LAPORAN
MINGGUAN
SATUAN OPRASI I
ACARA VI
KESEIMBANGAN
MASSA DAN ENERGI
UNTUK
DESTILASI AIR LAUT
OLEH
JALALUDIN
SUKRON
J1A 212 057
PROGRAM
SETUDI ILMU AN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS
TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI
UNIVERSITAS
MATARAM
2013
HALAMAN PENGESAHAN
Lapran
ini dibuat sebagai syarat untuk menyelesaikan mata kuliah satuan oprasi I.
Mataram, 06 Desember 2013
Mengetahui,
Co.Asistensi Peraktium Satuan Oprasi Praktikan
Yuni Astuti Jalaludin
Sukron
NIM. C1J 011 088 NIM.
J1A 212 057
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
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui
keseimbangan massa dan energi untuk destilasi air laut.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penjelasan Destilasi
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.
Bila zat non volatil dilarutkan kedalam suatu zat cair, maka tekanan uap zat cair tersebut akan turun. Pada larutan yang mengandung dua komponen volatil yang dapat bercampur sempurna, maka tekanan uap masing-masing komponen akan turun. Hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap masing-masing komponen berbanding langsung dengan fraksi molnya (Yasin ,H,2009).
Bila zat non volatil dilarutkan kedalam suatu zat cair, maka tekanan uap zat cair tersebut akan turun. Pada larutan yang mengandung dua komponen volatil yang dapat bercampur sempurna, maka tekanan uap masing-masing komponen akan turun. Hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap masing-masing komponen berbanding langsung dengan fraksi molnya (Yasin ,H,2009).
2.2. Metode Flash Evaporation
Metode flash evaporation merupakan salah satu metode
penguapan air laut secara cepat dalam tabung evaporasi melalui proses
throttling. Flashing terjadi ketika kondisi cairan sekeliling berubah secara
tiba-tiba menjadi lebih rendah daripada kondisi jenuhnya akibat perubahan
tekanan dan temperatur. Metode flashing ini akan menghasilkan uap jauh lebih
banyak daripada proses penguapan sederhana lainnya. Penomena flasing ini
mengakibatkan turbulensi pada aliran fluida sehingga terbentuk laju perpindahan
massa yang tinggi yang kemudian mengalami pendinginan cairan(Johana, 2004).
2.3. Proses Penguapan
Proses penguapan memerlukan suatu sumber panas yang
cukup untuk mengubah fase cair air laut menjadi uap jenuh didalam suatu medium.
Sumber panas tersebut dapat diperoleh dari panas matahari melalui suatu
kolektor atau melalui pembakaran bahan bakar. Dengan pertimbangan eknomis maka
dapat digunakan bahan bakar yang cukup murah dan mudah didapatkan seperti bahan
bakar dari biomassa diantaranya adalah sekam padi, arang kayu, serbuk gergajian
kayu, dan lain-lain. Bahan-bahan tersebut dapat dimanfaatkan dengan baik untuk
proses destilasi air laut (Humoeditomo, 2009)
2.4. Proses kerja Destilasi
Proses kerja destilasi ini mulanya air laut dihisap oleh
pompa ejektor yang terdapat dipantai. Kemudian, air laut tersebut dimasukan ke
dalam alat penukar gas (heat exchanger). Pada tahap ini, air laut dipanasi oleh
air panas dari panas buang diesel atau boiler limbah biomassa pada suhu 80
derajat C. Selanjutnya, air tersebut divakumkan pada tekanan udara kurang dari
1 atm. Pada kondisi hampa udara (vakum) yang tinggi dan suhu rendah itulah,
jelasnya lagi, sebagian dari air laut menguap. Dimana, uap bertekanan rendah
dari tempat lain mendapat pendinginan dari air laut yang dimasukkan dari
cerobong terpisah(Birne, 2008).
2.5. Destilsi
Pada
saat itulah, uap berkondensasi menjadi air tawar. Air laut yang sudah hangat akan mengalir dari
saluran keluar pendingin. Dan selanjutnya akan masuk ke dalam heat exchanger
sebagai air umpan. Uap tekanan rendah yang timbul di dalam heat exchanger
mengalir masuk ke dalam evaporator. Begitu pula dengan air sisa buangan yang
kental. Selanjutnya, uap air itu didinginkan oleh air laut dan berkondensasi
menjadi air tawar. Hasil air tawar di kondensor itu kemudian dipompa keluar
oleh condensate pump. Kemudian, air tersebut dialirkan ke tangki persedian air
tawar. Sementara sisa air buangan dikeluarkan secara teratur oleh water ejector.
