ANALISA BAHAN BAKU KESIMPULAN Prinsip Metode Pengapungan Batang Buoyancy Weighing-Bar Method

21

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 ANALISA BAHAN BAKU

Pada penelitian ini digunakan biodiesel dan gliserol sebagai bahan baku. Biodiesel yang digunakan adalah biodiesel yang diproduksi dari minyak sawit hasil olahan dari Pusat Penelitian Kelapa Sawit PPKS sedangkan gliserol yang digunakan adalah gliserol pa dari MERCK. Gambar 4.1 Kromatogram Hasil Analisis Gas Chromatography Komposisi Biodiesel dari PPKS Gambar 4.1 merupakan hasil Gas Chromatography GC dari biodiesel.Berdasarkan hasil analisis Gas Chromatography persentase biodesel adalah sebesar 99,845. Universitas Sumatera Utara 22

4.2 APLIKASI BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD

BWM TERHADAP WAKTU PEMISAHAN DENGAN PENGARUH PERBANDINGAN KONSENTRASIBIODIESEL-GLISEROL Pada penelitian ini proses pemisahan biodiesel dan gliserol yang terjadi diakibatkan gravitasi dimana bergeraknya gelembungdroplet ke atas sebagai akibat nilai densitas yang lebih rendah dari nilai densitas lingkungannya [7]. Gambar 4.2,4.3 dan 4.4 menunjukkan pengaruh waktu pemisahan terhadap massa batang untuk masing-masing perbandingan konsentrasi 95 : 5, 50 : 50, 5 : 95 dengan suhu 30 C dan 60 C. Gambar 4.2 Pengaruh Waktu Terhadap Massa Batang pada konsentrasi 95 biodiesel : 5 gliserol pada suhu 30 C dan 60 C Gambar 4.2 menunjukkan grafik antara massa batang dengan waktu dengan rasio perbandingan biodiesel dan gliserol 95 : 5 pada suhu 30 C dan 60 C. Gambar 4.2 menunjukkan bahwa pada suhu 30 Cmassa batang meningkat cepat mulai menit 0 hingga menit ke-25. Hal ini karena gelembungdroplet gliserol yang lebih berat sudah turun dan mengendap di bawah batang dan tersisa gelembungdroplet gliserol yang lebih kecil yang juga mengendap secara perlahan- lahan sehingga massa batang meningkat secara perlahan hingga konstan sampai menit ke-40 sedangkan pada suhu 60 C menunjukkan bahwa massa batang 672.000 674.000 676.000 678.000 680.000 682.000 684.000 686.000 688.000 10 20 30 40 50 Suhu 60 Suhu 30 Massa B at ang 10 -7 kg waktu menit Universitas Sumatera Utara 23 meningkat cepat mulai menit 0 hingga menit ke-15. Hal ini karena gelembungdroplet gliserol yang lebih berat sudah turun dan mengendap di bawah batang dan tersisa gelembungdroplet gliserol yang lebih kecil yang juga mengendap secara perlahan-lahan sehingga massa batang meningkat secara perlahan hingga konstan sampai menit ke-45. Setelah semua gliserol mengendap di bawah dan massa batang menjadi konstan yang menunjukkan bahwa biodiesel dan gliserol sudah terpisah. Perubahan massa jelas terlihat karena gelembung biodiesel bergerak ke atas ketika proses pemisahan terjadi akibat dari nilai densitas biodiesel lebih rendah dibandingkan nilai densitas gliserol sehingga dapat dinyatakan fasa gliserol terdispersi didalam fasa biodiesel [7]. Untuk mengetahui biodiesel dan gliserol sudah terpisah dengan sempurna digunakan metode Gas Chromatography untuk menguji kadar kemurnian biodiesel. Dengan menggunakan metode Gas Chromatography diperoleh kadar biodiesel pada menit ke-25 sebesar 98,1752 dan pada menit ke-40 sebesar 98,9071 untuk suhu 30 C dan pada menit ke-30 sebesar 96,8008 dan pada menit ke-45 sebesar