Upload
eka-liebe
View
505
Download
30
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUMSATUAN OPERASI
ACARA VIKESEIMBANGAN MASSA DAN ENERGI UNTUK
DESTILASI AIR LAUT
OLEH:
EKA YUNITAJ1A012033
KELOMPOK XXV
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN
AGROINDUSTRI UNIVERSITAS MATARAM
2013HALAMAN PENGESAHAN
Laporan praktikum mingguan satuan operasi disusun sebagai salah satu syarat untuk membuat laporan tetap.
Mataram, 5 Desember 2013
Mengetahui,
Co. Ass Praktikum satuan operasi Praktikan,
Yuni Astuti Eka Yunita C1J 011 088 J1A 012 033
BAB IPENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sebagian besar masyarakat berasumsi bahwa mendapatkan air bersih sangat
sulit, apalagi saat musim kemarau yang panjang. Padahal banyak cara yang dapat
dilakukan untuk mendapatkan air bersih. Salah satu caranya dengan destilasi, dimana
destilasi itu sendiri adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan
perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Pada proses
destilasi ini memanfaatkan sinar matahari untuk memisahkan garam dari airnya
sehingga diperoleh air murni. Untuk itu, perlu dilakukan praktikum destilasi ini agar
bisa tahu cara, manfaat, dan diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.
1.2. Praktikum Tujuan
Praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui keseimbangan
massa dan energy untuk destilasi air laut.
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Destilasi
Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia
berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.
Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini
kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih
lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi
kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa
pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.
Distilasi juga bisa dikatakan sebagai proses pemisahan komponen yang ditujukan
untuk memisahkan pelarut dan komponen pelarutnya. Hasil distilasi disebut distilat
dan sisanya disebut residu. Jika hasil distilasinya berupa air, maka disebut sebagai
aquadestilata (disingkat aquades). Zat cair dapat dipisahkan dari campurannya
melalui proses distilasi ataupun distilasi bertingkat. Distilasi menggunakan prinsip
bahwa hanya cairan yang dapat menguap sedangkan zat padat yang terlarut tidak
dapat menguap. Distilasi bertingkat memanfaatkan perbedaan titik uap antara zat-zat
cair dalam campuran yang saling melarutkan. Adapun pemisahan dua zat cair yang
tidak saling melarutkan dapat dilakukan dengan menggunakan corong pisah (Hidayat,
2011).
Distilasi bertingkat merupakan teknik atau proses pemisahan campuran
berupa cairan yang bertujuan untuk memproses lebih dari 1 jenis komponen. Untuk
tujuan ini, cairan yang menguap dilewatkan melalui kolom – kolom perangkap uap.
Komponen yang lebih mudah menguap (bertitik didih rendah) cenderung mengembun
(terperangkap) di kolom lebih atas dan komponen yang sukar menguap (bertitik didih
tinggi) cenderung mengendap di kolom lebih bawah. Teknik ini diterapkan, misalnya
untuk pemurnian minyak bumi. Untuk memisahkan dua jenis cairan yang sama-sama
mudah menguap dapat dilakukan dengan destilasi bertingkat.
2.2. Macam-macam Destilasi
Distilasi Sederhana, prinsipnya memisahkan dua atau lebih komponen cairan
berdasarkan perbedaan titik didih yang jauh berbeda. Distilasi Fraksionasi
(Bertingkat), sama prinsipnya dengan dis.sederhana, hanya dis.bertingkat ini
memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampumemisahkan dua
komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan. Distilasi Azeotrop,
memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebihkomponen yang sulit di
pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah
ikatan azeotrop tsb, atau dengan menggunakan tekanan tinggi. Distilasi Kering :
memanaskan material padat untuk mendapatkan fasa uap dan cairnya. Biasanya
digunakan untuk mengambil cairan bahan bakar dari kayu atau batu bata. Distilasi
vakum: memisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, motede yang
digunakan adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm,
sehingga titik didihnya juga menjadi rendah, dalam prosesnya suhu yang digunakan
untuk mendistilasinya tidak perlu terlalu tinggi (Sari, 2013).
