BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangFiltrasi merupakan pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida melalui medium penyaring, dimana zat padat tersebut tertahan. Operasi filtrasi dijalankan untuk memisahkan bahan-bahan sehingga diperoleh bahan yang diinginkan berupa padatan atau cairan dan bahkan kedua-duanya. Operasi filtrasi sangat diperlukan dalam industri kimia terutama industri kimia yang menghasilkan campuran padat-cair. Namun, setiap industri memerlukan jenis filter yang berbeda sesuai dengan kebutuhan dari masing-masing industri bergantung dari bahan yang akan difiltasi.Oleh karena banyaknya ragam bahan yang difiltrasi dan bermacam kondisi operasi, maka jenis filter pun dapat dimodifikasi. Pada proses-proses pemisahan yang sulit, proses filtrasi konvesional harus didukung dengan teknologi lain agar filtrasi lebih praktis, cepat, dan kualitas produk tidak terdegradasi. Maka dari itu, perlu pemahaman khusus terhadap jenis-jenis filter yang digunakan.

1.2 TujuanAdapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :1. Memenuhi tugas yang diberikan Dosen Pengampu mata kuliah Mekanika Fluida dan Partikel2. Menjelaskan pengertian filtrasi3. Memaparkan berbagai jenis filter beserta klasifikasinya4. Menjelaskan kegunaan dari berbagai jenis filter

BAB IIPEMBAHASAN

Beberapa cara pemisahan mekanik fisik dapat diklasifikasikan menjadi sebagai berikut (Geankoplis,1993) :1.FiltrationPemisahan dapat dilakukan karena adanya media filtrasi seperti kain, kanvas, pasir. Pemilihan media filtrasi didasarkan atas :a. Jumlah padatan yang dipisahkanb. Tipe padatanc. Viskositas dari fluida2. Settling and sedimentationPada settling and sedimantation, partikel dipisahkan dari fluida dengan adanya perbedaan gaya gravitasi dan densitas dari partikel tersebut.3.Centrifugal settling and sedimentationProses pemisahan partikel dari fluida karena adanya gaya sentrifugal pada berbagai ukuran dan densitas fluida.4.Centrifugal filtrationProses pemisahan yang dilakukan dengan filtrasi tetapi gaya sentrifugal yang digunakan menyebabkan perbedaan tekanan dapat diabaikan.5.Mechanical size reduction and separationPemisahan dilakukan dengan cara mengubah diameter partikel, kemudian dipisahkan dengan ayakan.Operasi filtrasi dijalankan dengan dua cara yaitu :1.Filtrasi batchProses secara batch memerlukan waktu yang lebih lama dan memerlukan biaya yang lebih mahal.2.Filtrasi kontinuProses filtrasi secara kontinu banyak diterapkan pada industri kimia. Analisis operasi filtrasi ini dibagi dalam 3 tahap, yaitu :a.Pembentukan cakeb.Pencucian cake untuk membuang larutan c.Pelepasan cake dari filter.

