filter press kel 1.docx
Post on 25-Oct-2015
352 Views
Preview:
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM PILOT PLANT
FILTER PRESS
Disusun oleh:
Imanda Restika Sari (140503090001)
Ratna Eka safitri (140503090002)
Nur Komalasari (140503090003)
Hendra Priana (140503090004)
UNIVERSITAS PADJADJARAN
FAKULTAS METEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PROGRAM DIPLOMA 3
PROGRAM STUDI KIMIA INDUSTRI
BANDUNG
2012
FILTER PRESS
I. TUJUAN PERCOBAAN
1.1 Menghitung tahanan spesifik (α)
1.2 Menghitung tahanan ampas (Rc)
1.3 Menghitung tahanan filter medium (Rm)
1.4 Menghitung laju filtrasi (dV/dt)
1.5 Menghitung waktu filtrasi
II. PRINSIP PERCOBAAN
2.1 Beda tahanan di antara kedua sel media filter
2.2 Tahanan media filter
2.3 Viskositas cairan
2.4 Luas permukaan cairan
III. TEORI
Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan
melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu
tertahan. Pada industri, filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari penyaringan
sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa
cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau
keduanya. Proses filtrasi di industri-industri digunakan secara luas dalam pabrik
makanan, obat-obatan, kertas dan pengolahan limbah.
Filtrasi juga merupakan proses pemisahan campuran heterogen antara fluida
dan partikel-partikel padatan oleh media filter yang meloloskan fluida tetapi
menahan partikel-partikel padatan. Proses filtrasi dilakukan apabila proses
pemisahan padatan-cairan tidak dapat dilakukan dengan proses sedimentasi atau
kecepatan pengendapannya lambat. Dalam operasi filtrasi menggunakan plate &
frame dilakukan secara batch pada tekanan konstan. Filtrasi dapat terjadi karena
adanya gaya dorong, misalnya, gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Daya
dorong adalah perbedaan tekanan umpan masuk dikurangi tekanan umpan yang
keluar.
Press filter terdiri dari elemen-elemen filter (hingga mencapai 100 buah )
yang berdiri tegak atau terletak mendatar, disusun secara berdampingan atau satu
di atas yang lain. Elemen-elemen ini terbuat dari pelat-pelat berair yang dilapisi
kain filter dan disusun pada balok-balok luncur sehingga dapat digeser-geser.
Dengan suatu bambu giling atau perlengkapan hidraulik, pelat-pelat itu dipres
menjadi sat diantara bagian alat yang diam (bagian kepala) dan bagian yang
bergerak. Saluran masuk dan saluran keluar terdapat di bagian kepala (untuk
sistem tertutup) atau saluran keluarnya di samping pelat-pelat (untuk sistem
terbuka).
Pemeriksaan filtrasi skala pilot plan/industri sebelum pengoperasian yaitu,
peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak terjadi hal-hal
yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya penyaring tidak berfungsi
secara optimum. Fluida mengalir melalui media penyaring karena adanya
perbedaan tekanan yang melalui media tersebut.Pemeriksaan penyaring dilakukan
agar dapat beroperasi pada:
1. Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring
2. Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring
3. Dan vakum pada bagian bawah
Tekanan di atas atmosfer dapat dilaksanakan dengan gaya gravitasi pada
cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower,atau dengan
gaya sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bisa jadi tidak
lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan unggun partikel kasar
seperti pasir.
Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu
aliran cairan kristal kasar,penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair.
Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau
pemisah sentrifugal.Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau
diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau
sebentar.
Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida
melalui peralatan secara kontinu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk
membuang padatan terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau
fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.
Macam-macam Filter yang digolngkan berdasarkan gaya dorong alami:
a. Filter Gravitasi (Gravity Filter)
- Merupakan tipe yang paling tua dan sederhana.
- Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang
dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminer.
- Filter ini dugunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan ;l
mengandung sedikit padatan. Contohnya : pada pemurnian air.
- Tangki biasanya terbuat dari kayu, bata atau logam tetapi untuk pengolahan air
biasa digunakan beton. Saluran dibagian bawah yang berlubang mengarah pada
filtrat, saluran itu dilengkapi dengan pintu atau keran agar memungkinkan
backwashing dari dasar pasir untuk menghilangkan padatan-padatan yang
terakumulasi. Bagian bawah yang berlubang tertutup oleh batuan atau kerikil
setinggi 1 ft atau lebih untuk menahan pasir. Pasir yang biasa digunakan dalam
pengolahan air sebagai media filter adalah pasir-pasir kuarsa dalam bentuk yang
seragam. Kokas yang dihancurkan biasanya digunakan untuk menyaring asam
sulfur. Batu kapur biasanya digunakan untuk membersihkan cairan organik baik
dalam filtrasi maupun adsorbsi (Hardojo, 1994).
