You're Reading a Free Preview
Page 3 is not shown in this preview.
Tahukah kalian bagaimana air mineral yang setiap hari kita minum dikatakan aman untuk dikonsumsi? Padahal zat-zat yang ada di alam umumnya masih tercampur dengan zat-zat lainnya. Untuk itulah diperlukan pengolahan air yang bertujuan menghasilkan air yang memenuhi standar kesehatan. Pengolahan air yang dilakukan ini harus terlebih dahulu melalui sebuah metode, yang dipanggil metode pemisahan campuran.
Campuran sendiri memiliki sifat fisika seperti ukuran partikel, berat molekul, dan titik didih. Oleh karena itu, campuran dapat dipisahkan berdasarkan sifat fisiknya tersebut.
Ada beberapa metode yang digunakan untuk memisahkan campuran berdasarkan sifat fisikanya, yaitu metode penyaringan (filtrasi), metode pengkristalan (kristalisasi), metode penyubliman (sublimasi), kromatografi, dan penyulingan (distilasi).
Dalam artikel kali ini, kita akan bahas satu persatu mengenai metode pemisahan camputan tersebut:
- Metode Penyaringan (Filtrasi)
Penyaringan adalah metode yang digunakan untuk memisahkan cairan dan padatan yang tidak larut dalam cairan dengan melewatkannya pada saringan berpori. Umumnya, campuran disaring menggunakan kertas saring yang ditaruh dalam corong gelas.
Padatan dengan ukuran partikel besar yang tidak larut akan tertinggal di kertas saring sedangkan cairan dengan ukuran partikel lebih kecil dari pori-pori kertas saring akan melewati kertas saring. Padatan yang tertinggal di kertas saring disebut residu dan cairan yang dapat melewati kertas saring disebut filtrate.
(Baca juga: Mengenal 4 Macam Hukum Gas)
Contohnya: memisahkan air the dari batang dan daun teh dengan menggunakan penyaring teh.
- Pengkristalan (kristalisasi)
Kristalisasi adalah cara pemisahan campuran antara zat padat terlarut dalam larutan dengan cara menguapkan pelarutnya. Contohnya, membuat garam dapur dari air laut. Prosesnya memerlukan terik matahari untuk menguapkan air laut yang terdapat dalam tambak-tambak garam di pinggir pantai.
Metode pemisahan campuran yang satu ini adalah cara pemisahan campuran antara zat padat dengan zat padat yang mudah menyublim. Prinsip kerja sublimasi adalah mengubah zat padat menjadi gas dengan dipanaskan. Lalu gas yang terbentuk segera didinginkan sehingga gas berubah menjadi Kristal padat kembali.
Contohnya, memisahkan kapur barus yang bercampur dengan pasir. Pemisahan ini dilakukan dengan memanaskan campuran kapur barus yang kotor sehingga kapur barusnya menguap sedangkan pasirnya tidak ikut menguap. Selanjutnya uap kapur barus didinginkan sehingga uap kapur barus menyublim berubah menjadi kristal kapur barus yang berwarna putih.
Kromatografi adalah cara pemisahan campuran berdasarkan perbedaan koefisien difusi atau kecepatan perambatan dari komponen-komponen zat dalam suatu medium tertentu. Pada kromatografi komponen-komponen zat akan dipisahkan antara dua buah fase yaitu fase diam dan fase gerak.
Distilasi adalah proses pemisahan campuran antara zat cair dengan zat cair berdasarkan perbedaan titik didihnya. Penyulingan bertingkat digunakan untuk pengolahan minyak bumi sehingga dapat memisahkan minyak bumi menjadi fraksi-fraksi minyak bumi seperti LPG, bensin, minyak tanah, solar, lilin, maupun aspal.
