laporan resm1 filtrasi

LAPORAN RESMI

MATERI : FILTRASI

KELOMPOK : 8 / SELASA

ANGGOTA : 1. LINDA ALIFFIA YOSHI (21030110141033)

2. AGUNG KURNIA YAHYA (21030110141049)

3. BAGUS WAHYU M. (21030110141090)

LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN RESMI

LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

Materi

: Filtrasi

(21030110141033)

Kelompok : 8 / Selasa

Anggota : 1. LindaAliffia Yoshi

2. Agung Kurnia Yahya (21030110141049)

3. Bagus Wahyu M. (21030110141090)

Semarang, 7Juni 2013

Mengesahkan,

Dosen Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Bakti Jos, DEA

NIP. 19600501 198603 1 003

ii

INTISARI

Operasi filtrasi merupakan suatu unit operasi yang banyak digunakan di industri.

Tujuan dari percobaan ini adalah dapat melaksanakan operasi filtrasi baik pada tekanan

tetap maupun kecepatan tetap; dapat melaksanakan operasi pencucian, dapat menentukan

harga-harga konstanta filtrasi secara grafik dan dapat menentukan waktu operasi filtrasi

yang optimum.

Operasi filtrasi dengan plate and frame filter yang terdiri dari dua periode, yaitu

pembentukan cake dan periode pencucian. Filtrasi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu

filtrasi pada tekanan tetap dan filtrasi pada kecepatan tetap.

Respon yang diamati adalah waktu dan volume filtrate. Prosedur percobaan ada lima

tahap yaitu cek kebocoran filter press, operasi filtrasi, operasi pencucian, mengukur

densitas dan viskositas slurry dan membuat larutan seri. Sedangkan bahan yang

disiapkan yaitu tepung 2%w dalam 20 L air dan 2 gram pewarna.

Pada percobaan diperoleh bahwa semakin lama waktu operasi filtrasi maka volume

filtrate yang didapat semakin sedikit,karena jumlah cake yang tertahan di filter cloth

semakin banyak. Pada operasi pencucian diperoleh bahwa semakin lama waktu, volume

filtrate mengalami kenaikan sedikit demi sedikit sampai terjadi kenaikan yang drastis. Hal

tersebut disebabkan cake yang tertahan di filter cloth terlarut perlahan-lahan sehingga

volume filtrate mengalami kenaikan sampai terjadi kenaikan drastis. Berdasarkan

perhitungan, waktu optimum pada operasi filtrasi dan pencucian jauh lebih lama

dibanding waktu operasi yang sebenarnya, sehingga akan berpengaruh terhadap filtrate

yang dihasilkan.

Dapat disimpulkan bahwa semakin lama waktu operasi filtrasi maka semakin kecil

volume filtrate yang keluar. Semakin lama waktu operasi pencucian maka volume filtrate

relative konstan. Waktu optimum pada operasi filtrasi dan operasi pencucian lebih besar

dibanding waktu operasi yang dilakukan. Lakukan pengecekan terhadap alat sehingga

dipastikan tidak ada kebocoran. Filter cloth yang digunakan hendaknya dipasang dengan

benar agar tidak bocor saat operasi dilakukan. .

iii

SUMMARY

Filtration operation is a unit operation that widely used in industry. The purposes of

this experiment are to do the operation in both constant pressure and velocity of filtration;

able to do the washing operation, to determine the filtration constants from graphic and able

to determine the optimum time of filtration operation. Filtration using a plate and frame filter consist of two periods, namely the formation

of cake and washing period. Filtration can be done with two methods , which are filtration

at constant pressure and filtration at a constant velocity.

The responses of the experimental are time and filtrate volume. There are five

experimental procedures that are checks leaks in filter press, filtration operation, washing

operation, measure the density and vicosity of the slurry, and make the series solution. The

materials that are prepared are flour 2% w in 20 L of water and 2 grams of colourant. In the experiment, i t i s shown that the longer filtration operation time, filtrate

volume are decreased, because of the amount of cake that are retained in the filter cloth

more much. The longer washing operation time, filtrate volume has increased little by little until there is a drastic increase. This is due to retained in the filter cloth dissolved slowly so

that the filtrate volume filtrate volume has increased until there is a drastic increase. Based on

the calculations, the optimum time to filtration and washing operation is much longer than

the actual operating time, so that will affect the resulting filtrate.

It can be concluded that the longer filtration operation time, the filtrate volume are

decreased. The longer washing operation time, the filtrate volume is relatively constant.

Optimum time in the filtration operation and washing operations is greater than the time of

surgery performed. Make sure to check on the equipment so that there is no leakage. Filter

cloth should be placed properly installed so as not to leak when the operation is performed.

