kumpulan Energy Simulation Software

http://academic.udayton.edu/kissock/http/RESEARCH/EnergySoftware.htm

Iklan

Modul Water Treatment

Umum

Pembaca dapat mengetahui kegiatan-kegiatan dan cara kerja di stasiun pengolahan air .

Water treatment (pengolahan air) diperlukan pada pabrik kelapa sawit dikarenakan air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler harus memenuhi standar. Dengan kata lain proses water treatment sesungguhnya adalah proses pengolahan air untuk mengurangi dan menghilangkan pengotor atau impurities yang terdapat dalam air sehingga air dapat memenuhi syarat-syarat mutu air yang diperlukan dalam penggunaannya. Air baku yang digunakan di PKS diperoleh dari pengolahan air sungai .

Pengolahan air dilakukan untuk mencapai persyaratan mutu air, yaitu:

  1. Air untuk konsumsi dan proses:

–         tidak berwarna (jernih)

–         tidak berbau (netral)

–         tidak mengandung zat-zat yang membahayakan tubuh manusia (bakteri)

  1. Air umpan boiler
Parameter Standard Satuan
pH 10.5 – 11.5
TDS 2000 mho
Silica max. 125 ppm
Hardness trace ppm
Total Alkali 500 – 800 ppm
Sulfit 30 – 80 ppm

Adapun jenis pengotor atau impurities yang terdapat dalam air dapat berupa padatan tersuspensi (lumpur), padatan yang tidak larut (pasir, sampah), gas-gas terlarut (O2, CO2, H2S), mikroorganisme (bakteri, ganggang) dan garam-garam yang terionisasi.

Pada dasarnya proses water treatment untuk kepeluan pabrik kelapa sawit dapat dipisahkan menjadi external treatment dan internal treatment. External treatment terdiri dari proses penjernihan, proses penyaringan dan proses demineralisasi. Sedangkan proses internal treatment terdiri dari aerasi dan penambahan bahan-bahan kimia lainnya.

Proses pengolahan di mulai dari pemompaan air bahan baku dari sungai yang kemudian dialirkan ke kolam sedimentasi atau ke clarifier tank, namun sebelumnya diinjeksikan bahan kimia berupa alum dan soda ash oleh chemical dosing pump. Bahan chemical tersebut akan mempercepat terjadinya pengendapan dan juga untuk mendapatkan pH air yang sesuai. Dalam kolam sedimen maupun dalam clarifier tank terjadi pemisahan secara gravitasi, partikel-partikel besar, lumpur, pasir akan mengendap di dasar kolam, tangki. Sedangkan air yang berada pada bagian atas dialirkan secara secara overflow ke kolam clarifier. Dalam clarifier tank terjadi pengendapan partikel-partikel yang lebih halus dan lolos dari proses pertama.

Air yang telah dilakukan pengendapan di clarifier pond dipompakan ke sand filter menuju tower filtered water tank. Melalui sand filter kotoran halus akan tersaring, sehingga air yang keluar sudah memenuhi standar air minum dan digunakan juga sebagai air proses pengolahan seperti clarifikasi, cleaning, dan boiler. Namun untuk boiler akan dilakukan pengolahan lebih lanjut.

EKSTERNAL TREATMENT

Eksternal treatment adalah proses menghilangkan kesadahan dan partikel-partikel asing dalam air. Pengedalian mutu air tergantung pada pada tujuan penggunaan air. Umumnya air diproses untuk keperluan dengan persyaratan tertentu:

  1. Air Pengolahan, yang memerlukan air yang bebas dari logam-logam katalisator perusak minyak sawit, dan senyawa-senyawa yang dapat menurunkan mutu minyak sawit seperti suspensi kolloid.
  2. Umpan Boiler, yang melerukan mutu khusus yakni bebas dari logam alkali tanah yang dapat menyebabkan pembetukan kerak pada boiler. Maka perlu dikontrol dengan baik kesadahan air yang keluar dari anion exchanger. Bebas dari logam oksidator penyebab korosi dan bebas dari lumpur yang dapat merangsang pembentukan kerak serta dapat mengurangi perpindahan panas.
  1. Air Rumah Tangga, yang memerlukan kesadahan yang rendah, warna yang benin dan bebas dari bau, dan harus memenuhi persyaratan air minum.

RAW WATER PUMP

Raw water pump berfungsi untuk memompakan air bahan baku yang akan dilakukan pengolahan.

SEDIMENTATION POND DAN CLARIFIER TANK

Kolam sedimentasi atau clarifier tank berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel berat seperti pasir, tanah dan lumpur dari air baku. Prinsip kerja dari sedimentation pond ialah pengendapan secara alami (gravitasi), dengan demikian proses pemisahan ini sangat tergantung dari retention time selama berada di dalam kolam. Air jenih dialirkan secara overflow ke clarifier pond.

Gbr. Clarifier Tank

CLARIFIER POND

Clarifier tank berfungsi untuk melakukan pengendapan partikel halus yang tidak dapat diendapkan pada bak sedimentasi. Kolam ini bekerja memisahkan partikel berat dengan prinsip sentrifugal. Dengan adanya gaya sentrifugal tersebut partikel dengan berat jenis yang lebih berat akan bergerak mengendap didasar tangki sedangkan yang lebih ringan akan bergerak ke permukaan, yang kemudian ditangkap secara overflow untuk dialirkan pada proses selanjutnya.

PRESSURE SAND FILTER

Filtrasi adalah suatu proses untuk menghilangkan zat–zat yang tidak larut di dalam air secara mekanis. Air mengalir ke bagian bawah grafity filter melalui media penyaring mengandung lapisan pasir silika, partikel-partikel besar akan tertinggal dan melekat dipermukaan media, sedangkan air jernih berkumpul di bagian bawah dan mengalir menuju tower.

Zat–zat padat yang tidak terlarut bila telah banyak akan menghambat proses penyaringan sehingga perlu dicuci, proses pencucian disebut “Back Wash“. Back Wash dilakukan bila perbedaan tekanan in dan out filter telah kurang dari 0.5 kg/cm2 dengan memakai air jernih dialirkan dari bawah menuju ke atas sehingga kotoran terbuang keluar.

Gbr. Sand Pressure Filter

FILTERED WATER TOWER TANK

Filtered water tower tank berfungsi sebagai tempat penampungan sementara air yang telah dilakukan penyaringan untuk kemudian dialirkan ke masing-masing keperluan. Filtered water tank dibuat dengan ketinggian, yang memadai untuk menjangkau ke semua lokasi yang menggunakan air dari filtered water tank tersebut.

DEMINERALIZING PROCESS

Proses demineralisasi merupakan proses pertukaran kation dan anion yang banyak digunakan pada sumber air yang tidak memenuhi baku mutu air industri. Demineraliser terdiri dari dua yaitu:

Cation Exchanger

Unit ini mengandung asam kuat dan asam lemah yang terikat dengan resin sebagai bahan dasar. Adapun resin yang digunakan adalah asam sulfat (H2SO4). Fungsi penukar kation ialah:

  1. Menghilangkan/mengurangi kesadahan dan magnesium dalam air.
  2. Menghilangkan/mengurangi alkalinitas dari garam-garam dekali (carbonate, bicarbonate dan hydroksida).
  3. Menghilangkan/mengurangi zat-zat padatan yang terlarut (disolved solid).

