Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Kerosin Dalam Air Dengan Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar Method)
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
KEROSIN DALAM AIR DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
BRIGITTA ALPHANTARIA
120405086
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
Universitas Sumatera Utara
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
KEROSIN DALAM AIR DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
BRIGITTA ALPHANTARIA
120405086
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PEMBUATAN PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
KEROSIN DALAM AIR DENGAN METODE PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini
adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sebelumnya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan,
April 2017
Brigitta Alphantaria
NIM. 120405086
i
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul :
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG KEROSIN DALAM
AIR DENGAN METODE PENGAPUNGAN BATANG (BOUYANCY
WEIGHING-BAR METHOD)
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah
diajukan pada sidang ujian skripsi pada April 2017 dan dinyatakan memenuhi
syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
April 2017
Dosen Pembimbing
Ir. Bambang Trisakti, M.Si
NIP. 19660925 199103 1 003
Dr.Eng. Rondang Tambun, ST, MT
NIP. 19720412 200012 1 004
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr.Ir. Taslim, M.Si
NIP. 19650115 199003 1 002
Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
NIP. 19710130 199903 1 001
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan Skripsi dengan judul “Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Kerosin
Dalam Air Dengan Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar
Method)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu
syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi kepada dunia industry yang
berhubungan dengan penentuan distribusi ukuran gelembung dan memberikan suatu
metode untuk menentukan distribusi ukuran gelembung dengan biaya yang murah.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga
skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
April 2017
Penulis
Brigitta Alphantaria
iii
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:
1. Orang tua tercinta, bapak Indera Sembiring dan ibu Kristina Jenda Ukur Sitepu
atas kasih sayang, dukungan, dan doa yang tiada hentinya bagi penulis.
2. Bapak Dr.Eng Rondang Tambun ST, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah
banyak memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian serta
penyelesaian skripsi ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Ir. Maya Sarah, ST, MT, Ph.D selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Penguji I yang yang turut memberikan
arahan dan saran untuk kemajuan penelitian serta penyelesaian skripsi.
6. Bapak Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D selaku Dosen Penguji II yang turut
memberikan arahan dan saran untuk kemajuan penelitian serta penyelesaian
skripsi.
7. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
8. Piety Sibagariang, selaku rekan penelitian yang telah bekerja keras bersama
penulis dalam penyelesaian penelitian ini.
9. Adik-adik tersayang Fr. Chandra Dwi Putra Meliala, Triasta Marcelina Meliala,
Cerellius Maximilano Meliala yang selalu mendukung yang dilakukan kakaknya.
10. Srikandi STECE (Maya, Erma, Munthe, Indah, Echa, Nebo, Siska, Ori, Aya, Itik,
Ipel, Dita, Onnie, Ines, Bhian, Agatha, Mellisa, Fanfat) yang selalu memberikan
semangat dan mengingatkan penulis untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Terimakasih untuk selalu ada dan untuk hiburan di group chat.
11. Exchange Participants : Shafinaz Subahir, Steffanie Wehlend dan Gloria Denisse
Rossales Cumplido yang telah memberikan dukungan untuk menyelesaikan
skripsi ini.
iv
Universitas Sumatera Utara
12. Teman- teman seperjuangan Geng C (Piety, Nike, Meilia, Ulfa, Bundo, Mulik
dan Debbie) yang selalu memberikan motivasi dan semangat dalam pengerjaan
penelitian ini.
13. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia angkatan 2012, yang telah memberikan
banyak dukungan, semangat, dan membantu penyelesaian skripsi ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM
Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua
: Brigitta Alphantaria
: 120405086
: Bekasi, 23 Juli 1994
: Indera Sembiring dan
Kristina Jenda Ukur Sitepu
Alamat orang tua
:
Jl. Narogong Indah Blok A.19 No.12, Bekasi
Asal Sekolah:
• SD Marsudirini Bekasi tahun 2000-2006
• SMP Marsudirini Bekasi tahun 2006-2009
• SMA Stella Duce 1 Yogyakarta tahun 2009-2012
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Sekretaris Bidang Dana dan Usaha – Himpunan Mahasiswa
Teknik Kimia USU tahun 2015-2016
2. Keluarga Mahasiswa Katolik St. Yoseph Engineering
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
3. Keluarga Mahasiswa Katolik St. Albertus Magnus Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Metode Pengapungan Batang (Buoyancy Wighing-Bar Method) telah
berhasil mengukur partikel pada sistem padat-cair baik yang
mengendap atau pun partikel yang mengapung. Metode ini mampu
memberikan hasil pengukuran distribusi ukuran partikel yang akurat
dengan pengoperasian yang mudah dan harga yang murah. Metode
pengapungan batang mengukur distribusi ukuran gelembung dengan
menggunakan sebuah batang logam yang digantungkan pada cairan
yang berbeda densitas. Prinsip dari metode ini adalah perubahan
densitas larutan yang terjadi karena perpindahan massa gelembung
yang diukur dari perubahan massa batang yang digantung di dalam
suspensi. Pada penelitian ini dilakukan pengembangan metode
pengapungan batang untuk mengukur distribusi ukuran gelembung
pada sistem cair-cair yaitu kerosin dalam air dan juga menentukan
waktu pemisahan terbaik antara air dan kerosin, dengan variasi
perbandingan konsentrasi air : kerosin sebesar 99% : 1%, 98% : 2 %,
97% : 3%, 96% : 4%, 95% : 5% dan variasi batang yaitu 5 mm,
10mm, 15 mm dan 20 mm. Kemurnian dari pemisahan ini diuji
dengan menggunakan Gas Chromathography. Berdasarkan data yang
diperoleh, waktu pemisahan air-kerosin dapat ditentukan dengan
metode pengapungan batang. Kemurnian air pada perbandingan 99%
Air : 1% Kerosin yang diperoleh pada detik ke-100 sebesar 94,9496 %
dan pada detik ke-680 sebesar 97,1326 %. Distribusi ukuran
gelembung dihitung dengan menggunakan persamaan Stokes dan
persamaan Allen. Hasil yang diperoleh akan dibandingkan dengan
metode Coulter Counter. Berdasarkan hasil yang diperoleh, distribusi
ukuran gelembung yang dihitung dengan persamaan Allen pada
konsentrasi perbandingan air : kerosin sebesar 99% : 1%, 98% :2 %
dan 95% : 5% menghasilkan data yang sebanding dengan metode
Coulter Counter.
Kata kunci: buoyancy weighing bar, distribusi ukuran gelembung,
kerosin, air, coulter counter
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Buoyancy Weighing-Bar Method is a new method to measure particle
size distribution of the settling particles and floating particles. This
method can produce the high accuracy result in particle size
distributions measurement with a simple operation and low-cost of
equipment. In this method, Weighing-bar is hung in the suspension
with different density to measure droplet size distribution. The
principle of this experiment that measurement the density change in a
suspension due to particle migration is measured by weighing
buoyancy against a weighing bar hung in the suspension. In this
experiment we focused to develop the buoyancy weighing-bar method
for measure droplet size distribution in the liquid-liquid systems
which is kerosene in water and we also investigate the separation time
of kerosene and water with the variation of concentration between
kerosene and water = 99% : 1%, 98% : 2 %, 97% : 3%, 96% : 4%,
95% : 5% and variation of rod diameter = 5mm, 10 mm, 15 mm and
20 mm. The result data obtained by the buoyancy weighing-bar
method were compared with gas chromatography. The purity of water
from the concentration 99% water : 1 % kerosene at 100 second is
94,9496% and at 680 second is 97,1326%. The droplet size
distribution is calculated by Stokes law and Allen law. The result data
obtained by the buoyancy weighing-bar method were compared with
Coulter Counter method. Based on the result data obtained, the droplet
size distribution which is calculated by Allen law in the concentration
of water : kerosene = 99% : 1%, 98% :2 % and 95% : 5% were
comparable with Coulter Counter method.
