PENGOLAHAN AIR LIMBAH SECARA FLOTASI LANCY MAURINA Nim : 1509200090004 MAGISTER TEKNIK KIMIA UNSYIAH 2016

Pendahuluan Flotation (flotasi) berasal dari kata float yang berarti mengapung atau mengambang. Flotasi dapat diartikan sebagai suatu pemisahan suatu zat dari zat lainnya pada suatu cairan / larutan berdasarkan perbedaan sifat permukaan dari zat yang akan dipisahkan, dimana zat yang bersifat hidrofilik tetap berada fasa air sedangkan zat yang bersifat hidrofobik akan terikat pada gelembung udara dan akan terbawa ke permukaan larutan dan membentuk buih yang kemudian dapat dipisahkan dari cairan tersebut

Pendahuluan Secara umum flotation melibatkan 3 fase yaitu cair (sebagai media), padat (partikel yang terkandung dalam cairan) dan gas (gelembung udara). Flotasi adalah proses konsentrasi mineral berharga berdasarkan perbedaan tegangan permukaan dari mineral didalam air (aqua) dengan cara mengapungkan mineral ke permukaan Mekanisme flotasi didasarkan pada adanya partikel mineral yang dibasahi (hidropilik) dengan partikel mineral yang tidak dibasahi (hidropobik).

Pendahuluan Partikel-partikel yang basah tidak mengapung dan cenderung tetap berada dalam fasa air. Di lain pihak partikel-partikel hidrofobik (tidak dibasahi) menempel pada gelembung , naik ke permukaan, membentuk buih yang membentuk partikel dan dipisahkan.

Pendahuluan Metode ini biasanya digunakan di beberapa industri pertambangan dengan menggunakan reagen utama Xanthate sebagai Collector (misalnya : potassium amyl zanthate), pine oil sebagai frother dan campuran bahan kimia organik lainnya sebagai pH modifiers. Reagen yang digunakan untuk pengapungan pada umumnya tidak beracun, yang berarti bahwa biaya pembuangan limbah/tailing menjadi rendah.

Tinjauan Pustaka Pengertian Flotasi Flotasi adalah suatu proses dimana padatan, cairan atau zat terlarut dibawa ke permukaan larutan dengan penggunaan gelembung udara (Haraide, 1975). Zat yang diflotasi menempel pada permukaan gelembung udara sehingga terangkat ke permukaan larutan yang untuk selanjutnya dapat dipisahkan dari larutan.

Tinjauan Pustaka Untuk dapat diflotasi maka suatu zat harus bersifat hidrofob sehingga dapat menempel pada gelembung udara. Zat yang tidak bersifat diflotasi yaitu hidrofil dapat diubah menjadi hidrofob dengan penambahan suatu senyawa yang disebut dengan kolektor berupa suatu surfaktan sehingga zat itu dapat pula diflotasi. Flotasi adalah suatu proses pegolahan air yang dipakai untuk pemisahan partikel solid dan cairan dari fase cairan

Tinjauan Pustaka Proses pemisahan dapat terjadi karena adanya gelembung-gelembung halus yang terdapat pada fase cairan yang naik ke permukaan air akan mengangkut partikel-partikel yang ada pada fase cairan tersebut (Rich, 1961). Ada 3 macam tipe flotasi yang biasa dipakai pada proses pengolahan air (Metcalf and Eddy, 1985) yaitu flotasi udara terdispersi (dispersed air flotation), flotasi vakum (vacuum flotation) dan flotasi udara terlarut (dissolved air flotation).

Tinjauan Pustaka Pada sistem flotasi udara terlarut, secara teoritis (Zabel and Melbourne, 1980 ; dan Janssens and Schers) udara yang dihasilkan kompresor dilarutkan kedalam air pada tangki tekan, dan dilanjutkan dengan pelepasan udara yang telah ditekan pada level atmosfer.

