Daftar isi ISSN 0216 - 3128
234
Moc". Setyadji
KARAKTERISTIK PESAWAT PEN GADUK PENGENAP PEMBENTUKAN SATU STAGE UNTUK PENELITIAN EMULSI Moch Setyadji Pllslitballg Tekllologi Majll BATAN. Yogyakarta
ABSTRAK KARAKTERISTIK PESAWAT PENGADUK PENGENAP SATU STAGE UNTUK PENELITIAN PEMBENTUKAN EMULSJ. Tela" dilakllkall perancangan. pembllatan dan IIjicoba pesawat pengadllk pengenap satu stage. Pembuatan dan penentuan karakteristik alat ini per/u seka/i unluk keper/uan penyiapan peralatan berkaitan dengan pene/itian-pene/itian ekstraksi pelamt, klllIsusnya pene/itian pembentukan emlilsi (crlld) pada ekstraksi pe/amt. sehingga terbentuknya emlilsi pada ekstraksi pelamt dapat diamati dengan jelas yang selanjutnya di/akukan pencegahan sedini ml/llgkin. Dari perhill/llgall diperoleh spesifikasi sebagai berikul: Ukllran tangki pengaduk. DI = 5.75 cm (2.264 in). Ht = 6.125 cm (2,4114 in), Vt = 160 cm3 Ukuran tangki pengenap. Ds = 8 cm (3,/49 in). Hs = 16.5 cm. Ukuran impeler. Di = 2 cm (0.7875 in). Wi = 13/32 cm. Nmin =2570 rpm. P = 1.3123 W. Ukuran pipa pengllllbl/llg antara pengaduk dan pengenap. rp pipa at as 0,5 cm. rp pipa lellgah 1.5 cm. rp pipa bawah I cm. Jarak alllara mang pengaduk dan pengenap 2 cm Setelah dilakukan pembualan alaI dilanjlltkan dengan IIji coba (penentuan karakteristik) alat terancang. Dari hasil uji coba. dikelalllli bahwa pesawat dapat beroperasi sesuai dengan disain dan pada pengujian mriabe/ operasi (waktu kontak dan putaran pengadukan) diperoleh kisaran harga batas untllk waklu konwk dan kecepatan pUlaran pengaduk masing-masing 90 - 150 menit dan 1600 - 2000 rpm.
ABSTRACT TIlE CHARACTERISTIC
~ OF ONE STAGE MIXER SETTLER FOR CRUD FORMATION
INVESTIGA TION.
Design. manuj(lcturing alld Irial run of one stage mixer set/ler have been done. 71le one stage mixer settler manufacl/lring and charaClerislic determination are vel)' important for preparing Ihe apparatus of solvenl especially extraclion research.\·, especiaa(1' the crud formation research ill the solvenl eXtraclion. By doing crud formalion'-Fesearch. it could be done prevention immediately. The one stage mixer settler specification asfollows: The measure of mixer .. /)1 = 5.75 cm (2.264 in), HI = 6.125 cm (2.4114 in). Vt = 160 CII/. The measure of set/ler, Ds = 8 cm 0.149 in). /Is = 16.5 cm. The measure of impeler Di = 2 cm (0.7875 in). Wi = 13/32 cm. Nmill =2570 rpm. P = 1.3123 W. The measure of pipe belween mixer and seltler, rp top pipe 0.5 cm. rp middle pipa 1.5 cm. rp bot/om pipe 1 cm, the distance of mixer and set/IeI' 2 cm. The reslilt of experiment (trial run) showed thallhe mixer set/ler was operable. The illlerval values of contact lime and rpm were 90 150 menil dall 1600 - 2000 rpm.
