PENANGANAN BAHAN PADAT S1 TEKNIK KIMIA FT UNS Sperisa Distantina

Transkripsi

1 PENANGANAN BAHAN PAAT S1 TEKNIK KIMIA FT UNS Spersa stantna. SCREENING: MENENTUKAN UKURAN PARTIKEL Mater: Cara-cara menentukan ukuran partkel. Analss data ukuran partkel menggunakan screen shaker. Evaluas Hasl Analss Ayakan 1. Cara-cara menentukan ukuran partkel. Ukuran sebuah partkel dapat dsebutkan dengan beberapa stlah. Contoh : a. partkel berbentuk bola, dmens ukuran yang pentng antara lan:, Volum, luas permukaan. b. Partkel berbentuk kubus, dmensnya panjang, volum, luas permukaan. Beberapa cara untuk menentukan ukuran partkel (yang dlakukan d laboratorum) dsajkan d chapter Brown, dan chapter 0 Perry, 7 th ed. Cara-cara tu antara lan: A. mkroskop, untuk partkel berukuran sektar 1 µm 0,001 mm. B. screenng: melewatkan bahan melalu ayakan ser ( seve shaker) yang mempunya ukuran lubang ayakan semakn kecl. Setap pemsahan padatan berdasarkan ukuran dperlukan pengayakan. Standar screen mampu mengukur partkel dar 76 mm sampa dengan 8 µm. Operas screenng dlakukan dengan jalan melewatkan materal pada suatu permukaan yang banyak lubang atau openngs dengan ukuran yang sesua. tnjau sebuah ayakan : umpan oversze Undersze Fraks oversze fraks padatan yang tertahan ayakan. Fraks undersze fraks padatan yang lolos ayakan. Jka ayakan lebh dar ayakan yang berbeda ukuran lubangnya, maka akan dperoleh fraks-fraks padatan dengan ukuran padatan sesua dengan ukuran lubang ayakan. C. Sedmentas (fluda dam, zat padat mengendap dengan gaya gravtas). Teor gerak partkel dalam fluda mengatakan bahwa partkel berukuran kecl yang jatuh alam fluda, pada suatu kecepatan tertentu adalah setara dengan ukuran partkelnya. Sampel dalam slurry dendapkan,

2 Pada beberapa ketnggan tertentu dambl cuplkan (dengan ppet), Masng-masng dpanaskan agar kerng, kemudan dtmbang, Selanjutnya devaluas konsentrasnya sebaga fungs waktu.. Elutras : alran fluda ke atas dengan kecepatan tetap, sehngga butran dengan ukuran tertentu terbawa ke atas, sedangkan ukuran yang lebh besar sebaga hasl bawah. Contoh elutras : pemsahan campuran slka dan galena menggunakan ar. Campuran slka dan galena mempunya ukuran yang sama yatu 1 cm. ketahu: a. galena mash tetap mengendap pada kecepatan ar 1 ft/s. b. Butr slka pada ukuran yang sama tetap mengendap pada kecepatan ar 7 ft/s. Jka operas dlakukan pada kecepatan ar lebh kecl 1 ft/s dan lebh besar dar 7 ft/s, maka semua slka sebaga hasl atas, dan galena sebaga hasl bawah. slka Umpan : Slka galena galena Ar, 7ft/s < V ar < 1 ft/s E. Sentrfugas, sepert sedmentas, tetap zat padat dendapkan dengan gaya sentrfugal (memutar dan turun). Tugas: Tentukan cara-cara menentukan ukuran partkel. Tuls sumber pustakanya.

