KESEIMBANGAN MASSA DAN ENERGI UNTUK DESTILASI AIR LAUT

LAPORAN MINGGUAN

SATUAN OPRASI

ACARA VI

KESEIMBANGAN MASSA DAN ENERGI UNTUK DESTILASI AIR LAUT

OLEH:

NAMA: NURUL HAFIZAH NAJAT

NIM: J1B013083

KELOMPOK: 10

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI

UNIVERSITAS MATARAM

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Banyak cara yang dilakukan untuk memperoleh air bersih, salah satunya yaitu dengan destilasi. Pada proses destilasi terjadi pemanfaatan sinar matahari untuk memisahkan garam dari airnya sehingga diperoleh air murni. Krisis air bersih pada beberapa tahun yang lalu melanda banyak daerah di Indonesia. Sedangkan penyaluran air bersih belum mampu memenuhi kebutuhan seluruh penduduk. Banyak masyarakat merasakan kesulitan, terlebih pada musim kemarau yang panjang ini. Di pasaran, air minum kemasan bisa lebih mahal dari bensinuntuk setiap liternya. Kebutuhan air industri juga sangat besar, namun sumber daya alam amat terbatas, terutama di daerah-daerah tanpa sumber air yang cukup sepanjang tahun. Sedangkan untuk daerah atau kota di dekat pantai, air laut cukup berlimpah. Teknologi distilasi air laut atau desalinasi sangat diharapkan untuk menghasilkan air tawar dengan produksi tinggi tetapi dengan energi murah. Dengan kemampuan menguasai dan menerapkan teknologi tepat guna, secara mandiri kita dapat membuat instalasi dengan biaya investasi dan operasi yang relatif rendah. 

1.2. Tujuan Praktikum

Adapaun tujuan dari praktikum ini adalah untuk menegetahui keseimbangan massa energi untuk destilasi air laut.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Destilasi

Destilasi adalah suatu teknik pemisahan suatu zat dari campurannya berdasarkan titik didih. Destilasi ada dua macam, yaitu destilasi sederhana dan destilasi bertingkat. Destilasi sederhana merupakan proses penguapan yang diikuti pengembunan. Destilasi dilakukan untuk memisahkan suatu cairan dari campurannya apabila komponen lain tidak ikut menguap (titik didih komponen lain jauh lebih tinggi). Misalnya pengolahan air tawar dan air laut. Sementara destilasi bertingkat merupakan proses destilasi berulang-ulang yang terjadi pada kolom fraksionasi. Kolom fraksionasi terdiri atas beberapa plat yang lebih tinggi lebih banyak mengandung cairan yang mudah menguap, sedangkan cairan yang tidak mudah menguap lebih banyak dalam kondensat. Contoh destilasi bertingkat adalah pemisahan campuran alkohol-air, pemurnian minyak bumi dan lain-lain (Syarifudin, 2008)

2.2. Jenis-jenis Destilasi

1.      Destilasi biasa ini digunakan untuk memisahkan dua macam zat atau lebih yang mempunyai titik didih cukup besar.

2.      Destilasi uap merupakan suatu cara untuk memisahkan dan memurnikan senyawa organik yang tidak larut ataupun sukar larut dalam air.Keuntungan cara destilasi ini adalah bahwa campuran dapat terdestilasi di bawah titik didih zat organk tersebut dan bahkan di bawah titik didih air, destilasi uap berguna untuk memisahkan zat (tak larut dalam air) yang mempunyai tekanan uap relative rendah (5-10 mg Hg) pada sekitar 100°C. Zat dengan tekanan uap sangat rendah tidak dapat didestilasi dengan destilasi uap. Jadi dengan cara ini dapat dilakukan pemurnian beberapa zat yang mempunyai titik didih tinggi.

3.      Destilasi vacum (tekanan rendah), destilasi ini untuk cairan yang terurai dekat titik didihnya, sehingga untuk memisahkan diri dari komponennya tidak dapat dilakukan dengan destilasi biasa, dalam destilasi dengan tekanan rendah, destilasi tidak dilakukan pada tekanan barometer biasa, sehingga cairan tersebut dapat mendidih jauh dibawah titik didihnya yang selanjutnya proses pemisahannya seperti biasa. Perhitungan antara titik didih dan tekanan.

