Separator

Unit Pemisahan

Pemisahan merupakan suatu proses yang penting dalam industri kimia. Dalam proses sintesa pada industri kimia diinginkan produk dengan kemurnian yang tertentu atau diperlukan pula bahan baku dengan kemurnian tertentu. Dengan proses pemisahan diharapkan dapat memperoleh kemurnian produk yang semurni mungkin atau konsentrasi yang sesuai dengan permintaan pasar.

Dalam industri kimia terdapat berbagai macam proses pemisahan, tergantung fase penyusun campuran yang akan dipisahkan. Campuran yang terdiri atas satu fase saja disebut campuran homogen. Sedangkan campuran yang terdiri atas 2 fase atau lebih disebut campuran heterogen.

Proses-proses pemisahan campuran homogen antara lain:

1. Evaporasi atau penguapan adalah suatu proses yang bertujuan memekatkan suatu larutan yang terdiri atas pelarut (solvent) yang volatile dan zat terlarut (solute) yang nonvolatile. Dalam kebanyakan proses evaporasi, pelarutnya adalah air. Evaporasi dilakukan dengan menguapkan sebagian dari pelarut sehingga didapatkan larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi (Saleh, 2004). Menurut Saleh (2004), umumnya, dalam evaporasi, larutan pekat merupakan produk yang diinginkan, sedangkan uapnya diembunkan dan dibuang. Sebagai contoh adalah pemekatan larutan susu, sebelum dibuat menjadi susu bubuk. Prinsip kerja pemekatan larutan dengan evaporasi didasarkan pada perbedaan titik didih yang sangat besar antara zat-zat yang yang terlarut dengan pelarutnya. Pada industri susu, titik didih normal air (sebagai pelarut susu) 100°C, sedang padatan susu praktis tidak bisa menguap. Jadi, dengan menguapnya air dan tidak menguapnya padatan, akan diperoleh larutan yang makin pekat (Saleh, 2004).
2. Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. 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 termasuk sebagai 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.
3. Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan suatu zat berdasarkan perbedaan kelarutannya terhadap dua cairan tidak saling larut yang berbeda, biasanya air dan yang lainnya pelarut organik.

Proses ekstraksi dapat berlangsung pada:

a.    Ekstraksi parfum, untuk mendapatkan komponen dari bahan yang wangi.

b.    Ekstraksi cair-cair atau dikenal juga dengan nama ekstraksi solven. Ekstraksi jenis ini merupakan proses yang umum digunakan dalam skala laboratorium maupun skala industri.

c.    Leaching, adalah proses pemisahan kimia yang bertujuan untuk memisahkan suatu senyawa kimia dari matriks padatan ke dalam cairan.

4. Kristalisasi merupakan peristiwa pembentukan partikel-partikel zat padat dalam suatu fase homogen. Menurut Brown (1978) kristalisasi adalah suatu proses pembentukan kristal dari larutannya dan kristal yang dihasilkan dapat dipisahkan secara mekanik. Kristalisasi dari larutan terjadi jika padatan terlarut dalam keadaan berlebih (di luar kesetimbangan), maka sistem akan mencapai kesetimbangan dengan cara mengkristalkan padatan terlarut (Dewi dan Ali, 2003). Kristalisasi senyawa dalam larutan langsung pada permukaan transfer panas dimana kerak terbentuk memerlukan tiga faktor simultan yaitu konsentrasi lewat jenuh (supersaturation), nukleasi (terbentuknya inti kristal) dan waktu kontak yang memadai.  Pada saat terjadi penguapan, kondisi jenuh (saturation) dan kondisi lewat jenuh (supersaturation) dicapai secara simultan melalui pemekatan larutan dan penurunan daya larut setimbang saat kenaikan suhu menjadi suhu penguapan. Pembentukan inti kristal terjadi saat larutan jenuh, kemudian sewaktu larutan melewati kondisi lewat jenuh beberapa molekul akan bergabung membentuk inti kristal. Inti kristal ini akan terlarut bila ukurannya lebih kecil dari ukuran partikel kritis (inti kritis), sementara itu kristal-kristal akan berkembang bila ukurannya lebih besar dari partikel kritis. Apabila ukuran inti kristal menjadi lebih besar dari inti kritis, maka akan terjadi pertumbuhan kristal.
5. Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat membentuk ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik. Stripping atau pelucutan adalah proses pemisahan yang cara kerjanya sama dengan proses absorbsi hanya solute yang akan dipisahkan berupa fase liquid sedangkan pelarutnya fase gas.
6. Presipitasi atau reaksi pengendapan dalam bidang kimia didefinisikan sebagai proses pengendapan kandungan zat larutan yang dikarenakan adanya reaksi kimia. Senyawa-senyawa yang sering digunakan dalam reaksi pengendapan yaitu senyawa-senyawa ionik. Sebagai contoh reaksi antara larutan timbal nitrat [Pb(NO₃)₂] yang ditambahkan ke dalam larutan natrium iodida (NaI) dan terbentuk endapan timbal iodida (PbI₂) yang berwarna kuning. Untuk lebih jelas reaksinya seperti ini,

