PRAKTIKUM 1 Sedimentasi Revisi

5/19/2018 PRAKTIKUM 1 Sedimentasi Revisi

1/23

PRAKTIKUM 1

SEDIMENTASI

I. TUJUAN

Tujuan dari percobaan sedimentasi ini adalah

1. Mengetahui Settling Velocity dari percobaan sedimentasi yang telah

dilakukan, yaitu berdasarkan grafik perbandingan waktu (t) dan tinggi

endapan (z).2. Mengetahui densitas masing-masing variabel.

3. Mengetahui perubahan ketinggian endapan tiap waktu untuk masing-

masing variabel konsentrasi.

II. DASAR TEORI

` Sedimentasi merupakan salah satu bagian dari proses pemisahan

yang didasarkan atas gerakan partikel zat padat melalui fluida akibat adanya

gaya gavitasi. Kecepatan sedimentasi dapat bertambah dengan adanya

flokulan. Efek flokulasi yang menyeluruh adalah menciptakan penggabungan

partikel-partikel halus menjadi partikel yang lebih besar sehingga dengan

mudah dapat diendapkan. Penggabungan antara partikel-partikel yang dapat

terjadi apabila ada kontak antara partikel tersebut. Kontak partikel dapat

terjadi dengan cara-cara berikut (Mustafa, 2010) :

1. Kontak yang disebabkan oleh gerak Brown (gerak acak partikel koloid

dalam medium pendispersi)

2. Kontak yang disebabkan atau dihasilkan oleh gerakan cairan itu sendiri

akibat adanya pengadukan.

Dalam filtrasi partikel zat padat dipisahkan dari slurry dengan

kekuatan fluida yang berada pada medium filter yang akan menghalangi laju

lintas partikel zat padat. Dalam proses pengendapan dan proses sedimentasi


2/23

partikel dipisahkan dari pengendapan fluida oleh gaya aksi gravitasi partikel.

Pada beberapa proses, pemisahan serta sedimentasi partikel dan pengendapan

bertujuan untuk memisahkan partikel dari fluida sehingga fluida bebas dari

konsentrasi partikel (Geankoplis, 1983 : 816).

Selama proses berlangsung terdapat tiga gaya yang mempengaruhi

proses, yaitu:

1. Gaya Gravitasi

Gaya ini terjadi apabila berat jenis larutan lebih kecil dari berat

jenis partikel, sehingga partikel lain lebih cepat mengendap. Gaya ini

bisa dilihat pada saat terjadi endapan. Pada kondisi ini, sangat

dipengaruhi oleh hokum 2 Newton, yaitu:

Fg = m . g

= s x

2. Gaya Apung

Gaya ini terjadi jika massa jenis partikel lebih kecil dari pada

massa jenis fluida sehingga fluida berada pada permukaan cairan.

= x x

3. Gaya Dorong

Gaya ini terjadi pada saat larutan dipompakan kedalam tabung

klarifier. Gaya dorong juga dapat dilihat pada saat mulai turunnya

partikel padatan karena adanya gaya gravitasi, maka fluida akan

memberikan gaya yang besarnya sama dengan berat padatan itu

sendiri.

Fd =

x -

Dari ketiga gaya diatas diturunkan suatu laju pengendapan menurun

yaitu:

Fd = x (-)

(Tim Dosen Praktikum, 2014)


3/23

Sedimentasi bisa berlangsung secara batch, semi batchdan kontinyu :

1. Sedimentasi Batch

Sedimentasi ini merupakan salah satu cara yang paling ekonomis

untuk memisahkan padatan dari suatu suspensi, bubur atau slurry. Hingga

saat ini, proses batch lebih banyak digunakan oleh kalangan industri. Operasi

ini banyak digunakan pada proses-proses untuk mengurangi polusi dari

limbah industri. Proses sedimentasi batch merupakan proses yang mudah

dilakukan.

Mekanisme sedimentasi secara batch disajikan pada gambar 1.