dan 97,9402 untuk suhu 60 C. Hasil kemurnian yang diperoleh oleh Gas Chromatography menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu maka viskositas dan densitas akan semakin kecil yang menyebabkan campuran akan menimbulkan sejumlah gesekan antar bagian atau lapisan cairan yang bergerak satu terhadap yang lainnya sehingga dapat memberikan penurunan kemurnian. Jika dibandingkan dengan kadar biodiesel sebelum disuspensi dengan gliserol yaitu sebesar 99,8450, maka hasil yang diperoleh ini hanya memiliki galat operasional sebesar 0,93 dan 1,9 untuk suhu 30 C dan 60 C yang dikarenakan kurangnya ketelitian dalam pengambilan sampel untuk di uji. Hasil yang diperoleh ini juga sesuai dengan SNI tentang kemurnian biodieel sebesar 96,5. Dengan demikian dapat dikorfirmasi Metode Pengapungan Batang ini dapat digunakan untuk memperkirakan waktu terbaik pemisahan biodiesel dan gliserol dengan rasio perbandingan 95 : 5 pada suhu 30 C dan 60 C. Universitas Sumatera Utara 24 Gambar 4.3 Pengaruh Waktu Terhadap Massa Batang Pada Konsentrasi 50 Biodiesel : 50 Gliserol Pada Suhu 30 C dan 60 C Gambar 4.3 menunjukkan grafik antara massa batang dengan waktu dengan rasio perbandingan biodiesel dan gliserol 50 : 50 pada suhu 30 C dan 60 C. Gambar 4.3 menunjukkan bahwa pada suhu 30 Cmassa batang meningkat cepat mulai menit 0 hingga menit ke-10. Hal ini karena gelembungdroplet gliserol yang lebih berat sudah turun dan mengendap di bawah batang dan tersisa gelembungdroplet gliserol yang lebih kecil yang juga mengendap secara perlahan- lahan sehingga massa batang meningkat secara perlahan hingga konstan sampai menit ke-40 sedangkan pada suhu 60 C menunjukkan bahwa massa batang meningkat cepat mulai menit 0 hingga menit ke-15. Hal ini karena gelembungdroplet gliserol yang lebih berat sudah turun dan mengendap di bawah batang dan tersisa gelembungdroplet gliserol yang lebih kecil yang juga mengendap secara perlahan-lahan sehingga massa batang meningkat secara perlahan hingga konstan sampai menit ke-45. Setelah semua gliserol mengendap di bawah dan massa batang menjadi konstan yang menunjukkan bahwa biodiesel dan gliserol sudah terpisah. Perubahan massa jelas terlihat karena gelembung biodiesel bergerak ke atas ketika proses pemisahan terjadi akibat dari nilai densitas biodiesel lebih rendah dibandingkan nilai densitas gliserol sehingga dapat dinyatakan fasa gliserol terdispersi didalam fasa biodiesel [7]. Untuk mengetahui biodiesel dan gliserol sudah terpisah dengan sempurna digunakan metode Gas Chromatography untuk menguji 610000 620000 630000 640000 650000 660000 670000 680000 10 20 30 40 50 Suhu 60 Suhu 30 Massa B at ang 10 -7 kg waktu menit Universitas Sumatera Utara 25 kadar kemurnian biodiesel. Dengan menggunakan metode Gas Chromatography diperoleh kadar biodiesel pada menit pada menit ke-40 sebesar 97,9301 untuk suhu 30 C dan pada menit ke-45 sebesar 96,8886 untuk suhu 60 C. Hasil kemurnian yang diperoleh oleh Gas Chromatography menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu maka viskositas dan densitas akan semakin kecil yang menyebabkan campuran akan menimbulkan sejumlah gesekan antar bagian atau lapisan cairan yang bergerak satu terhadap yang lainnya sehingga dapat memberikan penurunan