Evaporation atau Distilasi Sederhana
1. Pendahuluan
Evaporasi dan distilasi adalah dua proses pemisahan penting dalam teknik kimia yang memanfaatkan perbedaan sifat volatilitas zat. Evaporasi biasanya digunakan untuk menguapkan pelarut (umumnya air) sehingga larutan menjadi lebih pekat. Distilasi digunakan untuk memisahkan dua atau lebih komponen cair berdasarkan perbedaan titik didihnya.
Meskipun berbeda dalam tujuan akhir, kedua proses ini memiliki prinsip perhitungan yang hampir serupa, yaitu berdasarkan neraca massa dan neraca energi.
2. Prinsip Dasar
-
Evaporasi:
-
Hanya melibatkan satu komponen utama yang diuapkan (pelarut).
-
Hasil akhir berupa larutan pekat (concentrate) dan uap pelarut.
-
-
Distilasi sederhana (simple distillation):
-
Campuran cair dipanaskan hingga titik didih salah satu komponen lebih dulu menguap.
-
Hasil berupa distilat (uap terkondensasi) dan residu (cairan tersisa).
-
3. Persamaan Neraca Massa
a. Evaporasi
Misalkan:
-
F = laju alir feed (kg/jam)
-
xF = fraksi massa zat terlarut dalam feed
-
V = laju alir uap (kg/jam)
-
L = laju alir larutan pekat (kg/jam)
-
xL = fraksi massa zat terlarut dalam larutan pekat
Maka berlaku:
-
Neraca total
F
-
Neraca zat terlarut (tidak menguap)
FxF=LxL
Dari sini bisa dihitung jumlah uap (V) yang terbentuk.
b. Distilasi Sederhana
Misalkan campuran biner A–B dengan:
-
F = laju alir feed (mol/jam)
-
zA = fraksi mol A dalam feed
-
D = distilat (mol/jam)
-
xA,D = fraksi mol A dalam distilat
-
W = residu (mol/jam)
-
xA,W = fraksi mol A dalam residu
Maka:
-
Neraca total
F = D+W
-
Neraca komponen A
FzA = DxA,D + WxA,W
Dengan mengetahui dua variabel, maka variabel lainnya bisa dihitung.
4. Contoh Perhitungan
a. Evaporasi
Sebuah larutan gula 10% (massa) dengan debit 1000 kg/jam diuapkan hingga konsentrasi akhir 50%. Hitung jumlah air yang diuapkan.
-
Data: F = 1000 kg/jam, xF = 0.1, xL = 0.5
-
Neraca zat padat:
1000×0.1 = L×0.5 ⇒ L = 200 kg/jam
-
Neraca total:
1000 = V+200 ⇒ V = 800 kg/jam
Jadi, air yang diuapkan adalah 800 kg/jam.
b. Distilasi Sederhana
100 mol campuran etanol–air (zEtanol = 0.4) didistilasi. Distilat diperoleh 60 mol dengan komposisi etanol 0.6. Hitung komposisi etanol dalam residu.
-
Data: F = 100 mol, zA = 0.4, D = 60 mol, xA,D = 0.6, W = 40 mol.
-
Neraca komponen:
100×0.4 = 60 × 0.6 + 40 × xA,W
40 = 36 + 40 x A,W ⇒ xA,W = 0.1
Jadi, residu mengandung 10% etanol.
5. Kesimpulan
-
Evaporasi menghitung jumlah pelarut yang diuapkan untuk mencapai konsentrasi larutan tertentu.
-
Distilasi sederhana menghitung distribusi komponen antara distilat dan residu dengan menggunakan neraca massa.
-
Perhitungan ini menjadi dasar sebelum beralih ke metode lebih kompleks seperti multi-stage distillation atau evaporator multiple-effect.
Beberapa Solulsi Proses Distilasi PT Tensor
Fluida
Struktur
Gambar
Proses