Pencampuran Bahan Kimia

  • View
    267

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

Pencampuran Bahan Kimia (MIXING PROCESS) PENCAMPURAN BAHAN KIMIA

A. MIXING (PENCAMPURAN)1. Defenisi Pencampuran (mixing)Pencampuran diartikan sebagai suatu proses menghimpun dan membaurkan bahan-bahan. Dalam hal ini diperlukan gaya mekanik untuk menggerakkan alat pencampur supaya pencampuran dapat berlangsung dengan baik2. Tujuan pencampuran- Menghasilkan campuran bahan dengan komposisi tertentu dan homogen- Mempertahankan kondisi campuran selama proses kimia dan fisika agar tetap homogen, mempunyai luas permukaan kontak antar komponen yang besar, menghilangkan perbedaan konsentrasi dan perbedaan suu, mempertukarkan panas, mengeluarkan secara merata gas-gas dan uap-uap yang timbul- Menghasilkan bahan setengah jadi agar mudah diolah pada proses selanjutnya atau menghasilkan produk akhir yang baikDerajat pencampuran adalah ukuran tercampurnya dengan merata bahan-bahan yang ada dalam suatu campuran pada saat pembentukan campuran yang homogeny.3. Faktor-faktor yang mempengaruhi pencampuranDerajat pencampuran dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain :- AliranAliran yang turbulen dan laju alir bahan yang tinggi basanya menguntungkan proses pencampuran. Sebalikanya aliran yang laminer dapat menggagalkan pencampuran- Ukuran PartikelSemakin luas permukaan kontak bahan-bahan yang harus dicampur, yang berarti semakin kecil partikel dan semakin mudah gerakannya didalam campuran, maka proses pencampuran akan semakin baik. Perbedaan ukuran yang besar dalam proses pencampuran akan menyulitkan dalam terciptanya derajat pencampuran yang tinggi.- KelarutanSemakin besar kelarutan bahan-bahan yang akan dicampur pada pencampuran, maka akan semakin baik pencampurannya. Pada saat pelarutan terjadi, terjadi pula perstiwa difusi laju difusi dipercepat oleh adanya aliran. Kelarutan sebanding dengan kenaikan suhu, sehingga dapat dikatakan bahwa dengan naiknya suhu derajat pencampuran akan semakin baik pula.- Viskositas campuran- Jenis bahan yang dicampur- Urutan pencampuran- Suhu dan Tekanan (pada gas)- Bahan tambahan pada pencampuran seperti emulgator.

4. Keadaan Agregasi pada pencampuranKeadaan agregasi adalah bentuk penampilan materi yang dapat berupa gas, cairan atau padat. Sehubungan dengan itu campuran dapat memperlihatkan sifat-sifat yang sangat berbeda satu sama lain dan memerlukan persyaratan tertentu pada pemilihan alat pencampur.5. Jenis jenis campuranSuatu campuran bahan kimia dapat mengikuti jenis-jenis berikut ini :- Campuran heterogen- Koloid- Suspensi- Larutan sejati atau campuran homogen6. Pemilihan Alat PencampurPemilihan alat pencampur didasarkan pada :- Jenis bahan-bahan yang akan dicampur (keadaan agregasi, besarnya partikel,kerapatan bahan)- Jenis campuran yang akan dibuat atau dihasilkan dari pencampuran- Jumlah pencampuran- Derajat pencampuran yang ingin dipakai- Tujuan pencampuran yang diinginkan- Sistem operasi dari pencampuran