Tinjauan Pustaka Jenis-jenis flotasi Aerasi pada tekanan atmosfer (air flotation) Udara akan masuk ke dalam fluida dengan menggunakan mekanisme rotor-disperser. Rotor yang terendam dalam fluida akan mendorong udara menuju bukan disperser sehingga udara bercampur dengan air sehingga partikel yang mengapung dapat disisihkan. Sistem ini memiliki keuntungan antara lain tidak memerlukan area yang luas dan lebih efektif dalam menyisihkan partikel minyak.

Tinjauan Pustaka b. Dissolved Air Flotation (DAF) Melakukan pengapungan dengan melarutkan udara ke dalam fluida dengan tekanan yang tinggi kemudian dilepaskan dalam tekanan atmosfer. c. Vacum Flotation Limbah cair diaerasi hingga jenuh sehingga akan terbentuk gelembung udara yang akan lolos ke atmosfer dengan mengangkat partikel-partikel ke atas.

Tinjauan Pustaka 3 Prinsip Flotasi Penempelan partikel (mineral) pada gelembung udara Gelembung mineral harus stabil Ada sifat Float dan sink Pemisahan dari partikel-partikel dalam flotasi ini ditunjukkan oleh penentuan kontak antara tiga fasa yaitu fasa partikel padat yang akan diapungkan, larutan aqua electrolit, dan gas (biasanya dipakai udara) hampir semua zat anorganik dapat dibasahi oleh fasa aqua.

Tinjauan Pustaka Faktor-faktor yang Mempengaruhi Flotasi 1. Ukuran partikel Ukuran partikel yang besar membuat partikel tersebut cenderung untuk mengendap, sehingga susah untuk terflotasi. 2. pH larutan Partikel cenderung mudah mengendap pada pH yang tinggi, sehingga dia lebih susah terflotasi. 3. Surfaktan Fungsi surfaktan adalah kolektor yang merupakan reagen yang memiliki gugus polar dan gugus nonpolar sekaligus. Kolektor akan mengubah sifat partikel hidrofil menjadi hidrofob.

Tinjauan Pustaka Faktor-faktor yang Mempengaruhi Flotasi 4. Bahan Kima lainnya misalnya koagulan Penambahan koagulan dapat mengakibatkan ukuran partikel menjadi lebih kecil. 5. Laju Udara Laju udara berfungsi sebagai pengikat partikel yang memiliki sifat permukaan hidrofobik, persen padatan. Untuk flotasi pada partikel kasar, dapat dilakukan dengan persen padatan yang besar demikian juga sebaliknya. Besar laju pengumpanan, berpengaruh terhadap kapasitas dan waktu tinggal. 6. Ukuran Gelembung Udara 7. Ketebalan Lapisan Buih

Tinjauan Pustaka 8. Penambahan Reagen Kimia Dengan adanya perbedaan sifat permukaan hidrofobik dan hidrofilik perlu adanya suatu reagen kimi untuk mengubah permukaan mineral. Reagen kimia yang digunakan pada proses flotasi terdiri dari: a. Kolektor Suatu bahan kimia organik yang gunanya untuk mengubah sifat permukaan mineral yang tadinya hidrofil menjadi hidrofob. Hal ini, mineral yang diinginkan adalah mineral yang hidrofil contohnya sabun, solar.

Tinjauan Pustaka

Tinjauan Pustaka b. Modifier Bahan kimia anorganik yang fungsinya mempeng aruhi kerja kolektor. Macam-Macam Sel Flotasi Sel flotasi berfungsi untuk menerima pulp dan dilakukan proses flotasi. Jenis sel berdasarkan atas pemasukan udara, adalah: 1. Agitation Cell Alat ini jarang digunakan, sebab adanya perkembang an dengan diketemukannya sub aeration cell. Udara masuk ke dalam cell flotasi karena putaran pengaduk.

Tinjauan Pustaka 2. Sub Aeration Cell Udara masuk akibat hisapan putaran pengaduk. Alat ini paling praktis sehingga banyak digunakan. 3. Pneumatic Cell Alat ini jarang sekali yang menggunakan, udara langsung di hembuskan ke dalam cell. 4. Vacum and Pressure Cell Udara masuk karena tangki dibuat vakum oleh pompa penghisap dan udara dimasukkan oleh pompa injeksi. 5. Cascade Cell Udara masuk karena jatuhnya mineral.

Tinjauan Pustaka Syarat-Syarat Flotasi Mempunyai penerima pulp dan pengeluaran konsentrat. Dapat menghasilkan atau ada aliran udara yang dapat dimasukkan kedalam sistem tersebut. Feed harus dalam bentuk pulp.

Tinjauan Pustaka Mekanisme Flotasi Secara Fisika dan Kimia Pengambilan bahan-bahan yang tersuspensi berukuran besar dan bahan yang mudah mengendap atau bahan yang dapat terapung terlebih dahulu disingkirkan atau dibuang. Cara yang paling efisien untuk menyisihkan bahan yang tersuspensi berukuran besar dengan cara pengendapan. Sedangkan bahan yang tersuspensi dapat mengendap dapat dipisahkan dengan cara pengendapan.

Tinjauan Pustaka 2. Secara Kimia Pemisahan menggunakan cara kimia biasanya menghilangkan partikel-partikel yang sulit untuk diendapkan atau tidak mudah mengendap. Sehingga dengan adanya penambahan bahan kimia tertentu yang diperlukan maka partikel yang tidak mudah diendapkan menjadi mudah diendapan. Sebagai contoh penyisihkan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi yang rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasikannya dengan klor (Cl2), kalsium permanganate, dan lain- lain.

Tinjauan Pustaka Langkah-langkah Flotasi Liberasi, analisis pendahuluan Agar mineral dapat terliberasi, maka perlu dilakukan crushing atau grinding yang diteruskan dengan pengayakan atau classifiying. Ini dimaksudkan agar ukuran butir mineral dapat seragam, sehingga proses akan lebih sukses atau berhasil. Analisis pendahuluan dilakukan dengan menggunakan mikroskop, sehingga dapat dilihat derajat liberasinya dan kadar dari mineral tersebut. Diupayakan dalam tahap ini juga, dilakukan deslimming, sebab slime akan mengganggu proses flotasi.

Tinjauan Pustaka 2. Conditioning Adalah membuat suatu pulp agar nantinya pulp tersebut dapat langsung dilakukan flotasi. Preparasi ini sebaiknya disesuaikan dengan liberasi dalam proses basah maka conditioning tidak mudah juga harus dilakukan pada proses basah. Pada pengkondisian, reagen yang diberikan adalah modifier, colector dan frother.

Tinjauan Pustaka 3. Proses Flotasi Proses ini ditandai dengan masuknya gelembung udara kedalam pulp. Gelembung udara diinjeksikan ke dalam tangki untuk mengapungkan padatan sehingga mudah disisihkan. Dengan adanya gaya dorong dari gelembung tersebut, padatan yang berat jenisnya lebih tinggi dari air akan terdorong ke permukaan. Demikian pula halnya pada padatan yang berat jenisnya lebih rendah daripada air. Hal ini merupakan keunggulan dari teknik flotasi dibanding pengendapan karena dengan flotasi partikel yang ringan dapat disisihkan dalam waktu yang bersamaan.

Tinjauan Pustaka Teori Persamaan Flotasi pada proses dasar permukaan kimia dimana banyak terjadi peristiwa secara bersamaan antar permukaan antara padatan, cairan, dan udara. Variabel yang diketahui sebagai parameter adalah contact angel. Saat = 0, cairan menyebar di atas padatan, kontak antara media air dengan udara seperti pada padatan yang disebut sebagai hidrofilik dan basahan oleh air. Gelembung udara tidak dapat terikat pada padatan hidrofilik di air. Sebaliknya, padatan hidrofobik tidak basah oleh air, gelembung udara dapat berikatan pada air dan nilai contact angel lebih dari 0°, > 0°.