Teknik yang digunakan untuk melakukan pemisahan minyak bumi adalah destilasi bertingkat. Destilasi atau penyulingan merupakan suatu teknik yang dilakukan untuk memisahkan campuran kimia berdasarkan kecepatan penguapan. Sedangkan destilasi bertingkat adalah teknik destilasi yang dilakukan dengan beberapa kali kenaikan suhu untuk memisahkan beberapa campuran berbeda yang terkandung. minyak bumi yang memiliki banyak kandungan campuran di dalamnya cocok dipisahkan menggunakan teknik tersebut. Dengan demikian, jawaban yang benar adalah B.
Pemisahan campuran yang dilakukan untuk Memisahkan bensin dari minyak mentah adalah distilasi bertingkat. Bensin di peroleh pada tahapan distilasi bertingkat tahap 1 fraksi ke dua.
Pengolahan minyak bumi tahap pertama dilakukan dengan distilasi bertingkat, yaitu proses distilasi berulang-ulang, sehingga didapatkan berbagai macam hasil berdasarkan perbedaan titik didihnya. Hasil pada proses distilasi bertingkat ini meliputi:
- Fraksi pertama menghasilkan gas yang pada akhirnya dicairkan kembali dan dikenal dengan nama elpiji atau LPG (Liquefied Petroleum Gas). LPG digunakan untuk bahan bakar kompor gas dan mobil BBG, atau diolah lebih lanjut menjadi bahan kimia lainnya.
- Fraksi kedua disebut nafta (gas bumi). Nafta tidak dapat langsung digunakan, tetapi diolah lebih lanjut pada tahap kedua menjadi bensin (premium) atau bahan petrokimia yang lain. Nafta sering disebut juga sebagai bensin berat.
- Fraksi ketiga atau fraksi tengah, selanjutnya dibuat menjadi kerosin (minyak tanah) dan avtur (bahan bakar pesawat jet).
- Fraksi keempat sering disebut solar yang digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.
- Fraksi kelima atau disebut juga residu yang berisi hidrokarbon rantai panjang dan dapat diolah lebih lanjut pada tahap kedua menjadi berbagai senyawa karbon lainnya, dan sisanya sebagai aspal dan lilin.
Dengan demikian Pemisahan campuran yang dilakukan untuk Memisahkan bensin dari minyak mentah adalah distilasi bertingkat.
Pada proses penyulingan minyak mentah, terdapat 5 fraksi produk yang dihasilkan, yaitu: refinery gas (banyak mengandung metana, etana, dan hidrogen), light distillates (LPG, gasoline, naptha), middle distillates (kerosene, diesel oil), heavy distillates (fuel oil), dan residuum (lubricating oils, wax, tar). Tiap kategori dari bahan bakar ini memiliki boiling point pada kisaran temperatur yang berbeda-beda, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
a. Proses Pemisahan (Separation Processes)
Unit operasi yang digunakan dalam penyulingan minyak biasanya sederhana tetapi yang kompleks adalahinterkoneksi dan interaksinya. Proses pemisahan tersebut adalah :
- Destilasi
- Absorpsi
- Adsorpsi
- Filtrasi
- Kristalisasi
- Ekstraksi
1. Distilasi
Penyulingan atau Destilasi adalah teknik pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih larutan. Penyulingan terfraksi digunakan untuk solusi memiliki perbedaan titik didih tidak terlalu jauh dari sekitar 30oC atau lebih. Dasar pemisahan suatu campuran dengan penyulingan adalah perbedaan titik didih dari dua atau lebih cairan jika campuran dipanaskan, komponen titik didih lebih rendah akan menguap terlebih dahulu. Dengan mengatur suhu dengan hati-hati,kita dapat menguapkan dan kemudian mengembunkan komponen secara bertahap.
