tugas insling SMPS

7/23/2019 tugas insling SMPS

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-insling-smps 1/14

Sistem Pengukuran Partikel

( Mata Kuliah Instrumentasi Lingkungan )

Oleh :

Herlina Nurazizah (12500!0011101")

#$%$S&N 'ISIK&

'&K$L&S M&M&IK& *&N ILM$ PN+&H$&N &L&M

$NI,%SI&S M&L&N+

2015



-&- I

PN*&H$L$&N

I.1 Latar -elakang

Partikel dapat didefinisikan sebagai padatan, cairan, atau gelembung gas dengan dimensi

fisik dalam rentang sub-nanometer hingga beberapa milimeter. Partikel tidak bisa terlepas dari

kehidupan makhluk hidup pada umumnya dan manusia pada khususnya mengingat berbagai

dampak yang bisa ditimbulkannya terhadap berbagai aspek kehidupan. Berbagai karakteristik

partikel bisa mempengaruhi lingkungan, kesehatan dan kualitas dari suatu produk.

Oleh karena itu, diperlukan pengetahuan tentang karakteristik dari partikel itu sendiri.

Beberapa karakteristik partikel yang perlu diketahui diantaranya adalah Ukuran partikel,

Bentuk partikel, Sifat permukaan partikel, Sifat mekanik partikel, Sifat muatan partikel, dan

Mikrostruktur. Sifat fisis dari partikel yang paling penting adalah ukuran partikel. Hal ini

disebabkan karena secara langsung ukuran partikel berpengaruh pada sifat material sepertilau reaksi pada katalis, stabilitas suspensi pada cat, tekstur dan rasa pada makanan, tampilan

pada pelapis bubuk dan tinta, !iskositas pada densitas dan porositas pada keramik, dan kualitas

udara. Sehingga mengukur ukuran partikel dan mengetahui bagaimana hal itu dapat

berpengaruh pada produk dan prosesnya bisa menadi kunci sukses pada berbagai bisnis

manufaktur.

Mengingat pentingnya pengetahuan mengenai karakteristik partikel terutama ukuran

partikel, maka perlu dilakukan kaian mengenai berbagai metode pengukuran partikel. Hal- hal

yang perlu dikai disini adalah metode pengukuran partikel melalui berbagai macam mode yaitu

OP", Photometer, "P", #iffusion "harger serta UPS.

I.2 %umusan MasalahBerdasarkan latar belakang yang telah diutarakan di atas, maka beberapa masalah yang

akan dibahas pada makalah ini diantaranya adalah$

%& 'pa saa alat ataupun instrument yang digunakan dalam mengukur partikel(

)& Bagaimana prinsip dan cara kera alat tersebut(

*& Bagaimana aplikasi alat tersebut dalam kehidupan(

+& Bagaimana desain serta bentuk alat yang ada saat ini(

I./ uuan

#iharapkan makalah ini dapat memberikan informasi mengenai beberapa hal yang

menyangkut sistem pengukuran partikel, diantaranya adalah$

%& Mengetahui tentang enis-enis alat pengukuran partikel

)& Mengetahui prinsip dan cara kera tiap-tiap alat tersebut

*& Mengetahui aplikasi alat tersebut dalam kehidupan

+& Mengetahui desain serta bentuk alat yang sudah ada saat ini



-&- II

inauan Pustaka

II.1 Partikel

#alam konteks pembahasan ini, partikel dapat didefinisikan sebagai padatan, cairan, atau

gelembung gas dengan dimensi fisik dalam rentang sub-nanometer hingga beberapa milimeter.

Beberapa tipe partikel diantaranya adalah$

a& Bubuk dan butiran seperti at pearna bubuk, semen, dan ramuan obat bubuk.

b& Suspensions, emulsions dan slurries seperti !aksin, susu, dan lumpur tambang.

c& Aerosol dan sprays.