PENDAHULUAN
P
esawat (mixerdisamping settlers) adalah pengaduk salah satupengenap ekstraktor ekstraktor lain seperti kolom pulsa dan ekstraktor sentrifugal. Aliran bahan biasanya dengan arus arah berlawanan. Pesawat pengaduk pengenap sering digunakan untuk ekstraksi pelarut (ekstraksi fasa cair-cair), seperti ekstraksi pelarut pada pemurnian uranium dari yellow cake untuk mendapatkan serbuk uranium dioksida murni nuklir. ekstraksi pelarut pad a pemungutan kembali uranium, plutonium dan torium dari bahan bakar bekas dan ekstraksi pada proses lainnya. [I] Dari beberapa macam ekstraktor untuk ekstraksi fasa cair-cair yang saling tidak campur (immiscible), alat pengaduk pengenap (mixer settler) termasuk tipe yang sederhana. Dua aliran secara kontinyu dikontakkan dalam pencampur (mixer) yang
berpengaduk dan keluar pada bagian pengenap (settler) dimana kedua fasa tersebut akan terpisah. Ekstraktor yang paling sederhana adalah terdiri dari sebuah tangki dengan atau tanpa penyekat (baffle) yang dilengkapi dengan sistem pengadukan. Dalam pemakaian untuk operasi kontinyu dibuat dua tangki secara seri yaitu untuk bagian pengadukan dan pengenapan. Untuk operasi dengan menggunakan lebih dari satu stage (multistage), alat tersebut dipasang secara seri (battery) dengan aliran mendatar (horisontal). Bagian cairan yang terpisah pada pengenap kemudian dipindahkan untuk dicampur kembali pada stage berikutnya yang berlangsung secara lawan arah (countercurrent). Pada bagian pengaduk terjadi pencampuran dari dua fasa akibat dari pengadukan. Pada bagian ini yang perlu diketahui antara lain adalah kecepatan luapan (dicharge rate), ukuran gelembung (drop size) dari fasa dispersi dan waktu
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, B Juli 2003
ISSN 0216 - 3128
Moch. Setyadji
====== ==.==== -===== pisah (coalescence time). Makin kecil ukuran gelembung, luas kontak perpindahan massa makin besar. Kondisi tersebut dipengaruhi oleh kecepatan putar dari pengaduk. Oleh karena itu kecepatan putar pengaduk dipilih sedemikian rupa sehingga diperoleh efisiensi yang tinggi dengan tidak terbentuk emulsi yang stabil dan kecepatan luapan tidak melebihi kecepatan pengumpanan. Waktu pisah akan mempengaruhi sistem dispersi. Pada kecepatan pengadukan tinggi, ukuran gelembung makin kecil. Untuk ukuran gelembung lebih kecil dari 1,0 11m akan terbentuk emulsi yang stabil.[2] Pemisahan campuran cairan banyak tergantung sifat fisis dari masing-masing cairan. Kecepatan pemisahan sangat penting dalam perancangan alat pengaduk pengenap karena menentukan ukuran alat (bagian pengenap). Terbentuknya fasa emulsi menyebabkan waktu pisah lama, semakin banyak terbentuk emulsi dalam pengenap, pada kecepatan alir tertentu akan mengakibatkan banjir (flooding) pada bagian pengenap, dalam hal ini satu fasa terikut fasa lainnya.
Dalam ban yak ~al sis~em pengadukan akan mempengaruhl kondlsl bag Ian pengenap, antara lain ukuran gelembung, kecepatan putar pengaduk, sifat ... fisis dari cairan dan perbandingan volume fasa air dan orga.l1lk (proses ?atch) atau perb.andmgan keccpatan . ahr fasa orgal1lk dengan fasa air (proses kontmyu). Alat pengaduk pe~genap ban yak dlgunakan untuk proses ekstraksl pelarut karena mcmpunyai bcberapa ke~ntu~gan yaitu. tu~bulel.1.si yal~g dllngmkan .cu~up tmggl tanpa terjadl b.anJlr, setlap stage terJadl pengadukan memungkmkan kontak lebih baik dan efisiensi stage tinggi (75100%) [3]. Selain dari itu ada kelemahannya antara' lain terjadi emulsi pada kecepatan pengadukan tinggi, dengan adanya sistem pengadukan untuk setiap stage dibutuhkan biaya mahal dan terbentuk zat pengotor (interfacial crud) pada lapisan batas (interface). Proses purex (plutonium uranium recovery by extraction) dan thorex (thorium recovery by extraction) adalah suatu prosedur yang biasa digunakan untuk pemrosesan kembali (olah ulang) bahan bakar bekas. Pada proses purex/thorex siklus I, uranium, torium dan plutonium dalam nitrat akan terekstrak dari fasa air ke fasa organik. Sebagai pelarut selektif digunakan TBP (tributil posfat) 30% dalam pengencer parafin, seperti n dodecane, kerosin atau lainnya . Aliran fasa air meninggalkan proses dengan membawa bahan-bahan pengotor (hasil bclah). Uranium, torium dan plutonium dalam fasa organik yang telah bebas dari pengotor, dikcmbalikan lagi ke fasa air (re-ekstraksi) menggunakan asam nitrat encer. [4,5,6] Ekstraksi pelarut pengo!ahan bahan bakar bekas dengan proses purex/thorex sering didapat gangguan proses, yang disebabkan oleh terbentuknya emulsi stabil pada bidang batas Prosiding
Pertemuan
235
===============
.
(interface) fasa air dan organik.[7] Emulsi ini disebut crud (Iumpur). Terbentuknya crud disebabkan adanya bahan pengotor (hasil belah) di dalam bahan bakar bekas dan hasil degradasi TBP. Sebagai penyebab terjadinya degradasi TBP terutama disebabkan oleh radiolisis dan hidrolisis karena keasaman yang tinggi. [1,7] Hasil degradasi TBP adalah monobutil fosfat (MBP), dibutil fosfat (DBP) dan asam fosfat. Pengaruh utama DBP pada hasil belah adalah membentuk senyawa komplek yang kuat dengan zirkon dan niobium, sehingga membuat komponen-komponen itu sukar dipisahkan (naik ke fasa organik) dan komponenkomponen itu sering disebut dengan surfaktan (bahan pengemulsi)/ZrO (DBPh [1,7]. Emulsi akan terbentuk bila ada koloid yang diselubungi oleh surfaktan tersebut. Koloid yang timbul adalah juga merupakan kompleks ZrO(H2P04hTerbentuknya crud pada proses purex/thorex tersebut mengganggu pemisahan fasa air dan fasa organik.[8] Disamping itu adanya crud tentu akan membawa sebagian logam berat (U, Th dan Pu), hal ini sangat merugikan. Sedangkan pengaruh terbentuknya emulsi terhadap pesawat pengaduk pengenap akan merusak operasi ekstraksi karena pesawa t terse b u t b eroperasl . pa d a k ecepa 't an a I'Ir re Ia ffI ren d a h d engan wa ktu yang cu k up Iama. [7] Karena emulsi menganggu proses ekstraksi, maka per Iu d'lak I u kan pen e l'fan I I pem ben tuk an emu ISl.. Agar pengamatan terbentuknya emulsi mudah dilakukan, maka penelitian dilakukan dalam ekstraktor satu stage.[8] Pada makalah ini akan diuraikan perhitunganJperancangan, pembuatan dan uji coba pesawat pengaduk pengenap (ekstraktor) satu stage.
PERHITUNGAN
PERANCANGAN
ALA T
Pcrsamaan empiris untuk kecepatan volumetrik akibat pengadukan cairan menggunakan pengaduk turbin dengan n buah blade adalah : [8] Q
=
NQ
n Di3 dan
NQ
= 0,93 DtlDi
(I)
dengan n = jumlah "blade" NQ = "flow number" Dt,Di adalah diameter tangki, diameter Q = kecepatan aliran volumetrik
impeler
Kecepatan putaran mmlmum yang diperlukan untuk proses ekstraksi pelarut menggunakan pesawat pengaduk pengenap dengan 6 bladed turbine & haffle I'essel adalah :
..... (2) dengan : Nmin : kecepatan putaran pengaduk minimum
dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
dan Teknologi
Nuklir
ISSN 0216 - 3128
236
Cairan U02 + + dalam 30% TBP
pm : 4IdPd + (l-4Id) Pc : densitas rata-rata cp : fraksi volum L\p : Pc - Pd P : densitas cr : tegangan muka antara fasa e, d adalah fasa kontinyu dan fasa dispersi
Tegangan muka antar fasa (cr) =1 t~7 dyne/cm2 V iskositas (11) = 2,15 cp m=22
Apabila dianggap putaran turbin yang menyebabkan terdorongnya eairan ke ruang pengenap sarna dengan aliran fasa air dan fasa organik yang menuju kembali ke ruang pengaduk, rnaka ukuran pipa penghubung antara ruang pengaduk dan ruang pengenap dapat dihitung Daya (power) pengadukan yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus : [4] P =
K/ge (pN3Dis)
dengan
(4)
e = waktu tinggal V = volume pencampur
a = (55/01) NweO.2S (l1dPc/l1c Pd)O.2exp(3,6L\p/pc) exp(O,7/O,) (5) Nw• = DeN2pjcr Dengan menganggaphukum Stoke berlaku untuk butiran hasil mixer, rnaka diameter butiran cairan dispers : (6)
dengan a = luas permukaan dispersi ("interfacial area ") Efisiensi ekstraksi dihitung menggunakan pendekatan Murphree efficiency dengan persarnaan sebagai berikut : 11
= I - exp( -m kca e/cpd )
em 2/ detik Cairan UO/ + dalam HN03 2,5 M Tegangan muka antar fasa (cr) =11,7 dyne/em2 Viskositas (11) = 0,95 ep m=22 Densitas (p) = 1,12 g/em3 Koefisien difusivitas (D) = 7,5 . 10,6 em2/detik Ukuran tangki pencampur (mixer) : Diameter, Dt = 5,75 em (2,264 in) Tinggi, Ht = 6,125 em (2,4114 in) Ukuran tangki pengenap (settling) : Diameter, Ds = 8 cm Tinggi, Hs = 16, 19 em Ukuran impeller: Diameter, Di = 2 cm (0,7875 in) Lebar, Wi = 13/32 cm (0,16 in) Jumlah blade impeller 6 buah, fraksi volum dispers 0,5
Interfacial area dihitung berdasarkan pendekatan rumus empiris yang diajukan oleh RODGER.
