Residence Time

MAKALAH OSEANOGRAFI KIMIA

RESIDENCE TIME

Dosen Pengampu :

Baharuddin S.Kel, M.Si

Oleh :

1.      Aprianor Teguh Saputra (161071621002)

2.      Hadirawati (1610716320004)

3.      Nila Karnia (1610716220014)

JURUSAN ILMU KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN KELAUTAN

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2018

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1.      Latar Belakang

Kata Oseanografi di dalam Bahasa Indonesia adalah terjemahan dari kata Bahasa Inggris Oceanography, yang merupakan kata majemuk yang berasal dari kata ocean dan graphy dari Bahasa Yunani atau graphein dari Bahasa Latin yang berarti menulis. Jadi, menurut arti katanya, Oseanografi berarti menulis tentang laut. Oceanography: Graphos: ‘the description of’, Ocean (lautan).

Selain Oseanografi kita juga sering mendengar kata Oseanologi. Kata Oseanologi di dalam Bahasa Indonesia adalah terjemahan dari kata Bahasa Inggris Oceanology , yang juga merupakan kata majemuk yang berasal dari kata ocean dan logia dari Bahasa Yunani atau legein dari Bahasa Latin yang berarti berbicara . Dengan demikian, menurut arti katanya, Oseanologi berarti berbicara tentang laut. Oceanography adalah ilmu yang mempelajari laut dalam segala aspek dengan penekanan laut sebagai suatu lingkungan.

Menurut Ingmanson dan Wallace (1973), akhiran grafi mengandung arti suatu proses menggambarkan, mendeskripsikan, atau melaporkan seperti tersirat dalam kata Biografi dan Geografi. Akhiran ologi mengandung arti sebagai suatu ilmu (science) atau cabang pengetahuan (knowlegde). Dengan demikian Oseanologi berarti ilmu atau studi tentang laut, sedang Oseanografi berati deskripsi tentang laut. Atau bisa dikatakan bahwa Oceanography: pendekatan proses yakni pergerakan massa air, sedangkan Oseanologi: pendekatan ilmu untuk menelaah karakter aspek tsb di laut.

Jadi bisa disimpulkan bawah Oceanography adalah ilmu yang mempelajari laut dalam segala aspek dengan penekanan laut sebagai suatu lingkungan. Aspek tersebut baik fisika, kimia, biologi dan geologi. Ilmu dasar ini diaplikasian untuk menelaah sifat komponen lautan.

Oseanografi fisika adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu tentang fenomena dan proses-proses fisika di laut. Hal-hal yang menjadi obyek studinya misalnya tentang arus-arus laut, pasang, gelombang; tentang penyebaran dan perambatan cahaya dan suara didalam laut dan tentang sifat-sifat fisika air laut seperti suhu, densitas, tekanan, kejernihan, titik beku, tekanan osmosa, daya hantar listrik dan banyak lagi sifat-sifat fisika lainnya dan interaksi udara (atmosfer) dan laut (hidrosfer).

Oseanografi Kimia adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu tentang zat-zat yang terkandung didalam air laut. Hal-hal yang dipelajari misalnya tentang jenis-jenis zat apa saja yang ada di laut, tentang asal-usul pembentukannya, proses reaksi yang terjadi, dan faktor-faktor yang menguasai atau memperngaruhi penyebaran zat-zat tersebut baik di samudera dan di dasar laut.

Oseanografi biologi adalah ilmu yang mempelajari tipe-tipekehidupan di laut, distribusinya, saling keterkaitannya, dan aspeklingkungan dari kehidupan di laut itu. Oseanografi biologi mempelajari sisi hayati samudera guna mengungkap berbagai siklus kehidupan organisme yang hidup di atau dari samudera. Oseanografi kimia melihat berbagai proses aksi dan reaksi antar unsur, molekul, atau campuran dalam sistem samudera yang menyebabkan perubahan zat secara reversibel atau ireversibel. Dan oseanografi geologi memfokuskan pada bangunan dasar samudera yang berkaitan dengan struktur dan evolusi cekungan samudera.

