SEDIMENTASII. TUJUAN Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi terhadap laju pengendapan sedimentasi Untuk mengetahui pengaruh ketinggian terhadap laju pengendapan sedimentasi Untuk mengetahui pengeruh penambahan flokulan terhadap laju penegndapan sedimentasi Dapat mengetahui nilai dari Hc untuk masing-masing variable secara teori maupun secara nyata Dapat menegtahui nilai dari tc untuk masing-masing variable secara teori maupun secara nyata

II. PERINCIAN KERJA Mempersiapkan kapur yang butirannya halus dan bebas kotoran Melakukan proses sedimentasi dengan variable konsentrasi, penambahan flokulan dan ketinggian air.

III. ALAT DAN BAHANA. Alat yang Digunakan Gelas kimia 2000 ml Alat sedimentasi Timbangan Labu semprot

B. Bahan yang Digunakan Kapur (CaCO3) Air bersih Zat flokulan : Lead(II) trihydrat acetate (Pb(CH3COOH)2.3H2O

IV. DASAR TEORIProses sedimentasi adalah proses separasi secara mekanis yang memanfaatkan gaya grafitasi bumi. Sedimentasi dilakukan untuk memisahkan partikel-partikel padat maupun cair dari suatu cairan atau gas tertentu. Melalui proses sedimentasi ini, maka partikel-partikel padat dapat diklasifikasikan menurut massa jenis dan ukuran partikelnya.Sedimentasi bisa dilakukan pada awal maupun pada akhir dari unit sistim pengolahan. Jika kekeruhan dari influent tinggi,sebaiknya dilakukan proses sedimentasi awal (primary sedimentation) didahului dengan koagulasi dan flokulasi, dengan demikian akan mengurangi beban pada treatment berikutnya. Sedangkan secondary sedimentation yang terletak pada akhir treatment gunanya untuk memisahkan dan mengumpulkan lumpur dari proses sebelumnya (activated sludge, OD, dlsb) dimana lumpur yang terkumpul tersebut dipompakan keunit pengolahan lumpur tersendiri.

Sedimen dari limbah cair mengandung bahan bahan organik yang akan mengalami proses dekomposisi, pada proses tersebut akan timbul formasi gas seperti carbon dioxida, methane, dlsb. Gas tersebut terperangkap dalam partikel lumpur dimana sevvaktu gas naik keatas akan mengangkat pule partikel lumpur tersebut, proses ini selain menimbulkan efek turbulensi juga akan merusak sedimen yang telah terbentuk. Pada Septic-tank, Imhoff-tank dan Baffle-reactor, konstruksinya didesain sedemikian rupa guna menghindari efek dari timbulnya gas supaya tidak mengaduk/merusak partikel padatan yang sudah mapan (settle) didasar tangki, sedangkan pada UASB (Uplift Anaerobic Sludge Blanket)justru menggunakan efek dari proses tersebut untuk mengaduk aduk partikel lumpur supaya terjadi kondisi seimbang antara gaya berat dan gaya angkat pada partikel lumpur, sehingga partikel lumpur tersebut melayang-layang/mubal mubal.Setelah proses dekomposisi dan pelepasan gas, kondisi lumpur tersebut disebut sudah stabil dan akan menetap secara permanen pada dasar tangki, sehingga sering juga proses sedimentasi dalam waktu yang cukup lama disebut dengan proses Stabilisasi. Akumulasi lumpur (Volume) dalam periode waktu tertentu(desludging-interval) merupakan parameter penting dalam perencanaan pengolahan limbah dengan proses sedimentasi dan stabilisasi lumpur.Sedimentasi merupakan salah satu cara yang ekonomis untuk memisahkan padatan dari suatu suspensi, bubur atau slurry. Proses pemisahan ini merupakan salah satu jenis operasi yang banyak dibutuhkan dalam industri kimia. Sedimentasi bertujuan untuk memisahkan padatan dari cairan dengan menggunakan gaya gravitasi untuk mengendapkan partikel suspensi.Sedimentasi merupakan peristiwa turunnya partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan cairan jernih dapat dipisahkan dari zat padat yang menumpuk di dasar (endapan). Selama proses berlangsung terdapat tiga buah gaya, yaitu :1. Gaya gravitasiGaya ini terjadi apabila berat jenis larutan lebih kecil dari berat jenis partikel, sehingga partikel lain lebih cepat mengendap. Gaya ini biasa dilihat pada saat terjadi endapan atau mulai turunnya partikel padatan menuju ke dasar tabung untuk membentuk endapan.