Gambar 1 menunjukkan slurry awal yang memiliki konsentrasi seragam

dengan partikel padatan yang seragam di dalam tabung (zona B). Partikel

mulai mengendap dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum dengan

cepat. Zona D yang terbentuk terdiri dari partikel lebih berat sehingga lebih

cepat mengendap. Pada zona transisi, fluida mengalir ke atas karena tekanan

dari zona D. Zona C adalah daerah dengan distribusi ukuran yang berbeda-

beda dan konsentrasi tidak seragam. Zona B adalah daerah konsentrasi

seragam, dengan komsentrasi dan distribusi sama dengan keadaan awal. Di

atas zona B, adalah zona A yang merupakan cairan bening. Selama

sedimentasi berlangsung, tinggi masing-masing zona berubah (gambar 1b, 1c,

1d). Zona A dan D bertambah, sedang zona B berkurang. Akhirnya zona B, C

dan transisi hilang, semua padatan berada di zona D. Saat ini disebut critical

settling point,yaitu saat terbentuknya batas tunggal antara cairan bening dan

endapan.

Gambar 1.1 Mekanisme Sedimentasi Batch


4/23

2. Sedimentasi Semi Batch

Pada sedimentasi semi-batch, hanya terdapat cairan keluar atau

masuk saja. Jadi, kemungkinan hanya ada slurry yang masuk atau beningan

yang keluar. Proses sedimentasi semi batch disajikan pada gambar 2.

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

Gambar 2. Proses Sedimentasi Semi-Batch

3.

Sedimentasi KontinuPada proses ini terdapat slurry yang masuk dan cairan bening yang

keluar pada saat yang bersamaan. Saat kondisi steady state, maka ketinggian

cairan akan selalu tetap. Proses sedimentasi disajikan dengan gambar berikut :

Keterangan:

A = Cairan bening

B = Zona konsentrasi seragam

C = Zona ukuran butir tidak seragam

D = Zona partikel padat terendapkan

Gambar 1.3 Mekanisme Proses Sedimentasi Kontinyu

Proses sedimentasi dapat dikelompokkan dalam tiga klasifikasi,

bergantung dari sifat padatan di dalam suspensi:

1.

Discrete (f ree settl ing)


5/23

Pengendapan dari partikel-partikel discrete adalah dipegaruhi oleh

gravitasi dan gaya geser.

2. Flocculent

Kecepatan pengadukan dari partikel-partikel meningkat, dengan

setelah adanya penggabungan diantaranya.

3. Hindered/Zone settling

Kecepatan pengendapan dari partikel-partikel di dalam suspensi

dengan konsentrasi padatan melebihi 500 mg/l.


6/23

(d) (f)(e)

III. PROSEDUR KERJA

1. Alat

Gambar 1.4 Alat Praktikum sedimentasi : (a) Piknometer, (b) Botoltimbang, (c) Termometer, (d) Gelas ukur 100 mL, (e) Kaca Arloji, (f)

Spatula, (g) NeracaDigital, (h) Saringan 150 mesh

2. Bahan

a. Pasir

b. Bentonit

c. Air

(a) (c)(b)

(g) (h)


7/23

3.

Cara Kerja

a. Sedimentasi pada partikel pasir A (Pasir Halus, 150mesh)

Menyiapkan larutan pasir A dengan

ukuran 150 mess dengan konsentrasi

5gr/100mL dan 7gr/100mL dalam gelas

ukur 100 ml

Mengocok dan mengamati

pengendapannya selama 5 detik pada

masing-masing larutan

Mencatat tinggi pengendapan

Mengkur densitas masing-masing

larutan


8/23

Gambar 1.6 Skema Kerja Sedimentasi Pada Larutan pasir B

c.

