Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Air Dalam Kerosin Dengan Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar Method)
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
AIR DALAM KEROSIN DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
PIETY SIBAGARIANG
120405057
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
Universitas Sumatera Utara
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
AIR DALAM KEROSIN DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
PIETY SIBAGARIANG
120405057
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:
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG AIR DALAM
KEROSIN 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
Piety Sibagariang
NIM. 120405057
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,
Medan, April 2017
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Bambang Trisakti, M.Si
Dr.Eng. Rondang Tambun, ST, MT
NIP. 19660925 199103 1 003
NIP. 19720412 200012 1 004
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr.Ir. Taslim, M.Si
Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
NIP. 19650115 199003 1 002
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 Air
Dalam Kerosin 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 industri 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
Piety Sibagariang
iii
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1.
Kedua orang tua penulis Papi W. Sibagariang dan Mami B. Sinabutar yang telah
banyak memberikan dukungan moril dan materiil selama pelaksanaan studi di
Universitas Sumatera Utara.
2.
Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen pembimbing atas
kesabarannya dalam
membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan
skripsi ini.
3.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T 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 telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
6.
Bapak Bode Haryanto, ST., MT., Ph.D selaku Dosen Penguji II yang telah
memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
7.
Brigitta Alphantaria selaku rekan penelitian yang selalu menemani dalam proses
pengerjaan penelitian ini.
8.
Adik-adikku yang sangat saya sayangi Ega, Thomas dan Daniel yang selalu
memberikan semangat dan canda tawa dalam pengerjaan skripsi dan penelitian
ini. Terima kasih atas doa dan dukungan kalian.
9.
Sahabat-sahabatku yang kusayangi Judith, Sonia dan Putri. Terima kasih atas
dukungan, persahabatan dan kebersamaannya. Semoga persahabatan ini tetap
ada sampai kapanpun.
10. Kepada Bapak Indera Sembiring dan Kristina Sitepu yang telah banyak
membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
11. Kepada segenap keluarga besarku. Terima kasih saya ucapkan atas doa,
dukungan, motivasi, kritik dan sarannya.
iv
Universitas Sumatera Utara
12. Teman-teman seperjuangan Geng C (Brigitta, Nike, Ulfa, Bundo, Mulik, Debbie,
dan Meilia) yang selalu memberikan motivasi dan semangat dalam pengerjaan
penelitian ini.
13. Kepada seluruh teman-teman Teknik Kimia Angkatan 2012 yang telah
membantu penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM
Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua
: Piety Sibagariang
: 120405057
: Pekanbaru, 30 Juni 1994
: W. Sibagariang dan B.
Sinabutar
Alamat orang tua
:
Dusun V Komp. Sri Gunting Blok Q No. 17, Deli
Serdang
Asal Sekolah:
• TK Persada Indah Pekanbaru tahun 1999-2000
• SD Negeri 005 Pekanbaru tahun 2000-2003
• SD Negeri 104181 Medan Tahun 2003-2006
• SMP Negeri 30 Medan tahun 2006-2009
• SMA Negeri 4 Medan tahun 2009-2012
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2015/2016 sebagai anggota Bidang Dana dan Usaha
2. Keluarga Mahasiswa Katolik Santo Albertus Magnus Universitas
Sumatera Utara
3. Keluarga Mahasiswa Katolik Santo Yoseph Engineering Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar Method) adalah sebuah
metode yang mempunyai susunan peralatan sederhana yang dapat memberikan hasil
yang cukup akurat dalam menentukan distribusi ukuran partikel, baik partikel yang
mengapung ataupun yang mengendap. Prinsip dari metode ini yaitu perubahan
densitas larutan yang terjadi karena perpindahan massa partikel diukur dari
perubahan massa batang yang digantung di dalam suspensi cairan padatan. Pada
penelitian ini kami memfokuskan untuk mengembangkan metode Pengapungan
Batang dalam pemisahan cair-cair dengan densitas yang berbeda, yaitu kerosin dan
air. Pada penelitian ini, aplikasi metode Pengapungan Batang terhadap waktu
pemisahan dilakukan pada perbandingan konsentrasi antara kerosin dengan air
