foam separation (Pemisahan busa)

Foam (Busa) adalah dispersi gas dalam jumlah cairan yang relatif kecil. Ketika foam masih di permukaan cairan dari mana mereka terbentuk, mereka juga disebut buih. Ukuran gelembung berkisar dari sekitar 50 mikro meter hingga beberapa mm.

Foam seperation adalah proses menghilangkan komponen campuran cair menggunakan gas yang digelembungkan dan surfaktan untuk mengumpulkan bahan. Surfaktan adalah bahan kimia yang membantu menghasilkan busa tanpa bereaksi secara kimia dengan larutan. Banyak bahan dapat dihilangkan dari cairan menggunakan metode pemisahan busa, termasuk logam mulia, protein, dan kotoran dari air. Foam separation adalah metode paling efektif untuk penghapusan zat kecil dari kotoran terlarut. Dalam pemurnian air limbah misalnya, kotoran dapat dikurangi dari zat yang diukur dari jutaan zat hingga miliaran zat kotoran.

Macam-macam surfaktan. Sumber: Buku Chemical Process Equipment: Selection and Design (1990)

Foam separation dibagi menjadi dua yaitu: Foam fractionation dan Froth Flotation

Foam Fractionation

Fraksinasi busa merupakan salah satu teknik pemisahan gelembung adsorptif (teknik adsubble). Alat ini beroperasi melalui Adsorpsi selektif sebagian dari satu atau lebih komponen terlarut (atau mungkin koloid halus) dari campuran cair pada permukaan Gelembung, biasanya udara atau nitrogen, yang naik melalui campuran dan kemudian meluap sebagai busa. Menambahkan zat kolektor permukaan aktif dapat mengadsorpsi koligend tidak aktif permukaan lain melalui khelasi, daya tarik kontraionik, atau sebaliknya.

Garis pada Gambar mengilustrasikan fraksinasi busa kontinu dalam mode sederhana. Alternatifnya, mode pengupasan diperoleh dengan meninggikan saluran masuk umpan. Mode pengayaan diperoleh dengan mengembalikan beberapa busa yang runtuh (busa) ke atas kolom sebagai refluks eksternal. Juga, penggabungan spontan atau disengaja dalam busa naik dapat memberikan refluks internal. Fraksinasi busa sejalan dengan Distilasi fraksional dengan entrainment (endapan zat akibat zat lain) cairan.

Skema foam fractionation. Sumber: https://www.thermopedia.com/content/776/

Froth Flotation

Flotasi buih adalah proses konsentrasi penting yang secara selektif memisahkan mineral berharga hidrofobik dari limbah hidrofilik. Dalam bentuknya yang paling sederhana, flotasi buih adalah metode di mana mineral dapat “diambil” dari permukaan slurry yang berbusa dengan bantuan bahan kimia tertentu, air, dan gelembung udara.

Proses flotasi buih dipatenkan oleh E. L.Sulman, H. F. K. Pickard, dan John Ballot pada tahun 1906, 19 tahun setelah paten proses sianida pertama MacArthur and the Forests. Proses itu adalah hasil dari pengenalan cerdas dari fenomena luar biasa yang terjadi saat mereka bereksperimen dengan proses Cattermole. Ketika menjadi jelas bahwa flotasi buih dapat menyimpan ‘mineral bebas yang sangat halus’ dalam slime, dengan pemulihan yang lebih tinggi daripada yang dapat dilakukan oleh konsentrasi gravitasi di bawah kondisi yang paling menguntungkan, seperti pulp bebas lendir, flotasi buih yang ditempa untuk merevolusi industri pertambangan nonferrous. Prinsip flotasi buih adalah kombinasi kompleks dari hukum kimia permukaan, kimia koloid, kristalografi, dan fisika, yang bahkan setelah 50 tahun tidak dipahami dengan jelas. Hasilnya diperoleh dengan reagen kimia tertentu dan kontrol kondisi kimia. Metode ini tidak hanya mengkonsentrasikan mineral-mineral yang diberikan tetapi juga memisahkan mineral-mineral yang sebelumnya tidak dapat dipisahkan oleh konsentrasi gravitasi.

Froth Flotation. Sumber: https://www.911metallurgist.com/blog/froth-flotation-process

Selama proses, empat hal terjadi:

Pengkondisian reagen terjadi untuk mencapai muatan permukaan hidrofobik pada partikel yang diinginkan
Pengumpulan dan pengangkutan ke atas oleh gelembung yang bersentuhan dengan udara atau nitrogen
Sebuah buih yang stabil terbentuk pada permukaan sel flotasi
Ada pemisahan buih sarat mineral dari kolam

Proses flotasi memiliki tiga tahap:

Roughing (Pengasaran)
Cleaning (Pembersihan)
Scavenging (Mengumpulkan)

Flotasi dapat dilakukan oleh berbagai jenis mesin, dalam sel atau tangki yang diaduk secara mekanis atau silinder, kolom, Sel Flotasi Jameson atau mesin flotasi penghilang tinta. Sel mekanis didasarkan pada mekanisme mixer dan diffuser besar yang dapat ditemukan di bagian bawah tangki pencampur dan memasukkan udara, memberikan aksi pencampuran. Kolom flotasi menggunakan sparger udara untuk menghasilkan udara di bagian bawah kolom tinggi, sambil memasukkan slurry di atas dan menghasilkan tindakan pencampuran juga.