PERPINDAHAN MASSA DAN OPERASI BERTAHAP

Suatu golongan utama operasi pemisahan komponen dari suatu campuran ialah operasi yang didasarkan atas perpindahan bahan dari satu fase ke fase lain. Berbeda dari pemisahan yang semata-mata berdasar mekanik, metode ini menggunakan perbedaan tekanan uap atau perbedaan kelarutan, dan bukan perbedaan densitas atau ukuran partikel. Gaya dorong untuk perpindahn itu dalam hal ini ialah perbedaan konsentrasi atau gradient konsentrasi, sama halnya dengan perbedaan suhu dan gradient suhu yang menjadi gaya pendorong dalam perpindahan kalor. Metode-metode ini, yang tercakup dalam istilah operasi perpindahan-massa ( mass-transfer operation), meliputi teknik-teknik seperti distilasi (penyulingan), absorpsi (penyerapan) gas, dehumidifiksi (pengurangan kelembaban), ekstraksi zat cair, pengurasan (leaching), kristalisasi, dan masih banyak lagi yang lain.

Fungsi daripada distilasi (distillation) ialah untuk memisahkan, dengan jalan menguapkan, suatu campuran zat cai yang mampu-campur dan mudah menguap sehigga menjadi komponen-komponennya, atau dalam hal-hal tertentu, menjadi kelompok-kelompok komponen. Contoh-contoh distilasi adalah antara lain, pemisahan alcohol dan air menjadi komponen-komponennya; pemisahan udara cair menjadi nitrogen, oksigen, dan argon; pemisahan minyak bumi mentah menjadi bensin, minyak tanah, minyak bakar, dan bahan minyak pelumas.

Pada absorpsi gas (gas absorption) uap yang dapat larut diserap dari campuran dimana uap itu terdapat bersama gas yang tak dapat larut dengan bantuan zat cair yang dapat melarutkan uap itu tetapi tidak melarutkan gas campurannya. Pembasuhan ammonia dari campuran ammonia dan udara dengan bantuan air merupakan salah satu contoh umum operasi ini. Zat terlarut itu kemudian dipulihkan lagi dari zat cair penyerap denga jalan distilasi, dan zat cair penyerap, setelah itu, lalu dibuang atau dipakai kembali. Bila zat terlarut berpindah dari pelarut cair ke fase gas, prose situ dinamkan desorpsi (desorption) atau pelucutan (stripping). Pada adsorpsi atau jerapan ( adsorption) zat terlarut itu di pisahkan dari zat cair atau gas melalui kontak dengan adsorben (penjerap) padat yang permukaan mempunyai semacam afnitas khusus terhadap zat terlarut.

Dalam dehumidifikasi (dehumidification) yaitu pembuangan kelembaban dari udara atau gas, sebagian dari zat terlarut dipisahkan sebagai zat cair murni dan gas tak aktif (inert) atau gas pembawanya. Biasanya, gas pembawa itu hamper tak larut di dalam zat cair itu. Contoh dehumidifikasi ialah pembuang uap air dari udara dengan cara kondensasi diatas permukaan dingin, atau juga kondensasi uap organic seperti karbon tetraklorida dari arus nitrogen. Dala operasi dehumidifikasi (penambahan kelembaban) arah perpindahan adalah sebaliknya, yaitu dari zat cair ke fase gas. Dalam pengeringan (drying) zat padat, suatu zat cair, biasanya air, dipisahkan dengan menggunakan gas kering dan panas (biasanya udara), sehingga proses ini berlangsung bersamaan dengan humidifikasi fase gas.

Dalam ekstraksi zat cair (liquid ekstraction), kadang-kadang disebut ekstraksi pelarut (solvent ekstraction), campuran dua komponen di oleh dengan suatu pelarut yang lebih banyak melarutkan salah satu atau beberapa komponen didalam campuran itu. Campuran yang telah diolah dengan cara itu disebut rafinat (raffinate) dan fase yang kaya akan pelarut itu disebut ekstrak (ekstract). Komponen yang berpindah dari rafinat ke ekstrak disebut zat-terlarut (solute), dan komponen yang tertinggal dalam rafinat disebut pengencar (diluents). Pelarut di dalam ekstrak yang keluar dari ekstraktor biasanya dipulihkan dan digunakan kembali.