Beberapa industri secara rutin melakukan pengukuran atau karakterisasi partikel karena

beberapa alasan diantaranya adalah$ Untuk mengontrol kualitas produk dan untuk mengetahui

bagaimana partikel mempengaruhi produk, bahan, dan proses yang tentu saa akan memperbaiki

kehandalan produk. 'nonymous, )/%)&

Beberapa sifat partikel yang penting untuk diketahui nilainya adalah$%. Ukuran partikel

). Bentuk partikel

*. Sifat permukaan partikel

+. Sifat mekanik partikel

0. Sifat muatan partikel

1. Mikrostruktur

Sifat fisis dari partikel yang paling penting adalah ukuran partikel. Hal ini disebabkan

karena secara langsung ukuran partikel berpengaruh pada sifat material seperti 2au reaksi pada

katalis, stabilitas suspensi pada cat, tekstur dan rasa pada makanan, tampilan pada pelapis bubuk

dan tinta, !iskositas pada , densitas dan porositas pada keramik. Sehingga mengukur ukuran partikel dan mengetahui bagaimana hal itu dapat berpengaruh pada produk dan prosesnya bisa

menadi kunci sukses pada berbagai bisnis manufaktur.

Partikel merupakan obek *-dimensi dengan bentuk yang beragam. 3amun, seringkali

ukuran partikel didefinisikan sebagai sebuah bola dengan diameter d. Oleh karena itu, sangat

penting untuk diketahui baha perbedaan teknik pengukuran memberikan perbedaan model bola

yang digunakan sehingga seringkali tidak memberikan nilai diameter partikel yang sama. #i

baah ini ditunukkan beberapa model yang digunakan untuk mendifinisikan ukuran partikel

berdasarkan kesamaan parameter fisis tertentu seperti panang maksimum, panang minimum,

lau sedimentasi, ukuran saringan, luas permukaan, !olume, dan berat.



+amar II.1 Metode penentuan dimensi partikel berdasarkan berbagai parameter fisis

Seumlah kriteria yang harus dipertimbangkan ketika memilih teknik karakterisasi partikel

diantaranya adalah$

%. Sifat partikel yang ingin dikarakterisasi

). 4entang ukuran partikel yang akan dikarakterisasi

*. 'pakah sampel yang digunakan bersifat polydispersi(

+. Seberapa cepat pengukuran yang dibutuhkan(

0. 4esolusi pengukuran yang dibutuhkan

5abel di baah ini menunukkan beberapa teknik pengukuran yang bisa digunakan berdasarkan

range ukuran partikel dan tingkat kemampuan dalam melakukan pengukuran beberapa parameter

fisis partikel.

ael II.1 5eknik pengukuran partikel



Seumlah teknik karakterisasi partikel mengharuskan sampel yang akan dianalisis dalam

bentuk terdispersi dimana partikel secara indi!idual terpisah satu sama lain. 5erdapat dua teknik

yang digunakan untuk mendispersikan sample partikel, yaitu$

%. 6et dispersion 7 partikel terdispersi dalam larutan

). #ry dispersion 7 partikel terdispersi dalam gas

Pada et dispersion, partikel dilingkupi oleh larutan atau membasahi permukaan partikel

dengan molekul dipersent sehingga menurunkan energi permukaannya, mereduksi gaya antar

partikel, sehingga terpisah satu sama lain. Untuk mendispersikan partikel secara indi!idualseringkali menggunakan seumlah energi seperti energi kinetik atau gelombang mekanis

menggunakan ultrasonik. 'nonymous, )/%)&

Sedangkan pada #ry dispersion seringkali menggunakan udara kering yang dialirkan

melalui sampel partikel. 5erdapat tiga tipe berbeda berdasarkan mekanisme dispersi partikel

dimana ketiga mekanisme ini membutuhkan energi yang berbeda-beda seperti yang ditunukkan

pada gambar di baah ini$



+amar II.2 Metode #ry dispersion

Metode dry dispersion tidak sesuai untuk partikel dengan ukuran yang sangat kecil %

mikrometer& karena pada le!el ini interaksi antara partikel sangat tinggi. Selain itu, ika energi

yang digunakan terlalu besar dapat menyebabkan kerusakan pada partikel selama proses dispersi.Oleh karena itu, lebih banyak digunakan metode et dispersion dalam melakukan pemisahan

atau dispersi partikel.