2. Gaya apung atau melayangGaya ini terjadi jika massa jenis partikel lebih kecil dari pada massa jenis fluida yang sehingga padatan berapa pada permukaan cairan.

3. Gaya DorongGaya dorong terjadi pada saat larutan dipompakan kedalam tabung klarifier. Gaya dorong dapat juga dilihat pada saat mulai turunnya partikel padatan karena adanya gaya gravitasi, maka fluida akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan berat padatan itu sendiri.

Contoh proses sedimentasi ini : Pengendapan lumpur dan zat padat lainnya pada cairan yang keruh. Pemisahan minyak dan air ditempat pencucian mobil. Dibandingkan dengan proses filtrasi, maka proses sedimentasi cenderung lebih ekonomis jika partikel-partikel penyusun campuran tersebut memiliki perbedaan massa jenis yang besar, ukuran partikel yang besar dan campuran tersedia dalam jumlah yang sangat banyak.

Gambar 1a memperlihatkan suspensi didalam suatu tabung pengendap dengan kedalaman Ho dan dibiarkan mengendap dengan sendirinya dalampengaruh gaya berat. Sesuai dengan laju pengendapannya, maka akan trbentuk endapan didasar tabung pada zone D dan bersamaan dengan itu terbentuk pula suatu lapisan lapisan lain (zone A, B dan C seperti terlihat pada gambar 1b).Zone A adalah suatu lapisan dimana terdapat suatu cairan yang paling jernih, sedangkan zone B adalah lapisan dimana terdapat suspensi awal. Dibawah zone B terdapat zone C yang mengandung partikel - partikel padat dengan konsentrasi lebih besar daripada dizone B. Jika partikel padat pada suspensi sulit teraglomerasi, maka zane A akan terlihat agak keruh sekeruh zone B sehingga batas antar muka (interface) zane A dan zone B menjadi kabur dan sulit diamati.Selama proses pengendapan berlangsung, kedalaman zone A dan zone D bertambah, sedangkan zone C tetap dan zone B berkurang (gambar 1c). Dengan makin bertambahnya zone D, maka terjadi pula proses pemampatan (kompresi), dimana ruang-ruang antar partkiel dibagian bawah zone D yang terisi oleh cairan seakanakan terperas keluar akibat tertekan oleh berat partikel-partikel yangterus berjatuhan dari zone C.Proses pemampatan ini mengakibatkan memadatnya endapan dibagian bawah zone D.Seterusnya setelah zone B makin menipis dan akhirya menghilang, perlahan-lahan zone C juga akan ikut menghilang sehingga akhirnya seluruh partikel partikel padat berada di zone D (gambar 1d). Setelah itu praktis hanya proses pemampatan saja yang masih berlangsung. Proses pemampatan ini akan berhenti jika telah terjadi kondisi kesetimbangan mekanik antara zat cair dengan endapan. Dengan selesainya prose pemampatan ini, maka selesai pula proses pengendapan (gambar 1e).Laju sedimentasi partikel dapat diamati secara garfish dengan menggambarkan setiap halaman interface zane A dan zone B pada satuan waktu tertentu. Laju sedimentasi suatu suspensi tertentu bergantung kepada banyak faktor antara lain: 1) Konsentrasi suspensiLaju pembentukan endapan menurun dengan meningkatnya konsentrasi tetapi penurunannya lebih lambat dari pada saat konsentrasi meningkat.Semakin tinggi konsentrasi suspensi semakin rendah pula laju turunnya garis padatan karena besarnya kecepatan ke atas cairan yang dipindahkan. Berdasarkan konsentrasi dan sifat partikel untuk berinteraksi dari suspensi yang akan mengendap tipe sedimentasi dibedakan atas 4 type yaitu: Tipe 1: Klasifikasi tingkat 1 Menunjukkan pengendapan dari partikel bebas yang ada dalam suspensi yang mempunyai konsentrasi kepadatan rendah.partikel akan mengendapkan secara individu dan tidak berinteraksi dengan partikel sekelilingnya. Tipe 2: Klasifikasi tingkat 2Menunjukkan pengendapan dari partikel yang mempunyai kecenderungan untuk berinteraksi atau dengan mengumpul partikel sekelilingnya pada suspensi yang mempunyai kepadatan rendah. Tipe 3: Klasifikasi daerah pengendapanMenunjukkan pengendapan yang mempunyai konsentrasi tinggi dimana gaya interaksi antara partikel cenderung untuk tetap dalam posisinya dan menyebabkan pengendapan partikel secara merata sehingga terlihat suatu perbedaan yang jelas pada lapisan permukaan cairan . Tipe 4: Daerah kompresiMenunjukkan pengendapan partikel sedemikian rupa sehingga bentuk suatu struktur yang kompak. Hal ini disebabkan oleh massa partikel yang bertambah secara terus menerus selama proses pengendapan berlangsung.2) Perbandingan luas permukaan dengan kedalaman suspensi Semakin luas permukaan suatu suspensi maka kedalaman suspensi tersebut semakin rendah maka proses pengendapannya pun akan berlangsung semakin cepat.3) Ukuran partikelSemakin besar ukuran partikel maka proses pengendapan akan semakin cepat dan sebaliknya semakin kecil ukuran partikel maka proses pengendapan akan berlangsung lambat.4) Adanya zat flokulan yang memicu menggumpalnya partikel- partikel menjadi partikel berukuran lebih besar.Dengan penambahan flokulan akan banyak membantu pembentukan gumpalan-gumpalan baru karena terdapat inti dari kelompok-kelompok yang saling bersatu sehingga akan terbentuk endapan yang lebih besar dan berat yang sangat mudah dipisah.Penggabungan partikel dapat terjadi bilamana ada kontak antara partikel tersebut.Pada flokulasi terjadi penambahan volume, massa dan kohesi dari partikel-partikel.Ukuran partikel ini diubah dengan cara: Difusi sempurna secara cepat dari koagulan dengan pengadukan singkat. Pengadukan secara perlahan-lahan dan merata untuk menambah muatan partikel-partikel koloid. Pemakaian produk sebagai agen flokulasi dengan mempercepat reaksi.