Hal yang harus diperhatikan dalam filter gravitasi, bongkahan bongkahan
kasar (batu atau kerikil) diletakkan bagian atas balok berpori (cake) untuk
menahan materi-materi kecil yang ada di atasnya (pasir, dll). Materi yang berbeda
ukurannya harus diletakkan dengan membentuk lapisan-lapisan sehingga dapat
bercampur dan ukuran untuk setiap materi harusnya sama untuk menyediakan
pori-pori dan kemampuan yang maksimal.
b. Filter Pelat dan Bingkai
Filter tekanan biasanya tersusun dari pelat-pelat dan bingkai-bingkai Pada
filter ini pelat-pelat dan bingkai-bingkai disusun secara bergantian dengan filter
kain dengan arah berkebalikan pada tiap pelat. Pemasangannya dilakukan secara
bersamaan sebagai kesatuan gaya mekanik (oleh sekrup / secara hidrolik).
Ada beberapa macam tipe bertekanan yang menggunakan pelat dan bingkai.
Yang paling sederhana mempunyai salah satu saluran tunggal mengenali suspensi
pada pencucian dan pembukaan tunggal pada setiap pelat untuk mangalirkan
cairan (pada pengiriman terbuka). Tipe yang lain mempunyai saluran terpisah
untuk membedakan suspensi dan air pencucian tetapi ada juga yang menggunakan
saluran terpisah untuk memisahkan suspensi dan air pencucian (pada pengiriman
tertutup). Saluran ini biasanya terdapat di pojok atau di tengah atau tepat di
tengah.
Padatan dalam suspensi berakumulasi dalam kain pada sisi sebaliknya dari
pelat-pelat. Setelah beberapa waktu sebagian kecil ruang diantara pelat tersedia
untuk suspensi, dan umpan dimatikan. Jika cake dicuci, fluida pencuci di
dalamnya disalurkan ke dalam suspensi atau masukan campuran bi balik suspensi,
masuk ke cake kurang lebih dari tengah bingkai, dan lewat menuju pelat pada
kedua sisi. Setelah cake dicuci, aliran ini terhenti, gaya yang menahan pelat
dilepaskan, pelat dan bingkai terbuka seketika, dan cake dihilangkan atau dibuang
ke dalam lubang di bawah penekan. Setelah pembuangan selesai, penekan ditutup
lagi dengan memberikan gaya mekanik untuk mengunci pelat dan bingkai
bersamaan, dan sebuah siklus baru filtrasi dimulai.
Umpan suspensi masuk malalui saluran yang terbentuk dari lubang-lubang
pada pojok kanan atas antara pelat dan bingkai. Dari saluran ini, suspensi masuk
ke bingkai menuju ruang di antara pelat-pelat. Tekanan pada suspensi diumpankan
pada proses penekanan untuk menghasilkan filtrat. Filtrat tersebut menuju ruang-
ruang diantara kain dan pelat melalui kain-kain dari kedua sisi pelat ke keluaran
yang berupa klep atau menuju saluran kedua yang dibentuk oleh lubang-lubang
pada pojok lain dari pelat dan bingkai dengan keluaran yang didukung oleh pelat-
pelat tidak oleh bingkai.
Pencucian dapat dikeluarkan terpisah dari filtrat dengan menyediakan kedua
keluaran bawah melalui keran dan sebuah saluran terpisah pada pojok lainnya dari
pelat. Pencucian sederhana adalah ketika pencucian mengalir melalui cake dengan
jalan yang sama seperti filtrat. Ekspresi “through washing” atau “every other
pelate washing” membutuhkan penggunaan dua tipe pelat yang berbeda. Pelat
yang bukan pencuci (satu tombol) dan pelat pencuci (tiga tombol) diisikan dalam
penekan diantara bingkai (dua tombol). Umpan memasuki bingkai seperti
sebelumnya. Pencucian memasuki setiap pelat dan melewati dua cake pada
bingkai di kedua sisi pelat, meninggalkan keran pada pelat bukan pencuci (satu
tombol). Metode ini memerlukan klep yang tertutup pada pelat-pelat (tiga tombol)
ke dalam masukan pencuci.