Oseanografi geologi adalah ilmu yang mempelajari konfigurasi cekungan laut, asal usul cekungan laut, sifat batuan dan mineral yang dijumpai di dasar laut, dan berbagai proses geologi di laut. Kata lain untuk menyebutkan oseanografi geologi adalah geologi laut (marine geology).

Oseanografi meteorologi (meteorological oceanography) adalah mempelajari fenomena atmosfer di atas samudera, pengaruhnya terhadap perairan dangkal dan dalam, dan pengaruh permukaan samudea terhadap prosesproses atmosfer.

Pengelompokan oseanografi menjadi lima kelompok seperti di atas menunjukkan bahwa oseanografi adalah ilmu antar-disiplin. Sebagai contoh, proses atau kondisi geologi suatu kawasan laut dapat mempengaruhi karakteristik fisika, kimia dan biologi laut tersebut.

1.2.      Perumusan Masalah

-          Apa yang dimaksud Residence Time?

-          Apa yang dimaksud Residence Time Distribution?

1.3.      Tujuan

-          Memenuhi salah satu tugas mata kuliah Oseanografi Kimia

-          Memperoleh pengetahuan tentang Residence Time dan Residence Time Distribution

BAB II. ISI

2.1. Pengertian Residence Time

Residence time adalah lamanya waktu elemen kimia tinggal dalam suatu kolom lautan atau waktu dimana zat tertentu, tetap berada dalam kompartemen tertentu dari siklus biogeochemical. Residence time air di sungai beberapa hari, sedangkan di danau-danau yang besar rentang waktu tinggal hingga beberapa dekade. Waktu tinggal rata-rata sebuah elemen tertentu adalah menghabiskan air laut dalam larutan antara waktu yang pertama masuk (pemasukan) dan waktu tersebut akan hilang dari laut (pengeluaran). Karena lautan itu bersifat steadystate (tetap) sehingga dilautan terjadi siklus hidrologi pada unsur-unsur kimia yang terkandung di laut.

Residence time merupakan suatu konsep yang berguna secara luas untuk mengungkapkan seberapa cepat sesuatu yang bergerak, melalui suatu sistem dalam kesetimbangan. Residence time adalah waktu rata-rata untuk menghabiskan suatu zat dalam ruang wilayah tertentu, seperti reservoir. Misalnya, waktu tinggal air yang disimpan di dalam tanah, sebagai bagian dari siklus air yaitu sekitar 10.000 tahun. Metode yang umum untuk menentukan tempat tinggal adalah untuk menghitung berapa lama waktu yang diperlukan untuk suatu wilayah ruang, untuk menjadi penuh dengan sesuatu zat.

Residence time merupakan nilai dari total massa terlarut dalam lautan berbanding terbalik dengan laju pemasukan atau pengeluaran. Dalam oseanografi kimia, residence time (t) dari setiap elemen mengungkapkan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menambah jumlah elemen ke laut yang sama dengan jumlah elemen di laut pada kondisi yang mapan. t adalah Rata-rata Konsentrasi di laut dikalikan dengan Volume laut dibagi Input per tahun, dimana volume laut (1,37 × 10 21 L).

Dalam reaksi kimia, kediaman waktu dianggap sebagai waktu rata-rata untuk pengolahan pakan dalam satu volume reaktor tertentu, diukur pada kondisi tertentu ini juga dikenal sebagai ruang waktu dan dilambangkan oleh τ.

Residence time tidak hanya berkaitan dengan waktu tinggal hidrolik tapi juga waktu tinggal bakteri. Memiliki simbol Г (tau). Ini adalah kebalikan dari nilai eigen yang berasal dari metode saldo massa. Baik ruang waktu dan ruang kecepatan adalah ukuran kinerja yang memadai untuk aliran campuran reaktor dan reaktor aliran plug.