Skema Kerja Sedimentasi Pada Larutan Bentonit (5gr/100 mL

dan 7gr/100 mL)

Gambar 1.7 Skema Kerja Sedimentasi Pada Larutan

Bentonit

Menyiapkan larutan bentonit dengan

dengan konsentrasi 5gr/100mL dan

7gr/100mL dalam gelas ukur 100 ml

Mengocok dan mengamati

pengendapannya selama 5 detik pada

masing-masing larutan

Mencatat tinggi pengendapan

Mengkur densitas masing-masing

larutan


9/23

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Data Pengamatan

Data Pengamatan Pengukuran

Suhu Ruangan : 30oC

Suhu Air : 27oC

Pengukuran dengan Neraca Analitik

Berat Piknometer : 10,77 gram

Berat Pikno + Air : 21,09 gram

air =

=

=

= 1, 032 gram/mL

Berat Botol timbang + Air : 64,47 gram

a. Menghitung Densitas air

Berat pikno = 10,77 gr

Berat pikno + air = 21,09 gr

b. Menghitung masa jenis

c. Menghitung densitas pasir

Berat botol timbang = 28,17 gr

Berat botol timbang + air = 64,47 gr

Volume botol timbang = (64,45-28.17)/1,032

= 35,17 ml

Berat Pasir A + botol timbang = 84,4 gr

= 1,59 gr/ml (Densitas pasir A)

d.

Berat pasir B + botol timbang = 83, 06 gr


10/23

= 1,56 gr/ml (Densitas Pasir B)

e. Menghitung densitas Bentonit

Berat bentonit + botol timbang = 65,45 gr

= 1,059 gr/ml (Densitas Bentonit)


11/23

Tabel 1.1 Pengamatan Ketinggian Endapan Partikel Pasir dalam Air

a. Pengamatan tinggi endapan partikel pasir A (


12/23

c. Pengamatan tinggi endapan partikel pasir B (>150 mesh) 5gr/100ml per 3

detik

d. Pengamatan tinggi endapan partikel pasir B (>150 mesh) 7gr/100mL per 3

detik

Waktu

(sekon)

Ketinggian

(mm)

3 12

6 13

9 1412 14

e. Pengamatan tinggi endapan partikel Bentonit 5gr/100mL per 3 detik

Waktu

(sekon)

Ketinggian

(mm)

3 2

6 3

9 4

12 515 6

18 7

21 8

24 9

27 9,5

48 11

72 12

99 15

144 20

225 24

Waktu

(sekon)

Ketinggian

(mm)

3 5

6 8

9 9

12 9

15 9,25

18 9,5

21 9,5

24 9,5


13/23

228 24

231 24

f. Pengamatan tinggi endapan partikel Bentonit 7gr/100mL per 3 detik

Waktu

(s)

Ketinggian

(mm)

3 2

6 3

9 4

15 6,5

24 9

27 9,5

30 10

60 15

63 15,25

78 26

90 29,5

232 30

235 30

238 30


14/23

2. Analisa Data

a) Grafik Pengaruh Konsentrasi Pada masing-masing Bahan

Gambar 1.8 Grafik Perbandingan Ketinggian Pengendapan per Waktu

pada masing- masing Konsentrasi pada Larutan Pasir A


pada masing- masing Konsentrasi Larutan Pasir B

y = 0.0289x + 6.0173y = 0.1208x + 4.8439

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 100 150 200 250

Z

(mm)

Time (sekon)

T vs Z Larutan Pasir 5gr/100 mL dan 7

gr/100mL

Pasir 5gr/100 mL

Pasir 7gr/100 mL

y = 0.1617x + 6.4107

y = 0.1667x + 11.9

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25 30

Z(mm)

Time (sekon)

T vs Z Larutan pasir B 5gr/100 mL dan 7gr/100

mL

Pasir 5 gr/100 mL

Pasir 7 gr/100 mL


15/23


pada masing- masing Konsentrasi Larutan Bentonit

b) Grafik Pengaruh Perbedaan Jenis Partikel pada Masing- Masing

Konsentrasi

Gambar 1.11 Grafik Perbandingan Ketinggian Pengendapan pada per

Waktu Masing- Masing Jenis Partikel pada Konsentrasi 5 gr/100 mL

y = 0.1097x + 6.9721

y = 0.0841x + 5.0988

0

5

10

15

20

25

30

35

0 100 200 300

Z(mm)

Time (sekon)

T vs Z pada Bentonit 5gr/100mL dan 7gr/100mL

Bentonit

5gr/100mL

Bentonit

7gr/100mL

y = 0.0289x + 6.0173y = 0.1617x + 6.4107

y = 0.1097x + 6.9721

0

5

10

15

20

25

30

35

0 50 100 150 200 250

Z(mm)

