SEDIMENTASI
I.
TUJUAN
PERCOBAAN
1.1 Mengenal alat sedimentasi sederhana
dalam proses pengendapan melalui percobaan sistem batch dalam suatu bak
berbentuk silinder.
1.2 Menjelaskan hubungan antara
konsentrasi padatan dengan laju sedimentasi.
1.3 Membandingkan serta menghitung laju
sedimentasi dengan menggunakan variasi kapur tanpa adanya penambahan flokulan
dan adanya penambahan flokulan,
II.
DASAR
TEORI
2.1 Pengertian Sedimentasi
Sedimentasi dan flokulasi adalah suatu proses penjernihan air, dimana air
yang diolah berada pada suatu tangki / bak pada periode waktu. Proses
sedimentasi adalah proses penghilangan sebagian besar padatan yang terkandung
dalam air dengan pengendapan secara gravitasi dalam waktu tertentu. Dengan cara
penampang melintang pada unit sedimentasi, kecepatan aliran dirancang sangat
rendah menimbulkan kondisi tanpa gerak.
Oleh karena pengaruh gaya gravitasi, partikel dengan densitas lebih besar
dari densitas cairan di sekelilingnya akan bergerak ke bawah (mengendap).
Sedangkan partikel dengan densitas lebih kecil akan bergerak ke atas (flotasi).
Dengan pengertian ini, air baku akan tertahan baik pada lapisan busa di
permukaan atau pada lapisan endapan pada dasar tangki / bak. Pada akhirnya, air
yang meninggalkan tangki / bak ini berada dalam kondisi jernih.
Berbagai tipe sedimentasi diantaranya antara lain sebagai berikut:
a. Sedimentasi Tipe I
Merupakan pengendapan partikel diskret, yaitu partikel yang
mengendap bebas secara individual tanpa adanya interaksi antar partikel.
b. Sedimentasi Tipe II
Adalah pengendapan partikel flokulan dalam suspensi encer,
dimana selama pengendapan terjadi saling interaksi antar partikel. Selama dalam
operasi pengendapan, ukuran partikel flokulan bertambah besar sehingga
kecepatannya juga meningkat.
c. Sedimentasi Tipe III
Adalah pengendapan partikel dengan konsentrasi yang lebih
pekat, dimana antar partikel secara bersama-sama saling menahan pengendapan
partikel lain disekitarnya. Karena itu, pengendapan terjadi secara bersama-sama
sebagai sebuah zona dengan kecepatan yang konstan.
d. Sedimentasi Tipe IV
Merupakan kelanjutan dari sedimentasi tipe III, dimana
terjadi pemampatan (kompresi) massa partikel hingga diperoleh konsentrasi
lumpur yang tinggi.
2.2 Flokulasi dan Koagulasi
Flokulasi adalah proses pembentukan flok (penggabungan partikel-partikel
halus membentuk partikel yang lebih besar) atau proses penggumpalan bahan
terlarut, kolois dan yang tidak dapat mengendap dalam air. Koagulasi adalah
proses pembubuhan bahan kimia (koagulan) kedalam air yang akan diolah. Uji
koagulasi dan flokulasi dilaksanakan untuk menentukan dosis bahan-bahan kimia
dan persyaratan yang digunakan untuk memperoleh hasil yang optimum.
Pengaruh Flokulasi Pada Sedimentasi
Efek flokulasi yang menyeluruh adalah menciptakan penggabungan
partikel-partikel halus menjadi partikel yang lebih besar sehingga mudah
diendapkan. Penggabungan antara partikel-partikel dapat terjadi apabila ada
kontak antara partikel tersebut. Kontak partikel dapat terjadi dengan cara-cara
berikut:
1. Kontak yang disebabkan oleh gerak
Brown (gerak acak partikel koloid dalam medium pendispersi).
2. Kontak yang disebabkan atau
dihasilkan oleh gerakan cairan itu sendiri akibat adanya pengadukan.
3. Kontak yang dihasilkan oleh partikel
yang mengendap yaitu dengan adanya tumbukan antara partikel yang mempunyai
kecepatan pengendapan lebih besar dengan partikel yang mempunyai kecepatan
pengendapan lebih kecil.
2.3 Bahan-bahan Kimia yang Digunakan
2.3.1
Tawas
Tawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan.
Karena bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh di pasaran serta mudah
penyimpanannya. Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity (kekeruhan)
air baku. Semakin turbidity air baku, maka semakin besar jumlah tawas yang
dibutuhkan.
2.3.2
Kapur
Pengaruh penambahan kapur akan menaikkan pH dan bereaksi dengan
bikarbonat membentuk endapan CaCO3. Bila kapur yang ditambahkan cukup banyak,
sehingga pH = 10,5 maka akan membentuk endapan Mg(OH)2. Kelebihan ion Ca pada
pH tinggi dapat diendapkan dengan penambahan soda abu.