Sedangkan mengenai kadar garam dari air destilat (air yang dihasilkan dari
proses destilasi ini) secara terus menerus dipantau oleh salinity indicator.
Sebuah solenoid valve dipasang pada saluran keluar pompa air destilasi. Untuk
menentukan kadar garam air destilatnya kita bisa atur, umumnya kadar garam yang
dimiliki oleh air destilat ini maksimal sebesar 10 ppm. Artinya, kualitas air
yang dihasilkan dari proses ini sangat bagus. Air tawar yang dihasilkan dari
mesin diesel bertenaga 2×250 kW dan 2×500 kW mampu menghasilkan 5.000 liter air
dalam 24 jam (Anonim, 2009).
BAB III
PELAKSANAAN PRAKTIKUM
3.1 Waktu dan Tempat
Praktikum
Praktikum ini dilaksanakan hari Minggu, 24 November 2013
di Laboratorium Teknik dan Konservasi Lingkungan Pertanian, Fakultas Teknologi
Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram.
3.2 Alat dan Bahan
Praktikum
3.2.1. Alat Praktikum
Alat-alat
yang digunakan pada praktikum ini adalah destilator bertingkat, termokopel,
Thermometer, stopwatch, gelas ukur, thermometer lingkunan.
3.2.2. Bahan Praktikum
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah air
laut1 galon.
3.3 Prosedur Kerja
1.
Diletakkan alat destilator menghadap sinar matahari.
2.
Dimasukkan air laut.
3.
Diletakkan termokopel masing-masing pada air laut,
dinding kaca bagian dalam, dinding kaca bagian luar dan pada lingkungan.
4.
Diambil data setiap satu jam.
5. Diambil
data radiasi sinar matahari.
6.
Dihitung dan dianalisis setiap data
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
4.1. Hasil Pengamatan
|
|
|
|
|
||||||||||
|
||||||||||
|
||||||||||
|
||||||||||
|
||||||||||
|
||||||||||
Keterangan :
1. Termometer
Dinding
2. Termometer
Dalam Kaca
3. Termometer
Luar Kaca
4. Kaca
Kolektor
5. Termometerlingkungan
6. Wadah
Bertingkat
7. Pipa
Alir
8. Gelas
Ukur
9. Termo
Kopel
10. Termo
Control
4.1.2. Hasil Pengamatan Destilasi Air Laut
Tabel 1. Hasil Pengamatan Destilasi Air Laut
|
Jam
|
T dalam kaca (oC)
|
T air laut (oC)
|
T dinding (oC)
|
T luar kaca (oC)
|
T lingk. (oC)
|
Vatampungan
|
Ket. warna
|
|
10.00
|
61
|
46
|
58
|
44
|
40
|
0
|
-
|
|
11.00
|
55
|
56
|
56
|
41
|
34
|
11
|
Bening
|
|
12.00
|
55
|
47
|
55
|
44
|
36
|
21
|
Bening
|
|
13.00
|
57
|
51
|
57
|
44
|
35
|
27
|
Bening
|
Diketahui :
I max = 177,8 kkal = 741,07 joule
I min = 0,000 kkal = 0 joule
v
angin = 8 knot = 14,4 jam
t = 4 jam
b = 15 o
q = 48 o
n = 2669 jam
Kc = Ki =
0,70
T al = 50 oC = 323,15
K
T lingk = 36,25 oC = 309,25
K
T1 max = 36 oC = 309
K
T1 min = 30 oC = 303
K
ISC = 1353
γ = 21,438
x = 0,43
e = 5,672 x 10-4
(αq) = 0,86
(αb) = 0,70
L1 = 0,15
t
= 5,6697
x 108
4.2. Hasil Perhitungan
4.2.1. Radiasi yang sampai ke bumi
Ih = (I max-I min) sin
n (t-(t-1)) + I min
= (741,07-0,00) sin 2669,0 (4-(4-1)+0,00
= 741,07
sin2669,0
= 741,07
x 0,5150
= 370,535 joule
4.2.2. Penentuan keawanan
Io = ISC x Tling
[(1+0.33 cos 360 x n)/370]
= 1353
x 309,25 [(1+0.33 (1) 2669,0)/370]
= 418415,25
((1 + 880,77)/370)
=
418415,25 x 2,4
=
1004196,6 joule
Aw = 
= 
= 3,69
x 10-4 joule
4.2.3. Penentuan energi hilang
Rb = cos
(θ+β) cos γ cos x + sin (θ+β) sin γ
= cos
(48+15) cos 21,438 cos 0,43 + sin (48+15) sin 21,438
