MAKALAH ALAT INDUSTRI KIMIA - B

FILTRASI VAKUM

Disusun Oleh :

1. Irsyadia Nindya Wardana 10/305249/TK/37428

2. Ika Noviawati 11/313353/TK/37881

3. Nihayatun Ni’mah 11/319059/TK/38193

4. Silvia Nirmala Puspitasari 11/319159/TK/38190

5. Ade Hidayat 11/319168/TK/38299

6. Affifah Ambar Rafsanjani 11/319173/TK/38303

Dosen Pengampu : Ir. Wahyu Hasokowati, M.A.Sc.

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

2013

0

Filtrasi VakumA. Pengertian

Filtrasi adalah pemisahan bahan secara mekanis (biasanya pemisahan

antara fluida (cairan/gas) dengan padatan) dengan menggunakan media filter dan

beda tekanan. Produk filtrasi dapat berupa filtrat (cairan bebas padatan) atau cake

(kue padatan); tergantung fasa apa yang berharga/yang akan dipungut.

Berdasarkan driving force-nya, filtrasi dibedakan menjadi empat jenis, yaitu:

1. Hydrostatic head atau gravity

2. Excess pressure atau pressure filtration

3. Vacuum pressure atau vacuum filtration

4. Centrifugation

Filtrasi vakum yaitu proses pemisahan bahan secara mekanis (biasanya

pemisahan fluida dengan padatan) dengan menggunakan media filter secara

vakum sehingga akan didapatkan filtrat karena terhisap.

B. Filtrasi Batch dan Filtrasi Kontinyu

Berdasarkan siklus operasinya, filtrasi vakum dibedakan menjadi filtrasi

batch dan filtrasi kontinyu.

1. Filtrasi Batch

Alat-alat filtrasi vakum yang menggunakan siklus batch adalah nutsche filter.

Nutsche Filter

Nutsche filter adalah alat filtrasi yang dapat digunakan untuk proses

filtrasi bertekanan atau vakum. Biasanya dioperasikan dengan sistem batch di

industri seperti industri kimia, pewarna, farmasi/obat-obatan, dan pengolahan

air limbah. Alat ini bekerja dimana penyaringan vakum atau tekanan dapat

dilakukan secara tertutup dalam vessel dan padatan dapat dibuang langsung ke

sebuah drier.

Saat ini nutsche filter didesain untuk melakukan banyak tugas termasuk

reaksi, filtrasi, mencuci cake, dan thermal drier pada satu unit. Alat ini

1

dilengkapi proses kontrol dengan parameter seperti tekanan, temperatur dan

pH. Nutsche filter sangat cocok untuk bahan yang flammable, toxic, dan korosif.

Komponen utama nutsche filter adalah :

a. Vessel

b. Filter floor/penyangga, kain penyaring mesh

c. Saluran re-slurry untuk proses pencucian cake

d. Alat pengeluaran cake

Pengaduk serbaguna adalah fitur unik dari sistem ini. Pengaduk

melakukan sejumlah operasi melalui gerakan di sumbu sejajar dan tegak lurus

ke poros. Slurry difiltrasi sampai terbentuk sebagian besar mother liquor.

Setelah filtrasi selesai, pada cake akan terbentuk celah-celah yang

menyebabkan gangguan pada operasi vakum. Ini menghalangi filtrasi.

Pengaduk dapat digunakan untuk menjaga cake agar seragam. Cake dapat

dicuci setelah penyaringan oleh reslurrying cake. Setelah mencuci, mother

liquor dapat di-refiltered. Cake kemudian dibuang dengan menurunkan

pengaduk yang berputar sedemikian rupa sehingga membawa semua cake

yang terbentuk ke saluran discharge.

Kelebihan nutsche filter antara lain:

a. Dapat digunakan untuk vacuum atau pressure filtration

b. Gas inert dapat di jaga

c. Kontaminasi pada cake minimal

d. Recovery filtratnya tinggi

e. Tidak ada filtrat yang menguap ke atmosfer, jadi kalau filtratnya toxic tidak

berbahaya

f. Transfer panas dapat diaplikasikan untuk menjaga suhu filtrasi

Kekurangan nutsche filter antara lain:

a. Tidak cocok untuk proses kontinyu

b. Kapasitas kecil

2

Urutan proses kerja nutsche filter adalah sebagai berikut.