Dalam ekstraksi zat padat, atau pengurasan (leaching), bahan-bahan yang dapat larut dilarutkan dari keadaan tercampur dengan zat padat yang tak-aktif, dengan bantuan pelarut cair. Bahan-bahan yang terlarut (solute) kemudian dipulihkan melalui kristalisasi atau evaporasi.

Kristalisasi (cristallization) digunakan untuk mendapatkan bahan dalam bentuk Kristal murni yang bagus. Oleh karena pembentukan Kristal menyebabkan zat terlarut memisah dari lelehan atau larutan dimana ketakmurnian tetap tertinggal didalam larutan, kristalisasi ini tidak lain adalah proses separasi (pemisahan) juga.

Pengolahan kuantitatif mengenai perpindahan massa didasarkan atas neraca bahan dan neraca energy, keseimbangan, laju perpindahan kalor dan laju perpindahan massa.

ISTILAH DAN LAMBANG

Secara konvensional kedua arus dalam setiap operasi itu ditandai sebagai fase L dan fase V. demikian pula, biasanya, sebagai fase L dipilih aru yang densitasnya lebih tinggi, dan fase V arus yang mempunyai densitas lebih rendah. Kekecualiannya barangkali pada ekastraksi zat cair, dimana rafinat selalu dianggap fase L dan ekstrak fase V, walaupun rafinat mungkin lebih ringan dari ekstrak. Pada pengeringan, fase L ialah aru yang terdiri dari zat padat dan zat cair yang terkandung didalam atau bersama zat padat itu.

Tabel A. Istilah untuk arus dalam operasi perpindahan-massa.

Operasi Fase V Fase LDistilasi Uap Zat cairAbsorpsi gas, dehumidifiksi Uap Zat cairAdsorpsi Gas atau zat cair Zat padatEkstrak zat cair Ekstrak RafinatPengurasan Zat cair Zat padatKristalisasi Cairan induk KristalPengeringan Gas (biasanya udara) Zat padat basah

Catatan tentang konsentrasi: Sebetulnya, konsentrasi berarti massa per satuan volume. Massa mungkin dinyatakan dalam pon atau kilogram, dan volume dalam kaki kubik atau meter kubik. Sebagai satuan massa sering pula dipakai pon mol atau kilogram mol. Penggunaan istilah “konsentrasi” dapat pula diperluas sehingga mencakup juga fraksi mol atau fraksi massa. Hubungan antara konsentrasi dengan fraksi mol atau fraksi massa untuk suatu komponen I ialah :

C i=ρx i

Dimana : C i = konsentrasi (yang berkaitan) komponen i

x i = fraksi mol atau fraksi massa komponen i

ρ = densitas molar atau densitas massa campuran

Fraksi mol ialah rasio antara jumlah mol komponen dan jumlah mol total didalam campuran. Jumlah seluruh fraksi mol atau seluruh fraksi massa didalam suatu campuran adalah satu. Jika terdapat r buah komponen, maka r-1 buah fraksi mol dapat dipilih secara bebas, fraksi mol komponen yang satu lagi akan menjadi pasti dan sama dengan 1 dikurangin dengan jumlah seluruh fraksi lain.

Untuk menyatakan laju aliran dan konsentrasi diperlukan lambing-lambang yang umum. Untuk semua operasi itu kita gunakan V dan L untuk menyatakan laju aliran fase V dan fase L. masing-masing komponen individual ditandai dengan A,B,C, dan sabagainya. Jika hanya satu komponen saja yang berpindah antara fase, kita pilih komponen itu sebagai komponen A. Konsentrasi suatu komponen di

dalam fase L kita tandai dengan x, dan konsentrasi didalam fase V dengan y. jadi, y A ialah konsentrasi

komponen A didalam fase V, dan xB ialah konsentrasi komponen B didalam fase L. Jika hanya ada dua

komponen didalam satu fase, konsentrasi komponen A ialah x atau y, sedang konsentrasi komponen B ialah 1-x atau 1-y, subskrip A dan B tidak diperlukan disini.