2.4 Konsentrasi Suspensi
Semakin tinggi konsentrasi maka akan semakin rendah laju turunnya garis
padatan akibat besarnya kecepatan cairan yang dipindahkan dan semakin besarnya
gradien kecepatan dalam fluida. Konsolidasi (pemampatan) akhir sedimen adalah
bagian proses yang lebih lambat karena cairan yang dipindahkan harus mengalir
melalui celah-celah sempit antar partikel.
III.
ALAT
DAN BAHAN
3.1 Alat
3.1.1
Seperangkat
alat sedimentasi batch 1 buah
3.1.2
Neraca
digital 1 buah
3.1.3
Gelas
kimia 50 ml 4 buah
3.1.4
Gelas
kimia 250 ml 4 buah
3.1.5
Gelas
kimia 500 ml 2 buah
3.1.6
Spatula
1 buah
3.2 Bahan
3.2.1
Kapur
(CaCO3)
3.2.2
Air
(H2O)
3.2.3
Aluminium
Sulfat (AL2(SO4)3)
IV.
PROSEDUR
KERJA
4.1 Percobaan tanpa menggunakan flokulan
dengan pengadukan manual
4.1.1
Diayak
kapur yang akan digunakan dan ditimbang kapur sebanyak 12,5 gr, 37,5 gr, 50 gr
dan 62,5 gr. Kemudian dipindahkan kedalam tabung pengendap.
4.1.2
Ditambahkan
air hingga mencapai ketinggian 30 cm.
4.1.3
Dikocok
campuran dengan cara memutar tabung 90° sebanyak 10 kali kemudian didiamkan.
4.1.4
Diamati
dan dicatat ketinggian suspensi selama 1 menit hingga konstan.
4.2 Percobaan menggunakan flokulan dengan
pengadukan manual
4.2.1
Ditambahkan
air hingga mencapai ketinggian 30 cm.
4.2.2
Dimasukkan
1 gram flokulan (aluminium sulfat) kedalam tabung pengendap yang telah berisi
campuran air-kapur.
4.2.3
Dikocok
campuran dengan cara memutar tabung 90° sebanyak 10 kali kemudian didiamkan.
4.2.4
Diamati
dan dicatat ketinggian suspensi setiap 1 menit hingga konstan.
V.
DATA
PENGAMATAN
5.1 Data hasil percobaan secara manual
tanpa penambahan flokulan
|
Waktu (menit)
|
Ketinggian zona sedimen (D) cm
|
|
12,5 gr CaCO3
|
37,5 gr CaCO3
|
50 gr CaCO3
|
62,5 gr CaCO3
|
|
0
|
1
|
3
|
3,5
|
4
|
|
1
|
1,5
|
4
|
3,5
|
4,2
|
|
2
|
1,5
|
6
|
4
|
4,5
|
|
3
|
1,2
|
6
|
8,6
|
9
|
|
4
|
1,2
|
6,1
|
8,5
|
9,5
|
|
5
|
1,2
|
5,5
|
8,2
|
10
|
|
6
|
0,8
|
4,5
|
7
|
8,5
|
|
7
|
0,7
|
4,3
|
6,8
|
8
|
|
8
|
0,6
|
4
|
6,5
|
7,8
|
|
9
|
0,6
|
3,9
|
6,4
|
7,5
|
|
10
|
0,6
|
3,8
|
6,2
|
7
|
|
11
|
0,5
|
3,6
|
5,9
|
6,9
|
|
12
|
0,5
|
3,5
|
5,5
|
6,7
|
|
13
|
0,5
|
3,3
|
5,5
|
6,7
|
|
14
|
0,5
|
3
|
5,5
|
6,7
|
|
15
|
0,5
|
3
|
5,5
|
6,5
|
5.2 Data hasil percobaan secara manual
dengan penambahan 1 gram flokulan
|
Waktu (menit)
|
Ketinggian zona sedimen (D) cm
|
|
12,5 gr CaCO3
|
37,5 gr CaCO3
|
50 gr CaCO3
|
62,5 gr CaCO3
|
|
0
|
0,2
|
3,2
|
3,4
|
3,7
|
|
1
|
1
|
6
|
10
|
15
|
|
2
|
1
|
5,8
|
8,5
|
12,5
|
|
3
|
0,6
|
5,4
|
8
|
11,2
|
|
4
|
0,6
|
4,8
|
7
|
10
|
|
5
|
0,5
|
4,4
|
7
|
10
|
|
6
|
0,5
|
4
|
7
|
10
|
|
7
|
0,5
|
3,9
|
6,5
|
9,5
|
|
8
|
0,5
|
3,7
|
6,5
|
9
|
|
9
|
0,5
|
3,5
|
6,5
|
9
|
5.3 Perhitungan
5.3.1
Mencari
volume
V = ¼ x π x D2 x tinggi tabung
= ¼ x 3,14 x 62 x 30 = 847,8 cm3 = 0,8478 L
5.3.2
Mencari
konsentrasi (CaCO3) tanpa menggunakan flokulan
a.