4.      Destilasi terfraksi, Hukum Roult mengatakan bahwa tekanan uap dari sebuah komponen tertentu sebanding dengan tekanan uap murni dikalikan dengan fraksi molnya dalam larutan tersebut (Sutrisno,2012).

2.3. Macam-macam Teknik Destilasi

Pada destilasi biasa, tekanan uap diatas cairan adalah tekanan atmosfir (titik didih normal). Untuk senyawa murni, suhu yang tercatat pada atmosfer yang ditempatkan pada tempat terjadinya proses destilasi adalah sama dengan titik didih destilat. Destilasi terfraksi, digunakan untuk memisahkan campuran zat cair yang mempunyai perbedaan titik didih tidak berbeda banyak. Maka dengan menggunakan kolom yang panjang dan mempunyai sekat/trap yan banyak, ditiap trap akan terjadi proses penguapan pengembunan sendiri yang berarti akan terjadi proses pemisahan kedua komponen dalam banyak tahap. Pada bagian bawah akan terdapat campuran uap yang kaya dengan fraksi yang mempunyai titik didih tinggi, sedangkan pada bagian atas akan terdapat campuran uap yang kaya dengan. fraksi titik didih rendah. Makin banyak trap yang dipunyai, makin banyak proses fraksinasi tersebut, sehingga pemisahan akan terjadi lebih sempurna (Anonim, 2014).

2.4. Proses Kerja Destilasi

Prinsip destilasi adalah pemisahan komponen dari campuran cairan melalui penyaringan yang tergantung kepada perbedaan titik didih dari masing-masing komponen. Proses destilasi tergantung pula pada konsentrasi komponen dan jenis tekanan uap dari campuran cairan. Proses destilasi merupakan proses yang mirip dengan proses daur air di alam yang bertujuan untuk membersihkan air dari kontaminan. Destilasi merupakan proses yang menggunakan panas sehingga bakteri, virus dan zat-zat pencemar biologi lainnya akan musnah. Destilasi merupakan proses yang mengumpulkan uap air yang murni, uap air naik dari air yang dimurnikan, sisa-sisa hampir semua zat pencemar lain tidak akan ikut menguap. Titik embun hasil penguapan memiliki diameter yang variasinya tergantung pada lapisan permukaan, sehingga titik-titik embun itu akan membentuk cairan, mekanisme pindah panas yang efektif dan koefisien panas bahan yang sangat ekstrim juga menjadi faktor penentu dalam pembentukan titik embun (Akhirudin, 2008).

2.5. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Destilasi

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi destilasi diantaranya yaitu intensitas radiasi matahari, suhu lingkungan, keadaan awan, keadaan cuaca, kecepatan angin, luas destilator, kemiringan destilator dan lamanya waktu proses destilasi. Faktor yang paling berpengaruh dalam proses destilasi adalah suhu atau pemanasan. Jika pemanasan terlalu besar dikhawatirkan akan terjadi flooding (banjir). Ciri dari flooding itu sendiri adalah tertahannya cairan di atas kolom, pada saat terjadi flooding transfer massa yang dihasilkan tidak maksimal. Ketika terjadi flooding, cairan tidak dapat mengalir ke bawah lagi, tetapi akan terakumulasi atau bahkan dapat ikut terbawa ke atas oleh uap, sehingga proses destilasi harus segera dihentikan (Sutrisno, 2010).

BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIKUM

3.1. Waktu dan Tempat Praktikum

            Praktikum ini dilaksanakan pada hari Minggu 30 November 2014 di Halaman Parkir Fakultas Teknologi Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram.

3.2. Alat dan Bahan Praktikum

3.2.1. Alat Praktikum

            Adapun alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah kolektor bertingkat, thermometer, thermokopel, stopwatch, dan gelas ukur.

3.2.2. Bahan Praktikum

            Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah air laut 1 galon.

3.3. Prosedur Kerja

1.    Diletakkan alat desikator menghadap sinar matahar.

2.    Dimasukkan air laut sebanyak yang diperlukan untuk memenuhkan alat kolektor  bertingkat.

3.    Diletakkan thermometer dan thermokopel masing-masing pada air laut, dinding kaca bagian dalam, dinding kaca bagian luar, dinding alat desikator, dan pada lingkungan.