Ada 5 jenis distilasi yang akan dibahas disini, yaitu distilasi bertingkat, distilasi sederhana, distilasi fraksionasi, distilasi uap, dan distilasi vakum. Selain itu ada pula distilasi ekstraktif dan distilasi azeotropic homogenous, distilasi dengan menggunakan garam berion, distilasi pressure-swing, serta distilasi reaktif.
a. Destilasi Bertingkat
Dalam proses distilasi bertingkat, minyak mentah tidak dipisahkan menjadi komponen-komponen murni, melainkan ke dalam fraksi-fraksi, yakni kelompok-kelompok yang mempunyai kisaran titik didih tertentu. Hal ini dikarenakan jenis komponen hidrokarbon begitu banyak dan isomer-isomer hidrokarbon mempunyai titik didih yang berdekatan.
Proses distilasi bertingkat ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
– Minyak mentah dipanaskan dalam boiler menggunakan uap air bertekanan tinggi sampai suhu ~600oC. Uap minyak mentah yang dihasilkan kemudian dialirkan ke bagian bawah menara/tanur distilasi.
– Dalam menara distilasi, uap minyak mentah bergerak ke atas melewati pelat-pelat (tray). Setiap pelat memiliki banyak lubang yang dilengkapi dengan tutup gelembung (bubble cap) yang memungkinkan uap lewat.
– Dalam pergerakannya, uap minyak mentah akan menjadi dingin. Sebagian uap akan mencapai ketinggian di mana uap tersebut akan terkondensasi membentuk zat cair. Zat cair yang diperoleh dalam suatu kisaran suhu tertentu ini disebut fraksi.
– Fraksi yang mengandung senyawa-senyawa dengan titik didih tinggi akan terkondensasi di bagian bawah menara distilasi. Sedangkan fraksi senyawa-senyawa dengan titik didih rendah akan terkondensasi di bagian atas menara.
b. Distilasi Sederhana
Pada distilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan titik didih yang jauh atau dengan salah satu komponen bersifat volatil. Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap lebih dulu. Selain perbedaan titik didih, juga perbedaan kevolatilan, yaitu kecenderungan sebuah substansi untuk menjadi gas. Distilasi ini dilakukan pada tekanan atmosfer. Aplikasi distilasi sederhana digunakan untuk memisahkan campuran air dan alkohol.
c. Distilasi Fraksionisasi
Fungsi distilasi fraksionasi adalah memisahkan komponen-komponen cair, dua atau lebih, dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Distilasi ini juga dapat digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik didih kurang dari 20 °C dan bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan tekanan rendah.[6] Aplikasi dari distilasi jenis ini digunakan pada industri minyak mentah, untuk memisahkan komponen-komponen dalam minyak mentah[7]
Perbedaan distilasi fraksionasi dan distilasi sederhana adalah adanya kolom fraksionasi.[5] Di kolom ini terjadi pemanasan secara bertahap dengan suhu yang berbeda-beda pada setiap platnya[8]. Pemanasan yang berbeda-beda ini bertujuan untuk pemurnian distilat yang lebih dari plat-plat di bawahnya.[8] Semakin ke atas, semakin tidak volatil cairannya.[8]
d. Distilasi Uap
Distilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang memiliki titik didih mencapai 200 °C atau lebih. Distilasi uap dapat menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100 °C dalam tekanan atmosfer dengan menggunakan uap atau air mendidih. Sifat yang fundamental dari distilasi uap adalah dapat mendistilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-masing senyawa campurannya. Selain itu distilasi uap dapat digunakan untuk campuran yang tidak larut dalam air di semua temperatur, tapi dapat didistilasi dengan air. Aplikasi dari distilasi uap adalah untuk mengekstrak beberapa produk alam seperti minyak eucalyptus dari eucalyptus, minyak sitrus dari lemon atau jeruk, dan untuk ekstraksi minyak parfum dari tumbuhan.
