Jumat, 30 Oktober 2009

LEACHING

Ektraksi adalah syarat yang digunakan untuk beberapa operasi yang merupakan syarat pokok pada sebuah peralatan atau liquid yang tercampur didalam liquid lainnya (solvent) . Dasar ekstraksi padat-cair adalah pemisahan fase padat yang diambil dengan frekuensi tertentu yang disebut leaching, lixiviation dan washing. Ekstraksi biasanya terbagi menjadi dua langkah : 1. mengontakkan solven dengan padatan yang akan diambil dan mentransfer solven kembali. 2. mencuci dan memisahkan padatan yang telah diambil tadi (Brown, 1950).
Leaching adalah suatu metode yang tepat untuk memisahkan padatan campuran yang terkontak dengan pelarut cair. Unit operasi ini adalah salah satu diantara unit operasi tertua dalam industri teknik kimia, yang sekarang mempunyai beberapa nama, tergantung dari teknik yang digunakan. Leaching pada dasanya mengacu untuk menapis cairan dan memisahkannya dari padatan. Lixiviation mempunyai cara yang berbeda dengan leaching walaupun hamper sama, tetapi proses ini lebih spesifik kepada leachinh sebuah alkali dengan kayu arang (Treyball, 1981).
Operasi leaching dapat dilakukan secara batch ataupun semibatch (unsteady-state). yang hasilnya akan sama baik dengan kondisi kontinu (steady-state). Dalam beberapa kategori, kedua tipe stage wise dan kontak kontinu dapat dilakukan. Dua teknik penangananyang dapat dilakukan yaitu penyemprotan dan penyiraman liquid ke solid dan mencelupkan padatan secara sempurna ke dalam cairan. Pemilihan penggunaan yang digunakan dalam beberapa kasus disesuaikan dengan keadaan fisika dari padatan dan kesulitan-kesulitan serta biaya (Treyball, 198).
Untuk mengambil solid dengan baik, banyak sekali treatment yang tersedia, baik filtered dan leached dilakukan dengan filter press dengan mengalirkan pelarut (solvent) dan melemparkan fresh cake. Lanjutan dari penyingkiran solvent pada filter press atau fixed bed yang terlalu pelanakan menghasilkan leaching yang tidak sempurna, yang bisa dihindari dengan menggunakan vessel leaching. Pada beberapa kasus, vessel silinder diatur secara vertical dan dipasang pengaduk power driven atau stirrers pada sayap vertical dengan pengaduk dan stirrer yang dipasang horizontal. Maka dapat digunakan secara single, tetapi untuk beberapa kasus disusun secara countercurrent (Geankoplis, 1997).
Dalam menentukan neraca bahan (massa) terbagi atas dua bagian yaitu:

1. Sistem bertahap tunggal.

Dengan metoda ini, pengontakkan antara padatan dan pelarut dilakukan sekaligus dan kemudian disusul dengan pemisahan larutan dari padatan sisa. Cara ini jarang ditemui dalam operasi industri,karena perolehan solute yang rendah.

Untuk sistem neraca massa dapat ditulskan sebagai berikut:
a) Neraca massa padatan inert
B = NF.F = E1.N1
b) Neraca massa solute
F.YF + R0.X0 = E.Y2 + R1.X1
c) Neraca massa solvent
F (1-YF) + R0 (1-X0)
d) Neraca untuk larutan (pelarut + solute)
F + R¬0 = E1 + R1 = M1
di mana M1 menyatakan jumlah campuran secara keseluruha (inert + solute + solvent). Untuk meletakkan titik M ini di dalam koordinat segi empat terlebih dahulu harus dihitung,

2. Sistem bertahap banyak dengan aliran berlawanan

Dalam sistem ini aliran bawah dan atas mengalir secara berlawanan. Operasi ini dimulai pada tahap pertama dengan mengontakkan larutan pekat yang merupakan aliran atas tahap kedua dan padatan ”baru”, operasi berakhir pada tahap ke-n (tahap terakhir), di mana terjadi pencampuran antara pelarut ”baru” dan padatan yang berasal dari tahap ke-n (n-1). Dapat dimengerti bahwa sistem ini memungkinkan didapatkannya perolehan solute yang tinggi, sehingga bayak digunakan dalam industri.

Neraca massa total untuk larutan:

F + Rn1 = R1 + En = M
Adapun reaksi yang terjadi adalah: (Tim Dosen Teknik Kimia, 2009)

1. Pencampuran antara CaO dan H2O

2. Pencampuran Ca(OH)2 dan Na2CO3


Ada empat faktor penting yang mempengaruhi laju ekstraksi: (Coulson’s,1955).