4.    Diambil data setiap satu jam selama 8 jam pengamatan.

5.    Diambil data radiasi sinar matahari dan kecepatan angin yang diperoleh dari data Stasium Meteorologi dan Geofisika Selaparang.

6.    Dihitung dan dianalisa setiap data primer dengan setiap persamaan.

BAB V

PEMBAHASAN

            Destilasi merupakan proses pemisahan yang berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen-komponen yang akan dipisahkan. Destilasi sering digunakan dalam proses isolasi komponen, pemekatan larutan, dan juga pemurnian komponen cair. Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan distilat. Dasar proses destilasi adalah kesetimbangan senyawa volatil antara fasa cair dan fasa uap.

Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan didapatkan hasil perhitungan yaitu radiasi yang sampai ke bumi (Ih) adalah 381,6792 Joule, keawanan (Aw) adalah 387,149 Joule dan energi yang hilang saat proses destilasi (Qabs) adalah 577,484 Joule. Hasil perhitungan untuk E yang terkumpul (Q) didapatkan hasil sebanyak 14, 92416 Joule, untuk jumlah Q total sebanyak 110099,192 x 10⁴ Joule, jumlah Q efesiensi pada percobaan didapatkan 190,653 Joule dan jumlah kapasitas dari percobaannya adalah sebanyak 6,75 m3/jam.

Dalam praktikum ini digunakan alat destilator bertingkat, alat ini ditutup dengan kaca transparan agar pada saat penguapan, air yang menguap tidak hilang tetapi tertahan oleh kaca dan sinar matahari dapat mengenai bahan. Wadah tempat air laut yang akan didestilasi di cat dengan warna hitam, ini dimaksudkan agar dapat menyerap kalor dari radiasi matahari secara sempurna karena benda hitam memiliki emisivitas sama dengan satu, kaca yang digunakan pada kolektor bertingkat tersebut bukan kaca biasa melainkan kaca prisma yang dapat membiaskan sinar matahari secara sempurna. Pada alat ini diletakkan 4 termometer yaitu termometer air laut, termometer lingkungan, termometer kaca luar dan termometer kaca dalam.

Proses destilasi berawal dari pengumpulan energi panas matahari dengan kolektor untuk disimpan dan mendapatkan suhu yang lebih tinggi, adanya panas tersebut menyebabkan suhu air laut meningkat dan menguap karena panas yang berasal dari radiasi surya. Uap bergerak naik ke atas dan akan mengambun bila menyentuh permukaan atap bagian dalam lalu sulingan disalurkan dan ditampung. Adapun faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses destilasi yaitu suhu lingkungan, kecepatan angin, luas destilator, kemiringan destilator. Selain itu proses destilasi juga dipengaruhi oleh keadaan awan yang akan mempengaruhi intensitas cahaya matahari yang sampai ke bumi, selain itu juga dipengaruhi oleh keadaan cuaca yang berbeda-beda antara daerah yang satu dengan yang lainnya.

 BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

4.1. Hasil Pengamatan

4.1.2 Tabel Pengamatan Destilasi Air Laut

Jam	T Dalam kaca (0C)	T Air laut (0C)	T Dinding (0C)	T Luar kaca (0C)	T Lingkungan (0C)	Va Tampungan (m3)	Ket. (Warna)
10.00	40	41	32	31	30	0	bening
11.00	45	54	44	34	34	0
12.00	50	62	50	42	41	8
13.00	59	67	54	45	42	10
14.00	68	70	60	48	45	12
15.00	60	65	55	40	40	18
16.00	55	60	50	39	38	19
17.00	50	57	48	38	33	20

Diketahui:

I max               = 177,8 kal      = 741,07 joule

I min                = 0,00 kal        = 0 joule

V angin           = 8 knot           = 14,4 km/jam

t                       = 8 jam

β                      = 15⁰

θ                      = 48⁰

n                      = 2669 jam

Kc=Ki             = 0,78

Rb                   = 0,7478

Rd                   = 8

T _{air laut}              = 30,275          = 303,275 K

T_lingkungan              = 32^oC             = 305 K

T_1max                      = 36^oC             = 309 K (Permukaan dalam kaca)

T_1min                      = 30^oC             = 303 K (Permukaan luar Kaca)