a. Filtrasi

Slurry dimasukkan kedalam filter, tekanan diaplikasikan untuk

menekan slurry agar filtrat dapat menembus tahanan cake yang bertumpuk

diatas media filter. Slurry dengan distribusi kekasaran yang luas akan

mengendap lebih dulu, fine partikel akan mengendap diatas partikel kasar

lebih lama, dan akan membentuk hambatan cake lagi.

b. Pencucian cake

Dalam tahap pencucian cake, air pencuci disemprot dari atas, akan

tetapi efisiensinya rendah jika ketebalan cake tidak merata. Keuntungan

dari nutsche filter adalah cake yang terbentuk merata, sehingga efisisensi

pencucian meningkat. Efisiensi pencucian akan jauh meningkat apabila

tidak ada gas atau udara yang masuk ke dalam cake saat pencucian

berlangsung. Hal ini dicapai dengan detektor khusus yang memonitor

kelembaban permukaan cake dan apabila udara atau gas mulai memasuki

vessel, akan ada sinyal yang ditransmisikan untuk menutup katup filtrat dan

membukanya kembali untuk proses pencucian berikutnya.

c. Cake repulping

Banyak proses memerlukan efisiensi pencucian yang tinggi untuk

menghilangkan cairan kontaminan dari produk dan mencuci cake dengan

repulping akan menghasilkan produk dengan kemurnian tinggi. Cake yang

terbentuk diaduk sehingga terbentuk suspensi dalam cairan pencuci.

d. Pressure drying/pengeringan bertekanan

Dalam tahap pengeringan, udara, atau gas dihembuskan kedalam

cake sampai tercapai kelembaban yang diinginkan. Untuk mencapai

kelembaban yang minimum, cake dihaluskan dengan membalikan rotasi

pengaduk dan tekanan pada permukaan dikontrol dengan sistem hidrolik.

3

e. Cake discharge/pengeluaran cake

Setelah semua tahap selesai, valve pengeluaan cake dibuka dan

pengaduk akan turun sampai bawah dan berputar untuk mengeluarkan

cake.

Gambar 1. Urutan Cara Kerja Nutsche Filter

2. Filtrasi Kontinyu

Kebanyakan filter kontinyu dioperasikan pada tekanan vakum, sehingga

seringkali disebut sebagai vacuum filters. Alat-alat filtrasi vakum yang

menggunakan siklus kontinyu antara lain rotary drum vacuum filter, filter

cakram berputar (rotary disk filter), filter meja vakum (vacuum table filter), dan

fan filter berjalan (belt filter).

a. Rotary Drum Vacuum Filter

Rotary drum vacuum filter merupakan salah satu jenis filter yang

dioperasikan secara kontinyu. Seperti alat filtrasi pada umumnya, alat ini

mempunyai medium filter dan support sebagai komponen utama, hanya

saja bentuk support berupa silinder dan medium filter mengelilinginya.

4

Bentuk silinder tersebut mengakibatkan alat ini diberi nama drum. Selama

beroperasi, drum tersebut berputar perlahan, oleh karena itu disebut

rotary. Seringkali alat ini disebut sebagai rotary vacuum filter, karena

kondisi tekanan di dalam drum bersifat vakum.

Jenis filter ini telah lama diaplikasikan di dunia industri. Keuntungan

pemakaian alat ini terletak pada sistem operasinya yang kontinyu, sehingga

waktu proses lebih efisien dan penggunaan tenaga kerja lebih hemat.

Dalam sekali putaran, rotary drum vacuum filter melakukan tahap

penyaringan, pencucian, pengeringan, dan pengumpulan cake yang jika

dilakukan secara batch harus dilakukan satu per satu sehingga akan

memakan waktu serta tenaga.

Dalam satu kali putaran, secara lengkap drum mengalami beberapa

tahapan, yaitu :

1) Pembentukan cake

Pada saat drum tercelup dalam suspensi, maka aliran filtrat

menembus medium filter akan terjadi. Selain tahap ini perpindahan

massa filtrat dari suspensi ke dalam drum tidak terjadi. Pada saat filtrat

menembus medium, padatan dalam suspensi akan tertinggal dan

menempel di permukaaan medium, dan terjadilah pembentukan cake.

Tahap ini berlangsung dalam zona pembentukan, dan di daerah ini

kondisi vakum diaplikasikan secara maksimal. Total rasio daerah yang

tercelup disebut apparent submergence, sedangkan rasio daerah

tercelup dimana pembentukan cake betul-betul efektif disebut effective

submergence. Rasio ini umumnya berkisar antara 33 sampai 35%.