Kuantitas terminal. Dalam operasi perpindahan-massa keadaan stedi terdapat dua arus, setiap arus itu harus masuk dan keluar, dan terdapat empat kuantitas terminal (besaran ujung). Untuk menandainya kita gunakan subskrip a untuk ujung proses dimana fase L masuk, dan b untuk ujung dimana fase L keluar. Jadi, dalam aliran lawan-arah (countercurrent flow), kuantitas terminal itu adalah sebagaimana terlihat pada Tabel B. Jika hanya terdapat dua komponen saja di dalam arus itu, maka subskrip A tidak diperlukan dalam suku konsentrasi itu.

Tabel B. Kuantitas terminal untuk aliran lawan-arah.

Arus Laju aliran Konsentrasi komponen AFase L, masuk La x AaFase L, keluar Lb x AbFase V, masuk V b y AbFase V, keluar V a y Aa

PROSES-PROSES DIFUSI DAN TAHAP-TAHAP KESEIMBANGAN

Masalah perpindahan massa dapat diselesaikan dengan dua cara yang berbeda, pertama dengan menggunakan konsep tahapan keseimbangan (equilibrium stage), atau, kedua, atas dasar proses laju difusi (diffusional rate process). Metode mana yang dipilih, ber gantung pada jenis peralatan yang digunakan untuk melaksanakan operasi itu. Distilasi, pengurasan, dan kadang-kadang ekstraksi zat cair, dilaksanakan dalam peralatan seperti rentet pencampur-pengenap (mixer-settler train), perangkat difusi (diffusion batteries) atau menara-piring (plate tower) yang terdiri dari sederetan unit pengolahan yang jelas, dan sola-soal dalam operasi lainnya yang dilaksanakan di dalam menara hamparan-isian (packed tower) dan peralatan lain serupa itu biasanya ditangani dengan menggunakan konsep proses difusi. Namun, semua perhitungan perpindahan massa akan memerlukan pengetahuan tentang hubungan keseimbangan antara fase.

Keseimbangan Fase

Batas perpindahan fase tercapai apabila kedua fase itu mencapai keseimbangan dan perpindahan-neto berhenti. Untuk proses praktis, yang harus mempunyai laju produksi yang memadai, kita harus menghindarkan terjadinya keseimbangan, karena laju perpindahan-massa pada setiap titik sebanding dengan gaya dorong, yang tidak lain adalah penyimpangan dari keseimbangan pada titik itu. Untuk mengevaluasi gaya-dorong, pengetahuan tentang keseimbangan antara fase merupakan pengetahuan pokok yang sangat penting. Ada beberapa macam keseimbangan yang penting dalam perpindahan massa. Dalam semua hal itu terdapat dua fase, dengan segala kemungkinan kombinasinya, kecuali dua fase gas dan dua fase padat. Dalam fase lindak (bulk), pengaruh luas permukaan atau kelengkungan permukaan dapat diabaikan dan variable yang menentukan ialah sifat-sifat intensif seperti suhu, tekanan, dan konsentrasi. Data keseimbangan dapat disajikan dalam bentuk table, persamaan, atau grafik. Pada kebanyakan operasi yang dibahas dalam teks ini, hubungan-hubungan keseimbangan yang diperlukan dinyatakan dalam bentuk grafik.

Klasifikasi keseimbangan. Untuk mengklasifikasi keseimbangan dan menetapkan jumlah variable atau derajat kebebasan yang terdapat dalam suatu situasi tertentu, kaidah fase ternyata sangat berguna. Kaidah itu ialah:

F = b - P + 2

di mana F = banyaknya derajat kebebasan

b = banyaknya komponen

P = banyaknya fase

Dalam paragraph-paragraf berikut ini, keseimbangan yang digunakan dalam perpindahan-massa dianalisis dengan menggunakan kaidah fase. Biasanya ada dua fase, sehingga F = b.