5) PengadukanPengadukan data menyebabkan penggabungan partikel melalui kontak yang dihasilkan oleh gerakan cairan itu sendiri.Semakin cepat pengadukan maka akn semakin lambat proses pengendapan dan sebaliknya.Hal ini terjadi karena apabila pengadukan cepat maka flok yang sudah terbentuk pecah lagi atau flok belum terbntuk secara sempurna.6) AliranAliran berpengaruh terhadap konsentrasi cairan suspensi yang tidak seragam. Peningkatan laju alir massa sebagai akibat tingginya densitas padatan dalam lapisan sedimen sehingga proses pengendapan berlangsung lambat.7) Dan lain sebagainya.Dalam percobaan ini dipelajari 4 faktor yang mempengaruhi kecepatan pengendapan suatu suspensi, yakni faktor ketinggian suspensi, faktor konsentrasi suspensi, faktor penambahan zat flokulan dan ukuran partikel.Zat flokulan adalah zat yang memiliki sifat mampu membentuk partikelpartikel menjadi suatu flok ( gabungan partikelpartikel menjadi partikel berukuran lebih besar). Sehingga pengendapan berlangsung relative lebih cepat. Berikut adalah rumus sedimentasi : Ln H He = -b . t + Ln Hc He Keterangan : H : Ketinggian interface A B pada saat t He : Ketinggian akhir sediment Hc : Ketinggian kritis, yakni ketinggian interface A D t : Waktu proses sedimentasi b : Konstanta pengendapan.Partikel-partikel yang lebih berat dari flui da temapt partikel itu tersuspensi dapat dikeluarkan di dalam kotak pengendap atau tangki pengendap, dimana kecepatan fluida itu cukup kecil dan partikel itu mendapat waktu yang cukup untuk mengendap keluar dari suspensi itu. Akan tetapi, piranti sederhana seperti itu terbatas kegunaannya karena pemisahannya tidaklah tetap, disampaing itu memerlukan tenaga kerja untuk menggeluarkan zat padat dari dasar tangki.Separator-separator industri hampir semuanya mempunyai fasilitas untuk mengeluarkan zat padat yang mengendap, pemisahan itu bisa sebagian atau bisa pula hampir lengkap. Peralatan pengendap yang dapat memisahkan hampir seluruh partikel dari zat cair dinamakan Klarifikator sedang pirranti yang memisahkan zat padat menjadi 2 fraksi disebut Klasifikator, pada kedua alat ini berlaku prinsip sedimentasi yang sama Untuk klasifikasi atau pemisahan zat padat yang agak kasar yang mempunyai kecepatan pengendapan cukup besar, pemisahan dengan gravitasi pada kondisi pengendapan bebas atau terganggu biasanya cukup memuaskan. Untuk memisahkan partikel halus yang diameternya beberpaa mikrometer atau kurang, kecepatan pengendapannya terlalu rendah dan agar operasinya praktis partikel-partikel itu mesti di aglomerasikan atau diflokulasikan sehingga menjadi partikel besar yang mempunyai kecepatan pengendapan yang memadai.Partikel yang terflokulasi mempunyai 2 karakeristik pengendapan yang penting. Karakteristik yang pertama ialah bahwa struktur flok itu sangat rumit. Agregasinya longgar dan ikatan antara partikel-partikelnya lemah dan flok itu mengandung air yang cukup banyak didalam strukturnya, yang ikut bersama flok itu turun kebawah. Walaupun pada mulanya flok itu mengendap dalam pengendapan bebas atau terganggu, dan persamaan umum pada prinsipnya berlaku.Teknik sedimentasi di industryBerfungsi sebagai tempat mengendapnya partikel-partikel flokulen ( flok-flok ). Flok-flok mengendap secara gravitasi.Waktu pengendapan tergantung dari ukuran partikel.Kecepatan mengendap umumnya berkisar antara1-2 jam. Penggelontoran lumpur atau endapan dilakukan 1x sehari, yang biasanya berlangsung pada pagi hari. Lumpur yang digelontorkan berkisar 1m3 per harinya.

