengan CL dimana semakin besar VL maka semakin kecil CL begitupun sebalik nya semakin besar CL maka semakin kecil VL. c. Pada percobaan yang telah dilakukan diperoleh faktor-faktor yang mempengaruhi sedimentasi adalah berat jenis cairan dan berat jenis padatan, viskositas air, aliran dalam kolom sedimentasi serta bentuk dan ukuran padatan, dimana semakin berat padatan yang melalui proses sedimentasi maka proses sedimentasi berjalan dengan cepat dan semakin besar bentuk dan ukuran padatan maka proses sedimentasi juga semakin cepat. 5.2 Saran Sebaiknya untuk percobaan selanjutnya digunakan bahan yang memiliki massa jenis lebih berat dibandingkan kapur seperti pasir atau bahan yang memiliki massa jenis lebih ringan dibandingkan kapur seperti abu. Selain itu percobaan selanjutnya juga dapat menggunakan volume pelarut yang berbeda dengan massa padatan yang sama atau menggunakan jenis pelarut yang berbeda dengan jenis padatan yang sama. Lalu untuk percobaan selanjutnya juga dapat digunakan dengan metode sedimentasi yang berbeda bukan hanya dengan metode batch saja tetapi dengan metode semi-batch atau kontinyu. DAFTAR PUSTAKA Brown, G.G. 1950. Unit Operations. New York: John Wiley and Sons, Inc. Cabe, M. 1989. Operasi Teknik Kimia, Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Dunbar, C. O. dan J. Rodgers. 1957. Principles of Stratigraphy. New York: John Wiley & Sons. Farag I., 1996, Fluid Flow, East Williston, New York. Fergusson R.I. and Church M., 2004, Journal of Sedimentary Research, p.p. 933-937. Geankoplis, C.J. 2003. Transport Process and Separation Process Principles, 4th Edition. New Jersey: Prentice Hall. L.McCabe, Warren. 2003. Operasi Teknik Kimia (Jilid 1). Jakarta. Penerbit Erlangga. Pettijohn, F. J. 1957. Sedimentary Rocks. Edisi-2. New York: Harper. Sukardjo, 2004, Kimia Fisika, cetakan ke 3, PT. Rineka Cipta, Jakarta. Twenhofel, W. H. 1950. Principles of Sedimentation. New York: McGraw-Hill. LAMPIRAN Analisa Perhitungan 1. Percobaan I Tabel 1 Nilai Zi dan ZL Detik (s) Zi (cm) ZL (cm) 10 24,5 0,5 20 24 1 30 23 2 40 22,5 2,5 50 22 3 60 21,5 3,5 70 21 4 80 20,5 4,5 90 20 5 100 19,5 5,5 110 19 6 120 18 7 Berat CaCO3 (M1) : 30,1382 gram Volume Slurry (V1) : 500 ml = 0,5 L Berat Molekul : 100,0869 gram/mol Menghitung Konsentrasi Mula–mula (Co) : berat CaCO3 Co = Co = Co = 0,6022 mol/L berat molekul × volume slurry 30,1382 gram 100,0869 gram/mol × 0,5 L a. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL) 1. Untuk Zi = 24,5 cm ZL = 0,5 cm tL = 10 detik VL = = Zi-ZL tL (24,5-0,5) cm 10 = 2,4 cm/s 2. Untuk Zi = 24 cm ZL = 1 cm tL = 20 detik VL = = Zi-ZL tL (24-1) cm 20 = 1,15 cm/s 3. Untuk Zi = 23 cm ZL = 2 cm tL = 30 detik VL = = Zi-ZL tL (23-2) cm 30 = 0,7 cm/s 4. Untuk Zi = 22,5 cm ZL = 2,5 cm tL = 40 detik VL = = Zi-ZL tL (22,5-2,5) cm 40 = 0,5 cm/s 5. Untuk Zi = 22 