II.2 Partile 34unter

II.2.1 Condensation Particle Counter (CPC)

"P" bekera dengan mengkondensasikan seumlah cairan pada partikel untuk

meningkatkan ukurannya sehingga mudah dideteksi dengan metode optik. "P" terdiri dari tiga

komponen dasar$ %& Saturator, )& "ondenser, *& sistem optis dan detektor. Partikel non-

evavorating terkecil #kel!in& ditentukan oleh karakteristik fluida, rasio supersaturasi dari uap,dan karakteristik permukaan partikel.

#imana #kel!in 8 #iameter 9el!in: ;s 8tegangan permukaan fluida: M 8berat molekul fluida:

<8densitas fluida: 48konstanta gas: 585emperatur: S8rasio supersaturasi.

#imana P!85ekanan Uap: Psaturasi85ekanan Uap Saturasi.

"P" mampu mendeteksi partikel dibaah ).0nm dengan effisiensi 0/=. "ondensation

Particle "ounter "P"& memiliki prisnsip dasar mengkonsdensasikan uap enuh ke partikel

yang berukuran sangat kecil.



+amar II.1 Condensation Particle Counter "P"&

Pada gambar di atas ditunukkan bagaimana pertikel mengalir melalui heated saturator,

dimana butanol mengalami e!aporasi ke dalam aliran udara. Sampel aerosol mengalir melalui

kondensor pendingin dimana terdapat uap enuh yang mengalami kondensasi dan melingkupi

partikel yang meleatinya. Sehingga dihasilkan butiran partikel yang lebih besar dan

memudahkan untuk mendeteksi maupun mengukurnya. Butiran ini kemudian meleati detektor

optis.

II.2.2 Optical Particle Counter (OPC)

Optical Particle "ounter merupakan instrumen yang didasarkan pada prinsip hamburan

cahaya dari partikel . 'lat ini merupakan alat real time yang biasanya digunakan untuk mengukur

partikel dengan diameter di atas /,/0 >m.

OP" atau counter partikel tunggal, dikembangkan untuk menghitung dan ukuran partikel

yang tidak diinginkan di mana umlah partikel mudah ditebak .

4eal time 'erosol ?nstrumen digunakan di beberapa sektor industri , oleh$

• 5eknil 2ingkungan untuk mengukur distribusi ukuran polutan particulate di atmosfer

lngkungan, di pembuangan perangkat industri seperti peleburan , pembakaran batubara

serta mobil . Mereka uga digunakan untuk mengukur efisiensi dari peralatan kontrol

partikel serta dapat digunakan untuk mengkalibrasi instrumen lainnya.



• ?ndustri 9esehatan untuk sampel partikel di lingkungan kera .

• ?ndustri @armasi untuk pengukuran dan mengklasifikasikan obat bubuk mereka

Sumber$ http$AA.cas.manchester.ac.uk

http://www.cas.manchester.ac.uk/

http://www.cas.manchester.ac.uk/



Sumber: http://www.hctinstruments.com

II.2 Partile Measurement *eie

II.2.2 Ultrafine Particle Sizer (UPS)

Ultrafine Particle Sier UPS& salah satu particle counter yang digunakan untuk mengukur

distribusi ukuran partikel dalam rentang %// nm. Salah satu UPS yang diproduksi oleh 5S?

adalah Model **)% Ultraine Particle Sier UPS&. Model ini didesain untuk melakukan dua

pengukuran, yaitu ukuran aerodinamik dan intensitas cahaya hamburan relatif. UPS **)%

menggunakan teknik time-of-light untuk mengukur ukuran partikel secara realtime. Model ini

uga menggunakan sistem optis double-crest yang berfungsi mendeteksi ika terdapat lebih dari

satu partikel di dalam area pengukuran.