Pb(NO₃)_2(aq) + 2NaI _(aq) → PbI_2(s) + 2NaNO_{3 (aq)}

Reaksi pengendapan yang terjadi menghasilkan endapan timbal iodida.

Terbentuknya endapan atau tidak dalam suatu reaksi, itu tergantung kelarutan dari zat terlarut, yaitu jumlah maksimum zat terlarut yang akan larut dalam sejumlah tertentu pelarut pada suhu tertentu. Dalam hal ini zat dapat dibagi, yaitu dapat larut, sedikit larut atau tidak dapat larut. jika suatu zat dapat larut dalam air maka termasuk dapat larut, jika tidak dapat larut dalam air maka termasuk sedikit larut atau tidak dapat larut. Semua senyawa ionik merupakan elektrolit kuat, tetapi daya larutnya tidak sama.

Sedangkan proses-proses pemisahan campuran heterogen antara lain:

1. Sedimentasi adalah suatu proses pengendapan material yang ditranspor oleh media air, angin, es atau gletser di suatu cekungan. Delta yang terdapat di mulut-mulut sungai adalah hasil dan proses pengendapan material-material yang diangkut oleh air sungai, sedangkan bukit pasir (sand dunes) yang terdapat di gurun dan di tepi pantai adalah pengendapan dari material-material yang diangkut oleh angin.
2. Filtrasi atau penyaringan adalah proses yang digunakan untuk memisahkan padatan dari cairan atau gas dengan menggunakan media saring atau filter yang memungkinkan cairan tersebut lewat, dan padatannya tertinggal. Istilah “filtrasi” berlaku baik filter itu mekanis, biologis, atau fisik. Cairan yang melewati filter disebut filtrat. Media saringannya bisa berupa filter permukaan, yang merupakan padatan yang menjebak partikel padat, atau saringan dalam, yang merupakan bahan dasar yang menjebak padatan. Filtrasi biasanya merupakan proses yang tidak sempurna. Beberapa cairan tetap berada di sisi umpan filter atau masih berada di media filter dan beberapa padatan kecil lolos melalui filter.
3. Sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force-nya. Pemisahan dapat dilakukan terhadap fasa padat - cair tersuspensi maupun campuran berfasa cair - cair yang memiliki massa jenis yang berbeda. Pemisahan menggunakan gaya sentrifugal biasanya digunakan pada pemisahan fasa padat dengan fasa cair yang tercampur. Pemisahan menggunakan gaya sentrifugal dilakukan apabila perbedaan densitas antara kedua fasa tidak terlalu besar, bisa dalam bentuk campuran suspensi, dimana pemisahan dengan gravitasi akan memakan waktu sangat lama. Teknik sentrifugasi ini digunakan untuk mempercepat proses pengendapan. Dalam keperluan lain operasi sentrifugasi juga dapat berfungsi ganda, yaitu sebagai pemisah untuk campuran maupun untuk membantu proses pengeringan bahan.