Semua tipe pelat ini dapat didesain untuk mengoperasikan pada pengiriman
tertutup dengan menyediakan saluran ketiga yang dibentuk oleh lubang di sebelah
pojok kanan bawah pelat dan bingkai. Empat saluran memungkinkan untuk
mengoperasikan dengan menggunakan pengiriman tertutup dengan keluaran
terpisah untuk filtrat dan pencucian. Umpan suspensi masuk ke setiap bingkai
melalui saluran kanan atas (tidak ada pembukaan dari saluran ini ke pelat
manapun). Filtrat meninggalkan setiap pelat menuju saluran kiri bawah bingkai
penuh dengan cake. Pencucian masuk melalui saluran kiri atas ke setiap pelat
menuju cake ganda di antara bingkai pada sisi lain pelat ini dan keluar melalui
saluran kanan bawah pada pelat pengganti (satu tombol). Selama pencucian keran
pada filtrat pada keluaran dan masukan pencucian tertutup.
Penekan pelat dan bingkai sangat luas digunakan khususnya ketika cake
sangat berharga dan ukurannya sangat kecil. Filter yang kontinyu menggantikan
penekan pelat dan bingkai untuk banyak operasi berskala besar. Dalam filter press
terdapat 2 tahanan, yaitu:
- Tahanan ampas (tahanan padatan: besar tahanannya berubah, awalnya kecil
dan lama-kelamaan akan menjadi besar.
- Tahanan filter medium: besar tahanannya tetap selama operasi berlangsung
(Jash, 1994).
Pada filtrasi dengan pres filter horizontal, suspensi masuk pada bagian
kepala melalui saluran yang terbentuk oleh lubang-lubang di bagian atas pelat.
Pada pres filter bingkai, suspensi mengalir melalui bingkai-bingkai, sedangkan
pada pres filter kamar, suspensi mengalir di antara pelat-pelat masuk ke dalam
ruang filtrasi yang sesungguhnya. Filtrat menerobos kedua sisi kain filter,
kemudian mengalir di belakang kain filter sepanjang alur-alur pelat turun ke
dalam saluran. Saluran ini juga terbentuk dari lubang-lubang pada pelat. Pada
sistem tertutup filtrat keluar di bagian kepala, sedangkan pada sistem terbuka
filtrat mengalir dari masing-masing pelat melalui sebuah kran ke dalam saluran
terbuka yang terletak di luar alat pres.
Seringkali cara kerja sistem tertutup maupun sistem terbuka dapat
diterapkan pada alat yang sama dengan memasang saluran pembuangan khusus
dan kran bercabang tiga.
Gambar 1. Alat filtrasi press
Laju filtrasi diperoleh berdasarkan jumlah filtrat dan jumlah ampas yang
didapat. Slurry yang masuk adalah jumlah dari filtrat yang keluar dan produk
ampas yang terdapat di dalam filter. Kapasitas dari alatnya berupa jumlah filter,
semakin banyak filter yang dipasang maka semakin besar kapasitasnya.
Keuntungan filtrasi dengan saluran keluar yang terbuka adalah bila suatu
kain filter mengalami kerusakan, maka gangguan ini segera dapat dilokalisir.
Sedangkan filtrasi dengan pembuangan tertutup sesuai untuk bahan-bahan yang
mengandung racun, berbau atau bahan yang mudah terbakar (Mc Cabe, 1985).
Proses filtrasi berdasarkan jumlah padatan dalam slurry dapat
dikelompokkan menjadi dua golongan yaitu filter klarifikasi (clarifying filter) dan
filter ampas ( cake filter ).
a.Filter klarifikasi digunakan untuk memisahkan zat padat yang kuantitasnya kecil
dan menghasilkan zat cair atau zat gas yang bersih. Filter klarifikasi juga dikenal
sebagi filter hamparan tebal ( deep bed filter), karena partikel zat padat
diperangkap di dalam medium filter dan umumnya tidak ada lapisan zat padat
yang terlihat di permukaan medium filter. Filter klarifikasi untuk zat cair
digunakan untuk pembersihan air dan menggunakan jenis filter kertas ( cartridge)
yang berisi elemen filter,yang merupakan sederetan piring logam tipis dengan
diameter antara 3 sampai 10 in tersusun secara vertical dengan jarak pisah yang
sempit satu sama lain. Piring yang tersusun tersebut mempunyai poros berlubang
vertical dan terpasang dalam tabung berbentuk silinder. Zat cair terkumpul pada
bagian atas melalui poros berlubang tersebut sedang padatan yang terpisah
terperangkap diantara piring-piring di dalam filter kertas. Filter klarifikasi untuk
memisahkan campuran berupa koloid menggunakan Ultra filter dengan membrane
yang halus.
