Pemisahan Difusional [PDF]

Citation preview

PEMISAHAN DIFUSIONAL



MAKALAH



UNIVERSITAS PADJADJARAN FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM DEPARTEMEN KIMIA 2018



KATA PENGANTAR



Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat serta nikmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “ Pemisahan Difusional”. Makalah ini dibuat sebagai tugas mata kuliah kimia industri. Penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini. Tak lupa penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada dosen yang telah membantu dalam penulisan makalah ini. Penulis menyadari dalam penyusunan makalah ini masih jauh dari kata sempurna, karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran pembaca yang sekiranya dapat membangun dan memotivasi penulis untuk berkarya lebih baik lagi di masa mendatang. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada dosen mata kuliah kimia industri yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk menyusun makalah ini dengan baik. Dan pada akhirnya kepada Allah jualah penyusun mohon taufik dan hidayah, semoga usaha saya mendapat manfaat yang baik. Serta mendapat ridho Allah SWT. Amin ya rabbal alamin.



Jatinangor, 2 Mei 2018



Penulis



DAFTAR ISI



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Pemisahan bahan dalam suatu proses industri pengolahan bahan merupakan metode yang umum digunakan. Pemisahan bahan ini dimanfaatkan untuk memperoleh bahan dengan fraksi atau bentuk dan ukuran yang diinginkan. Adapun metode umum pemisahan bahan yaitu pemisahan dengan cara mekanis dan pemisahan bahan dengan cara kontak keseimbangan bahan. Perbedaan keduanya adalah pada ada tidaknya perubahan fasa bahan setelah dipisahkan. Pemisahan dengan metode mekanis merupakan pemisahan bahan dengan tetap mempertahankan fasa bahan



atau tidak mengalami perubahan fasa bahan, sedangkan



pemisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan dapat mengubah fasa bahan yang dipisahkan dari fasa awalnya. Pemisahan mekanis ini contonya adalah pengendapan, filtrasi, ekstraksi, dan sentrifugasi. Sedangkan metode pemisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan meliputi penguapan, distilasi, adsorbsi, koagulasi, dan kristalisasi. Metode ini banyak diterapkan dalam industri khususnya industri pengolahan hasil pertanian untuk memproduksi produk tertentu. Pengetahuan mengenai metode ini perlu dikuasai agar penggunaanya dalam industri dapat disesuaikan dengan kebutuhan pemisahan bahan. Destilasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh bahan berwujud cair yang terkotori oleh zat padat lain atau bahan yang memiliki titik didih berbeda. Bahan yang dipisahkan dapat dalam bentuk larutan atau cair, tahan terhadap pemanasan, dan perbedaan titik didihnya tidak terlalu dekat. Contoh metode ini adalah dalam penyulingan minyak bumi menjadi fraksi-fraksi seperti bensin, avtur, dsb, dan juga dalam pembuatan minyak kayu putih, pemurnian parfum dari ekstrak tanaman, serta dalam pemurnian air minum juga destilasi air laut untuk memperoleh air murni. Metode selanjutnya adalah dengan ekstraksi merupakan metode pemisahan dengan melarutkan bahan campuran dengan pelarut yang sesuai. Dasarnya adalah dengan prinsip kelarutan bahan dalam pelarut tertentu. Adsorpsi merupakan metode pemisahan untuk membersihkan suatu bahan pengotor dengan penarikan bahan pengadsorpsi secara kuat sehingga menempel pada permukaan bahan



pengadsorpsi. Contoh penggunaan metode ini adalah pada proses pemurnian air dari otoran renik atau mikroorganisme, dan juga dalam proses pemutihan gula yang berwarna coklat karena kotoran. Metode lainnya adalah kromatografi, yang merupakan metode pemisahan berdasrkan perbedaan kecepatan perambatan pelarut pada suatu lapisan zat tertentu dengan prinsip daya absorbsi oleh bahan penyerap dan volatilitas (daya penguapan). Contoh metode ini adalah kromatografi kertas untuk memisahkan tinta.



1.2 Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang dikemukakan di atas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :



1. Apa fungsi dan kegunaan umum pemisahan difusional? 2. Bagaimana visualisasi atau ilustrasi pemisahan difusional? 3. Apa saja prinsip-prinsip ilmu kimia pada operasional alat pemisahan difusional? 4. Sebutkan contoh aplikasi pemisahan difusional di industri kimia?



