Penentuan Distribusi Ukuran Gelembung Kerosin Dalam Air Dengan Metode Pengapungan Batang (Bouyancy Weighing-Bar Method)

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Metode Pengapungan Batang (Buoyancy Wighing-Bar Method) pertamakali

dikembangkan oleh Obata, dkk (2009). Mereka mengukur distribusi ukuran partikel
dengan menggunakan sebuah batang logam yang digantungkan pada cairan yang
berisi butiran partikel yang terdispersi pada cairan tersebut [1]. [Metode ini telah
berhasil mengukur partikel baik yang mengendap atau pun partikel yang
mengapung].
Pada metode pengapungan batang ini, perubahan densitas pada suspensi terjadi
karena perpindahan massa partikel yang diukur dari perubahan massa batang yang
digantung di dalam suspensi padatan cairan. Pengembangan metode ini sampai saat
ini hanya digunakan untuk menentukkan particle size distribution (PSD), sedangkan
untuk mengukur distribusi ukuran gelembung (DSD) masih perlu pengembangan
ataupun masih perlu penelitian lebih lanjut karena hasilnya yang masih minim.
Pengukuran DSD penting diketahui dalam pemisahan cair-cair, terutama terhadap
campuran 2 (dua) jenis cairan yang berbeda densitas.

Emulsi minyak dalam air digunakan dalam operasi industri yang melibatkan
dua fluida yang tidak bercampur dan emulsifier yang memungkinkan dalam
pembentukan emulsi dan stabilisasi. Untuk menentukan karakteristik parameter yang
akurat dari emulsi penting untuk mengevaluasi distribusi ukuran gelembung pada
emulsi [2]. Dalam kebanyakan industri seperti produksi minyak bumi, petrokimia,
logam, makanan dan kosmetik menghasilkan air limbah yang mendung emulsi
minyak dalam air. Emulsi ini terdiri dari air, minyak dan surfaktan. Air limbah yang
masih mengandung minyak dan surfaktan ini memberi efek negatif kepada
lingkungan [13]. Pengukuran distribusi ukuran gelembung sudah banyak dilakukan,
seperti menggunakan metode coulter counter [4], metode light scattering [5], Time
Domain Pulsed Field Gradient NMR [6], Shirasu-porous-glass (SPG) membranes
[7] dan Low-Field NMR [8]. Penggunaan light scattering untuk emulsi petroleum
tidaklah cocok karena cahaya yang tidak mampu tembus melalui sampel, dengan

1
Universitas Sumatera Utara

demikian ukuran gelembung yang diukur hanya disekitar permukaan saja dan, juga
tidak cocok untuk emulsi yang berkonsentrasi tinggi [8]. Oleh karena itu, pada
penelitian ini dikaji metode pengapungan batang untuk mengukur DSD dari kerosin

dalam air.
Prinsip dari metode ini adalah mengukur DSD dengan menggunakan sebuah
batang logam yang digantungkan pada dua campuran yang saling terpisah
berdasarkan perbedaan massa jenisnya. Dalam metode ini, perubahan densitas
larutan yang terjadi karena perpindahan massa gelembung diukur dari perubahan
massa batang yang digantung di dalam suspensi. Sistem yang digunakan untuk
menguji BWM adalah kerosin dalam air.
Pada penelitian ini, Metode Pengapungan Batang digunakan untuk menentukan
waktu pemisahan terbaik serta mengukur DSD dalam pemisahan dua cairan yang
berbeda densitas. Sampel penelitian yang dikaji adalah kerosin (ρ = 0,810gr/cm3) dan
air (ρ = 0,99708 gr/cm3).

1.2

Perumusan Masalah
Permasalahan yang dihadapi dalam penelitian penentuan distribusi ukuran

gelembung dengan Metode Pengapungan Batang ini adalah menentukan diameter
batang yang mampu mendeteksi perpindahan/ distribusi cairan yang berbeda berat
jenis yaitu kerosin dalam air.

1.3

Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengaplikasikan metode pengapungan batang

(BWM) untuk menentukan waktu pemisahan terbaik dan DSD kerosin dalam air

1.4

Manfaat Penelitian
Penelitian

penentuan

distribusi

ukuran

gelembung

diharapkan

dapat

memberikan manfaat sebagai berikut :
1.

Mendapatkan suatu metode untuk menentukan DSD dengan biaya yang murah.

2.

Memberikan informasi kepada industri yang berhubungan dengan penentuan
DSD.

2
Universitas Sumatera Utara

1.5

Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian

penentuan

distribusi

ukuran

gelembung

dengan

Metode

Pengapungan Batang ini dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
• Variabel Tetap
Variabel tetap dalam penelitian ini adalah volume larutan yang digunakan
sebanyak 1000 ml dan divariasikan dengan perbandingan konsentrasi air

dan kerosin.
• Variabel yang divariasikan
1. Fase cairan
Pada suspensi padat-cair, metode pengapungan batang hanya cocok
ketika konsentrasi optimum padatan sebesar 10 kg/m3 (dalam 1 L cairan)
atau konsentrasi padatan kurang dari 10% [19]. Pada penelitian ini fasa
cairan yang akan divariasikan adalah perbandingan konsentrasi kerosin :
air, dengan konsentrasi fasa terdispersi (kerosin) kurang dari 10% yaitu :
•

1 % kerosin : 99 % air

•

2 % kerosin : 98 % air

•

3 % kerosin : 97 % air

•

4 % kerosin : 96 % air

•

5 % kerosin : 95 % air

2. Diameter Batang

= 5 mm, 10 mm, 15 mm dan 20 mm

3. Diameter Tangki

= 60 mm dan 65 mm

• Variabel yang diuji
Pada penelitian ini, DSD kerosin dalam air diukur menggunakan
metode pengapungan batang dengan menggunakan hukum Stokes dan
hukum Allen. Hasil dari pengukuran DSD ini dibandingkan dengan metode

Coulter Counter. Selain itu, pada penelitian ini ditentukan waktu
pemisahan terbaik antara air dan kerosin, kemurnian dari pemisahan ini
diuji dengan menggunakan Gas Chromathography.

3
Universitas Sumatera Utara