Flokulasi adalah proses di mana transformasi suspensi stabil koloid yang dihasilkan oleh kehadiran biaya pada permukaan partikel untuk kondisi ketidakstabilan yang mengarah ke agregasi dan sedimentasi dari partikel tersuspensi.
Selama flokulasi, karena agregasi, terjadi peningkatan ukuran partikel yang cukup besar, menjadi makroskopik, terlihat oleh mata manusia. Mereka juga meningkatkan berat badan mereka , yang mencegah mereka dari tinggal di suspensi, menyebabkan sedimentasi mereka.
Representasi umum dari proses atau reaksi flokulasi. Partikel koloid kekuningan berinteraksi atau berflokulasi dan kemudian mengendap. Sumber: Gabriel Bolivar.
Di atas adalah representasi dari apa yang dimaksud dengan flokulasi. Bentuk gumpalan cenderung bersisik, dan tidak harus bulat. Proses ini disebabkan baik oleh agen eksternal, seperti penambahan agen flokulasi, atau oleh destabilisasi tiba-tiba partikel koloid.
Dalam beberapa kasus partikel yang dihasilkan oleh flokulasi mengapung ke permukaan bukannya mengendap. Hal ini disebabkan oleh kepadatan yang rendah dari beberapa partikel ini.
Flokulasi memiliki kegunaan dalam industri, dapat disebutkan penggunaannya dalam industri bir, manufaktur makanan, produksi kertas, dll. Juga, flokulasi digunakan dalam kegiatan lain seperti pemurnian air dan konservasi.
Reaksi flokulasi
Keadaan koloid
Keadaan koloid dibentuk oleh partikel tersuspensi kecil yang tidak membentuk gumpalan. Partikel tersebut menghadirkan muatan listrik pada permukaannya, yang mengembangkan tolakan elektrostatik antara partikel tetangga. Untuk alasan ini mereka tidak dapat bergabung di awal.
Oleh karena itu, muatan listrik permukaan inilah yang mendukung kestabilan keadaan koloid dan partikelnya, sehingga tidak terjadi sedimentasi.
Pembekuan
Koagulasi terjadi dengan menambahkan senyawa kimia yang menetralkan muatan pada partikel koloid. Koagulan yang paling banyak digunakan adalah tawas, Al 2 (SO 4 ) 3 · 14H 2 O. Oleh karena itu, koagulan dikatakan dapat mengganggu kestabilan partikel bermuatan listrik.
Pengenalan muatan listrik yang berlawanan memungkinkan partikel bersama-sama obligasi, membentuk gumpalan submikron. Flok ini dicirikan oleh stabilitasnya ketika disimpan dalam suspensi. Artinya, mereka masih tidak “memecah” keadaan koloid.
Flokulasi
Flokulasi membutuhkan pencampuran yang halus, yaitu harus dilakukan pada kecepatan rendah. Selanjutnya, keberadaan flokulan polimer dengan berat molekul tinggi diperlukan. Flokulan ini diatur di sekitar satu set flok submikron, menghasilkan pendekatan mereka.
Flok terikat satu sama lain dan meningkatkan interaksinya diatur oleh gaya Van der Waals. Dengan cara ini, mereka kehilangan energi dan proses flokulasi terus berlanjut untuk menghasilkan flok lepas.
Kemudian flok lepas saling menambah dan menguatkan sampai terbentuk makroflok yang terlihat pada suspensi. Setelah ini mencapai ukuran dan berat yang benar, sedimentasi mereka akhirnya terjadi.
Jenis flokulasi
Ada dua jenis flokulasi: flokulasi pericinetic dan flokulasi ortokinetik.
Flokulasi perikinetik
Ini adalah salah satu yang terjadi berkat gerakan Brown. Jenis flokulasi ini hanya mempengaruhi partikel dengan diameter lebih kecil dari satu mikron. Oleh karena itu, flokulasi pericinetic hanya terjadi pada awal proses flokulasi.
Flokulasi ortokinetik
Ini terjadi setelah flokulasi pericinetic. Ini dihasilkan oleh pergerakan partikel ke segala arah dan kecepatan. Karena ada gerakan yang lebih besar, kemungkinan partikel berinteraksi satu sama lain meningkat. Gerakan-gerakan ini diinduksi oleh energi di luar massa air atau pelarut.