1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan adalah sebagai berikut :



1. Untuk mengetahui fungsi dan kegunaan umum pemisahan diffusional 2. Untuk mengetahui visualisasi atau ilustrasi pemisahan diffusional 3. Untuk mengetahui prinsi-prinsip ilmu kimia pada operasional alat pemisahan diffusional 4. Untuk mengetahui contoh aplikasi pemisahan diffusional di industri kimia



1.4 Manfaat Penulisan Penulisan makalah ini diharapkan dapat memberikan informasi baru mengenai alat pemisahan diffusional yang digunakan di industri kimia berupa prinsip kerjanya, ilustrasi dan visualisasi kerja alat, fungsi alat serta aplikasinya pada industri kimia sehingga selanjutnya dapat diterapkan ilmunya pada dunia kerja.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



Didalam Industri Kimia, selain proses kimia terlibat juga operasi fisika, yang pada umumnya tidak tunggal (banyak), walaupun untuk satu macam produk yang disebut “UNIT OPERATION” ( OTK ). Macam operasi teknik kimia : 1. Transport ( Padat , cair, gas, Campuran ) 2. Pemisahan Mekanik ( Filtrasi, Sedimentasi , Pengayakan, dll. 3. Pemisahan Difusional . Distilasi . Ekstraksi . Absorpsi . Humidifikasi . Adsorpsi . Pengeringan Difusi : Perpindahan massa yang diakibatkan perbedaan konsentrasi ( internal ). Bentuk‐bentuk perpindahan massa • Konveksi ( aliran )  Penyebabnya beda konsentrasi eksternal  Perpindahan relatif cepat  Searah aliran • Difusi ( bisa dengan atau tanpa aliran )  Penyebabnya beda konsentrasi internal



 Perpindahan relatif lambat  Tegak lurus aliran ( bila ada aliran ) Tujuan perpindahan ini secara umum adalah untuk mencapai kesetimbangan yang lebih mantap ( Keadaan serba sama ). Campuran adalah kumpulan berbagai molekul, zat, ion, elektron, dan partikel lainnya. Kita dapat mengukur tekanan, volume, suhu dan massa campuran. Kita juga dapat mengukur komposisi campuran secara eksperimental sehingga fraksi mol dan massa dapat ditentukan (Sulistiati, 2013). Suatu campuran diklasifikasi sebagai heterogen dan/ homogen. Campuran heterogen terdiri atas fasa-fasa tersendiri, dan sifat-sifat yang teramati adalah merupakan gabungan daripada fasafasa tunggal. Suatu campuran homogen terdiri atas fasa tunggal yang mempunyai sifat-sifat yang sangat berbeda dari komponen-komponen tunggalnya. Larutan didefinisikan sebagai zat homogen yang merupakan campuran dari dua komponen atau lebih yang dapat berupa gas, cairan, atau padatan. Larutan gas dibuat dengan mencampurkan satu gas dalam gas lainnya. Karena semua gas bercampur dalam semua perbandingan, maka setiap campuran gas adalah homogen dan ia merupakan larutan (Sastrohamidjojo, 2005). Jika dua zat yang berbeda dimasukkan dalam satu wadah ada 3 kemungkinan, yaitu bercampur, bereaksi dan tidak bercampur. Jika zat bercampur, maka sifat zatnya tidak berubah dan dapat dipisahkan kembali dengan cara fisika, seperti destilasi, kristalisasi, kromatografi, dan lain-lain. Di bumi ini jarang ditemukan zat murni, pada umumnya berupa campuran. Dua zat atau lebih disebut bercampur, bila partikelnya tersebar dalam wadah yang sama sehingga bersentuhan satu sama lain. Dua zat dapat bercampur apabila ada reaksi diantara partikelnya. Interaksi itu ditentukan oleh wujud dan sifat zatnya. Oleh sebab itu, campuran dapat dibagi atas: campuran gas dengan gas, gas dengan padat, cair dengan cair, cair dengan padat, dan padat dengan padat (Syukri,1999). Pemisahan kimia adalah proses pemisahan sampai ke skala molekular (skala kimia berarti pemisahan sampai ke partikel yang terkecil, sekecil atom dan molekul atau ion). Pemisahan kimia secara nyata sulit untuk dilakukan. Pekerjaan ini tidak mudah dilakukan, karena campuran alami adalah campuran sempurna. Dan upaya pemisahan campuran harus mengatasi semua gaya-gaya alami yang menyatukan senyawa-senyawa tadi dalam campuran sempurna. Langkah-langkah analisis kimia secara konvensional maupun secara modern menggunakan instrumentasi dapat