= cos 63° . cos 21,438 . cos 0,43 + sin 63° . sin 21,438
= (0,454)
(0,931) (1) + (0,891) (0,365)
= 0,423 + 0,326
= 0,749 joule
Rd = (1+15)/2
= 8 joule
Id = 0,16 x Ih
= (0.16) (370,535)
= 59,286 joule
Ib = Ih - Id
= 370,535 – 59,286
= 311,249 joule
Q abs = (αq) Ib x Rb + (αβ)I Id
x Rd
= (0,86) (311,249) (0.7479) + (0,70)
(59,286)(8)
= 200,488 + 322,002
= -131,514
joule
= 131,514
joule
4.2.4. Penentuan E terkumpul
A = 0,48
m2
h2 = Rb x 30 x 14,4
= 0,749
x 30 x 14,4
= 323,568
UL3 = 
= 
= 4,6
joule
Q = UL3
A x (T1 max - T1 min)
= 4,6
x 0,48 x 0,43 (309 -303)°K
= 0,95
x 6
= 5,7 joule
4.2.5. Penentuan Q total
Qtot = e
t
(Tal4 - Tlingk4)
= (5,672
x 10-4) (5,6697 x 10-4 ) ((323,15)4-(309,25)4)
= 32,1585 x 10-8(1,0905 x 1010 - 0,1759 x 1010)
= 5,6567
x 102 joule
= 565,67 joule
4.2.6
Penentuan Q
efisien
Qef =
= 
= 4,3 joule
4.2.7. Kapasitas
Kapasitas = 
= 
= 6,75 m3/s
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.
Dalam proses destilasi air laut ini digunakan memisahkan senyawa tertentu seperti NaCl dari larutan dengan memanfaatkan panas yang bersumber dari cahaya matahari, dan dengan adanya energi matahari yang telah diubah menjadi energi panas maka dua komponen yang berbeda titik didih dan massa jenisnya tadi dapat terpisah.
Dalam proses destilasi air laut ini digunakan memisahkan senyawa tertentu seperti NaCl dari larutan dengan memanfaatkan panas yang bersumber dari cahaya matahari, dan dengan adanya energi matahari yang telah diubah menjadi energi panas maka dua komponen yang berbeda titik didih dan massa jenisnya tadi dapat terpisah.
Dalam praktikum kali 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, senyawa NaCl memiliki massa jenis yang lebih besar dari massa
jenis air sehingga yang menguap adalah airnya dan NaCl mengendap.
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 VI
KESIMPULAN
Dari hasil pengamatan dan pembahasan
dapat ditarik beberapa kesimpulan antara lain:
1. Destilasi
dilakukan untuk memisahkan garam NaCl dari larutannya sehingga diperoleh air
murni.
2.
Destilasi merupakan suatu sistem yang memanfaatkan
energi matahari yang diubah menjadi energi panas.
3.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses destilasi adalah
besarnya radiasi matahari ke bumi, keadaan awan, keadaan cuaca, suhu
lingkungan, kecepatan angin, luas destilator, kemiringan destilator dan lamanya
waktu proses destilasi.
4.
Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa
cair dengan pemanasan dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan kesetimbangan
senyawa volatil antara fase cair dan fase uap.
5.
Distilasi sering digunakan dalam proses isolasi
komponen, pemekaan larutan, dan juga pemurnian komponen cair.
DAFTAR
PUSTAKA
Anonom. 2009. Petunjuk
praktikum Satuan Operasi. Universitas Mataram. Mataram
Bime. 2008. Fisika.
PT Pabelan. Surakarta
Humoeditomo. 2009. Dasar-Dasar
Fisika. Intan Pariwara. Klaten
Johana. 2004. Metode
Penelitian Air. Usaha Nasional. Jakarta
Murad.2013. Buku
panduan Praktikum Satuan Oprasi I.Fakultas Teknologi Pangan dan Agroindutri
Universitas Mataram. Matarm
Yasin. 2009. Teknologi
Pangan. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta
