Kuncinya ada pada tiga hal: desain mixer–settler yang “pelan tapi pasti”, perangkat fisik seperti coalescer dan after‑settler, serta bahan tambahan nonionik yang memecah emulsi. Angka‑angkanya jelas: flux 4–8 m³/m²·h, lapisan organik 25–35 cm, koaleser yang bisa memulihkan >90% fase terdispersi, dan target O‑in‑A di bawah 0,5%.
Di pabrik Solvent Extraction–Electrowinning (SX–EW), tiap tetes organik yang lolos ke raffinate adalah kebocoran biaya. Garis pertahanan pertama ada di mixer–settler (unit ekstraksi pelarut yang memadukan pengadukan di mixer dan pemisahan gravitasi di settler): spesifikasi yang terlalu “ngebut” membuat droplet halus ikut terbawa.
Rujukan industri pada tembaga SX—analog dengan Ni–Co SX—menyetel specific settler flux (laju alir volume per luas, m³/m²·h) di kisaran 4–8 m³/m²·h dan tinggi lapisan organik sekitar 25–35 cm (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za). Dengan settler lebar 32 m dan debit 1000 m³/h, kedalaman organik 20 cm menghasilkan kecepatan linear ≈312 m/h—waktu rollback ~3,85 menit—sedangkan kedalaman 35 cm (≤200 m/h) menggandakan waktu menjadi ~6 menit (www.scielo.org.za). Kecepatan rendah (100–200 m/h) krusial: flux lebih tinggi dan lapisan yang terlalu dangkal memangkas waktu tinggal dan melonjakkan entrainment (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za). Secara praktis, perencana memberi waktu pemisahan beberapa menit (sering >5–10 menit) untuk menekan O‑in‑A (organic‑in‑aqueous, organik terbawa di fasa air).
ATS & IMTA: Limbah Jadi Laba, Nutrien Turun, Panen Tambak Naik
Parameter hidrodinamika settler
Desain area–kedalaman menentukan apakah droplet mikro sempat berkoalesensi. Specific settler flux 4–8 m³/m²·h dan organic bed height 25–35 cm menjaga kecepatan linear tetap rendah sehingga tetes halus menyatu dan naik kembali ke lapisan organik (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za). Contoh 32 m–1000 m³/h tadi menunjukkan mengapa “lebih dalam dan lebih lambat” sering menang atas throughput semata.
Internal settler dan operasi pengaduk
Di dalam settler, picket‑fence baffles (baffle kisi) kerap ditempatkan tepat setelah inlet dan sebelum overflow weirs untuk meratakan aliran dan mencegah short‑circuiting (www.911metallurgist.com). Distribusi seragam menghindari dead zones tempat droplet berkumpul.
Di mixer, shear tinggi memecah dispersi menjadi sangat halus: percobaan menunjukkan entrainment sisi organik naik nyata seiring impeller tip speed (kecepatan ujung impeller) (www.911metallurgist.com). Karena itu, kecepatan pengaduk dan resirkulasi disetel agar seimbang antara perpindahan massa dan koalesensi; kecepatan berlebihan atau penggunaan shear blades—yang tidak memberi manfaat pada penurunan carryover organik—sebaiknya dihindari (www.911metallurgist.com).
Kontinuitas fasa dan skema sirkuit
Kemampuan mengatur phase continuity (kontinuitas fasa mana yang kontinu dalam mixer–settler) fundamental. Saat fase organik dibuat kontinu, carryover organik turun drastis (www.911metallurgist.com). Robinson (1977) melaporkan bahwa menjalankan tahap ekstraksi terakhir dan stripping pertama dalam kondisi organic‑continuous “markedly decrease[d]” carryover organik—tak heran tahap‑tahap itu kerap didesain organic‑continuous (www.911metallurgist.com).
Operasi aqueous‑continuous cenderung “menjebak” droplet organik, sehingga banyak sirkuit SX diatur agar tahap kunci tetap organic‑continuous—misalnya lewat pengendalian O/A ratio (rasio organik terhadap aqueous) atau volume fasa (www.911metallurgist.com) (link.springer.com).
Perangkat koaleser dan after‑settler
Di luar settler utama, koalescing devices (coalescer kolom vertikal atau “coalescing filters” berbahan isian) dan polishing settlers (after‑settler) memulihkan organik yang terentrap. Media khusus—seperti felt polipropilena hidrofobik, pelat keramik, atau jaring PVC—mengadsorpsi droplet mikro agar membesar dan jatuh karena gravitasi (www.scielo.org.za) (pubs.acs.org).
Praktik lazim: overflow organik dipompa ke kolom berisi kemasan atau ruang koaleser kecil; droplet aqueous halus melekat ke packing, berkoalesensi menjadi tetes besar, lalu turun ke drain koleksi (www.scielo.org.za). Dengan operasi paralel terhadap settler utama, >90% fase terdispersi dapat dipulihkan dan sisa konsentrasi droplet di raffinate turun tajam.