Banyaknya derajat kebebasan, atau varians F , sama dengan banyaknya variabel intensif – suhu, tekanan, konsentrasi – yang harus ditetapkan untuk menentukan keadaan keseimbangan sistem itu. Jika banyaknya variabel yang ditetapkan itu kurang dari F jumlah keadaan yang memenuhi pengandaian itu adalah tak-berhingga; jika jumlah yang ditetapkan secara sembarang itu terlalu banyak, sistem itu akan sulit disesuaikan dengan ketentua itu. Bila hanya ada dua fase, sebagaimana keadaan pada umumnya, F = b ; dalam sistem dua komponen, F = 2 . Jika tekanan ditetapkan, maka hanya ada satu variabel – konsentrasi fase cair, misalnya – yang dapat berubah secara bebas ; suhu dan komposisi fase gas (jika kedua fase itu adalah cair dan gas) mengikut saja. Untuk sistem demikian, data keseimbangan disajikan dalam diagram suhu-komposisi yang berlaku pada tekanan tetap, atau dengan menggambarkan grafik ye, konsentrasi fase V terhadap xe, konsentrasi fase L. Grafik demikian dinamakan kurva keseimbangan itu tidak dapat digambarkan dengan satu kurva saja.

Distilasi. Andaikan bahwa ada dua komponen, sehingga b = 2, P = 2, dan F = 2. Kedua komponen itu terdapat dalam kedua fase. Ada empat variabel: tekanan, suhu, dan konsentrasi komponen A pada fase cair dan fase uap (konsentrasi komponen B sama-dengan satu dikurangi dengan konsentrasi komponen A). Jika suhu ditetapkan, hanya ada satu variabel saja, umpamanya fase cair yang dapat diubah secara bebas, sedang suhu dan konsentrasi fase uap harus menurut saja.

Absorpsi gas. Andaikan hanya ada satu komponen saja yang berpindah antara kedua fase. Dalm sistem ini terdapat tiga komponen, dan F = 3. Kelarutan gas tak-aktif di dalam zat cair dan adanya uap zat cair di dalam gas kita abaikan. Maka di sini terdapat empat variabel: tekanan, suhu, dan konsentrasi komponen A di dalam zat cair dan di dalam gas. Suhu dan tekanan ditetapkan: satu konsentrasi dapat dipilih, dan yang satu lagi merupakan variabel bebas. Konsentrasi yang astu lagi ditentukan dan kurva keseimbangan ye vs. xe digambarkan grafiknya. Semua titik pada grafik itu menunjukkan suhu dan tekanan yang sama. Data keseimbangan untuk berbagai suhu dapat pula disajikan dalam bentuk kurva kelarutan, di mana tekanan-bagian zat terlarut di dalam fase gas digambarkan sebagai ordinat.

Adsorpsi. Sebagaimana dalam absorpsi gas, ada tiga komponen di sini di mana satu komponen berpindah, dan dua fase ; jadi, F = 3. Biasanya suhu dan tekanan tetap, demikian pula konsentrasi komponen A di dalam zat cair atau gas. Konsentrasi A pada adsorben (penyerap), yang berada pada keseimbangan dengan fase fluida, ditentukan dengan hubungan keseimbangan. Grafik keseimbangan ye vs. xe, biasanya dalam bentuk tanpa dimensi, dibuat untuk suatu suhu tetap tertentu, dan disebut isoterm (Lihat Gambar 24-3).

Dehumidifikasi. Kelarutan gas pembawa dapat diabaikan. Ada dua komponen, gas pembawa dan zat cair mudah menguap, sehingga b = P = 2 dan F = 2. Satu fase, zat cair, adalah murni, dan variabelnya adalah suhu, tekanan, dan konsentrasi uap di dalam fase V. Jika tekanan konstan, suhu atau konsentrasi fase-uap, salah satu, dapat diubah dan nilai variabel lainnya akan mengikut, sehingga hubungan keseimbangan didapatkan sebagai grafik tertentu dari suhu vs. konsentrasi. Keseimbangan antara air dan udara basah pada 1 atm ditunjukkan pada Gambar 23-1.

Ekstraksi zat cair. Komponennya ada tiga, jadi F = 3. Ketiga komponen ini mungkin terdapat pada kedua fase. Variabel-variabelnya adalah suhu, tekanan, dan empat konsentrasi. Baik suhu atau pun tekanan dapat dibuat konstan dan dua konsentrasi atau lebih dipilih sebagai variabel bebas. Tekanan biasanya diandaikan konstan dan suhu dapat berubah sedikit. Hubungan antara variabel-variabel itu diberikan pada Gambar 19-10 sampai 19-13.