diarahkan pada kondisi pemisahan yang sama. Komponen campuran heterogen mempunyai kecenderungan untuk memisahkan diri dengan sendirinya. Campuran homogen lebih sukar untuk dipisahkan karena komponen campuran mempunyai sifat fisika dan sifat kimia mirip. Harus digunakan metode lain untuk memisahkan komponen-komponennya yang memanfaatkan sifatsifat kimia dari komponen dalam campuran tersebut. Pemisahan juga berarti berubahnya konsentrasi relatif dari komponen-komponen yang ada dalam suatu campuran dalam saru region tertentu sebagai akibat dari berpindahnya komponen-komponen tadi dari satu daerah dalam material ke daerah lainnya. Jika ditinjau dari bahan asal campuran, kita mengenal bermacammacam pemisahan. Cara-cara pemisahan ini juga didasarkan pada mekanisme proses yang akhirnya menghasilkan senyawa yang terpisah (Wonorahardjo,2013). Beberapa cara pemisahan yang ada antara lain adalah : 1) Pemisahan melalui pertukaran bahan/material. Disini ada bagian dari bahan yang berubah fase, baik melalui perubahan fisika dan perubahan kimia. Ada beberapa contoh untuk kategori ini yaitu: pelarutan, pengendapan, elektrolisis, dan penguapan. 2) Pemisahan melalui distribusi. Ada pula yang menggunakan perubahan kimia untuk mengambil zat yang diinginkan: adsorbsi, distribusi cair-cair, pertukaran ion, dan ekstraksi padatcair. 3) Pemisahan berdasarkan perbedaan muatan. Untuk memisahkan dibutuhkan aplikasi muatan pula, baik berupa muatan listrik maupun muatan magnet, yang termasuk cara ini adalah: (a) elektroforesis dan kromatografi elektroforesis (b) pemisahan ion dalam spektrometri massa. 4) Pemisahan berdasarkan aliran partikel. Proses pemisahan ini untuk campuran yang tidak homogen ukurannya. Prinsip dari proses sederhana ini dapat digunakan untuk mengatur pemisahan sampai ke skala molekular bagi partikel-partikel yang tidak homogen ukurannya dengan lingkungannya. Cara pemisahannya yaitu sedimentasi dan filtrasi gel.



Pemisahan campuran dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu : 1.



Ekstraksi



Ekstraksi yaitu proses pemisahan komponen zat dari suatu campuran yang prinsip kerjanya adalah pemisahan berdasarkan kelarutan. Metode ini berdasarkan perbedaan koefisien distribusi zat terlarut dalam 2 larutan yang berbeda fasa dan tidak saling bercampur. Ekstraksi ini dilakukan dengan pertimbangan beberapa faktor, yaitu : -



Kemudahan dan kecepatan proses



-



Kemurnian produk yang tinggi



-



Rendah polusi



-



Efektivitas dan selektivitas yang tinggi



Ekstraksi ini tidak melibatkan perubahan fasa sehingga tidak membutuhkan energi yang menambah biaya operasional. Prinsip metode ekstraksi cai-cair disebut ekstraksi cair atau pelarut. Pada ekstraksi, melibatkan pertukaran kation, seperti ekstraksi metal dengan asam karboksilat, melibatkan pertukaran anion, melibatkan pembentukan senyawa aditif. Tahapan yagn terjadi pada proses ekstraksi adalah sebagai berikut: -



Alat-alat utama serta pencampuran antara campuran dengan solven



-



Pemisahan dua fasa yang terbentuk



-



Pengambilan kembali solven dari tiap fasa yang terbentuk (Gozan, 2006).



2.



Distilasi



Distilasi adalah proses pemisahan yang paling sering digunakan. Distilasi untuk memisahkan bahan-bahan alam yang berupa zat cair atau untuk memurnikan cairan yang mengandung pengotor. Proses distilasi sering digabungkan dengan ekstraksi untuk mencapai tujuan pemisahan yang diinginkan. Prinsip utama metode distilasi berdasarkan perbedaan titik didih dari masing-masing senyawa komponen campuran pada tekanan yang tetap. Proses ini melibatkan kesetimbangan cairuap. Kesetimabangan cair-uap sangat bergantung pada komposisi campuran yang hendak dipisahkan dan dijadikan dasar untuk memisahkan komponen campuran (Wonorahardjo, 2013).



3. Adsorbsi Adsorbsi merupakan pemisahan untuk membersihkan suatu bahan dari pengotornya dengan cara penarikan bahan pengadsorbsi secara kuat sehingga menempel pada permukaan bahan pengadsorbsi. Contohnya untuk memurnikan air dari kotoran dan mikroorganisme dan memutihkan gula yang berwarna coklat karena terdapat kotoran (Rahayu,2009).