Keywords : buoyancy weighing bar, droplet size distribution,
kerosene, water, coulter counter
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
ii
LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiv
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
2
1.3 TUJUAN PENELITIAN
2
1.4 MANFAAT PENELITIAN
2
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
4
2.1 PRINSIP METODE PENGAPUNGAN BATANG
(BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
4
2.2 PENELITIAN YANG SUDAH DILAKUKAN
10
2.3 METODE – METODE PENGUKURAN DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG (DSD)
11
2.3.1 Microscopy
11
2.3.2 Coulter Counter
11
2.3.3 Laser Diffraction
12
2.3.4 Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
13
2.4 EMULSI CAIR-CAIR
13
ix
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
16
3.1 BAHAN YANG DIGUNAKAN
16
3.3 PERALATAN YANG DIGUNAKAN
16
3.4 RANCANGAN PENELITIAN
17
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
18
19
BAB IV PEMBAHASAN
4.1
APLIKASI
METODE
TERHADAP
PENGAPUNGAN
WAKTU
PEMISAHAN
BATANG
DENGAN
19
PENGARUH DIAMETER BATANG
4.1.1 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 99%
19
Air : 1% Kerosin
4.1.2 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 98%
21
Air : 2% Kerosin
4.1.3 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 97%
23
Air : 3% Kerosin
4.1.4 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 96%
25
Air : 4% Kerosin
4.1.5 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 95%
26
Air : 5% Kerosin
4.2
APLIKASI
METODE
TERHADAP
GELEMBUNG
PENGAPUNGAN
ESTIMASI
DENGAN
BATANG
DISTRIBUSI
UKURAN
PENGARUH
UKURAN
28
DIAMETER BATANG
4.2.1 Estimasi Ukuran Gelembung Pada Perbandingan
Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin dengan
28
Pengaruh Ukuran Diameter Batang
4.2.2 Estimasi Ukuran Gelembung Pada Perbandingan
Konsentrasi 98% Air : 2% Kerosin dengan
29
Pengaruh Ukuran Diameter Batang
4.2.3 Estimasi Ukuran Gelembung Pada Perbandingan
Konsentrasi 95% Air : 5% Kerosin dengan
Pengaruh Ukuran Diameter Batang
31
x
Universitas Sumatera Utara
4.3
APLIKASI
METODE
TERHADAP
GELEMBUNG
PENGAPUNGAN
ESTIMASI
BATANG
DISTRIBUSI
UKURAN
PENGARUH
UKURAN
DENGAN
32
DIAMETER TANGKI
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
35
DAFTAR PUSTAKA
36
LAMPIRAN 1 CONTOH PERHITUNGAN
L1-1
L.1.1 MENENTUKAN ESTIMASI DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG
L1-2
L.1.2 MENENTUKAN KUMULATIF MASSA
PARTIKEL
L1-1
L2-1
LAMPIRAN 2 FOTO PERCOBAAN
L.2.1 BATANG ALUMINIUM
L.2.2 BATANG PENGADUK
L.2.3 RANGKAIAN PERALATAN
L2-1
L2-1
L2-2
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Grafik Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Pada
Fluidisasi
4
Gambar 2.2
Skematik Diagram Pengapungan Gelembung
5
Gambar 2.3
Grafik Penentuan Distribusi Gelembung dengan BWM
9
Gambar 2.4
Pengukuran DSD dengan Mikroskop
11
Gambar 2.5
Metode Coulter Counter
12
Gambar 2.6
Penggunaan Metode Light Scattering untuk Mengukur
13
DSD
Gambar 3.1
Skematik dari Peralatan Penelitian
16
Gambar 3.2
Flowchart Percobaan Metode Pengapungan Batang
18
Gambar 4.1
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin dengan Pengaruh
20
Diameter Batang
Gambar 4.2
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 98% Air : 2% Kerosin dengan Pengaruh
22
Diameter Batang
Gambar 4.3
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 97% Air : 3% Kerosin dengan Pengaruh
Diameter Batang
Gambar 4.4
23
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 96% Air : 4% Kerosin dengan Pengaruh
Diameter Batang
Gambar 4.5
25
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 95% Air : 5% Kerosin dengan Pengaruh
Diameter Batang
Gambar 4.6
Grafik
Distribusi
27
Ukuran
Gelembung
dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin dengan
28
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Gambar 4.7
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
dengan
xii
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan Konsentrasi 98% Air: 2% Kerosin dengan
30