2.3. Proses Kerja Destilasi
Proses kerja destilasi ini mulanya air laut dihisap oleh pompa ejektor yang
terdapat dipantai. Kemudian, air laut tersebut dimasukan ke dalam alat penukar gas
(heat exchanger). Pada tahap ini, air laut dipanasi oleh air panas dari panas buang
diesel atau boiler limbah biomassa pada suhu 80 derajat C. Selanjutnya, air tersebut
divakumkan pada tekanan udara kurang dari 1 atm. Pada kondisi hampa udara
(vakum) yang tinggi dan suhu rendah itulah, jelasnya lagi, sebagian dari air laut
menguap. Dimana, uap bertekanan rendah dari tempat lain mendapat pendinginan
dari air laut yang dimasukkan dari cerobong terpisah(Birne, 2008). Pada saat itulah,
uap berkondensasi menjadi air tawar. Air laut yang sudah hangat akan mengalir dari
saluran keluar pendingin. Dan selanjutnya akan masuk ke dalam heat exchanger
sebagai air umpan. Uap tekanan rendah yang timbul di dalam heat exchanger
mengalir masuk ke dalam evaporator. Begitu pula dengan air sisa buangan yang
kental. Selanjutnya, uap air itu didinginkan oleh air laut dan berkondensasi menjadi
air tawar. Hasil air tawar di kondensor itu kemudian dipompa keluar oleh condensate
pump. Kemudian, air tersebut dialirkan ke tangki persedian air tawar. Sementara sisa
air buangan dikeluarkan secara teratur oleh water ejector. Sedangkan mengenai kadar
garam dari air destilat (air yang dihasilkan dari proses destilasi ini) secara terus
menerus dipantau oleh salinity indicator. Sebuah solenoid valve dipasang pada
saluran keluar pompa air destilasi. Untuk menentukan kadar garam air destilatnya kita
bisa atur, umumnya kadar garam yang dimiliki oleh air destilat ini maksimal sebesar
10 ppm. Artinya, kualitas air yang dihasilkan dari proses ini sangat bagus. Air tawar
yang dihasilkan dari mesin diesel bertenaga 2×250 kW dan 2×500 kW mampu
menghasilkan 5.000 liter air dalam 24 jam (Anonim, 2013).
BAB IIIPELAKSANAAN PRAKTIKUM
3.1 Waktu dan Tempat Praktikum
Praktikum ini dilaksanakan pada hari Minggu, 24 November 2013 dari pukul
di Laboratorium Teknik dan Konservasi Lingkungan Pertanian Fakultas Teknologi
Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram.
3.2 Alat dan Bahan Praktikum
3.2.1. Alat-alat praktikum
Alat-alat yang digunakan pada praktikum ini adalah kolektor bertingkat,
thermometer, thermokopel, stopwatch, dan gelas ukur.
3.2.2. Bahan-bahan praktikum
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah air laut 1 galon.
3.3 Prosedur KerjaLangkah-langkah kerja yang dilakukan pada praktikum adalah sebagai
berikut:
1. Diletakkan alat destilator menghadap sinar matahari.
2. Dimasukkan air laut sebanyak yang diperlukan untuk memenuhkan alat kolektor
bertingkat.
3. Diletakkan thermometer dan thermokopel masing-masing pada air laut, dinding
kaca bagian dalam, dinding kaca bagian luar, dinding alat destilator, dan pada
lingkungan.
4. Diambil data setiap satu jam selama 8 jam pengamatan.
5. Diambil data radiasi sinar matahari dan kecepatan angin yang diperoleh dari data
Stasiun Meteorologi dan Geofisika Selaparang.
6. Dihitung dan dianalisis setiap data primer dengan setiap persamaan-persamaan
yang ada.
BAB IVHASIL PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
4.1. Hasil Pengamatan
4.1.1. Gambar Alat Destilasi
Keterangan :
1. Termometer Dinding
2. Termometer Dalam Kaca
3. Termometer Luar Kaca
4. Kaca Kolektor
5. Termometer Lingkungan
6. Wadah Bertingkat
7. Pipa Alir
8. Gelas Ukur
31 2 4
5
67
8
9
10
9. Termokopel
10. Termokontrol
4.1.2. Hasil Pengamatan Destilasi Air Laut
Tabel 1. Hasil Pengamatan Destilasi Air Laut
JamTdk
(oC)Tal (oC)
Td (oC)
Tlk (oC)Tling
(oC)Vatampungan
(m3)Ket.