Pencampuran padat-padatPada pencampuran padat-padat, pencampuran biasanya dilakukan setelah proses sizing dan grinding. Dalam hal ini alat penggiling dan alat pencampur dapat dijadikan satu dalam suatu alat yang lebih besar. Proses pemberian bentuk dan pengisian sering dirangkai sesudahnya. Pengecilan ukuran dimaksudkan agar derajat pencampuran yang dihasilkan lebih tinggi, dengan waktu pencampuran lebih singkat dan sistem pencampuran lebih sederhana dan mudah. Pada industri pencampuran bahan padat biasanya menggunakan alat pengguliran dengan bejana-bejana berkedudukan tetap tetapi mempunyai perlengkapan pencampur yang berputar.Faktor-faktor yang tidak menguntungkan pada proses pencampuran diantaranya adalah :- Kadar kelembaban yang tinggi di dalam bahan atau yang sangat berbeda diantara bahan dapat mengakibatkan penggumpalan. Bahan tidak lagi dapat ditaburkan tetapi melekat pada dinding bejana atau pada bagian pencampur lainnya, atau juga membentuk gumpalan-gumpalan yang ikut berputar.- Muatan elektrostatik pada bahan juga dapat menyebabkan penggumpalan, khususnya pada partikel-partikel yang amat kecil (< 20m) - Perbedaan mencolok dalam ukuran butir atau kerapatan bahan mempersulit pencampuran. Pola aliran yang kurang menguntungkan akan menyebabkan campuran terpisah kembali. - Ukuran butir yang sangat kecil mengakibatkan tahanan gesek yang tinggi sehingga waktu pencampuran semakin lama. - Fraksi volume terisi yang terlalu besar (>2/3 volume bejana) tidak memungkinkan pengguliran bahan secara intensif.- Frekuensi putaran bejana atau alat pencampur yang terlalu tinggi mengakibatkan bahan hanya berputar dalam bentuk lingkaran saja. Gerakan yang diinginkan (misalnya gerakan jatuh) tidak tercapai.Beberapa alat pencampur bahan padat-padata. Pencampur tromolPencampur ini berupa sebuah bejana silindris yang horizontal berputar pada sumbu panjangnya. Dengan putaran ini, bahan terangkat sepanjang bagian dalam dinding dan kemudian jatuh kembali.Karena sebagian besar aliran berarah vertikal, diperlukan waktu campur yang lama. Pencampur tromol yang besar seringkali diberi bentuk kerucut pada penyangga saluran keluaran. Adapun persyaratan untuk pencampuran dengan menggunakan alat ini adalah derajat pencampuran yang dihasilkan haruslah tidak terlalu kental.

b. Pencampur PusarPencampur ini berupa bejana silindris berputar mengelilingi suatu sumbu diagonal. Prinsip kerjanya adalah bahan diangkat dan kemudian dijatuhkan lagi kebawah. Pada saat jatuh bahan terdistribusi dan termampatkan. Pencampur jenis ini akan baik untuk memperoleh derajat pencampuran yang tinggi, tetapi proses yang berlangsung tidak efektif karena bahan yang dicampurkan harus dalam jumlah yang sedikit.c. Pencampur kerucutBerupa sebuah bejana dengan sebelah atau kedua belah sisi berbentuk kerucut berputar mengelilingi sumbu yang melintang. Prinsip kerja dan keuntungan pencampur ini sama seperti pencampur Pusard. Pencampur VBerupa sebuah bejana dengan sebelah atau kedua belah sisinya berbentuk V berputar mengelilingi sumbu yang melintang. Sama seperti pencampur kerucut, pencampur ini tidak efesien digunakan dalam industri.

e. Pencampur Kocok (pencampur Turbula)Berupa sebuah bejana yang dipasang pada sutu sistem pemegang, digoyangkan hingga memberikan gerakan kocok tiga dimensi. Dengan gerakan tersebu bahan mengalir kian kemari bercampur aduk. Pencampur ini digunakan untuk pencampuran < 1m3 yang cepat dan intensif.f. Pencampur PedalBerupa sebuah bejana silindris yang mendatar yang didalamnya terdapat beberapa pedal yang dapat berputar pada sumbu horizontal. Pencampur jenis ini dapat mencampur bahan dalam jumlah yang relatif banyak.g. Pencampur Spiral GandaBerupa bejana silindris mendatar yang didalamnya terdapat dua buah pita spiral yang mempunyai jari-jari berlawanan. Pita-pita jari-jari ini berputar secara horizontal dan bertikal secara bersamaan.