b. Filter ampas digunakan untuk memisahkan campuran padat–cair (slurry)
dengan padatan yang cukup banyak sehingga membentuk ampas dan berfungsi
sebagai penyaring. Pada awal proses padatan tertahan oleh medium filter dan
untuk selanjutnya ampas berfungsi sebagai tahanan ampas yang besarnya
bergantung pada jumlah ampas yang terbentuk. Penurunan tekanan fluida melalui
filter ampas (cake filter), perhatikan gambar berikut :
Medium filter
Slurry Filtrat V m3/s
Cs Kg/m3
dL
L
Gambar 2. Penampang irisan aliran slurry melalui filter
Gambar di atas merupakan penampang / irisan aliran slurry yang melalui
filter ampas dan medium filter dengan luas permukaan A m2, selama waktu
t(detik). Selama proses filtrasi dari awal sampai diperoleh filtrat pada t detik
tersebut diperoleh:
- volume filtrat V (m3,ft3)
- tebal ampas L (m , ft)
Dengan kecepatan linear filtrat sepanjang arah (yang melalui tebal ampas)
tersebut : (m/dt ,ft/s) Aliran filtrat yang melalui hamparan ampas dapat
digambarkan (dianalogikan)aliran fluida mengikuti hukum Poiseuile, dengan
asumsi terjadi aliran laminer dalam suatu tabung. Proses filtrasi untuk industri
proses antara lain industri kertas yaitu untuk proses penyaringan pulp, industri
pengolahan air, industri kimia a.l: NaOH dan lain-lain.
IV. ALAT DAN BAHAN
4.1 Alat yang digunakan
- Alat plate & frame filter press
- Kain filter
- Kunci pipa
- Kunci sambungan flens
- Penggaris
- Pompa
- Selang air
- Stopwatch
- Tangki slurry
4.2 Bahan yang digunakan
- Air (H2O)
- Padatan kapur (CaCO3)
V. PROSEDUR
5.1 Pembuatan umpan atau larutan suspensi (slurry) konsentrasi 1%
Air dimasukan ke dalam tangki slurry sampai volumenya ±80%. Kemudian
di ukur diameter dan tinggi air dalam tangki, setelah itu dihitung volume air dalam
tangki. Lalu dibuat slurry dengan konsentrasi 1%, kemudian ditimbang padatan
kapur (CaCO3) sebanyak 151,6 kg. setelah itu padatan kapur dimasukan ke dalam
tangki slurry dan diaduk sampai homogen. Kemudian diukur densitas slurry
dengan menimbang slurry sebanyak 2 L.
5.2 Persiapan alat atau unit
Instalasi plate dan frame filter dipasang seperti susunan pada gambar yang
tertera pada modul, kemudian filter dipasangkan pada frame. Lalu susunan plate
dan frame filter press dirapatkan dengan cara ditekan. Setelah itu diperiksa
penyambungan pipa-pipa, tangki-pompa, pompa-unit dan unit pembuangan.
5.3 Pelaksanaan proses
Pompa dihidupkan, lalu di buka katup umpan slurry sampai bukaan katup
penuh. Kemudian di baca tekanan slurry masuk dan filtrat keluar pada manometer
gauge. Lalu diatur katup pada pompa, setelah itu didiamkan selama beberapa
menit sampai perbedaan tekanan konstan. Kemudian ditampung filtrat yang keluar
dan dicatat waktu yang dibutuhkan untuk menampung setiap 2 L filtrat, dilakukan
sampai volume total penampungan filtrat 20 L. Lalu pompa dimatikan dan katup
umpan slurry ditutup. Setelah itu di buka susunan plate dan frame filter press, lalu
dibersihkan frame filter. Kemudian dilakukan proses yang sama untuk tekanan
yang berbeda.
VI. DATA PENGAMATAN
6.1 Data percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)
V
(m3)
t
(s)
t/V
(s/m3)
2x10-3 52,34 261704x10-3 87 217506 x10-3 141,6 236008 x10-3 198 2475010 x10-3 252,6 2526012 x10-3 307,2 2560014 x10-3 362,4 25885,714316 x10-3 392,4 2452518 x10-3 444 24666,666720 x10-3 494,4 24720
6.2 Data percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)
V
(m3)
t
(s)
t/V
(s/m3)
2x10-3 30,25 151254 x10-3 58,04 145106 x10-3 78,6 131008 x10-3 120 1500010 x10-3 141,6 1416012 x10-3 192 1600014 x10-3 215,4 15385,714316 x10-3 264 1650018 x10-3 330,6 18366,666720 x10-3 372 18600
6.3 Data percobaan kedua (∆P= 0,6 barG)
V
(m3)
t
(s)
t/V
(s/m3)
2x10-3 22,575 11287,54 x10-3 50,84 127106 x10-3 70,2 117008 x10-3 87,6 1095010 x10-3 130,2 1302012 x10-3 148,2 1235014 x10-3 195,6 13971,428616 x10-3 247,8 15487,518 x10-3 300,6 1670020 x10-3 330 16500
VII. GRAFIK
7.1 Grafik percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.0250
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
f(x) = 47693.3630303031 x + 24168.1111066667
Grafik t/V terhadap V
V (m3)
t/V
(s/m
3)
7.2 Grafik percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.0250
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
f(x) = 309619.047878788 x + 10061.8333333333
Grafik t/V terhadap V
V (m3)
t/V
(s/m
3)
7.3 Grafik percobaan kedua (∆P= 0,6 barG)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.0250
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
f(x) = 237178.211515152 x + 13065.7777733333
V (m3)
t/V
(s/m
3)
VIII. PERHITUNGAN
8.1 Penentuan konsentrasi padatan dalam slurry
ρ slurry=massaslurry
V slurry
ρ slurry=918,8 g1 dm3 x
1 kg1000 g
x1000 dm3
1 m3
¿918,8kg /m3
C s=ρ slurry x%
C s=918,8kg
m3x
1100
kgkg
¿9,1880 kg /m3
8.2 Penentuan luas total filter yang digunakan (A)
Luas / filter=sisi x sisi
¿29,2 cm x 29,2 cm
¿852,64 cm2 x1 cm2
104 cm2
¿0,0852 m2
A=Jumlah filter x luas / filter
¿1 x0,0852 m2=8,5200 x10−2m2
8.3 Penentuan slope dari grafik (KP/2)
8.3.1 Pada percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)
Dari integrasi linear (y= a+bx) diperoleh:
a = 2,4168x104 (intersep)
b = 4,7693x104 (slope)
KP2
=slope
KP2
=4,7693 x104
KP=9,5387 x 104 s
m6
8.3.2 Pada percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)
Dari integrasi linear (y= a+bx) diperoleh:
a = 1,0062x104 (intersep)
b = 3,09619x105 (slope)
KP2
=slope
KP2
=3,09619 x 105
KP=6,19238 x 105 s
m6
8.3.3 Pada percobaan ketiga (∆P= 0,6 barG)
Dari integrasi linear (y= a+bx) diperoleh:
a = 1,3066x104 (intersep)
b = 2,37178x105 (slope)
KP2
=slope
KP2
=2,37178 x 105
KP=4,74356 x105 s
m6
8.4 Penentuan tahanan spesifik ampas (α)
8.4.1 Pada percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)
Dik : μ = 1 cp = 10-3 Pa.s
∆P = 0,3 bar G
= 0,3 + 1,0132 = 1,3132 bar(abs)
= 1,3132 ¿̄
= 1,3132 x 105 Pa
Dit : α?
Jawab:
KP=μα C s
A2(−∆ P)
α=KP A2 (−∆ P )
μC s
¿9,5387 x104 s
m6x (8,52100.10−2 m2 )2 x 1,3132.105 Pa
10−3 Pa . s x 9,1880kgm3
¿9,9747 x 109 mkg
8.4.2 Pada percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)
Dik : μ = 1 cp = 10-3 Pa.s
∆P = 0,5 bar G
= 0,5 + 1,0132 = 1,5132 bar(abs)
= 1,5132 ¿̄
= 1,5132 x 105 Pa
Dit : α?
Jawab:
KP=μα C s
A2(−∆ P)
α=KP A2 (−∆ P )
μ C s
¿6,19238 x 105 s
m6x (8,5200.10−2m2 )2 x 1,5132.105 Pa
10−3 Pa . s x 9,1880kgm3
¿7,4031 x1010 mkg
8.4.3 Pada percobaan ketiga (∆P= 0,6 barG)
Dik : μ = 1 cp = 10-3 Pa.s
∆P = 0,6 bar G
= 0,6 + 1,0132 = 1,6132 bar(abs)
= 1,6132 ¿̄
= 1,6132 x 105 Pa
Dit : α?