Anion Exchanger

Gbr. Demin Plant

INTERNAL WATER TREATMENT

Internal treatment bertujuan untuk melakukan pengolahan lebih lanjut dari hasil eksternal treatment, sebagai metoda perlindungan boiler dalam proses pembentukan uap. Seluruh perlakuan diarahkan untuk menghindari pembentukan kerak, korosi, dan carryover. Bahan kimia yang digunakan adalah:

  1. Catalized Sulfid yang berfungsi untuk mengikat oksigen dan gas-gas lain yang masih terikut dalam air boiler serta mencegah terjadinya korosi pada permukaan logam, khususnya pada bagian dalam pipa-pipa dan drum boiler.
  2. Adjunct HL yang difungsikan sebagai pengontrol total alkali dan pH air boiler.
  3. Advantage yang berfungsi untuk melindungi permukaan bagian dalam pipa-pipa dan drum dengan membentuk lapisan film, sehingga terhidar dari korosi dan deposit. Selain itu juga berfungsi untuk melarutkan lapisan kerak yang sudah terbentuk pada permukaan dalam pipa dan drum seperti silica.

tabel priodik

Penjelasan struktur tabel periodik

Jumlah kulit elektron yang dimiliki sebuah atom menentukan periode atom tersebut. Setiap kulit memiliki beberapa subkulit, yang terisi menurut urutan berikut ini, seiring dengan bertambahnya nomor atom:

1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
8s 5g 6f 7d 8p
...

Berdasarkan hal inilah struktur tabel disusun. Karena elektron terluar menentukan sifat kimia suatu unsur, unsur-unsur yang segolongan umumnya mempunyai sifat kimia yang mirip. Unsur-unsur segolongan yang berdekatan mempunyai sifat fisika yang mirip, meskipun massa mereka jauh berbeda. Unsur-unsur seperiode yang berdekatan mempunyai massa yang hampir sama, tetapi sifat yang berbeda.

Sebagai contoh, dalam periode kedua, yang berdekatan dengan Nitrogen (N) adalah Karbon (C) dan Oksigen (O). Meskipun massa unsur-unsur tersebut hampir sama (massanya hanya selisih beberapa satuan massa atom), mereka mempunyai sifat yang jauh berbeda, sebagaimana bisa dilihat dengan melihat alotrop mereka: oksigen diatomik adalah gas yang dapat terbakar, nitrogen diatomik adalah gas yang tak dapat terbakar, dan karbon adalah zat padat yang dapat terbakar (ya, berlian pun dapat terbakar!).

Sebaliknya, yang berdekatan dengan unsur Klorin (Cl) di tabel periodik, dalam golongan Halogen, adalah Fluorin (F) dan Bromin (Br). Meskipun massa unsur-unsur tersebut jauh berbeda, alotropnya mempunyai sifat yang sangat mirip: Semuanya bersifat sangat korosif (yakni mudah bercampur dengan logam membentuk garam logam halida); klorin dan fluorin adalah gas, sementara bromin adalah cairan bertitik didih yang rendah; sedikitnya, klorin dan bromin sangat berwarna.

Klasifikasi

Golongan

Kolom dalam tabel periodik disebut golongan. Ada 18 golongan dalam tabel periodik baku. Unsur-unsur yang segolongan mempunyai konfigurasi elektron valensi yang mirip, sehingga mempunyai sifat yang mirip pula. Ada tiga sistem pemberian nomor golongan. Sistem pertama memakai angka Arab dan dua sistem lainnya memakai angka Romawi. Nama dengan angka Romawi adalah nama golongan yang asli tradisional. Nama dengan angka Arab adalah sistem tatanama baru yang disarankan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Sistem penamaan tersebut dikembangkan untuk menggantikan kedua sistem lama yang menggunakan angka Romawi karena kedua sistem tersebut membingungkan, menggunakan satu nama untuk beberapa hal yang berbeda.

Golongan bisa dianggap sebagai cara yang paling penting dari mengklasifikasi unsur. Pada beberapa golongan, unsur-unsurnya ada yang sangat mirip sifatnya dan memiliki kecenderungan sifat yang jelas jika ditelusuri menurun di dalam kolom. Golongan-golongan ini sering diberi nama umum (tak sistematis) sebagai contoh: logam alkali, logam alkali tanah, halogen, khalkogen, dan gas mulia. Beberapa golongan lainnya dalam tabel tidak menampilkan sebanyak persamaan maupun kecenderungan sifat secara vertikal (sebagai contoh Kelompok 14 dan 15), golongan ini tidak memiliki nama umum.