cm ZL = 3 cm tL = 50 detik VL = = Zi-ZL tL (22+3) cm 50 = 0,38 cm/s 6. Untuk Zi =21,5 cm ZL = 3,5 cm tL = 60 detik VL = = Zi-ZL tL (21,5-3,5) cm 60 = 0,3 cm/s 7. Untuk Zi = 21 cm ZL = 4 cm tL = 70 detik VL = = Zi-ZL tL (21-4) cm 70 = 0,2429 cm/s 8. Untuk Zi = 20,5 cm ZL = 4,5 cm tL = 80 detik VL = = Zi-ZL tL (20,5-4,5) cm 80 = 0,2 cm/s 9. Untuk Zi = 20 cm ZL = 5 cm tL = 90 detik VL = Zi-ZL tL = (20-5) cm 90 = 0,1667 cm/s 10. Untuk Zi = 19,5 cm ZL = 5,5 cm tL = 100 detik VL = = Zi-ZL tL (19,5-5,5) cm 100 = 0,14 cm/s 11. Untuk Zi = 19 cm ZL = 6 cm tL = 110 detik VL = = Zi-ZL tL (19-6) cm 110 = 0,1182 cm/s 12. Untuk Zi = 18 cm ZL = 7 cm tL = 120 detik VL = = Zi-ZL tL (18-7) cm 120 = 0,0917 cm/s b. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL(CL) 1. CL = = Zo x Co Zi 25cm x 0,6022 24,5 cm = 0,6145 mol L mol L 2. CL = = Zo x Co Zi 25cm x 0,6022 24 cm = 0,6273 3. CL = = Zi 23 cm L Zi 22,5 cm mol L Zi 25cm x 0,6022 22 cm 6. CL = L Zo x Co Zi 21,5 cm = 0,0,7003 = mol L mol 25cm x 0,6022 7. CL = mol L Zo x Co = 0,6844 = mol 25cm x 0,6022 5. CL = mol L Zo x Co = 0,6692 = L Zo x Co = 0,6546 = mol 25cm x 0,6022 4. CL = mol L mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 0,6022 21 cm = 0,7170 mol L mol L 8. CL = = Zo x Co Zi 25cm x 0,6022 20,5 cm mol = 0,7344 9. CL = = Zo x Co Zi 20 cm = 0,7528 = L 25cm x 0,6022 10. CL = L Zo x Co Zi 19,5 cm = 0,7721 = L Zo x Co Zi 19 cm mol L mol = 0,7924 = mol L mol 25cm x 0,6022 12. CL = mol L mol 25cm x 0,6022 11. CL = mol L L Zo x Co Zi 25cm x 0,6022 18 cm = 0,8364 mol L mol L 2. Percobaan II Tabel 2 Nilai Zi dan ZL Detik (s) Zi (cm) ZL (cm) 10 24,5 0,5 20 24 1 30 23 2 40 22 3 50 21,5 3,5 60 21 4 70 20,5 4,5 80 19,5 5,5 90 19 6 100 18,5 6,5 110 18 7 120 17 8 Berat CaCO3 (M1) : 40,2061 gram Volume Slurry (V1) : 500 ml = 0,5 L Berat Molekul : 100,0869 gram/mol Menghitung Konsentrasi Mula–mula (Co) : berat CaCO Co 3 = berat molekul × volume slurry Co = 40,2061 gram 100,0869 gram/mol × 0,5 L Co = 0,8034 mol/L a. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL) 1. Untuk Zi = 24,5 cm ZL = 0,5 cm tL = 10 detik VL = = Zi-ZL tL (24,5-0,5) cm 10 = 2,4 cm/s 2. Untuk Zi = 24 cm ZL = 1 cm tL = 20 detik VL = = Zi-ZL tL (24-1) cm 20 = 1,15 cm/s 3. Untuk Zi = 24 cm ZL = 2 cm tL = 30 detik VL = = Zi-ZL tL (23-2) cm 30 = 0,7 cm/s 4. Untuk Zi = 22 cm ZL = 3 cm tL = 40 detik VL = = Zi-ZL tL (22−3) ππ 40 = 0,4750 cm/s 5. Untuk Zi = 21,5 cm ZL = 3,5 cm tL = 50 detik VL = = Zi-ZL tL (21,5+3,5) cm 50 = 0,36 cm/s 6. Untuk Zi =21 cm ZL = 4 cm tL = 60 detik VL = = Zi-ZL tL (21-4) cm 60 = 0,2833 cm/s 7. Untuk Zi = 20,5 cm ZL = 4,5 cm tL = 70 detik VL = = Zi-ZL tL (20,5-4,5) cm 70 = 0,2286 cm/s 8. Untuk Zi = 19,5 cm ZL = 5,5 cm tL = 80 detik VL = = Zi-ZL tL (19,5-5,5) cm 80 = 0, 1750 cm/s 9. Untuk Zi = 19 cm ZL = 6 cm tL = 90 detik VL = = Zi-ZL tL (19-6) cm 90 = 0,1444 cm/s 10. Untuk Zi = 18,5 cm ZL = 6,5 cm tL = 100 detik VL = Zi-ZL tL = (18,5-6,5) cm 100 = 0,12 cm/s 11. Untuk Zi = 18 cm ZL = 7 cm tL = 110 detik VL = = Zi-ZL tL (18-7) cm 110 = 0,1 cm/s 12. Untuk Zi = 17 cm ZL = 8 cm tL = 120 detik VL = = Zi-ZL tL (17-8) cm 120 = 0,0750 cm/s b. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL(CL) 1. CL = = Zo x Co Zi 25cm x 0,8034 24,5cm = 0,8198 2. CL = = mol L Zo x Co Zi 25cm x 0,8034 24 cm = 0,8369 3. CL = mol L mol L ππ π₯ πΆπ ππ mol L = 25cm x 0,8034 23 ππ = 0,8733 4. CL = = Zi 22 cm L Zi 21,5 cm mol L Zi 25cm x0,8034 21 cm 7. CL = L Zo x Co Zi 20,5 cm = 0,9798 mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 0,8034 19,5 cm = 1,03 9. CL = mol L mol 25cm x 0,8034 8. CL = mol L Zo x Co = 0,9565 = mol 25cm x 0,8034 6. CL = mol L Zo x Co = 0,9342 = L 25cm x 0,8034 5. CL = = mol Zo x Co = 0,9130 = mol L mol L Zo x Co Zi mol L = 25cm x 0,8034 19 cm =1,0571 10. CL = = mol L Zo x Co Zi 25cm x 0,8034 18,5 cm = 1,0857 11. CL = = L Zo x Co Zi 18 cm = 1,1159 = mol L mol 25cm x 0,8034 12. CL = mol L mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 0,8034 17 cm = 1,1815 mol L mol L 3. Percobaan III Tabel 1 Nilai Zi dan ZL Detik (s) Zi (cm) ZL (cm) 10 19 6 20 18,5 6,5 30 18 7 40 17,8 7,2 50 17,5 7,5 60 17 8 70 16,5 8,5 80 16 9 90 15,5 9,5 100 15 10 110 14,5 10,5 120 14 Berat CaCO3 (M1) : 50,3351gram Volume Slurry (V1) : 500 ml = 0,5 L Berat Molekul : 100,0869 gram/mol Menghitung Konsentrasi Mula–mula (Co): berat CaCO Co 3 = berat molekul × volume slurry Co = Co = 1,0058 mol/L 50,3351 gram 100,0869 gram/mol × 0,5 L a. Menghitung kecepatan sedimentasi (VL) 1. Untuk Zi = 19 cm ZL = 6 cm tL = 10 detik VL = = Zi-ZL tL (19-6) cm 10 = 1,3 cm/s 2. Untuk Zi = 18,5 cm ZL = 6,5 cm tL = 20 detik VL = = Zi-ZL tL (18,5-6,5) cm 20 = 0,6 cm/s 3. Untuk Zi = 18 cm ZL = 7 cm tL = 30 detik VL = Zi-ZL tL 11 = (18-7) cm 30 = 0,3667 cm/s 4. Untuk Zi = 17,8 cm ZL = 7,2 cm tL = 40 detik VL = = Zi-ZL tL (17,8-7,2) cm 40 = 0,265 cm/s 5. Untuk Zi = 17,5 cm ZL = 7,5 cm tL = 50 detik VL = = Zi-ZL tL (17,5+7,5) cm 50 = 0,2 cm/s 6. Untuk Zi = 17 cm ZL = 8 cm tL = 60 detik VL = = Zi-ZL tL (17-8) cm 60 = 0,15 cm/s 7. Untuk Zi = 16,5 cm ZL = 8,5 cm tL = 70 detik VL = = Zi-ZL tL (16,5-8,5) cm 70 = 0,1143 cm/s 8. Untuk Zi = 16 cm ZL = 9 cm tL = 80 detik VL = = Zi-ZL tL (16-9) cm 80 = 0,0875 cm/s 9. Untuk Zi = 15,5 cm ZL = 9,5 cm tL = 90 detik VL = = Zi-ZL tL (15,5-9,5) cm 90 = 0,0667 cm/s 10. Untuk Zi = 15 cm ZL = 10 cm tL = 100 detik VL = = Zi-ZL tL (15-10) cm 100 = 0,05 cm/s 11. Untuk Zi = 14,5 cm ZL = 10,5 cm tL = 110 detik VL = = Zi-ZL tL (14,5-10,5) cm 110 = 0,0364 cm/s 12. Untuk Zi = 14 cm ZL = 11 cm tL = 120 detik VL = = Zi-ZL tL (14-11) cm 120 = 0,025 cm/s b. Menghitung konsentrasi slurry pada kecepatan VL(CL) 1. CL = = Zo x Co Zi 25cm x 1,0058 19 cm = 1,3235 