Dp = 6CPd/a
Densitas (p) = 0,86 g/em3 Koefisien difusivitas (D) = 1,4 . 10-6
(3)
P adalah daya dalam ft.lb/detik dan K merupakan tetapan yang besarnya = 3,3 untuk NRe>103• Power minimum yang dibutuhkan untuk peneampuran dapat pula dihitung dengan pendekatan grafik. [9] Dari korelasi NRe impeller terhadap grafik akan didapatkan Npo (Power Number), Npo = P gjm N3• Waktu waktu tinggal dapat dihitung dengan pendekatan rumus: ..................
Moch. Setyadji
Kecepatan volumetrik fasa campuran : Dari Q = NQ n Di3 dan NQ = 0,93 Dt/Di NQ = 0,93 x 5,75/2 = 2,67375 Q = 2,67375 x 6 x 23 = 128,34 cm3/detik Jika diambil penurunan keeepatan 25 %, rnaka Q = 128,34 x 0,75 = 96 em3/detik, sehingga kecepatan arus keluar ruang peneampur (mixer) terdiri dari 48 cm3/detik fasa air dan 48 cm3/detik fasa organik. Menghitung kecepatan putaran pengaduk : Nmin = (3,2~{98Q0,3~1,12-0,8G0,38(2,1 ~0,08(1\7)0,08(1+2,5.\{),5)0,9 (2)0,77(0,99) = 43 rps (2570 rpm)
NRe =
(2)2 (43 )(0,99) 2 ,0633 /1 00
8253
(7)
atau dengan pendekatan dari grafik 10-12 Treybal. Ukuran ruang pengenap ditentukan dengan mengekstrapolasi grafik percobaan Ryon cs. Seperti yang tersedia pada grafik 10-33 Treybal. Dengan menggunakan rumus-rumus di atas, diperoleh hitungan sebagai berikut : Data sifat-sifat fisis cairan diambil dari percobaan yang dilakukan oleh WEBSTER pada suhu 25°C.