After‑settler (polishing settler) berupa tangki gravitasi sederhana setelah overflow/terowongan settler utama. Saat raffinate terakhir mengalir lambat (sering melewati baffle kisi atau lantai miring), mikro‑droplet punya waktu naik kembali ke fase organik. Meski jarang dikuantifikasi di publikasi, pelaku industri melaporkan unit kecil seperti ini bisa memotong organik di raffinate 2–3 kali. Di pabrik tembaga, hydrocyclone skimmers atau pelat koaleser juga digunakan. Prinsip semua alat ini sama: mendorong Ostwald ripening/koalesensi agar “kabut” halus terangkat. Di rekayasa perminyakan yang analog, coalescing filters lazim memberi peningkatan >10× dalam penghilangan droplet bila didesain tepat (pubs.acs.org).
IPAL Akuakultur: Equalization, Sensor Realtime, dan Dosing Otomatis
Manajemen solids dan crud
Padatan halus dan partikulat “aktif permukaan” menstabilkan emulsi; menyingkirkannya di hulu mempercepat pemisahan. Perlakuan organik dengan adsorben (bentonit teraktivasi asam) terbukti meningkatkan kejernihan: dalam satu perbandingan, organik yang tidak diberi perlakuan menimbun ~65% lebih banyak aqueous terentrap (indikasi kuat “crud” carryover) ketimbang organik yang di‑treating dengan clay (www.scielo.org.za).
Penghilangan slurry/padatan sebelum SX—misalnya lewat unit klarifikasi—mengurangi crud antarmuka. Di banyak lokasi, opsi praktis adalah menempatkan clarifier seperti clarifier gravitasi di hulu untuk menurunkan beban TSS, lalu memolesnya dengan filtrasi halus menggunakan cartridge filter dalam housing stainless 316L agar kompatibel dengan kimia proses. Pendekatan ini selaras dengan catatan bahwa “clarifiers, filters” di hulu SX memangkas emulsi persisten.
Additives pemecah fasa (PDA) nonionik
Jalur ketiga adalah additives kimia: (a) demulsifier/Phase‑Disengagement Agents untuk memutus emulsi, dan (b) clarifier/crud reducer untuk membersihkan organik. Industri lazim memakai non‑ionic surfactants (tipe polyoxyethylene atau polysorbate) sebagai PDA, dengan dosis tipikal 100–600 mg/L di fase aqueous (patents.google.com). Satu pengungkapan Kemira melaporkan bahwa penambahan ~100–300 ppm demulsifier nonionik memotong waktu settling aqueous/organik ≥25% (turun ke ~70–75 s) (patents.google.com) (patents.google.com).
Uji laboratorium juga menunjukkan surfaktan nonionik umum—polyethylene glycol sorbitan monolaurate, polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate, block copolymers PEG–PPG—“effectively reduced the phase disengagement time.” (patents.google.com). Secara operasional, PDA diinjeksikan di hulu settler; surfaktan bermigrasi ke antarmuka droplet, menurunkan tegangan antarmuka/men‑destabilisasi emulsi, sehingga koalesensi lebih cepat. Pemilihan kimia bervariasi (polysorbates, ethoxylated alcohols, dll), namun efeknya konsisten: dosis ppm yang moderat menajamkan antarmuka settling.
Untuk pengumpanan yang akurat, pabrik biasanya memasangkan dosing pump agar rentang 100–600 mg/L atau 0,01–0,1% (setara 100–1000 ppm) tetap stabil sepanjang operasi. Pada sisi pemecah emulsi, opsi demulsifier juga tersedia secara komersial seperti demulsifier untuk aplikasi proses—diselaraskan dengan kompatibilitas reagen SX yang ada.
Di sisi pencegahan crud, perlakuan bentonit atau silika mengangkat asam lemak/kolloid dari organik “spent” dan meningkatkan koalesensi (www.scielo.org.za). Agen lain—alkohol rantai pendek seperti isobutanol, glycol ethers, atau penambahan organik segar encer—juga pernah dicoba sebagai washing/co‑solvent untuk melucuti pengotor aktif‑permukaan. Jika sirkuit SX memiliki tahap scrubbing/polishing aqueous untuk membilas organik, optimasi pH dan waktu tinggal tahap itu efektif memindahkan garam pengemulsi ke washwater. Menjaga reagen tetap bersih (periodic replacement organik “aged”, skimming crud) bertindak layaknya additive konstan.
Drum Filter, Radial Settler, Belt Filter: Duel Penangkap Padatan RAS
Target kinerja dan dampak biaya
Menggabungkan desain hidrodinamika yang cermat dengan koaleser dan after‑settler dapat menurunkan O‑in‑A dari ~1–2% (tipikal sirkuit yang didesain kurang baik) ke bawah 0,5% (link.springer.com) (patents.google.com). Pabrik yang terinstrumentasi baik lazim menargetkan entrainment O‑in‑A di bawah 0,5%. Satu studi berbasis RSM mencapai ~0,53% organic carryover pada kondisi optimal (O/A=1, kontak 4 menit) dibanding 1,5% pada kondisi kurang menguntungkan (link.springer.com).
Setiap penurunan 0,1% itu berarti: dalam inventori SX berjuta liter, itu setara menyelamatkan ton ekstraktan per tahun. Imbasnya merembet ke bawah: bleed elektroliser lebih rendah dan pelepasan organik volatil ke lingkungan lebih kecil—hasil yang selaras dengan standar ketat di yurisdiksi teregulasi, termasuk Indonesia.