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan

anugerah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan resmi berjudul

“Filtrasi”. Laporan ini disusun sebagai kelengkapan tugas mata kuliah praktikum Operasi

Teknik Kimia.

Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dan kerja sama dari

berbagai pihak maka laporan resmi ini tidak akan dapat terselesaikan. Oleh karena

itu dalam kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Bakti Jos, DEA selaku Dosen Pembimbing Praktikum Unit Operasi

Teknik Kimia - Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro

Semarang tahun 2013.

2. Asisten Laboratorium Unit Operasi Teknik Kimia, Jurusan Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Diponegoro Semarang tahun 2013.

Penyusun memohon maaf jika dalam penyusunan laporan resmi ini masih terdapat

kekeliruan. Untuk itu, segenap kritik dan saran yang membangun sangat penyusun

harapkan. Semoga laporan resmi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Semarang, 7 Juni 2013

Penyusun

v

DAFTAR ISI

Halaman Judul ...................................................................................................................... i

Halaman Pengesahan ........................................................................................................... ii

Intisari ................................................................................................................................ iii

Summary ............................................................................................................................ iv

Kata Pengantar ..................................................................................................................... v

Daftar Isi ............................................................................................................................. vi

Daftar Gambar ................................................................................................................... vii

Daftar Tabel ...................................................................................................................... viii

BAB 1 Pendahuluan .......................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1

1.2 Masalah ........................................................................................................... 1

1.3 Tujuan ............................................................................................................. 1

1.4 Manfaat ........................................................................................................... 1

BAB 2 Tinjauan Pustaka ................................................................................................... 2

2.1 Pengertian ....................................................................................................... 2

2.2 Perhitungan ..................................................................................................... 2

BAB 3 Pelaksanaan Percobaan ......................................................................................... 6

3.1 Bahan dan Alat yang Digunakan ..................................................................... 6

3.2 Variabel .......................................................................................................... 6

3.3 Gambar Alat Utama ........................................................................................ 6

3.4 Respon ............................................................................................................ 7

3.5 Data yang Dibutuhkan ..................................................................................... 7

3.6 Prosedur Percobaan ......................................................................................... 7

BAB 4 Hasil Percobaan dan Pembahasan .......................................................................... 9

4.1 Hasil Percobaan ............................................................................................... 9

4.2 Pembahasan .................................................................................................. 11

BAB 5 Penutup ............................................................................................................... 14

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 14

5.2 Saran ............................................................................................................. 14

Daftar Pustaka ..................................................................................................................... 15

Lampiran

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Grafik d/dv vs v .................................................................................................. 4

Gambar 3.1 Skema rangkaian alat filtrasi ......................................................................... 6

Gambar 4.1. Grafik hubungan volume filtrat (V) terhadap waktu (θ) pada operasi filtrasi ...... 11

Gambar 4.2. Grafik hubungan volume filtrate (v) terhadap waktu (θ)

pada operasi pencucian ..................................................................................... 11

vii

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1 Pengaruh Waktu terhadap Volume Filtrat pada operasi filtrasi ............................ 9

Tabel IV.2 Pengaruh Waktu terhadap Volume Filtrat pada operasi pencucian ....................... 10

viii

FILTRASI

LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA 1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Operasi filtrasi merupakan suatu unit operasi yang sangat luas penggunaannya di

industri, antara lain industri gula tebu, pembuatan pigmen produk, contoh : industri

minyak bumi dan lain-lain. Terutama industri yang memerlukan pemisahan zat padat dan

zat cairnya. Dalam hal ini produk yang diamati dapat berupa filtrate cake atau keduanya.

Dalam operasi filtrasi perlu diketahui harga specific cake resistance dan volume filtrate

yang ekuivalen dengan tahanan medium filtrat.

1.2 Rumusan Masalah

Dalam operasi filtrasi akan dilakukan filtrasi slurry. Operasi filtrasi akan

memisahkan zat cair dari impuritas yang berupa zat padat. Dalam operasi filtrasi

diperlukan mengetahui harga specific cake resistance, volume filtrate ekuivalen dan

tahanan medium filtrate yang diperoleh dari data-data empiris percobaan.

1.3 Tujuan

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.

1.4 Manfaat

1. Mahasiswa dapat merakit dan membongkar alat percobaan filtrasi.

2. Mahasiswa dapat melakukan proses filtrasi dengan baik.

3. Mahasiswa dapat mengetahui waktu operasi optimum.

FILTRASI


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian

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 dilakuka n dengan dua cara, yaitu filtrasi pada tekanan tetap dan filtrasi pada

kecepatan tetap. Di dalam filtrasi tekanan tetap, tekanan yang digunakan selama filtrasi

berubah-ubah untuk mendapatkan kecepatan filtrasi yang tetap.