kemurnian. Jika dibandingkan dengan kadar biodiesel sebelum disuspensi dengan gliserol yaitu sebesar 99,8450, maka hasil yang diperoleh ini hanya memiliki galat operasional sebesar 1,9 dan 2,96 untuk suhu 30 C dan 60 C yang dikarenakan kurangnya ketelitian dalam pengambilan sampel untuk di uji. Hasil yang diperoleh ini juga sesuai dengan SNI tentang kemurnian biodieel sebesar 96,5. Hal ini dapat disimpulkan Metode Pengapungan Batang ini dapat digunakan untuk memperkirakan waktu terbaik pemisahan biodiesel dan gliserol dengan rasio perbandingan 50 : 50 pada suhu 30 C dan 60 C. Gambar 4.4 Pengaruh Waktu Terhadap Massa Batang Pada Konsentrasi 5 Biodiesel : 95 Gliserol Pada Suhu 30 C dan 60 C Gambar 4.4 menunjukkan grafik antara massa batang dengan waktu dengan 584250 584300 584350 584400 584450 584500 584550 10 20 30 40 50 60 suhu 60 suhu 30 Massa B at ang 10 -7 kg waktu menit Universitas Sumatera Utara 26 rasio perbandingan biodiesel dan gliserol 5 : 95 pada suhu 30 C dan 60 C. Gambar 4.4 menunjukkan bahwa pada suhu massa batang menurun dengan cepat karena gelembungdroplet biodiesel yang ringan telah mengapung ke atas dan gelembungdroplet gliserol yang berat sudah mengendap di bawah sampai menit ke- 40 dimana pada menit ke-50 pada suhu 30 C dan 60 C semua gliserol menetap di ujung bawah batang dan kemudian massa batang menjadi konstan yang menunjukkan bahwa biodiesel dan gliserol sudah terpisah. Perubahan massa jelas terlihat karena tetesan biodiesel bergerak ke atas ketika proses pemisahan terjadi akibat dari nilai densitas biodiesel lebih rendah dibandingkan nilai densitas gliserol sehingga dapat dinyatakan fasa biodiesel terdispersi didalam fasa gliserol. Untuk mengetahui biodiesel dan gliserol sudah terpisah dengan sempurna digunakan metode Gas Chromatography sebagai pembanding untuk memperoleh kadar kemurnian biodiesel. Dengan menggunakan metode Gas Chromatography diperoleh kadar biodiesel pada suhu 30 C menit ke-50 sebesar 97,0022 dan pada suhu 60 C menit ke-50 sebesar 95,3182 . Hasil kemurnian yang diperoleh oleh Gas Chromatography menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu maka viskositas dan densitas akan semakin kecil yang menyebabkan campuran akan menimbulkan sejumlah gesekan antar bagian atau lapisan cairan yang bergerak satu terhadap yang lainnya sehingga dapat memberikan penurunan kemurnian. Dari lamanya waktu pemisahan biodiesel dan gliserol tampak bahwa semakin besar perbandingan konsentrasi biodiesel maka semakin cepat waktu pemisahan biodiesel dan gliserol, karena perbandingan konsentrasi yang besar memberikan kecepatan pemisahan yang maksimum [17]. Jika dibandingkan dengan kadar biodiesel sebelum disuspensi dengan gliserol yaitu sebesar 99,8450, maka hasil yang diperoleh ini hanya memiliki galat sebesar 2,84. Hasil yang diperoleh ini juga sesuai dengan SNI tentang kemurnian biodieel sebesar 96,5. Dengan demikian dapat dikorfirmasi bahwa konsentrasi 95 biodiesel dan 5 gliserol adalah konsentrasi terbaik untuk memperkirakan waktu terbaik pemisahan biodiesel dan gliserol pada suhu 30 C dan 60 C. . Universitas Sumatera Utara 27 43 APLIKASI BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD BWM TERHADAP ESTIMASI DISTRIBUSI DROPLET SIZE Dari hasil yang diperoleh dengan perbandingan massa batang terhadap waktu dengan rasio konsentrasi 95 biodiesel : 5 gliserol dan 5 biodiesel : 95 gliserol terlihat pada grafik gambar 4.3 dan grafik gambar 4.4 dapat memberikan estimasi droplet size, dimana dari hasil data yang diperloeh data diolah menggunakan pehitungan dengan metode hukum stokes. Estimasi distribusi droplet size dapat dilihat pada grafik 4.8 dan 4.9. Gambar 4.8 Grafik Estimasi Distribusi Droplet Size dengan Rasio 95 Biodiesel : 5 gliserol Dari hasil estimasi yang diperoleh terlihat pada grafik 4.8 dan grafik 4.9, bahwa perbedaan rasio konsentrasi biodiesel memberikan pengaruh terhadap ukuran droplet size walaupun tidak terlalu besar. Dari hasil estimasi yang diperoleh bahwa ukuran droplet size akan semakin meningkat dengan menurunnya rasio perbandingan biodiesel. Ukuran droplet size yang lebih kecil mudah dihasilkan pada rasio perbandingan 95 biodiesel : 5 gliserol, sedangkan rasio 5 biodiesel : 95 gliserol menghasilkan distribusi ukuran droplet size yang lebih besar. 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 20 40 60 80 100 C u m u lati ve m as s u n d ersi ze Droplet size μm Universitas Sumatera Utara 28 Gambar 4.9 Grafik Estimasi Distribusi Droplet Size dengan Rasio 5 Biodiesel : 95 gliserol Dari hasil pengukuran estimasi droplet size dengan menggunakan metode hokum stokes pada rasio 95 biodiesel : 5 gliserol diperoleh nilai dari distribusi ukuran droplet size sebesar 0,00689 - 0,61173 μm sedangkan pada rasio 5 biodiesel : 95 gliserol diperoleh nilai distribusi ukuran droplet size sebesar 0,94737-0,07177 μm. Semakin kecil nilai distribusi ukuran droplet size makin tinggi tingkat keseragaman distribusi ukuran droplet size dan semakin sempit kurva droplet size yang dihasilkan [17]. Perbedaan hasil pengukuran ini kemungkinan dipengaruhi oleh proses pengerjaan, seperti terlalu tingginya suhu waktu pemanasan, dan karena suspensi yang dilakukan secara manual sehingga tekanan yang diberikan bervariasi. Keseragaman distribusi ukuran droplet size dapat diketahui berdasarkan pengukuran massa batang terhadap waktu dan data yang diperoleh diolah dengan menggunakan perhitungan hukum stokes. Dengan demikian dapat dikorfirmasi bahwa Metode Pengapungan Batang Buoyancy Weighing-Bar Method ini dapat digunakan untuk memberikan estimasi distribusi droplet size. 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 20 40 60 80 100 C u m u lati ve m as s u n d ersi ze Droplet size μm Universitas Sumatera Utara 29

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat di ambil dari penelitian yang telah di lakukan adalah: 1. Metode Pengapungan Batang dapat digunakan untuk menentukan waktu pemisahaan biodiesel-gliserol pada rasio konsentrasi 95:5, 50:50 dan 5:95. 2. Metode Pengapungan Batang dapat digunakan untuk mengestimasi distribusi droplet size pada rasio konsentrasi 95:5 dan 5:95. 3. Pada konsentrasi 50:50 lama waktu pemisahannya hingga batang massa batang konstan adalah menit ke-40 dengan kemurnian biodiesel sebesar 97,9301. Pada konsentrasi 95:5 waktu pemisahannya adalah menit ke-40 dengan kemurnian biodiesel sebesar 98,9071.Pada konsentrasi 5:95 lama waktu pemisahannya hingga batang massa adalah menit ke- 50 dengan kemurnian biodiesel sebesar 97,0022.

5.2 SARAN

Saranyang dapat di ambil dari penelitian yang telah di lakukan adalah: 1. Sebaiknya dicari metode pembanding untuk melakukan pengujian distribusi droplet size agar hasil Metode Pengapungan Batang dapat diketahui ketelitiannya. 2. Sebaiknya digunakan personal komputer untuk mencatat data agar mendapatkan data yang lebih teliti. 3. Sebaiknya Metode Pengapungan Batang dilakukan pada campuran cairan yang lain seperti air dan miyak atau air dan kerosin. 4. Sebaiknya Metode Pengapungan Batang dilakukan secara aplikatif agar mengetahui pemisahaan biodiesel dan gliserol pada proses pembuatan biodiesel secara langsung. Universitas Sumatera Utara 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Prinsip Metode Pengapungan Batang Buoyancy Weighing-Bar Method

Pada dasarnya prinsip metode pengapungan batang pada pengukuran distribusi droplet sizesama dengan pada pengukuran distribusi ukuran partikel padatan particle size, dimana prinsip ini sama dengan yang dipakai pada metode manometrik dan metode Oden Balance [8]. Pada pengukuran distribusi droplet size digunakan cair-cair, sedang pada penentuan particle size digunakan cair-padat. Secara grafik, kurva massa terhadap waktu pengendapan pada Metode Pengapungan Batang ini analog dengan kurva pressure drop terhadap superficial velocity pada fluidisasi [9]. Gambar 2.1 adalah plot pressure drop ΔP terhadap superficial velocityu, yang menggambarkan perhitungan distribusi ukuran partikel secara grafik pada fluidisasi. Universitas Sumatera Utara 6 Jika superficial velocityu adalah u 3 , maka : ………………………………. 2.1 , denganM , A, dan Dx adalah total massa partikel, cross-sectional area dari unggun, dan persentasi massa kumulatif dari partikel x. Gambar 2.2 mengillustrasikan skematik diagram dari pengendapan partikel. Volume batang dalam suspensi adalah , dengan A adalah luas permukaan dari batang pemberat dan h adalah panjang batang yang dicelupkan pada suspensi. Densitas dari pelarut cairan dilambangkan dengan ρ L , sedangkan densitas partikel dilambangkan dengan ρ P .konsentrasi mula-mula padatan dalam suspensi adalah Co kg-padatanm 3 -suspensi [9]. Gambar 2.2 a menunjukkan bahwa massa batang mula-mula yang mengapung pada kondisi awal tergantung pada partikel yang berada antara bagian atas batang dan bagian bawah batang dalam suspensi. Pada waktu pengendapan Y du P d u x D A g M P ] 100 ][ [ P P ≡ + − = ∆ ρ ρ ρ ∆ X x D A g M ] 100 ][ [ P P ≡ − ρ ρ ρ XY du P d u ≡ ∆ Ah V = B = t Universitas Sumatera Utara 7 , densitas mula-mula dari suspensi ρ S0 adalah: ………………………...………………………. 2.2 Karena massa batang mula-mula yang mengapung W B0 tergantung pada partikel pada suspensi dari permukaan sampai kedalaman h, W B0 dapat didefenisikan sebagai berikut : ……………………………………………………………… 2.3 Pada kondisi mula-mula, massa batang dalam suspensi adalah ……………………………………… 2.4 dimana, ρ B adalaj densitas dari batang. Gambar 2.2b menunjukkan konsentrasi suspensi C semakin menurun dari waktu ke waktu, karena partikel yang besar sudah mengendap.Densitas suspensi , St ρ massa pengapungan batang Bt W , dan massa nyata dari batang G Bt di dalam suspensi pada t = t diberikan sesuai dengan persamaan berikut. C ρ ρ ρ ρ ρ P L P L St − + = …………………………………...………………. 2.5 St B Bt ρ W V . = ………………………………………………………………… 2.6 St B B St B B B Bt B B Bt ρ ρ ρ ρ W ρ V V V V G − = − = − = . . . …………….………………. 2.7 Gambar 2.2c, pada t = ~, konsentrasi suspensi adalah 0, karena semua partikel, baik besar maupun kecil sudah mengendap. Densitas suspensi ρ S ∞ ,massa pengapungan batang ∞ B W , dan massa nyata dari batang G B ∞ di dalam suspensi pada t = ~ diberikan sesuai dengan persamaan berikut. L S ρ ρ = ∞ …………………………………………………………………… 2.8 L P P L S ρ ρ ρ ρ ρ − + = C S0 B B0 ρ V W = S0 B B B0 B B B0 ρ ρ ρ − = − = V W V G Universitas Sumatera Utara 8 L B B ρ W V . = ∞ ………………………………………………………………… 2.9 L B B B B B B ρ ρ W ρ V V G − = − = ∞ ∞ . ……..…………………………………….. 2.10 Persamaan 2.11 menunjukkan neraca massa partikel dalam suspensi [24]. …………………...……. 2.11 Dari persamaan 2.3, 2.6, 2.9 dan 2.11, diperoleh: …….….. 2.12 dimana vxadalah kecepatan pengendapan, fx adalah frekuensi massa partikel berukuran x. Diferensial persamaan 2.12 terhadap waktu t, maka akan diperoleh : ……….……………………………. 2.13 Dari persamaan 2.12 dan 2.13, …………………………………………………… 2.14 dimana Rt W adalah massa partikel yang lebih besar dari partikel berukuran x, ∫ ∞ − − max . x x i dx x f W W W Kombinasi persamaan 2.7 dan 2.14 akan menghasilkan : t dt dG G t dt dG W ρ V G Bt Rt Bt Rt B B Bt             + = + − = . …………………………...…….. 2.15 Dimana, , . Rt B B Rt W V G ρ − = and dt dW dt d Bt Bt G − = , karena penurunan massa batang sesuai dengan penurunan massa pengapungan batang. Nilai Rt G dihitung dari slope persamaan 2.15. Hubungan kumulatif massaoversize, Rx dan kumulatif massa undersize, Dxadalah, max x D G G G G dx x f x R B B B Rt x x i − = − − = = ∞ ∫ 1 ……………………………..………. 2.16 Ukuran partikel x diekspresikan dengan menggunakan persamaan Stokes: ∫ ∫ + = − i i x x x x dx x f h t x v C dx x f C C C min max ∫ ∫ ∞ ∞ − + − = − i i x x x x dx x f h t x v W W dx x f W W W W min max ∫ ∞ − = − i x x dx x f h x v W W dt dW min t dt dW W W t t t       + = B R B Universitas Sumatera Utara 9 …...……………………..………………………………… 2.17 dimanag adalah percepatan gravitasi dan μ L adalah viskositas larutan. Kecepatan pengendapan vx partikel dihitung sesuai dengan persamaan 2.18. ……………………………………………………………………. 2.18 Dimana h adalah panjang batang yang terapung di dalam cairan dan t adalah waktu pengendapan.Ukuran partikel x yang dihasilkan pada persamaan 2.17 merupakan diameter Stokes.Hal ini membuktikan bahwa teori pada metode pengapungan batangini mirip dengan metode sedimentation balance[22]. Gambar 2.3 mengillustrasikan metode perhitungan distribusi ukuran partikel yang mengendap dengan menggunakan Metode Pengapungan Batang. Gambar kanan atas menunjukkan perubahan massa batang sebagai fungsi waktu, sementara gambar kanan bawah menunjukkan hubungan waktu dengan kebalikan ukuran partikel. Dari persamaan 2.17 dan 2.18, waktu sebanding dengan kuadrat kebalikan dari ukuran partikel.Jadi dalam metode ini, ukuran partikel x dapat dihitung pada setiap waktu t, sementara G Rt secara simultan dapat dihitung dari slope, sesuai dengan persamaan 2.15. Kumulatif massaundersize, Dx dapat dihitung dengan persamaan 2.16. Pada gambar kiri atas, distribusi ukuran partikel diperoleh dari perhitungan ukuran partikel x dan Dx [10]. 18 L P L ρ ρ µ − = g x v x t h x v = Universitas Sumatera Utara 10 Persamaan 2.2 - 2.18 di atas akan dipakai dalam penentuan droplet size pada pemisahan cair-cair biodiesel-gliserol, serta menentukan waktu yang menyatakan telah terpisahnya kedua cairan secara sempurna yang ditandai ketika massa batang dalam suspensi sudah konstan [11;12].

2.2 Penelitian yang sudah pernah dilakukan