Time (sekon)

T vs Z partikel pada Konsentrasi 5gr/100mL

Pasir A 5gr/100mL

Pasir B 5gr/100mL

Bentonit 5gr/100mL


16/23

Gambar 1.12 Grafik Perbandingan Ketinggian Pengendapan pada per

Waktu Masing- Masing Jenis Partikel pada Konsentrasi 7 gr/L.

c) Grafik Perbedaan Ukuran Partikel pada Masing- Masing Bahan

pada Masing- Masing Konsentrasi


pada masing- masing Konsentrasi pada Larutan Pasir A dan Pasir B

konsentrasi 5gr/100 mL

y = 0.1208x + 4.8439

y = 0.1667x + 11.9

y = 0.0841x + 5.0988

0

5

10

15

20

25

30

0 50 100 150 200 250 300

Z(mm)

Time (sekon)

T vs Z Partikel pada konsentrasi 7gr/100mL

Pasir A 7gr/100mL

Pasir B 7gr/100mL

Bentonit 7gr/100mL

y = 0.0289x + 6.0173y = 0.1617x + 6.4107

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 100 150 200 250

Z(mm)

Time (sekon)

T vs Z pada Pasir A&B 5gr/100mL

Pasir A 5gr/100mL

Pasir B 5gr/100mL


17/23


pada masing- masing Konsentrasi pada Larutan Pasir A dan Pasir B

dengan konsentrasi masing-masing 7gr/100 mL

y = 0.1208x + 4.8439y = 0.1667x + 11.9

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80

Z(mm)

Time (sekon)

T vs Z pada Konsentrasi Partikel 7gr/100mL

Pasir A

7gr/100mL

Pasir B

7gr/100mL


18/23

3. Pembahasan

Praktikum sedimentasi tersebut bertujuan untuk mengukur ketinggian

endapan suatu larutan sehingga dapat diketahui kecepatan suatu pengendapan(settling velocity). Dengan menggunakan suatu partikel padat yang dilarutkan

dalam suatu fluida didapatkan perubahan ketinggian endapan masing-masing

variabel dengan masing-masing konsentrasi yang berbeda, ukuran partikel yang

berbeda serta jenis partikel yang berbeda. Dari perubahan ketinggian endapan

masing-masing variabel dalam rentang waktu tertentu dapat dihitung kecepatan

pengendapan melalui perhitungan slope garis singgung pada grafik perubahan

ketinggian terhadap waktu pengendapan.

Metode awal yang dilakukan yaitu mengukur densitas masing-masing

variabel dengan mengukur berat piknometer dan juga botol timbang, berat air,

berat pasir A (untuk ukuran pasir < diameter screener 150 mesh), berat pasir B

(Untuk ukuran pasir > diameter screener 150 mesh), berat bentonit, berat larutan

pasir A pada masing-masing konsentrasi (5gr/100mL, 7gr/100mL), berat larutan

pasir B pada masing-masing konsentrasi (5gr/100mL, 7gr/100mL), dan berat

larutan bentonit pada masing-masing konsentrasi (5gr/100mL, 7gr/100mL).

Suhu dan tekanan memiliki pengaruh terhadap pengukuran densitas suatu

materi. Didapatkan suhu ruang pada waktu tersebut sebesar 30oCelcius. Dari data

pengamatan dapat diketahui bahwa, pada temperature ruangan 30o didapatkan

berat jenis (densitas) masing-masing variabel sebesar 1,59 gr/ml (Densitas pasir

A), 1,56 gr/ml (Densitas Pasir B), dan 1,059 gr/ml (Densitas Bentonit).