Pengurasan. Ada dua situasi yang terdapat pada pengurasan (leaching). Dalam situasi yang pertama, pelarut yang tersedia lebih dari cukup untuk melarutkan semua zat terlarut, dan pada keseimbangan semua zat terlarut berada di dalam larutan. Jadi, ada dua fase, fase padat dan fase cair. Jumlah komponennya 3, dan F = 3. Variabelnya adalah suhu, tekanan, dan konsentrasi zat terlarut di dalam zat cair. Semuanya merupakan variabel bebas.

Pada situasi yang kedua, solven (zat pelarut) yang tersedia tidak mencukupi untuk melarutkan semua zat terlarut, dan terdapat berlebihan zat terlarut di dalam zat padat berada dalam keseimbangan dengan zat cair. Jadi, P = 3, sehingga F = 2. Variabelnya adalah suhu, tekanan, dan konsentrasi larutan

jenuh. Jika tekanannya dibuat tetap, konsentrasi bergantung pada suhu. Hubungan ini tidak lain dari kurva kelarutan biasa.

Pengeringan. Pada pengeringan, zat padat yang basah-air, mungkin terdapat air cair bebas, dan mungkin pula tidak. Jika ada terdapat, maka ada tiga fase – uap, padat, dan cair – dan tiga komponen, sehingga F = 2. Pada tekanan konstan terdapat hubungan unik antara suhu dan konsentrasi air di dalam uap, sama seperti halnya pada kontak udara-air.

Air di dalam zat pada higroskopik (menarik air), atau di dalam bahan alamiah seperti kayu atau kulit, mungkin berada dalam gabungan longgar dengan zat padat, dan mungkin tidak ada air cair terdapat di situ. Jadi ada dua fasedan tiga komponen, dan F = 3. F = Variabelnya adalah suhu, tekanan, dan konsentrasi air di dalam zat padat dan uap. Jika suhu dan tekanan dibuat tetap, kedua konsentrasi itu dapat digambarkan sebagai suatu kurva keseimbangan. Contoh beberapa kurva pada 1 atm dan 25 oC terlihat pada Gambar 25-3.

Operasi-Tahap Keseimbangan

Ada satu golongan tertentu peranti perpindahan massa yang terdiri dari rakitan unit-unit individual, atau tahap (stage), yang berhubungan satu sama lain sehingga bahan yang diolah berpindah dari satu tahap ke tahap yang berikutnya secara berturut-turut. Kedua arus bergerak berlawanan arah melalui rakitan itu. Dalam masing-masing tahap, kedua arus itu berada dalam kontak, bercampur lalu dipisahkan. Sistem bertahap banyak seperti itu disebut kaskade (cascade). Agar perpindahan massa dapat berlangsung, arus yang memasuki setiap tahap tidak boleh berada dalam keseimbangan satu sama lain, karena justru penyimpangan dari keseimbangan itulah yang menjadi gaya-dorong bagi perpindahan itu. Arus yang meninggalkan tahap biasanya juga tidak berada dalam keseimbangan, tetapi lebih mendekati keseimbangan dibandingkan dengan arus masuk. Berapa dekatnya pendekatan kea rah keseimbangan itu bergantung pada efektivitas pencampuran dan perpindahan massa antara fase. Untuk menyederhanakan perancangan kaskade, arus yang keluar dari setiap fase biasanya diandaikan berada dalam keseimbangan, hitungkan penyimpangan terhadap keseimbangan sebagaimana terdapat dalam keadaan sebenarnya, diterapkan factor korekasi atau efisiensi.

Sebagai ilustrasi mengenai prinsip kaskade tahap-keseimbangan, kita uraikan di sinii dua macam peranti lawan-arah bertahap-banyak, yaitu satu mengenai distilasi, dan satu lagi mengenai pengurasan. Jenis-jenis peralatan perpindahan kalor lainnya akan dibahas pada bab-bab berikut.