sebesar 99% : 1%; 98% : 2%; 97% : 3%; 96% : 4% dan 95% : 5% yang divariasikan
dengan diameter ukuran batang sebesar 20 mm, 15 mm, 10 mm dan 5 mm. Data
yang dihasilkan dari metode Pengapungan Batang ini dibandingkan dengan metode
Gas Chromatography. Kemurnian kerosin yang dihasilkan pada detik ke-110 sebesar
89,3359% dan pada detik ke-1500 didapat 98,9741% dari kadar awal kerosin sebesar
sebesar 100%. Selain itu, Metode Pengapungan Batang ini juga menentukan
distribusi ukuran gelembung air di dalam kerosin pada perbandingan konsentrasi
antara kerosin dengan air sebesar 99% : 1% dan 98% : 2% yang divariasikan dengan
ukuran diameter batang. Keakuratan dari metode ini dalam pengukuran distribusi
ukuran gelembung kemudian dibandingkan dengan metode coulter counter. Dari
hasil yang didapat dapat disimpulkan bahwa Metode Pengapungan Batang ini dapat
digunakan untuk menentukan distribusi ukuran gelembung dan hasilnya sebanding
dengan metode coulter counter. Metode Pengapungan Batang ini merupakan metode
baru dalam pengukuran distribusi droplet size dan sangat berguna dalam industri
kimia.
Keywords : air, kerosin, distribusi ukuran gelembung dan pengapungan batang
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The Bouyancy Weighing-Bar Method is a method which apparatus has a simple
structure and this method can produce the high accuracy result in particle size
distribution measurement of the settling and floating particle. In this method, the
density change in a suspension due to particle migration is measured by weighing
buoyancy against a weighing-bar hung in the suspension, and the particle size
distribution is calculated using the length of the bar and the time course change in the
mass of the bar. In the present experiment, we focused to develop the buoyancy
weighing–bar method for liquid-liquid systems with the different density. We used
kerosene-water as samples of experiment. The investigation of the separation time of
kerosene-water has been done by the buoyancy weighing-bar method at
concentration ratio between kerosene with water of 99% : 1%; 98% :2%; 97% :3%;
96% : 4% and 95% : 5% which varied with rod diameter of 20 mm, 15 mm, 10 mm
and 5 mm. The result data obtained by the buoyancy weighing-bar method were
compared with the gas chromatography. The purity of kerosene at concentration of
99% kerosene : 1% water at 110 seconds and 1500 seconds is 89,3359% and
98,9741%. Based on the data obtained, the buoyancy weighing–bar method can be
used to determine the optimal time of kerosene-water separation. Beside, the
buoyancy weighing-bar method could be used to measure the droplet size
distribution of water at concentration of 99% kerosene : 1% water and at
concentration of 98% kerosene : 2% water. The precision of the resulting droplet
size distribution is comparable to that of a coulter counter method. This ability is a
novel method in droplet size distribution measurement and very useful in the
chemical industry.
Keywords : buoyancy, droplet size distribution, kerosene, water, weighing bar
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
PENGESAHAN
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
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PRINSIP
METODE
4
PENGAPUNGAN
BATANG
(BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
4
2.2 PENELITIAN YANG SUDAH DILAKUKAN
9
2.3 METODE – METODE PENGUKURAN DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG (DSD)
10
2.3.1 Laser Diffraction
10
2.3.2 Electrical Pulse Counting (Coulter Counter)
11
2.3.3 Microscopy
12
2.3.4 Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
12
2.4 EMULSI CAIR – CAIR
13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
14
3.1 BAHAN YANG DIGUNAKAN
14
3.3 PERALATAN YANG DIGUNAKAN
14
ix
Universitas Sumatera Utara
3.4 RANCANGAN PENELITIAN
14
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
16
BAB IV PEMBAHASAN
4.1
APLIKASI
17
METODE
TERHADAP
PENGAPUNGAN
BATANG
PEMISAHAN
DENGAN
WAKTU
17
PENGARUH DIAMETER BATANG
4.1.1 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 99%
Kerosin : 1% Air
17
4.1.2 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 98%
19
Kerosin : 2% Air
4.1.3 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 97%
21
Kerosin : 3% Air
4.1.4 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 96%
22
Kerosin : 4% Air
4.1.5 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 95%
24
Kerosin : 5% Air
4.2
APLIKASI
METODE
TERHADAP
PENGAPUNGAN
ESTIMASI
GELEMBUNG
DENGAN
BATANG
DISTRIBUSI
