2. Alat Penggabungan Mekanis

Penggabungan secara mekanis meliputi: Pencampuran, untuk mendapatkan distribusi komponen yang homogen. Aglomerasi, untuk memperbesar dimensi partikel.aglomerasi

-

pencampuran

-

Pencampuran

Definisi Proses penghimpunan dan pembauran dua jenis bahan atau lebih sehingga diperoleh campuran yang homogen dan mempunyai komposisi bahan seperti yang dikehendaki. Tujuan pencampuran: Menghasilkan bahan dengan komposisi tertentu dan homogen Mempertahankan kondisi campuran selama proses kimia dan fisika agar tetap homogen, mempunyai luas permukaan yang besar, menghilangkan perbedaan konsentrasi dan suhu, mempertahankan 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 baik.

-

-

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pencampuran

Aliran, Aliran turbulen dan laju alir bahan yang tinggi biasanya menguntungkan proses pencampuran. Sebaliknya aliran laminar tidak menguntungkan pencampuran. Ukuran partikel/luas permukaan, semakin luas permukaan kontak bahan-bahan yang dicampur, yang berarti semakin kecil partikel dan semakin mudah gerakannya dalam campuran, maka proses pencampuran semakin baik. Kelarutan, semakin besar kelarutan bahan-bahan yang akan dicampur satu terhadap lainnya, semakin baik pencampurannya

Faktor-Faktor PencampuranKelarutan ViskositasTurbulensi Laju alir

Ukuran Berat jenis

Derajat pencampuran Waktu pencampuran Konsumsi Energi

Pencampuran Padat/Padat* Untuk mendapatkan derajat pencampuran yang tinggi dan waktu pencampuran yang singkat, bahan-bahan padat yang akan dicampur hendaknya mempunyai ukuran partikel yang kecil, dapat ditaburkan dan digulirkan sehingga bergerak secara turbulen. Pengguliran bahan padat dilakukan dalam bejana-bejana berputar.* Alat-alat pencampuran padat/padat: Pencampur tromol - pencampur pedal Pencampur kerucut - pencampur spiral ganda Pencampur kocok

Pencampuran Tromol (tumbler mixer)

Berupa sebuah bejana silindris yang horisontal, berputar pada sumbu panjangnya. Dengan putaran ini, bahan terangkat sepanjang bagian dalam dinding yang kemuadian jatuh kembali. Umumnya bagian dalam bejana dipasang baffle (lempeng spral) yang ikut berputar sehingga akan meningkatkan derajat pencampuran.

Pencampur kerucut (cone mixer)

Berupa sebuah bejana dengan sebelah atau kedua belah sisi berbentuk kerucut berputar mengelilingi sumbu yang melintang. Pencampuran kerucut digunakan untuk mencampur bahan yang sedikit jumlahnya (kirakira 1 m3)

Pencampur pedal (paddle mixer)

Berupa bejana silindris yang mendatar. Di dalamnya terdapat sejumlah pedal (pengaduk) yang menyerupai bentuk garu. Pedal ini berputar pada sumbu horisontal Pencampur pedal digunakan untuk mencampur bahan dalam jumlah yang besar.

Pencampuran cair/padat -

-

-

Proses pencampuran bahan cair dan padat akan menghasilkan tiga jenis campuran: Suspensi kasar (campuran heterogen) terdiri atas partikel-partikel padat yang relatif kasar dan terdistribusi merata dalam suatu cairan. Campuran heterogen bersifat tidak stabil dan akan terpisah jika pengadukan dihentikan Suspensi halus (koloid) terdiri atas partikel-partikel padat sangat halus yang terdistribusi merata dalam cairan. Larutan Sejati, terbentuk apabila padatan terlarutkan sempurna dalam cairan

