DASAR TEKNOLOGI PENGOLAHANDESTILASI

OlehM. MUHAIMIN

141710301054

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIANJURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIANUNIVERSITAS JEMBER

2015

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Proses perpindahan massa merupakan salah satu proses yang cukup penting. Peprindahan

massa merupakan peristiwa yang dijumpai hampir dalam setiap operasi dalam kegiatan teknik

kimia. Salah satu proses tersebut adalah distilasi.

Destilasi adalah metode pemisahan zat-zat cair dari campurannya berdasarkan perbedaan

titik didih. Pada proses destilasi sederhana, suatu campuran dapat dipisahkan bila zat-zat

penyusunnya mempunyai perbedaan titik didih cukup tinggi. Proses destilasi terdiri atas dua bagian,

yaitu bagian pertama terdiri dari uap yang terembunkan disebut destilat, dan bagian kedua adalah

cairan yang tertinggal disebut residu (Estien, 2005).

Keuntungan dari proses destilasi adalah diagram alir dari proses yang sederhana, biaya

investasi yang rendah jika dibandingkan dengan unit separasi yang lainnya dan juga operasi

destilasi ini memiliki resiko yang rendah terhadap kegagalan produksi maupun terhadap

pencemaran lingkungan. Namun destilasi ini juga memiliki kekurangan yakni, efisiensi dari energi

yang digunakan rendah, dan memerlukan suatu senyawa yang memiliki kestabilan thermal yang

baik pada temperatur didihnya.

1.2 Tujuan

Tujuan pembuatan paper ini adalah agar mahasiswa mempelajari operasi pemisahan

campuran dengan metode distilasi.

1

BAB II. PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Destilasi

Destilasi adalah metode pemisahan zat-zat cair dari campurannya berdasarkan perbedaan

titik didih. Pada proses destilasi sederhana, suatu campuran dapat dipisahkan bila zat-zat

penyusunnya mempunyai perbedaan titik didih cukup tinggi. Proses destilasi terdiri atas dua bagian,

yaitu bagian pertama terdiri dari uap yang terembunkan disebut destilat, dan bagian kedua adalah

cairan yang tertinggal disebut residu (Estien, 2005).

Syarat utama pemisahan campuran cairan dengan cara destilasi adalah semua komponen

yang terdapat di dalam campuran haruslah bersifat volatil. Pada suhu yang sama, tingkat penguapan

pada masing-masing komponen akan berbeda-beda. Hal ini berarti bahwa pada suhu tertentu,

komponen yang lebih volatil dalam campuran cairan akan lebih banyak membangkitkan uap. Sifat

yang demikian ini akan terjadi sebaliknya, yakni pada suhu tertentu fasa cairan akan lebih banyak

mengandung komponen yang kurang volatil. Jadi cairan yang setimbang dengan uapnya pada suhu

tertentu memiliki komposisi yang berbeda. Perbedaan komposisi dalam kesetimbangan uap-cairan

dapat dengan mudah dipelajari pada destilasi pemisahan campuran alkohol dari air (Alimin, 2007).

2.2 Dasar Pemisahan dengan Destilasi

Dasar pemisahan pada destilasi adalah perbedaan titik didih cairan pada tekanan tertentu.

Penguapan diferensial dari suatu campuran cairan merupakan bagian terpenting dalam proses

pemisahan dengan destilasi, diikuti dengan penampungan material uap dengan cara pendinginan

dan pengembunan dalam kondensor pendingin-air (Alimin, 2007).

Pada proses destilasi senyawa dengan titik didih yang paling rendah akan terpisahkan

terlebih dahulu (Khamidinal, 2009). Sebagai contoh ada sebuah campuran yang di dalamnya

terdapat dua zat, yaitu zat A dan zat B. Zat A mempunyai titik didih sekitar 120° C, sedangkan zat

B mempunyai titik didih sebesar 80° C. Zat A dapat dipisahkan dengan zat B dengan cara

mendestilasi campuran tersebut pada suhu sekitar 80° C. Pada suhu tersebut, zat B akan menguap

sedangkan zat A tetap tinggal.

2.3 Prinsip Operasi

Pada operasi distilasi, terjadinya pemisahan didasarkan pada gejala bahwa bila campuran

cair ada dalam keadaan setimbang dengan uapnya, komposisi uap dan cairan berbeda. Uap akan

mengandung lebih banyak komponen yang lebih mudah menguap, sedangkan cairan akan

mengandung lebih sedikit komponen yang mudah menguap. Bila uap dipisahkan dari cairan dan

uap tersebut dikondensasikan, akan didapatkan cairan yang berbeda dari cairan yang pertama,

2

dengan lebih banyak komponen yang mudah menguap dibandingkan dengan cairan yang tidak

teruapkan. Bila kemudian cairan dari kondensasi uap tersebut diuapkan lagi sebagian, akan

didapatkan uap dengan kadar komponen yang lebih mudah menguap lebih tinggi. Untuk

menunjukkan lebih jelas uraian di atas, berikut digambarkan secara skematis:

1. Keadaan Awal

Campuran A dan B (fasa cair). A adalah komponen yang lebih mudah

menguap.