2.1 Pengertian FiltrasiFiltrasi (penyaringan) adalah proses pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida tersebut melalui suatu medium penyaring atau septum (septum), dimana zat padat itu tertahan. Istilah medium penyaring dapat dikatakan juga sebagai medium berpori (filter cloth). Dalam operasi filtrasi, partikel-partikel padatan tersuspensi dalam cairan atau gas dihilangkan secara fisika atau mekanis dengan cara melewatkannya melalui medium penyaringan tersebut. Di dalam campuran zat cair, partikel-partikel padat tersuspensi dapat berupa partikel yang sangat halus, partikel tegar (rigid) atau plastis, berbentuk bulat atau beragam dan partikel agregat atau individual (diskrit).Filter medium (medium penyaring) adalah bahan padat berpori yang berfungsi menahan partikel-partikel padatan berukuran lebih besar dan meloloskan partikel padat berukuran lebih kecil dari diameter porinya bersama-sama dengan cairan. Beberapa filter medium yang sering digunakan antara lain seperti nilon, dacron cloth, kawat baja (steel mesh) gulungan baja tahan karat berbentuk koil, kain kasa dan lain-lain.Dalam industri, filtrasi ini meliputi beragam operasi mulai dari penapisan sederhana sampai separasi yang amat rumit. Fluidanya mungkin berupa zat cair atau gas, arus yang berharga mungkin fluidanya, tetapi bisa pula zat padatnya, atau bahkan kedua-duanya. Terkadang tidak ada diantara keduanya yang berharga, seperti limbah padat yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang. Dalam filtrasi industri, kandungan zat padat dapat mencapai jumlah yang sangat tinggi. Kadang- kadang umpan itu dimodifikasi dengan sesuatu cara perlakuan pendahuluan untuk meningkatkan laju filtrasi, misalnya dengan pemanasan, rekristalisasi, atau dengan menambahkan bahan penolong filtrasi (filter aid), seperti selulosa, kapur giling, atau tanah diatomea. Selain dapat membantu melancarkan proses penyaringan atau meningkatkan laju filtrasi, filter aid juga dapat dapat mempertinggi umur (life time) medium filter dan menghilangkan zat warna dan bau yang terdapat dalam cairan.Fluida mengalir melalui medium filter oleh karena adanya perbedaan tekanan yang melintas pada medium itu. Oleh karena itu, ada filter yang beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfer di sebelah hulu medium filter, dan ada yang beroperasi dengan tekanan atmosfer di sebelah hulu dan vakum di sebelah hilir. Tekanan di atas tekanan atmosfer dapat disebabkan oleh gaya gravitasi yang bekerja pada suatu kolom zat cair, oleh pompa atau blower, atau oleh gaya sentrifugal.Kebanyakan filter industri adalah filter tekanan atau filter vakum. Alat itu ada yang kontiniu dan ada pula yang tidak kontiniu, bergantung pada cara mengeluarkan zat padatnya, stedi atau terputus-putus. Pada filter tak kontiniu, aliran zat cair yang melalui piranti itu adalah kontiniu pada sebagian besar siklusnya, tetapi aliran itu harus diputus-putuskan secara periodic guna memungkinkan zat padat yang terkumpul itu dikeluarkan. Dalam filter kontiniu, pengeluaran zat padat maupun zat cair berlangsung secara kontiniu tanpa terputus selama alat itu beroperasi.

2.2 Jenis-jenis FilterBerdasarkan gaya pendorong yang digunakan, dikenal bermacam-macam filter yaitu gravity filters, plate and frame filter press dan continous rotary vacuum filters.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 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.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 BingkaiFilter 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. 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. Baik keluaran melalui saluran atau melalui keran atau klep dan pelat dilubangi atau dibuat dengan filtrat, memasuki keluaran melalui sisi pelat.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 di 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 dimulaiPencucian 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 trhough 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.Semuam 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.c. Batch Leaf FilterFilter daun mirip dengan filter pelat dan bingkai, di bagian dalamnya cake disimpan pada setiap sisi daun dan filtrat mengalir keluar melalui saluran dari saringan pembuangan air yang kasar pada daun di antara cake, daun-daun tersebut dibenamkan ke dalam suspensi.Filter daun berotasi (tipe Vallez) dimana cake lebih seragam. Filter Kelly dalam posisi terbuka. Filter tertutup dan kran masukan terbuka sehingga suspensi dapat masuk ke selongsong dengan udara yang dipindahkan dari ventilasi ke selongsong atas bagian belakang. Ventilasi dapat tertutup atau dibiarkan terbuka setelah selongsong penuh. Jika kran dibiarkan terbuka, maka kran akan membatasi aliran berlebih dan akan mengembalikan umpan yang berlebih ke tangki pengumpan sehingga dapat memberikan sirkulasi yang lebih baik antara filter daun dan untuk menjaga partikel-partikel besar dari pengendapan filtrasi dilanjutkan sampai ketebalan yang diinginkan tercapai atau filtrasi rata-rata turun secara tajam. Umpan didiamkan sebentar, saluran keluaran terbuka kemudian slurry dialirkan. Tekanan udara rendah dialirkan ke dalam tangki untuk menambahkan solution berlebih. Adanya perbedaan tekanan akan membantu menjaga cake di dalam melawan filter kain. Setelah filter kosong, tutup dapat dibersihkan atau dialiri udara berlebih untuk mengeringkan cake lebih dulu. Untuk kelebihan fluida pencuci dikeringkan pada akhir pencucian dengan cara sama seperti pada kelebihan slurry dan cake dialiri dengan udara. Tutup dibuka dan cake dibuang bertekanan udara.2.2.1 Filter Klarifikasi (Clarifying Filter)Filter ini dikenal juga sebagai filter hamparan tebal (deep bed filter), karena partikel-partikel zat padat diperangkap di dalam medium filter dan biasanya tidak ada lapisan zaat padat yang terlihat dari permukaan medium. Filter ini biasanya digunakan untuk memisahkan zat padat yang kuantitasnya kecil dan menghasilkan gas yang bersih atau zat cair yang bening, seperti minuman. Klarifikasi berbeda dengan penapisan karena pori medium filter ini jauh lebih besar dari diameter partikel harus dipisahkan. Partikel-partikel itu ditangkap oleh gaya-gaya permukaan dan dibuat tidak bisa bergerak di dalam saluran aliran, dan walaupun mengakibatkan diameter efektif saluran itu menjadi lebih kecil, namun biasanya tidak sampai menyebabkan saluran itu buntu.