Proses pencampuran cair/padatCairan Padatan

Suspensi kasar

Suspensi halus

Larutan sejati

Alat Pencampuran cair/padatTangki Pengaduk (Stirred Tank) Tangki pengaduk adalah bejana pengaduk tertutup berbentuk silineder, yang terdiri dari: impeler, motor pengaduk, mantel, lubang khusus (pemasukan bahan, alat ukur:termometer, manometer). Kondisi pengoperasian: mantel Tipe impeler Kecepatan impeler Ukuran impeler Lokasi impeler

motor

termometer

impeler

buangan

Jenis Pengaduk (Impeler)

Pengaduk Pengaduk Pengaduk Pengaduk Pengaduk Pengaduk

jangkar bingkai palet propeler turbin cakram gigi

Pengaduk Jangkar

Alat pengaduk ini berbentuk jangkar, dengan diameter sekitar 95% diameter tangki. Menghasilkan pengadukan yang baik didaerah sekitar dinding dan dasar tangki. Digunakan untuk bahan-bahan yang sangat viskos atau bahan dengan berat jenis tinggi.Pengaduk Jangkar

Pengaduk Bingkai

Alat pengaduk ini terdiri atas sebuah bingkai persegi atau dua buah lengan berbentuk jangkar yang dipasang bersusun. Pengaduk ini berukuran sekitar 2/3 dari diameter bejana. Pengaduk bingkai berputar sangat lambat dan digunakan untuk bahan yang sangat viskos.

Pengaduk Bingkai

Pengaduk Palet

Pengaduk ini terdiri atas sebuah bingkai atau dua pelat yang dipasang bersusun. Bagian atasnya berbentuk persegi, bagian bawah terpotong miring sehingga sesuai dengan bentuk tangki pengaduk. Pengaduk ini berukuran dari diameter tangki. Pengadu ini berputar lambat dan digunakan untuk pengadukan bahan yang sangat viskos.

Pengaduk Palet

Pengaduk Propeler

Pengaduk ini terdiri atas sebuah propeler (balingbaling) dengan tiga atau dua daun yang dipasang miring. Pengaduk ini berukuran 1/10 sampai 1/3 dari diameter tangki. Pengaduk in berputar sangat cepat (sampai 1800 rpm) dan digunakan untuk mengaduk bahan yang rendah viskositasnya (dibawah 4000 cp).

Pengaduk Propeler

Pengaduk Turbin

Pengaduk ini terdiri dari sebuah cakram yang sisi bawahnya mempunyai beberapa sudu vertikal (rotor) yang disusun secara radial. Alat pengaduk ini dapat berputar sangat cepat dan digunakan untuk bahan-bahan encer dengan viskositas sampai 100.000 cp.

rotor

Pengaduk turbin

Pengaduk Cakram Gigi

Pengaduk ini terdiriatas sebuah cakram yang keliling luarnya dilengkapi dengan gigigigi bersisi tajam. Pengaduk ini berukuran 1/6 sampai dari diameter tangki. Pengaduk ini dapat berputar dengan cepat dan digunakan untuk membuat supensi dan emulsi dari yang halus sampai viskos.

Pengaduk cakram gigi

Dasar Perhitungan Penggunaan Impeler

1.

Ada 4 persamaan yang mendasari perhitungan penggunaan impeler:ukuran impeler, kecepatan impeler dan waktu pencampuran. Bilangan Reynolds NRe = 10.75Nd2S/

NRe=bilangan Reynolds N=kecepatan impeler, rpm d=diameter impeler S=specific gravity =viskositas, cp

Dasar Perhitungan Penggunaan Impeler2. Bilangan Daya (Power number)Np = 1,523 (1013)P/N3d5S Np = Power number P = horsepower input 3. Bilangan aliran (Flow number) NQ = 1.037(105)Q/Nd3 NQ = flow number Q = laju volumetrik

Dasar Perhitungan Penggunaan Impeler4. Dimensionless blend timeDbt = tbN(d/D)2,3 D = dimensionless blend time tb = blend time

Contoh Soal

Sebuah bejana berisi 5000 gal liquid dengan spesifik gravity=0,9, kecepatan impeler 84 dan viskositas 1000 cp. Dengan konsumsi daya 2HP/1000gal, diameter bejana 9,5 ft dan diameter impeler sebesar 0,4 D, tentukan nilai daya yang dibutuhkan (P), power number(Np), flow number(NQ), dan waktu pencampuran (tb)?

