Dina Wahyu - · PDF file7 Kinetika Adsorpsi, Isotherm Adsorption. LATAR BELAKANG ......

5.

Teknik BioseparasiDina Wahyu

Genap/ March 2014

OutlineChemical Reaction Engineering

Pendahuluanmempelajari ruang lingkup teknik bioseparasi dan teknik “cel disruption”

Teknik Pemisahan Secara Fisika 2Mempelajari teknik pemisahan sedimentasi

1

2

3

Teknik Pemisahan Secara Fisika 1Mempelajari teknik sentrifugasi pada bioseparasi

Koagulasi dan flokulasi Mengetahui teknik pemisahan dengan cara koagulasi dan flokulasi

Teknik Pemisahan Secara Fisika 3 Mempelajari teknik filtrasi pada bioseparasi

Adsorpsi Proses adsorpsi pada cairan dan gas, serta pengetahuan bahan adsorpsi

5

4

6

Adsorpsi 2Kinetika Adsorpsi, Isotherm Adsorption7

LATAR BELAKANG• Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok bagi

manusia

• Ketersediaan air baik secara kuantitas, kualitas, maupunkontinuitas sangat diperlukan bagi kelangsungan hidupmanusiamanusia

• Saat ini, di perkotaan, kualitas dan kuantutas air menurunakibat pencemaran dan padatnya penduduk

• Koagulasi dan flokulasi merupakan salah satu cara pengolahanair untuk menghilangkan zat-zat yang berbahaya dalam airuntuk menghasilkan air bersih yang bisa digunakan manusia

Sifat Khas Koloidtidak dapat disaring

PENGERTIAN KOLOIDKoloid merupakan sistem yang partikel-partikelnya terdispersisecara merata dalam suatu medium.

KOAGULASIKOAGULASI

tidak dapat disaring fasa terdispersi tersebar secara merata dalam

medium pendispersi serta dapat memberikan suatu hamburan

cahaya yang bergerak tidak teratur jika terkenaseberkas cahaya yang dinamakan efek Tyndall.

PENGERTIAN KOAGULASI penambahan zat kimia (koagulan) ke dalam air baku dengan

maksud mengurangi gaya tolak-menolak antar partikelkoloid

• Koagulasi terpenuhi dengan penambahan ion-ion yang mempunyai muatan berlawanan dengan partikel koloid

• Partikel koloid umumnya bermuatan negatif, sehingga ion-ion yang ditambahkan harus kation atau bermuatan positifion yang ditambahkan harus kation atau bermuatan positif

• Ion bivalen (+2) 30-60 kali lebih efektif dari ion monovalen (+1)• Ion trivalen (+3) 700-1000 kali lebih efektif dari ion monovalen

Kekuatan koagulasi ion-ion tersebutbergantung pada bilangan

valensi atau besarnya muatan

KOAGULASIKOAGULASI

Koagulasi-flokulasi terdiri dari dua tahap besar

PROSES KOAGULASI

Al2(SO4)3.18H2O

Penambahankoagulan

Aluminiumsulfat

• Pengadukancepat

• Pengadukanpelan

Pengadukancampurankoagulan-air umpan

KOAGULASIKOAGULASIPROSES KOAGULASI

Pada proses koagulasi, juga dibagi dalam tahap secara fisika dan kimia

Fisika• Pemanasan• Pengadukan• Pengadukan• Pendinginan

Kimia• Elektroforesis• Penambahan koloid• Penambahan elektrolit

KOAGULASIKOAGULASI

Dalam proses koagulasi, stabilitas koloid sangatberpengaruh

Beberapa gaya yang menyebabkan stabilitaspartikel, yaitu:

Proses Koagulasi

partikel, yaitu: Gaya elektrostatik yaitu gaya tolak menolak tejadi jika

partikel-partikel mempunyai muatan yang sejenis. Bergabung dengan molekul air (reaksi hidrasi). Stabilisasi yang disebabkan oleh molekul besar yang

diadsorpsi pada permukaan.

• Suhu air

• Derajat Keasaman (pH)

• Jenis Koagulan

Kadar ion terlarut

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PROSES KOAGULASI

• Kadar ion terlarut

• Tingkat kekeruhan• Dosis koagulan • Kecepatan pengadukan • Alkalinitas

Efektifitas koagulasi berdasarkan TDS

Efektifitas koagulasi berdasarkan TDSmenyatakan persen penyisihan padatan terlarut(dissolved solid) akibat proses koagulasi.

Efektivitas Koagulasi

(dissolved solid) akibat proses koagulasi.

Efektifitas koagulasi berdasarkan penurunanCOD menyatakan persen penyisihan senyawa-senyawa organik akibat proses koagulasi.

FLOKULASI• Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi

(penggumpalan) partikel-partikel terdestabilisasimenjadi flok dengan ukuran yang memungkinkandapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi

Bertujuan untuk mempercepat proses penggabungan• Bertujuan untuk mempercepat proses penggabunganflok-flok yang telah dibibitkan pada proses koagulasi

• Gradien kecepatan merupakan faktor penting dalamdesain bak flokulasi

Jika nilai gradien terlalu besar maka gaya geser yang timbul akan mencegah pembentukan flok, sebaliknya jikanilai gradient terlalu rendah/tidak memadai maka prosespenggabungan antar partikulat tidak akan terjadi dan flokbesar serta mudah mengendap akan sulit dihasilkan. (umumnya 30 hingga 90 detik)

FLOKULASI

(umumnya 30 hingga 90 detik) Untuk mendapatkan flok yang besar dan mudah

mengendap maka bak flokulasi dibagi atas tigakompartemen : pertama terjadi proses pendewasaan flok, kedua terjadi proses penggabungan flok, dan ketiga terjadi pemadatan flok

EFEKTIVITAS FLOKULASI

• Efisiensi dari proses flokulasi dapat dilihat dari kualitas air setelah dilakukan pemisahan flok secara mekanik.

Proses pengolahan air (Koagulasi Proses pengolahan air (Koagulasi -- Flokulasi)Flokulasi)

• Koagulasi dan flokulasi merupakan proses yang terjadi secara berurutan untuk mentidakstabilkan partikel tersuspensi, menyebabkan tumbukan partikel dan tumbuh menjadi flok

• Pertama koagulasi dengan melibatkan netralisasi dari • Pertama koagulasi dengan melibatkan netralisasi dari muatan partikel dengan penambahan elektrolit (koagulan)

• Agregat yang terbentuk akan saling menempel dan menyebabkan terbentuknya partikel yang lebih besar yang dinamakan mikroflok,

• Pengadukan cepat untuk mendispersikan koagulan dalam larutan dan mendorong terjadinya tumbukan partikel sangat diperlukan untuk memperoleh proses koagulasi yang bagus


Biasanya proses koagulasi ini membutuhkan waktusekitar 1-3 menit

Tahap selanjutnya, Flokulasi, disebabkan oleh adanyapenambahan sejumlah kecil bahan kimia yang disebutpenambahan sejumlah kecil bahan kimia yang disebutsebagai flokulan (Rath & Singh, 1997)

Mikroflok yang terbentuk pada saat proses koagulasisebagai akibat penetralan muatan, akan salingbertumbukan dengan adanya pengadukan lambat danmenghasilkan flok yang lebih besar


Pertumbuhan ukuran flok akan terus berlanjut denganpenambahan flokulan atau polimer dengan bobotmolekul tinggi

Polimer tersebut menyebabkan terbentuknya jembatan, Polimer tersebut menyebabkan terbentuknya jembatan, mengikat flok, memperkuat ikatannya serta menambahberat flok sehingga meningkatkan rate pengendapanflok

Waktu yang dibutuhkan untuk proses flokulasiberkisar antara 15-20 menit hingga 1 jam

Proses koagulasi-flokulasi terjadi pada unit pengadukcepat dan pengaduk lambat


Faktor utama yang mempengaruhi koagulasi dan flokulasiair adalah kekeruhan, padatan tersuspensi, temperatur, pH, komposisi dan konsentrasi kation dan anion, durasi dantingkat agitasi selama koagulasi dan flokulasi, dosiskoagulan, dan jika diperlukan, koagulan-pembantuPemilihan koagulan dan kadarnya membutuhkan studi Pemilihan koagulan dan kadarnya membutuhkan studilaboratorium atau pilot plant (menggunakan jar test apparatus) untuk mendapatkan kondisi optimum.

Reaksi kimia untuk menghasilkan flok adalah

Tahapan Pada Proses Koagulasi dan Flokulasi

Pengadukan• Faktor penting pada proses koagulasi-flokulasi adalah

pengadukan. Berdasarkan kecepatannya, pengadukan dibedakan menjadi dua, yaitu pengadukan cepat dan pengadukan lambat. Kecepatan pengadukan dinyatakan dengan gradien kecepatan (G), yang merupakan fungsi dari tenaga yang disuplai (P):dari tenaga yang disuplai (P):

• Pengadukan mekanis adalah metoda pengadukan menggunakan alatpengaduk berupa impeller yang digerakkan dengan motor bertenagalistrik. Umumnya pengadukan mekanis terdiri dari motor, porospengaduk, dan gayung pengaduk (impeller), lihat Gambar 1.5.Pengadukan lambat secara mekanis umumnya memerlukan tigakompartemen dengan ketentuan G di kompartemen I lebih besardaripada G di kompartemen II dan G di kompartemen III adalah yangpaling kecil.

• Pengadukan hidrolis adalah pengadukan yang memanfaatkangerakan air sebagai tenaga pengadukan. Sistem pengadukan inimenggunakan energi hidrolik yang dihasilkan dari suatu aliranhidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energi gesek, energy potensial(jatuhan) atau adanya lompatan hidrolik dalam suatu aliran. Beberapacontoh pengadukan hidrolis adalah terjunan (Gambar 1.7), loncatanhidrolis, parshall 68 flume, baffle basin (baffle channel, Gambar 1.8),perforated wall, gravel bed dan sebagainya.