2) Pengeringan dan pencucian

Dalam zona ini air yang mungkin masih membasahi cake dihisap

lebih lanjut, menghasilkan cake yang lebih kering. Jika diperlukan, dapat

dilakukan tahap pencucian untuk menghilangkan kotoran yang

menempel atau tercampur dalam cake. Tahap pengeringan dilanjutkan

setelah tahap pencucian, dengan cara yang sama dengan sebelumnya.

5

Jika tidak ada tahap pencucian, maka zona untuk tahap ini hanya terdiri

dari zona pengeringan, sedangkan jika ada pencucian terbagi menjadi

zona-zona: pra pengeringan, pencucian, dan pengeringan akhir.

3) Pelepasan cake

Cake yang telah cukup kering digaruk oleh sebilah pisau, dan

dikumpulkan dalam sebuah bak penampung. Di tempat pelepasan cake,

kondisi vakum dalam drum ditiadakan. Daerah tempat langkah ini

berlangsung disebut zona pelepasan.

4) Tahapan kosong

Tahap ini berlangsung setelah pisau melepas cake. Medium filter

menjadi terekpos, tanpa ada cake yang melapisi. Jika ruang vakum

dalam drum terhubung dengan daerah ini, maka akan terjadi kebocoran

vakum yang mengakibatkan kondisi vakum di zona lain tidak berfungsi.

Oleh karena hal ini, maka diperlukan suatu valve pengatur yang

menyekat zona ini dengan kondisi vakum dalam drum. Zona ini biasa

disebut dead zone, dan diterjemahkan sebagai zona mati.

Dalam aplikasi secara industrial, rotary drum vacuum filter cocok

digunakan untuk proses yang mempunyai karakteristik sebagai berikut :

1) Suspensi (slurry) dengan padatan yang tidak cenderung mengendap

dengan cepat dan berada dalam suspensi seragam jika diaduk dengan

baik.

2) Cake yang tidak memerlukan waktu pengeringan lama

3) Cake yang dengan sekali tahap pencucian akan bersih dari kotoran atau

menghasilkan recovery filtrat yang maksimal.

4) Filtrat yang tidak memerlukan pemisahan tajam antara filtrat induk dan

filtrat hasil pencucian

5) Filtrat yang diizinkan mengandung sedikit padatan halus. Padatan ini

mungkin lolos menembus medium filter pada detik-detik pertama dari

pembentukan cake. Dalam beberapa pengoperasian rotary drum filter,

6

biasanya filtrat dapat mengandung sampai 5000 ppm padatan tak

terlarut.

Bahan yang bisa disaring memakai rotary drum filter pada

prinsipnya berupa suspensi, dan yang biasa diolah dalam indiustri adalah :

1) Lumpur limbah

2) Pigmen

3) Resin, plastik, atau polimer

4) Senyawa Kalsium

5) Titanium dioksida

6) Mineral dan senyawa kimia anorganik

Komponen utama dari rotary drum vacuum filter berupa sebuah

drum berputar yang dindingnya merupakan support dari medium filter.

Medium filter ini bertindak sebagai komponen pemisah yang akan

meloloskan cairan filtrat dan menahan cake. Pemilihan medium filter

merupakan faktor penting yang akan menentukan mutu produk. Contoh

bahan medium yang banyak dipakai adalah : polyester, nylon,

polypropylene, dan bahan dari serat khusus.

Drum diberi vakum di bagian tengahnya, sehingga cairan filtrat akan

mengalir masuk kebagian tengah drum dengan menembus medium filter

dan support sambil meninggalkan padatan cake di permukaan medium

filter. Cake yang menempel akan diambil oleh pisau (knife) dan

dikumpulkan dalam penampung cake. Sementara itu filtrat mengalir keluar

dari bagian poros drum dan dialirkan ke tangki filtrat oleh sebuah pompa.

Kelebihan dari rotary drum vacuum filter antara lain sebabagi

berikut.

1) Digunakan untuk memfiltrasi padatan yang sulit difilter (kemampuan

filtrasinya tinggi)

2) Dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan

tidak banyak

3) Desainnya sangat bervariasi tergantung pada jenis aplikasinya

7

4) Hasil pencucian cake lebih efektif

5) Digunakan untuk proses filtrasi tekanan tinggi

6) Filter yang digunakan dapat bertahan lebih lama

Sedangkan kekurangan dari rotary drum vacuum filter adalah

sebagai berikut.