UKURAN
PENGARUH
UKURAN
DIAMETER BATANG
26
4.2.1 Estimasi Ukuraan Gelembung pada Perbandingan
Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan Pengaruh
Ukuran Diameter Batang
26
4.2.2 Estimasi Ukuraan Gelembung pada Perbandingan
Konsentrasi 98% Kerosin : 2% Air dengan Pengaruh
Ukuran Diameter Batang
4.3
APLIKASI
METODE
TERHADAP
GELEMBUNG
28
PENGAPUNGAN
ESTIMASI
DENGAN
BATANG
DISTRIBUSI
UKURAN
PENGARUH
UKURAN
29
DIAMETER TANGKI
31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
31
5.1 KESIMPULAN
x
Universitas Sumatera Utara
5.2 SARAN
31
DAFTAR PUSTAKA
32
LAMPIRAN 1 CONTOH PERHITUNGAN
L1-1
L.1.1 MENENTUKAN ESTIMASI DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG
L1-2
L.1.2 MENENTUKAN KUMULATIF MASSA
GELEMBUNG
L1-2
L.1.3
MENENTUKAN NILAI BILANGAN REYNOLD
L1-4
L.1.4
MENENTUKAN NILAI RASIO LUAS
PENAMPANG BATANG : LUAS PENAMPANG
L1-5
TANGKI
LAMPIRAN 2 FOTO PERCOBAAN
L2-1
L.2.1 BATANG ALUMUNIUM
L2-1
L.2.2 BATANG PENGADUK
L2-1
L.2.3 RANGKAIAN PERALATAN
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 Pengendapan Gelembung
5
Gambar 2.3
Grafik Penentuan DSD dengan Metode Pengapungan
Batang
Gambar 2.4
8
Penggunaan Metode Light Scattering untuk Mengukur
DSD
11
Gambar 2.5
Metode Coulter Counter
11
Gambar 2.6
Nuclear Magnetic Resonance
12
Gambar 3.1
Skematik dari Peralatan Eksperimen
15
Gambar 3.2
Flowchart Penelitian Metode Pengapungan Batang
16
Gambar 4.1
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
99% Kerosin : 1% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.2
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
98% Kerosin : 2% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.3
23
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
95% Kerosin : 5% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.6
21
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
96% Kerosin : 4% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.5
20
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
97% Kerosin : 3% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.4
18
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
25
dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Gambar 4.7
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
27
dengan
Perbandingan Konsentrasi 98% Kerosin : 2% Air dengan
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Gambar 4.8
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
28
dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan
Pengaruh Diameter Tangki
29
xii
Universitas Sumatera Utara
Gambar L.2.1
Batang Alumunium
L2-1
Gambar L.2.2
Batang Pengaduk
L2-1
Gambar L.2.3
Rangkaian Peralatan
L2-2
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
27
Konsentrasi 99 % Kerosin : 1 % Air
Tabel 4.2
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
Konsentrasi 98 % Kerosin : 2 % Air
29
Tabel 4.3
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung
30
Tabel L1.1
Data Massa Batang
dengan rasio
Konsentrasi
1%
99%
:
Air
Perbandingan
dengan
Metode
Pengapungan Batang
L1-1
Tabel L1.2
Data Besaran untuk 99% Kerosin – 1% Air
L1-2
Tabel L1.3
Data untuk 99% Kerosin – 1% Air pada Waktu 848
detik
L1-2
Tabel L1.4
Estimasi Distribusi Ukuran Gelembung
L1-3
Tabel L1.5
Data Untuk 99% Kerosin : 1% Air pada Waktu 848
L1-4
detik
xiv
Universitas Sumatera Utara
AIR DALAM KEROSIN DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
PIETY SIBAGARIANG
120405057
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
Universitas Sumatera Utara
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG
AIR DALAM KEROSIN DENGAN METODE
PENGAPUNGAN BATANG
(BOUYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
SKRIPSI
Oleh
PIETY SIBAGARIANG
120405057
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:
PENENTUAN DISTRIBUSI UKURAN GELEMBUNG AIR DALAM
KEROSIN 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
Piety Sibagariang
NIM. 120405057
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,
Medan, April 2017
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Bambang Trisakti, M.Si
Dr.Eng. Rondang Tambun, ST, MT
NIP. 19660925 199103 1 003
NIP. 19720412 200012 1 004
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr.Ir. Taslim, M.Si
Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
NIP. 19650115 199003 1 002
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 Air
Dalam Kerosin 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 industri 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
Piety Sibagariang
iii
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1.
