6

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengendapan

1. Pengertian pengendapan

Pengendapan merupakan proses pemisahan larutan suspensi menjadi fluida

jernih supernatant dan slurry yang mengandung konsentrasi padatan lebih tinggi.

Larutan suspensi terdiri dari campuran fase cair dan fase padat yang

bersifat settleable, dapat diendapkan karena perbedaan density antar fasenya.

Proses pengendapan dapat dilakukan neraca batch dan continue.

Proses batch sering dipergunakan untuk skala laboratorium yang

menggambarkan proses sedimentasi sederhana, sedangkan proses continiu

dipergunakan dalam skala komersial dengan mempertimbangkan kecepatan

pengendapan terminal dari partikel – partikelnya. Percobaan skala laboratorium

dilakukan pada suhu uniform untuk menghindari gerakan fluida atau konveksi

karena perbedaan densitasnya yang dihasilkan dari perbedaan temperatur.

2. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kecepatan pengendapan

a. Konsentrasi

Semakin besarnya konsentrasi, gaya gesek yang dialami partikel karena

partikel lain semakin besar sehingga drag forcenya pun semakin besar. Peristiwa

ini disebabkan karena dengan semakin besarnya konsentrasi berarti semakin

banyak jumlah partikel dalam suatu suspensi yang menyebabkan bertambahnya

gaya gesek antara suatu partikel dengan partikel yang lain. Drag force atau gaya

7

seret ini bekerja pada arah yang berlawanan dengan gerakan partikel dalam fluida,

sehingga gaya drag ke arah atas dan gerakan partikel ke bawah.

Gaya seret ini disebabkan oleh adanya transfer momentum yang arahnya

tegak lurus permukaan partikel dalam bentuk gesekan maka, dengan adanya drag

force yang arahnya berlawanan dengan arah partikel ini akan menyebabkan

gerakan partikel menjadi lambat karena semakin kecilnya gaya total ke bawah

sehingga kecepatan pengendapan semakin turun.

b. Ukuran partikel

Ukuran partikel berpengaruh langsung terhadap diameter partikel. Jika ukuran

partikel semakin besar maka semakin besar pula permukaan dan volumenya. Luas

permukaan partikel berbanding lurus dengan gaya drag dan volume partikelnya

berbanding lurus dengan gaya apungnya. Peristiwa ini disebabkan gaya ke atas

(gaya drag dan gaya apung) semakin besar sehingga gaya total untuk

mengendapkan partikel semakin kecil sehingga kecepatan pengendapan semakin

menurun.

c. Jenis partikel

Jenis partikel berhubungan dengan density partikel yang berpengaruh

terhadap gaya apung dan gaya gravitasi yang dapat mempengaruhi kecepatan

pengendapan suatu partikel dalam suatu fluida yang statis. Density partikel yang

semakin besar akan menyebabkan gaya apung semakin kecil sedangkan gaya

gravitasi semakin besar, sehingga resultan gaya ke bawah yang merupakan

8

penjumlahan dari gaya drag, gaya apung dan gaya gravitasi akan semakin besar

pula, ini berarti kecepatan pengendapannya akan semakin besar.

Kecepatan pengendapan dapat ditentukan dengan mengamati

tinggi interface (antarfase) sebagai fungsi waktu yang diberikan. Pada point ini,

tinggi Z1 dan Z2 adalah intercept tangen kecepatan pengendapan (sedimentation

rate)(McCabe, W.L, Smith, J.C, Harriott, P, 1990).

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.(McCabe, W.L, Smith, J.C, Harriott, P, 1990).

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.

Kontak yang dihasilkan dari partikel yang mengendap yaitu dengan

adanya tumbukan antara partikel yang mempunyai kecepatan pengendapan lebih

besar dengan partikel yang mempunyai kecepatan pengendapan lebih kecil.

9

Y

Tinggi Proses pengendapan

lapisan

(Z)

X

Waktu (t)

Gambar 1. Kurva hasil tes untuk proses sedimentasi

Gradien (slope) dari kurva pada sembarang titik waktu menunjukkan

kecepatan pengendapan suspensinya dan merupakan karakteristik suatu

konsentrasi padatan spesifik. Sebagian permulaan kurva tersebut cenderung linear

sesuai dengan kecepatan pengendapan konstan larutan pada konsentrasi awal.