2.2 Perhitungan filtrasi

∆𝑃 𝑔𝑐

𝐿=

180 1−ɵ µ𝑉𝑠

ɵ3 𝐷𝑝2 ……………………………..………………. (1)

∆P = penurunan tekanan melalui kuwih

L = tebal cake

Э = 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

−∆𝑃 𝑔𝑐

𝐿=

5 1−ɵ 12µ𝑉𝑠𝑆𝑜2

ɵ3………………………………………..….(3)

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

A = luas permukaan filtrasi

𝑉𝑠 = −∆𝑃 [𝑔𝑐]ɵ3

𝑆𝐿µ𝑆𝑜3(1−ɵ)2=

1𝑑𝑉

𝐴𝑑ɵ………....…………………………….…….. (4)

Persamaan neraca bahan :

𝐿𝐴 = −ɵ 𝜌𝑠 = 𝑊(𝑣 + ϶𝐿𝐴)…………………………..………………... (5)

ρs = densitas zat padat dalam cake

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

v = volume filtrat yang ditampung

FILTRASI


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 :

1𝑑𝑣

𝐴𝑑ɵ=

−∆𝑃 𝑔𝑐 ϶−3

𝑠𝑤𝑣 µ

𝐴𝜌 𝑠3[1−϶]𝑆𝑜2=

−∆𝑃 𝑔𝑐µ𝛼𝑤𝑣

𝐴

……………………………….… (6)

𝛼 = 𝑆 1 − ɵ 𝑆𝑜2

𝜌𝑠ɵ3= 𝑡𝑎𝑕𝑎𝑛𝑎𝑛 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑠𝑒

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

menjadi : 1𝑑𝑣𝐴𝑑ɵ

= −∆𝑃 𝑔𝑐µ[𝛼𝑤𝑣+𝑅𝑀]

𝐴

………….………………………………... (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 :

𝑣𝑑𝑣

𝐴𝑑ɵ=

−∆𝑃 𝑔𝑐µ𝛼𝑤𝑣 [𝑣+𝑣𝑒]

𝐴

…………………..……………………………… (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 :

ʃ 𝑣 + 𝑣𝑒 = ʃ𝑔𝑐𝐴𝑧 −∆𝑃 𝑑𝜃

𝜇𝛼𝑤

𝑣2

2+ 𝑣. 𝑣𝑒 =

𝑔𝑐𝐴𝑧 −∆𝑃 𝑑𝜃

𝜇𝛼𝑤

𝜃 = 𝜇𝛼𝑤 [

1

2𝑣2+𝑣.𝑣𝑒]

𝑔𝑐𝐴2[−∆𝑃]………….……………………………………..…….. (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 :

𝑑𝜃

𝑑𝑣=

𝛼𝜇𝑤 (𝑣+𝑣𝑒)

𝑔𝑐𝐴2[−∆𝑃] …………………………………………………….(10)

Jika –ΔP konstan, maka grafik dθ/dv vs V merupakan garis lurus dengan :

𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 = 𝜇𝛼𝑤

𝑔𝑐𝐴2[−∆𝑃]

𝑣𝑒 = 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡

𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒

FILTRASI


Gambar II.1 Grafik d/dv vs v

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

menjadi:

−𝐷𝑝 =𝜇𝛼𝑤

𝑔𝑐𝐴2

𝑑𝑣

𝑑𝜃[𝑣𝑣𝑒]……...………..……………………………..(11)

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

𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 =𝜇𝛼𝑤

𝑔𝑐𝐴2

𝑑𝑣

𝑑𝜃

𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡 =𝜇𝛼𝑤

𝑔𝑐𝐴2

𝑑𝑣

𝑑𝜃 𝑣𝑒

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

𝜃𝑠 = 𝜃 + 𝜃1

= 𝜇𝛼𝑤[0.5𝑣2 + 𝑣 + 𝑣𝑒]

𝑔𝑐𝐴2[−∆𝑃]+ 𝜃1

𝜃𝑠

𝑣=

𝜇𝛼𝑤[0.5𝑣2 + 𝑣𝑒]

𝑔𝑐𝐴2[−∆𝑃]+

𝜃1

𝑣

Supaya ɵ optimum

𝑑[𝜃𝑠𝑣 ]

𝑑𝑣= 0

FILTRASI


𝑑[𝜃𝑠𝑣 ]

𝑑𝑣=

𝜇𝛼𝑤

𝑔𝑐𝐴2[−∆𝑃]

𝜃1

𝑣2= 0

𝑣2 =2𝜃1𝑔𝑐𝐴2[−∆𝑃]

𝜇𝛼𝑤

FILTRASI


BAB 3

METODE PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan

Alat yang digunakan

Tangki kolom

Stopwatch

Timbangan

Viscometer astwald

Gelas ukur

Bahan yang digunakan

Air

Tepung

Pewarna

3.2 Variabel

Waktu tiap 10 detik

3.3 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. Tangki penampung filtrat.