Jawab:
KP=μα C s
A2(−∆ P)
α=KP A2 (−∆ P )
μC s
¿4,74356 x105 s
m6x ( 8,52100.10−2 m2 )2 x1,6132 .105 Pa
10−3 Pa . s x 9,1880kgm3
¿6,0458 x1010 mkg
VIII.5 Penentuan tahanan cake (Rc)
8.5.1 Pada percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)
Rc=α C s V
A
¿9,9747 x109 m
kgx9,1880
kg
m3x20. 10−3 m3
8,5200. 10−2 m2
¿2,1514 × 1010m−1
8.5.2 Pada percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)
Rc=α C s V
A
¿7,4031 x 1010 m
kgx9,1880
kg
m3x20. 10−3 m3
8,5200. 10−2 m2
¿1,5967 ×1011 m−1
8.5.3 Pada percobaan ketiga (∆P= 0,6 barG)
Rc=α C s V
A
¿6,0458 x 1010 m
kgx 9,1880
kg
m3x20. 10−3m3
8,5200. 10−2 m2
¿1,3040 ×1011 m−1
VIII.6 Penentuan intersep (B)
8.6.1 Pada percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)
Dari integrasi linear (y= a+bx) diperoleh:
a = 2,4168x104 (intersep)
b = 4,7693x104 (slope)
B= intersep= 2,4168x104 s/m3
8.6.2 Pada percobaan kedua (∆P = 0,5 barG)
Dari integrasi linear (y= a+bx) diperoleh:
a = 1,0062x104 (intersep)
b = 3,09619x105 (slope)
B= intersep= 1,0062x104 s/m3
8.6.3 Pada percobaan ketiga (∆P = 0,6 barG)
Dari integrasi linear (y= a+bx) diperoleh:
a = 1,3066x104 (intersep)
b = 2,37178x105 (slope)
B= intersep= 1,3066x104 s/m3
VIII.7 Penentuan tahanan media filter (Rm)
8.7.1 Pada percobaan pertama (∆P= 0, 3 barG)
B= μA (−∆ P)
Rm
Rm=BA(−∆ P)
μ
¿2,4168 x 104 s
m6x8,5200. 102 m2 x1,3132 . 105 Pa
10−3 Pa. s
¿2,7040. 1015m−1
8.7.2 Pada percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)
B= μA (−∆ P)
Rm
Rm=BA(−∆ P)
μ
¿1,0062.104 s
m6x8,5200. 102 m2 x1 ,5 132. 105 Pa
10−3 Pa. s
¿1,2972. 1015m−1
8.7.3 Pada percobaan ketiga (∆P= 0,6 barG)
B= μA (−∆ P)
Rm
Rm=BA(−∆ P)
μ
¿1,3066 .104 s
m6x 8,5200.102m2 x 1,6132. 105 Pa
10−3 Pa . s
¿1,7959. 1015m−1
VIII.8 Penentuan waktu filtrasi
8.8.1 Pada percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)
t=( KP2
V 2)+BV
¿¿
¿19,0774 s+483,36 s
¿502,4374 s
8.8.2 Pada percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)
t=( KP2
V 2)+BV
¿¿
¿123,846 s+201,24 s
¿325,086 s
8.8.3 Pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG)
t=( KP2
V 2)+BV
¿¿
¿94,8712 s+261,32 s
¿356,1912 s
VIII.9 Penentuan laju filtrasi
8.9.1 Pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG)
dVdt
=A(−∆ P)
(Rc+Rm)μ
¿ 8,5200.10−2m2 x1,3132 .105 Pa(2,1514.1010+2,7040. 1015 m−1) x 10−3 Pa . s
¿ 11188,464
27040.1012
¿4,1377. 1011 m3
s
8.9.2 Pada percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)
dVdt
=A(−∆ P)
(Rc+Rm)μ
¿ 8,5200.10−2m2 x1 ,5 132 x105 Pa(1,5967.1011 m−1+1,2972. 1015¿ m−1 ) x10−3 Pa . s
¿ 12892,4640
1,2974. 1012
¿9,9372. 1015 m3
s
8.9.3 Pada percobaan ketiga (∆P= 0,6 barG)
dVdt
=A(−∆ P)
(Rc+Rm)μ
¿ 8,5200.10−2 m2 x1,6132 x105 Pa(1,3040.1011 m−1+1,7959. 1015 m−1) x 10−3 Pa . s
¿ 13744,464
1,7960.1012
¿7,6528. 1015 m3
s
IX. PEMBAHASAN
Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan
melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu
tertahan. Proses ini dilakukan jika padatan dan cairan tidak dapat dipisahkan
dengan cara sedimentasi. Proses filtrasi ini bertujuan untuk mengurangi kadar air
sehingga diperoleh cairan yang jernih. Proses filtrasi pada industri-industri
digunakan secara luas dalam pabrik makanan, obat-obatan, kertas dan pengolahan
limbah.
Filter Press yaitu salah satu mesin penyaring yang berguna untuk
menyaring dan memisahkan antara padatan dan air (dewatering equipment), pada
intinya mesin ini dapat berfungsi sebagai mesin pemeras atau mesin pengurang
kadar air. Mesin ini dapat digunakan untuk pengolahan juice, gula, industri
keramik, pengolahan limbah dan lain – lain.
Percobaan ini sebagai umpannya digunakan larutan kapur yang masuk ke
press melalui sebuah lubang di tiap frame dan filtrat akan melalui kain di masing-
masing sisi dan membentuk dua lapisan padatan yang biasa disebut cake. Pada
tiap ruangan kosong secara bersamaan dan akan saling bertemu jika ruangan
sudah penuh pada waktu tertentu.
Dalam proses filtrasi, terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi daya
filtrasi diantaranya perbedaan tekanan di kedua sisi media filter dan viskositas
larutan. Perbedaan tekanan di kedua sisi media filter merupakan gaya pendorong
suatu larutan suspensi di mana gaya pendorong ini mampu mempengaruhi waktu
filtrasi. Semakin besar gaya pendorong maka semakin kecil waktu yang
diperlukan untuk memfiltrasi larutan suspensi. Bila dalam proses filtrasi tidak
terdapat perbedaan tekanan maka larutan suspensi yang akan difiltrasi tidak
mengalir sehingga zat padat yang terlarut dalam larutan tidak akan terpisah.
Perbedaan tekanan ini diperoleh dengan bantuan pompa.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses filtrasi:
a. Tahanan media filter
Tahanan media filter semakin kecil bila aliran yang menembusnya
berdiameter besar atau kapiler besar yang juga jumlah kapiler per satuan
luas semakin sedikit. Semakin tipis dan kasar media filter menyebabkan
semakin besar daya filtrasinya. Dengan melihat ukuran partikel yang akan
dipisahkan diharapkan media filter memiliki pori-pori yang besar. Pada
percobaan ini menggunakan kain sebagai penyaring dan dianggap cocok
sebagai media saringan yang memiliki sifat meresap, sehingga dapat
menyaring kapur dan meresap air.
b. Luas permukaan filter
Jumlah filter per satuan waktu berbanding lurus dengan luas permukaan
media filter, jadi semakin besar luas media maka semakin besar pula daya
filtrasi.
c. Tahanan cake
Cake yang berfungsi sebagai filter memberikan tahanan terhadap aliran
cairan yang menembusnya. Dimana semakin lama proses filtrasi maka cake
yang terbentuk semakin tebal sehingga laju aliran menurun. Filtrat yang
diperoleh pada awal penyaringan kurang jernih namun setelah adanya cake
didapatkan filtrat yang lebih jernih walau dengan laju aliran yang lebih
lambat.
d. Viskositas
Laju filtrasi dipengaruhi oleh viskositas larutan, dimana bila viskositas kecil
maka laju filtrasi cepat dan bila viskositas tinggi laju filtrasi lambat.
e. Volume slurry
Semakin banyak volume slurry maka waktu filtrasi semakin lama.
f. Beda tekanan antara kedua media filter
Beda tekanan (P1 dan P2) adalah gaya pendorong pada tiap proses filtrasi.
Daya filtrasi sebanding dengan beda tekanan dengan adanya pompa yang
menghasilkan tekanan, dimana semakin lama tekanan akan menurun dari
umpan yang diberikan.
Dari grafik pada percobaan pertama didapatkan hasil bahwa pada
penampungan pertama grafik menurun akan tetapi pada penampungan berikutnya
didapatkan grafik yang meningkat. Peningkatan grafik ini disebabkan karena
volume filtrat yang ditampung berbanding lurus dengan waktu penampungn
filtrat, semakin banyak filtrat yang ditampung maka semakin lama waktu yang
dibutuhkan untuk menampung filtrat.
Dari grafik percobaan kedua, didapatkan grafik yang meningkat secara
bertahap, hal ini di karenakan adanya pengaruh perbedaan tekanan pada
percobaan pertama dan kedua. Dimana pada percobaan kedua dengan perbedaan
tekanan sebesar 5 barG, laju alir dari filtrat lebih cepat dibandingkan dengan
percobaan pertama. Disebabkan adanya daya tahan dari plate dan frame
tersebut.adanya perbedaan tekanan dalam percobaan ini karena untuk mengetahui
perbedaan tekanan umpan masuk dengan filtrat yang keluar.