2. CL = = = = 25cm x 1,0058 18,5 cm = mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 1,0058 18 m mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 1,0058 17,8 cm = 1,4127 5. CL = L Zi = 1,397 4. CL = mol Zo x Co = 1,3592 3. CL = mol L mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 1,0058 17,5 cm = 1,4369 mol L mol L 6. CL = = Zo x Co Zi 25cm x 1,0058 17 cm = 1,4792 7. CL = = = = 25cm x 1,0058 16,5 cm = = mol L Zi 25cm x 1,0058 16 cm mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 1,0058 15,5 cm mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 1,0058 15 cm = 1,6764 11. CL = mol L Zo x Co = 1,6223 10. CL = L Zi = 1,5716 9. CL = mol Zo x Co = 1,5240 8. CL = mol L mol L mol L Zo x Co Zi 25cm x 1,0058 14,5 m = 1,7342 mol L mol L Zo x Co 12. CL = Zi = 25cm x 1,0058 14 m = 1,7961 mol L mol L Analisa Grafik Tabel 1.1 Nilai VL dan CL pada Percobaan 1 untuk CaCO3 30,1382 gram No. t (detik) Zi (cm) ZL (cm) VL (cm/s) CL (mol/L) 1 10 24,5 0,5 2,4000 0,6145 2 20 24 1 1,1500 0,6273 3 30 23 2 0,7000 0,6546 4 40 22,5 2,5 0,5000 0,6692 5 50 22 3 0,3800 0,6844 6 60 21,5 3,5 0,3000 0,7003 7 70 21 4 0,2429 0,7170 8 80 20,5 4,5 0,2000 0,7344 9 90 20 5 0,1667 0,7528 10 100 19,5 5,5 0,1400 0,7721 11 110 19 6 0,1182 0,7924 12 120 18 7 0,0917 0,8364 Tabel 1.2 Nilai VL dan CL pada Percobaan II untuk CaCO3 40,2061 gram No. t (detik) Zi (cm) ZL (cm) VL (cm/s) CL (mol/L) 1 10 24,5 0,5 2,4000 0,8198 2 20 24 1 1,1500 0,8369 3 30 24 1 0,7667 0,8369 4 40 22 3 0,4750 0,9130 5 50 21,5 3,5 0,3600 0,9342 6 60 21 4 0,2833 0,9565 7 70 20,5 4,5 0,2286 0,9798 8 80 19,5 5,5 0,1750 1,0300 9 90 19 6 0,1444 1,0571 10 100 18,5 6,5 0,1200 1,0857 11 110 18 7 0,1000 1,1159 12 120 17 8 0,0750 1,1815 Tabel 1.3 Nilai VL dan CL pada Percobaan III untuk CaCO3 50,3351 gram No. t (detik) Zi (cm) ZL (cm) VL (cm/s) CL (mol/L) 1 10 19 6 1,3000 1,3235 2 20 18,5 6,5 0,6000 1,3592 3 30 18 7 0,3667 1,3970 4 40 17,8 7,2 0,2650 1,4127 5 50 17,5 7,5 0,2000 1,4369 6 60 17 8 0,1500 1,4792 7 70 16,5 8,5 0,1143 1,5240 8 80 16 9 0,0875 1,5716 9 90 15,5 9,5 0,0667 1,6223 10 100 15 10 0,0500 1,6764 11 110 14,5 10,5 0,0364 1,7342 12 120 14 11 0,0250 1,7961 Grafik Hubungan t dan Zi Tinggi Beningan Zi (cm) 30 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 120 140 120 140 t (s) 30 gram 40 gram 50 gram Grafik Hubungan t dan ZL Tinggi Endapan ZL (cm) 12 10 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 t (s) 30 gram 40 gram 50 gram Grafik Hubungan t dan VL Kecepatan Sedimentasi VL (cm/s) 3,0000 2,5000 2,0000 30 gram 1,5000 40 gram 1,0000 50 gram 0,5000 0,0000 0 20 40 60 80 100 120 140 t (s) Grafik Hubungan CL terhadap VL Kecepatan Sedimentasi VL (cm/s) 3,0000 2,5000 2,0000 30 gram 1,5000 40 gram 1,0000 50 gram 0,5000 0,0000 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 Konsentrasi Slurry CL (mol/L) 2,0000