3. Stopwatch.

4. Timbangan.

Gambar 3.1 Skema rangkaian alat filtrasi

FILTRASI


3.4 Respon

Waktu dan volume filtrat

3.5 Data yang dibutuhkan

1. Waktu

2. Volume filtrat

3. Densitas dan viskositas slurry dan air

3.6 Prosedur Percobaan

3.6.1. Cek kebocoran filter

1. Mengukur luas efektif dan 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.

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.

3.6.2. Operasi Filtrasi

1. Buat slurry 2% berat tepung terigu dalam 20 liter 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.

FILTRASI


3.6.3. 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 filtrasi.

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.

3.6.4. Mengukur densitas dan viskositas slurry

Keterangan

Ɣs = viskositas slurry

Ɣa = 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 (misal titik a).

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

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

4. Catat waktu tempuh.

5. Hitung viskositas cairan dengan rumus diatas.

3.6.5. 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 pengenceran.

FILTRASI


BAB 4

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

A = 8904 cm2

Ρslurry = 1,92 gr/ml

µslurry = 0,00958 gr/cm detik

αfiltrasi = 5,08x109

Vefiltrasi = 89,11779

αpencucian = 5,786x109

Vepencucian = 14199,75

Tabel IV.1 Pengaruh Waktu terhadap Volume Filtrat pada Operasi Filtrasi

(det) d V (ml)

x

dV d/ dV

y

xy x2

10 0 320 0 0 102400

20 10 320 0 0 0 102400

30 10 250 70 0.142857 35.71429 62500

40 10 240 10 1 240 57600

50 10 220 20 0.5 110 48400

60 10 230 10 1 230 52900

70 10 250 20 0.5 125 62500

80 10 240 10 1 240 57600

90 10 210 30 0.333333 70 44100

100 10 200 10 1 200 40000

110 10 230 30 0.333333 76.66667 52900

120 10 230 0 0 0 52900

130 10 250 20 0.5 125 62500

140 10 250 0 0 0 62500

150 10 200 50 0.2 40 40000

160 10 220 20 0.5 110 48400

170 10 150 70 0.142857 21.42857 22500

180 10 140 10 1 140 19600

190 10 130 10 1 130 16900

200 10 110 20 0.5 55 12100

210 10 90 20 0.5 45 8100

220 10 80 10 1 80 6400

230 10 110 30 0.333333 36.66667 12100

240 10 120 10 1 120 14400

250 10 110 10 1 110 12100

260 10 120 10 1 120 14400

270 10 150 30 0.333333 50 22500

FILTRASI


280 10 120 30 0.333333 40 14400

290 10 160 40 0.25 40 25600

300 10 200 40 0.25 50 40000

310 10 210 10 1 210 44100

320 10 150 60 0.166667 25 22500

330 10 150 0 0 0 22500

340 10 140 10 1 140 19600

350 10 130 10 1 130 16900

360 10 150 20 0.5 75 22500

370 10 160 10 1 160 25600

380 10 60 100 0.1 6 3600

Tabel IV.2 Pengaruh Waktu terhadap Volume Filtrat pada Operasi Pencucian

(det) d V (ml)

x

dV d/ dV

y

xy x2

10 0 260 0 0 67600

20 10 250 10 1 250 62500

30 10 260 10 1 260 67600

40 10 250 10 1 250 62500

50 10 250 0 0 0 62500

60 10 260 10 1 260 67600

70 10 240 20 0.5 120 57600

80 10 250 10 1 250 62500

90 10 210 40 0.25 52.5 44100

100 10 230 20 0.5 115 52900

110 10 190 40 0.25 47.5 36100

120 10 210 20 0.5 105 44100

130 10 250 40 0.25 62.5 62500

140 10 260 10 1 260 67600

150 10 220 40 0.25 55 48400

160 10 230 10 1 230 52900

170 10 240 10 1 240 57600

180 10 240 0 0 0 57600

190 10 300 60 0.16666

7

50 90000

200 10 290 10 1 290 84100

210 10 300 10 1 300 90000

220 10 340 40 0.25 85 115600

230 10 360 20 0.5 180 129600

240 10 340 20 0.5 170 115600

250 10 370 30 0.33333

3

123.3

333

136900

260 10 330 40 0.25 82.5 108900

270 10 350 20 0.5 175 122500

280 10 410 60 0.16666

7

68.33

333

168100

FILTRASI


4.1 Hubungan Antara Volume Filtrat (V) dengan Perubahan Waktu (θ) pada Operasi

Filtrasi

Operasi filtrasi adalah pemisahan zat cair dari zat padat dimana keduanya tidak

saling melarut. Pemisahan partikel padat dari suatu fluida dapat dilakukan dengan

melewatkannya pada medium filter dimana fluida mengalir melalui medium dan partikel

padat tertahan. Pada percobaan filtrasi ini dilakukan pengamatan tentang hubungan antara

perubahan waktu dengan volume filtrat (v) yang dihasilkan. Hasil percobaan filtrasi

menunjukkan bahwa secara garis besar seiring bertambahnya waktu, volume filtrat

semakin sedikit. Hal ini dikarenakan jumlah cake yang dan dibutuhkan waktu yang lama

supaya filtrat dapat menembus filter cloth.

4.2 Hubungan Antara Volume Filtrat (V) dengan Perubahan Waktu (θ) pada Operasi

Pencucian

0

100

200

300

4001

0

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

11

0

12

01

30

14

0

15

0

16

0

17

0

18

0

19

0

20

0

21

0

22

0

23

0

24

02

50

26

0

27

0

28

0

29

0

30

0

31

0

32

0

33

0

34

0

35

0

36

0

37

03

80

Vo

lum

e Fi

ltra

t (m

l)

Waktu (detik)

Gambar 4.1 Hubungan Volume Filtrat vs Waktu pada Operasi Filtrasi

0

100

200

300

400

500

10 20 30 40 50 60 70 80 90 10

0

11

0

12

0

13

0

14

0

15

0

16

0

17

0

18

0

19

0

20

0

21

0

22

0

23

0

240

25

0

26

0

27

0

28

0

Vo

lum

e Fi

ltra

t (m

l)

Waktu (detik)

Gambar 4.2 Hubungan Volume Filtrat vs Waktu pada Operasi

Pencucian

FILTRASI


Operasi pencucian bertujuan untuk mengambil impuritas berupa zat warna yang

menempel pada cake menggunakan air pencuci. Operasi pencucian dimaksudkan agar

impuritas yang terambil sebanyak mungkin. Pada grafik diatas nampak bahwa seiring

bertambahnya waktu, volume filtrat sedikit demi sedikit bertambah. Hal ini disebabkan

karena impuritas yang tertahan di filter cloth sedikit demi sedikit terbawa filtrat keluar

filter cloth, sehingga tidak terdapat kenaikan volume filtrat secar drastis. Salah satu

parameter keberhasilan operasi pencucian adalah volume filtrat yang dihasilkan sudah

jernih. Penghentian operasi pencucian adalah ketika filtrat sudah berwarna jernih dan

terjadi kenaikan volume filtrat secara drastis.

4.3 Waktu Optimum Operasi Filtrasi dan Operasi Pencucian

Semakin besar tebal cake maka volume filtrat yang dihasilkan akan semakin

sedikit. Sehingga waktu operasi pun semakin tebal, begitu pula sebaliknya untuk proses

pencucian. Dihitung dengan persamaan:

s = slope ( 1/2 V2 + Ve . V ) +

Waktu optimum berdasarkan perhitungan untuk operasi filtrasi adalah 384,33s,

sedangkan waktu optimum untuk operasi pencucian adalah 184,139s. Pada saat

percobaan waktu operasi filtrasi adalah 380 dan operasi pencucian dibutuhkan

280 . Terdapat selisih waktu yang berdampak pada kualitas filtrat yang dihasilkan

pada operasi filtrasi. Filtrat belum seluruhnya terfiltrasi dengan sempurna. Pada

operasi pencucian waktu operasi yang kurang dari waktu optimum menyebabkan

masih tertinggalnya cake/impuritas di filter cloth, sehingga belum sepenuhnya filter cloth

bersih dari impuritas.

4.4 Konstanta Filtrasi ( Tahanan Spesifik Cake (α) dan Volume Ekuivalen (Ve) )

a. Tahanan spesifik cake (α)

Dapat dihitung dengan persamaan:

α=𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 .𝑔𝑐 .𝐴2.(−∆𝑃)

𝜇 .𝑤

α adalah total tahanan cake spesifik. Semakin besar α yang didapatkan maka

volume filtrat pada operasi filtrasi akan semakin kecil. Karena tebalnya cake pada filter

cloth akan menyebabkan sedikitnya air menembus filter cloth. Pada operasi filtrasi

diperoleh nilai α=5,08×109

ft/lb dan pada operasi pencucian nilai α=5,786×109

ft/lb

FILTRASI


b. Volume ekuivalen (Ve)

Pada proses pencucian, volume filter akan banyak karena cake akan semakin

banyak yang terbawa air. Volume filtrat yang sering disebut Ve dihitung dengan

persamaan :

𝑑𝜃

𝑑𝑉=

𝑤 × 𝜇 × 𝛼

𝑔𝑐 × 𝐴2 × −∆𝑃 × 𝑉 + 𝑉𝑒

𝑑𝜃

𝑑𝑉=

𝑤 × 𝜇 × 𝛼 × 𝑉

𝑔𝑐 × 𝐴2 × −∆𝑃 +

𝑤 × 𝜇 × 𝛼 × 𝑉𝑒

𝑔𝑐 × 𝐴2 × −∆𝑃

Sehingga , Ve = 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡


Pada operasi filtrasi diperoleh nilai Ve=89,11779 dan pada operasi pencucian nilai

Ve=14199,75

FILTRASI


BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Semakin lama waktu operasi filtrasi, volume filtrat yang diperoleh semakin sedikit

2. Semakin lama waktu operasi pencucian volume filtrat yang diperoleh semakin

banyak

3. Waktu optimum operasi filtrasi adalah 384,036 detik dan waktu untuk operasi

pencucian adalah 284,139 detik

4. Pada operasi filtrasi diperoleh nilai α=5,08×109

ft/lb dan Ve=89,11779 dan pada

operasi pencucian nilai α=5,786×109

ft/lb dan Ve=14199,75

5.2 Saran

1. Saat memasang filter cloth pastikan tidak ada filter cloth yang terlipat diantara

plate and frame agar tidak terjadi kebocoran.

2. Sebelum melakukan operasi pencucian, pastikan tidak ada slurry yang tertinggal

dalam tangki.

FILTRASI


DAFTAR PUSTAKA

Badger, W.L and Bachero, J.L. “Introduction to Chemical Engineering.” Mc Graw Hill Book

Co. Tokyo. 1976.

Brown, G.G. “Unit Operation” Modern Asia Education. John Willey and Sons Inc. New York.

1978.

Casey,T.J. “Unit Treatment Process in Water and Waste Water Engineer.” University College

Dublin, Ireland. John Willey and Sons Ltd. 1997

Coulson, J.M and Richardson, J.F. “Chemical Engineering.” 2nd ed. Pergamon Pers : New

York. 1962.

Droste, Ronald L. 1997. “Theory and Practice of Water and Waste Water Treatment.” John

Willey and Sons, Inc. New York

Froust, A.S. “Principle of Unit Operation.” 2nd ed. John Willey and Sons Inc. New York. 1980.

Mc. Cabe, W.L and Smith, J.C. “Unit Operation of Chemical Engineering.” Mc Graw Hill

Book Co, Kogakusha Co. Tokyo. 1956. Page 393-410.

Mickley, H.S. “Applied Mathematics in Chemical Engineering.” Mc Graw Hill Co. New York.

1957.

Perry, R.H. and Green, D.W. “Chemical Engineering Handbook.” 6th ed. Mc Graw Hill Co.

1984. Chapter 19. Page 68-69.

Perry, R.H. and Chilton, C.H. “Chemical Engineering Handbook.” 5th ed. Mc Graw Hill,

Kogakusha Ltd. Tokyo.1925.

Perry, R.H. and Richardson, C.H. “Chemical Engineering Handbook.” 5th ed. Mc Graw Hill.

Kogakusha Ltd. Tokyo.1979. Page 68-69.

LEMBAR PERHITUNGAN

1. Pembuatan slurry 2% berat

V air=20000 ml

𝜌air=1,0048 gr/ml

W pewarna=2 gr

%W tepung= 𝑊 𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔

𝑊 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

2% = 𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔

𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔 +(𝜌 .𝑉)𝑎𝑖𝑟

0,02 = 𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔

𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔 +(1,0048 +20000 )𝑎𝑖𝑟

Wtepung = 4 10,12 gr

2. Pehitungan densitas dan viskositas slurry

Densitas slurry

𝜌𝑠𝑙𝑢𝑟𝑟𝑦 =45,40 − 20,72

20,72= 1,19 𝑔𝑟/𝑚𝑙

Viskositas slurry

𝜇𝑠𝑙𝑢𝑟𝑟𝑦 =25×1,19

22×1,0048× 0,008234 = 0,00958𝑔𝑟/𝑐𝑚 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

3. Perhitungan luas plate

A = n×p×l

= 16×21,5×28,5

= 9804 cm2

= 10,553 ft2

4. Perhitungan Wslurry

W = 𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔

𝑉𝑎𝑖𝑟=

410 ,12 𝑔𝑟

20000 𝑚𝑙= 0,02 𝑔𝑟/𝑚𝑙

5. Perhitungan konstanta 𝛼 dab Ve pada operasi filtrasi

𝑑𝜃

𝑑𝑉=

𝑤 × 𝜇 × 𝛼

𝑔𝑐 × 𝐴2 × −∆𝑃 × 𝑉 + 𝑉𝑒

𝑑𝜃

𝑑𝑉=

𝑤×𝜇×𝛼×𝑉

𝑔𝑐×𝐴2× −∆𝑃 +

𝑤 ×𝜇×𝛼×𝑉𝑒

𝑔𝑐 ×𝐴2× −∆𝑃 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑐, 𝑑𝑖𝑚𝑎𝑛𝑎 𝑦 =

𝑑𝜃

𝑑𝑉𝑑𝑎𝑛 𝑥 = 𝑉

A. Operasi Filtrasi

t d V (ml)

x dV

d/ dV

y xy x

2

10 0 320 0 0 102400

20 10 320 0 0 0 102400

30 10 250 70 0.1428

57

35.7142

9

62500

40 10 240 10 1 240 57600

50 10 220 20 0.5 110 48400

60 10 230 10 1 230 52900

70 10 250 20 0.5 125 62500

80 10 240 10 1 240 57600

90 10 210 30 0.3333

33

70 44100

100 10 200 10 1 200 40000

110 10 230 30 0.3333

33

76.6666

7

52900

120 10 230 0 0 0 52900

130 10 250 20 0.5 125 62500

140 10 250 0 0 0 62500

150 10 200 50 0.2 40 40000

160 10 220 20 0.5 110 48400

170 10 150 70 0.1428

57

21.4285

7

22500

180 10 140 10 1 140 19600

190 10 130 10 1 130 16900

200 10 110 20 0.5 55 12100

210 10 90 20 0.5 45 8100

220 10 80 10 1 80 6400

230 10 110 30 0.3333

33

36.6666

7

12100

240 10 120 10 1 120 14400

250 10 110 10 1 110 12100

260 10 120 10 1 120 14400

270 10 150 30 0.3333

33

50 22500

280 10 120 30 0.3333

33

40 14400

290 10 160 40 0.25 40 25600

300 10 200 40 0.25 50 40000

310 10 210 10 1 210 44100

320 10 150 60 0.1666

67

25 22500

330 10 150 0 0 0 22500

340 10 140 10 1 140 19600

350 10 130 10 1 130 16900

360 10 150 20 0.5 75 22500

370 10 160 10 1 160 25600

380 10 60 100 0.1 6 3600

Dari perhitungan least square diperoleh persamaan y = 0,00603x + 0,537343

Slope = 0,00603

Intercept = 0,537343

Menghitung α

gc = 980 m/s2 = 32,2 ft/s2

A = 9804 cm2 = 10,553 ft2

-△P= 1 atm = 2116,217 lb/ft2

W = 0,02 gr/ml = 1,249 lb/ft3

𝜇s = 0,00958 gr/cm detik = 6,42 x 10-4

lb/ft detik

𝛼 = 𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 . 𝑔𝑐 . −△P . 𝐴2

𝜇s.W

𝛼 = 0,00603 . 32,2 . 2116 ,217 . 10,5532

6,42 .10−4 . 1,249

𝛼 = 5,08 x 109 ft/lb

Menghitung Ve

Ve = 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡


Ve = 0,00603

0,0537343

Ve = 89,11779

Menghitung V

V = [2𝜃 . 𝑔𝑐 . 𝐴2 . −∆𝑃

𝜇 . 𝑊 . 𝛼]0,5

V = [2 . 38 . 32,2 . 10,5532 . 2116,217

6,42 .10−4 . 1,249 . 5,08 . 109]0,5

V = 7,21 ft3

Menghitung s

s = slope ( 1/2 V2 + Ve . V ) +

= 0,0537343 ( 1/2 7,212 + 89,1179 . 7,21 ) + 380

= 384,33 s

B. Operasi Pencucian

d V (ml)

x

dV d/ dV

y

xy x2

10 0 260 0 0 67600

20 10 250 10 1 250 62500

30 10 260 10 1 260 67600

40 10 250 10 1 250 62500

50 10 250 0 0 0 62500

60 10 260 10 1 260 67600

70 10 240 20 0.5 120 57600

80 10 250 10 1 250 62500

90 10 210 40 0.25 52.5 44100

100 10 230 20 0.5 115 52900

110 10 190 40 0.25 47.5 36100

120 10 210 20 0.5 105 44100

130 10 250 40 0.25 62.5 62500

140 10 260 10 1 260 67600

150 10 220 40 0.25 55 48400

160 10 230 10 1 230 52900

170 10 240 10 1 240 57600

180 10 240 0 0 0 57600

190 10 300 60 0.1666

67

50 90000

200 10 290 10 1 290 84100

210 10 300 10 1 300 90000

220 10 340 40 0.25 85 115600

230 10 360 20 0.5 180 129600

240 10 340 20 0.5 170 115600

250 10 370 30 0.3333

33

123.33

33

136900

260 10 330 40 0.25 82.5 108900

270 10 350 20 0.5 175 122500

280 10 410 60 0.1666

67

68.333

33

168100

Dari perhitungan least square diperoleh persamaan y = 0,000043x – 0,612

Slope = 0,000043

Intercept = 0,612

Menghitung α

𝛼 = 𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 . 𝑔𝑐 . −△P . 𝐴2

𝜇s.W

𝛼 = 0,000043 . 32,2 . 2116 ,217 . 10,5532

6,42 .10−4 . 1,249

𝛼 = 5,786 x 109 ft/lb

Menghitung Ve

Ve = 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡

𝑠𝑙𝑝𝑜𝑒

Ve = 0,612

0,000043

Ve = 14199,7

Menghitung V

V = [2𝜃 . 𝑔𝑐 . 𝐴2 . −∆𝑃

𝜇 . 𝑊 . 𝛼]0,5

V = [2 . 28 . 32,2 . 10,5532 . 2116,217

6,42 .10−4 . 1,249 . 5,789 . 109]0,5

V = 6,765 ft3

Menghitung s

s = slope ( 1/2 V2 + Ve . V ) +

= 0,000043 ( 1/2 6,7652 + 14199,7 . 6,765 ) + 280

= 284,139 s

LAPORAN SEMENTARA

Materi Praktikum : Filtrasi

Hari , Tanggal : Selasa, 7 Mei 2013

Kelompok : 8 / Selasa

Anggota : 1. Agung Kurnia Yahya

2. Bagus Wahyu Murtianto

3. Linda Aliffia Yoshi

Luas plate

A = n×p×l

= 16×21,5×28,5

= 9804 cm2

= 10,553 ft2

Pembuatan slurry 2% berat

V air=20000 ml

𝜌air=1,0048 gr/ml

W pewarna=2 gr

%W tepung= 𝑊 𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔

𝑊 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

2% = 𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔

𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔 +(𝜌 .𝑉)𝑎𝑖𝑟

0,02 = 𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔

𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔 +(1,0048 +20000 )𝑎𝑖𝑟

Wtepung = 410,12 gr

Perhitungan densitas dan viskositas

Vpicno = 25 ml

Berat picno kosong = 20,72 gr

Berat picno + air = 45,84 gr

Berat picno + slurry = 45,40 gr

Densitas air = 45,84−20,72

25 =1,0048 gr/ml

Densitas slurry

𝜌𝑠𝑙𝑢𝑟𝑟𝑦 =45,40 − 20,72

20,72= 1,19 𝑔𝑟/𝑚𝑙

t air = 22 s

t slurry = 25 s

Viskositas air = 0,008234 gr/cm detik

Viskositas slurry

𝜇𝑠𝑙𝑢𝑟𝑟𝑦 =25×1,19

22×1,0048× 0,008234 = 0,00958𝑔𝑟/𝑐𝑚 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Perhitungan Wslurry

W = 𝑊𝑡𝑒𝑝𝑢𝑛𝑔

𝑉𝑎𝑖𝑟=

410 ,12 𝑔𝑟

20000 𝑚𝑙= 0,02 𝑔𝑟/𝑚𝑙

Operasi Filtrasi

(det) V (ml) (det) V (ml)

10 320 190 130

20 320 200 110

30 250 210 90

40 240 220 80

50 220 230 110

60 230 240 120

70 250 250 110

80 240 260 120

90 210 270 150

100 200 280 120

110 230 290 160

120 230 300 200

130 250 310 210

140 250 320 150

150 200 330 150

160 220 340 140

170 150 350 130

180 140 360 150

Operasi Pencucian

(det) V (ml) (det) V (ml)

10 260 150 220

20 250 160 230

30 260 170 240

40 250 180 240

50 250 190 300

60 260 200 290

70 240 210 300

80 250 220 340

90 210 230 360

100 230 240 340

110 190 250 370

120 210 260 330

130 250 270 350

140 260 280 410

Larutan seri 3 x

Semarang, 7 Mei 2013

Praktikan Asisten

( Yahya. ) ( Bagus ) ( Linda ) Conny Dewita U.

DIPERIKSA

KETERANGAN

TANDA TANGAN NO TANGGAL

laporan resm1 filtrasi

Documents