3 . Analss data ukuran partkel menggunakan screen shaker. Penyajan data dstrbus ukuran suatu campuran (partcle sze dstrbuton), Average partcle sze. Screen aperture (lubang ayakan) Lubang pada ayakan dapat dbuat dar rangkaan anyaman kawat atau dar plat yang dlubang. tnjau sebuah lubang: aperture ameter kawat Untuk ukuran lubang yang berbeda, dgunakan dameter kawat yang berbeda pula. Mesh : jumlah lubang dalam 1 nch lnear. Contoh : ayakan 10 mesh, artnya sepanjang 1 nch terdapat 10 lubang dan kawatnya. Maka: Jarak antar pusat kawat yang satu dengan kawat berkutnya 1/10 0,1 n. Aperture 0,1 (dameter kawat) n. ar table Tyler screen, untuk 10 mesh ternyata dameter kawat 0,05 n, maka Aperture 0,1 0,05 0,05 n. Interval ayakan. Jka nterval ayakan yang dplh sbb.: 1,,,..., 8, 9, 10 n, maka nterval n mempunya kelemahan : a. antara 1 dan n : perbedaan ukurannya terlalu besar. b. Antara 9 dan 10 n : secara praktek, ukuran dengan ksaran n hampr sama c. Untuk partkel berukuran d bawah 1 n sampa 1 mkron akan terdapat dalam satu fraks. Saat n, telah ada standard screen yang dgunakan untuk menganalss dstrbus ukuran partkel dar suatu campuran, yatu mempunya ksaran n sampa dengan 0,0015 n ( atau 76 mm s/d 8 mkron). asar dar nterval standard screen n adalah : Raso luas lubang yang berurutan adalah.

4 luas lubang ayakan A luas lubang ayakan B engan, ayakan A dan B berurutan. Maka, Luas lubang ayakan A (luas lubang ayakan B) π 4 A A A B π 4 B B 1,41 Standar ayakan yang dgunakan d USA menggunakan nterval ( TYLER STANAR SCREEN). Standar ayakan yang lan : SIEVE SERIES. Tabel standar ayakan dapat dlhat d table 5 (Brown) dan table 19-6 (Perry, 7 th ed.).

5

6 Penyajan data dstrbus ukuran suatu campuran (partcle sze dstrbuton) tnjau : sejumlah campuran partkel dayak dalam suatu susunan ayakan, d laboratorum ( menggunakan seve shaker): umpan total masng-masng padatan yang dperoleh dtmbang dan djumlahkan, setap ayakan ukuran tertentu dhtung fraks massa partkel yang lolos atau fraks massa yang tertahan dan dameter reratanya, data fraks massa dan dameter dtabulaskan, data d atas dsajkan dalam grafk. Keterangan : fraks massa partkel yang tertnggal fraks massa partkel yang tertahan berat partkel yang tertnggal berat total campuran berat partkel yang tertahan berat total campuran Beberapa cara menyebutkan fraks ukuran : No. Cara I Cara II Cara III 1 Oversze 48 mesh Through 48 on / 65 Through 65 on 100 n -65 n / Undersze 100 n / 0 Contoh : menentukan ukuran partkel pada ayakan antara mesh : G berat partkel pada mesh. Gt berat total berat umpan total. Maka: fraks massa partkel - 48 ameter rerata avg + 65mesh 48 mesh G Gt + 65mesh...n.

7 Penyajan data : 1. Tabulaskan : avg., satuan Berat, satuan Fraks massa. grafk fraks massa vs dameter. Contoh tabulas fraks massa vs dameter dapat dlhat d table 5 (Brown) dan grafk d Fg. 11, 1 dan 15 (Brown). Grafk fg 15 menggunakan skala log, sehngga rentang ukuran terkecl sampa terbesar dapat dsajkan dalam sebuah grafk. Contoh lan dapat dlhat d table 0-1, Fg. 0- (Perry, 7 th ed.).

8 Grafk skala log dgunakan untuk mempredks dstrbus ukuran partkel kecl yang lolos ayakan terkecl. Msalnya d laboratorum hanya terseda ayakan terkecl 00 mesh, dan ternyata ada partkel yang lolos 00 mesh dengan total fraks 0,. Tentu saja, ukuran partkel yang lolos 00 mesh n tdak seragam. Bagamanakah dstrbus ukuran yang lolos 00 mesh n? strbus ukuran partkel yang lolos 00 mesh n dpredks dengan cara ekstrapolas grafk yang dsusun berdasarkan data yang dperoleh sebelumnya. Contoh sepert gambar sbb.: ekstrapolas 1 ata fraks massa 0,1 0,01 0,001 0,001 0,01 0,1 dameter, mm strbus ukuran sangat pentng dketahu, hal n dapat dgunakan untuk mengetahu efsens alat sze reducton. alat sze reducton harus terjad pengeclan ukuran, maka perlu danalss dstrbus ukuran umpan dan produk alat tu. TUGAS: buatlah grafk hubungan % massa lolos screen vs dameter partkel suatu campuran d bawah n. Gunakan grafk n untuk menentukan dstrbus ukuran partkel yang lolos 00 mesh. mesh % massa , , , ,5-00,5 100