Kegunaan
Flokulasi. Sumber: Institut Energi Terbarukan – UNAM / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Meskipun flokulasi adalah fenomena yang terjadi secara normal di alam, manusia telah belajar menggunakan proses ini untuk keuntungannya. Beberapa kegunaan industrinya akan disebutkan di bawah ini.
Pengolahan air
Senyawa kimia yang dikenal sebagai koagulan ditambahkan ke dalam air. Koagulan ini mengikat partikel dan senyawa kimia dalam suspensi, menghasilkan agregasi dan sedimentasi berikutnya dalam bentuk massa padatan yang dikenal sebagai flok.
senyawa kimia yang paling digunakan sebagai koagulan aluminium sulfat, meskipun natrium aluminat dan feri sulfat juga digunakan untuk tujuan ini. Flok yang terbentuk mengendap, menjernihkan air. Namun, itu juga membutuhkan penyaringan dan perawatan kimia untuk membuat air dapat diminum.
Penambangan logam mulia
Untuk memperoleh logam mulia perlu dilakukan pemisahan dari logam dan senyawa lain yang mencemarinya. Untuk ini, presipitasi selektif logam digunakan. Proses ini biasanya disertai dengan flokulasi dan sedimentasi dari logam yang diinginkan, serta kontaminan yang mungkin terjadi.
Produksi bir
Dalam fermentasi bir, sel-sel yang terlibat, seperti ragi, membentuk flok makroskopik. Ragi yang ada dalam partikel-partikel ini dapat mengendap atau mengapung ke atas tangki fermentasi, di mana ia dapat dikumpulkan untuk digunakan kembali dalam siklus fermentasi baru.
Flokulasi ragi tergantung pada konsentrasi kalsium, membutuhkan konsentrasi 50-100 ppm. Flokulasi tersebut dapat dibalik dengan penambahan sulfat, fosfat, atau zat pengkelat EDTA.
industri keju
Flokulasi merupakan indikator evolusi pembentukan dadih pada tahap awal pembuatan keju, dengan flokulasi menunjukkan waktu pembentukan dadih. Di dalamnya, misel yang membentuknya dapat saling berinteraksi dan berflokulasi.
Kualitas air
Ada tanah koloid yang ketika disaring ke dalam air, menghasilkan kekeruhan dan fenomena eutrofikasi. Ini terdiri dari fakta bahwa koloid kaya nutrisi yang mendukung pertumbuhan dan perkembangbiakan beberapa spesies hewan dan tumbuhan, yang menghambat perkembangan spesies lain.
Transformasi dan flokulasi koloid menghilangkan akses mereka ke sungai dan danau. Oleh karena itu, meningkatkan kualitas air.
Contoh flokulasi
pembuatan mentega
Susu murni dipanaskan dan pada pendinginan menumpuk pada lipid permukaannya yang membentuk krim. Krim ini merupakan produk dari proses koagulasi dan flokulasi susu. Kemudian, krim dikumpulkan dan digunakan untuk membuat mentega.
Produksi dan curah hujan salju
Flokulasi mengintervensi selama pembentukan dan pengendapan salju dalam bentuk kristal.
Proses penyaringan
Pada tanaman dari spesies biologis yang digunakan dalam industri tertentu, ada generasi partikel yang dapat menghalangi filter dan drainase tanaman. Flokulasi, dengan meningkatkan ukuran partikel, meninggalkan ruang di antara mereka di mana cairan dapat berperedaran.
Flokulasi aspal
Dengan asumsi bahwa asphaltenes dalam minyak mentah berada dalam keadaan koloid, mereka mampu berflokulasi dan mengendap atau mengendap. Banyak penelitian menyatakan bahwa, dengan memvariasikan kondisi alami minyak mentah, flokulasi asphaltenes dipromosikan, yang mengendap sebagai lumpur coklat kehitaman. Ini “lumpur” atau padat merupakan masalah yang tak terhitung banyaknya untuk industri minyak.
Referensi
- Hari, R., & Underwood, A. (1965). Kimia Analitik Kuantitatif . (edisi kelima). PEARSON Prentice Hall.
- Wikipedia. (2020). Flokulasi. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Elsevier BV (2020). Flokulasi. Ilmu Langsung. Diperoleh dari: sciencedirect.com
- Metler Toledo. (sf). Apa itu Flokulasi. Dipulihkan dari: mt.com
- Ing.Yolanda Andía Cárdenas. (2000). Pengolahan air: Koagulasi dan Flokulasi. [PDF]. Diperoleh dari: sedapal.com.pe