ABSTRAK Proses evaporasi adalah proses untuk memisahkan pelarut dengan proses penguapan, dari padatan (zat pelarut ) yang tidak volatile(tidak mudah menguap). Inti dari proses ini adalah terjadinya perubahan fasa dari fasa cair menjadi fasa uap, suatu proses yang membutuhkan energi yang lebih yang relatif besar.Salah alat yang menggunakan prinsip ini adalah alat pembuatan aquadest (auto still). Pada pembuatan aquadest ini, air (pelarut) di pisahkan dari padatan pengotornya (padatan pengotor tidak volatil) dengan proses penguapan. Evaporasi berbeda dari distilasi, karena disini uapnya biasanya komponen tunggal, dan walaupun uap itu merupakan campuran, dalam proses evaporasi ini tidak ada usaha untuk memisah- misahkannya menjadi fraksi-fraksi. Evaporasi dalam hal ini adalah untuk pemekatan suatu larutan.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ABSTRAK
Proses evaporasi adalah proses untuk memisahkan pelarut dengan proses
penguapan, dari padatan (zat pelarut ) yang tidak volatile(tidak mudah menguap). Inti dari
proses ini adalah terjadinya perubahan fasa dari fasa cair menjadi fasa uap, suatu proses
yang membutuhkan energi yang lebih yang relatif besar.Salah alat yang menggunakan
prinsip ini adalah alat pembuatan aquadest (auto still). Pada pembuatan aquadest ini, air
(pelarut) di pisahkan dari padatan pengotornya (padatan pengotor tidak volatil) dengan
proses penguapan. Evaporasi berbeda dari distilasi, karena disini uapnya biasanya
komponen tunggal, dan walaupun uap itu merupakan campuran, dalam proses evaporasi ini
tidak ada usaha untuk memisah-misahkannya menjadi fraksi-fraksi. Evaporasi dalam hal ini
adalah untuk pemekatan suatu larutan.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Tinjauan pustaka
Proses Evaporasi adalah proses untuk memisahkan pelarut dengan proses penguapan
dari padatan ( zat terlarut ) yang tidak volatil ( tidak mudah menguap ). Inti dari proses ini
adalah terjadinya perubahan fasa dari fasa cair menjadi fasa uap, suatu proses yang
membutuhkan energi yang relatif besar. Evaporasi dilaksanakan dengan cara menguapkan
sebagian dari pelarut pada titik didihnya, sehingga diperoleh larutan zat cair pekat yang
konsentrasinya lebih tinggi. Uap yang terbentuk pada evaporasi biasanya hanya terdiri dari
satu komponen, dan jika uapnya berupa campuran umumnya tidak diadakan usaha untuk
memisahkan komponenkomponennya. Dalam evaporasi zat cair pekat merupakan produk
yang dipentingkan, sedangkan uapnya biasanya dikondensasikan dan dibuang.
1.2. Dasar Teori
Penyelesaian praktis terhadap masalah evaporasi sangat ditentukan oleh karakteristik
cairan yang akan dikonsentrasikan. Beberapa sifat penting dari zat cair yang dievaporasikan :
1. Konsentrasi
Walaupun cairan encer diumpankan ke dalam evaporator mungkin cukup encer
sehingga beberapa sifat fisiknya sama dengan air, tetapi jika konsentrasinya meningkat,
larutan itu akan makin bersifat individual. Densitas dan viskositasnya meningkat bersamaan
dengan kandungan zat padatnya, hingga larutan itu menjadi jenuh, atau jika tidak, menjadi
terlalu lamban sehingga tidak dapat melakukan perpindahan kalor yang memadai. Jika zat
cair jenuh dididihkan terus, maka akan terjadi pembentukan kristal, dan kristal ini harus
dipisahakan karena bisa menyebabkan tabung evaporator tersumbat. Titik didih larutanpun
dapat meningkat dengan sangat bila kandungan zat padatnya bertambah, sehingga suhu didih
larutan jenuh mungkin jauh lebih tinggi dari titik didih air pada tekanan yang sama.
2. Pembentukan Busa
Beberapa bahan tertentu, lebih-lebih zat-zat organik, membusa ( foam ) pada waktu
diuapkan. Busa yang stabil akan ikut keluar evaporator bersama uap, dan menyebabkan
banyaknya bahan yang terbawa-ikut. Dalam hal-hal yang ekstrem, keseluruhan massa zat cair
itu mungkin meluap ke dalam saluran uap keluar dan terbuang.
3. Kepekaan Terhadap Suhu
Beberapa bahan kimia berharga, bahan kimia farmasi dan bahan makanan dapat rusak
bila dipanaskan pada suhu sedang selama waktu yang singkat saja. Dalam
mengkonsentrasikan bahan-bahan seperti itu diperlukan teknik khusus untuk mengurangi
suhu zat cair dan menurunkan waktu pemanasan.
4. Kerak
Beberapa larutan tertentu menyebabkan kerak pada permukaan pemanasan. Hal ini
menyebabkan koefisien menyeluruh makin lama makin berkurang, sampai akhirnya operasi
evaporator terpaksa dihentikan untuk membersihkannya. Bila kerak itu keras dan tak dapat
larut, pembersihan itu tidak mudah dan memakan biaya.