Dalam proses filtrasi ini, proses dikatakan baik apabila di dapatkan filtrat
yang jernih, dan tidak adanya kebocoran. Namun, dalam percobaan ini di
dapatkan kebocoran akibat pipa aliran filtrat tidak lurus, sehingga karet penahan
antar frame tidak dapat menahan aliran filtrat, yang mengakibatkan kebocoran.
Keuntungan Filter Press yaitu sangat mudah digunakan, memiliki sistem
dengan mekanisme yang sederhana sehingga pengoperasian dan pengeluaran cake
menjadi lebih mudah, mudah untuk menambah atau mengurangi kapasitas cake
yang diinginkan dengan menambahkan atau mengurangi plate filter dalam unit
filter press, ekonomis.
ANALISIS DATA
Pada praktikum filter press ini dilakukan pemisahan slurry
campuran air dan kapur dengan konsentrasi slurry sebesar 1%. Driving
force yang d igunakan i a l ah t ekanan ka rena adanya p la t e and
f rame y ang d i t ekan sehingga terjadi pemisahan dimana slurry akan
menempel pada media filter dan filtrate akan terbawa aliran pada frame dan
menuju penampung. Da r i da t a pngama tan yang d idapa t dapa t d i l i ha t
s emak in vo lume tertampung banyak maka waktu dalam menampung air
tersebut semakin lama karena slurry yang menempel menjadi media filter.
Pada praktek inidilakukan variasi perbedaan tekanan yaitu 0,3 bar, 0,5
bar, 0,6 bar. Dengan kenaikan perbedaan tekanan, maka waktu yang
dibutuhkanakan lebih cepat. Apabila dilihat dari pe rh i t ungan , pada
t ekanan 0 ,5 ba r memi l i k i n i l a i Rm yang l eb ih be sa r d i
b a n d i n g d e n g a n p a d a t e k a n a n 0 . 5 d a n 0 , 6 b a r , dan pada grafik
dapat dilihat bahwa dengan tekanan 0,3 bar memiliki nilai tahanan ampas dan
tahanan media filter yang paling besar dibanding dengan yang lain,
seharusnya seiring dengan naiknya tekanan akan menghasilkan tahanan ampas
dan media filter yang lebih besar pula. Tetapi dengan tekanan yang terlalu besar
justru akan menurunkan tahanan ampas dan tahanan media filter, hal ini
disebabkan karena dengan perbedaan tekanan yang terlalu besar justru akan
menimbulkan kebocoran pada alat. Pada penggunaan alat ini perlu diperhatikan
hal-hal seperti berikut :media filter harus dipasang setepat mungkin karena
apabila terjadi pergeseran akan menyebabkan kebocoran, selain itu untuk
mendapatkan aliran filter yang baik, keluaran dari tangki pencampuran harus
optimum.
X. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan didapatkan:
1. Tahanan spesifik ampas (α) pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar
9,9747x109 m⁄kg, percobaan kedua (∆P=0,5 barG) sebesar 7,4031x1010
m⁄kg, dan pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 6,0458x1010 m⁄kg.
2. Tahanan ampas (Rc) pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar
2,1514x1010 m-1, percobaan kedua (∆P=0.5 barG) sebesar 1,5967×1011 m-1,
dan pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 1,3040×1011 m-1.
3. Tahana filter medium (Rm) pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar
2,7040x1015 m-1, percobaan kedua (∆P=0,5 barG) sebesar 1,2972x1015 m-1,
dan pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 1,7959x1015 m-1.
4. Laju filtrasi (dV/dt) pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar
4,1377x1011 m3⁄s, percobaan kedua (∆P=0,5 barG) sebesar 9,9372x1015
m3⁄s, dan pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 7,6528x1015 m3⁄s.
5. Waktu filtrasi pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar 502,4374 s,
percobaan kedua (∆P=0,5barG) sebesar 325,0860 s, dan pada percobaan
ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 356,1912 s.
DAFTAR PUSTAKA
Hardojo, L. 1994. Teknologi Kimia. Jilid II. Cetakan pertama.
Jakarta:Pradnya Paramitha.
Jash, E., MSc. 1994. Operasi Teknik Kimia. Jilid I. Jakarta:Erlangga.
McCabe, Warren, Julian C. Smith, Petter Horriot. 1985.
Unit Operations Chemical Engineering. Fourth edition.
NewYork:Mc Graw Hill Book Company.
top related