Thickening daerah permulaan tersebut menunjukkan bagian kecil yang sangat

kecil dibanding waktu thickening total.

Ketika waktunya meningkat, kecepatan pengendapannya menurun. Suatu

cara untuk menjelaskannya yaitu dengan asumsi bahwa kecepatan pengendapan

sebanding dengan konsentrasi padatan yang terkumpul. Ketika daerah dengan

kecepatan pengendapan konstan terlampaui (Gambar 1), setiap titik pada kurva

menunjukkan konsentrasi padatan yang berbeda – beda. Perlu ditekankan bahwa

kurva pengendapan yang ditunjukkan dalam percobaan laboratorium hanya

berlaku bagi slurry yang dipakai dan oleh sebab itu hasilnya mungkin mempunyai

beberapa penyimpangan kecil. Persamaan empiris yang sering digunakan

dalam menghitung kecepatan sedimentasi (Brown, 1950).

10

dz/dt = Z1−Z2

t1−0...........................................................[1]

Dimana :

dz/dt :Kecepatan pengendapan (cm/menit)

Z1 :Tinggi larutan suspensi (cm)

Z2 :Tinggi slurry dan supernatant (cm)

t1 :Waktu (menit)

2.1. Hukum – Hukum yang Mempengaruhi Sedimentasi

1) Hukum Newton I

Suatu benda akan tetap bergerak dalam kecepatan tetap atau diam bila

jumlah gaya yang berkerja pada benda sama dengan nol.

F = 0

2) Hukum Newton II

Gaya yang berkerja pada suatu benda akan berbanding lurus dengan massa

benda dan sebanding dengan percepatan pada benda .

F = m. a

3) Hukum Newton III

Suatu gaya sebetulnya adalah hasil interaksi dari dua benda tapi arahnya

berlawanan.

Faksi = Freaksi

4) Hukum Archimedes

Suatu benda dalam suatu fluida mendapatkan gaya apung yang besarnya sama

dengan berat fluida yang dapat dipindahkan oleh benda tersebut.

11

5) Hukum Stokes

Suatu benda dengan jari – jari (r) dijatuhkan dalam suatu fluida yang

mempunyai kekentalan maka gaya yang berkerja pada benda tersebut adalah

beratnya sendiri.

Partikel di dalam suatu fluida tertentu mengendap dibawah pengaruh gaya

gravitasi pada laju maksimum tertentu. Untuk meningkat laju dari suatu

pengendapan tertentu, maka gaya grafitasi yang berkerja pada suatu partikel itu

dapat digantikan dengan gaya sentrifugal yang lebih kuat.

Gaya sentrifugal juga bermanfaat untuk pemisahan secara pengendapan dan

penyaringan. Kedua cara tersebut bila menggunakan gaya sentrifugal sebagai gaya

pendorong disebut sentrifugal dan peralatanya disebut sentrifugasi dan peralatnya

disebut Centrifuge.

Penjernihan dilakukan untuk dapat memisahkan suspensi yang mengandung

bahan padat yang lebih berat dengan kecepatan pengendapan yang lebih baik atau

bahan padat yang lebih ringan dengan kecepatan pengapungan yang baik. Proses

ini, kecepatan pemisahan – pemisahan oleh gaya berat adalah tinggi jika terdapat

perbedaan yang besar antara kerapatan cairan dan kerapatan bahan padat. Apabila

perbedaan itu kecil maka pemisahan metode ini tidak ekonomis. Kecepatan

pemisahan dapat diperbesar beberapa kali dengan menggunakan gaya – gaya

sentrifugal, selanjutnya kecepatan pemisahan akan dapat dipengaruhi oleh

perbandingan luas permukaan terhadap massa oleh bentuk padatan dan volume

viskositas cairan tersebut. (Brown G.G weilley and sons,”Unit Operation”, 1991)

12

3. Gaya yang bekerja pada partikel yang dalam keadaan bergerak di

dalam fluida :

a. Gaya luar, gravitasi atau sentrifugal

b. Gaya apung (buoyant force), yang bekerja sejajar dengan gaya luar, tetapi

pada arah yang berlawanan.

c. Gaya seret, yang selalu terdapat bilamana ada gerakan relatif antara partikel

dan fluida. Gaya seret itu bekerja melawan gerakan sejajar dengan arah

gerakan partikel tetapi berlawanan arah.(Warren L.Mc cabe dkk, 1993)

1. Fluida

Fluida adalah sub – himpunan dari fase benda termasuk cairan, gas,

plasma dan padat plastik. Fluida memiliki sifat tidak menolak terhadap perubahan

bentuk dan kemampuan untuk mengalir (umumnya kemampuannya untuk

mengambil bentuk dari wadah mereka). Sifat ini biasanya dikarenakan sebuah

fungsi dari ketidakmampuan mereka mengadakan tegangan geser (shear stress)

dalam ekuilibrum statik. Konsekuensi dari sifat ini adalah Hukum Pascal yang

menekankan pentingnya tekanan dalam mengarakterisasi bentuk fluida.

Kesimpulan bahwa fluida adalah zat atau entitas yang terdeformasi secara

berkesinambungan apabila diberi tegangan geser walau sekecil apapun tegangan

geser itu. Fluida dapat dikarakterisasikan sebagai berikut :

a. Fluida newtonian

Fluida Newtonian (istilah yang diperoleh dari nama Isaac Newton) adalah

suatu fluida yang memiliki kurva tegangan/regangan yang linear. Contoh umum

13

dari fluida yang memiliki karakteristik ini adalah air . Keunikan dari fluida

newtonian adalah fluida ini akan terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang

bekerja pada fluida. Faktor ini disebabkan karena viskositas dari suatu fluida

newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Viskositas

dari suatu fluida newtonian hanya bergantung pada temperatur dan tekanan.

b. Fluida Non Newtonian

Fluida non newtonian adalah suatu fluida yang akan mengalami perubahan

viskositas ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut,sehingga

menyebabkan fluida non newtonian tidak memiliki viskositas yang konstan.

Berkebalikan dengan fluida newtonian pada fluida newtonian viskositas bernilai

konstan sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Fluida yang tegangan

gesernya tidak berhubungan secara linear terhadap regangan disebut

sebagai fluida non newtonian. Campuran antara bubuk jagung, ketika ditempatkan

pada tempat yang rata, mengalir mejadi menipis. Namun ketika campuran

diganggu dengan acak, terlihat seperti kerusakan dan bersifat seperti zat padat.

Campuran merupakan tegangan geser non newtonian menipiskan fluida dan

menjadikan lebih kental pada saat tegangan geser meningkat melalui aksi sendok

yang acak. Sebaliknya bila fluida non newtonian diaduk akan tersisa suatu lubang.

Lubang ini akan terisi seiring dengan berjalannya waktu. Sifat seperti ini dapat

teramati pada material – material seperti puding.

Peristiwa lain yang terjadi saat fluida non newtonian diaduk adalah

penurunan viskositas yang menyebabkan fluida tampak lebih tipis (dapat dilihat

14

pada cat). Banyak tipe fluida non newtonian yang kesemuanya memiliki properti

tertentu yang berikut contoh cairan non newtonian. Suatu cairan non newtonian

disebut bersifat dilatant, apabila hambatan akan membesar ketika tegangan geser

yang bekerja padanya makin besar, atau cairan menjadi seolah – olah makin

kental jika teraduk. Dilatant yang bukan newtonian berupa campuran pigmen, zat

pewarna, tinta, pengental seperti kanji/tapioka, silicone, pasta-PVC, drilling fluid,

mud, dll.

Suatu cairan non newtonian disebut bersifat pseudoplastic, apabila hambatan

akan berkurang ketika tegangan geser yang bekerja padanya makin besar atau

cairan menjadi seolah – olah makin encer jika teraduk, selain itu terdapat perilaku

aneh lain dari fluida non newtonian.

a. Sifat plastic, misal permen karet

b. Ideal bingham, misal odol dan emulsi

c. Thixotrop, misal pasir apung, daging giling, pasta ikan

d. Rheopex, misal epoxyrubah pada keadaan tertentu.

2. Proses Pengendapan

Berdasarkan ada tidaknya pengaruh terhadap jatuhnya suatu partikel yang

akan mengendap, proses sedimentasi terbagi menjadi dua yaitu :

a. Free Settling

Peristiwa ini terjadi jika jumlah partikel dalam pengendapan cukup sedikit,

partikel cukup jauh dari dinding dan jarak antara partikel satu dengan partikel

yang lain cukup jauh, sehingga jatuhnya partikel dalam suatu fluida tidak

15

dipengaruhi oleh dinding dan faktor benturan dengan partikel lain, maka laju

pengendapan akan semakin cepat. Gaya total yang terdapat dalam partikel adalah

sebagai berikut :

F = Fg – Fb – Fd.....................................................[2]

Dimana :

F : Gaya total dalam partikel (N)

Fg : Gaya gravitasi efektif (N)

Fb : Gaya friksi antara dinding dan partikel (N)

Fd : Gaya tarik (N)

Gaya total ini sama dengan gaya yang bekerja pada partikel, yang

mempercepat partikel persamaan di atas menjadi :

m. (dv/dt ) = Fg – Fb – Fd......................................[3]

Dimana:

m : Massa (g)

dv/dt : Percepatan partikel (m/dt2)

Fg : Gaya gravitasi efektif (N)

Fb : Gaya friksi antara dinding dan partikel (N)

Fd : Gaya tarik (N)

b. Hindered settling

Hindered terjadi apabila konsentrasi padatan itu tinggi, maka pertikel tidak

dapat mengendap secara bebas, karena aliran pertikel yang satu akan

16

mempengaruhi aliran disekitar partikel yang lain karena jumlah partikel cukup

banyak, maka partikel yang satu dengan partikel yang lain akan saling berdesakan,

sehingga kecepatan pengendapan partikel akan semakain kecil.

Dalam pengamatan di laboratorium, kondisi seperti ini dapat terjadi jika

digunakan peralatan dengan diameter kecil, maka partikel yang mengendap

tersebut dipengaruhi oleh halangan (hindered).

c. Kompresi

Zona ini partikel – partikel berada dalam keadaan yang sangat dekat dengan

partikel – partikel lainnya. Liquid yang berada diantara partikel – partikel tersebut

akan dikeluarkan menuju ke zona liquid yang jernih yang berada di atasnya, dari

proses ini akan diperoleh endapan yang diharapkan

Waktu proses pengendapan suatu endapan dapat terjadi suatu zat yang

biasanya dapat larut akan terbawa mengendap dan peristiwa ini disebut

kopresipitasi. Contoh suatu larutan barium klorida yang mengandung sedikit ion

nitrat dan ke dalam larutan ini ditambah pengendap asam sulfat maka endapan

barium sulfat akan mengandung barium nitrat. Konteks ini diistilahkan nitrat

tersebut dikopresipitasi bersama sulfat.

Kopresipitasi dapat terjadi karena terbentuknya kristal campuran atau

adsorpsi ion – ion selama proses pengendapan. Kristal campuran ini memasuki

kisi kristal endapan, sedangkan ion – ion yang teradsorpsi ditarik ke bawah

bersama – sama endapan pada proses koagulasi.

17

1. Endapan Kristalin

Waktu pembentukan endapan kristalin seperti bariumsulfat, ketidakmurnian

teradsorpsi sewaktu partikel – partikel endapan masih kecil. Ketika partikel

tersebut membesar dapat terjadi pengotor tersebut berada atau masuk dalam

kristal. Pengotoran jenis ini disebut oklusi. Kopresipitasi dapat dikurangi tetapi

tidak dapat dihilangkan sama sekali, dengan cara penambahan kedua pereaksi itu.

Bila diketahui bahwa sampel atau pengendap mengandung ion pengotor maka

larutan ini dapat ditambahkan kepada larutan yang lain. Konsentrasi pengotor

dapat dijaga agar minimum pada tahap – tahapan awal presipitasi.

Kemurnian suatu endapan kristalin dapat ditingkatkan dengan jalan disaring,

dilarutkan kembali (ulang) dan kemudian diendapkan kembali. Dapat dilakukan

bila endapan tersebut mudah dilarutkan. Tetapi endapan barium sulfat yang tidak

mudah dilarutkan kembali, kemurniannya dapat ditingkatkan dengan proses

penuaan atau pencernaan.