Proses pengendapan tersebut yaitu dengan proses batch. Mekanisme

sedimentasinya secara proses batch adalah sebagai berikut. Pada awalnya partikel

pasir maupun bentonit dengan konsentrasi tertentu partikelnya mulai mengendap

dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum dengan cepat pada awal- awal

waktu pengendapan, zona paling bawah yang terbentuk terdiri dari partikel pasir

dan bentonit yang lebih berat sehingga cepat mengendap. Lalu pada zona transisi,

air mengalir ke atas karena tekanan dari zona paling bawah. Lalu zona diatasnya

adalah daerah dengan distribusi ukuran pasir dan bentonit yang tidak seragam

kemudian zona daerah seragam. Lalu dipaling atas merupakan cairan bening. Hal

itu sesuai dengan teori seperti digambarkan pada Gambar 1.1


19/23

Massa partikel menyebabkan adanya gaya drag, gaya luar (External

Force), Gaya Apung (Buoyant Force), serta gaya Friksi/gaya gesekan partikel.

Gaya Luar timbul akibat massa dan percepatan gerak pengendapan partikel,

sedangkan agaya apung merupakan perlawanan yang diberikan cairan terhadap

partikel yang mengendap, dan gaya friksi/gaya gesekan partikel besarnya

tergantung pada tingkat kekasaran, ukuran, luas, bentuk dan kecepatan

pengendapan.

Faktor-faktor penting yang mempengaruhi proses sedimentasi antara lain

adalah ukuran partikel padat, densitas partikel padat, dan kekentalan fluida.

Faktor-faktor lain yang pengaruhnya relatif kecil antara lain adalah bentuk

partikel padat yang bisa berubah bentuk, persinggungan atau benturan antar

partikel padat untuk yang berkonsentrasi tinggi, kedekatan partikel padat terhadap

dinding kolam sedimentasi dan arus konveksi likuida (Haryati, 2010).

Dalam menentukan kecepatan pengendapan dapat ditentukan dengan

menentukan besarnya slope (dZ/dt) dari grafik hubungan anatara waktu kecepatan

pengendapan versus ketinggian endapan dalam mm per detik. Pengukuran

kecepatan pengendapan didasarkan pada bertambahnya ketinggian endapan yang

terbentuk akibat aktivitas sedimentasi partikel. Pada gambar pengeplotan

grafik/kurva di atas merupakan hubungan perubahan ketinggian endapan (z) tiap

waktu (t).

Pada percobaan sedimentasi, jika data antara waktu pengendapan terhadap

tinggi pengendapan dibuat grafik, akan menghasilkan grafik seperti disajikan pada

Gambar 1.8 sampai 1.14. Kecepatan sedimentasi dari data percobaan dapat dicari

dengan persamaan :

v1=--

(Geankoplis, 1993)

Percobaan dilakukan dengan variasi jenis partikel yang digunakan sebgaia

sampel dalam sedimentasi. Adapun sampel yang digunakan yaitu Pasir A

(diameter 150 mesh) dan Bentonit. Dari data

pengamatan percobaan, dapat digambarkan kurva tinggi permukaan endapan

terhadap waktu. Sehingga dari masing-masing kurva yang terbentuk dapat


20/23

diketahui slope ( kemiringan) dari data percobaan masing-masing. Slope yang

didapat dari kurva tersebut adalah settling velocity dari masing-masing proses

sedimentasi yang dilakukan pada setiap konsentrasinya. Sehingga kecepatan

sedimentasi setiap partikel bahan pada konsentrasi tertentu dapat dilihat melalui

persamaan gradien pada grafik seperti tercantum pada gambar 1.8 sampai dengan

grafik 1.14.

Berdasarkan grafik hubungan antara tinggi endapan dengan waktu

dapat terlihat jelas masing-masing settling velocity setiap partikel dengan

konsentrasi yang berbeda (Grafik 1.8 sampai dengan grafik 1.14). Pada

pengendapan bentonit seperti diplotkan pada grafik gambar 1.10 dapat dilihat

bahwa semakin besar konsentrasi maka semakin kecil kecepatan pengendapannya.

Hal ini terjadi karena pada konsentrasi yang lebih besar,jarak antar partikel padatan

pada slurry semakin kecil, akibatnya, gaya gesek antar partikel semakin besar,

sehingga memperlambat kecepatan partikel turun ke bawah.