Dari grafik 10-11 Treybal didapatkan
Npo
= 5,2
p = (5,2)(61,875)( 43)J(O,065625/ = 096775 ft./bf I de! ik
(32,174)
,
= 1,3123 watt Waktu tinggal, e = 160 x 0,5 148 = 1,667 detik Menghitung efisiensi ekstraksi
Proslding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
Dari persamaan log kc = 0,85 VO.03(log NRe'3.504)(0,55VO·33+ 0,7605), diperoleh : kc = 0,277 Nw• = 1089,4 a= 163791 ft2/ft
---
dp = 6 x 0,5/163791 = 1,83 .10,5 ft = 5,58 . 10""em m = 22 (data) Diambil Dd'= Dd = 2 x 7,5.10-6 em2/detik = 5,8117.10.5 ft2fhr
mk cd" _ 22 xO,277 xl,83.10 2Dd 2x5,8117.1O's
·s = 096 '
= 300
2x22 xO,277 xl,667
1,83 . 10 . S Dari fig 10-12 Treybal, diperoleh efisiensi 100% Efisiensi dapat pula dihitung dari rumus : T]
237
ISSN 0216 - 3128
Moch. Setyadji
= I - exp(-m Ke a HNd)
dengan m Ke a HNd = m Ke a 8/<j>d= m kca 8/<j>d T] = 1 - exp(-22xO,277xxI63791xl,667/(3600xO,5) = I - exp(-924) = 100 % Pipa penghubung antara tangki mixing dan tangki settling: Diameter pipa atas 0,5 em Diameter pipa tengah 1,5 em Diameter pipa bawah 1,0 em
Spesifikasi dan keterangan gambar 1: A = diameter mixer (ruang pengaduk) = 5 31. em B = tinggi/panjang mixer (ruang pengaduk) = 9 Y2 em C = diameter settler (ruang pengenap) = 8 em D = tinggi/panjang settler (ruang pengenap) = 16 Y2 em E = lebar baffie (penghalang) = Y2 em F = jarak ruang pengaduk dan ruang pengenap = 2 em G = diameter pipa penghubung ruang pengaduk dan ruang pengenap (aliran fasa organik) = :y. em H = diameter pipa penghubung ruang dan ruang pengenap (aliran eampuran fasa air dan fasa organik) = 1 Y2 em = diameter pipa penghubung ruang pengaduk dan ruang pengenap (aliran fasa air) = 1 em J = diameter pipa pengeluaran = I Yz em K = tinggi/panjang pipa pengeluaran 8 em L = tinggi/panjang ruang di atas aliran fasa organik = 3 Yz em M = tinggi/panjang ruang di atas aliran fasa eampuran = 6 em
Jarak antara tangki mixing dan tangki settling 2 em .
...
A
B: · . ,
t
.
J~· ,
r
. .; . .
i
I
D
·I I•
i~!
!, i. i ! I I
: :
E
;i : : : :
I
,. .•.
~ __.i..••.A~ Gambar
1. Pesawat pellgaduk stage
pellgellap
.... ' .'.' ~:: - . t3.l'
satu
Gambar 2. Pengaduk turbin
Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
238
ISSN 0216 - 3128
Spesifikasi clan keterangan gambar 2 A = jarak kipas (flat blade) bagian dalam = I em B = jarak kipas (flat blade) bagian luar = 2 em C = diameter penumpu batang pengaduk = Y, em o = diameter piringan = I em E = tebal kipas (flat blade) = 13/32 em F = tebal piringan = 0,2 em G = diameter batang pengaduk = 5/ 16 em H = panjang batang pengaduk = 20 em
UJI COBA ALAT Uji eoba alat dilakukan sebagai berikut :
dengan
maksud
I. Untuk mengetahui unjuk kerja alat, apakah pesawat pengaduk pengenap satu stage yang telah dibuat dapat beropeasi (aliran antar fasa antar ruang peneampur dan pengenap) sesuai dengan disain. 2. Untuk mempelajari dua variabel tunggal (variabel operasi) yaitu \Vaktu kontak dan keeepatan putaran pengaduk. Uji eoba ini dilakukan dengan mengekstraksi larutan uranil nitrat atau eampuran antara larutan uranil nitrat dan torium nitrat dengan kadar dan keasaman tertentu menggunakan pelarut TBP-30% dalam pelarut organik tanpa diberi pengotor. Untuk variabel \Vaktu kontak. diambil keeepatan putaran pengaduk tertentu (2000 rpm) dan waktu kontak divariasi. Pada setiap selang \Vaktu tertentu diambil euplikan fasa organik (ekstrak) untuk dianalisis kadar elemen beratnya. Operasi dihentikan setelah diperoleh kadar clemen berat konstan. Sedangkan untuk variabel keeepatan putaran pengaduk, diambil waktu kontak tertentu (tetap) dan keeepatan putara pengaduk divariasi. 3. Untuk mengamati variabel-variabel yang berpengaruh terhadap terbentuknya emulsi, antara lain MBP/DBP, asam posfat, n-butanol, Zr dan benton it. Pada pereobaan ini ekstraksi pelarut dilakukan dengan menambah bahan (senyawa) pembentuk emulsi satu per satu (variabel tunggal) seeara perlahan-Iahan sampai terbentuk emulsi. Dari pereobaan ini akan diperoleh harga batas masing-masing variabel.