12,5
gram
CaCO3 = n / V
n =
gram / Mr
=
12,5 gram / 100 gr/mol = 0,125 mol
[CaCO3] = 0,125 mol / 0,8478 L = 0,1474 M
b.
37,5
gram
CaCO3 = n / V
n =
gram / Mr
=
37,5 gram / 100 gr/mol = 0,375 mol
[CaCO3] = 0,375 mol / 0,8478 L = 0,442 M
c.
50
gram
CaCO3 = n / V
n =
gram / Mr
= 50
gram / 100 gr/mol = 0,5 mol
[CaCO3] = 0,5 mol / 100 L = 0,005 M
d.
62,5
gram
CaCO3 = n / V
n =
gram / Mr
=
62,5 gram / 100 gr/mol = 0,625 mol
[CaCO3] = 0,625 mol / 100 L = 0,00625 M
VI.
PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini dilakukan percobaan “Sedimentasi” dengan sistem
batch. Alat yang digunakan yaitu selang berukuran panjang 50 cm dan berdiameter
6 cm. Pertama-tama mengayak kapur lalu menimbang masing-masing 12,5 gr, 37,5
gr, 50 gr dan 62,5 gr. Setelah ditambahkan air hingga 30 cm, tabung ditutup
lalu dikocok dengan cara memutar tabung 90° sebanyak 10 kali lalu didiamkan.
Kemudian diamati dan dicatat ketinggian suspensi setiap setiap 1 menit hingga konstan.
Pada saat kapur diberi air dan dikocok, ketinggian zona sedimen
berubah-ubah. 12,5 gr CaCO3 mengalami penurunan ketinggian, 37,5 gr CaCO3 tidak
mengalami perubahan ketinggian, sedangkan 50 gr dan 62,5 gr CaCO3 mengalami
kenaikan ketinggian dari tinggi semula. Langkah selanjutnya ialah menambahkan
koagulan yaitu 1 gram tawas kepada tabung tersebut lalu dikocok dan didiamkan.
Setelah ditambahkan tawas, semua tabung mengalami kenaikan ketinggian dari
tinggi semula lalu perlahan-lahan semakin menurun. Ini menunjukkan bahwa lebih
banyak suspensi yang terendapkan dibanding tidak menggunakan tawas.
Proses sedimentasi dilakukan untuk memisahkan partikel zat padat dari
fluida yang terkandung didalamnya. Dan dalam jangka waktu tertentu akan
terbentuk beberapa lapisan. Lapisan pertama adalah lapisan jernih, selanjutnya
lapisan yang terdiri dari beberapa ukuran partikel dan yang paling bawah adalah
lapisan partikel kasar. Namun, lapisan paling atas tidaklah jernih tetapi masih
ada partikel halus yang melayang-layang didalamnya. Dan untuk mengendapkannya,
membutuhkan waktu yang lama.
Untuk menghitung kecepatan sedimentasi, ada dua cara yang dapat
digunakan. Pertama dengan menentukan nilai slope (gradien) dari grafik tinggi
endapan versus waktu nilai slope, menyatakan besarnya kecepatan pengendapan. Cara
lain yaitu dimana dapat diketahui berapa besar kecepatan pengendapan dari
setiap rentang waktu. Nilai konstanta sedimentasi untuk setiap variasi dapat
ditentukan dari grafik.
Berdasarkan grafik hubungan antara tinggi endapan dengan waktu terlihat
jelas bahwa semakin besar konsentrasi CaCO3, kecepatan pengendapan semakin
kecil. Hal ini disebabkan karena flok yang terbentuk lebih banyak sehingga pada
proses pengendapan membutuhkan waktu yang lama untuk mencapai ketinggian yang
konstan. Sedangkan waktu yang dibutuhkan dari pengendapan dengan tambahan
flokulan berupa tawas, mengalami waktu yang lebih singkat dibanding pengendapan
tanpa tambahan flokulan.
VII.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian, perhitungan dan pengolahan data yang telah
dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal antara lain:
7.1 Laju sedimentasi sangat dipengaruhi
oleh penambahan flokulan dan tidak adanya penambahan flokulan dalam proses
pengendapan sistem batch dalam tabung berbentuk silinder.
7.2 Konsentrasi padatan cenderung
berpengaruh terhadap kecepatan pengendapan. Semakin kecil konsentrasinya,
semakin cepat waktu yang dibutuhkan dalam proses pengendapan.
VIII.
DAFTAR
PUSTAKA
Thahir,
R dan Arifin. 2014. Praktikum Analisis Limbah. Samarinda : POLNES PDD AK
PASER