Kedua orang tua penulis Papi W. Sibagariang dan Mami B. Sinabutar yang telah
banyak memberikan dukungan moril dan materiil selama pelaksanaan studi di
Universitas Sumatera Utara.
2.
Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen pembimbing atas
kesabarannya dalam
membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan
skripsi ini.
3.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T 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 telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
6.
Bapak Bode Haryanto, ST., MT., Ph.D selaku Dosen Penguji II yang telah
memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
7.
Brigitta Alphantaria selaku rekan penelitian yang selalu menemani dalam proses
pengerjaan penelitian ini.
8.
Adik-adikku yang sangat saya sayangi Ega, Thomas dan Daniel yang selalu
memberikan semangat dan canda tawa dalam pengerjaan skripsi dan penelitian
ini. Terima kasih atas doa dan dukungan kalian.
9.
Sahabat-sahabatku yang kusayangi Judith, Sonia dan Putri. Terima kasih atas
dukungan, persahabatan dan kebersamaannya. Semoga persahabatan ini tetap
ada sampai kapanpun.
10. Kepada Bapak Indera Sembiring dan Kristina Sitepu yang telah banyak
membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
11. Kepada segenap keluarga besarku. Terima kasih saya ucapkan atas doa,
dukungan, motivasi, kritik dan sarannya.
iv
Universitas Sumatera Utara
12. Teman-teman seperjuangan Geng C (Brigitta, Nike, Ulfa, Bundo, Mulik, Debbie,
dan Meilia) yang selalu memberikan motivasi dan semangat dalam pengerjaan
penelitian ini.
13. Kepada seluruh teman-teman Teknik Kimia Angkatan 2012 yang telah
membantu penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM
Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua
: Piety Sibagariang
: 120405057
: Pekanbaru, 30 Juni 1994
: W. Sibagariang dan B.
Sinabutar
Alamat orang tua
:
Dusun V Komp. Sri Gunting Blok Q No. 17, Deli
Serdang
Asal Sekolah:
• TK Persada Indah Pekanbaru tahun 1999-2000
• SD Negeri 005 Pekanbaru tahun 2000-2003
• SD Negeri 104181 Medan Tahun 2003-2006
• SMP Negeri 30 Medan tahun 2006-2009
• SMA Negeri 4 Medan tahun 2009-2012
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2015/2016 sebagai anggota Bidang Dana dan Usaha
2. Keluarga Mahasiswa Katolik Santo Albertus Magnus Universitas
Sumatera Utara
3. Keluarga Mahasiswa Katolik Santo Yoseph Engineering Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar Method) adalah sebuah
metode yang mempunyai susunan peralatan sederhana yang dapat memberikan hasil
yang cukup akurat dalam menentukan distribusi ukuran partikel, baik partikel yang
mengapung ataupun yang mengendap. Prinsip dari metode ini yaitu perubahan
densitas larutan yang terjadi karena perpindahan massa partikel diukur dari
perubahan massa batang yang digantung di dalam suspensi cairan padatan. Pada
penelitian ini kami memfokuskan untuk mengembangkan metode Pengapungan
Batang dalam pemisahan cair-cair dengan densitas yang berbeda, yaitu kerosin dan
air. Pada penelitian ini, aplikasi metode Pengapungan Batang terhadap waktu
pemisahan dilakukan pada perbandingan konsentrasi antara kerosin dengan air
sebesar 99% : 1%; 98% : 2%; 97% : 3%; 96% : 4% dan 95% : 5% yang divariasikan
dengan diameter ukuran batang sebesar 20 mm, 15 mm, 10 mm dan 5 mm. Data
yang dihasilkan dari metode Pengapungan Batang ini dibandingkan dengan metode
Gas Chromatography. Kemurnian kerosin yang dihasilkan pada detik ke-110 sebesar
89,3359% dan pada detik ke-1500 didapat 98,9741% dari kadar awal kerosin sebesar
sebesar 100%. Selain itu, Metode Pengapungan Batang ini juga menentukan
distribusi ukuran gelembung air di dalam kerosin pada perbandingan konsentrasi
antara kerosin dengan air sebesar 99% : 1% dan 98% : 2% yang divariasikan dengan
ukuran diameter batang. Keakuratan dari metode ini dalam pengukuran distribusi
ukuran gelembung kemudian dibandingkan dengan metode coulter counter. Dari
hasil yang didapat dapat disimpulkan bahwa Metode Pengapungan Batang ini dapat
digunakan untuk menentukan distribusi ukuran gelembung dan hasilnya sebanding
dengan metode coulter counter. Metode Pengapungan Batang ini merupakan metode
baru dalam pengukuran distribusi droplet size dan sangat berguna dalam industri
kimia.