Lamanya residence time suatu unsur di pengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :

1.      Jumlah elemen di laut

2.      Fluks

3.      Besarnya molekul-molekul zat terlarut

4.      Proses fisika

Namun biasanya residence time lebih diseringkan oleh faktor metabolisme biota-biota yang di lingkungan (biologi).

Gambar 1. RT dalam berbagai jenis perairan.

Sumber : Google

            Gambar 1. menjelaskan bahwa di setiap perairan memliki waktu tinggal atau Residence Time yang berbeda. Di Sungai zat kimia mempunyai waktu tinggal yang relativ singkat yaitu hanya 2 minggu. Waktu tinggal zat kimia di danau lebih lama yaitu sekitar 10 tahun dan untuk di perairan laut yaitu sampai 4.000 tahun. Dalam air tanah residence time berkisar antar 2 minggu sampai 10.000 tahun sedangkan untuk di daerah kutub berkisar 1.000 sampai 10.000 tahun.

Gambar 2. Grafik konsentrasi zat kimia terhadap waktu

Sumber : Google

2.2. Residence Time Distribution (RTD)

Distribusi pada waktu tinggal (RTD) dari reaktor kimia adalah fungsi distribusi probabilitas yang menggambarkan jumlah waktu sebuah fluida elemen bisa menghabiskan waktu di dalam reaktor. Insinyur kimia menggunakan RTD untuk ciri pencampuran dan mengalir di dalam reaktor dan untuk membandingkan perilaku nyata reaktor model ideal mereka. Hal ini bermanfaat, tidak hanya untuk mengatasi masalah reaktor yang sudah ada, tetapi dalam memperkirakan hasil dari suatu reaksi dan merancang reaktor masa depan. Konsep ini pertama kali diusulkan oleh MacMullin dan Weber pada tahun 1935, tapi tidak digunakan secara luas sampai PV Danckwerts menganalisis sejumlah RTDs penting di 1953.

Waktu tinggal distribusi elektrolit dalam reaktor elektrokimia aliran tubular dengan pelat sejajar elektroda telah dipelajari pada kondisi operasi yang berbeda. Elektrolit dianggap mengalir dalam melewati reaktor melalui zona aktif dan zona mati dan model dua parameter akuntansi untuk zona dan pertukaran aliran antara mereka telah diusulkan. Solusi matematis yang tepat dari persamaan model diperoleh dengan menggunakan transformasi Laplace. Peningkatan volume zona mati mengurangi volume reaktor aktif, tetapi peningkatan simultan dalam rasio aliran pertukaran mengkompensasi reduksi seperti volume aktif dari reaktor meningkat dengan peningkatan rasio aliran pertukaran, dengan demikian menyebabkan dampak yang dapat diabaikan pada volume aktif yang efektif. Efisiensi pengurangan warna dan COD ditentukan untuk Asam efluen sintetik V hijau pada laju aliran stabil yang berbeda berada dalam kesesuaian yang baik dengan nilai-nilai teoritis

Teori distribusi waktu tinggal dimulai dengan tiga asumsi, yaitu :

-          Reaktor berada pada keadaan tunak

-          Transport pada inlet dan outlet terjadi hanya oleh advection, dan

-          Fluida mampat.

Dalam CSTRs, pola aliran plug tidak ideal atau dicampur aliran tetapi cenderung untuk melibatkan backmixing dan penyaluran cairan dan stagnasi keberadaan zona dalam reaktor. Dalam skala-up, adalah mungkin untuk menentukan kinerja reaktor dengan kuantifikasi "non-idealistis" dari aliran. Hal ini dilakukan dengan mengevaluasi fungsi distribusi umur keluar E, juga disebut sebagai distribusi waktu tinggal, atau RTD.

Waktu tinggal distribusi yang ditentukan oleh waktu pemodelan transportasi tergantung dari spesies pelacak apung netral. Konsentrasi pelacak di reaktor keluar itu dipantau dari waktu ke waktu. The CFD hasilnya dapat benchmarked terhadap pabrik percontohan dan kemudian digunakan untuk model ditingkatkan, kapasitas produksi reaktor.