Sumer: http$AA.giangarloscientific.com

http://www.hctinstruments.com/wp-content/themes/dynamik/css/images/2103-0110-3106_opc.png

http://www.giangarloscientific.com/

http://www.hctinstruments.com/wp-content/themes/dynamik/css/images/2103-0110-3106_opc.png

http://www.giangarloscientific.com/



II.2.2 Difussion Charger

#ifussion charger bersifat unipolar diffusion charger yang berfungsi untuk memeberikan muatan

pada partikel sehingga dapat ditentukan ukuran konsentrasi terintegrasi pada partikel. Sistem ini

mampu mengukur konsentrasi umlah partikel total, biasanya bersama dengan diameter partikel

rata-rata , dan A atau fraksi konsentrasi luas permukaan partikel udara yang akan masuk di saluran

pernapasan manusia .

Sumer: .horiba.com

II.2.2 Photometer

@otometri adalah suatu metode untuk mengukur intensitas atau kekuatan cahaya di laboratorium

klinik. Metode ini banyak digunakan untuk menentukan kadar suatu bahan dalam cairan tubuh

seperti serum, urin dll. #engan prinsip kera yg hampir sama, dikenal beberapa metode fotometri

dengan masing-masing kelebihannya.

#ari metode ini, dikenal beberapa macam fotometer seperti$

a. 'bsortion fotometer b. @lame fotometer

c. @luorometer

d. 3ephelometer e. ''S$ 'tomic 'bsortion Spectrophotometer

C Interaksi antara cahaya dengan benda

"ahayaAsinar merupakan bagian dari gelombang elektromagnetik dan uga merupakankelompok dari partikel-partikelyg disebut photon. "ahaya yg mampu kita lihat disebut sinar

tampakA!isible light, berada antara panang gelombang *D/-E)/ nm, terdiri atas beberapa macamarna yaitu$F Ungu $ *D/-+*0 nm

F Biru $ +*0-+D/ nm

F Hiau $ +D/-01/ nmF 9uning $ 01/-0G0 nm

F ingga $ 0G0-10/ nm

F Merah $ 10/-E)/ nm

http://www.horiba.com/





Sinar Ultra!iolet berada antara panang gelombang )//-*D/ nm, sedang diatas E)/ nm

adalah sinar merah yg uga tidak tampak di mata atau 3ear ?nfrared

'pabila sinar mengenai suatu benda maka partikel sinar akan berinteraksi dengan benda tersebutSaat interaksi ini ditentukan oleh sifat benda yg dikenaiAdisentuh apabila fenomena yg teradi

suatu transmisi penembusan&, absorbsi serapan& A scattering perpecahan&

Pada fenomena absorbsi teradi sebagian besar pada sinar tampak dan ultra!iolet& atau partikel- partikel yg memiliki energi akan memindahkan energinya pada molekul benda yg disentuh.

Inergi ini akan menyebabkan energi pada molekul tersebut ke tingkat energi yg lebih tinggi.

Setiap macam molekul mempunyai pola tertentu dalam menyerap energi dari sinar karena energidari sinar yg diserap harus benar-benar sesuai dengan perbedaan energi pada molekul yg

disentuh. Maka macam-macam molekul tertentu hanya dapat berinteraksi maksimal terhadap

sinar dengan panang gelombang tertentu

C '4t4meter Sera6an

'dalah alat untuk mengukur kadar suatu bahan dalam larutan cahaya dengan mengukur

intensitas sinar yg diteruskan sesudah menembus larutan tersebut

F Mekanisme kera 74t4meter sera6an

Pancaran dari sumber cahaya merupakan berkas sinar yg terdiri dari benyak pananggelombang. Monokrometer adalah alat untuk menyaring sinar polikromatis menadi sinar

monokromatis yaitu sinar dengan panang satu gelombang. Sinar monokromatis ini kemudiandiatuhkan pada cu!et yg berisi larutan yg akan ditentukan kadarnya