XA,0 = fraksi berat A di fasa cair

XB,0 = fraksi berat B di fasa cair

XA + XB = 1

2. Campuran diuapkan sebagian, uap dan cairannya dibiarkan dalam keadaan setimbang.

XA,1 = fraksi berat A di fasa cair (setimbang)

XB,1 = fraksi berat B di fasa cair (setimbang)

XA + XB = 1

YA,1 = fraksi berat A di fasa uap (setimbang)

YB,1 = fraksi berat B di fasa uap (setimbang)

YA + YB = 1

Pada keadaan ini maka: YA,1 > XA,1 dan YB,1 < XB,1

Bila dibandingkan dengan keadaan mula:

YA,1 > XA,1 > XA,2 dan YB,1 < XB,1 < XB,2

3. Uap dipisahkan dari cairannya dan dikondensasi; maka didapat dua cairan, cairan I dan cairan

II. Cairan I mengandung lebih sedikit komponen A (lebih mudah menguap) dibandingkan

cairan II.

Skema perpindahan massa pada proses destilasi

3

2.4 Proses Destilasi

Secara sederhana, proses destilasi dapat dijelaskan melalui gambar berikut :

Rangkaian Destilasi Sederhana (www.ilmukimia.org)

Suatu campuran yang berupa cairan (15) dimasukkan ke dalam labu (2) yang dipanaskan

melalui penangas (14) dengan heater (13). Suhu pemanasan dapat diatur dengan mengamati

thermometer (4). Pada saat dipanaskan, sedikit demi sedikit campuran akan menguap. Uap

kemudian naik melalui pipa (3) dan mengalir menuju pendingin / condenser (5). Pendinginan uap

dilakukan dengan cara mengalirkan air melalui dinding pendingin. Setelah melalui pendingin, uap

akan mengembun membentuk cairan kembali dan melaju ke adapor (10) kemudian menetes ke labu

destilat (8).

2.5 Jenis-Jenis Destilasi

2.5.1 Destilasi Sederhana

Tekanan uap suatu cairan akan meningkat seiring dengan bertambanya temperatur, dan

titik dimana tekan uap sama dengan tekanan eksternal cairan disebut sebagai titk didih. Proses

pemisahan campuran cairan biner A dan B menggunakan distilasi dapat dijelaskan dengan hukum

Dalton dan Raoult. Menurut hukum Dalton, tekanan gas total suatu campuran biner, atau tekanan

uap suatu cairan (P), adalah jumlah tekanan parsial dari masing-masing komponen A dan B (PA dan

PB)

P = PA + PB (1)

Hukum Raoult menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan tertentu, tekanan parsial uap

komponen A (PA) dalam campuran sama dengan hasil kali antara tekanan uap komponen murni A

(PAmurni) dan fraksi molnya XA

PA = PAmurni . XA (2)

4

Sedang tekanan uap totalnya adalah

Ptot = PAmurni . XA + PB

murni . XB (3)

Dari persamaan tersebut di atas diketahui bahwa tekanan uap total suatu campuran cairan biner

tergantung pada tekanan uap komponen murni dan fraksi molnya dalam campuran.

Hukum Dalton dan Raoult merupakan pernyataan matematis yang dapat

menggambarkan apa yang terjadi selama distilasi, yaitu menggambarkan perubahan komposisi dan

tekanan pada cairan yang mendidih selama proses distilasi. Uap yang dihasilkan selama mendidih

akan memiliki komposisi yang berbeda dari komposisi cairan itu sendiri. Komposisi uap komponen

yang memiliki titik didih lebih rendah akan lebih banyak (fraksi mol dan tekanan uapnya lebih

besar). Komposisi uap dan cairan terhadap suhu tersebut dapat digambarkan dalam suatu grafik

diagram fasa berikut ini.

Jika uap dipindahkan dari campuran cairan, maka pada suatu waktu tertentu, komposisi

campuran cairan akan berubah. Fraksi mol cairan yang memiliki titik didih lebih tinggi akan

meningkat di dalam campuran. Karena komposisi campuran cairan berubah, maka titik didih akan

berubah. Biasanya yang diukur adalah suhu uap. Plot berbagai jenis kurva pemanasan ditunjukkan

pada grafik di bawah ini

Untuk memperoleh distilasi sederhana yang efektif diperlukan suatu kurva seperti lurva

C. Kita akan mengamati suhu uap yang konstan, sangat dekat dengan titik didih cairan yang

memiliki titik didih lebih rendah. Jika suhu uap mulai naik dengan cepat, maka kita dapat

menghentikan pengumpulan distilat. Pada prakteknya, kebanyakan campuran sukar untuk

dimurnikan melalui satu distilasi sederhana.

5

Distilasi sederhana

2.5.2 Destilasi Fraksionasi (Bertingkat)

Sama prinsipnya dengan destilasi sederhana, hanya destilasi bertingkat ini memiliki

rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua komponen yang

memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan. Untuk memisahkan dua jenis cairan yang sama

mudah menguap dapat dilakukan dengan destilasi bertingkat. Destilasi bertingkat adalah suatu

proses destilasi berulang. Proses berulang ini terjadi pada kolom fraksional. Kolom fraksional

terdiri atas beberapa plat dimana pada setiap plat terjadi pengembunan. Uap yang naik plat yang

lebih tinggi lebih banyak mengandung cairan yang lebih atsiri (mudah menguap) sedangkan cairan

yang yang kurang atsiri lebih banyak kondensat.

2.5.3 Destilasi Azeotrop

Memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponen yang sulit di

pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop

tersebut atau dengan menggunakan tekanan tinggi.

2.5.4 Destilasi Uap

Untuk memurnikan zat / senyawa cair yang tidak larut dalam air, dan titik didihnya

cukup tinggi, sedangkan sebelum zat cair tersebut mencapai titik didihnya, zat cair sudah terurai,

teroksidasi atau mengalami reaksi pengubahan (rearranagement), maka zat cair tersebut tidak dapat

dimurnikan secara destilasi sederhana atau destilasi bertingkat, melainkan harus didestilasi dengan

destilasi uap. Destilasi uap adalah istilah yang secara umum digunakan untuk destilasi campuran air

dengan senyawa yang tidak larut dalam air, dengan cara mengalirkan uap air kedalam campuran 6

sehingga bagian yang dapat menguap berubah menjadi uap pada temperature yang lebih rendah dari

pada dengan pemanasan langsung. Untuk destilasi uap, labu yang berisi senyawa yang akan

dimurnikan dihubungkan dengan labu pembangkit uap (lihat gambar alat destilasi uap). Uap air

yang dialirkan ke dalam labu yang berisi senyawa yang akan dimurnikan,dimaksudkan untuk

menurunkan titik didih senyawa tersebut, karena titik didih suatu campuran lebih rendah dari pada

titik didih komponen-komponennya.

Destilasi Uap

2.5.5 Destilasi Vakum

Memisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, motode yang digunakan

adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm, sehingga titik didihnya

juga menjadi rendah, dalam prosesnya suhu yang digunakan untuk mendistilasinya tidak perlu

terlalu tinggi.

Destilasi Vakum

2.6 Penerapan Destilasi

7

Aplikasi destilasi dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu skala laboratorium dan skala

industri. Perbedaan utama destilasi skala laboratorium dan industri adalah sistem

berkesinambungan. Pada skala laboratorium, destilasi dilakukan sekali jalan. Dalam artian pada

destilasi skala laboratorium, komposisi campuran dipisahkan menjadi komponen fraksi yang

diurutkan berdasarkan volatilitas, dimana zat yang paling volatil akan dipisahkan terlebih dahulu.

Dengan demikian, zat yang paling tidak volatil akan tersisa pada bagian bawah. Proses ini dapat

diulangi ketika campuran ditambahkan dan memulai proses destilasi dari awal.

Pada destilasi skala industri, senyawa asli (campuran), uap, dan destilat tetap dalam

komposisi konstan. Fraksi yang diinginkan akan dipisahkan dari sistem secara hati-hati, dan ketika

bahan awal habis maka akan ditambahkan lagi tanpa menghentikan proses detilasi.

(www.ilmukimia.org)

8

BAB III. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang diperoleh adalah sebagai berikut.

1. Destilasi adalah suatu metode pemisahan campuran yang didasarkan pada perbedaan tingkat

volatilitas (kemudahan suatu zat untuk menguap) pada suhu dan tekanan tertentu.

2. Dasar utama pemisahan dengan cara destilasi adalah perbedaan titik didih cairan pada

tekanan tertentu.

3. Hukum Dalton dan Raoult merupakan pernyataan matematis yang dapat menggambarkan

apa yang terjadi selama distilasi, yaitu menggambarkan perubahan komposisi dan tekanan

pada cairan yang mendidih selama proses distilasi

4. Ada beberapa macam jenis destilasi antara lain destilasi sederhana, destilasi bertingkat,

destilasi azeotrop, destilasi uap, dan destilasi vakum.

5. Penerapan destilasi dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu skala laboratorium dan skala

industri. Perbedaan utama destilasi skala laboratorium dan industri adalah sistem

berkesinambungan.

9

DAFTAR PUSTAKA

Alimin, dkk. 2007. Kimia Analitik. Makassar: Alauddin Press

Yazid, Estien. 2005. Fisika untuk Paramedis. Yogyakarta: Andi Offset

Khamidinal. 2009. Teknik Laboratorium kimia. Yogyakarta: Pustaka Pelajar

www.ilmukimia.org