Distilasi

Distilasi

Distiasi adalah suatu teknik pemisahan campuran berdasarkan penguapan dan re-kondensasi dari uap cairan untuk pemurnian suatu campuran

Pengertian

I . Disti lasi 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

II. Distilasi merupakan proses fisika bukan merupakan reaksi kimia.

Sejarah Disti lasi

I. Distilasi pertama kali dilakukan di Mesopotamia (Irak) 2000 tahun SM

II. Di Pakistan ditemukan distilasi alkohol pada 500 tahun SM

III. Abad ke-8 ahli kimia Arab dan Persia menemukan Distilasi yang efektif untuk distilasi ester alam (parfum) dan alkohol

IV. Distilasi Etanol pertama kali dilakukan oleh Al-Kindi

V. Distilasi uap ditemukan oleh Ibnu Sina (Avicenna) pada abad ke-11 untuk memproduksi essensial oil

Disti lasi - Aplikasi

I. Salah satu penerapan terpenting dari metode distilasi adalah pemisahan minyak mentah menjadi bagian-bagian untuk penggunaan khusus seperti untuk transportasi, pembangkit listrik, pemanas, dll. Udara didistilasi menjadi komponen-komponen seperti oksigen untuk penggunaan medis dan helium untuk pengisi balon.

II. Distilasi juga telah digunakan sejak lama untuk pemekatan alkohol dengan penerapan panas terhadap larutan hasil fermentasi untuk menghasilkan minuman suling.

III. Selain itu ada juga dalam laboratory scale, industrial distillation dan food processing.

IV. Banyak digunakan dalam proses perpindahan massa.

Pembagian Disti lasi

1. Distilasi berdasarkan prosesnya terbagi menjadi dua, yaitu :A. Distilasi kontinyuB. Distilasi batch

2. Berdasarkan basis tekanan operasinya terbagi menjadi tiga, yaitu :A. Distilasi atmosferis B. Distilasi vakumC. Distilasi tekanan

3. Berdasarkan komponen penyusunnya terbagi menjadi dua, yaitu :A. Destilasi system binerB. Destilasi system multi komponen

4. Berdasarkan system operasinya terbagi menjadi dua, yaitu :A. Single-stage DistillationB. Multi stage Distillation

Pembagian Disti lasi

Dalam referensi lain menyebutkan macam – macam distilasi, yaitu :

1. Distilasi sederhana

2. Distilasi bertingkat ( fraksional )

3. Distilasi azeotrop

4. Distilasi vakum

5. Distilasi kering

Disti lasi Sederhana

A. Penguapan dan Kondensasi – Sistem Satu Komponen

1. Pada setiap larutan, molekul bergerak secara kontinyu

2. Sebagian kecil dari molekul-molekul ini mempunyai energi kinetik yang cukup untukmeninggalkan fase cairan

3. Gerakan tersebut menekan secara berlawanan terhadap tekanan atmosfer diatas larutan dan dikenal dengan tekanan uap P

Vapor Pressure, P

Atmospheric pressure, Patm

Disti lasi - Teori

A. Penguapan dan Kondensasi – Sistem Satu Komponen

4. Ketika energi tercukupi, dalam bentuk panas, energi tersebut membuat tekanan uap dari larutan sebanding dengan tekanan atmosfer dan larutan akan mulai mendidih

P < Patm P ≥ Patm

Disti lasi - Teori

A. Penguapan dan Kondensasi – Sistem satu Komponen

5. Uap dihasilkan dari cairan yang mendidih, ketika didinginkan, akan terjadi re-kondendasi menjadi cairan kembali dan dikenal dengan istilah distilat

6. Proses lengkapnya disebut Distilasi

Disti lasi - Teori


B. Mengapa kita melakukan Disilasi?

Distilasi merupakan teknik yang biasa dilakukan untuk pemisahan dan pemurnian suatu produk

C. Beberapa aplikasi Distilasi yang biasa ditemukan:

1. Pemisahan solvent dari solut yang non-volatil

A + BSolvent

C

(bp typically below 100 oC)

bp of most modern synthetictargets is usually >> 200 oC

Campuran dari solvent dan solut diputar untuk meningkatkan area permukaan untuk evaporasi yang akan membantu mengurangi pengaruh dari peningkatan titik didih

Vakum digunakan untuk menurunkan titik didih solvent Teknik ini adalah teknik distilasi yang

paling umum dilakukan di laboratorium kimia organik – pemisahan solvent dari campuran hasil reaksi secara sederhana.


