1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Operasi filtrasi merupakan suatu unit operasi pemisahan campuran heterogen padat cair

menjadi komponen-komponen individualnya dengan menggunakan alat penyaring yang

didasarkan pada perbedaan ukuran partikel komponen. Penggunaan filtrasi sangat luas di

dunia industri antara lain di indrustri pengolahan air, menjernihkan preparat kimia di

laboratorium, menghilangkan pirogen dan pengotor pada air suntik injeksi dan obat obat

injeksi, dan membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada industri gula dan untuk

memurnikan bahan-bahan obat dari partikel dan bahan yang tidak diinginkan sehingga dapat

menjamin hasil akhir dari suatu produk obat yang berkualitas dan sesuai syarat yang

ditentukan. Dalam hal ini produk yang diamati dapat berupa filtrat, cake atau keduanya.

I.2. Rumusan Masalah

Dalam percobaan ini dilakukan operasi filtrasi tekanan tetap dan operasi pencucian untuk

menentukan harga konstanta-konstanta filtrasi serta menentukan waktu operasi filtrasi

optimum, dengan jenis alat filtrasi yang digunakan adalah filter press.

I.3. Tujuan Percobaan

1. Dapat merakit dan membongkar alat percobaan.

2. Dapat melaksanakan operasi filtrasi slurry baik pada tekanan tetap maupun kecepatan

tetap.

3. Dapat melaksanakan operasi pencucian.

4. Dapat menentukan harga konstanta-konstanta filtrasi secara grafis.

5. Dapat menentukan waktu operasi filtrasi optimum.

6. Dapat membuat laporan praktikum secara tertulis.

I.4. Manfaat Percobaan

1. Mahasiswa dapat merakit dan membongkar alat percobaan filtrasi

2. Mahasiswa dapat melakukan proses filtrasi dengan baik

3. Mahasiswa dapat mengetahui waktu operasi optimum

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Pengertian

Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori.

Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya : gravitasi, tekanan, dan gaya

santrifugal. Pada beberapa proses media filter membantu balok berpori (cake) untuk

menahan parikel-partikel padatan didalam filtrate sehingga terbentuk lapisan berturut-turut

pada balok sebagai filtrate yang melewati balok dan media tersebut.

Operasi filtrasi dengan menggunakan filter tekanan plate dan kerangka (plate and frame

filter press) terdiri dari dua periode pembentukan kuwih dan periode pencucian. Di dalam

pembentukan kuwih ternyata aliran fluida adalah laminer. Filtrasi dapat dilakukan dengan

dua cara, yaitu filtrasi pada tekanan tetap dan filtrasi pada kecepatan tetap. Di dalam filtrasi

kecepatan tetap, tekanan yang digunakan selama filtrasi berubah-ubah untuk mendapatkan

kecepatan filtrasi yang tetap.

II.2 Perhitungan filtrasi

=

180 1

3 2 ..... (1)

P = penurunan tekanan melalui kuwih

L = tebal cake

= porositas, fraksi dari volume ruangan kosong kekentalan filtrat

Vs = kecepatan superfisial

Dp = diameter partikel padat

Dp = G

Ap /Vp=

G

So..(2)

Ap = area partikel

Vp = volume partikel

So = luas permukaan spesifik dari partikel padat,Ft2/Ft

3

3

=

5 1 122

3...(3)

dV/D = kecepatan filtrasi, volume filtrat yang ditampung persatuan waktu

A = luas permukaan filtrasi

= []3

3(1)2=

1

......(4)

Persamaan neraca bahan :

= = ( + )...(5)

s = densitas zat padat dalam cake

w = berat zat padat di dalam slurry per volume cairan di dalam slurry

v = volume filtrat yang ditampung

LA di persamaan (5) menunjukan jumlah filtrat yang tertinggal di dalam kuwih. Jumlah ini

sangat kecil dan dapat diabaikan terhadap v. Jika dari persamaan (4) dan (5) harga L

dieleminir akan didapat :

1

=

3

3[1]2

=

..(6)

= 1 2

3=

Jika dalam persamaan (6) diperhitungkan tahanan dari filter medium, maka persamaan

menjadi :1

=

[ + ]

..(7)

RM = tahanan dari filter medium dan pemipaan, (Ft)-1

Untuk mempermudah dalam analisa data, tahanan dari filter medium dan pemipaan

dinyatakan dengan volume filtrat yang ekuivalen :

=

[+ ]

..(8)

Ve = volume filtrat yang membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan tahanan

dari filter medium dan pemipaan

Jika operasi filtrasi dilakukan pada tekanan konstan maka persamaan tersebut dapat

diintegralkan sebagai berikut :

4

+ =

2

2+ . =

= [

1

22+.]

2[].....(9)

Dari persamaan ini dapat ditentukan waktu yang diperlukan untuk menghasilkan filtrat

dengan volume tertentu. Harga-harga konstanta dan ve dapat ditentukan dari hasil

percobaan.

Persamaan (8) dapat diubah menjadi :

=

(+)

2[].(10)

Jika P konstan, maka grafik d/dv vs V merupakan garis lurus dengan :

=

2[]

=

Gambar II.1 Grafik d/dv vs v

Jika filtrasi dilakukan pada kecepatan konstan,maka persamaan (10) dapat diubah menjadi:

=

2

[].......(11)

Persamaan ini akan memberikan garis lurus jika digambarkan grafik dari (-P)vs(v)

5

=

2

=

2

Pencucian :

Setelah selesai operasi filtrasi, perlu diadakan pencucian untuk memisahkan filtrat yang

masih tertinggal dalam kuwih. Karena tebal kuwih tidak mengalami perubahan maka

kecepatan pencucian hanya tergantung pada besarnya penurunannya tekanan. Jika aliran

pencuci sama dengan aliran slurry dan dimasukkan dengan tekanan yang sama, kecepatan

aliran pencuci = kecepatan pada akhir filtrasi yang diberikan pada persamaan (8).

Waktu filtrasi yang optimum

Misalkan waktu pencucian dan pembersihan = q (dianggap konstan) maka waktu siklus

= + 1

= [0.52 + + ]

2[]+ 1

=

[0.52 + ]

2[]+

1

Supaya optimum

[

]

= 0

[

]

=

2[]

1

2= 0

2 =212[]

6

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan

Tangki kolom

Stopwatch

Timbangan

Viscometer astwald

Gelas ukur

Bahan yang digunakan

Air

Tepung

Pewarna

III.2. Variabel

Waktu tiap 10 detik

III.3. Gambar Alat Utama

Alat percobaan filtrasi ini terdiri dari suatu filter press yang dilengkapi dengan sebuah

manometer. Peralatan tambahan yang diperlukan untuk melakukan percobaan ini ialah:

1. Sebuah drum yang dilengkapi dengan pengaduk untuk tempat slurry.

2. Panci penampung filtrat.

3. Stopwatch.

7

4. Timbangan.

Gambar III.1 Skema rangkaian alat filtrasi

III.4. Respon

Waktu dan volume filtrat

III.5. Data yang dibutuhkan

1. Waktu

1. Volume filtrat

2. Densitas dan viskositas slurry dan air

III.6. Prosedur Percobaan

A. Cek Kebocoran filter

1. Mengukur luas efektif dari filter cloth.

2. Bersihkan filter cloth dengan air.

3. Pasang filter cloth diantara plate dan frame.

4. Isi tangki feed dengan air sampai lebih kurang setengah volume tangki penuh.

5. Pastikan kran recycle dan keran umpan filter press terbuka.

8

6. Nyalakan pompa.

7. Amati kondisi filter press, jika ada air yang menetes dari plate dan frame berarti

terjadi kebocoran sehingga posisi filter cloth perlu diperbaiki (ulangi langkah 3-7

sampai tidak terjadi kebocoran).

8. Buang air yang terdapat dalam tangki feed.

B. Operasi Filtrasi

1. Buat slurry 2% berat tepung terigu dalam 20% air dan 2 gram pewarna (hitung

kebutuhan tepung dengan rumus % berat).

2. Campur ketiga bahan itu dalam tangki feed dengan pertama kali memasukkan air,

kemudian pewarna dan tepung. Tepung dimasukkan dengan cara ditaburkan secara

merata dan perlahan-lahan.

3. Atur kran, kran recycle terbuka dan kran umpan filter press tertutup.

4. Nyalakan pompa.

5. Tunggu satu menit (agar larutan slurry homogen).

6. Buka kran umpan dan filter.

7. Tampung filtrat setiap 10 detik dan ukur volume filtratnya.

8. Ulangi langkah 7 sampai terjadi penurunan volume yang drastis.

C. Operasi Pencucian

1. Simpan slurry sisa dalam ember.

2. Isi tangki feed dengan air sampai penuh.

3. Pastikan posisi semua kran sama dengan saat operasi filter.

4. Nyalakan pompa.

5. Tampung filtrat setiap 10 detik dan ukur volume filtratnya.

6. Ulangi langkah 5 sampai cairan bersih, yang terjadi peningkatan volume yang drastis.

D. Mengukur Densitas dan Viskositas Slurry

=

9

=.

.

Keterangan

s = viskositas slurry

a = viskositas air

= densitas slurry

= densitas air

ts = waktu tempuh slurry

ta = waktu tempuh air

menentukan viskositas slurry

1. Isi viskosimeter dengan cairan sampai pada ketinggian tertentu (missal titik a).

2. Hisap cairan dengan menggunakan selang sampai pada titik tertentu.

3. Hidupkan stopwatch tepat saat cairan melewati titik b sampai titik a.

4. Catat waktu tempuh.

5. Hitung viskositas cairan dengan rumus diatas.

E. Membuat Larutan Seri

1. Ambil 10 ml slurry sebelum opersi filtrasi dilakukan.

2. Encerkan 2 kali (tambah air hingga 20 ml).

3. Ambil 10 ml dari larutan langkah 2.

4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga warnanya sama dengan hasil akhir operasi pencucian.

5. Catat berapa kali pengencerannya.

10

DAFTAR PUSTAKA

Badger. W.L and Bacheru ,J.L.1976. Introduction to Chemical Engineering. Tokyo: Mc Graw

Hill Book Co.

Caulson, J.M, and Richardson, J.F.1962. Chemical Engineering, 2nd

ed. New York: Pergaman

Press

Mc.Cabe, W.L.1996. Unit Operation of Chemical Engineering,4th

ed. Singapore: Kasumi

Rincing Co.Ltd.page 393-410

Mickley, Harold.1949. Chemical Engineering Progresi,4th

ed. Tokyo: Mc Graw Hill Book.

Perry, R.H. Don Green. 1984. Chemical Engineering, 6th ed. Tokyo:Mc Graw Hill Book.

Samsudin, A.M dan Khoirudin. 2005. Ekstraksi. Filtrasi Membran dan Uji Stabilitas Zat Warna

Kulit Manggis. Universitas Diponegoro.