Destilasi Air Laut

DESTILASI AIR LAUT

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Banyak cara yang dilakukan untuk memperoleh air bersih, salah satunya yaitu dengan destilasi. Pada proses destilasi terjadi pemanfaatan sinar matahari untuk memisahkan garam dari airnya sehingga diperoleh air murni. Krisis air bersih pada beberapa tahun yang lalu melanda banyak daerah di Indonesia. Sedangkan penyaluran air bersih belum mampu memenuhi kebutuhan seluruh penduduk. Banyak masyarakat merasakan kesulitan, terlebih pada musim kemarau yang panjang ini.

Di pasaran, air minum kemasan bisa lebih mahal dari bensinuntuk setiap liternya. Kebutuhan air industri juga sangat besar, namun sumber daya alam amat terbatas, terutama di daerah-daerah tanpa sumber air yang cukup sepanjang tahun. Sedangkan untuk daerah atau kota di dekat pantai, air laut cukup berlimpah. Teknologi distilasi air laut atau desalinasi sangat diharapkan untuk menghasilkan air tawar dengan produksi tinggi tetapi dengan energi murah. Dengan kemampuan menguasai dan menerapkan teknologi tepat guna, secara mandiri kita dapat membuat instalasi dengan biaya investasi dan operasi yang relatif rendah. 

1.2 Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui keseimbangan massa dan energi untuk destilasi air laut.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Destilasi merupakan proses pemisahan yang berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen-komponen yang akan dipisahkan. Destilasi sering digunakan dalam proses isolasi komponen, pemekatan larutan, dan juga pemurnian komponen cair. Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan distilat. Dasar proses destilasi adalah kesetimbangan senyawa volatil antara fasa cair dan fasa uap.
Bila zat non volatil dilarutkan kedalam suatu zat cair, maka tekanan uap zat cair tersebut akan turun. Pada larutan yang mengandung dua komponen volatil yang dapat bercampur sempurna, maka tekanan uap masing-masing komponen akan turun. Hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap masing-masing komponen berbanding langsung dengan fraksi molnya (Yasin ,H,2009).

Metode flash evaporation merupakan salah satu metode penguapan air laut secara cepat dalam tabung evaporasi melalui proses throttling. Flashing terjadi ketika kondisi cairan sekeliling berubah secara tiba-tiba menjadi lebih rendah daripada kondisi jenuhnya akibat perubahan tekanan dan temperatur. Metode flashing ini akan menghasilkan uap jauh lebih banyak daripada proses penguapan sederhana lainnya. Penomena flasing ini mengakibatkan turbulensi pada aliran fluida sehingga terbentuk laju perpindahan massa yang tinggi yang kemudian mengalami pendinginan cairan(Johana, 2004). Proses penguapan memerlukan suatu sumber panas yang cukup untuk mengubah fase cair air laut menjadi uap jenuh didalam suatu medium. Sumber panas tersebut dapat diperoleh dari panas matahari melalui suatu kolektor atau melalui pembakaran bahan bakar. Dengan pertimbangan eknomis maka dapat digunakan bahan bakar yang cukup murah dan mudah didapatkan seperti bahan bakar dari biomassa diantaranya adalah sekam padi, arang kayu, serbuk gergajian kayu, dan lain-lain. Bahan-bahan tersebut dapat dimanfaatkan dengan baik untuk proses destilasi air laut (Humoeditomo, 2009)

Proses kerja destilasi ini mulanya air laut dihisap oleh pompa ejektor yang terdapat dipantai. Kemudian, air laut tersebut dimasukan ke dalam alat penukar gas (heat exchanger). Pada tahap ini, air laut dipanasi oleh air panas dari panas buang diesel atau boiler limbah biomassa pada suhu 80 derajat C. Selanjutnya, air tersebut divakumkan pada tekanan udara kurang dari 1 atm. Pada kondisi hampa udara (vakum) yang tinggi dan suhu rendah itulah, jelasnya lagi, sebagian dari air laut menguap. Dimana, uap bertekanan rendah dari tempat lain mendapat pendinginan dari air laut yang dimasukkan dari cerobong terpisah(Birne, 2008). Pada saat itulah, uap berkondensasi menjadi air tawar.  Air laut yang sudah hangat akan mengalir dari saluran keluar pendingin. Dan selanjutnya akan masuk ke dalam heat exchanger sebagai air umpan. Uap tekanan rendah yang timbul di dalam heat exchanger mengalir masuk ke dalam evaporator. Begitu pula dengan air sisa buangan yang kental. Selanjutnya, uap air itu didinginkan oleh air laut dan berkondensasi menjadi air tawar. Hasil air tawar di kondensor itu kemudian dipompa keluar oleh condensate pump. Kemudian, air tersebut dialirkan ke tangki persedian air tawar. Sementara sisa air buangan dikeluarkan secara teratur oleh water ejector. Sedangkan mengenai kadar garam dari air destilat (air yang dihasilkan dari proses destilasi ini) secara terus menerus dipantau oleh salinity indicator. Sebuah solenoid valve dipasang pada saluran keluar pompa air destilasi. Untuk menentukan kadar garam air destilatnya kita bisa atur, umumnya kadar garam yang dimiliki oleh air destilat ini maksimal sebesar 10 ppm. Artinya, kualitas air yang dihasilkan dari proses ini sangat bagus. Air tawar yang dihasilkan dari mesin diesel bertenaga 2×250 kW dan 2×500 kW mampu menghasilkan 5.000 liter air dalam 24 jam (Anonim, 2009).

 

BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIKUM

3.1 Waktu dan Tempat Praktikum

Praktikum ini dilaksanakan hari Minggu, 6 Desember  dari pukul 08.00 WITA hingga pukul 17.00 WITA di Laboratorium Mekanisasi Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Mataram.

3.2 Alat dan Bahan Praktikum

3.2.1. Alat Praktikum

Alat-alat yang digunakan pada praktikum ini adalah destilator bertingkat, termokopel, 1 buah gelas ukur 1000 ml, stopwatch.

3.2.2. Bahan Praktikum

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah air laut.

3.3 Prosedur Kerja

1.      Diletakkan alat destilator menghadap sinar matahari.

2.      Dimasukkan air laut.

3.      Diletakkan termokopel masing-masing pada air laut, dinding kaca bagian dalam, dinding kaca bagian luar dan pada lingkungan.

4.      Diambil data setiap satu jam.

5.      Diambil data radiasi sinar matahari.

6.      Dihitung dan dianalisis setiap data

 

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

4.1 Hasil Pengamatan

Tabel 4.1. hasil pengamatan

Jam	T dalam kaca	T air laut	T dinding	T luar kaca	T lingkungan	Va tampungan	Ket
	(0C)	((0C)	(0C)	(0C)	(0C)	(m)	Warna
10.00 11.00 12.00 13.00	61 55 55 57	58 556 447 551	58   56  55  57	44     41     44     44	40 34 36 35	0 11 21 27	Bening Bening Bening Bening

4.2 Hasil Perhitungan

Diketahui :

I max               : 177,8 kkal     = 741,07 joule

I min                : 0,000 kkal     = 0,000 joule

V angin           : 8 knot            = 14,4 km/jam

T                      : 4 jam

B                     : 15⁰

Q                     : 48⁰

n                      : 2699,0 jam

Kc                   : 0,78

A                     : 4 m²

Tal                   : 30,275           = 303,275 K

T lingkungan   : 32^oC              = 305 K

T₁ max             : 36^oC              = 309 K

T₁ min              : 30^oC              = 303 K

Isc                   : 1353

                     : 21,438

x                      : 0,43

e                      : 5,672 x 10^-4

(a )                 : 0,86

(a )¹                : 0,70

L₁                           :0,15

T                      : 5,6697 x 10^-4

Jawab

1.      Radiasi yang sampai ke bumi

I     = (I max – I min) sin n (t-(t-1)) + I min

      = (741,07 – 0,000) sin 2669,0 (4 – (4– 1) + 0,000

      = 741,07 x sub 2669,0

      = 381,6792 joule

2.      Penentuan keawanan

I₀    = Isc T ((1 + 0,33 cos 360 x n) / 370)

      = 1353 [(1 + 0,33 cos 360 – 266,9; 0 / 370]

      = 1353 (881,77) / 370

      = 3224,4148 joule

aw = I n/I₀

        = = 0,1183 joule

3.      Penentuan energi hilang

Rb = Cos ( ) cos  cos x + sin ( ) sin

      = cos (48 + 15) cos 21,438 cos 0,43 + sin (48 + 15) sin 21,438

      = (0,4539) (0,9308) (0,999) + (0,8910) (0,3654)

      = 0,7478

Rd =

      = 8 joule

Id = 0,16 x I h

      = 0,16 x 381,6792

      = 61,00686

Ib   = Ih – Id

      = 381,6792 – 61,00686

      = 320,6106 joule

Qabs          = ( ) [b rb + ( )¹ Id Rd

                  = (0,86) (320,6106) (0,7478) + (0,7478) + (0,70) (61,0686) (8)

                  = 548,1714

4.      Penentuan E terkumpul

A   = 0,48

H₂  = Rb x 30 x 14,4

      = 0,7478 x 30 x 14,4

      = 323,6496 km/jam

uL₃      =

            =

            = = 5,1203 joule

Q         = UL₃A x (T₁max - T₁min)

= 5,182 x 4 x (0,43)x(309^ok-303^ok)

=52,9230 joule

5.      Penentuan Q total

Q total       = e .  (Tal⁴ – T lingk⁴)

                  = 5,672 x 10⁴ x 5,6697 x 10^-8 (323,15⁴-309,4⁴)

                  = 32,1585 x 10^-12 x 10,9 x 10⁹-9,16 x10⁹)

                  =0,05595579  joule

6.      Penentuan Q efisien

Qef                        =

                  =

7.      Kapasitas

= 6,75 ml/jam.

 

BAB V

PEMBAHASAN

            Destilasi merupakan proses pemisahan yang berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen-komponen yang akan dipisahkan. Destilasi sering digunakan dalam proses isolasi komponen, pemekatan larutan, dan juga pemurnian komponen cair. Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan distilat. Dasar proses destilasi adalah kesetimbangan senyawa volatil antara fasa cair dan fasa uap.
Dalam proses destilasi air laut ini digunakan memisahkan senyawa tertentu seperti NaCl dari larutan dengan memanfaatkan panas yang bersumber dari cahaya matahari, dan dengan adanya energi matahari yang telah diubah menjadi energi panas maka dua komponen yang berbeda titik didih dan massa jenisnya tadi dapat terpisah.

Dalam praktikum kali ini digunakan alat destilator bertingkat, alat ini ditutup dengan kaca transparan agar pada saat penguapan, air yang menguap tidak hilang tetapi tertahan oleh kaca dan sinar matahari dapat mengenai bahan. Wadah tempat air laut yang akan didestilasi di cat dengan warna hitam, ini dimaksudkan agar dapat menyerap kalor dari radiasi matahari secara sempurna karena benda hitam memiliki emisivitas sama dengan satu, kaca yang digunakan pada kolektor bertingkat tersebut bukan kaca biasa melainkan kaca prisma yang dapat membiaskan sinar matahari secara sempurna. Pada alat ini diletakkan 4 termometer yaitu termometer air laut, termometer lingkungan, termometer kaca luar dan termometer kaca dalam.

Proses destilasi berawal dari pengumpulan energi panas matahari dengan kolektor untuk disimpan dan mendapatkan suhu yang lebih tinggi, adanya panas tersebut menyebabkan suhu air laut meningkat dan menguap karena panas yang berasal dari radiasi surya. Uap bergerak naik ke atas dan akan mengambun bila menyentuh permukaan atap bagian dalam lalu sulingan disalurkan dan ditampung, senyawa NaCl memiliki massa jenis yang lebih besar dari massa jenis air sehingga yang menguap adalah airnya dan NaCl mengendap.

Adapun faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses destilasi yaitu suhu lingkungan, kecepatan angin, luas destilator, kemiringan destilator. Selain itu proses destilasi juga dipengaruhi oleh keadaan awan yang akan mempengaruhi intensitas cahaya matahari yang sampai ke bumi, selain itu juga dipengaruhi oleh keadaan cuaca yang berbeda-beda antara daerah yang satu dengan yang lainnya

BAB VI

KESIMPULAN

            Dari hasil pengamatan dan pembahasan dapat ditarik beberapa kesimpulan antara lain:

1.  Destilasi dilakukan untuk memisahkan garam NaCl dari larutannya sehingga diperoleh air murni.

2.   Destilasi merupakan suatu sistem yang memanfaatkan energi matahari yang diubah menjadi energi panas.

3.   Faktor-faktor yang mempengaruhi proses destilasi adalah besarnya radiasi matahari ke bumi, keadaan awan, keadaan cuaca, suhu lingkungan, kecepatan angin, luas destilator, kemiringan destilator dan lamanya waktu proses destilasi.

4.   Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan kesetimbangan senyawa volatil antara fase cair dan fase uap.

5.   Distilasi sering digunakan dalam proses isolasi komponen, pemekaan larutan, dan juga pemurnian komponen cair.