•

• Pengadukan pneumatic adalah pengadukan yang menggunakanudara (gas) berbentuk gelembung yang dimasukkan ke dalam airsehingga menimbulkan gerakan pengadukan pada air (Gambar 5.7).Injeksi udara bertekanan ke dalam suatu badan air akanmenimbulkan turbulensi, akibat lepasnya gelembung udara kepermukaan air. Makin besar tekanan udara, kecepatan gelembungudara yang dihasilkan makin besar dan diperoleh turbulensi yangmakin besar pula.

Kelebihan Koagulasi - Flokulasi Lebih cepat, efektif dan efisien menghilangkan bahan-

bahan limbah dalam bentuk koloid, dengan menambahkan koagulan. Dengan koagulasi, partikel-partikel koloid akan saling menarik dan menggumpal membentuk flok (Suryadiputra, 1995)

Memudahkan partikel-partikel tersuspensi yang sangat Memudahkan partikel-partikel tersuspensi yang sangat lembut dan bahan-bahan koloidal di dalam air menjadi agregat/jonjot (proses sebelum penggumpalan) dan membentuk flok, sehingga dapat dipisahkan dengan proses pengendapan

Menghilangkan beberapa jenis organisme dalam air

Koagulasi Flokulasi

Destabilisasi partikel koloid Pembubuhan bahan kimia: koagulan,

misal koagulan, misal: tawas Dilakukan pengadukan cepat (rapid

Pembentukan dan pembesaran flok Dilakukan pengadukan lambat (slow

mixing): Pneumatis

Ringkasan Proses Koagulasi-Flokulasi

Dilakukan pengadukan cepat (rapid mixing):

Hidrolis: terjunan atau hidrolik jump Mekanis: menggunakan batang

pengaduk

Lamanya proses: 30 – 90 detik

Pneumatis Mekanis Hidrolis

Waktu operasi: 15 – 30 menit

Pentingnya koagulasi-flokulasi di IPA terhadap air baku air permukaandan air tanah yang sudah mengalami pengolahan pendahuluan;seringkali terdapat zat padat dalam bentuk atau ukuran yang tidakmemungkinkan mengendap pada proses sedimentasi saja atau denganproses lain di dalam waktu dentensi yang efisien.

Zat tersuspensi yang mempunyai ukuranlebih dari 5 – 10 μm dapatdihilangkan agak mudah dengan filtrasi atau sedimentasi dan filtrasi.Sedangkan penghilangan koloid yang tidak tercemar berat dapatSedangkan penghilangan koloid yang tidak tercemar berat dapatmenggunakan Saringan pasir lambat

Selain itu juga penting bagi proses desinfeksi dengan adanya pemisahanzat padat sebelum desinfeksi dilakukan, karena sering kalimikroorgamisme terdapat di dalam zat padat, yang tidak dapatdimusnahkan oleh proses oksidasi reduksi, karena oksidan akantereduksi oleh zat organik didalam flok sebelum bisa menembusmikroorganisme untuk dimusnahkan

KANDUNGAN• Uji koagulasi-flokulasi dilaksanakan untuk menentukan dosis

bahan-bahan kimia, dan persyaratan yang digunakan untukmemperoleh hasil yang optimum

• Variabel-variabel utama yang dikaji sesuai dengan yangdisarankan, termasuk :

• Bahan kimia pembantu• Bahan kimia pembantu

• PH: nilai ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruhterhadap koagulasi/flokulasi, pH optimum bervariasi tergantung jeniskoagulan yang digunakan

• Temperatur: suhu rendah berpengaruh terhadap daya koagulasi/flokulasidan memerlukan pemakaian bahan kimia berlebih, untuk mempertahan-kan hasil yang dapat diterima.

• Persyaratan tambahan dan kondisi campuran.

KESIMPULAN• Koagulasi-flokulasi merupakan proses berkelanjutan,

dimana koagulasi adalah proses awal dengan pengadukancepat untuk menyatukan koloid-koloid menjadi flok-flokkecil. Kemudian dilanjutkan dengan proses flokulasi yaitupengadukan lambat untuk membentuk flok menjadi lebihbesar sehingga lebih mudah untuk dipisahkan dengan air.Proses koagulasi memiliki beberapa kelebihan yaitu lebih• Proses koagulasi memiliki beberapa kelebihan yaitu lebihcepat, efektif dan efisien menghilangkan bahan-bahanlimbah dalam bentuk koloid, dengan menambahkankoagulan.

Picture Page LayoutYour picture caption can go here. Picture from PresenterMedia.com

Dina Wahyu - · PDF file7 Kinetika Adsorpsi, Isotherm Adsorption. LATAR BELAKANG ......

Documents

Transcript of Dina Wahyu - · PDF file7 Kinetika Adsorpsi, Isotherm Adsorption. LATAR BELAKANG ......