Gambar 2.1 Filter Jenis Klarifikasi

2.2.2 Filter Ampas (Cake Filter)Filter ampas digunakan untuk memisahkan zat padat yang kuantitasnya besar dalam bentuk ampas atau kristal ataupun Lumpur. Biasanya filter ini diperlengkapi untuk pencucian zat padat dan untuk mengeluarkan sebanyak-banyaknya sisa zat cair dari zat padat itu sebelum zat padat itu dikeluarkan dari filter. Medium filter pada filter ini relatif lebih tipis dibandingkan dengan yang digunakan dalam medium filter klarifikasi. Pada awal filtrasi sebagian partikel padat masuk ke dalam pori medium dan tidak dapat bergerak lagi, tetapi segera setelah itu bahan itu terkumpul pada permukaan septum. Setelah periode pendahuluan yang berlangsung beberapa saat itu, zat padat itulah yang melakukan filtrasi, bukan septum lagi. Ampas itu terlihat mengumpul sampai ketebalan tertentu pada permukaan itu dan harus sewaktu-waktu dikeluarkan.

Gambar 2.2 Filter Cake

2.2.3 Filter KempaFilter ini terdiri dari seperangkat lempengan (plate) yang dirancang untuk memberikan sederetan ruang atau kompartemen dimana zat padat itu akan mengumpul. Lempengan itu ditutup dengan medium filter, seperti kanvas. Bubur umpan masuk ke dalam masing-masing komponen itu dengan tekanan. Cairannya lewat melalui kanvas dan keluar melalui pipa pengeluar, dan meninggalkan ampas (zat padat) basah di dalam ruang itu. Lempengan tersebbut ada yang berbentuk bujur sangkar atau lingkaran, dan ada yang vertikal atau horizontal.

Gambar 2.3 Filter Kempa

2.2.4 Filter Selongsong dan Daun (Sheel and Leaf Filter)Digunakan untuk penyaringan pada tekanan yang lebih tinggi daripada filter di dalam filter plat dan bingkai, serta untuk menghemat tenaga manusia, atau digunakan bila pencucian ampas harus lebih efektif, kita dapat menggunakan filter selongsong dan daun (sheel and leaf filter). Dalam model tangki horizontal, seperangkat daun disusun pada suatu rak yang dapat ditarik keluar. Pada waktu operasi, daun-daun itu terletak di dalam selongsong yang tertutup. Umpan masuk melalui sisi tangkai, sedangkan filtrat lewat melalui daun dan keluar melalui sistem pipa pembuangan.

Gambar 2.4 Filter Selongsong dan Daun (Sheel and Leaf Filter)

2.2.5 Filter Plat dan Bingkai (Plate and Frame Filter)Filter ini terdiri dari plat dan bingkai yang terpasang dengan suatu medium filter di atas sisi masing-masing plat itu. Plat tersebut mempunyai saluran yang memotong plat tersebut sehingga filtrate cairan yang bersih dapat mengalir ke bawah pada masing-masing plat tersebut. Slurry dipompakan ke dalam penekan dan mengalir melalui saluran pipa ke dalam bingkai yang terbuka sehingga slurry tersebut mengisi bingkai itu. Aliran filtrate mengalir melalui medium filter dan partikel padat membentuk sebagai cake di bagian atas sisi bingkai kain itu. Filtrat mengalir antara medium filter dan muka plat melalui saluran keluar. Proses filtrasi berlangsung sampai bingkai tersebut diisi sepenuhnya denganpartikel padat. Ketika bingkai itu telah diisi sampai penuh,maka bingkai dan plat tersebut terpisah dan cake tersebut dibuang. Kemudian filter atau saringan itu dipasang kembali dan proses filtrasi diulangi lagi.