Warna10.00 61 46 58 44 40 0 -11.00 55 56 56 41 34 11 Bening12.00 55 47 55 44 36 21 Bening13.00 57 51 57 44 35 27 Bening
Diketahui: Imax = 177,8 kkal = 741,07 Joule
Imin = 0,000 kkal = 0 Joule
Vangin = 8 knot = 14,4 km/jam
t = 4 jam
β = 15o
θ = 48
n = 2669,0 jam
Kc = Ki = 0,70
Tal = 50oC = 323,15 K
Tling = 36,25oC = 309,25 K
T1max = 36oC = 309 K
T1min = 30oC = 303 K
Isc = 1353
γ = 21,438
x = 0,43
e = 5,672 x 10-4
¿) = 0,86
(αβ) = 0,70
L1 = 0,15
τ = 5,6697 x 108
x = 0,43
4.2 Perhitungan
4.2.1. Radiasi yang Sampai ke Bumi
Ih = (Imax - Imin) sin n (t - (t-1)) + Imin
= (741,07 - 0,00) sin 2669,0 (4 - (4-1) + 0,000
= 741,07 sin 2669,0
= 741,07 x 0,5150
= 370,535 Joule
4.2.2. Penentuan Keawanan
Io = Isc x Tling ((1 + 0.33 cos 360 x n) / 370)
= 1353 x 309,25 ((1 + 0.33 (1) 2669,0) / 370)
= 418415,25 ((1 + 880,77)/370)
= 418415,25 x 2,4
= 1004196,6 Joule
Aw=
I h
I o
=370 , 5351004196 ,6
= 3,69 x 10-4 Joule
4.2.3. Penentuan Energi yang Hilang
Rb = cos (θ+β) cos γ cos x + sin (θ+β) sin γ
= cos (48+15) cos 21,438 cos 0,43 + sin (48+15) sin 21,438
= cos 63o . cos 21,438. cos 0,43 + sin 63o. sin 21,438
= (0.454) (0.931) (1) + (0.891) (0.365)
= 0,423 + 0,326
= 0,749 Joule
Rd = (1+15) / 2
= 8 Joule
Id = 0.16 x Ih
= (0.16) (370,535)
= 59,286 Joule
Ib = Ih - Id
= 370,535 – 59,286
= 311,249 Joule
Qabs = (αθ) Ib . Rb + (γβ)1 Id . Rd
= (0,86) (311,249) (0.7479) + (0,70) (59,286)(8)
= 200,488 + 332,002
= -131,514 Joule
= 131,514 Joule
4.2.4. Penentuan E Terkumpul
A = 0,48 m2
H2 = Rb x 30 x 14,4
= 0,749 x 30 x 14,4
= 323,568
UL3 =
1LiKi
+1h2
=
10 . 150 . 70
+1
323 ,568
= 4,6 Joule
Q = UL3 . A x (T1 max - T1 min)
= 4,6 x 0,48 x 0,43 (309-303)0K
= 0,95 x 6
Volume tampunganWaktu
= 5,7 Joule
4.2.5. Penentuan Q Total
Qtot = e (Tal4 - Tlingk
4)
= (5,672 x 10-4) ( 5,6697 x 10-4) ((323,15)4 – (309,25)4)
= 32,1585 x 10-8 (1,0905 x 1010 – 0,9146 x 1010)
= 32,1585 x 10-8 (0,1759 x 1010)
= 5,6567 x 102 Joule
= 565,67 Joule
4.2.6. Penentuan Q Efisien
Qef =
Qtotal
Qabs
=
565 , 67131 ,514
= 4,3 Joule
4.2.7.Kapasitas
Kapasitas =
=
274
= 6,75 m3/s
BAB VPEMBAHASAN
Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia
berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.
Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini
kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih
lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi
kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa
pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.
Distilasi juga bisa dikatakan sebagai proses pemisahan komponen yang ditujukan
untuk memisahkan pelarut dan komponen pelarutnya. Hasil distilasi disebut distilat
dan sisanya disebut residu. Jika hasil distilasinya berupa air, maka disebut sebagai
aquadestilata (disingkat aquades).
Dalam percobaan ini digunakan alat destilator bertingkat. Prinsip kerja
alat ini ditutup dengan kaca transparan agar pada saat penguapan, air yang menguap
tidak hilang tetapi tertahan oleh kaca dan sinar matahari dapat mengenai bahan.