Keywords : air, kerosin, distribusi ukuran gelembung dan pengapungan batang
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The Bouyancy Weighing-Bar Method is a method which apparatus has a simple
structure and this method can produce the high accuracy result in particle size
distribution measurement of the settling and floating particle. In this method, the
density change in a suspension due to particle migration is measured by weighing
buoyancy against a weighing-bar hung in the suspension, and the particle size
distribution is calculated using the length of the bar and the time course change in the
mass of the bar. In the present experiment, we focused to develop the buoyancy
weighing–bar method for liquid-liquid systems with the different density. We used
kerosene-water as samples of experiment. The investigation of the separation time of
kerosene-water has been done by the buoyancy weighing-bar method at
concentration ratio between kerosene with water of 99% : 1%; 98% :2%; 97% :3%;
96% : 4% and 95% : 5% which varied with rod diameter of 20 mm, 15 mm, 10 mm
and 5 mm. The result data obtained by the buoyancy weighing-bar method were
compared with the gas chromatography. The purity of kerosene at concentration of
99% kerosene : 1% water at 110 seconds and 1500 seconds is 89,3359% and
98,9741%. Based on the data obtained, the buoyancy weighing–bar method can be
used to determine the optimal time of kerosene-water separation. Beside, the
buoyancy weighing-bar method could be used to measure the droplet size
distribution of water at concentration of 99% kerosene : 1% water and at
concentration of 98% kerosene : 2% water. The precision of the resulting droplet
size distribution is comparable to that of a coulter counter method. This ability is a
novel method in droplet size distribution measurement and very useful in the
chemical industry.
Keywords : buoyancy, droplet size distribution, kerosene, water, weighing bar
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
PENGESAHAN
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
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PRINSIP
METODE
4
PENGAPUNGAN
BATANG
(BUOYANCY WEIGHING-BAR METHOD)
4
2.2 PENELITIAN YANG SUDAH DILAKUKAN
9
2.3 METODE – METODE PENGUKURAN DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG (DSD)
10
2.3.1 Laser Diffraction
10
2.3.2 Electrical Pulse Counting (Coulter Counter)
11
2.3.3 Microscopy
12
2.3.4 Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
12
2.4 EMULSI CAIR – CAIR
13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
14
3.1 BAHAN YANG DIGUNAKAN
14
3.3 PERALATAN YANG DIGUNAKAN
14
ix
Universitas Sumatera Utara
3.4 RANCANGAN PENELITIAN
14
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
16
BAB IV PEMBAHASAN
4.1
APLIKASI
17
METODE
TERHADAP
PENGAPUNGAN
BATANG
PEMISAHAN
DENGAN
WAKTU
17
PENGARUH DIAMETER BATANG
4.1.1 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 99%
Kerosin : 1% Air
17
4.1.2 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 98%
19
Kerosin : 2% Air
4.1.3 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 97%
21
Kerosin : 3% Air
4.1.4 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 96%
22
Kerosin : 4% Air
4.1.5 Pengaruh Diameter Batang Pada Konsentrasi 95%
24
Kerosin : 5% Air
4.2
