kinerja flotasi kolom multifase rejim gelembung untuk proses …bbpk.go.id/files/agenda/12. kinerja...

Kinerja Flotasi Kolom Multifase Rejim Gelembung Untuk Proses

Deinking

Ikhwan Pramuaji, Yazid Bindar

Seminar Teknologi Pulp dan Kertas 2020

Latar belakang

• Industri kertas di Indonesia➢ Nomor 6 dunia, nomor 4 asia➢ Kebutuhan bahan baku tinggi

• Bahan baku kertas (serat)➢ Serat primer (Virgin pulp)➢ Serat daur ulang

• Kertas bekas→ Pengotor → tinta dll

2

Penghilangan Tinta (Deinking)

• Kertas → buburan

• Buburan kertas bekas yang akan dihilangkan tintanya terdiri : – air (98 – 99%), serat (1 – 2%), filler (0,6%),

tinta dan bahan pengotor yang akan dihilangkan (<0,15%) , serta bahan kimia yang mendukung (<0,1%) (Kemper, 1999).

• Proses penghilangan tinta pada kertas bekas : – penyaringan (sceening), pembersihan

menggunakan sentifugasi (cleaning), flotasi, dan pencucian (washing)

• Efisiensi penghilangan tinta dipengaruhi juga oleh ukuran partikel tintanya

3

Mekanisme Penghilangan Tinta secara flotasi

cetakan.

Penguraian serat

flotasi

Kertas bekas

44

Peralatan Proses Deinking

Jenis alat deinking flotasi (berdasarkan alat deinkingflotasi berdasarkan tipe aerasidan proses pencampurannya)- pencampuran dinamis, - pencampuran statis- pencampuran menggunakan

media porous

Contoh Desain alat flotasi (A) Lamort/Fiberprep, (B) Beloit, (C) Voith Sulzer-Ecocell(D) Black Clawson–IIM Flotator, (E) Kvaerner Hymac (Amand, 1999)

5

Deinking dengan Flotasi Kolom

• Flotasi kolom

– selektifitas yang tinggi, memerlukan area yang lebih sedikit, mengurangi biaya investasi serta produksi dan perawatan (Finch, 1991).

– menurunkan konsumsi energi, volume limbah yang dibuang ke lingkungan proses deinking dapat dikurangi (Chaiarrekij dkk, 2000).

66


• Chaiarreikij dkk., 2000 telah melakukan penelitian deinkingcampuran kertas bekas fotokopi dan hasil printer laser dengan menggunakan flotasi kolom

• volume 10 liter dan konsistensi buburan 0,5% – 1,5%. Proses flotasi dilaksanakan 6 – 15 menit pada suhu 40oC menggunakan kecepatan alir udara 6 – 8 liter per menit.

• dibandingkan dengan flotator dengan pengaduk (Degussa cell)

77


Waktu

(menit)ca

Kecerahan

(%ISO)

Selisih Kecerahan

(B)

Yield (%)

1. Deinking menggunakan Degussa cell (flotator berpengaduk)

0 76.5 – –

6 80.9 4.4 79.6

9 82.0 5.4 75.6

12 81.8 5.3 74.0

15 81.7 5.2 71.8

2. Flotator kolom Batch

0 76.5

6 80.1 3.6 82.3

3. Flotator kolom kontinyu

0 77.6

6 80.8 3.2 80.8

pengaduk

udara

overflow

Chaiarreikij dkk., 2000 8 8


• Beneventi,2006 melakukan penelitian untuk mengetahui kinerja dari flotator kolom kontinyu dengan venturi aerator.

• pengaruh volume flotator, aliran gas, aliran buburan, dan waktu tinggal buih terhadap efisiensi penghilangan tinta serta kehilangan serat dan filler.

• Flotator Beneventi memiliki volume 14,5 L – 24 L dengan sistem kontinyu dengan kecepatan aliran gas dan aliran buburan yang digunakan berturut-turut 4 – 8 liter/menit dan 2 – 4,5 liter/menit.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

4 6 8aliran gas (L/min)

penghilangantinta

kehilangan serat

kehilangan filler

Beneventi,200699

Penelitian sebelumnya

Peneliti kajian Kinerja Hasil Belum dikaji

Chaiarreikij dkk., 2000

• pembandingan flotator kolom dengan flotator dengan pengaduk (Degussa cell),

• konsistensi

kecerahan dan yield

Perbandingan flotator konvensional, flotator kolom batch dan flotator kolom kontinyu :- kecerahan 4,4; 3,6 dan 3,2- yield 79,6%, 82,3% dan

80,8%.

konsistensi 0,5%, 1% dan 1,5%- nilai kecerahan 3,7; 5,4 dan

4,85.

• kinerja konsentrasi tinta residu efektif (effective residual ink concentration, ERIC)

• kehilangan filler

Beneventi, 2006).

pengaruh volume flotator kontinyu, aliran gas, aliran buburan, dan waktu tinggal buih

efisiensi penghilangan tinta, kehilangan serat (fiber loss) dan filler (ash loss).

kecepatan gas dari 4 menjadi 8 liter/menit → penghilangan tinta 75% – 85%. volume flotator dari 14,5 m3

menjadi 24 m3→ penghilangan

tinta dari 72% – 80%.

pengaruhnya terhadap tingkat kecerahan

10 10

Tujuan Penelitian

• Mengetahui pengaruh proses flotasi kolom, antara lain : • kecepatan alir udara • Konsistensi• Waktu flotasi

• Terhadap kinerja deinking :• nilai kecerahan • konsentrasi tinta residu efektif (ERIC) • yield,• kehilangan serat dan• Kehilangan filler

1111

Alat percobaan

Repulper

Flotator • diameter 94 mm • ketinggian 120 cm.

Sparger • diameter 1,27 cm, • panjang 2,54 cm, dan • Diameter lubang 0,5

m • bahan stainless steel.

Kom-

presor

flowmeter

penampung

rangka

sparger

Outlet produk

Kolom flotasi

1212

Alat percobaan

13

alat disintegrasikertas bekas

alat pembuatlembaran kertas

alat pengepresanlembaran

Bahan

• Kertas berkas perkantoran. Kertas bekas dibuat dengan mencetak “contoh cetakan” menggunakan printer laserjet HP 1102. Kertas dipotong ukuran 2 cm x 2 cm.

• NaOH,

• Na2SiO3,

• Asam Oleat,

• H2O2 ,

• CaCl21414

Tahapan percobaan

Disintegrasi

Homogenisasi

Pengujian

Bahan kimia (basis mod)

2% NaOH

2% Na2Si2O3

0,8% Asam Oleat

1% H2O2

air

Kertas bekas

(dipotong 2 cm x 2 cm)

Sampel belum

dideinking, diuji

Kecerahan, ERIC

sebagi control

t = 15 min

c = 4 %

c = divariasikan

t = 60 min

T = 40 oC

T = 40 oC

t = divariasikan

G = divariasikan

air

Dibuat hand sheet

( 5 lembar) diuji

Kecerahan, ERIC

Keterangan :

c = konsistensi buburan

T = suhu

t = waktu

G = laju udara

Udara (G)

Flotasi

Rijek (foam) diambil

untuk diuji Fiber loss,

filler loss

Disintegrasi

Homogenisasi

Flotasi

1515

Variasi Percobaan

• Variasi kecepatan alir udara– 2, 3, dan 4 Liter/menit.

• waktu flotasi– 5, 10 dan 15 menit sedangkan

• konsistensi buburan– 0,8%, 1% dan 1,5%

1616

Pengujian

Lembaran sebelum dan sesudah flotasi

• Derajat kecerahan,

• Konsentrasi tinta residu efektif (ERIC)

Rijek (buih)

• yield,

• kehilangan serat dan

• Kehilangan abu/filler.

1717

Analisis Data

Efisiensi deinking ( ) 100%B

b

BE x

B

=

Selektifitas deinking ( ) 100%E

l

REZ x

F

=

100%s bl

b

F FF x

F

−=

Selektifitas kecerahan ( ) 100%B

l

BZ x

F

=

Efisiensi ) 100%RICRIC

RICo

EE x

E

=

1818

Hasil dan Pembahasan

19

0

10

20

30

40

50

0,5% 1,0% 1,5%

E

RIC

konsistensi buburan

3 L/menit

0

10

20

30

40

0,5% 1,0% 1,5%

ER

IC

konsistensi buburan

4 L/menit

0

10

20

30

40

50

0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

ER

IC

konsistensi buburan

kec. alir 2 L/menit

5 menit

10 menit

15 menit

20 20

Pengaruh variabel proses

terhadap penurunan ERIC

flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 30,94 ppm.


terhadapefisiensi ERIC

0%

20%

40%

60%

80%

0,5% 1,5% 2,5%

Efis

ien

si E

RIC

konsistensi buburan

kec. alir 3 L/menit

0%10%20%30%40%50%60%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

Efis

ien

si E

RIC

konsistensi buburan

kec. alir 4 L/menit

0%

20%

40%

60%

80%

0,0% 1,0% 2,0%

Efis

ien

si E

RIC

konsistensi buburan

kec. alir 2 L/menit

5 menit

10 menit

15 menit

2121

flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 38,8%.


terhadapkehilangan serat

0%

5%

10%

15%

20%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

keh

ilan

gan

se

rat

konsistensi buburan

kec. alir 3 L/menit

0%

5%

10%

15%

20%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

keh

ilan

gan

se

rat

konsistensi buburan

kec. alir 4 L/menit

0%

5%

10%

15%

20%

25%

0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

keh

ilan

gan

se

rat

konsistensi buburan

kec. alir 2 L/menit

5 menit

10 menit

15 menit

2222

flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 12,3%

Pengaruh variabel proses terhadap

kehilanganabu/filler

0%

20%

40%

60%

80%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

keh

ilan

gan

ab

u

konsistensi buburan

kec. alir 2 L/menit

5 menit

10 menit

15 menit

0%

10%

20%

30%

40%

50%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

keh

ilan

gan

ab

u

konsistensi buburan

kec. alir 3 L/menit

0%

10%

20%

30%

40%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

keh

ilan

gan

ab

u

konsistensi buburan

kec. alir 4 L/menit

2323

flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 33,4%


Yield

60%65%70%75%80%85%90%95%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

yie

ld

konsistensi buburan

kec. alir 2 L/menit

5 menit

10 menit

15 menit

75%

80%

85%

90%

95%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

yie

ld

konsistensi buburan

kec. alir 3 L/menit

80%

82%

84%

86%

88%

90%

92%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

yie

ld

konsistensi buburan

kec. alir 4 L/menit

2424

Chaiarreikij dkk. (2000) → 82,3% (> 6 L/menit, 6 menit) flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 82,8%,


B

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

B

Konsistensi buburan

kecepatan alir 2 L/menit

5 menit

10 menit

15 menit

0,0

1,0

2,0

3,0

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

B

Konsistensi buburan


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

B

Konsistensi buburan


2525

• Chaiarreikij dkk. (2000) → 3,7 ; 5,4; dan4,85 berturut turut untuk konsistensi0,5%, 1% dan 1,5%.

• flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 0,11,


efisiensi deinking

0,0%

2,0%

4,0%

6,0%

8,0%

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

efis

ien

si d

ein

kin

g

konsistensi buburan

kec. alir 2 L/min

5 menit

10 menit

15 menit

0,0%

1,0%

2,0%

3,0%

4,0%

0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

efis

ien

si d

ein

kin

g

konsistensi buburan

kec. alir 3 L/min

0,0%

2,0%

4,0%

6,0%

0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

efis

ien

si d

ein

kin

g

konsistensi buburan

kec. alir 4 L/min

2626

Chaiarreikij dkk. (2000) → 4,71% (> 6 L/menit, 6 menit) flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 0,13%,


selektifitaskecerahan

0%10%20%30%40%50%60%

0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%sele

ktif

itas

ke

cera

han

konsistensi buburan

kec. alir 2 L/min

5 menit

10 menit

15 menit

0%

5%

10%

15%

20%

0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%sele

ktif

itas

ke

cera

han

konsistensi buburan

kec. alir 3 L/min

0%

10%

20%

30%

40%

0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%sele

ktif

itas

ke

cera

han

konsistensi buburan

kec. alir 4 L/min

2727



selektifitasdeinking

0,0%

1,0%

2,0%

3,0%

4,0%

5,0%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

sele

ktif

itas

de

inki

ng

konsistensi buburan

kec. alir 2 L/menit

5 menit

10 menit

15 menit

0,0%

1,0%

2,0%

3,0%

4,0%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

sele

ktif

itas

de

inki

ng

konsistensi buburan

kec. alir 3 L/menit

0,0%

1,0%

2,0%

3,0%

0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

sele

ktif

itas

de

inki

ng

konsistensi buburan

kec. alir 4 L/menit

2828


Kesimpulan

• Penurunan ERIC tertinggi pada percobaan ini diperoleh padakondisi konsistensi buburan 0,8% dan kecepatan alir udara 2 L/menit selama 15 menit dengan nilai penurunan ERIC sebesar 46,40 ppm.

• Efisiensi ERIC hasil percobaan yang lebih baik diperoleh padakondisi konsistensi 0,8% dan kecepatan alir 2 L/menit danwaktu flotasi 15 menit dengan nilai efisiensi ERIC sebesar 74,86%

• Kehilangan serat terkecil selama proses flotasi padapercobaan ini didapatkan pada konsistensi buburan 1,5% dankecepatan alir 2 L/menit. Kehilangan serat yang diperolehpada kondisi tersebut sebesar 7,37% setelah 5 menit.

2929

Kesimpulan

• Nilai kehilangan abu/filler paling sedikit yang diperoleh dalampercobban ini adalah 12,70% pada proses flotasi 5 menit. Hasil tersebut diperoleh pada konsistensi buburan 1,5% dankecepatan alir 4 L/menit.

• Perolehan yield yang terbaik pada percobaan ini adalahmenggunakan kecepatan alir udara 2 L/menit pada konsistensibuburan 1,5% selama 5 menit. Yield yang diperoleh padakondisi proses flotasi tersebut adalah 89,89%.

• Percobaan menunjukkan bahwa nilai kenaikan kecerahanterbaik diperoleh pada konsistensi buburan 1,5% dankecepatan alir udara sebesar 2 L/menit dengan flotasi selama15 menit yaitu 4,65%.

3030

Kesimpulan

• Efisiensi deinking hasil percobaan yang lebih baik diperolehpada kondisi konsistensi 1,5% dan kecepatan alir 2 L/menitdan waktu flotasi 15 menit dengan nilai efisiensi deinking 5,88%.

• Nilai selektifitas kecerahan tertinggi sebesar 54,03% diperolehpada konsistensi 1,5% dan kecepatan alir udara 2 L/menitselama 15 menit.

• Nilai selektifitas deinking terbaik diperoleh pada konsisikonsistensi buburan 1,5% dan kecepatan aliran 2 L/menitselama 15 menit dengan nilai 4,10%.

3131

Saran

• Disarankan untuk mempelajari penggunaan media porous/sparger yang lebih besar ataumenambah jumlah sparger agar mendapatkankinerja yang lebih baik

3232

Terimakasih

33

kinerja flotasi kolom multifase rejim gelembung untuk proses …bbpk.go.id/files/agenda/12. kinerja...

Documents