Contoh peralatan distilasi. Pada Gambar 17-1 terlihat suatu contoh instalasi distilasi kontinu (sinambung). Pendidih ulang (reboiler) A diumpani secara sinambung dengan campuran zat cair yang akan didistilasi. Zat cair ini sebagian dikonversikan menjadi uap oleh kalor yang berpindah dari permukaan pemanasan B. Dibandingkan dengan zat cair yang tidak menguap, uap yang terbentuk di dalam pendidih itu lebih kaya akan komponen yang titik didihnya lebih rendah. Tetapi, kecuali jika kedua komponen itu sangat berbeda volatilitasnya (kemudahan menguap), uap itu mengandung kedua komponen itu dalam jumlah yang cukup besar, dan bila uap itu diembunkan, kondensat yang terjadi bukanlah merupakan komponen murni. Untuk meningkatkan konsentrasi komponen yang titik didihnya

rendah di dalam uap, arus uap dari pendidih itu diusahakan untuk mengalami kontak lawan arah yang akrab dengan arus zat cair yang mendidih di dalam kolom, atau menara, C. Zat cair ini harus lebih kaya akan komponen bertitik didih rendah dari zat cair ke uap pada tiap-tiap tahap di dalam kolom itu. Zat cair itu dapat diperoleh dengan mengkondensasi uap-uap dari puncak kolom (overhead) dan mengembalikan sebagian dari zat cairnya ke puncak kolom. Zat cair yang dikembalikan itu disebut refluks (reflux). Penggunaan refluks itu menyebabkankemurnian bahan keluaran puncak kolom (hasi atas meningkat), tetapi tentu hal hanya ada imbalannya, yaitu uap yang dibangkitkan dari pendidih harus cukup banyak untuk dapat digunakan sebagai refluks dan hasil-atas. Biaya energy untuk ini merupakan bagian besar dari biaya pemisahan dengan distilasi.

Refluks yang masuk kembali ke puncak menara biasanya berada pada titik didihnya ; akan tetapi, bila refluks itu dingin, suhunya akan segera naik ke titik didihnya, karena adanya pertukaran kalor dengan uap naik. Pada setiap titik di seluruh kolom itu zat cair selalu berada pada suhu didihnya, dan uap pada suhu kondensasinya, kedua suhu ini meningkat makin kebawah kolom itu karena konsentrasi komponen bertitik didih tinggipun meningkat dan dalam beberapa hal, karena adanya peningkatan tekanan. Perkayaan uap itu berlangsung pada setiap tahap karena uap yang masuk ke suatu tahap selalu mempunyai konsentrasi yang lebih rendah dalam hal komponen bertitik didih rendah, dibandingkan dengan uap yang berada dalam keseimbangan, dengan zat cair yang diumpankan ke tahap itu. Sebagai contoh, perhatikan tahap paling atas (puncak), uap yang masuk ke tahap ini tidak sekaya hasi puncak kolom, dan refluks yang komposisinya sama dengan hasil itu mempunyai komposisi uap keseimbangan (equilibrium vapor composition) yang bahkan lebih kaya lagi daripada hasil itu. Jadi, uap yang masuk ke dalam tahap puncak akan menjadi diperkaya akan komponen bertitik didih rendah yang diambil dari refluks cair hal ini menyebabkan refluks akan menjadi lebih miskin akan komponen bertitik didih rendah, dan jika laju aliran itu diatur dengan baik, zat cair yang turun ke tahap yang kedua akan memperkaya pula uap yang dating dari tahap kedua. Jadi, pada setiap tahap di dalam kolom itu, sebagian komponen brtitik didih rendah membaur (difusi) dari zat cair ke fase uap, yang berbarengan dengan difusi komponen bertitik didih rendah dari uap ke zat cair. Kalor penguapan dari komponen bertitik didih rendah didapatkan dari kalor kondensasi komponen bertitik didh tinggi, dan laju aliran total uap yang naik di dalam kolom itu hamper konstan. Perkayaan arus uap di dalam kolom, yang berada dalam kontak dengan refluks disebut rektifikasi (rectification). Dalam hal ini tidak menjadi soal darimana asal refluks itu, yang penting konsentrasi bertitik didih rendahnya harus cukup besar untuk menghasilkan produk yang dikehendaki. Yang biasanya menjadi sumber refluks itu ialah kondensat yang keluar dari komdensor D. Sebagian dari kondensat itu ditarik keluar sebagai hasil sedang sisanya dikembalikan ke puncak kolom. Refluks kadang-kadang dibuat dengan kondensasi-sebagian (partial condensation) daripada uap pada puncak kolom. Refluks ini tidak sama komposisinya dengan uap yang keluar dari puncak kolom. Uap yang masuk ke kondensor dapat dibuat semurni mungkin dengan menggunakan menara yang tinggi dan refluks yang besar, kecuali bila terjadi pembentukan azeotrop. Zat cair yang keluar dari ketel pendidih, dinamakan hasil bawah kolom (bottom product) atau hasil-bawah (bottoms) dan biasanya tidak terlalu murni, karena tidak ada perlengkapan pada peralatan dalam Gambar 17-1 untuk merektifikasi (mempermurni) arus itu. Suatu metode untuk mendapatkan hasil-bawah yang agak murni dengan cara rektifikasi akan dibahas pada Bab 18.