Gambar 2.5 Plate And Frame Filter

2.2.6 Continuous Rotary Vacuum Drum FilterPenyaringan, pencucian, dan melepaskan cake merupakan suatu proses yang kontiniu. Sebuah drum ditutupi dengan suatu medium filter yang cocok. Drum tersebut berputar dan sebuah katup otomatis yang terdapat di tengah-tengah drum itu beroperasi untuk mengaktifkan proses penyaringan, pengeringan, pencucian, dan melepaskan cake yang ada di dalam siklus itu. Filtrat meninggalkan melalui poros sumbu filter (saringan) itu. Katup yang otomatis itu menyediakan saluran terpisah untuk filtrat dan mencuci cairan. Perbedaan tekanan maksimum untuk vakum filter hanya 1 atm. Jika drum tersebut terisi dalam sebuah sel, maka tekanan 1 atm tersebut dapat dipakai. Pada saat ini, proses dengan kapasitas yang besar menggunakan filter kontiniu (continuous filter). Keuntungan yang penting adalah saringannya kontiniu dan otomatis dan biaya tenaga kerja secara relatif rendah. Walaupun, memerlukan biaya modal yang relatif tinggi. Gambar 2.6 Rotary Vacuum Filter

2.2.7 Continuous Rotary Disk FilterRotary disk vacum filter ini digunakan operasi dalam skala besar serta proses kontinu. 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 Filter ini terdiri dari cakram sepusat vertikal yang menjulang pada batang pemutar horizontal. Prinsip operasi dari filter ini sama dengan prinsip operasi rotary vacuum drum filter. Tiap-tiap cakram berongga dan dilapisi dengan kain penyaring (medium filter) dan masuk ke dalam lumpur (slurry). Cake yang terbentuk dicuci, dikeringkan, ketika cakram tersebut lebih tinggi separuh dari putarannya. Proses pencucian lebih sedikit efisiensinya dibandingkan dengan tipe drum berputar (rotating drum type).

Gambar 2.7 Continuous Rotary Disk Filter2.2.8 Continuous Rotary Horizontal FilterFilter ini merupakan sebuah filter vakum dengan permukaan filter gelang yang berputar yang terbagi kepada beberapa sektor. Sebagai filter horizontal yang berputar, filter ini secara berturut-turut menerima lumpur (slurry), dicuci, dikeringkan. Efisiensi pencucian lebih bagus dibandingkan dengan filter cakram berputar (rotary disk filter). Filter secara luas digunakan dalam ekstraksi biji- bijian, pencucian pulp, dan proses yang berkapasitas besar lainnya.

Gambar 2.8 Continuous Rotary Horizontal Filter

2.3 Medium FilterSuatu medium filter (septum) pada setiap filter harus memenuhi syarat-syarat, yaitu sebagai berikut :1. Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring, dan menghasilkan filtrat yang cukup jernih.2. Tidak mudah tersumbat. 3. Harus tahan secara kimia dan kuat secara fisik dalam kondisi proses. 4. harus memungkinkan penumpukan ampas, dan pengeluaran ampas secara total dan bersih. 5. tidak boleh terlalu mahal. Dalam filtrasi industri medium filter yang banyak digunakan ialah kain kanvas, baik yang dengan anyaman kepar atau yang lain. Dalam hal ini terdapat kanvas dengan berbagai bobot dan anyaman, masing-masing untuk penggunaan tertentu. Untuk zat cair yang bersifat korosif digunakan medium filter yang lain, seperti kain wol, tenunan logam monel atau baja tahan karat, tenunan gelas atau, kertas. Kain sintetis seperti nilon, polipropilena, Saran dan Dacron juga sangat tahan secara kimia.

2.4 Bahan Pendukung FiltrasiFiltrasi zat padat yamg sangat halus, dapat membentuk ampas yang rapat dan impermeabel (tak tembus fluida), yang dapat menyumbat medium filtrasi. Untuk itu dilakukan penambahan bahan penolong filtrasi (filter aid), seperti tanah diatom, silica, perlit, selulosa kayu yang dimurnikan, atau bahan-bahan padat yang lain yang tidak bereaksi. Penambahan itu dilakukan terhadap bubur umpan sebelum difiltrasi. Penambahan bahan pebolong filtrasi ini (filter aid) dapat membantu memperlancar proses filtrasi serta mempertinggi umur dari medium filter dan dapat menghilangkan zaat warna dan bau yang terdapat dalam cairan. Cara lain dalam penggunaan bahan penolong filtrasi adalah dengan cara membuat lapisan pendahuluan, yaitu mengendapkan suatu lapisan bahan penolong filtrasi itu terlebih dahulu di atas medium filter sebelum melakukan filtrasi. Penggunaan lapisan pendahuluan ini biasanya dapat mencegah pembuntuan medium filter dan menghasilkan filtrat yang jernih.

2.5 Perlakuan Awal Sebelum Proses Filtrasi Campuran tertentu seperti suspensi, padatan lumpur, atau larutan-larutan tertentu (seperti produk bioproses) sulit difiltrasi langsung. Hal ini disebabkan campuran tersebut merupakan fluida yang sangat non-newtonian, atau karena cake yang terbentuk sangat compressible sehingga cake dapat terdeformasi menjadi lapisan yang tidak permeabel. Karena itu, umpan yang memasuki peralatan filtrasi harus dikondisikan dahulu seperti dengan pemanasan, koagulasi dan flokulasi, ataupun adsorpsi pada filter cloth.

2.5.1 PemanasanProse pemanasan adalah pretreatment umpan filter yang paling sederhana. Proses ini umumnya terbatas oleh stabilitas termal cake. Pemanasan terkadang efektif dalam pretreatment umpan filter karena pemanasan dapat mengubah karakteristik senyawa kimia menjadi bentuk tak stabil yang mudah difiltrasi. Contohnya pada campuran koloid, pemanasan dapat mengakibatkan ketidakstabilan koloid sehingga partikel koloid yang semula terdistribusi homogen menjadi terganggu ikatan kimianya, terkoagulasi membentuk agregat, dan mengendap sehingga mudah difiltrasi.

2.5.2 Koagulasi dan Flokulasi Metoda kedua adalah penambahan elektrolit untuk mendukung terjadinya koagulasi dan flokulasi. Bahan elektrolit yang biasa ditambahkan bervariasi dari asam/basa sederhana sampai bahan polielektrolit sintetik. Elektrolit sederhana menyebabkan terjadinya koagulasi-flokulasi dengan memilah-milah gaya tolak menolak elektrostatik yang terjadi antara partikel kololid. Jika gaya tolak menolak elektrostatik ini dikurangi, gaya tarik-menarik Londan-van der Walls akan mendominasi. Akibatnya koloid akan terkoagulasi menjadi partikel yang lebih besar, lebih padat (dense) dan lebih mudah difiltrasi. Asam dan basa akan mengubah pH sehingga mengubah muatan partikel. Jika muatan berkurang, partikel akan banyak terkoagulasi dan makin mudah difiltrasi. Jika muatan bertambah, partikel yang terkoagulasi sedikit dan campuran makin susah difiltrasi. Polielektrolit sintetik dapat mengurangi gaya tolak-menolak elektrostatik, mengadsorbsi dan membuat partikel beragregasi, membentuk semacam jembatan antar partikel-partikel tersebut. Dengan demikian partikel koloid akan membentuk flok-flok yang besar, agregat yang tidak begitu padat tetapi mudah difilter. Polielektrolit dapat berupa anionik, kationik, dan nonionik.

2.6 Membran IndustrialProses pemisahan merupakan salah satu aspek yang sangat penting dalam kegiatan industri. Pemisahan bertujuan untuk menghasilkan produk yang lebih murni, untuk memekatkan larutan ataupun untuk memperoleh bagian-bagian yang dipisahkan. Umumnya, proses pemisahan memerlukan energi yang cukup besar dalam operasinya. Energiyang digunakan ini berfungsi sebagai driving force pada proses pemisahan. Salah satu proses pemisahan adalah filtrasi. Filtrasi adalah proses pemisahan padat-cair melalui sebuah medium dimana cairan dapat lewat atau lolos, sedangkan padatannya akan tertahan pada media. Proses ini dibeda-bedakan berdasarkan driving force dan jenis medium yang digunakan. Medium yang sedang hangat-hangatnya digunakan adalah membran. Teknologi ini mulai dilirik para ahli karena dapat memberikan hasil pemisahan yang memuaskan.Membran yang dipakai dalam proses filtrasi mempunyai karakteristik yang spesifik terhadap bahan yang akan dipisahkan, ukuran bahan dan produk yang diinginkan. Proses membran dipilih karena dapat memisahkan zat-zat tertentu.Operasi membran diartikan sebagai proses pemisahan dua atau lebih komponen dari aliran fluida melalui suatu membran (Notodarmojo dkk., 2004). Contoh operasi membran, yaitu mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, reverse osmosis, dialisis dan Elektrodialisis.Pada Gambar 6.1 dapat dilihat, bahwa membran memisahkan material atas dasar bentuk dan ukuran molekul yang menahan komponen dari umpan yang memiliki ukuran lebih besar dari pori-pori membran dan melewatkan komponen dengan ukuran yang lebih kecil. Larutan yang terdiri atas komponen yang tertahan disebut konsentrat atau retentate dan larutan yang terdiri atas komponen yang terlewatkan (tidak tertahan) disebut permeate (Timoti, 2005).

Gambar 6.1 Prinsip Operasi Membran(Sumber : Mulder, 1996)

Pola aliran dalam operasi membran ada dua, yaitu aliran cross-flow dan aliran dead-end. Pada sistem cross-flow, aliran umpan mengalir melalui suatu membran, dengan hanya sebagian saja yang melewati pori membran untuk memproduksi permeat, sedangkan aliran pelarut atau cairan pembawa akan melewati permukaan membran sehingga larutan, koloid dan padatan tersuspensi yang tertahan oleh membran akan terus terbawa menjadi aliran balik (Notodarmojo dkk., 2004). Pada sistem dead end, seluruh dari fluida melewati membran (sebagai media filter) dan partikel tertahan pada membran, dengan demikian fluida umpan mengalir melalui tahanan membran dan tahanan penumpukan partikel pada permukaan membran. Namun, pada kasus sistem aliran dead-end penyumbatan (clogging) dan pembentukan cake pada membran lebih cepat terjadi dibandingkan dengan sistem aliran cross-flow karena akumulasi partikel pada permukaan membran akan tersapu (swept away) oleh kecepatan aliran umpan. Gambar 6.2 memperlihatkan kedua jenis aliran dalam membran tersebut.

