PERPINDAHAN MASSA DAN OPERASI BERTAHAP

By: Unknown on 11:53 AM

Suatu golongan utama operasi pemisahan komponen dari suatu campuran ialah operasi yang didasarkan atas perpindahan bahan dari satu fase ke fase lain. Berbeda dari pemisahan yang semata-mata berdasar mekanik, metode ini menggunakan perbedaan tekanan uap atau perbedaan kelarutan, dan bukan perbedaan densitas atau ukuran partikel.  Gaya dorong untuk perpindahn itu dalam hal ini ialah perbedaan konsentrasi atau gradient konsentrasi, sama halnya dengan perbedaan suhu dan gradient suhu yang menjadi gaya pendorong dalam perpindahan kalor. Metode-metode ini, yang tercakup dalam istilah operasi perpindahan-massa ( mass-transfer operation), meliputi teknik-teknik seperti distilasi (penyulingan), absorpsi (penyerapan) gas, dehumidifiksi (pengurangan kelembaban), ekstraksi zat cair, pengurasan (leaching), kristalisasi, dan masih banyak lagi yang lain.

Fungsi daripada distilasi (distillation) ialah untuk memisahkan, dengan jalan menguapkan, suatu campuran zat cai yang mampu-campur dan mudah menguap sehigga menjadi komponen-komponennya, atau dalam hal-hal tertentu, menjadi kelompok-kelompok komponen. Contoh-contoh distilasi adalah antara lain, pemisahan alcohol dan air menjadi komponen-komponennya; pemisahan udara cair  menjadi nitrogen, oksigen, dan argon; pemisahan minyak bumi  mentah menjadi bensin, minyak tanah, minyak bakar, dan bahan minyak pelumas.

Pada absorpsi gas (gas absorption) uap yang dapat larut diserap dari campuran dimana uap itu terdapat bersama gas yang tak dapat larut dengan bantuan zat cair yang dapat melarutkan uap itu tetapi tidak melarutkan gas campurannya. Pembasuhan ammonia dari campuran ammonia dan udara dengan bantuan air merupakan salah satu contoh umum operasi ini. Zat terlarut itu kemudian dipulihkan lagi dari zat cair penyerap denga jalan distilasi, dan zat cair penyerap, setelah itu, lalu dibuang atau dipakai kembali. Bila zat terlarut berpindah dari pelarut cair ke fase gas, prose situ dinamkan desorpsi (desorption) atau pelucutan (stripping). Pada adsorpsi atau jerapan ( adsorption) zat terlarut itu di pisahkan dari zat cair atau gas melalui kontak dengan adsorben (penjerap) padat yang permukaan mempunyai semacam afnitas khusus terhadap zat terlarut.

Dalam dehumidifikasi (dehumidification) yaitu pembuangan kelembaban dari udara atau gas, sebagian dari zat terlarut dipisahkan sebagai zat cair murni dan gas tak aktif (inert) atau gas pembawanya. Biasanya, gas pembawa itu hamper tak larut di dalam zat cair itu. Contoh dehumidifikasi ialah pembuang uap air dari udara dengan cara kondensasi diatas permukaan dingin, atau juga kondensasi uap organic seperti karbon tetraklorida dari arus nitrogen. Dala operasi dehumidifikasi (penambahan kelembaban) arah perpindahan adalah sebaliknya, yaitu dari zat cair ke fase gas. Dalam pengeringan (drying) zat padat, suatu zat cair, biasanya air, dipisahkan dengan menggunakan gas kering dan panas (biasanya udara), sehingga proses ini berlangsung bersamaan dengan humidifikasi fase gas.

Dalam ekstraksi zat cair (liquid ekstraction), kadang-kadang disebut ekstraksi pelarut (solvent ekstraction), campuran dua komponen di oleh dengan suatu pelarut yang lebih banyak melarutkan salah satu atau beberapa komponen didalam campuran itu. Campuran yang telah diolah dengan cara itu disebut rafinat (raffinate) dan fase yang kaya akan pelarut itu disebut ekstrak (ekstract). Komponen yang berpindah dari rafinat ke ekstrak disebut zat-terlarut (solute), dan komponen yang tertinggal dalam rafinat disebut pengencar (diluents). Pelarut di dalam ekstrak yang keluar dari ekstraktor biasanya dipulihkan dan digunakan kembali.

Dalam ekstraksi zat padat, atau pengurasan (leaching), bahan-bahan yang dapat larut dilarutkan dari keadaan tercampur dengan zat padat yang tak-aktif, dengan bantuan pelarut cair. Bahan-bahan yang terlarut (solute) kemudian dipulihkan melalui kristalisasi atau evaporasi.

Kristalisasi (cristallization) digunakan untuk mendapatkan bahan dalam bentuk Kristal murni yang bagus. Oleh karena pembentukan Kristal menyebabkan zat terlarut memisah dari lelehan atau larutan dimana ketakmurnian tetap tertinggal didalam larutan, kristalisasi ini tidak lain adalah proses separasi (pemisahan) juga.

Pengolahan kuantitatif mengenai perpindahan massa didasarkan atas neraca bahan dan neraca energy, keseimbangan, laju perpindahan kalor dan laju perpindahan massa.