1) Cake membutuhkan waktu pengeringan yang lama untuk mencapai titik

kelembaban

2) Filtrat membutuhkan pemisahan yang lebih sulit pada bagian mother

and wash filtrates

3) Ukuran filtrat yang lebih kecil dari 1000 ppm atau lebih besar dari 5000

ppm

4) Cake yang membutuhkan washing lebih dari sekali.

Prinsip kerja dari rotary drum vacuum filter adalah sebagai berikut.

1) Tekanan di luar drum adalah tekanan atmosferik tetapi di dalam drum

mendekati vakum. Drum dimasukkan ke dalam cairan yang

mengandung suspensi padatan, lalu diputar dengan kecepatan rendah.

Cairan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan

padatan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake

2) RDF (Rotary Drum Filter) bekerja secara continous. Setiap

perputarannya terdiri dari cake formation, cake washing(jika

diperlukan), drying, dan cake discharge.

3) Selama perputaran drum, tekanan vakum menarik liquid melalui

medium filter (cloth) di permukaan drum yang menahan padatan.

Tekanan vakum mendorong gas/udara melalui cake dan gas tersebut

akan mendorong liquid masuk ke dalam.

4) Filtrat dan aliran udara akan melalui pipa filtrat internal kemudian

masuk ke katup RVF dan bermuara di vakum receiver di

mana liquid dipisahkan dari aliran udara. RVF ini biasanya dilengkapi

dengan liquid ring vacuum pump atau barometric leguntuk

menghasilkan tekanan vakum.

8

Problem yang sering terjadi yaitu penyaring vakum berputar kontinyu

kadang-kadang dioperasikan dibawah tekanan positif sampai dengan 15

atm dalam situasi filtrasi vakum tidak layak atau ekonomis. Kasus-kasus

yang menyebabkannya misalnya: ketika padatan sempurna dan penyaring

sangat lambat atau ketika cairan memiliki tekanan uap yang tinggi,

mempunyai viskositas lebih dari 1 poise, atau ketika cairan jenuh dan

mengkristal setelah dingin. Dengan tingkat penyaringan lumpur yang

lamban, perbedaan tekanan yang melintasi septum harus lebih besar

daripada yang diperoleh pada suatu penyaring vakum; dengan cairan yang

menguap atau mengkristal pada tekanan menurun, tekanan pada sisi aliran

bawah pada septum tidak dapat melebihi atmosfer. Masalah lain, misal:

masalah mekanis pembuangan padatan dari penyaring ini, yaitu ongkos dan

kerumitannya yang tinggi, dan ukurannya yang kecil membatasi

penggunaannya pada masalah khusus. Bila filtrasi vakum tidak dapat

digunakan untuk pemisahan, penyaring kontinyu sentrifugal dapat

dipertimbangkan untuk menggantikannya.

Gambar 2. Proses Filtrasi dengan Rotary Drum Vacuum Filter

9

Gambar 3. Rotary Drum Vacuum Filter

b. Filter Cakram Berputar (Rotary Disc Filter, RDF)

Rotary Disk Filter merupakan salah satu alat filtrasi yang tersusun

atas cakram-cakram filter yang dipasang vertikal dalam sebuah casing yang

terpasang pada shaft yang dapat berputar. Rotary disk vacum filter ini

digunakan dalam operasi skala besar serta proses yang kontinyu. Bahan dari

cakram dapat terbuat dari logam, plastik, atau kayu. Fraksi cakram yang

tercelup dalam slurry sekitar 30-50 %. Media filter dapat berupa kain

(cloth), kertas, media poros, dan lain-lain. Pemiliham media filter ini

didasarkan atas kemampuan untuk memisahkan padatan, memiliki

kekuatan, inert terhadap bahan kimia dan juga dari segi ekonominya.

Alat ini dapat diaplikasikan untuk proses dewatering pada iron ore

taconite, hematite, coal, aluminum hydrate, copper concentrate, pyrite

flotation concentrates.

Prinsip kerja rotary disc filter adalah sebagai berikut. Tekanan di luar

cakram adalah tekanan atmosferik tetapi di dalam drum mendekati vakum.

Slurry yang akan disaring menempati suatu tempat (basin). Cakram

dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan, lalu

diputar dengan kecepatan rendah. Tekanan vakum mendorong gas/udara

melalui cake dan gas tersebut akan mendorong liquid masuk ke dalam.

10

Cairan/filtrat tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum,

sedangkan padatan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake.

Kemudian filtratnya dikeluarkan melalui saluran keluar utama atau

ditampung ke dalam sebuah tangki penampung sementara. Cake dibawa

sampai ke bagian atas.

Gambar 4. Rotary Disk Filter

Gambar 5. Rotary Disk Filter

11

Keterangan :

1. Section

2. Disk

3. Distributor

4. Pipe for vacuum connection

5. Pipes for application of compressed air

6. Scraper for cake discharge

Keuntungan dari rotary disc filter ini adalah efisien dalam

penggunaan tempat (tempat minimum untuk luas filter yang besar) serta

luas permukaan filter dapat mencapai 300 m2. Sedangkan kerugiannya

adalah pencucian cake tidak efektif.

c. Filter Meja Vakum (Vacuum Table Filter, VTF atau Pan Filter)

Pan filter biasa digunakan di industri H3PO4 dan, kadang-kadang, di

proses pencucian batuan fosfat. Pengoperasian pan filter berprinsip pada

serangkaian ‘panci’ trapesium independen yang dipasang di atas kerangka

pendukung melingkar. Kerangka ini memutar vakum bawah selama siklus

filtrasi dan membalikkan hembusan bawah untuk membuang cake. Selama

proses filtrasi, cake mungkin saja tercuci secara berlawanan arah, umumnya

dalam tiga tahapan, bersamaan dengan mengalirnya sumber dan hasil

cucian filtrasi untuk memisahkan penerima vakum. Setelah pengeringan

akhir, cake dibuang dalam keadaan kering dan menumpuk, atau dibuang

melalui pintu air sebagai slurry dan dilanjutkan ke kolam penampung.

Setelah menghilangkan cake, ‘panci’ tadi akan melewati radial manifolds

berimpak tinggi yang membersihkan lapisan luar (dalam hal ini, disebut

cloth) dan menghilangkan sisa-sisa cake yang masih ada di permukaan

‘panci’.

Di stage terakhir, pengisapan dilakukan untuk mengosongkan air

cucian di dalam ‘panci’. Pada saat yang sama, proses ini akan mengeringkan

12

cloth dan menghindarkan terjadinya pengenceran sumber filtrat. Karena

udara keluar-masuk lapisan luar secara bebas cloth, mengaplikasikan

pengisapan kepada pompa vakum utama akan menyebabkan turunnya nilai

vakum yang ada di seluruh sistem. Sehingga, sebuah pompa vakum kecil

pembantu juga ditambahkan untuk memisahkan zona vakum yang ada.

Katup utama, yang juga disebut sebagai distributor, dilengkapi oleh

jembatan-jembatan yang akan membuka dan menutup ‘gerbang’ masing-

masing pan ketika pan tersebut bergerak dari vakum tinggi ke vakum

rendah melalui cake blow-off. Hal ini diperlukan untuk mengontrol setiap

segmen siklus. Selain itu, ruang di dalam katup pun terpisah menjadi

beberapa bagian, untuk memastikan bahwa pemisahan berlangsung

dengan teliti dan tidak ada pencampuran (baik sumber filtrasi maupun

filtrat kuat, sedang, dan lemah) terjadi selama siklus berlangsung.

Untuk mempercepat pengosongan filtrat, ada dua katup yang

dilengkapi oleh dua lingkaran penghubung. Satu untuk arus utama, satu

untuk menghubungkan ke udara dan membersihkan bagian bawah deck

‘panci’ sebelum memasuki zona baru.

Kecepatan rotasi menentukan waktu siklus. Akan tetapi, hal ini

dibatasi juga secara mekanis oleh kelembaman masa dari ‘panci’ putar dan

beban cake basahnya pada saat pembuangan. Biasanya, waktu siklus dari

pan filters adalah 212

sampai 3 menit, tergantung ukuran filter dan desain

keseluruhan yang secara tidak langsung berpengaruh juga terhadap

kecepatannya.

Pan filters tersedia untuk pemisahan cake basah dan kering,

tergantung metode pembuangannya. Area pembuangan discharge kering

terdiri atas dua talang, satu untuk mengeringkan kue dan satu untuk

mencuci cloth. Sementara, area pembuangan untuk discharge kering hanya

memiliki satu talang, di mana cake dialirkan melalui sebuah pintu air dan

cloth dicuci.

Keunggulan dari pan filter antara lain:

13

1) Pan filter cocok digunakan untuk proses filtrasi kontinyu dari

pengendapan cepat, padatan bebas saring, dsb.

2) Pan filter juga memungkinkan proses de-watering yang cepat dan

efesiensi pencucian cake yang besar dalam skala yang besar juga.