5. Bahan Konstruksi
Bilamana mungkin, evaporator itu dibuat dari baja. Akan tetapi, banyak larutan yang
merusak bahan-bahan besi, atau menjadi terkontaminasi oleh bahan itu. Karena itu digunakan
juga bahan-bahan kondtruksi khusus, seperti tembaga, nikel, baja tahan karat, aluminium,
grafit tak tembus dan timbal. Oleh karena bahan-bahan ini relatif mahal, maka laju
perpindahan kalor harus harus tinggi agar dapat menurunkan biaya pokok peralatan.
Oleh karena adanya variasi dalam sifat-sifat zat cair, maka dikembangkanlah berbagai
jenis rancang evaporator. Evaporator mana yang dipilih untuk suatu masalah tertentu
bergantung terutama pada karakteristik zat cair itu.
Ada dua metode pada evaporator yaitu :
1. Operasi efek Tunggal ( single-effect evaporation )
Hanya menggunakan satu evaporator dimana uap dari zat cair yang mendidih
dikondensasikan dan dibuang. Walaupun sederhana, nemun proses ini tidak efektif dalam
penggunaan uap.
2. Operasi Efek Berganda ( multiple-effect evaporation )
Metode yang umum digunakan untuk meningkatkan evaporasi perpon uap dengan
menggunakan sederetan evaporator antara penyediaan uap dan kondensor. Jika uap dari satu
evaporator dimasukkan ke dalam rongga uap ( steam chest ) evaporator kedua, dan uap dari
evaporator kedua dimasukkan ke dalam kondensor, maka operasi itu akan menjadi efek dua
kali atau efek dua ( doubble-effect ). Kalor dari uap yang semula digunakan lagi dalm efek
yang kedua dan evaporasi yang didapatkan oleh satu satuan massa uap yang diumpankan ke
dalam efek pertama menjadi hampir lipat dua. Efek ini dapat ditambah lagi dengan cara yang
sama.
Untuk bisa memahami proses evaporasi ini, maka diperlukan pengetahuan dasar
tentang neraca massa dan neraca energi untuk proses dengan perubahan fasa. Salah satu alat
yang menggunakan prinsip ini adalah alat pembuat aquades ( auto still ). Pada pembuatan
aquades ini, air ( pelarut ) dipisahkan dengan dari padatan pengotornya ( Padatan pengotor
tidak volatil ) dengan proses penguapan. Pada praktikum ini penekanannya pada pengguaan
neraca massa dan neraca energi untuk mengetahui performance dari suatu unit operasi, dan
mendapatkan kondisi optimal proses.
Neraca Massa ( keadaan steady ) adalah
Kecepatan massa masuk – Kecepatan massa keluar = 0
Neraca Energi ( keadaan steady ) adalah
Kecepatan panas masuk – Kecepatan panas keluar = 0
Entalpi ( H )
Isi panas dari satu satuan massa bahan dibandingkan dengan isi panas dari bahan tersebut
pada suhu referensinya.
Entalpi Cair pada suhu T ( hl pada T )
Hl = Panas Sensibel
= Cp1( T – TR )
Entalpi Uap pada suhu T ( HV pada T )
HV = Panas Sensibel Cair – Panas Laten (Panas Penguapan) + Panas Sensibel uap
= Cp1 ( Tb – TR ) – λ . CpV ( T – Tb )
hl = entalpi spesifik keadaan cair (KJKg )
HV = entalpi spesifik keadan uap (KJKg )
Cp1 = kapasitas panas bahan dalam keadan cair
KJ
Kg0 C , untuk air = 4,182
KJ
Kg0 C
CpV = kapasitas panas bahan dalam keadan uap
KJ
Kg0C , untuk uap air
suhu menengah = 1,185
KJ
Kg0 C
T = suhu bahan dalam ( °C )
TR = suhu referensi, pada “steam table” digunakan 0 °C
Tb = titik didih bahan ( °C )
λ = panas laten / panas penguapan bahan, untuk air pada suhu 100 °C = 2260,16
KJKg
Neraca Massa Total Keadaan Steady State
Kecepatan Massa Masuk = Kecepatan Massa Keluar
FT = O + D …………………………………………………………………………………( 1 )
Neraca Energi Total Keadaan Steady State
Kecepatan Panas Masuk = Kecepatan Panas Keluar
Panas dibawa pendingin + Panas dari Heater = Panas dibawa Over Flow + Panas dibawa
Distilat – Panas hilang ke lingkungan.
FT . Cp1 ( TFT – TR ) + Q = O . Cp1 ( TO – TR ) + D . Cp1 ( TD – TR ) + Qloss …………( 2 )
Neraca Energi di Pendingin
Panas dibawa air pendingin masuk + Panas dibawa uap masuk = Panas dibawa Distilat keluar
+ Panas dibawa air pendingin keluar.
FT . Cp1 ( TFT – TR ) + V. HV = D . Cp1 ( TD – TR ) + ( O + FB ) . Cp1 . ( TO – TR )
Karena FB = V = D
O + FB = O + D = FT
FT . Cp1 ( TFT – TR ) + V. HV = D . Cp1 ( TD – TR ) + FT. Cp1 . ( TO – TR ) ……………...( 3 )
Neraca Energi di Boiler
Panas dari Heater = Panas dibawa Uap + Panas hilang ke lingkungan
Q = V . HV + Qloss, karena V = D, maka
Q = D . HV + Qloss ……………………………………………………………………..( 4 )
HV = Cp1 . ( Tb – TR ) + λ + CpV . ( T – Tb ), karena T = Tb = 100 °C