C. Beberapa Aplikasi yang biasa dilakukan

2. Pemisahan salah satu cairan dari cairan yang lain

A + B C + Dbp 60 oC bp 100 oC

C + D

Murni C?

Murni D?

Campuran C + D?


D. Pemisahan Dua Cairan

1. Untuk masing-masing komponen : Jika tekanan uap di plot versus temperatur, terjadi peningkatan tekanan uap secara eksponensial ketika temperatur mendekati titik didih

Disti lasi – kembali ke teori


2. Hubungan antara tekanan uap vs temperatur dijelaskan oleh persamaan Clausius-Clapeyron :

p = po exp [ ]- ∆HR

(1/T – 1/To)

x,y (independent dan dependent variabel) untuk persamaan ini temperatur (T) yang diketahui dan tekanan uap (p) dihitung berdasarkan temperatur tersebut.

Konstanta untuk persamaan ini : po and To: Tekanan uap yang diketahui untuk temperatur yang diketahui (°K)

∆H: panas penguapan dari cairan

R: Konstanta gas (8.314 J . mol-1 . ° K)

Disti lasi – Teori


1. Suatu campuran dari dua atau lebih cairan yang volatil, masing-masing cairan memberikan kontribusi parsial kepada tekanan uap keseluruhan

Pcampuran = PA + PB + …

2. Pada saat penjumlahan dari tekanan parsial ini sebanding dengan tekanan atmosfer (tekanan diatas campuran), campuran akan menguap

3. Hukum ini menyiratkan bahwa jika suatu campuran dari cairan yang berbeda volatilitasnya dipanaskan sampai mendidih dan kemudian uap yang terkondensasi ditampung, maka hasilnya akan kaya oleh senyawa yang lebih mudah menguap.

lebih mudah menguap = tekanan parsial lebih tinggi, titik didih lebih rendah

4. Hal ini menjadi dasar dari penggunaan distilasi sebagai salah satu teknik untuk pemisahan dan pemurnian dari campuran cairan.


D. Pemisahan dua Cairan – Hukum Raoult’s

1. Raoult memperjelas hukum Dalton untuk mengilustrasikan bahwa kontribusi dari tekanan uap masing-masing komponen berhubungan dengan fraksi mol dari masing-masing komponen tersebut didalam campuran pada hubungan antara fase cair dan fase uap

Pmixture = XAPA + XBPB + …

2. Pada titik didihnya:

Patm = XAPA + XBPB (Sistem 2 komponen)

3. Komposisi dari komponen pada uap yang terkondensasi bergantung pada volatilitas (P) dan konsentrasi (X) komponen tersebut pada campuran awal.


Darimana datangnya rumus- rumus ini?

Orang kimia tertarik pada pemisahan dan pemurnian, tidak membutuhkan penurunan rumus-rumus fisika!

Raoult + CC?

Dalton + CC?

??? Apa yang kita dapat?

Kenapa kita melakukannya?


Yang kita butuhkan adalah :

• Hubungan antara fraksi mol dari komponen didalam suatu campuran terhadap titik didih yang teramati

dalam bahasa indonesianya – jika kita mempunyai campuran A : B pada temperatur berapa campuran tersebut akan mendidih?

• Estimasi kadar kondensat yang ditampung dari hasil mendistilasi campuran.

dalam bahasa Indonesianya : jika kita mendistilasi campuran A dan B 80:20, akankah kita mendapat salah satu komponen dalam uap yang terkondensasi?

Alat yang mana yang akan kita gunakan?