Periode

Baris dalam tabel periodik disebut periode. Walaupun golongan adalah cara yang paling umum untuk mengklasifikasi unsur, ada beberapa bagian di tabel unsur yang kecenderungan sifatnya secara horisontal dan kesamaan sifatnya lebih penting dan mencolok daripada kecenderungan vertikal. Fenomena ini terjadi di blok-d (atau “logam transisi”), dan terutama blok-f, dimana lantinida dan aktinida menunjukan sifat berurutan yang sangat mencolok.

Periodisitas Sifat Kimia

Nilai utama dari tabel periodik adalah kemampuan untuk memprediksi sifat kimia dari sebuah unsur berdasarkan lokasi di tabel. Perlu dicatat bahwa sifat kimia berubah banyak jika bergerak secara vertikal di sepanjang kolom di dalam tabel dibandingkan secara horizontal sepanjang baris.

Kecenderungan Periodisitas dalam Golongan

Kecenderungan periodisas dari energi ionisasi

Teori struktur atom mekanika kuantum modern menjelaskan kecenderungan golongan dengan memproposisikan bahwa unsur dalam golongan yang sama memiliki konfigurasi elektron yang sama dalam kulit terluarnya, yang merupakan faktor terpenting penyebab sifat kimia yang mirip. Unsur-unsur dalam golongan yang sama juga menunjukkan pola jari-jari atom, energi ionisasi, dan elektronegativitas. Dari urutan atas ke bawah dalam golongan, jari-jari atom unsur bertambah besar. Karena lebih banyak susunan energi yang terisi, elektron valensi terletak lebih jauh dari inti. Dari urutan atas, setiap unsur memiliki energi ionisasi yang lebih rendah dari unsur sebelumnya karena lebih mudahnya sebuah elektron terlepas karena elektron terluarnya yang semakin jauh dari inti. Demikian pula, suatu golongan juga menampilkan penurunan elektronegativitas dari urutan atas ke bawah karena peningkatan jarak antara elektron valensi dan inti.

Kecenderungan Periodisasi Periode

Unsur-unsur dalam periode yang sama memiliki kecenderungan dalam jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron dan elektronegativitas. Dari kiri ke kanan, jari-jari atom biasanya menurun. Hal ini terjadi karena setiap unsur mendapat tambahan proton dan elektron yang menyebabkan elektron tertarik lebih dekat ke inti. Penurunan jari-jari atom ini juga menyebabkan meningkatnya energi ionisasi jika bergerak dari urutan kiri ke kanan. Semakin rapat terikatnya suatu unsur, semakin banyak energi yang diperlukan untuk melepaskan sebuah elektron. Demikian juga elektronegativitas, yang meningkat bersamaan dengan energi ionisasi karena tarikan oleh inti pada elektron. Afinitas elektron juga mempunyai kecenderungan, walau tidak semenyolok pada sebuah periode. Logam (bagian kiri dari perioda) pada umumnya memiliki afinitas elektron yang lebih rendah dibandingkan dengan unsur nonmetal (periode sebelah kanan), dengan pengecualian gas mulia.

Deret kimia

Suatu deret kimia (bahasa Inggris: ‘chemical series’) adalah kelompok unsur kimia yang sifat fisik dan kimianya berubah secara progresif dari ujung yang satu ke ujung lainnya dalam deret tersebut. Deret kimia ditemukan sebelum tabel periodik (yang merupakan upaya pengorganisasian unsur menurut sifat kimianya) diciptakan.

Beberapa deret kimia berhubungan langsung dengan golongan tabel periodik. Hal inilah bukan suatu kebetulan, karena sifat fisik yang serupa antar unsur pada suatu deret timbul karena adanya kesamaan konfigurasi orbit elektron yang membuat unsur-unsur ini diletakkan pada golongan yang sama pada tabel periodik.

Deret kimia pada tabel periodik adalah:

  1. Alkali (golongan 1)
  2. Alkali tanah (golongan 2)
  3. Lantanida
  4. Aktinida
  5. Logam transisi
  6. Logam
  7. Metaloid
  8. Nonlogam
  9. Halogen (golongan 17)
  10. Gas mulia (golongan 18)

Sejarah

!Artikel utama untuk bagian ini adalah: Sejarah tabel periodik

Tabel periodik pada mulanya diciptakan tanpa mengetahui struktur dalam atom: jika unsur-unsur diurutkan berdasarkan massa atom lalu dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara beberapa sifat tertentu dan massa atom unsur-unsur tersebut, akan terlihat suatu perulangan atau periodisitas sifat-sifat tadi sebagai fungsi dari massa atom. Orang pertama yang mengenali keteraturan tersebut adalah ahli kimia Jerman, yaitu Johann Wolfgang Döbereiner, yang pada tahun 1829 memperhatikan adanya beberapa triade unsur-unsur yang hampir sama.

Beberapa triade
Unsur Massa atom Kepadatan
Klorin 35,5 0,00156 g/cm3
Bromin 79,9 0,00312 g/cm3
Iodin 126,9 0,00495 g/cm3
Kalsium 40,1 1,55 g/cm3
Stronsium 87,6 2,6 g/cm3
Barium 137 3,5 g/cm3

Temuan ini kemudian diikuti oleh ahli kimia Inggris, yaitu John Alexander Reina Newlands, yang pada tahun 1865 memperhatikan bahwa unsur-unsur yang bersifat mirip ini berulang dalam interval delapan, yang ia persamakan dengan oktaf musik, meskipun hukum oktaf-nya diejek oleh rekan sejawatnya. Akhirnya, pada tahun 1869, ahli kimia Jerman Lothar Meyer dan ahli kimia Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleyev hampir secara bersamaan mengembangkan tabel periodik pertama, mengurutkan unsur-unsur berdasarkan massanya. Akan tetapi, Mendeleyev meletakkan beberapa unsur menyimpang dari aturan urutan massa agar unsur-unsur tersebut cocok dengan sifat-sifat tetangganya dalam tabel, membetulkan kesalahan beberapa nilai massa atom, dan meramalkan keberadaan dan sifat-sifat beberapa unsur baru dalam sel-sel kosong di tabelnya. Keputusan Mendeleyev itu belakangan terbukti benar dengan ditemukannya struktur elektronik unsur-unsur pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20.

Periode tabel periodik

Periode tabel periodik adalah satu baris horizontal pada tabel periodik. Periode ditentukan oleh jumlah orbit elektron yang dimiliki oleh suatu unsur kimia, yang digambarkan sebagai berikut:

1s
2s           2p
3s           3p
4s        3d 4p
5s        4d 5p
6s     4f 5d 6p
7s     5f 6d 7p
8s  5g 6f 7d 8p
...

Unsur-unsur kimia yang memiliki periode yang sama memiliki massa atom yang serupa, tapi tidak memiliki sifat yang mirip.

Blok tabel periodik

Suatu blok pada tabel periodik unsur kimia adalah suatu himpunan golongan yang berdekatan. Elektron energi tertinggi pada tiap unsur pada suatu blok berada pada tipe orbital atom yang sama. Setiap blok dinamakan berdasarkan karakteristik orbitalnya; yang terdiri dari:

Huruf-huruf pada nama blok berasal dari empat jenis tampilan spektrum emisi: “sharp”, “principal”, “diffuse”, dan “fundamental”. Blok-g mendapat namanya karena mengikuti blok-f.

sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Tabel_periodik#Golongan

Tabel periodik
Daftar unsur kimia
Golongan
123456789101112131415161718
Periode
123456789
Deret kimia