I-IASII~ DAN PEMBAHASAN Dari perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan teori peraneangan pesawat pengaduk pengenap sebagaimana tersebut di atas, diperoleh hasil prhitungan sebagai berikut :
Moch. Setyadji
Ukuran tangki peneampur (mixer) : Diameter, Dt = 5,75 em (2,264 in) Tinggi, Ht = 6,125 em (2,4114 in) Ukuran tangki pengenap (settling) : Diameter, Os = 8 em Tinggi, Hs = 16, 19 em Ukuran impeller: Diameter, Di = 2 em (0,7875 in) Lebar, Wi = 13/32 em (0,16 in) Jumlah blade impeller 6 buah Keeepatan putaran pengaduk = 43 rps (2570 rpm) Daya motor pengaduk = 1,3123 watt Waktu tinggal = 1,667 detik, Efisiensi ekstraksi = 100 % Pipa penghubung antara tangki mixing dan tangki settling : Diameter pipa atas 0,5 em Diameter pipa tengah 1,5 em Diameter pipa bawah 1,0 em Jarak antara tangki mixing dan tangki settling 2 em. Dari hasil uji eoba alat teraneang terlihat bahwa pesawat pengaduk pengenap satu stage dapat beroperasi sesuai dengan disain yaitu bahwa aliran fasa eampuran dari mixer ke settler melalui pipa penghubung tengah, sedangkan aliran fasa air dan fasa organik dari settler ke mixer melalui pipa penghubung bagian bawah dan atas. Data hasil uji eoba alat teraneang dapat dilihat pada tabel I. Dari tabel I 'terlihat bahwa waktu kontak sangat berpengaruh terhadap perpindahan massa solute dari fase air ke dalam fase organik. Pada waktu kontak di atas 75 men it, kadar solute dalam fase organik relatip tetap artinya tidak terjadi perpindahan massa antar fase, dengan demikian dapat ditetapkan bahwa waktu kesetimbangannya adalah 90 menit. Dari pengamatan itu pula dapat disimpulkan bahwa pesawat pengaduk pengenap satu stage terse but dapat digunakan untuk penelitian ekstraksi pelarut terutama untuk penelitian pengamatan terbentuknya emulsi pada ekstraksi pelarut. Disamping itu hasil uji eoba alat teraneang dapat dilihat pada tabel 2, Dari tabel 2 terlihat bahwa untuk ekstraksi pelarut menggunakan umpan uranil nitrat dan ekstrantan tributil posfat dalam diluen dodekan. diperoleh kisaran harga variabel tunggalul1luk \Vaktu kontak, rpm, MBPIDBP, asam posfat, n-butanol, Zr dan benton it adalah sebagai berikut :
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
ISSN 0216 - 3128
Mocll. Setyadji
239
Tabel 1. Data Kesetimbangan
campuran torium dan uranium. Kadar torium dan uranium da/am umpan 220,321 g/l dan 23,502 g/l. Keasaman umpan 3 N. Ekstraktan TBP 30 % da/am di/uen dodekan. dan ve/arut 1: 1 .. KdTh 15 0 -----r--r-.0g/IFA, 30 45 90 Kadar Kadar Kadar U UTh 08,449 KdU 00,759 0Th 60 75 105 Kadar 220,321 176,234 7,140 153,303 0,437 17,255 6,247 7,018 3,388 129,826 0,697 18,147 5,355 0,495 125,185 120,544 120,544 0,827 2,291 0,250 23,502 16,362 2,762 4,449 19,581 5,136 21,015 2,487 9644,087 9,777 dalam dalam FA, dalam FO,g/I g/I 3,921 dalam FO, g/I menit _._u
Waktu,
__ or
_".
____
pur
____
•
Up"
_________
u
__
u_
Tabel 2. Hasi/ uji coba pesawat pengaduk pengenap satu stage untuk umpan urani/ nitrat dan ekstrantan No.