V. PROSEDUR KERJA Menyiapkan peralatan dan bahan yang digunakan. Menenimbang CaCO3 sebanyak 50 g, 50 g, 50 g, 100 g, 150 g. Memasukan serbuk CaCO3 yang sudah ditimbang ke dalam tangki,lalu ditambahkan air sampai ketinggian 500 mm. Mengukur ketinggiannya dengan penggaris Menghomogenkannya dengan cara membolak- balik sampai 90 0. Pengamatan dilakukan tiap interval waktu 3 menit sampai setimbang/konstan/stabil Setelah stabil, ditambahkan lagi air sampai ketinggian 700 mm dan menghomogenkannya. Pengamatan dilakukan lagi tiap interval waktu 3 menit hingga stabil Mengulangi percobaan yang sama untuk ketinggian 900 mm

VII. PERHITUNGANA. Penentuan Ketinggian Kritis (Hc) dan tc

Pada ketinggian 500 mmUntuk berat 50 gram

Secara teoriDari grafik t vs ln(H-He), diperoleh :y = -0.001x + 0.234sesuai dengan persamaan ln(H-He)=-b.t+ln(Hc-He), maka:ln(Hc-He)=interseptln(Hc-He)=0.234Hc-He=e0.234Hc=e0.234+HeHc=1.26+69 mmHc=70.26 mm

tc = 85.5 menit

Secara nyata

Dari grafik t vs ln(H-He), diperoleh :Intersept=0.5, maka :Ln(Hc-He)=interseptLn(Hc-He)=0.5Hc-He=e0.5Hc=e0.5+HeHc=1.65+69 mmHc=70.65 mm

tc ditarik dari garis perpotongan dalam grafik t vs ln(H-He) diperoleh tc= 3 menit

Untuk hasil selanjutnya terdapat dalam tabel perhitungan

B. Penentuan nilai dan

Pada ketinggian 500 mm

Untuk berat 50 gram, dHe/dt = 69/36 =1.92 mm/menitUntuk berat 100 gram, dHe/dt = 120/105 = 1.143 mm/menitUntuk berat 150 gram, dHe/dt = 163/108 = 1.51 mm/ menit

Lalu dibuat grafik antara log C vs log dHe/dtdHe/dtlog dHe/dtClog C

1.9166670.2825470.1-1

1.1428570.0579920.2-0.69897

1.5092590.1787640.3-0.52288

Maka diperoleh persamaan :y= 0.926x + 0.125

dimana sesuai dengan persamaan awal yaitu dHe/dt = . Clog dHe/dt = log + log C

sehingga log = interseptlog = 0.125 = 100.125 = 1.33sedangkan = slope = 0.926

Untuk hasil selanjutnya terdapat dalam tabel perhitunganC

( a )

( b )

B

A

C

D

B

( c )

A

D

( d )

( e )