Isc                   = 1353

γ                      = 21,348

v                      = 54    

x                      = 0,43

e                      = 5,672 x10^-4

α.γ                   = 0,86

(γ β)¹                = 0,76

L₁                           = 0,15

T                      = 5,6097 x 10^-4

4.2 Hasil Perhitungan

4.2.1  Radiasi yang sampai di bumi

I           = (I max – I min) sin n (t - (t-1) ) + I min

                        = (741,07 – 0,00) sin 2669 (8 – (8 – 1) + 0,00

                        = 741,07 x 0,515

                        = 381,679 joule

4.2.2  Penentuan Keawanan

I₀            = Isc T ((1 + 0,33 cos 360 x n) / 370)

                        = 1353 (5,6097 x 10^-4) ((1 + 0,33 cos 360 – 2669) / 370)

                        =  (7589,92 x 10^-4 ) ((-2667) / 370)

                        = -5,47 joule

aw       = I n/I₀

                = 381,679 – (-5,47)

                            = 387,149 joule

4.2.3  Penentuan Energi Hilang

Rb       = Cos (θ + β) cos l cos x + sin (θ + β) sin γ

                        = cos (48 + 15) cos 0,78 cos 0,43 + sin (48 + 15) sin 21,438

                        = (0,4539) (0,9999) (0,9999) + (0,8910) (0,3654)

                        = 0,7793

Rb       = 0,7478

Rd       = 8

Id        = 0,16 x In

                        = 0,16 x 381,679

                        = 61,06864

Ib         = In – Id

                        = 381,679 – 61,06864

                        = 320,61036

Qabs    = (α.γ) Ib Rb + (γ β)¹ Id Rd

                        = (0,86) (320,61036) (0,7478) + (0,76) (61,06864) (8)

                        = 577,484

4.2.4  Penentuan E Terkumpul

A         = 0,48

H₂          = Rb x 30 x 14,4

                        = 0,7478 x 30 x 14,4

                        = 323,0496

 uL₃      =

                        =

                        = 5,182

            Q         = UL₃A x (T₁max - T₁min)

            = 5,182 x 0,48 x (309^ok - 303^ok)

            = 14, 92416

4.2.5  Penentuan Q total

Q total             = e .  (Tal⁴ – T lingk⁴)

                        = 5,672 x 10⁴ x (303,275⁴-305⁴)

                        = 5,672 x 10⁴ x 19411

                        = 110099,192 x 10⁴

4.2.6  Penentuan Q efisien

Qef      =

                        =

                        = 190,653

4.2.7  Kapasitas

          Kapasitas =

                                      =

                          = 2,8

  

BAB VI

PENUTUP

6.1. Kesimpulan

Dari hasil pengamatan dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1.      Destilasi merupakan proses pemisahan yang berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen-komponen yang akan dipisahkan.

2.      Hasil perhitungan yang didapatkan berdasarkan data hasil pengamatan yaitu radiasi yang sampai ke bumi (Ih) adalah 381,6792 Joule.

3.      Jumlah kapasitas dari percobaannya adalah sebanyak 6,75 m3/jam.

4.      Destilasi merupakan suatu sistem yang memanfaatkan sinar matahari sebagai energi panas.

5.      faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses destilasi yaitu suhu lingkungan, kecepatan angin, luas destilator, kemiringan destilator.

6.2. Saran

            Sebaiknya pada praktikum selanjutnya alat praktikum sebaiknya diganti dengan alat yang kondisinya lebih baik dari yang sebelumnya.

DAFTAR PUSTAKA

Akhirudin, T., 2008. Desain Alat Destilasi Air Laut dengan Sumber Energi  Tenaga Surya sebagai Alternatif Penyediaan Air Bersih. IPB Press. Bogor.

Anonim, 2014. Macam-macam Destilasi.  http://parmanrz.blogspot.com/2014/02/macam-macam-destilasi.html. diakses pada tanggal 2 Desember 2014.

Firman, Harry dan Liliasari. 2005. Kimia untuk SMU 1. Depdikbud. Jakarta

Syarifudin. 2008. Kimia. Tangerang. Scientific Press.

Sutrisno, E.T., 2010. Penuntun Praktikum Kimia Dasar. Universitas Pasundan Press. Bandung

Turmala, Ela Sutrisno, Dra, M.S., 2010. Penuntun Praktikum Kimia Dasar. Universitas Pasundan. Bandung.