Waktu kediaman distribusi suatu reaktor dapat digunakan untuk membandingkan perilaku dengan dua reaktor ideal model plug-aliran reaktor dan terus-menerus mengaduk tangki reaktor (CSTR), atau dicampur aliran reaktor. Karakteristik ini penting untuk menghitung kinerja suatu reaksi yang diketahui kinetika.

Distribusi Residence time diukur dengan memperkenalkan non-reaktif ke sistem pelacak pada inlet. Konsentrasi pelacak akan berubah sesuai dengan fungsi yang diketahui dan tanggapan ditemukan dengan mengukur konsentrasi pelacak di outlet. Pelacak yang dipilih tidak boleh mengubah karakteristik fisik dari fluida (setara kerapatan, sama viskositas) dan pengenalan pelacak tidak boleh mengubah kondisi hidrodinamik. Secara umum, perubahan dalam konsentrasi pelacak, entah akan menjadi sebuah pulsa atau langkah. Fungsi lain yang memungkinkan, tetapi mereka memerlukan lebih banyak perhitungan untuk deconvolute yang RTD kurva, E (t).

Normalisasi RTD (Eq) dihitung menurut persamaan 1, dari konsentrasi padatan meninggalkan, Csaya dan waktu, tsaya. Di mana, waktu tinggal rata-rata (t) dihitung dengan persamaan 2, diukur dari tsaya dan Csaya. RTD dihitung dengan memplot nilai-nilai Eq vs waktu berdimensi, ( q = t/t). Model cascade secara luas digunakan untuk pemodelan. Untuk riam tank diaduk persamaan 3 diterapkan. Nilai N (jumlah tank diaduk) dihitung dari N = 1/sq2, dimana sq2, varians dari nilai-nilai eksperimental Eq diperoleh dari data eksperimen dari Csaya dan Ti.

Gambar 3. Persamaan yang digunakan dalam normalisasi RTD

Sumber : Jurnal Teknologi Kimia dan Metalurgi

Menentukan RTD secara eksperimental

Distribusi waktu tinggal diukur dengan memperkenalkan pelacak non-reaktif ke dalam sistem di inlet. Konsentrasi pelacak berubah sesuai dengan fungsi yang diketahui dan respons ditemukan dengan mengukur konsentrasi pelacak di outlet. Pelacak terpilih tidak boleh memodifikasi karakteristik fisik dari fluida (kerapatan yang sama, viskositas yang sama) dan pengenalan pelacak tidak boleh memodifikasi kondisi hidrodinamik . Pelacak kimia harus memiliki sifat-sifat berikut:

-          Tidak reaktif

-          Mudah terdeteksi

-          Properti mirip dengan campuran reaksi

-          Sangat larut

-          Seharusnya tidak menyerap.

Waktu tinggal distribusi elektrolit dalam reaktor elektrokimia aliran tubular dengan pelat sejajar elektroda telah dipelajari pada kondisi operasi yang berbeda. Elektrolit dianggap mengalir dalam melewati reaktor melalui zona aktif dan zona mati dan model dua parameter akuntansi untuk zona dan pertukaran aliran antara mereka telah diusulkan. Solusi matematis yang tepat dari persamaan model diperoleh dengan menggunakan transformasi Laplace. Peningkatan volume zona mati mengurangi volume reaktor aktif, tetapi peningkatan simultan dalam rasio aliran pertukaran mengkompensasi reduksi seperti volume aktif dari reaktor meningkat dengan peningkatan rasio aliran pertukaran, dengan demikian menyebabkan dampak yang dapat diabaikan pada volume aktif yang efektif. Efisiensi pengurangan warna dan COD ditentukan untuk Asam efluen sintetik V hijau pada laju aliran stabil yang berbeda berada dalam kesesuaian yang baik dengan nilai-nilai teoritis