h. Pencampur spiral Planet (Pencampur Nauta)Berupa bejana berbentuk kerucut yang didalamnya terdapat spiral yang dapat berputar dan menyusuri dinding bejana. Karena putaran spiral, bahan diangkat dan kemudian jatuh kembali kebawah mengikuti aliran spiral tersebut. Pencampur ini sesuai untuk digunakan dalam mencapur bahan dalam jumlah yang besar.i. Pencampur Unggun DenyutBerupa seuah bejana yang bagian atasnya berbentuk silinder dan bagian bawah berbentuk kerucut. Dibagian bawah terdapat cincin berongga yang dilengkapi dengan penyembur gas. Jadi bahan dipusarkan oleh aliran gas. Pencampur ini tidak begitu populer karena prinsip kerjanya yang rumit dan bahaya penggunaannya cukup besar.

Pencampuran Padat-CairPembentukan bahan-bahan kimia umumnya memerlukan air dalam pencamprannya. Disini dapat terbentuk bahan padat yang lembab atau campuran yang sangat viskos seperti pasta atau adonan. Pada saat pencampuran bahan-bahan yang sangat viskos dibutuhkan gaya yang besar untuk memisah-misahkan bahan. Bagian bahan yang satu harus saling digesekkan dengan bahan yang lain, kemudian disatukan kembali. Proses ini dinamakan menguli. Untuk tujuan inilah dibuat suatu alat penguli yang memudahkan dalam proses pencampuran. Beberapaalat penguli umum yaitu :

a. Penguli Bak GandaBerupa sebuah bejana persegi yang mempunyai bagian bawah berbentuk sepasang setengah-silinder yang berdampingan. Didalamnya berputar dua perkakas campur yang terletak horizontal dan umumnya berbentuk seperti huruf Z. bahan secara terus menerus dicabik-cabik, ditekan ke dinding dan disatukan kembali oleh kedua perkakas tersebut.b. Penguli SpiralSatu atau dua perkakas campur yang biasanya berbentuk spiral berputar dalam rumah penguli yang horizontal dan panjang. Rumah dan spiral seringkali dilengkapi dengan komponen pengganggu berupa gigi-gigi, rusuk-rusuk, cakram-cakram penahan. Bahan yang bergerak maju dalam arah memanjang dicabik-cabik dan disatukan kembali oleh aliran balik dan gaya geser yang kuat.c. Penguli AdukDidalam sebuah bejana vertikal yang berbrntuk silinder atau kerucut, bahan digilas dan diuli oleh satu atau dua perkakas campuryang mirip pengaduk. Pengaduk dapat dipasangkan di dalam bejana dari sebelah atas ataupun dari bawah, baik secara vertikal ataupun miring. Untuk menunjang proses pencampuran dan untuk membangkitkan efek gaya geser sering diperlukan perkakas pengikis atau perkakas pengganggu lainnya. Penguli aduk digunakan untuk mencampur dan menguli bahan dengan viskositas menengah.

d. Penguli GilasSejumlah rol penggilas disusun sejajar dalam jarak yang dekat satu sama lain. Rol-rol berputar dengan kecepatan yang berbeda, secara searah atau berlawanan. Bahan secata terus menerus di cabik-cabik oleh geseran antara roda dan kemudian disatukan kembali. Penguli ini terutama digunakan untuk mencampur bahan-bahan yang sangat lengket.

Pencampuran Padat-GasPencampuran bahan padat dengan gas terjadi misalnya pada proses pengeringan, pemanggangan ataupun pembakaran bahan-bahan padat. Permukaan kontak bahan padat dengan gas selalu diusahakan seluas mungkin. Untuk maksud ini bahan padat dialiri, ditembus atau dihanyutkan oleh gas, disemprot