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Gambar 4.8
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
dengan
Perbandingan Konsentrasi 95% Air: 5% Kerosin dengan
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin dengan
Pengaruh Diameter Tangki
31
Gambar L2.1
Batang Alumunium
L2-1
Gambar L2.2
Batang Pengaduk
L2-1
Gambar L2.3
Rangkaian Peralatan
L2-2
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1
Tabel Rancangan Percobaan
17
Tabel 4.1
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
Konsentrasi 99 % Air : 1 % Kerosin
Tabel 4.2
29
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
31
Konsentrasi 98 % Air : 2 % Kerosin
Table 4.3
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
Konsentrasi 95 % Air : 5 % Kerosin
32
Table 4.4
Ukuran Diameter Tangki dan Ukuran Gelembung
34
Tabel L1. 1
Data Massa
Batang
Dengan
Rasio
Perbandingan
Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin Dengan Metode
Pengapungan Batang
L1-1
Tabel L1.2
Data Besaran Untuk 99% Air – 1% Kerosin
L1-2
Tabel L1.3
Data Untuk 99% Air – 1% Kerosin Pada Waktu 500 detik
L1-3
Tabel L1.4
Estimasi Distribusi Ukuran Gelembung
L1-4
Tabel L1.5
Estimasi Distribusi Ukuran Gelembung
L1-4
Tabel L1.6
Data Besaran Untuk 99% Air - !% Kerosin
L1-5
xiv
Universitas Sumatera Utara
KEROSIN DALAM AIR DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
BRIGITTA ALPHANTARIA
120405086
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
Universitas Sumatera Utara
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
KEROSIN DALAM AIR DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
BRIGITTA ALPHANTARIA
120405086
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PEMBUATAN PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
KEROSIN DALAM AIR DENGAN METODE PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini
adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sebelumnya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan,
April 2017
Brigitta Alphantaria
NIM. 120405086
i
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul :
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG KEROSIN DALAM
AIR DENGAN METODE PENGAPUNGAN BATANG (BOUYANCY
WEIGHING-BAR METHOD)
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah
diajukan pada sidang ujian skripsi pada April 2017 dan dinyatakan memenuhi
syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Medan,
April 2017
Dosen Pembimbing
Ir. Bambang Trisakti, M.Si
NIP. 19660925 199103 1 003
Dr.Eng. Rondang Tambun, ST, MT
NIP. 19720412 200012 1 004
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr.Ir. Taslim, M.Si
NIP. 19650115 199003 1 002
Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
NIP. 19710130 199903 1 001
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan Skripsi dengan judul “Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Kerosin
Dalam Air Dengan Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar
Method)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu
syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi kepada dunia industry yang
berhubungan dengan penentuan distribusi ukuran gelembung dan memberikan suatu
metode untuk menentukan distribusi ukuran gelembung dengan biaya yang murah.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga
skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
April 2017
Penulis
Brigitta Alphantaria
iii
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:
1. Orang tua tercinta, bapak Indera Sembiring dan ibu Kristina Jenda Ukur Sitepu
atas kasih sayang, dukungan, dan doa yang tiada hentinya bagi penulis.
2. Bapak Dr.Eng Rondang Tambun ST, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah
banyak memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian serta
penyelesaian skripsi ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Ir. Maya Sarah, ST, MT, Ph.D selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Penguji I yang yang turut memberikan
arahan dan saran untuk kemajuan penelitian serta penyelesaian skripsi.
6. Bapak Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D selaku Dosen Penguji II yang turut
memberikan arahan dan saran untuk kemajuan penelitian serta penyelesaian
skripsi.
7. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
8. Piety Sibagariang, selaku rekan penelitian yang telah bekerja keras bersama
penulis dalam penyelesaian penelitian ini.
9. Adik-adik tersayang Fr. Chandra Dwi Putra Meliala, Triasta Marcelina Meliala,
Cerellius Maximilano Meliala yang selalu mendukung yang dilakukan kakaknya.
10. Srikandi STECE (Maya, Erma, Munthe, Indah, Echa, Nebo, Siska, Ori, Aya, Itik,
Ipel, Dita, Onnie, Ines, Bhian, Agatha, Mellisa, Fanfat) yang selalu memberikan
semangat dan mengingatkan penulis untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Terimakasih untuk selalu ada dan untuk hiburan di group chat.
11. Exchange Participants : Shafinaz Subahir, Steffanie Wehlend dan Gloria Denisse
Rossales Cumplido yang telah memberikan dukungan untuk menyelesaikan
skripsi ini.
iv
Universitas Sumatera Utara
12. Teman- teman seperjuangan Geng C (Piety, Nike, Meilia, Ulfa, Bundo, Mulik
dan Debbie) yang selalu memberikan motivasi dan semangat dalam pengerjaan
penelitian ini.
13. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia angkatan 2012, yang telah memberikan
banyak dukungan, semangat, dan membantu penyelesaian skripsi ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM
Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua
: Brigitta Alphantaria
: 120405086
: Bekasi, 23 Juli 1994
: Indera Sembiring dan
Kristina Jenda Ukur Sitepu
Alamat orang tua
:
Jl. Narogong Indah Blok A.19 No.12, Bekasi
Asal Sekolah:
• SD Marsudirini Bekasi tahun 2000-2006
• SMP Marsudirini Bekasi tahun 2006-2009
• SMA Stella Duce 1 Yogyakarta tahun 2009-2012
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Sekretaris Bidang Dana dan Usaha – Himpunan Mahasiswa
Teknik Kimia USU tahun 2015-2016
2. Keluarga Mahasiswa Katolik St. Yoseph Engineering
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
3. Keluarga Mahasiswa Katolik St. Albertus Magnus Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Metode Pengapungan Batang (Buoyancy Wighing-Bar Method) telah
berhasil mengukur partikel pada sistem padat-cair baik yang
mengendap atau pun partikel yang mengapung. Metode ini mampu
memberikan hasil pengukuran distribusi ukuran partikel yang akurat
dengan pengoperasian yang mudah dan harga yang murah. Metode
pengapungan batang mengukur distribusi ukuran gelembung dengan
menggunakan sebuah batang logam yang digantungkan pada cairan
yang berbeda densitas. Prinsip dari metode ini adalah perubahan
densitas larutan yang terjadi karena perpindahan massa gelembung
yang diukur dari perubahan massa batang yang digantung di dalam
suspensi. Pada penelitian ini dilakukan pengembangan metode
pengapungan batang untuk mengukur distribusi ukuran gelembung
pada sistem cair-cair yaitu kerosin dalam air dan juga menentukan
waktu pemisahan terbaik antara air dan kerosin, dengan variasi
perbandingan konsentrasi air : kerosin sebesar 99% : 1%, 98% : 2 %,
97% : 3%, 96% : 4%, 95% : 5% dan variasi batang yaitu 5 mm,
10mm, 15 mm dan 20 mm. Kemurnian dari pemisahan ini diuji
dengan menggunakan Gas Chromathography. Berdasarkan data yang
diperoleh, waktu pemisahan air-kerosin dapat ditentukan dengan
metode pengapungan batang. Kemurnian air pada perbandingan 99%
Air : 1% Kerosin yang diperoleh pada detik ke-100 sebesar 94,9496 %
dan pada detik ke-680 sebesar 97,1326 %. Distribusi ukuran
gelembung dihitung dengan menggunakan persamaan Stokes dan
persamaan Allen. Hasil yang diperoleh akan dibandingkan dengan
metode Coulter Counter. Berdasarkan hasil yang diperoleh, distribusi
ukuran gelembung yang dihitung dengan persamaan Allen pada
konsentrasi perbandingan air : kerosin sebesar 99% : 1%, 98% :2 %
dan 95% : 5% menghasilkan data yang sebanding dengan metode
Coulter Counter.
Kata kunci: buoyancy weighing bar, distribusi ukuran gelembung,
kerosin, air, coulter counter
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Buoyancy Weighing-Bar Method is a new method to measure particle
size distribution of the settling particles and floating particles. This
method can produce the high accuracy result in particle size
distributions measurement with a simple operation and low-cost of
equipment. In this method, Weighing-bar is hung in the suspension
with different density to measure droplet size distribution. The
principle of this experiment that measurement the density change in a
suspension due to particle migration is measured by weighing
buoyancy against a weighing bar hung in the suspension. In this
experiment we focused to develop the buoyancy weighing-bar method
for measure droplet size distribution in the liquid-liquid systems
which is kerosene in water and we also investigate the separation time
of kerosene and water with the variation of concentration between
kerosene and water = 99% : 1%, 98% : 2 %, 97% : 3%, 96% : 4%,
95% : 5% and variation of rod diameter = 5mm, 10 mm, 15 mm and
20 mm. The result data obtained by the buoyancy weighing-bar
method were compared with gas chromatography. The purity of water
from the concentration 99% water : 1 % kerosene at 100 second is
94,9496% and at 680 second is 97,1326%. The droplet size
distribution is calculated by Stokes law and Allen law. The result data
obtained by the buoyancy weighing-bar method were compared with
Coulter Counter method. Based on the result data obtained, the droplet
size distribution which is calculated by Allen law in the concentration
of water : kerosene = 99% : 1%, 98% :2 % and 95% : 5% were
comparable with Coulter Counter method.
Keywords : buoyancy weighing bar, droplet size distribution,
kerosene, water, coulter counter
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
ii
LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiv
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
2
1.3 TUJUAN PENELITIAN
2
1.4 MANFAAT PENELITIAN
2
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
4
2.1 PRINSIP METODE PENGAPUNGAN BATANG
(BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
4
2.2 PENELITIAN YANG SUDAH DILAKUKAN
10
2.3 METODE – METODE PENGUKURAN DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG (DSD)
11
2.3.1 Microscopy
11
2.3.2 Coulter Counter
11
2.3.3 Laser Diffraction
12
2.3.4 Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
13
2.4 EMULSI CAIR-CAIR
13
ix
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
16
3.1 BAHAN YANG DIGUNAKAN
16
3.3 PERALATAN YANG DIGUNAKAN
16
3.4 RANCANGAN PENELITIAN
17
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
18
19
BAB IV PEMBAHASAN
4.1
APLIKASI
METODE
TERHADAP
PENGAPUNGAN
WAKTU
PEMISAHAN
BATANG
DENGAN
19
PENGARUH DIAMETER BATANG
4.1.1 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 99%
19
Air : 1% Kerosin
4.1.2 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 98%
21
Air : 2% Kerosin
4.1.3 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 97%
23
Air : 3% Kerosin
4.1.4 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 96%
25
Air : 4% Kerosin
4.1.5 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 95%
26
Air : 5% Kerosin
4.2
APLIKASI
METODE
TERHADAP
GELEMBUNG
PENGAPUNGAN
ESTIMASI
DENGAN
BATANG
DISTRIBUSI
UKURAN
PENGARUH
UKURAN
28
DIAMETER BATANG
4.2.1 Estimasi Ukuran Gelembung Pada Perbandingan
Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin dengan