tributil po!>fatdalam diluen dodekan. ditambahkan 1600 830 ditambahkan 170 MBP/DBP n-butanol 725 0,5 1,18 Waktu kontak 1300 2000 240 H3P04 ditamQahkan 1210 150 90 Bentonit yang ditambahkan per kg menit Satuan Zr yang ditambahkan per kg pelarut 3,4 7,0 yang Variabel Harga proses/operasi yang yang Keeepatan putaran pe (+) ngaduk rpm g batas Harga atas ppm
as bawah (-)645
KESIMPULAN Dari hasil peraneangan, pembuatan dan uji eoba pesawat pengaduk pengenap satu stage dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : Ukuran tangki pengaduk, Dt = 5,75 em (2,264 in), Ht = 6,125 em (2,4114 in), Vt = 160 em3. Ukuran tangki pengenap, Ds = 8 em (3,149 in), Hs = 16,5 em. Ukuran impeler, Di = 2 em (0,7875 in), Wi = 13/32 em, Nmin =2570 rpm, P = 1,3123 W, Ukuran pipa penghubung antara pengaduk dan pengenap, pipa atas 0,5 em, pipa tengah 1,5 em, pipa bawah 1 em, jarak antara ruang pengaduk dan pengenap 2 em. Dari hasil uji coba, diketahui bahwa pesawat dapat beroperasi sesllai dcngan disain dan pada pengujian variabel operasi dan proses diperoleh kisaran harga batas untuk waktu kontak dan keeepatan putaran pengaduk masingmasing 90 - 150 menit dan 1600 - 2000 rpm. Untuk MBP/DBP, Asam posfat, n-butanol, Zr dan benton it masing-masing 830 1300 ppm cj>
cj>
cj>
pervolume rasa organik, 170 - 240 ppm pervolume fasa organik, 725 - 1210 ppm pervoillme fasa organik, 1,18 -7,0 g per kg U terlarut dan 0,5 - 3,4 g per kg U terlarut.
UCAP AN TERIMAKASIH Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ueapan terimakasih yang sebesar-besamya kepada Sdr. Budy Septiady, Sukiman, Bambang Roehmat, Tukiman dan Sdr. Isa Anshori yang telah banyak membantu melakukan peraneangan, pembuatan alat, uji eoba alat hingga penulisan makalah ini.
DAFT AR PUST AKA 1. BENEDICT, M., PIGFORD, H., •• Nuclear Chemical Engineering", Me Graw Hill Book, New York, 1981.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta. 8 Juli 2003
240
ISSN 0216 - 3128
2. PERRY,
R.H.,
"
Chemical
Engineering
Handbook", 3th edition, International Student Edition, Mc Graw Hill Book, New York, 1979. 3. LADDH G.S. and DEGALEESAN, T.E., "Transport Phenomena in Liquid Extraction", New Delhi, 1976. 4. FLAGG, J.F., "Chemical Processing of Reactor Fuels", Academic Press Inc., New York, 1961. 5. GALKIN, N.P. et ai, "Technology of Uranium", Oak Ridge USAEC & Israel Program for Scientific Translation, Yerusalem, 1966. 6. LONG, J.T., "Engineering Reprocessing", American USA, 1978.
for Nuclear Fuel Nuclear Society,
7. ZIMMER, E., "Crud Formation in the Purex and Thorex Process", Institut fur Chemiche Technologie der Nuclearen Entsorgung der Kernforschungsanlage Julich, West Germany. 8. TREYBAL, R.E., "Liquid Graw Hill, New York, 1963.
Extraction',
Mc
Moch. Setyadji
M.Setyadji Emu/si adalah fase ketiga pada bidang batas (intelface) fase air dan organik. disebut juga "Crud". Dalam hal ini terbentuk karena adanya pengotor (hasil belah) di dalam bahan bakar bekas dan hasil degradasi TBP. Emu/si menyebabkan gangguan proses karena adanya fase ketiga pada bidang batas (intelface) menyebabkan terganggunya pelpindahan massa (solute) dari satu face ke face yang lain. Disamping itu adanya emulsi dapat menyebabkan pesawat bekelja pmla kecepatan aliI' rendah dan l1'aktu tinggal yang'l'elatip lall/a. Ghaib Widodo Bagaimana dalam pemisahan apabila dari uranium diperkaya, karena mesti hams mepertimbangkan kritikalitas disamping kapasitas. Apa harapan anda untuk prototipe yang anda kerjakan ? Untuk aplikasi
TANYAJAWAB M.Setyadji Sigit Mohon dijelaskan apa yang disebut emulsi. Mengapa emulsi dapat menyebabkan gangguan proses, padahal emulsi tertentu mempertinggi Kd.
Da/all/ perancangan tidak mell/pertimbangkan kritikalitas. karena alat ini diral/cal/g IIntllk penelitiillli pel/gall/atan pembel/tukan ell/ulsi II/engglll/akan III1//mn simulasi. Nail/WI demikian alat ini dap{/( dipakai liIltllk ekstraksi pelarllf secara UII/Illn dengan efisiensi ekstraksi (recovel)') agak renda/Z di bawa/z 90% karel/a hanya saW stage.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
