Makalah Destilasi Air

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Air merupakan sumber kehidupan. Air merupakan kebutuhan yang paling penting dalam kehidupan manusia terutama air tawar yang bersih dan sehat. Kelangkaan dan kesulitan mendapatkan air bersih dan layak pakai menjadi permasalahan yang mulai muncul dibanyak tempat yang salah satunya menimpa masyarakat yang tinggal di daerah pesisir pantai. Sebagian besar sumber air yang didapat merupakan air laut. Sehingga untuk mendapatkan ai bersih perlu adanya pemrosesan atau pengolahan air laut menjadi air tawar dan air bersih. Air bersih yang dimaksud adalah air yang bebas dari kotoran, bakteri yang merugikan, dan zat-zat lain yang bersifat merugikan bagi kesehatan manusia.

Ada berbagai cara yang sering dilakukan untuk mendapatkan air bersih yaitu : perebusan, penyaringan, destilasi dan lain – lainnya. Cara perebusan dilakukan hanya untuk mematikan kuman dan bakteri – bakteri yang merugikan, namun kotoran yang berupa padatan – padatan kecil tidak bisa terpisah dengan air. Penyaringan digunakan hanya untuk menyaring kotoran – kotoran yang berupa padatan kecil, namun kuman dan bakteri yang merugikan tidak bisa terpisah dari air. Cara destilasi merupakan cara yang efektif digunakan untuk menghasilkan air bersih yang bebas dari kuman, bakteri, dan kotoran yang berupa padatan kecil. Pada proses destilasi, yang diambil hanya air kondensatnya, kuman dan bakteri akan mati oleh proses pemanasan, dan kotoran akan mengendap di

dasar basin.

Pada prinsipnya destilasi merupakan cara untuk mendapatkan air bersih melalui proses penyulingan air kotor. Pada proses penyulingan terdapat proses perpindahan panas, penguapan, dan pengembunan. Perpindahan panas terjadi dari sumber panas menuju air kotor. Jika air terus-menerus dipanaskan maka akan terjadi proses penguapan. Uap ini jika bersentuhan dengan permukaan yang dingin maka akan terjadi proses kondensasi pada permukaan dingin tersebut. Pada proses destilasi yang diambil hanyalah air kondensatnya, kuman dan bakteri akan mati oleh proses pemanasan, dan kotoran akan mengendap di dasar basin. Pada destilasi air laut ini kebanyakan menggunakan bahan bakar fosil sebagai

sumber panas, sedangkan ketersediaan bahan bakar tersebut semakin berkurang, maka diperlukan sumber energi yang lain. Salah satunya yang bisa digunakan yaitu energi matahari.

Pada sistem destilasi air laut tenaga surya, plat penyerap sangat berperan penting karena berfungsi sebagai penyerap intensitas radiasi matahari dan mengkonversikannya menjadi energi panas. Oleh karena fluida yang digunakan dalam penelitian ini adalah air laut, maka bahan dasar dari plat penyerap radiasi yang digunakan berupa beton guna

menghindari adanya korosi pada plat penyerap. Pada umumnya plat penyerap radiasi yang digunakan berupa plat tipe datar. Pada penelitian ini akan dibuat suatu rancang bangun dan membandingkan performansi alat destilasi air laut yang menggunakan penyerap tipe datar, penyerap tipe bergelombang, dan penyerap tipe bergelombang yang dilapisi batu kerikil. Dengan dasar pemikiran bahwa luas bidang penyerapan panas plat penyerap tipe bergelombang ini lebih besar dari pada luas penyerapan panas plat tipe datar, sehingga performansi dari destilasi air laut tenaga surya ini akan lebih maksimal.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apa yang dimaksud dengan Destilasi Air ?

2.      Apa macam-macam komponen dalam sistem Destilasi Air ?

3.      Bagaimana cara menggunakan alat Destilasi Air ?

C.    Tujuan Penulisan

1.      Untuk mengetahui pengertian dari Destilasi Air.

2.      Untuk mengetahui macam-macam komponen dalam sistem Destilasi Air.

3.      Untuk mengetahui bagaimana cara menggunakan alat Destilasi Air.

BAB II

ISI

Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.

            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.

            Pada prinsipnya destilasi merupakan cara untuk mendapatkan air bersih melalui proses penyulingan air kotor. Pada proses penyulingan terdapat proses perpindahan panas, penguapan, dan pengembunan. Perpindahan panas terjadi dari sumber panas menuju air kotor. Jika air terus-menerus dipanaskan maka akan terjadi proses penguapan. Uap ini jika bersentuhan dengan permukaan yang dingin maka akan terjadi proses kondensasi pada permukaan dingin tersebut. Pada proses destilasi yang diambil hanyalah air kondensatnya, kuman dan bakteri akan mati oleh proses pemanasan, dan kotoran akan mengendap di dasar basin. Pada destilasi air laut ini kebanyakan menggunakan bahan bakar fosil sebagai

sumber panas, sedangkan ketersediaan bahan bakar tersebut semakin berkurang, maka diperlukan sumber energi yang lain. Salah satunya yang bisa digunakan yaitu energi matahari.

Pada sistem destilasi air laut tenaga surya, plat penyerap sangat berperan penting karena berfungsi sebagai penyerap intensitas radiasi matahari dan mengkonversikannya menjadi energi panas. Oleh karena fluida yang digunakan dalam penelitian ini adalah air laut, maka bahan dasar dari plat penyerap radiasi yang digunakan berupa beton guna

menghindari adanya korosi pada plat penyerap. Pada umumnya plat penyerap radiasi yang digunakan berupa plat tipe datar. Pada penelitian ini akan dibuat suatu rancang bangun dan membandingkan performansi alat destilasi air laut yang menggunakan penyerap tipe datar, penyerap tipe bergelombang, dan penyerap tipe bergelombang yang dilapisi batu kerikil. Dengan dasar pemikiran bahwa luas bidang penyerapan panas plat penyerap tipe bergelombang ini lebih besar dari pada luas penyerapan panas plat tipe datar, sehingga performansi dari destilasi air laut tenaga surya ini akan lebih maksimal.

BAB III

PEMBAHASAN

A.    Alat Destilasi Air

Proses perpindahan panas tidak semuanya dapat diubah menjadi energi lain, dan pada kolektor surya terjadi kerugian panas. Kerugian panas ini terjadi pada bagian atas, bagian bawah, dan bagian samping. Pada umumnya kerugian panas bagian samping diabaikan karena luasan kontak perpindahan panas dari plat penyerap ke samping sangat kecil dibandingkan dengan luasan plat penyerap pada

bagian atas/bawah.

Untuk koefisien kerugian panas total dapat ditulis

sebagai berikut :

UL = Ut + Ub

Dimana :

UL = koefisien kerugian panas total (W/m2.0C)

Ut = koefisien kerugian panas bagian atas (W/m2.0C)

Ub = koefisien kerugian panas bagian bawah (W/m2.0C)

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. Fenomena flasing ini mengakibatkan turbulensi pada aliran fluida sehingga terbentuk laju perpindahan massa yang tinggi yang kemudian mengalami pendinginan cairan. 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.

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. 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.

            Berikut alat destilasi air :  

 

Cara Kerja Mesin Destilasi Air

Destilasi adalah suatu proses pemurnian yang didahului dengan penguapan senyawa cair dengan cara memanaskannya, kemudian mengembunkan uap yang terbentuk. Prinsip dasar dari destilasi adalah perbedaan titik didih dari zat-zat cair dalam campuran zat cair tersebut sehingga zat (senyawa) yang memiliki titik didih terendah akan menguap lebih dahulu, kemudian apabila didinginkan akan mengembun dan menetes sebagai zat murni (destilat). Macam-macam destilasi antara lain sbb:
a.  Destilasi Air

Destilasi sederhana adalah salah satu cara pemurnian zat cair yang tercemar oleh zat padat/zat cair lain dengan perbedaan titik didih cukup besar, sehingga zat pencemar/pengotor akan tertinggal sebagai residu. Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran cair-cair, misalnya air-alkohol, air-aseton, dll. Alat yang digunakan dalam proses destilasi ini antara lain, labu destilasi, penangas, termometer, pendingin/kondensor leibig, konektor/klem, statif, adaptor, penampung, pembakar, kaki tiga dan kasa.
Cara melakukan Destilasi Air :

-            Lihat pada handbook titik didih zat sampel yang anda peroleh.

-            Susun/set alat destilasi.

-            Masukan zat sampel pada labu destilasi (isi zat dalam labu paling banyak 2/3 bagian labu) lalu masukan batu didih. Isi kaleng penangas dengan zat penangas yang disesuaikan dengan titik didih sampel, juga masukan batu didih pada penangas tersebut. Alirkan air pendingin. Panaskan penangas mula-mula dengan api kecil. Amati termometer, apabila ada cairan yang keluar sebelum mencapai titik didihnya, pisahkan cairan tersebut, sedangkan apabila termometer menunjukan titik didih sampel tahan supaya suhu tersebut konstan dan tampung destilat yang dihasilkan. Hentikan destilasi pada saat sampel hampir habis (jangan sampai kering) jika titik didih zat sampel lebih besar dari titik didih zat pencemar. Sedangkan jika titik didih zat sampel lebih kecil dari titik didih zat pencemar, maka destilasi dihentikan pada saat suhu melebihi titik didihnya sebesar ± 50C. Pindahkan penangas. Tentukan indeks bias zat yang diperoleh dan bandingkan dengan harga dari handbook.

B.     Komponen-komponen Sistem Destilasi Air

Beberapa komponen yang membentuk suatu sistem destilasi air  yang bekerja dengan baik, yang masing-masing komponen tersebut bekerja sesuai dengan kapasitas kemampuannya dalam mendukung kerja suatu sistem destilasi air. Berikut komponen-komponen system Destilasi Air :

-          Heater (Pemanas)

Panas dapat merambat dengan cara penghantaran aliran dan pancaran. Heater yaitu suatu alat yang berbentuk tabung dengan bagian dalam terdapat pipa-pipa kecil yang dialiri air panas, sedangkan diluar pipa-pipa kecil dialiri air laut, dengan panas ini akan memanaskan air laut sehingga air laut  mengalami penguapan.

-          Kondensor
Kondensor adalah alat yang digunakan untuk mengubah bentuk uap menjadi air, yaitu dengan cara menurunkan suhu uap tersebut hingga mencapai suhu pengembunannya pada tekanan yang sesuai.

-          Saringan uap

Saringan/ Filter adalah alat untuk memisahkan benda asing yang ikut bersirkulasi kedalam suatu sistem yang sifatnya akan merusak sistem tersebut.  Pada sistem destilasi air laut saringan uap air terbuat dari logam monel yang berfungsi untuk menyaring uap yang terjadi bersamaan dengan titik air laut yang naik.

-          Katup Solenoid

Katup solenoid adalah katup yang dapat terbuka dan tertutup dengan menggunakan gaya elektromagnetik.  Arus listrik dialirkan secara otomatis oleh salinometer, ketika kadar garam melebihi batas yang telah ditentukan. Pada saat kadar garam tinggi, sistem otomatis dari salinometer akan mengalirkan arus listrik menuju lampu alarm dan katup solenoid, sehingga lampu alarm akan menyala dan terjadilah medan magnet pada katup selenoid yang akan menarik plunyer kebawah, keadaan seperti ini berarti katup dalam keadaan terbuka. Pada saat kadar garam rendah, sistem otomatis dari salinometer tidak akan mengalirkan arus listrik menuju lampu alarm dan katup solenoid, sehingga lampu alarm tidak akan menyala dan tidak terjadi medan magnet pada katup solenoid dan plunyer akan kebali ke kedudukannya semula dengan cepat karena beratnya sendiri, keadaan seperti ini berarti katup dalam keadaan tertutup.

-          Salinometer
Salinometer digunakan untuk mengukur kadar garam yang terkandung didalam air laut hasil destilasi air laut dengan satuan  ppm.  Alat ini dilengkapai dengan lampu peringatan, apabila kadar garam melebihi batas yang telah ditentukan maka lampu akan menyala dan pada waktu yang bersamaan katup solenoid akan membuka dan membuang air yang masih mengandung kadar garam tersebut keluar dari sistem.

-          Gelas Penduga
Gelas penduga adalah suatu alat untuk mengetahui tinggi rendahnya air di dalam ketel destilasi air laut.

-          Thermometer
Thermometer adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur suhu. Alat ini bekerja berdasarkan atas mengembang dan mengempisnya sejumlah kecil air raksa atau zat lain.

-          Flowmeter
Flowmeter adalah alat yang digunakan untuk mengetahui banyaknya air tawar yang dihasilkan oleh distilling plant.

-          Ejektor
Ejektor bekerja berdasarkan prinsip bernoulli, yaitu jika kecepatan fluida tinggi maka tekananya menjadi rendah dan sebaliknya jika kecepatan fluida rendah maka tekanannya akan tinggi. 

Dilihat dari fungsi dan kegunaannya, ejektor dibagi menjadi dua macam yang masing-masing mempunyai tugasnya sendiri. Adapun ejektor tersebut adalah sebagai berikut :

1.      Ejektor Vakum

Agar air laut dapat menguap pada suhu yang lebih rendah, maka tabung destilasi air laut harus di buat vakum dengan cara memasang ejektor yang berhubungan langsung ke ruang kondensor dan akan mengisap terus-menerus udara dan gas-gas yang tidak mencair sehingga dapat menjadi vakum.

2.      Ejektor Air Laut

Didalam ruang pemanas sering terjadi penguapan air laut, sehingga jika di biarkan begitu saja kadar garam air laut akan semakin bertambah. Untuk mengatasi ini maka di pasang ejektor yang akan membuang air laut agar volumenya dapat ditahan konstan.

C.    Macam-macam pompa Sirkulasi dalam sistem Destilasi Air

Zat cair tidak akan berpindah tempat dengan sendirinya dari suatu ujung yang lainnya untuk itu dipergunakan daya dorong untuk melaksanakan pengangkutan ini.  Daya dorong ini adalah perbandingan tekanan yang dibangkitkan dengan pengunaan pompa.  Pompa yang umumnya digunakan adalah pompa sentrifugal. Adapun pompa sirkulasi yang digunakan pada sistem destilasi air antara lain :

-          Pompa Air Laut

Pompa ini digunakan untuk menghisap air laut dan menekannya ke dalam kondensor untuk mengembunkan uap air dan sisanya akan ke ejektor air laut dan ejektor vakum.  Pompa air laut ini selain berfungsi untuk mensirkulasi air pendingin juga berfungsi untuk memvakumkan serta mengalirkan air laut.

-          Pompa Air Panas

Pompa air panas di gunakan untuk mensirkulasikan air pendingin motor induk yang panas kedalam pipa-pipa kecil tabung heater untuk memanaskan air laut.

-          Pompa Air Tawar

Pompa ini digunakan untuk menghisap dan menekan air tawar hasil proses destilasi air laut ke tangki penampungan yang selanjutnya akan digunakan untuk berbagai kebutuhan.

BAB IV

PENUTUP

A.    Kesimpulan

1.      Destilasi air atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan  perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.

2.      Komponen komponen dalam sistem Destilasi Air diantaranya yaitu : heater (pemanas), kondensor, saringan uap, katup solenoid, salinometer, gelas penduga, thermometer, flowmeter, dan ejector.

3.      Macam-macam pompa sirkulasi dalam sistem Destilasi Air diantaranya yaitu : pompa air laut, pompa air panas, pompa air tawar.

B.     Saran

Dengan adanya makalah sederhana ini, penulis mengharapkan agar para pembaca dapat memahami materi Fitokimia ini dengan mudah. Saran dari penulis agar para pembaca dapat menguasai materi singkat dalam makalah ini dengan baik, kemudian dilanjutkan dengan pelatihan soal dan mencari literatur lain yang berhubungan agar semakin menguasai materi.