28
Pengaruh Ukuran Diameter Batang
4.2.2 Estimasi Ukuran Gelembung Pada Perbandingan
Konsentrasi 98% Air : 2% Kerosin dengan
29
Pengaruh Ukuran Diameter Batang
4.2.3 Estimasi Ukuran Gelembung Pada Perbandingan
Konsentrasi 95% Air : 5% Kerosin dengan
Pengaruh Ukuran Diameter Batang
31
x
Universitas Sumatera Utara
4.3
APLIKASI
METODE
TERHADAP
GELEMBUNG
PENGAPUNGAN
ESTIMASI
BATANG
DISTRIBUSI
UKURAN
PENGARUH
UKURAN
DENGAN
32
DIAMETER TANGKI
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
35
DAFTAR PUSTAKA
36
LAMPIRAN 1 CONTOH PERHITUNGAN
L1-1
L.1.1 MENENTUKAN ESTIMASI DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG
L1-2
L.1.2 MENENTUKAN KUMULATIF MASSA
PARTIKEL
L1-1
L2-1
LAMPIRAN 2 FOTO PERCOBAAN
L.2.1 BATANG ALUMINIUM
L.2.2 BATANG PENGADUK
L.2.3 RANGKAIAN PERALATAN
L2-1
L2-1
L2-2
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Grafik Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Pada
Fluidisasi
4
Gambar 2.2
Skematik Diagram Pengapungan Gelembung
5
Gambar 2.3
Grafik Penentuan Distribusi Gelembung dengan BWM
9
Gambar 2.4
Pengukuran DSD dengan Mikroskop
11
Gambar 2.5
Metode Coulter Counter
12
Gambar 2.6
Penggunaan Metode Light Scattering untuk Mengukur
13
DSD
Gambar 3.1
Skematik dari Peralatan Penelitian
16
Gambar 3.2
Flowchart Percobaan Metode Pengapungan Batang
18
Gambar 4.1
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin dengan Pengaruh
20
Diameter Batang
Gambar 4.2
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 98% Air : 2% Kerosin dengan Pengaruh
22
Diameter Batang
Gambar 4.3
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 97% Air : 3% Kerosin dengan Pengaruh
Diameter Batang
Gambar 4.4
23
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 96% Air : 4% Kerosin dengan Pengaruh
Diameter Batang
Gambar 4.5
25
Grafik Pengaruh Massa Batang Terhadap Waktu Pada
Konsentrasi 95% Air : 5% Kerosin dengan Pengaruh
Diameter Batang
Gambar 4.6
Grafik
Distribusi
27
Ukuran
Gelembung
dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin dengan
28
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Gambar 4.7
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
dengan
xii
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan Konsentrasi 98% Air: 2% Kerosin dengan
30
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Gambar 4.8
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
dengan
Perbandingan Konsentrasi 95% Air: 5% Kerosin dengan
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin dengan
Pengaruh Diameter Tangki
31
Gambar L2.1
Batang Alumunium
L2-1
Gambar L2.2
Batang Pengaduk
L2-1
Gambar L2.3
Rangkaian Peralatan
L2-2
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1
Tabel Rancangan Percobaan
17
Tabel 4.1
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
Konsentrasi 99 % Air : 1 % Kerosin
Tabel 4.2
29
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
31
Konsentrasi 98 % Air : 2 % Kerosin
Table 4.3
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
Konsentrasi 95 % Air : 5 % Kerosin
32
Table 4.4
Ukuran Diameter Tangki dan Ukuran Gelembung
34
Tabel L1. 1
Data Massa
Batang
Dengan
Rasio
Perbandingan
Konsentrasi 99% Air : 1% Kerosin Dengan Metode
Pengapungan Batang
L1-1
Tabel L1.2
Data Besaran Untuk 99% Air – 1% Kerosin
L1-2
Tabel L1.3
Data Untuk 99% Air – 1% Kerosin Pada Waktu 500 detik
L1-3
Tabel L1.4
Estimasi Distribusi Ukuran Gelembung
L1-4
Tabel L1.5
Estimasi Distribusi Ukuran Gelembung
L1-4
Tabel L1.6
Data Besaran Untuk 99% Air - !% Kerosin
L1-5
xiv
Universitas Sumatera Utara