Pada larutan pasir A 5gr/100mL memiliki settling velocity sebesar

0,00289 mm/sekon, Pasir B 5gr/100mL memiliki settling velocity 0,1617

mm/sekon dan Bentonit 5gr100mL sebesar 0,1097 mm/sekon.. Pasir A

7gr/100mL sebesar 0,1208 mm/sekon, pasir B 7gr/100mL sebesar 0,1667

mm/sekondan bentonit 7gr/100mL sebesar 0,0841mm/sekon.

Diantara ketiga jenis partikel yang digunakan didapatkan kecepatan

sedimentasi tertinggi pada partikel Pasir B (7gr/100mL). Pasir B tersebut

mempunyai settling velocity sebesar 0,1667 mm/s (Gambar 1.9). Free settling

(pengendapan bebas) : merupakan tahap dimana kecepatan jatuhnya relative

konstan , kecepatan sedimentasi akan linier hingga waktu tertentu. Pada saat awal

sedimentasi pertikel yang jatuh dianggap hanya satu partikel, tidak dipengaruhioleh partikel lain. Free settling pada umumnya berlangsung di awal proses

sedimentasi dimana konsentrasi tumpukan partikel masih rendah sekali. Hal ini

disebabkan karena konsentrasi partikel yang besar yang ada pada fluida, sehingga

kecepatan mengendap lebih cepat (Mustafa,2010). Hal ini sesuai dengan

pernyataan Haryati (2010), partikel padat yang berbentuk bola atau mendekati

bola atau sebagai gumpalan akan lebih cepat mengendap apabila dibandingkan


21/23

dengan partikel yang berbentuk pipih atau jarum. Partikel yang diameternya

sangat kecil yaitu beberapa mikron akan mengendap sangat lambat.

Sedangkan berdasarkan pengamatan kecepatan pengendapan

terhadap perbedaan jenis partikel seperti dapat dilihat pada grafik gambar 1.8

sampai 1.14. Pada masing-masing variabel konsentrasi didapatkan hasil yang

sama yaitu kecepatan pengendapan tertinggi pada pasir B (>150 mesh) kemudian

pasir A (


22/23

V. Simpulan dan Saran

A. Simpulan

1.

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, semakin besar ukuran

partikel maka akan cenderung lebih cepat mengendap (dapat dilihat

juga dari grafik 1.8 sampai 1.14).

2.

Dari grafik perbandingan antara waktu (sekon) dengan ketinggian

endapan (mm) menunjukan bahwa kecepatan pengendapan masing-

masing partikel semakin besar konsentrasi, semakin lama juga

waktu yang digunakan untuk mengendap.

3. Densitas berbanding lurus dengan kecepatan pengendapan.

Semakin besar densitasnya semakin besat pula kecepatan

pengendapannya.

B. Saran

1.

Diameter penampang wadah endapan mempengaruhi kemudahan

dalam pengamatan ketinggian endapan. Semakin kecil luas

penampang wadah, semakin akurat dalam mengamati ketinggian

endapan.

2. Pengocokan dalam pencampuran (pengohomogenan) partikel

dalam larutan harus benar-benar merata. Hal ini bertujuan untuk

mempermudah pengamatan agar lebih akurat serta berpengaruh

terhadap kecepatan pengendapan partikel.

3. Selain dengan mengocok larutan sebelum proses sedimentasi,

pengadukan juga bisa digunakan untuk menghomogenkan larutan

sebelum proses sedimentasi.


23/23

VI. DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, C.,1993. Transport Process and Unit Operation. Prentice-Hall Inc

Englewood Clifts: New Jarsey.

Haryati, 2010. Studi Pengaruh Waktu Pengendapan dan Konsentrasi Awal

Partikel Padat.Junal Purifikasi Volume 11 Nomor 1 Juli 2010.

Mustafa, 2010.Evaluasi Laju Sedimentasi pada Kolom Sedimentasi Sistem Batch

dengan Penambahan Flokulan. Jurnal. Vol.10 No.1.

Setiyadi, 2014. Menentukan Persamaan Kecepatan Pengendapan Pada

Sedimentasi. Jurnal Ilmiah Widya Teknik. ISSN 1412-7350.

Date post:	09-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	ami-rido
View:	76 times
Download:	7 times

PRAKTIKUM 1 Sedimentasi Revisi

Documents