Tinjauan Pustaka Konsep contact angel dengan pengikatan gelembung pada medium cair, terikat pada padatan hidrofobik. P adalah kontak 3 fase, dimana vector lg melewati p dan membentuk tang pada permukaan kurva pada gelembung udara. Tiga gaya tegangan antar permukaan saat kesetimbangan, sesuai dengan persamaan Young’s. Dimana menunjukkan tegangan antar muka antara solid-gas, solid-liquid dan liquid-gas.

Aplikasi Flotasi Aplikasi Baru Untuk Flotasi dari Bijih Tembaga Teroksidasi Pengayaan tidak dapat dicapai dengan flotasi bijih asli. Penemuan metode hidrometalurgi tidak ekonomis untuk tembaga dan kobalt. Untuk pengayaan dengan flotasi, dipahami bahwa permukaan baru diperlukan. Ditentukan bahwa efisiensi meningkat dengan flotasi sampel diperoleh dari sulfurisasi bijih tembaga teroksidasi, berukuran sampai -100 mesh, dengan sesuai jumlah H2S. Misalnya untuk sulfurisasi 1 kg bijih disaring, harus digunakan 38.30 g H2S + 250.00 g H2O. Ketika flotasi tembaga, kobalt, dan sulfur dilakukan pada pH 8.7, efisiensi maksimum diperoleh (sekitar 100% untuk 3 elemen).

Aplikasi Flotasi Peningkatan efisiensi dalam flotasi sampel sulfur tidak hanya terbatas pada bijih tembaga teroksidasi, flotasi bijih tembaga yang berbeda juga telah dicapai dengan efisiensi tinggi. Jumlah H2S digunakan sesuai dengan komposisi bijih tembaga ditentukan secara eksperimental. Kita tidak perlu menggunakan flotasi selektif mengikuti flotasi kolektif karena kita mengembangkan metode ekonomis yang baru untuk menemukan tembaga dan kobalt dari fase konsentrat setelah menggunakan flotasi kolektif. Beberapa perubahan terjadi dalam komposisi bijih selama proses sulfurisasi, termasuk degradasi dalam struktur spinal, reduksi ion-ionpada beberapa high state, dan perbedaan struktur kristal. Akibatnya, senyawa sulfida yang terbentuk, dan derajat kebebasan meningkat setelah treatment. Senyawa sulfida yang terbentuk dengan cara ini akan lebih mudah menyerap collector dan melampirkan busa lebih mudah, sehingga akan mengapung. Oleh karena itu, proses sulfurisasi diaplikasikan sebelum flotasi.

Aplikasi Flotasi Keunggulan dan Kekurangan dari Flotasi Keunggulan dari proses pengapungan (flotasi) adalah pada umumnya cukup efektif pada bijih dengan ukuran yang cukup kasar (28 mesh) yang berarti bahwa biaya penggilingan bijih dapat diminimalkan. Froth flotation sering digunakan mengkonsentrasi emas bersama-sama dengan logam lain seperti tembaga, timah dan seng. Partikel emas dari batuan okosida biasanya tidak merespon dengan baik namun efektif terutama bila dikaitkan dengan emas sulfida seperti pyrite, metode flotasi mampu memecahkan bijih yang tidak dapat diolah dengan menggunakan metode pengolahan mineral konvensional.

Aplikasi Flotasi Kekurangan dari metode flotasi ini adalah tingginya biaya investasi infrastruktur, biaya produksi juga lebih tinggi. Perkiraan bahwa hukum segregasi investasi dalam infrastruktur adalah sekitar dua kali pabrik flotasi dari kapasitas yang sama, biaya produksi akan menjadi 2 sampai 3 kali lebih tinggi.