F K4m64nen 8asar

F Sumer aha9a (sinarnya macam-macam)

Menghasilkan sinar polikromatis yaitu sinar dengan banyak panang gelombang

F M4n4kr4meter

Menyaring sinar polikromatis menadi sinar monokromatis satu panang gelombang&

) macam monokrometer J @ilter à @ilter @otometer

J Spektroskup à Spektrofotometer ! 3uet

5empat larutan yg akan diperiksa

'da ) bentuk cu!etJ Persegi

J 5abung

Bahan pembentuk cu!et$

J KelasJ Plastik

J 9arsa yg paling baik&

Light Path adalah diameter permukaan dalam cu!et yg ditembus oleh sinar yaitu %cm

! '4t4 8etekt4r

Merubah sinar menadi arus listrik ! &lat ukuralat aa

Membaca absorbanceAtransmittance

Skala ada )$

&; sim6angan arum (galan4meter)

-; angka (8igital)



Pere8aan Skala &s4rane 8an ransmittane

'BSO4B'3"I 54'3SM?55'3"I

umlah sinar yg diserap umlah sinar yg diteruskan

L mempunyai satuan Satuan =

/-tak terhingga /-%//=

'bsorbance /Untuk bahan yg tidak menyerapsinar

"ontoh$ 'uadest

5ransmittance /=Untuk bahan yg meneruskan selsinar

"ontoh$ 'uadest

'bsorbance tak terhingga$Untuk bahan yg menyerap sel sinar

5ransmittance %//=Untuk bahan yg tidak tembus sinar

Pengukuran '4t4meter "010:gr8l;gr< : pengukuran absorbance Hb metode cyanthemoglobin&mg8l : pengukuran konsentrasi melalui standar à glukosamg8l : pengukuran konsentrasi melalui faktor à cholesterolul : pengukuran kinetik melalui aktifitas enim& à alkalin

phospatase



-&- III

PN$$P

III.1 Kesim6ulan

Setelah melakukan pembahasan mengenai sistem pengukuran partikel, maka dapat

disimpulkan baha partikel dapat didefinisikan sebagai padatan cairan, atau gelembunggas dengan dimensi fisik dalam rentang sub-nanometer hingga beberapa milimeter.

Beberapa sifat partikel yang penting untuk diketahui nilainya adalah Ukuran partikel,

Bentuk partikel, Sifat permukaan partikel, Sifat mekanik partikel, Sifat muatan partikel,

dan Mikrostruktur. Sifat fisis dari partikel yang paling penting adalah ukuran partikel.

Sedangkan beberapa alat yang bisa digunakan untuk melakukan pengukuran partikel

diantaranya adalah Condensation Particle Counter "P"&, Mobility Particle Sier

SMPS&, @ast Mobility Particle Sier @MPS&, Optical Particle "ounter OP"&, #ifusion

"harger serta Ultrafine Particle Sier UPS&.

III.2 SaranMakalah ini membahas tentang pengukuran partikel secara umum, sehingga diharapakan

dapat disempurnakan dengan membahas pengukuran partikel secara spesifik yang disertai

dengan contoh kasus.



*a7tar Pustaka

'nonymous, )/%*. Nanoparticle Sizing and Key Factors For Accuracy hen !easuring

Nanoparticle Size "istributions in #eal $ime %sing the $SI Scanning !obility Particle Sizer .

5rust Science ?nno!ation

'nonymous, )/%). A &asic 'uide to Particle Characterization( !alvern Instruments

)imited 'roveood #oad , Mal!ern,6orcestershire, U9.

Biskos K., 4ea!ell 9., "ollings 3. )//0. "escription and $heoretical Analysis o* a

"i**erential !obility Spectrometer . #epartment of Ingineering, Uni!ersity of "ambridge,

"ambridge, U9

tugas insling SMPS

Documents