Campuran dipanaskan melalui uap air yang dialirkan ke dalam campuran dan mungkin ditambah juga dengan pemanasan.[8] Uap dari campuran akan naik ke atas menuju ke kondensor dan akhirnya masuk ke labu distilat.[8]
e. Distilasi Vakum
Distilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang memiliki titik didih di atas 150 °C.[6] Metode distilasi ini tidak dapat digunakan pada pelarut dengan titik didih yang rendah jika kondensornya menggunakan air dingin, karena komponen yang menguap tidak dapat dikondensasi oleh air.[6] Untuk mengurangi tekanan digunakan pompa vakum atau aspirator.[6] Aspirator berfungsi sebagai penurun tekanan pada sistem distilasi ini.[6]
Tujuan dari percobaan penyulingan ini adalah untuk menentukan konsentrasi maksimum yang dapat diperoleh destilat, menentukan HETP (tinggi setara dengan piring teoretis) di total refluks, dan menentukan jumlah minimum tahap (Nmin) pada total reflux. HETP adalah panjang lapangan (kolom panjang) dibagi dengan jumlah potongan teoretis, bertekad untuk mengetahui efisiensi kolom penyulingan. Prinsip ini didasarkan pada Undang-Undang Roult tekanan uap pada solusi ideal pada temperatur tertentu sebanding dengan tekanan uap dikalikan dengan fraksi murni murni. Dan Dalton’s Law adalah tekanan ideal dalam campuran gas sama dengan tekanan parsial setiap komponen.
2. Absorpsi
Umumnya digunakan untuk memisahkan zat yang bertitik didih tinggi dengan gas. Minyak gas digunakan untuk menyerap gasolin alami dari gas-gas basah. Gas-gas dikeluarkan dari tank penyimpanan gas sebagai hasil dari pemanasan matahari yang kemudian diserap ulang oleh tanaman.
Steam stripping pada umumnya digunakan untuk mengabsorpsi hidrokarbon fraksi ringan dan memperbaiki kapasitas absorpsi minyak gas. Proses ini dilakukan terutama dalam hal-hal sebagai berikut:
Untuk mendapatkan fraksi-fraksi gasolin alami yang dapat dicampurkan pada bensin.
– Untuk pemisahan gas-gas rekahan dalam suatu fraksi yang sangat ringan (misalnya fraksi yang terdiri dari zat hidrogen, metana, etana) dan fraksi yang lebih berat yaitu yang mempunyai komponen-komponen yang lebih tinggi.
– Untuk menghasilkan bensin-bensin yang dapat dipakai dari berbagai gas ampas dari suatu instalasi penghalus.
3. Adsorpsi
Adsorpsi atau penjerapan adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas , terikat kepada suatu padatan atau cairan (zat penjerap, adsorben) dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis atau film (zat terjerap, adsorbat) pada permukaannya. Proses adsorpsi digunakan untuk memperoleh material berat dari gas. Pemakaian terpenting proses adsorpsi pada perindustrian minyak adalah:
– Untuk mendapatkan bagian-bagian berisi bensin (natural gasoline) dari gas-gas buni, dalam hal ini digunakan arang aktif.
– Untuk menghilangkan bagian-bagian yang memberikan warna dan hal-hal lain yang tidak dikehendaki dari minyak, digunakan tanah liat untuk menghilangkan warna dan bauxiet (biji oksida-aluminium).
4. Filtrasi
Digunakan untuk memindahkan endapan lilin dari lilin yang mengandung destilat. Filtrasi dengan tanah liat digunakan untuk decolorisasi fraksi.
5. Kristalisasi
Sebelum di filtrasi lilin harus dikristalisasi untuk menyesuaikan ukuran kristal dengan cooling dan stirring. Lilin yang tidak diinginkan dipindahkan dan menjadi lilin mikrokristalin yang diperdagangkan. Kristalisasi adalah proses pembentukan bahan padat dari pengendapan larutan, melt (campuran leleh), atau lebih jarang pengendapan langsung dari gas. Kristalisasi juga merupakan teknik pemisahan kimia antara bahan padat-cair, di mana terjadi perpindahan massa (mass transfer) dari suat zat terlarut (solute) dari cairan larutan ke fase kristal padat.
Sumber: //niisa021010.blogspot.co.id/