Penutup 1. Kesimpulan Flotasi adalah suatu proses dimana padatan, cairan atau zat terlarut dibawa ke permukaan larutan dengan penggunaan gelembung udara.  Jenis-jenis flotasi yaitu Aerasi pada tekanan atmosfer (air flotation), Dissolved Air Flotation (DAF), dan Vacum Flotation. Prinsip flotasi yaitu Penempelan partikel (mineral) pada gelembung udara, gelembung mineral harus stabil, ada sifat Float dan sink.

Penutup Faktor-faktor yang mempengaruhi flotasi adalah Ukuran partikel, pH larutan, surfaktan, bahan kimia lainnya misalnya koagulan, laju udara, ukuran gelembung udara, ketebalan lapisan buih, serta penambahan reagen kimia.  Macam-macam sel flotasi yaitu agitation cell, sub aeration cell, pneumatic cell, vacum and pressure cell, cascade cell. Mekanisme flotasi didasarkan pada adanya partikel mineral yang dibasahi (hidropilik) dengan partikel mineral yang tidak dibasahi (hidropobik). Partikel-partikel yang basah tidak mengapung dan cenderung tetap berada dalam fasa air.

Penutup Di lain pihak partikel-partikel hidropobik (tidak dibasahi) menempel pada gelembung, naik ke permukaan, membentuk buih yang membentuk partikel dan dipisahkan. Aplikasi flotasi yaitu aplikasi baru untuk flotasi dari Bijih Tembaga Teroksidasi. Keunggulan metode flotasi mampu memecahkan bijih yang tidak dapat diolah dengan menggunakan metode pengolahan mineral konvensional. Kekurangan dari metode flotasi ini adalah tingginya biaya investasi infrastruktur, biaya produksi juga lebih tinggi.

Penutup 2. Saran Sebaiknya pembaca mencari sumber referensi yang lain untuk memperluas khazanah berpikir pembaca mengenai metode flotasi dan contoh aplikasinya.

DAFTAR PUSTAKA Aris Mukimin, 2006, Pengolahan Limbah Industri Berbasis Logam dengan Teknologi Elektrokoagulasi Flotasi, Program Magister Ilmu Lingkungan, Universitas Diponegoro Semarang   Benefield, L. D., Judkins J. F. and Weand, B. L. 1982. Process Chemistry for Water and Wastewater Treatment. Prentice Hall Inc Cheremisioff, P. N. 1995. Handbook of Water and Wastewater Treatment Technology, Marcel Dekker Inc, USA Duffey, J.G. 1983. Electrochemical Removal of Heavy Metals from Wastewater, Product Finishing, p. 72, August 1983 EMDI (Enviromental Management Development in Indonesia), 1994, Limbah Cair Berbagai Industri di Indonesia: Sumber, Pengendalian dan baku Mutu, Project of the Ministry of State for the Enviroment, Republic of Indonesia and Dalhousie University, Canada.

DAFTAR PUSTAKA H.L. Shergold. 1984. The Scientific Basis of Flotation, NATO ASI Series, K.J. Ivesed, Martinus Nijhoff Publishers, Boston.   Lin, Shundar. 2001, Water and Wastewater Calculation Manual, McGraw-Hill, USA Metcalf dan Eddy, 1991, Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse, McGrawHill, New York Othmer, Kirk, 1998, Consise Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley and Sons, Inc., New York. Rich, Linvil G. 1961. Unit Operations of Sanitary Engineering. New York, USA: John Wiley & Sons Inc. Ziyadanogullari, Recep and Firat Aydin, 2005, A New Application For Flotation Of Oxidized Copper Ore, Dicle University, Faculty of Science and Art, Chemistry Department, Turkey, Vol. 4, No. 2, pp 67-73, 2005.

Wassalam Wr Wb…