APLIKASI
METODE
TERHADAP
PENGAPUNGAN
ESTIMASI
GELEMBUNG
DENGAN
BATANG
DISTRIBUSI
UKURAN
PENGARUH
UKURAN
DIAMETER BATANG
26
4.2.1 Estimasi Ukuraan Gelembung pada Perbandingan
Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan Pengaruh
Ukuran Diameter Batang
26
4.2.2 Estimasi Ukuraan Gelembung pada Perbandingan
Konsentrasi 98% Kerosin : 2% Air dengan Pengaruh
Ukuran Diameter Batang
4.3
APLIKASI
METODE
TERHADAP
GELEMBUNG
28
PENGAPUNGAN
ESTIMASI
DENGAN
BATANG
DISTRIBUSI
UKURAN
PENGARUH
UKURAN
29
DIAMETER TANGKI
31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
31
5.1 KESIMPULAN
x
Universitas Sumatera Utara
5.2 SARAN
31
DAFTAR PUSTAKA
32
LAMPIRAN 1 CONTOH PERHITUNGAN
L1-1
L.1.1 MENENTUKAN ESTIMASI DISTRIBUSI
UKURAN GELEMBUNG
L1-2
L.1.2 MENENTUKAN KUMULATIF MASSA
GELEMBUNG
L1-2
L.1.3
MENENTUKAN NILAI BILANGAN REYNOLD
L1-4
L.1.4
MENENTUKAN NILAI RASIO LUAS
PENAMPANG BATANG : LUAS PENAMPANG
L1-5
TANGKI
LAMPIRAN 2 FOTO PERCOBAAN
L2-1
L.2.1 BATANG ALUMUNIUM
L2-1
L.2.2 BATANG PENGADUK
L2-1
L.2.3 RANGKAIAN PERALATAN
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 Pengendapan Gelembung
5
Gambar 2.3
Grafik Penentuan DSD dengan Metode Pengapungan
Batang
Gambar 2.4
8
Penggunaan Metode Light Scattering untuk Mengukur
DSD
11
Gambar 2.5
Metode Coulter Counter
11
Gambar 2.6
Nuclear Magnetic Resonance
12
Gambar 3.1
Skematik dari Peralatan Eksperimen
15
Gambar 3.2
Flowchart Penelitian Metode Pengapungan Batang
16
Gambar 4.1
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
99% Kerosin : 1% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.2
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
98% Kerosin : 2% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.3
23
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
95% Kerosin : 5% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.6
21
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
96% Kerosin : 4% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.5
20
Grafik Massa Batang terhadap Waktu pada Konsentrasi
97% Kerosin : 3% Air dengan Pengaruh Diameter Batang
Gambar 4.4
18
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
25
dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Gambar 4.7
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
27
dengan
Perbandingan Konsentrasi 98% Kerosin : 2% Air dengan
(a) Metode Hukum Stokes dan (b) Metode Allen
Gambar 4.8
Grafik
Distribusi
Ukuran
Gelembung
28
dengan
Perbandingan Konsentrasi 99% Kerosin : 1% Air dengan
Pengaruh Diameter Tangki
29
xii
Universitas Sumatera Utara
Gambar L.2.1
Batang Alumunium
L2-1
Gambar L.2.2
Batang Pengaduk
L2-1
Gambar L.2.3
Rangkaian Peralatan
L2-2
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
27
Konsentrasi 99 % Kerosin : 1 % Air
Tabel 4.2
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung pada
Konsentrasi 98 % Kerosin : 2 % Air
29
Tabel 4.3
Ukuran Diameter Batang dan Ukuran Gelembung
30
Tabel L1.1
Data Massa Batang
dengan rasio
Konsentrasi
1%
99%
:
Air
Perbandingan
dengan
Metode
Pengapungan Batang
L1-1
Tabel L1.2
Data Besaran untuk 99% Kerosin – 1% Air
L1-2
Tabel L1.3
Data untuk 99% Kerosin – 1% Air pada Waktu 848
detik
L1-2
Tabel L1.4
Estimasi Distribusi Ukuran Gelembung
L1-3
Tabel L1.5
Data Untuk 99% Kerosin : 1% Air pada Waktu 848
L1-4
detik
xiv
Universitas Sumatera Utara