9 Average partcle sze. Evaluas Hasl Analss Ayakan Beberapa karakter padatan yang dapat danalss dar data hasl ayakan: 1. average damater ameter yang jka dkalkan dengan jumlah partkel akan memberkan jumlah total dameter dalam campuran tu. avg x (jumlah partkel) total campuran.. Average surface Surface average x (jumlah partkel) surface total. Average volume Volume avg x (jumlah partkel) surface total 4. Average mass Mass avg x (jumlah partkel) massa total Beberapa dmens atau ukuran yang dgunakan untuk menyatakan ukuran suatu campuran antara lan: 1. True Arthmatc Average ameter (TAA) dameter total TAA jumlah partkel total Msal : Hasl analss ayakan suatu campuran adalah sbb.: Mesh avg. Fraks massa Jumlah partkel 1 X1 N1 X N..... dst ameter total N1.1 + N.+ N.+..+ Σ (N. ) Jumlah partkel total N1 + N + N +... Σ (N) alam prakteknya, menghtung jumlah partkel sangatlah sult, lebh menentukan massa dar masng-masng ukuran. Oleh karena tu, dcar hubungan antara jumlah partkel dengan massa pada masng-masng ukuran tersebut. Pendekatan yang dambl sbb.: dtnjau untuk partkel berukuran [massa total partkel] [jumlah partkel] x [massa sebuah dengan, [massa sebuah partkel volum sebuah partkel c ρ partkel x : π dengan c untuk partkel berbentuk bola 6 c 1 untuk partkel berbentuk kubus Jka M massa total campuran, maka ; x [volum sebuah partkel] partkel]

10 [massa total partkel berukuran ] Persamaan perndekatan menjad : (M. X) N N N1+ N + N +... N x ( ρ. c. M.X ρ. c. Maka jumlah partkel campuran total: M.X1 ρ.c. 1 M ρ.c + X ) M.X ρ.c. + M.X +... ρ.c. M x X TAA M ρ.c X. Mean Surface ameter (p) ameter yang dapat mewakl untuk menghtung luas permukaan total. ( luas permukaan dengan p) x( jumlah total partkel) ( luas permukaan total) Jka buktkan : p bentuk X X bola, luas permukaan π. Mean Volume ameter (v) ameter yang dapat mewakl untuk menghtung volum total campuran. [volum partkel dengan v]x[jumlah total partkel] [volum partkel total] dengan, [volum partkel total] [vol 1x N1] + [vol x N] +... v c. c.v. X X c. N [c..n] [c..n]

11 4. Surface area alam prakteknya, luas permukaan sejumlah partkel dalam campuran sult dukur, maka perlu dcar cara lan, yatu mengevaluas luas permukaan padatan per satuan massa padatan. surface area specfc surface unt of mass Specfc surface dapat dhtung dengan mudah jka geometr partkel dketahu. Contoh : Untuk sebuah bola : luas permukaan...? Massa bola...? Maka, specfc surface...? Pada alat screen, yang teranalss adalah avg, jka avg maka persamaan d atas perlu dkoreks. Basanya menggunakan perbandngan specfc surface atau rato of specfc surface n. specfc surface actual surface area n 6 surface area of a sphere ρ. avg Hubungan specfc surface dengan avg untuk beberapa materal dsajkan d fgure 16 Brown. Hubungan n dengan avg dsajkan dalam fg. 17. Untuk campuran partkel : total surface area total specfc surface total mass total surface area (specfc surface fraks Buktkan : ρ 6 Total specfc surface ρ 6 n1 (avg) 1 n. x avg 6 n m1 + ρ (avg) x m massa +... ) Satuan total specfc surface d atas bersatuan satuan area per satuan massa. Jka dnyatakan dalam satuan area per satuan volum: total surface area total specfc surface total volum total surface area (specfc surface fraks Buktkan : Total specfc surface ρ 6 ρ 6 n1 (avg) ρ 1 6 n m1 ρ + m ρ (avg) n. x avg x massa ) ρ +...

12 Tugas: Problem 1,, dan ( Brown, pp. -).