Aglomerasi* Definisi umum Aglomerasi adalah penyatuan partikel-partikel kecil yang berbentuk padat atau cair menjadi bagian-bagian yang lebih besar (aglomerat).* Definisi khusus Aglomerasi adalah pemadatan butiran-butiran halus menjadi bagian-bagian yang kompak dan lebih besar serta mempunyai ukuran tertentu (pembesaran butiran, pembuatan bongkahan, pemberian bentuk)

tablet

pelet

Tujuan Aglomerasi

Lebih mudah diolah, ditakar dan diangkut (debu yang timbul lebih sedikit pada saat pemindahan, lebih mudah dikucurkan dalam alat penakar atau pengangkut) Dalam bentuk produk akhir tertentu lebih mudah digunakan (misalnya obat dalam bentuk tablet, pupuk dalam bentuk granulat/butiran) Lebih mudah untuk pengolahan selanjutnya (misalnya pelet yang akan digunakan dalam reaksi kimia dengan gas, granulat dalam proses pengeringan)

Pembentukan AglomeratAglomerat yang berasal dari butiran padat halus dapat dihasilkan dengan 3 cara:-

Pembentukan bagian yang lebih besar (misalnya granulat, pelet)dengan bantuan cairan atau zat pengikat Pemampatan dengan tekanan untuk menghasilkan bongkahan yang mempunyai bentuk (misalnya tablet) Sintering (peleburan butiran padat, misalnya keramik atau logam berpori) dengan bantuan termal

Dgn Cairan Dgn

Bebas debu Bentuk dagang yang diinginkan

Aglomerat

-

tekanan Sintering

Mudah diolah

-

4. Pemisahan Secara Mekanis

Pengecilan Ukuran Pengayakan Penjernihan Filtrasi

Pengecilan Ukuran

Mengecilkan ukuran berarti membagibagi suatu bahan padat menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dengan menggunakan gaya-gaya mekanis. Menurut ukuran yang dihasilkan pengecilan ukuran dibagi menjadi: - Pengecilan kasar (memecah) - Pengecilan halus (menggiling)

Pengecilan Ukuran

Pengecilan ukuran ditujukan untuk mereduksi ukuran suatu padatan agar diperoleh luas permukaan yang lebih besar sehingga diharapkan : - mempercepat pelarutan - mempercepat reaksi kimia - mempertinggi kemampuan penyerapan - penambah kekuatan warna Pengecilan ukuran juga akan menguntungkan, karena: - dapat diangkut lebih mudah - mempunyai bentuk komersil lebih baik - lebih mudah diproses.

Reaksi kimia lebih cepat Larut lebih cepat

Penyerapan lebih tinggi Penambah kekuatan warna

Pengangkutan lebih mudah

Proses lanjutan lebih mudah Bentuk komersial lebih baik

Pengecilan Kasar (Pemecahan)Pengecilan secara kasar pada umumnya digunakan alat pemecah (crusher) dengan cara ditekan.

Dapat digunakan untuk pemecahan kasar (100 - 10 mm) atau pemecahan halus (10 mm - 1 mm) Jenis-jenis alat-alat pemecah: - Alat pemecah jepit (jaw crusher) - Alat pemecah bilah (cam crusher) - Alat pemecah gilas (rolling crusher)

Alat Pemecah Jepit (jaw crusher)Bahan yang akan dipecahkan ditekan diantara sebuah sisi penjepit yang tidak bergerak dan sebuah sisi yang megayun. Ukuran butir (derajat pengecilan) tergantung dari lebar celah diujung bawah penjepit Dapat digunakan untuk pemecahan kasar atau pemecahan halus dan digunakan untuk bahanbahan yang keras (batu, bijih besi)

Alat pemecah jepit

Alat Pemecah Bilah (cam crusher)

Pada sebuah poros terpasang perkakas pemecah berbentuk baling-baling. Ketika poros berputar, baling-baling masuk diantara kisi pemecah sehingga bahan yang akan dikecilkan tergencet dan terpotong-potong. Derajat pengecilan tergantung dari ukuran celah pada kisi pemisah dan ukuran balingbaling. Dapat digunakan untuk pemecahan kasar atau halus bahan-bahan yang lunak atau bahan agak keras.