Wadah tempat air laut yang akan didestilasi di cat dengan warna hitam, ini
dimaksudkan agar dapat menyerap kalor dari radiasi matahari secara sempurna
karena benda hitam memiliki emisivitas sama dengan satu, kaca yang digunakan pada
kolektor bertingkat tersebut bukan kaca biasa melainkan kaca prisma yang dapat
membiaskan sinar matahari secara sempurna. Proses kerja destilasi berawal dari
pengumpulan energi panas matahari dengan kolektor untuk disimpan dan
mendapatkan suhu yang lebih tinggi, adanya panas tersebut menyebabkan suhu air
laut meningkat dan menguap karena panas yang berasal dari radiasi surya. Uap
bergerak naik ke atas dan akan mengambun bila menyentuh permukaan atap bagian
dalam lalu sulingan disalurkan dan ditampung, senyawa NaCl memiliki massa jenis
yang lebih besar dari massa jenis air sehingga yang menguap adalah airnya dan NaCl
mengendap.Pada alat ini diletakkan 4 termometer yaitu termometer luar kaca,
termometer dalam kaca, termometer dinding destilator dan termometer bola kering
dan bola basah.
Bagian-bagian dari destilasi itu sendiri adalah termometer luar kaca fungsinya
untuk mengukur suhu diluar kaca, termometer dalam kaca berfungsi untuk mengukur
suhu dalam kaca, termometer dinding destilator fungsinya untuk mengukur suhu
didinding destilator, dan termometer bola kering dan bola basah fungsinya untuk
mengukur suhu sekitar lingkungan.
Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan didapatkan data bahwa radiasi
yang sampai ke bumi dengan nilai Ih 370,535 joule. Penentuan keawanan dengan nilai
Io 1004196,6 joule, Aw 3,69 x 10-4 joule. Penentuan energi yang hilang Rb 0,749
joule, Rd 8 joule, Id 59,286 joule, Ib 311,249 joule, Qabs 131,514 joule. Penentuan E
terkumpul dengan nilai A 0,48 m2, H2 323,568, UL3 4,6 joule, Q 5,7 joule. Penentuan
Q total dengan nilai Qtot 565,67 joule. Penentuan Q efisien dengan nilai Qef 4,3 joule.
Dan kapasitas 6,75 m3/s.
Adapun faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses destilasi yaitu suhu
lingkungan, kecepatan angin, luas destilator, kemiringan destilator. Selain itu proses
destilasi juga dipengaruhi oleh keadaan awan yang akan mempengaruhi intensitas
cahaya matahari yang sampai ke bumi, selain itu juga dipengaruhi oleh keadaan cuaca
yang berbeda-beda antara daerah yang satu dengan yang lainnya
BAB VIKESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan yang telah dilakukan pada
praktikum ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.
1. Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia
berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas)
bahan.
2. Proses kerja destilasi memanfaatkan sinar matahari.
3. Senyawa NaCl memiliki massa jenis yang lebih besar dari massa jenis air
sehingga yang menguap adalah airnya dan NaCl mengendap
4. Bagian-bagian destilasi terdiri dari termometer luar kaca,termometer dalam
kaca, termometer dinding destilator dan termometer bola kering dan bola
basah.
5. Penentuan Q efisien dengan nilai Qef 4,3 joule dan kapasitas 6,75 m3/s.
6. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses destilasi adalah besarnya radiasi
matahari ke bumi, keadaan awan, keadaan cuaca, suhu lingkungan, kecepatan
angin, luas destilator, kemiringan destilator dan lamanya waktu proses
destilasi.
6.2. Saran
Praktikum pengujian keseimbangan massa dan energy untuk destilasi air laut
ini praktikan diharapkan untuk berhati-hati dalam melihat suhu yang ada pada
termometer dan praktikan diharapkan mencatat hasil pengamatan secara detail.
DAFTAR PUSTKA
Anonim, 2013. Destilasi Air Laut. http://destilasiairlaut.blogspot.com/ [Diakses pada
hari Rabu, 4 Deseber 2013].
Hidayat, Taufik., 2011. Distilasi Bertingkat. http://ovikfarm.blogspot.com/2011/06/distilasi-
bertingkat.html [Diakses pada hari Rabu, 4 Desember 2013]
Sari, 2013. Macam-Macam Destilasi. http://emalovetasari.blogspot.com/2013/05/macam-
macam-destilasi.html [Diakses pada hari Rabu, 4 Desember 2013]