The Resindence Time Distribution (RTD) atau yang biasa disebut distribusi waktu tinggal dari populasi partikel dalam dua tahap aparat fluidized bed terus menerus dan saluran fluidized bed persegi panjang yang berkesinambungan diselidiki. Pengaruh parameter yang berbeda seperti parameter operasi, serta parameter teknis dan materi-spesifik pada RTD diperiksa. Itu berusaha untuk mempengaruhi waktu tinggal perilaku dengan ukuran partikel materi, internal tanaman (bendung) dan modifikasinya (rasio lengthwidth). Modifikasi pada bendung di dalam pabrik juga diselidiki. Selain itu, sistem yang relevan parameter seperti laju aliran massa partikel dan laju aliran gas yang bervariasi. Makalah ini memberikan gambaran dari hasil pertama mengenai studi eksperimental pada mempengaruhi perilaku waktu tinggal.

Teknologi fluidized bed biasanya menyiratkan massa dan panas transfer yang sangat intensif. Hal ini banyak digunakan untuk proses seperti pengeringan, lapisan atau aglomerasi. Untuk aplikasi industri mereka, kondisi operasi terus menerus dalam permintaan karena pencegahan downtime costintensive dan pelaksanaan proses sederhana dari sudut pandang kontrol teknis. Namun, pada proses yang berkesinambungan perlakuan yang sama dari partikel harus dipastikan. Oleh karena itu, waktu tinggal memainkan peran penting dalam distribusi produk properti. Pengetahuan tentang waktu tinggal dan fungsi RTD merupakan prasyarat penting untuk optimasi parameter operasi dan konfigurasi berperan.

Sebagai contoh RTD dalam eksperimental adalah efek dari beberapa tahap pada RTD untuk ketinggian bervariasi dari 120 dan 200 mm yang ditampilkan pada Gambar. 4. Hal ini menyajikan bahwa waktu tinggal rata-rata meningkat dengan meningkatnya ketinggian bendung dan jumlah tahap, pada kecepatan aliran udara konstan. Alasan untuk ini adalah bahwa peningkatan tinggi bendung, dengan laju alir udara konstan dan konstan.

Gambar 4. Mean waktu tinggal sehubungan dengan ketinggian bendung
yang berbeda dan jumlah tahap oleh aparat fluidized bed dua tahap.

Sumber : Jurnal Teknologi Kimia dan Metalurgi

Gambar 5. Rerata waktu tinggal sehubungan dengan ketinggian bendung yang
berbeda dan laju alir udara oleh aparat fluidized bed dua tahap

Sumber : Jurnal Teknologi Kimia dan Metalurgi

BAB III. PENUTUP

Kesimpulan dari makalah ini adalah sebagai berikut :

1.      Residence Time atau bisa juga disebut aktu tinggal adalah adalah lamanya waktu elemen kimia tinggal dalam suatu kolom lautan atau waktu dimana zat tertentu, tetap berada dalam kompartemen tertentu dari siklus biogeochemical.

2.      Residence Time Distribution adalah fungsi distribusi probabilitas yang menggambarkan jumlah waktu sebuah fluida elemen bisa menghabiskan waktu di dalam media dan dalam pembahasan kali ini medianya adalah air.

DAFTAR PUSTAKA

V. Idakiev, L. Mörl. 2013. STUDY OF RESIDENCE TIME OF DISPERSE MATERIALS IN CONTINUOUSLY OPERATING FLUIDIZED BED APPARATUS. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 48, 5. Di Akses Pada Tanggal 2 April 2018.

Ingmanson, D.E. and Wallace, W.J., 1985. Oceanography: An Introduction, 3rd
Edition, Wadsworth Publishing Company, Belmont, California, 530 p. Dalam Modul Pengantar Oseanografi.

Novianti, F. 2014. Gasifikasi Batu Bara. Makalah Penyediaan Energi. Di Akses Pada Tanggal 2 April 2018.