2. Endapan selai/gelatin

Partikel – partikel endapan selai jumlahnya lebih banyak dan jauh lebih kecil

ukurannya dibandingkan partikel endapan kristalin. Karena kecil maka luas

permukaan pada larutannya sangat besar/luar biasa besarnya. Keadaan seperti ini

mengakibatkan teradsorpsinya air dalam jumlah relatif besar. Peristiwa ini

menyebabkan endapan tersebut mirip gelatin dan adsorpsi ion – ion lainnya sangat

ekstensif. Partikel – partikel endapan selai tidak mudah tumbuh menjadi besar dan

pengotor tidak akan masuk ke dalam endapan tapi akan terikat pada permukaan

partikel – partikel kecil tadi.

18

Ion – ion hidrogen dan hidroksida mudah teradsorpsi oleh endapan selai

seperti Fe(OH)3 dan Al(OH)3. Besi (III) hidroksida bermuatan positif pada pH ñ

8,5 tetapi bermuatan negatif pada pH lebih tinggi dari itu. Untuk meningkatkan

kemurnian endapan selai dapat dilakukan dengan pencucian atau pengendapan

ulang. Proses pencernaan tidak berguna karena endapan selai tersebut sedikit

sekali dapat larut sehingga partikel – partikelnya tidak terlalu cenderung tumbuh

untuk membesar.

B. Pemisahan secara gravitasi

1. Prinsip Pemisahan Secara Gravitasi, Gravity Separation

Gravity separation merupakan Operasi konsentrasi atau pemisahan satu

mineral atau lebih dengan mineral lainnya yang memanfaatkan perbedaan nilai

density, berat jenis dari mineral – mineral yang akan dipisah. Mineral – meneral

yang terdapat dalam bijih akan merespon gaya gravitasi sesuai dengan nilai

density yang dimilikinya. Mineral – mineral yang memiliki density tinggi,

biasanya disebut dengan mineral berat, sedangkan mineral yang memiliki density

rendah biasa disebut mineral ringan.

Media yang digunakan pada pemisahan secara gravitasi adalah fluida, bisa air

atau udara. Umumnya media pisahnya adalah air. Media fluida partikel bergerak

sesuai dengan density dan ukurannya.

19

2. Gerakan Partikel Pada Bidang Vertikal

Fluida bidang vertical, mineral berat akan memiliki kecepatan pengendapan

yang tinggi. Mineral ini akan memiliki lintasan yang relative lebih jauh dibanding

dengan mineral ringan untuk satuan waktu yang sama. Perbedaan kecepatan

relative antar partikel mineral dalam fluida inilah yang kemudian dimanfaatkan

untuk operasi pemisahan.

Jarak tempuh partikel mineral ditentukan oleh density dan ukuran jika density

beda tapi ukuran sama, maka mineral berat akan melintas lebih dulu. Jika density

sama tapi ukuran beda, maka mineral besar akan memiliki kecepatan lebih tinggi

dan melintas lebih dulu.

Bijih dengan sejumlah partikel mineral dengan density dan ukuran beda

diendapkan dalam tabung berisi air. Setiap mineral akan mengendap dengan

kecepatan sesuai dengan density dan ukurannya. Tabung akan tersusun lapisan

berdasarkan density dan ukuran. Lapisan ini disebut stratifikasi mineral. Lapisan

paling bawah ditempati oleh mineral berat dengan ukuran besar. Mineral ini

mempunyai kecepatan pengendapan tertinggi. Lapisan di atasnya ditempati

mineral berat dan ringan yang memiliki lintasan sama(mineral berat dan ringan

memiliki kecepatan pengendapan sama). Lapisan teratas ditempati oleh mineral

ringan ukuran kecil atau mineral dengan kecepatan pengendapan terendah.

Mineral – mineral yang masuk dalam kelompok mineral berat misalnya

kasiterite, emas, galena, tembaga, wolframite, sedangkan mineral – mineral yang

dikelompokan dalam mineral ringan misalnya kuarsa, feldspar, mika, gypsum,

graphite.

20

3. Gerakan Partikel Pada Aliran Tipis

Fluida bidang miring atau aliran tipis atau flowing film, gerakan partikel

mineral terdiri dari dua gerakan yaitu gerakan partikel sebelum mencapai dasar

bidang miring, dan gerakan partikel mineral pada dasar bidang miring.

4. Gerakan Partikel Sebelum Mencapai Dasar Bidang Miring

Sebelum mencapai dasar bidang miring, semua partikel mempunyai gaya aksi

ke bawah atau mengendap yang proposional dengan ukuran dan density. Waktu

yang bersamaan, dorongan fluida akan membawa partikel bergerak secara

horizontal. Setiap mineral akan memiliki empat gaya yaitu, gaya dorong fluida,

gaya gravitasi, gaya apung, dan gaya drag. Keempat gaya ini akan menentukan

perilaku atau pergerakan mineral selama mengendap untuk mencapai landasan

atau dasar bidang miring.

Setiap mineral akan mencapai dasar bidang miring sesuai dengan density dan

ukurannya. Mineral berat dengan ukuran besar akan mengendap dan mencapai

dasar lebih awal. Partikel ini memiliki lintasan terpendek, sedangkan partikel

ringan yang berukuran kecil akan mengendap terakhir dan melintas paling jauh.

5. Gerakan Partikel Pada Landasan Aliran (Dasar/Lantai)

Setelah mencapai dasar bidang miringnya, setiap pertikel mineral akan

dikenai distribusi kecepatan fluida atau gaya dorong fluida yang tidak sama.

Kecepatan fluida hampir nol pada pemukaan atau dasar bidang dan maksimum

pada interface atau antar muka fluida udara. Dasar bidang ini partikel akan

bergerak dengan cara menggelinding/rolling atau meluncur/sliding.

21

Aksi rolling terjadi pada zona fluida dengan kecepatan yang relatif tinggi.

Aksi Roliing tergantung pada bentuk partikel dan kekasaran dari permukaan

bidang miringnya, sedangkan aksi sliding terjadi pada zona dengan kecepatan

rendah, dekat permukaan bidang datar. Aksi Sliding tergantung pada ke dalaman

lapisan fluida dan sudut bidang datarnya.

Gerakan partikel pada dasar bidang miring dipengaruhi oleh gaya dorong

fluida, gaya gravitasi , dan gaya gesek. Ketiga gaya ini akan bertanggung jawab

terhadap pergerakan pertikel dan resultan ketiga gaya inilah yang menentukan

posisi dari partikel di dasar bidang datar.

Jika partikel mempunyai density dan ukuran berbeda, maka pergerakan

partikel ditentukan oleh ukuran dan density. Partikel besar dan ringan bergerak

lebih cepat dari yang lainnya dan akan menempati posisi terdepan. Partikel –

partikel ini akan memiliki lintasan terjauh, sedangkan partikel – partikel kecil dan

berat akan bergerak paling lambat dan akan menempati posisi terakhir dan

memiliki lintasan terpendek(Utami, M, Rosa. 2014)

C. Partikel Penyusun Materi atau Zat

Partikel adalah sebuah satuan dasar dari benda atau materi, bisa juga

dikatakan partikel merupakan satuan bagian terkecil dari suatu materi. Jenis

partikel ini ada 3 yaitu atom, molekul, dan ion jadi, baik atom, molekul, dan ion

ketiganya merupakan satuan terkecil dari materi yg secara umum disebut partikel

22

Gambar 2. Partikel dasar penyusun materi.

1. Atom

Atom adalah Satuan terkecil dari suatu materi yang terdiri atas inti, yang

biasanya mengandung proton (muatan+) dan neutron (netral), dan kulit yang

berisi muatan negatif yaitu elektron, ada juga yang menyebutkan bahwa atom

adalah partikel penyusun unsur.

2. Molekul

Molekul adalah gabungan dari beberapa atom unsur, bisa dua atau lebih,

artinya ketika berbicara molekul maka yang dibayangkan adalah gabungan atom –

atom (bukan satu atom). Molekul adalah partikel terkecil dari suatu

unsur/senyawa

3. Ion

Ion adalah atom yang bermuatan listrik yang mana disebut kation, dan ion

yang bermuatan negatif disebut anion. Kation dan anion dapat berupa ion tunggal

23

hanya terdiri dari satu jenis atom atau dapat pula berupa ion poliatom

mengandung dua atau lebih atom yang berbeda.

D. Jenis – Jenis Materi atau Zat

Materi atau zat secara umum dibagi menjadi 2 bagian yaitu zat tunggal dan

campuran. Zat tunggal dapat berupa unsur, atau berupa senyawa, sedangkan

campuran dapat berupa campuran homogen atau berupa campuran heterogen.

Gambar 3. Bentuk materi

1. Unsur

Unsur adalah sekelompok atom yang memiliki jumlah proton yang sama pada

intinya. Jumlah ini disebut sebagai nomor atom unsur. Unsur didefinisikan pula

sebagai zat tunggal yang sudah tidak bisa dibagi – bagi lagi menjadi bagian yang

lebih kecil.

24

2. Senyawa

Senyawa adalah zat tunggal yang terdiri atas beberapa unsur yang saling kait

– mengai. Senyawa dibentuk dari minimal 2 unsur yang berbeda. Walaupun

dibentuk dari unsur yang berbeda, namun senyawa tetap disebut zat tunggal,

karena sifat – sifat unsur yang membentuknya tidak dapat ditemukan pada

senyawa. Senyawa telah menjelma menjadi zat yang baru dengan ciri khas

senyawa adalah mempunyai perbandingan massa penyusun yang tetap, air

tersusun dari oksigen dan hidrogen dengan perbandingan massa unsur oksigen

banding hidrogen adalah selalu 8 : 1. Perbedaan antara senyawa dengan molekul

adalah setiap senyawa merupakan molekul namun setiap molekul belum tentu

senyawa. Senyawa adalah gabungan minimal 2 atom berbeda, sedangkan molekul

gabungan minimal 2 atom bisa sama bisa juga berbeda.

3. Campuran

Campuran adalah zat yang tersusun dari beberapa zat yang lain jenis dan

tidak tetap susunannya dari unsur dan senyawa. Campuran merupakan materi

yang terdiri dari dua atau zat tunggal. Materi yang kita jumpai sehari – hari

hampir semuanya campuran, bahkan kita sering membuat campuran bahan,

misalnya ketika kita membuat kopi atau teh manis.

Campuran dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu:

Campuran homogen = Larutan

Campuran Heterogen = Suspensi, dan

Campuran yang keadaannya antara suspensi dan larutan = Koloid

25

a. Larutan

Larutan adalah campuran dua zat atau lebih yang terdiri dari zat terlarut dan

pelarut. Ukuran partikel larutan sangat kecil, kurang dari 1 nm, sehingga tidak

dapat dilihat dengan menggunakan microskop ultra sekalipun. dan tidak dapat

dibedakan antara zat terlarut dan medium pelarutnya. Zat dalam larutan tidak

dapat dipisahkan melalui penyaringan. Contoh larutan gula, kita tidak bisa

membedakan mana gula mana air dalam larutan gula. Beberapa contoh larutan

adalah larutan garam, larutan asam basa dan lain-lain.

b. Koloid

Koloid adalah campuran yang terdiri dari partikel terdispersi dan pertikel

pendispersi. Ukuran partikel koloid terletak antara 1 nm – 100 nm atau dengan

kata lain ukuran partikel koloid keadaannya antara suspensi dan larutan. Contoh

koloid adalah air susu, santan, air sabun, dan cat. Koloid tampak keruh tetapi

stabil (tidak memisah/mengendap).

c. Suspensi

Suspensi adalah campuran kasar dan bersifat heterogen. Ukuran partikel

suspensi lebih dari 100 nm dapat dipisahkan melalui penyaringan biasa,

melainkan dengan menggunakan penyaring ultra.

E. Viskositas

Kekentalan (viskositas) diartikan sebagai tahanan internal terhadap aliran, dan

beberapa ahli dapat juga mendefiniskan sebagai gesekan dari fluida. Kekentalan

26

adalah nilai yang diukur dari tahanan fluida yang berubah bentuk karena tegangan

geser (shear stress) maupun tegangan tarik (tensile stess). Kehidupan sehari – hari

dapat kita jumpai pada fluida seperti air, jelly, madu, susu, dapat pula dikatakan

karena tegangan geser air kecil, sehingga mudah jatuh maka viskositas air lebih

kecil dibandingkan dengan madu, karena madu mempunyai tegangan geser

internal yang lebih besar, sehingga saat diteteskan madu lebih sulit untuk jatuh

dibandingkan dengan air.

Pengertian yang paling sederhana adalah bahwa semakin kecil nilai viskositas

maka semakin mudah suatu fluida untuk bergerak. Fluida ideal adalah fluida yang

tidak memiliki tahanan gesekan terhadap tegangan geser, atau biasanya disebut

juga dengan inviscid fluid, sedangkan fluida normal selalu mempunyai tahanan

gesekan terhadap 10 tegangan geser, yang disebut dengan viskos fluid. Rheology

adalah ilmu yang mempelajari aliran suatu benda. Yang didalamnya terdapat juga

konsep viskositas, thermofluid dan hubungan lainnya. Hubungan antara tegangan

geser, viskositas dan perubahan kecepatan dapat dipahami pada kasus aliran

diantara dua plat datar seperti yang ditunjukkan pada (gambar 1). Misalkan jarak

antar plat adalah y dan diantara plat tersebut terdapat fluida dengan isi yang

homogen. Asumsikan bahwa plat sangat luas dengan luas (A) yang besar,

pengaruh rusuk dapat dianggap tidak ada. Plat bagian bawah dianggap tetap lalu

diberikan gaya sebesar (F) pada plat atas. Bila ternyata gaya ini menyebabkan

material diantara dua plat bergerak dengan perubahan kecepatan (v), gaya yang

diberikan proposional dengan luas dan perubahan kecepatan.

27

Sehingga rumus yang dapat digunakan sebagai berikut :

ν = μ

ρ....................................................................[4]

Dimana :

ν : viskositas

μ : viskositas dinamik (Pa s)

ρ : massa jenis

F. Massa Jenis

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin

tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.

Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total

volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi)

akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang

memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air). Satuan SI massa jenis

adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3

). Massa jenis berfungsi untuk

menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Satu zat

berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.

28

Rumus untuk menentukan massa jenis adalah

.................................................................[5]

Dimana :

ρ : massa jenis

m : massa

V : volume.

Beberapa satuan massa jenis yang banyak digunakan antara lain sebagai berikut :

a. kilogram per meter kubik (kg/m3)

b. kilogram per liter (kg/L)

c. gram per milliliter (g/mL)

d. milligram per deciliter (mg/dL)

e. metric ton per meter kubik (t/m3)

f. gram per cubic centimeter (g/cc)

G. Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena memiliki

ketinggian tertentu dari tanah. Energi potensial ada karena adanya gravitasi bumi.

Ep = m x g x h........................................................[6]

Dimana :

Ep : Energi potensial (J)

m : massa benda (kg)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

h : tinggi benda dari permukaan tanah (meter)

29

1. Persamaan bernouli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang

menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida

akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya

merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa

jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya

dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil

dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.

Hukum Bernoulli dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum

terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-

termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida

termampatkan (compressible flow).

H. Rolldos Mekanik RD

Rolldos mekanik RD merupakan suatu alat untuk pengutipan minyak yang

masih terkandung dalam sludge sebelum diproses di kolam limbah. Energi yang

digunakan untuk mengoperasikan alat ini dengan energi potensial dimana sludge

yang berasal dari bak fat pit dipompakan lalu ditampung pada bak umpan sebelum

menuju rolldos mekanik RD. Selanjutnya dialirkan ke rolldos mekanik RD

dengan drum umpan untuk memutarkan kincir penggerak sehingga drum rolldos

akan berputar juga serta mengutip kandungan minyak pada sludge. Roll drum

yang terbuat dari bahan besi memiliki luas penampang yang tidak terlalu licin

30

sehingga kandungan minyak pada sludge dapat terkutip, namun faktor dari

keberhasilan pengutipan Roll drum adalah kecepatan putaran kincir penggerak.

Design yang telah diatur utuk transmisi putaran dengan rantai yang memiliki

dua buah gear. Gear besar dengan diameter 20 cm dan gear kecil 5 cm sehingga

putaran memiliki perbandingan 1:3 dimana kincir berputar tiga kali sedangkan

Roll drum berputar satu kali, ini diasusmsikan agar kecepatan pada Roll drum

jangan terlalu cepat dan terlalu lambat agar minyak efektif terkutip.