Alat pemecah bilah

Alat Pemecah Gilas (rolling crusher)

Dua rol penggilas dengan permukaan licin,kasar atau berduri berputar berlawanan pada jarak yang dekat. Bahan yang akan dikecilkan ditekan diantara kedua rol tersebut. Derajat pengecilan tergantung dari jarak antara kedua rol. Dapat digunakan untuk pemecahan kasar atau halus dari bahan yang lunak sampai agak keras.

Alat pemecah gilas

Pengecilan Halus (Penggilingan)

Untuk tujuan pengecilan halus digunakan alat penggiling (mill). Dalam hal ini metode mekanis seperti memukul, menggesek, dan menumbuk digunakan secara bersamaan atau sendiri-sendiri. Ukuran bahan yang dihasilkan terbagi menjadi: penggilingan kasar (1-10 mm), penggilingan halus (0,10,01 mm), penggilingan sangat halus ( 0,01-0,001 mm), dan penggilingan koloidal (< 0,001 mm) Jenis-jenis Penggilingan: - Penggilingan Pukul (hammer mill) - Penggilingan Pancar (jet mill) - Penggilingan bola (ball mill)

Penggilingan Pukul (hammer mill)

Pada sebuah poros dipasang perkakas pukul yang dapat digerakkan (palu, lempengan). Perkakas pukul ini akan bergerak secara radial dan menumbuk bahan. Lubang saluran keluaran pada umumnya dilengkapi dengan ayakan. Digunakan untuk penggilingan kasar dan halus untuk bahan-bahan lunak hingga keras.

Alat penggiling pukul

Alat Penggiling Pancar (jet mill)

Ke dalam ruang giling berbentuk silinder dihembuskan udara bertekanan melalui penyemprotan dengan kecepatan sangat tinggi. Bahan didalam silinder terbawa oleh aliran dan dilontarkan searah dengan pancaran. Pengecilan ukuran terjadi karena tumbukan Dapat digunakan untuk menghasilkan bahan yang sangat halus dari bahan-bahan lunak hingga agak keras.

Penggiling Pancar

Alat Penggiling Bola (ball mill)

Di dalam sebuah tromol yang berputar dengan bola-bola (baja,besi cor,porselen), bahan dikecilkan dengan penekanan, penggesekan, dan pemukulan. Frekuensi putaran, penempatan bola dan volume yang ditempatinya menentukan dalam menetukan derajat pengecilan. Dapat digunakan untuk pengecilan sangat halus dari bahan yang lunak sampai agak keras.

Frekuensi putaran tromol

Pengecilan Ukuran di IndustriPeralatan Ukuran masuk (mm)100-1000 50 300 50 300 1 10 5 30 1 - 10

Ukuran keluar (mm)25-100 5 50 5 50 0,01-0,1 0,01-0,1 0,001-0,05

Matetial

Jaw crusher Cam crusher Roll crusher Ball Mill Hammer mill Jet mill

Batu,semen Asbestos,mica Coal,asbestos Semen,coal Pewarna,starch Talk,grafit

Filtrasi

Filtrasi adalah suatu proses pemisahan bahan secara mekanis berdasarkan perbedaan ukuran partikelnya dengan bantuan media filter dan beda tekanan.Filtrasi digunakan untuk memisahkan bahan padat dari cairan atau gas, misalnya untuk mendapatkan fraksi padatnya (filter cake) atau untuk mendapatkan filtratnya

Campuran bahan

Filter cake Media filter Filtrat

Dasar Teori Filtrasi

Daya filtrasi (jumlah cairan atau gas yang menerobos per satuan waktu) tergantung pada sejumlah faktor, antara lain:

- Luas permukaan filter (A, m2) - Beda tekanan antara kedua sisi media filter (P, N/m2) - Tahanan media filter (Rf, m-1) - Viskositas (, N.det/m2)

Luas Permukaan Filter

Jumlah filtrat persatuan waktu berbanding langsung dengan luas permukaan media filter. Semakin besar luas media tersebut, semakin besar pula daya filtrasinyaPengaruh Luas permukaan Filter

Beda Tekanan antara Kedua Sisi Media Filter

Beda tekanan (p1 p2) adalah gaya pendorong proses filtrasi yang berbanding langsung dengan daya filtrasi.Ada 4 jenis gaya pendorong: - Tekanan hidrostatik - Tekanan lebih (filtrasi tekanan) - Tekanan rebdah (filtrasi vakum) - Gaya sentrifugalPengaruh beda tekanan

Gaya Pendoronga Filtrasi

-

Tekanan hidrostatik Tekanan oleh suspensi Beda tekanan kecil Tekanan lebih - Tekanan dari pompa, gas bertekanan - Tekanan p1, 3 4 bar Tekanan rendah - Tekanan dari vakum - p1 p2 < 1 bar Gaya sentrifugal - Tekanan dari gaya sentrifugal - Beda tekanan lebih besar filtrasi biasa

Tahanan Media Filter

Media filter yang berpori mengandung banyak saluran (kapiler, pori-pori). Tahanan media terhadap aliran semakin kecil jika diameter pori besar, yang berarti jumlah kapiler per satuan luas semakin sedikit.Tahanan media juga semakin kecil jika panjang kapiler semakin pendek, ini berarti semakin tipis dan kasar media filter semakin besar daya filtrasinya.

Tahanan media filter

Viskositas

Semakin kecil viskositas cairan, semakin besar daya filtrasinya. Ini berarti viskositas cairan berbanding terbalik dengan daya viltrasi. Viskositas dapat dikurangi dengan meningkatkan suhu, namum sering mengakibatkan pengembungan media filter,terjadi proses korosi yang lebih cepat atau pelarutan kembali kristalkristal.Viskositas

Alat Filtrasi

Filter pasir

Cairan yang akan disaring mengalir dari atas ke bawah menembus lapisan pasir karena gaya gravitasi. Partikel padat yang akan dipisahkan tertahan dalam pasir. Media filter ini dapat dibersihkan dengan cara menyemprotnya dengan air dan udara bertekanan secara periodik.

Filter pasir digunakan untuk filtrasi jernih (clarifying filtration), terutama untuk penanganan awal air minum atau untuk air keperluan pabrik.

Filter pasir

Contoh SoalDalam suatu penyaringan suspensi CaCO3 dengan C=135kg padat/m3 liquid, =0,001 N det/m2, dan luas media filter 500 cm2 dengan beda tekanan 0,5 bar, diperoleh data volume dan waktu sbb:V t 0,5 6,8 1 19 1,5 36,4 2 53,4 2,5 76,0 3 102 3,5 131

Tentukan nilai konstanta tahanan filter dan tahanan filter cake?

Filter Pelat

Di dalam tangki tahan tekanan disusun beberapa elemen filter berbentuk pelat, yang dilapisi media filter pada satu atau kedua belah sisinya. Suspensi di alirkan dari luar ke dalam pelat-pelat filter dan filtrat mengalir ke luar melalui rongga diantara pelat dengan bantuan tekanan luar (6 bar). Luas permukaan dapat diatur dengan memperhitungkan jumlah pelatnya 2 - 80 m2. Endapan (cake filter) dapat dibersihkan dengan cara membilasnya pada bagian atas.

Filter Pelat

Filter Sentrifugasi

Alat filter sentrifugasi terdiri dari atas sebuah keranjang ayak yang berputasr cepat di dalam suatu rumah filterasi. Beda tekanan yang dihasilkan berdasarkan gaya sentrifugasi dan nilainya menjadi lebih besar jika diameter media filter dan frekuensi putar semakin besar.

Filter Sentrifugasi