Kolom yang terlihat pada Gambar 17-1 biasanya berisi sejumlah piring berlubang-lubang (perforated plate), atau talam berlubang-lubang (perforated tray) yang bersusun satu di atas yang lain. Kaskade piring demikian disebut kolom piring-tapis (sieve plate column). Skema satu piring-tapis terlihat pada Gambar 17-2. Piring itu terdiri dari sebuah piring horizontal yang mempunyai saluran-limpah (downcomer), C, yang bagian atasnya berfungsi sebagai tanggul (weir), dan mempunyai pula sejumlah lubang B. Lubang-lubang itu mempunyai ukuran yang sama, biasanya dengan diameter ⅟4 sampai ⅟2 in. Saluran-limpah D dari piring di atasnya hampir sampai mencapai piring A. Konstruksi ini menghasilkan aliran zat cair dan uap sebagai berikut. Zat cair mengalir dari satu piring ke piring berikut di bawahnya melalui saluran-limpah D, melintas piring, dan melalui saluran limpah C. Tanggul-limpah yang ada menjaga kedalaman minimum zat cair itu di atas piring, yang hampir tidak bergantung pada laju aliran zat cair. Uap mengalir ke atas dari piring ke piring melalui lubang-lubang piring. Kecuali jika laju uap sangat rendah, yang jauh di bawah daerah operasi normal, kecepatan uap melalui lubang-lubang itu akan cukup memadai untuk mencegah kebocoran atau “tirisan” (“weeping”) zat cair melui lubang-lubang itu. Uap itu terpecah-pecah oleh lubang-lubang piring menjadi gelembung-gelembung kecil yang dengan kontak yang akrab bergerak melalui kolam (genangan) zat cair yang terdapat di atas piring itu. Oleh karena aksi dari gelembung-gelembung uap itu, zat cair itu merupakan suatu massa mendidih berbuih. Di atas buih (froth) itu, dan di bawah piring di atasnya, terdapat kabut dari gelembung-gelembung pecah. Kabut ini sebagian besar jatuh kembali ke dalam zat cair, tetapi sebagian lagi terbawa-ikut oleh uap dan masuk ke piring berikut di atasnya. Kolom piring-tapis merupakan contoh yang dapat mewakili keseluruhan golongan peralatan yang disebut kolom piring (plate column).

Contoh peralatan pengurasan. Dalam pengurasan, bahan yang dapat larut dilarutkan dari campurannya dengan zat padat tak-aktif dengan bantuan pelarut cair. Diagram alir suatu contoh unit pengurasan lawan-arah terlihat pada Gambar 17-3. Alat ini terdiri dari sederetan unit, di mana dalam setiap unit zat padat yang berasal dari unit sebelumnya dicampu dengan zat cair yang berasal dari unit sesudahnya, dan zat ke unit sebelumnya. Pada saat zat cair itu mengalir dari unit ke unit, ia menjadi semakin kaya akan zat larut; demikian pula zat padat, ketika mengalir dari unit ke unit dalam arah yang berlawanan, ia menjadi semakin miskin akan zat terlarut. Zat padat yang keluar dari ujung system ujung yang satu lagi menjadi kaya akan zat terlarut. Sampai dimana ekstraksi ini dapat berlangsung, bergantung pada kuantitas pelarut serta banyaknya unit yang digunakan. Pada asasnya zat terlarut yang belum diekstraksi dapat dikurangi sampai jumlah berapapun yang dikehendaki jika kita menggunakan pelarut yang cukup banyak dan demikian pula jumlah unitnya.

Sebagai unit individual dalam system lawan-arah kita dapat menggunakan sembarang pencampuran dan pengendap yang memadai. Dalam contoh pada Gambar 17-3, pencampuran berlangsung di meja cuci A dan di bagian atas tengki.