Gambar 6.2 Aliran Dead end dan Crossflow(Sumber : Timoti, 2005)Proses filtrasi banyak dipakai di industri pada pengolahan air, baik air proses, air utilitas, maupun air limbah. Air industri ( khususnya air proses ) mempunyai spesifikasi yang tinggi karena nantinya dapat mempengaruhi produk yang dihasilkan. Spesifikasi tersebut antara lain, rendah mineral, tidak beracun, dan bebas dari mikroba. Air dengan spesifikasi tersebut bisa diperoleh dengan menggunakan medium yang dapat memisahkan partikel-pertikel yang sangat kecil ukurannya. Proses yang banyak dipilih adalah nanofiltrasi.Proses nanofiltrasi dipilih karena mempunyai beberapa keuntungan, antara lain energi operasi yang cukup rendah dan dapat memisahkan sampai ukuran nanometer. Selain itu, sudah banyak pengembang yang memproduksi membran untuk proses nanofiltrasi. Instalasi yang mudah juga merupakan salah satu keuntungan dari penggunaan nanofiltrasi.Nanofiltrasi merupakan proses khusus yang dipilih ketika proses Reverse Osmosis dan Ultra Filtrasi bukan merupakan pilihan yang tepat untuk operasi separasi. Nanofiltrasi bisa digunakan untuk beberapa jenis pemisahan seperti demineralisasi, penghilangan zat warna, dan desalinasi. Pada larutan yang terdiri solute organik; suspended solid; dan ion polyvalen, permeate yang dihasilkan mengandung ion monovalen dan berupa larutan organik dengan BM rendah seperti alkohol.Nanofiltrasi merupakan teknik yang ditemukan beberapa tahun yang lalu. Sekarang, nanofiltrasi banyak diterapkan pada proses pemurnian air, seperti pelunakan air, penghilangan warna, dan penghilangan mikropolutan.Nanofiltrasi adalah proses yang menggunakan tekanan sebagai driving force. Proses separasi didasarkan pada ukuran molekul. Membran yang digunakan dalam proses nanofiltrasi memiliki retensi yang tidak terlalu besar terhadap garam univalen.Prinsip kerja nanofiltrasiNanofiltrasi merupakan proses yang terjadi akibat perbedaan tekanan untuk memisahkan solute berukuran lebih besar dari larutan dengan menggunakan membran semipermeable. Proses ini dilakukan dengan cara mengalirkan larutan sepanjang permukaan membran dengan memanfaatkan beda tekanan. Filtrasi membran aliran crossflow menggunakan laju alir yang besar untuk meningkatkan laju permeate dan mengurangi kemungkinan terjadinya fouling. Partikel solute yang terejeksi ( misal : garam terlarut ) terpisah bersama dengan arus aliran yang keluar dan tidak terakumulasi di permukaan membrane. Pori pada membrane nanofiltrasi tidak bisa diamati dengan menggunakan mikroskop, walaupun begitu air masih bisa melewati membrane sedangkan garam multivalent dan bahan organik dengan BM rendah akan terejeksi. Sulit untuk memprediksi performansi dari membran nanofiltrasi, terutama bila terdapat lebih dari tiga macam solute dalam larutan tersebut karena rejeksi membrane dipengaruhi oleh ukuran, struktur, dan muatan dari komponen dalam larutan. Akibatnya, proses piloting sangat direkomendasikan pada aplikasi nanofiltrasi, apalagi bila hasil analisa air umpan tersedia secara lengkap.

Gambar 6.3 Nanofiltrasi

Kelebihan Nanofiltrasi1. Biaya operasi murah2. Energi yang diperlukan rendah3. Perawatan mudah4. Efisiensi ruang5. Jika ada salah satu modul yang rusak, dapat diperbaiki secara parsial (tidak akan mempengaruhi kerja secara keseluruhan)6. Ramah lingkungan 7. Mampu memisahkan partikel sampai ukuran nanometerKekurangan Nanofiltrasi1. Biaya investasi awal cukup tinggi dan lebih mudah mengalami fouling2. Perhitungan terhadap variabel yang mempengaruhi performansi membran harus cermat3. Tidak bisa memisahkan partikel solute dengan ukuran lebih kecil dari 1nm

BAB IIIKESIMPULAN

Filtrasi merupakan pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida melalui medium penyaring, dimana zat padat tersebut tertahan. Operasi filtrasi dijalankan untuk memisahkan bahan-bahan sehingga diperoleh bahan yang diinginkan berupa padatan atau cairan dan bahkan kedua-duanya.Filter medium (medium penyaring) adalah bahan padat berpori yang berfungsi menahan partikel-partikel padatan berukuran lebih besar dan meloloskan partikel padat berukuran lebih kecil dari diameter porinya bersama-sama dengan cairan.Dalam filtrasi terkadang di butuhkan perlakuan pendahuluan seperti pemanasan, pengadukan, koagulasi, flokolasi, dan penambahan filter aid. Hal ini desibabkan campuran atau larutan yang akan di filter merupakan fluida yang sangat non-newtonian, atau karena cake yang terbentuk sangat compressible sehingga cake dapat terdeformasi menjadi lapisan yang tidak permeabel. Dan penambahan filter aid di sebabkan zat padat yang akan di filter sangat halus dan dapat membentuk ampas yang rapat dan impermeabel (tak-tembus fluida), yang dapat menyumbat medium filtrasi. Untuk itu dilakukan penambahan bahan penolong filtrasi (filter aid), seperti tanah diatom, silica, perlit, selulosa kayu yang dimurnikan, atau bahan- bahan padat yang lain yang tidak bereaksi.

DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, C. J, 1983. Transport Process and Unit Operation, 2nd EditionMulder, M., 1996, Basic Principles of Membrane Technology, 2nd edition, Kluwer Academic Publisher, Hetherland.Murniza, 2011, Membran Industrial. