Ekstraksi Cair-Cair

Ekstraksi Cair-CairOleh :Arin Putri DillaBambang SugiartoKiki Risky MidiaPusta AryaniEkstraksi Cair-CairAdalah proses pemindahan suatu komponen campuran cairan dari suatu larutan ke cairan yang lain (yaitu pelarutnya). Pada suatu campuran dua cairan yang saling larut, salah satu adalah sebagai zat terlarut (solute), dan yang lain adalah sebagai zat pembawanya (diluent).Jika suatu campuran dimurnikan dengan bantuan cairan kettiga, yang disebut dengan zat pelarut (solvent), dan zat pelarutnya tidak mudah larut atau larut sebagian. Maka akan terbentuk dua fase lapisan yaitu ekstrak dan rafinat.

Pemilihan Solven

SelektifitasKoefisien distribusiKetidaklarutan SolventKerapatan (density)Kemudahan Pemungutan Kembali SolvenTegangan Antar MukaReaktifitas KimiaSifat-sifat lain seperti viskositas, tekanan uap dan titik beku rendahDiagram Tiga Komponen

Pada diagram tersebut. Point D, contohnya, campuran biner mengandung 80% A dan 20% B. Semua titik pada garis DC menunjukkan persamaan rasio A ke B pada campuran dan bisa ditentukan komposisi campuran pada D dimana C telah ditambahkan.

LanjutanA dan B murni terdiri dari cairan yang tidak saling melarut dan C adalah padatan terdistribusi. Campuran tersebut dipisahkan dengan mengekstraksi komponen A dan C dengan B sebagai pelarutnya.Dimana,E = massa/waktu larutan E, ekstrak, pada diagram di titik ER = massa/waktu larutan R, rafinat, pada diagram di titik RB = massa/waktu pelarut(solvent) BJika R kg dari campuran pada titik R ditambahkan ke E kg campuran di E, campuran baru ditunjukkan pada garis RE di titik M menjadi

Hukum Campuran

Garis RL = fraksi berat C dalam R = XrGaris MO = fraksi berat C dalam M = XMGaris ET = fraksi berat C dalam E = XE

Neraca massa totalnya adalah :

Neraca untuk komponen C :

Mengeliminasi M, didapatkan :

Neraca Massa

LanjutanTetapi garis ET garis MO = garis EPGaris MO garis RL = garis MKDengan demikian :

Sistem 3 Komponen dengan Satu Pasang Melarut Sebagian

Penjelasan DiagramKurva LRPEK adalah kurva kesetimbangan yang sebenarnya terdiri dari dua buah kurva ekstrak (kaya B) PEK dan kurva rafinat (kaya A) PRL. Kedua kurva ini bertemu pada titik P yang disebut Plait Point. Garis RE menghubungkan komposisi kesetimbangan disebut Tie Line Kurva kesetimbangan LRPEK disebut juga isotherm karena kurva ini hanya berlaku untuk suatu temperatur tertentu dan berubah pada temperatur lain.Persentase C di larutan E lebih baik daripada di dalam R dan ini dikatakan dengan distribusi dari fase B kaya yang lebih suka C. Titik (E, R) ditunjukkan pada grafik y = x. Rasio y*/x, koefisien distribusi, lebih besar dari 1.Konsentrasi C pada ujung-ujung garis pita (tie line), diplotkan satu sama lain, membentuk kurva distribusi C seperti pada gambar.Pengaruh SuhuUntuk menunjukkan pengaruh suhu secara detail membutuhkan gambar 3 dimensi seperti gambar disamping dimana suhu diplot vertikal dan segitiga ABC isotermal dengan dibangu 3-dimensi membentuk bangun prisma.

Umumnya pada tipe sistem ini, kelarutan A dan B meningkat dengan meningkatnya temperatur, dan dibawah temperatur t4, temperatur kritis larutan, mereka terlarut sempurna.Kenaikan kelarutan pada temperatur lebih tinggi mempengaruhi diagram kesetimbangan (dengan jelas terlihat di gambar).Tidak hanya penurunan heterogenitas di temperatur tinggi, tetapi kemiringan tie line bisa saja berubah.Pengaruh TekananKecuali pada tekanan sangat tinggi, pengaruh tekanan pada kesetimbangan cairan lumayan kecil dan biasanya diabaikan . Oleh karena itu semua diagram yang ditampilkan harus dianggap telah diplot pada tekanan cukup tinggi untuk mempertahankan sistem benar-benar kental, yaitu diatas tekanan uap larutan.Sistem Tiga Komponen dengan Dua Pasang Larut SebagianTipe ini bisa dimisalkan seperti sistem klorobenzen (A)- air (B)- metil etil keton (C), dimana A dan C melarut sempurna, sedangkan A-B dan B-C hanya sedikit melarut (terbatas).

Pada gambar 10.5 a, tipe isoterm, titik K dan J menunjukkan kelarutan yang sama dari A dan B dan titik H dan L, B dan C. Kurva KRH (kaya A) dan JEL (kaya B) adalah kurva kelarutan tiga komponen, campuran diluar area (band) dan diantara kurva membentuk larutan homogen satu fase.Campuran pada titik M, didalam area homogen, membentuk dua fase cairan kesetimbangan di E dan R, bergabung membentuk tie line. Pengaruh Suhu terhadap Kesetimbangan

Meningkatnya temperatur biasanya meningkatkan kelarutan yang sama pada waktu bersamaan dan menyebabkan perubahan kemiringan pada tie line.Larutan dibawah temperatur kritis pada biner B-C pada t3, sistem ini sama pada sistem pertama.

Contoh Soal1. Jika 100 kg larutan asam asetat (C) dan air (A) mengandung 30% asam diekstrak tiga kali dengan isopropil eter (B) pada 20 C, menggunakan 40 kg pelarut di setiap tahap, tentukan jumlah dan komposisi pada aliran berbeda. Berapa banyak pelarut yang dibutuhkan jika konsentrasi rafinat sama didapatkan pada tahap satu?PenyelesaianData kesetimbangan pada 20C dibawah ini :

Tipe sistem ini ditunjukkan pada gambar bahwa kemiringan tie line ke arah bawah menuju ke B. Segitiga diplotkan pada gambar tersebut

23Tahap 1 F = 100 kg, Xf = 0,30, ys = 0, S1 = B1 = 40 kgM1 = 100 + 40 = 140 kg100(0,30) + 40 (0) = 140 XM1 XM1 = 0,214

= 43,6 kgR1 = 140 43,6 = 96,4 kg

Tahap 2S2 = B2 = 40 kg M2 = R1 + B2= 96,4 + 40 = 136,4 kg96,4 (0,258) + 40 (0) = 136,4 XM2 XM2 =0,1882X2 = 0,227 ; Y2 = 0,095

= 46,3 kg

R2 = M2 E2 = 136,4 46,3 = 90,1 kg

Tahap 3, sama seperti situasi sebelumnya, B3 = 40, M3 = 130,1, XM3 = 0,1572; X3 = 0,20; Y3 = 0,078; E3 = 45,7; dan R3 = 84,4. Komposisi asam di rafinat terakhir adalah 0,20 (84,4) = 16,88 kgGabungan ekstraknya adalah E1 + E2 + E3 = 43,6 +46,3 + 45,7 =135,6 kgDan kandungan asamnya adalah = E1Y1 + E2Y2 + E3Y3 = 13,2 kg

Jika ekstraksi menghasilkan konsentrasi akhir rafinat yang sama, x=0,20, seperti di tahap satu tadi, titik M berada di perpotongan garis dasi R3E3 dan garis FB atau di XM = 0,12Pelarut yang dibutuhkan menjadi,S1 = 100 (0,30-0,12)/(0,12-0) = 150 kg