1. Ukuran Partikel

Ukuran partikel mempengaruhi kecepatan ekstraksi. Semakin kecil ukuran partikel, area terbesar antara padatan dan cairan. Oleh karena itu, kecepatan tertinggi dari transfer material dan jarak terkecil untuk solute mendifusi antara padatan yang sudah terindikasi, lain masalah pertukaran padatan tidak akan efektif digunakan pada material yang sangat keras jika sirkulasi dari cairan kurang dan pemisahan partikel dari cairan dan drainase residu padatan semakin sulit. Hal yang diinginkan secara umum bahwa range ukuran partikel kecil sehingga partikel lain yang diperlukan kira-kira waktunya sama untuk ekstraksi.
2. Pelarut

Pemilihan cairan yang baik adalah pelarut yang sesuai dengan viskositas harus cukup rendah agar sirkulasinya bebas. Sifat pelarut mencakup beberapa hal antara lain:

a. Selektivitas
Pelarut harus mempunyai selektivitas cukup tinggi artinya kelarutan zat yang ingin dipisahkan dalam pelarut tadi harus besar, sedangkan kelarutan dari padatan pengotor kecil atau diabaikan.

b. Kapasitas
Yang dimaksud kapasitas pelarut adalah besarnya kelarutan solute dalam pelarut tersebut. Bila kapasitas pelarut kecil, maka:
- larutan jumlah pelarut yang lebih banyak
- larutan ekstrak lebih encer
- kebutuhan panas untuk evaporator/ pemekatan larutan ekstrak bertambah banyak.

c. Kemudahan untuk dipisahkan
Untuk penghematan, pelarut dipisahkan dari solute untuk dapat dipakai kembali. Oleh karena itu, pelarut biasanya dipilih yang mempunyai titik didih rendah namun tetap di atas temperatur leaching.

d. Sifat-sifat fisik pelarut
Viskositas dan densitas pelarut akan berpengaruh terhadap pemakaian daya untuk pengadukan.

3. Temperatur
Pada banyak kasus, kelarutan material yang akan diekstraksi akan meningkat dengan temperatur yang diberikan pada kecepatan tinggi dari ekstraksi. Koefisien difusi yang diharapkan meningkat bersamaan dengan meningkatnya temperatur dan akan menambah kecepatan ekstraksi.

4. Faktor Pengaduk
Dalam operasi leaching, laju putaran dan lama pengadukan merupakan hal yang mempengaruhi operasi ekstraksi. Semakin cepat laju putaran, partikel akan semakin terdistribusi dalam pelarut sehingga permukaan kontak meluas dan dapat memberikan kontak dengan pelarut yang diperbaharui terus. Begitu pula semakin lama waktu pengadukan berarti difusi dapat berlangsung terus dan lama pengadukan harus dibatasi pada harga optimum agar konsumsi energi tidak terlalu besar

Pelarutan merupakan peristiwa penguraian suatu zat menjadi komponennya baik berupa molekul-molekul, atom-atom ataupun ion-ion karena pengaruh pelarut cair yang mencakupinya. Pertikel-pertikel yang terlarutkan ini terkumpul di antara permukaan-permukaan (interface) padatan dan pelarut. Bila peristiwa pelarutan masing-masing terus terjadi, maka akan terjadi difusi partikel-partikel solute dari lapisan antar-fasa menembus lapisan permukaan pelarut dan masuk ke dalam badan pelarut di mana solute didistribusikan merata. Sifat-sifat pelarut mencakup beberapa hal : (Jobsheets, 1991).

1. Selektifitas
Pelarut harus mempunyai selektifitas tinggi artinya kelarutan zat yang ingin dipisahkan dalam pelarut tadi harus besar sedang kelarutan dari padatan pengotor harus kecil atau diabaikan.

2. Katasitas
Besarnya kelarutan solute dalam pelarut tersebut.

3. Kemudahan untuk dipisahkan
Untuk penghematan, pelarut dipisahkan dari solute untuk dapat dipakai kembali. Biasanya dengan cara evaporasi atau distilasi.

4. Sifat-sifat fisik pelarut
Viskositas dan densitas pelarut akan berpengaruh pada pemakaian daya untuk pengadukan. Selain itu viskositas akan berpengaruh pada pemisahan mekanik.