3) Bagus digunakan dalam proses yang memerlukan filtrasi dan pencucian

slurry berpinggiran kasar.

Gambar 6. Pan Filter

14

Gambar 7. Skema Alat Pan Filter

d. Filter Ban Berjalan (Belt Filter)

Proses ini bisa menghasilkan filtrat yang cukup jernih sampai kira-

kira 10 ppm. Belt filter horisontal merupakan salah satu jenis vakum filter

yang paling sering digunakan di industri, karena fleksibilitasnya dalam

pengoperasian, tahan terhadap slurry yang korosif dan mempunyai

kapasitas besar. Alat ini juga dapat digunakan untuk memisahkan padatan

dari slurry dengan konsentrasi padatan dalam slurry yang dapat mencapai

50-55%. Tebal cake yang terbentuk 100-150 mm dan luas aktif untuk

filtrasinya sebesar 0,18-120 m2.

Konsumsi energi yang rendah dan laju filtrasi tinggi membuat belt

filter horisontal menjadi pilihan yang sangat baik untuk proses mineral, bijih

metalurgi, pengolahan kimia, serta pengolahan makanan.

Alat ini terdiri dari terdiri atas tiga proses, yakni:

1) Penyaringan (filtrasi)

2) Pencucian padatan

15

3) Vacuum drying

Gambar 8. Urutan Proses Vacuum Belt Filtration

Kecepatan belt merupakan salah satu parameter penting yang harus

diset dalam pemakaiannya. Batasan utama terhadap kecepatan belt adalah

batasan mekanis. Beban belt dengan cake yang ada diatasnya menjadi

pertimbangan utama dalam merancang kecepatan belt. Meskipun

demikian, belt filter merupakan filter yang tercepat untuk saat ini, dengan

kecepatan dapat mencapai 50 m/menit.

Beberapa kelebihan penggunaan belt filter antara lain:

1) Siklus filtrasi dapat dikontrol dengan baik

2) Discharge kue dapat berjalan efektif

3) Pembersihan media filter dan belt relatif mudah

4) Tahan terhadap korosi

5) Kapasitas besar

6) Efisiensi tinggi/kemurnian tinggi

7) Kelembaban cake rendah

16

Sedangkan kelemahannya adalah membutuhkan daya yang lebih

tinggi karena menggunakan pompa vakum.

Kendala yang sering dialami pada belt filter adalah sebagai berikut.

1) Hasil filtrat penyaringan agak keruh karena kain filter mempunyai pori-

pori yang cukup besar sehingga butiran padatan yang cukup halus bisa

melewati kain filter tersebut

2) Pada tekanan vakum maksimum (6.10-2 Pa), kain filter terhenti

sedangkan pulley atau motor listrik tetap berjalan sehingga terjadi slip.

Dibawah ini adalah skema pengoperasian belt filter dan salah satu

jenis belt filter yang ada dipasaran.

Gambar 9. Skema Proses Vacuum Belt Filtration

17

Gambar 10. Vacuum Belt Filter

Cara kerja vakum belt filter dapat diuraikan sebagai berikut.

1) Penyaringan (filtrasi)

Slurry yang diumpankan secara kontinyu akan disaring dengan kain

saring/filter secara vakum. Filtrat tersebut kemudian diberi nama

mother liquor.

2) Pencucian padatan

Slurry yang telah disaring kemudian dicuci dengan air yang

disemprotkan melalui bagian atas vakum belt filter. Pencucian bisa

dilakukan lebih dari satu kali sesuai dengan kebutuhan. Banyak proses

memerlukan efisiensi pencucian yang tinggi untuk menghilangkan cairan

kontaminan sehingga dilakukan pencucian berulang kali. Pada saat

pencucian, belt berhenti sejenak.

3) Vacuum drying

Padatan yang telah dicuci lalu disaring secara vakum lagi. Filtrat yang

diperoleh kemudian ditampung. Kadar filtrat yang diperoleh setelah

pencucian lebih rendah dari pada mother liquor.

4) Cake discharge

18

Proses pengeluaran cake terjadi bersamaan dengan proses pencucian

padatan. Saat pencucian padatan, belt berhenti sejenak. Pada saat

itulah mesin pisau menyisir padatan yang berada di kain saring.

Catatan: Porositas kain filter tidak mempengaruhi kecepatan linier belt tetapi

berpengaruh pada kecepatan filtrasi. Pemilihan kain filter sesuai dengan bahan

yang akan disaring. Apabila bahan tersebut bersifat asam, dipilih kain filter yang

tahan asam dengan diameter pori kurang dari butir bahan yang disaring.

C. Teknologi Filtrasi Vakum

1. Teknologi Rubberbelt Vacuum Filter

Rubberbelt Vacuum Filter telah tersedia dalam skala industri sejak tahun 1930-

an. Meskipun struktur dan bahan telah berubah selama bertahun-tahun, dan banyak

pemasok telah memperkenalkan desain filter baru, prinsip operasi dasar tetap tidak

berubah. Sementara dunia teknologi telah berubah secara radikal selama dua dekade

terakhir semuanya tetap seperti itu dengan Rubberbelt Vacuum Filter, dan alat ini

masih menjadi salah satu bagian yang paling dapat diandalkan di antara peralatan di

bidang pemisahan padat cair. Dalam beberapa tahun terakhir, Outotec telah

menggabungkan pengetahuannya tentang peralatan pertambangan tahan lama,

pemikiran inovatif, dan pengalaman sabuk filtrasi horisontal milik Pannevis untuk

mengembangkan sebuah revolusi terus menerus tentang filtrasi sabuk karet. Teknologi

terbaru Outotec Larox ® RB-SV (Rubberbelt Side Vacuum) mengubah "teknologi lama"

untuk memenuhi dan melampaui tantangan pemisahan padat-cair zaman sekarang

Keuntungan dari alat ini adalah :

a. akses mudah dan ditingkatkan kebersihan

b. Mengurangi downtime dan

c. meningkatkan keselamatan dalam operasi

d. Peningkatan daya tahan belt

e. biaya operasi yang lebih rendah

Konsep fundamental dalam Rubberbelt Vacuum Filter, adalah penempatan

kotak vakum di inti peralatan, langsung di bawah sabuk karet dan di garis tengah filter.

Lokasi ini, selain efektif untuk proses ternyata menjadi keterbatasan utama untuk

membersihkan dan / atau pemeliharaan. Pada setiap pemeliharaan dan / atau

19

prosedur optimasi, unit harus dihentikan dan operator harus masuk kedalam mesin

untuk membuka kotak vakum, sehingga operator berada dalam lingkungan proses,

yang dapat mengakibatkan keselamatan.

Gambar 11. Rubber Belt Vacuum Filter

2. Teknologi Vacuum Filter Aid

Salah satu cara yang paling banyak digunakan dan kuat pemisahan

micropartikulat dalam sistem cair saat ini adalah media bubuk berpori, yang sering

disebut filter aid. Media bubuk menyediakan fleksibilitas, kapasitas pemuatan padatan

tinggi, throughput atau tingkat pemisahan tinggi (tergantung pada tujuan

penyaringan), dan juga scale-up dan biayarendah dalam setiap proses filtrasi.

Kemajuan teknologi baru-baru ini telah menghasilkan produk-produk filter aid baru

dengan peningkatan kemurnian dan kinerja, dan telah merangsang jangkauan yang

lebih banyak aplikasi di mana bantuan filter dapat digunakan.

Filter aid yang digunakan dalam berbagai peralatan filtrasi adalah untuk

meningkatkan atau memungkinkan untuk pemisahan Solid-liquid.

Sebagai contoh, pada produksi enzim dan antibiotic rotary vacuum filter

biasanya digunakan sebagai alat filtrasi pertama dalam tahapan penurunan kadar

padatan dalam sel. Mengingat perbedaan tekanan terbatas, rotary vacuum filter cocok

untuk alat bantu saring yang sangat permeabel.

20

Gambar 12. Vaccum Aid Filter

Pertanyaan:

1. Hashifah Irsalina (11/3189/TK/38106)

Terdapat tahapan kosong dalam proses kerja rotary drum vacuum filter. Apa

tahapan kosong itu dan apa kegunaannya?

Jawaban: Tahapan kosong adalah tahapan setelah pisau melepas cake, medium

filter menjadi terekspos tanpa ada cake yang melapisi. Kegunaan dari tahapan

kosong yaitu mencegah kebocoran vakum. Oleh karena itu, diperlukan valve

pengatur yang menyekat ini dengan kondisi vakum dalam drum.

2. Kelompok 6 (Centrifuge)

Apa kelebihan dan kekurangan vacuum filtration dibanding cara filtrasi lainnya?

Jawaban:

Kelebihan:

Proses kontinyu, kecuali Nutsche filter

Diperoleh filtrat dengan kemurnian tinggi atau cake dengan kadar

kontaminan rendah dengan adanya pencucian

Parameter mudah dikontrol seperti ketebalan cake dan rasio pencucian

Banyak pilihan bahan konstruksi

21

Kekurangan:

Kelembaban cake relatif tinggi

Susah dibersihkan khususnya untuk aplikasi food grade

daya lebih besar karena membutuhkan pompa untuk membuat tekanan

menjadi vakum

3. Fildzah hanifati 11/313562/TK/37953

Bagaimana pertimbangan pemilihan bahan yang akan difiltrate dengan

menggunakan rotary drum vacuum filter? Apakah slurry harus dalam konsentrasi

yang sangat tinggi? Bagaimana jika slurry-nya dengan konsentrasi yang rendah?

Jawaban:

Salah satu kelebihan rotary drum vacuum filter adalah dapaty digunakan untuk

memfiltrasi padatan yang susah difilter (pekat atau konsentrasi padatan dalam

slurry tinggi). Jadi seandainya slurry mendandung padatan dengan konsentrasi yang

rendah, justru akan mempermudah proses filtrasi.

4. Tio Abdi Putera (38148)

Pada disc filter salah satu kerugiannya pengambilan cake kurang efektif, mengapa?

Jawaban:

Pengambilan cake pada disc filter tidak efektif karena pada saat pencucian masih ada cake

yang tertinggal di media filter, seperti pada gambar di bawah. Pencucian ini tidak efektif

karena pencucian dilakukan dari sisi depan disc filter sehingga air pencuci yang

disemprotkan langsung mengalir karena gaya gravitasi ke bawah.

22

5. Fendy Setiawan (11/319189/TK/38319)

Sebenarnya tujuan filtrasi dbuat beroperasi pada tekanan vakum untuk apa? Apa

hanya untuk menyedot filtrat ? Berarti tekanan vakum bukan sebagai driving force?

Lalu driving force-nya apa?

Jawaban: Tujuan filtrasi pada tekanan vakum adalah untuk memfiltrasi padatan

yang sulit difilter. Filtrasi vakum memiliki kemampuan filtrasi yang tinggi karena

adanya perbedaan tekanan yang besar antara kedua sisi filter. Perbedaan tekanan

inilah yang memaksa filtrat cairan melewati filter. Tanpa adanya proses vakum ini,

filtrat akan kesulitan melewati filter karena hambatan filter yang cukup besar.

Dalam hal ini, driving force untuk terjadinya proses filtrasi adalah perbedaan

tekanan.

Apa keunggulan filtrasi dengan tekanam vakum dibanding filtrasi dengan

penekanan?

Jawaban: Adapun keunggulan filtrasi tekanan vakum adalah:

Filter dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan

tidak banyak

Desainnya sangat bervariasi tergantung pada jenis aplikasinya

Hasil pencucian cake lebih efektif

Filter yang digunakan dapat bertahan lebih lama

23

Apa tujuan pencucian cake? Bukannya cake cuma dibuang?

Jawaban: Apabila yang diambil adalah padatannya, pencucian cake akan

menghilangkan cairan kotaminan sehingga kemurnian cake tinggi. Apabila yang

diambil adalah filtratnya, pencucian cake akan meningkatkan kadar filtrat karena

pada saat terjadi proses pencucian, cairan akan terikut oleh air.

6. Erwin Maksmartha (11/312733/TK/37615)

Biasanya pada nutsche filter fase berharga yang diambil adalah padatannya.

Apakah bisa apabila fase yang diambil adalah cairannya? Jika bisa apa

perbedaan/kelebihan jika yang digunakan kain saring saja?

Jawaban: Bisa, apabila ingin diambil fase cairnya, maka filtratnya yang ditampung,

dan fase padatannya dibuang atau masuk ke pengolahan limbah. Perbedaannya

adalah tergantung ukuran pori kain dan padatannya, jika ukuran padatan lebih

besar dari pori, maka padatan akan tertahan dan membentuk cake yang

selanjutnya akan menjadi tahanan filtrasi yg baru. Suatu medium filter (septum)

pada setiap filter harus memenuhi syarat antara lain:

Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat

yang cukup jernih

Tidak mudah tersumbat

Harus tahan secara kimia dan kuat secara fisik dalam kondisi proses

Harus memungkinkan penumpukan ampas dan pengeluaran ampas secara

total dan bersih

Tidak boleh terlalu mahal (cost effective)

24