E. Mengkombinasikan hukum Raoult dengan Clausius-Clapeyron

1. Penjumlahan fraksi mol dari semua komponen harus sama dengan 1

1 = XA + XB

2. Substitusi persamaan untuk komponen tunggal terhadap hukum Raoult’s

XB = 1 – XA jadi Patm = XAPA + (1-XA)PB

3. Pengembangan dan penyusunan ulang dari persamaan diatas :

XA = _______________

Patm - PB

(PA - PB)


E. Mengkombinasikan Raoult dan Clausius-Clapeyron:4. Jika kita mensubstitusi persamaan :

XA = __________

pada persamaan Clausius-Clapeyron :

p = po exp

Kita mendapatkan persamaan untuk fraksi mol dari masing-masing komponen dalam cairan yang mendidih pada temperatur pengujian :

Patm - PB

(PA - PB)

- ∆H(1/T – 1/To)[ R ]

XA = _________________________________________________________Patm - P°B exp [ (1/T – 1/To

B)- ∆HB

R ]P°A exp[ (1/T – 1/To

A)- ∆HA

R ] P°B exp (1/T – 1/ToB)

- ∆HB

R ][_


E. Mengkombinasikan Raoult dengan Clausius-Clapeyron:

Jika kita mengkombinasikan persamaan untuk masing-masing komponen dalam campuran dua komponen, kita mendapatkan grafik seperti berikut :

Fraksi mol, XA, XB

0.0, 1.0 1.0, 0.00.5, 0.5

Tem

per

atu

re

TD A murni

TD B murniLiquid

Vapor

Grafik ini menunjukkan titik didih pada berbagai komposisi campuran A dan B


F. Dalton dan Clausius-Clapeyron:

1. Kita telah membahas bagaimana komposisi cairan berhubungan dengan temperatur didih, apa yang terjadi pada fase uap?

2. Komposis pada fase uap dijelaskan oleh hukum Dalton P = PA + PB

3. Substitusikan hukum gas ideal pada masing-masing komponen:

(PA = nA(RT)/V)

dengan menghilangkan bentuk yang sama, kita mendapatkan bahwa rasio masing-masing komponen terhadap tekanan uap total:

PA/PTOTAL = nA/nTOTAL

4. Substitusi fraksi mol menjadi angka mol , kita menemukan bahwa pada 760 torr (1atm), komponen uap pada sistem ini ditunjukkan oleh :

XA vapor = XA liquid (PA/760)

Jika kita mensubsitusi persamaan ini pada Clausius-Clapeyron:


G. Kita mendapatkan persamaan untuk komposisi didalam fase uap.

Sekarang tambahkan hubungan ini pada grafik komposisi uap terhadap fraksi mol dan temperatur, kita sampai pada tujuan kita:

Mole Fraction, XA, XB

0.0, 1.0 1.0, 0.00.5, 0.5

Tem

per

atu

re

bp of pure A

bp of pure BLiquid

VaporVapor composition

Liquid composition


G. Sekarang untuk semua campuran cairan, kita dapat menentukan:

1. Titik didih campuran (garis cairan)

2. Komposisi dari uap (garis uap), yang menunjukkan berapa banyak pengkayaan pada komponen yang memiliki titik didih lebih rendah

Vapor line

Liquid line

Tem

pe

ratu

re °

C

110

90

80

100

Mole % TolueneMole % Benzene

0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)


A. Apakah itu?

1. Merupakan distilasi yang memanfaatkan satu siklus penguapan-kondensasi untuk melakukan pemisahan.


Labu distilasi langsung tersambung dengan ujung alat distilasi

Pendingin dan vakum hanya berfungsi untuk mendinginkan uap menjadi cairan secara efisien dan langsung masuk ke labu penampung

B. Seberapa Efisienkah?

Kita gunakan grafik untuk mengilustrasikan apa yang terjadi pada distilasi sederhana :

Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)


Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)

B. Seberapa efisienkah?

Andaikan kita mempunyai campuran Toluen : Benzen 80 : 20. campuran ini dipesahkan dengan distilasi sederhana:

Dari grafik, kita bisa melihat bahwa campuran mendidih pada ~100 °C


Vapor line

Liquid line

Te

mp

erat

ure

°C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)


C. Aplikasi1. Dari analisis grafik kita melihat bahwa distilasi sederhana tidak

100% efisien untuk memisahkan 2 cairan.

2. Distilasi sederhana sebaiknya digunakan dimana :• Kedua komponen mempunyai perbedaan titik didih lebih dari

30-40 °C

• Salah satu cairan sudah kira-kira 90+% murni

• biasanya distilasi sederhana untuk memisahkan pelarut murni dari solut yang non-volatil (teknik distilasi yang paling umum digunakan untuk menghilangkan solvent pada reaksi organik untuk mendapatkan produk)

• Jika kita tidak mempunyai bahan yang cukup untuk melakukan distilasi fraksional


A. Apakah itu? Distilasi fraksional memanfaatkan 2 atau lebih siklus penguapan-

kondensasi untuk menghasilkan pemisahan yang efektif

proses ini dihasilkan oleh alat yang disebut aparatus distilasi fraksional yaitu :

Kolom fraksionasi Kolom fraksionasi menyebabkan siklus

penguapan-kondensasi berulang dengan adanya permukaan bertingkatuntuk terjadinya siklus

Disti lasi Fraksional

A. Apakah itu? Kolom fraksionasi ditempatkan

diantara labu distilasi dan distillation head

Dengan menggunakan grafik toluen : benzen sebagai contoh, kita lihat bagaimana cara kerjanya….


Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)

Uap dari labu Distilasi

Ketika uap panas meninggalkan labu distilasi, uap tersebut terkondensasi pada permukaan dingin pertama, terjadi satu siklus penguapan-kondensasi

Andaikan kita mendistilasi campuran Toluen : Benzen yang sama yaitu 80 : 20


Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)

Uap dariLabu Distilasi

permukaan ini mulai memanas dari uap yang terkondensasi yang sekarang mengandung 55:45 toluene-benzene

Cairan yang kaya akan benzen ini sekarang mempunyai titik didih ~94 °C (lebih rendah dari uap yang datang), uap tersebut mendidihkan permukaan yang lebih tinggi


Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)

Uap dari Labu Distilasi

Uap ini bahkan lebih kaya akan benzen (sekarang 30:70, toluene:benzene) dan terkondensasi pada permukaan berikutnya


Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)

Uap dari Labu Distilasi

Cairan kondensasi ini mempunyai titik didih yang lebih rendah, pada saat cairan ini dipanaskan sampai titik didihnya, uap cairan in akan naik ke permukaan berikutnya yang lebih tinggi


Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)

Uap dariLabu Distilasi

Uap ini sekarang terkondensasi pada permukaan dingin berikutnya (sekarang 20:80, toluene:benzene) dan siklus kembali berlanjut


Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)

Uap dari labu Distilasi

80:20 toluene-benzene

Siklus ini akan terus berlanjut sampai mencapai puncak kolom

Cairan yang ditampung setelah terjadi 7 siklus adalah 99%

benzen!

1:99 toluene:benzene


Vapor line

Liquid line

Tem

per

atu

re °

C

110

90

80

100


0100

2080

4060

6040

8020

1000

Composition (mole%)

Catatan –Apa yang sudah dibahas hanya benar untuk distilat tetesan pertama!

Ketika labu distilasi kehilangan uap suatu komponen, kondisi titik awal untuk tetesan berikutnya akan berbeda !

Pada contoh ini, akan terdapat lebih banyak toluen pada labu distilasi, sehingga dibutuhkan pemanasan yang lebih tinggi untuk membuat cairan mendidih dan memanaskan kolom distilasi.

Komposisi toluen terus bertambah selama proses distilasi berlangsungs


Pada skala industri, distilasi fraksional sangat umum digunakan dan biasanya dilakukan secara konsitnyu

ARTIKEL

TEKNOLOGI PASCA PANEN BUNGA SEDAP MALAM

SUYANTIBalai Penelitian Tanaman Hias, Jalan Raya Pacet-Ciherang Sindanglaya, Kotak Pos 8, Cianjur 43253

TERIMAKASIH

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C). Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai titik azeotrop. Pada titik azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal putus-putus)

Azeotrop

Education

Distilasi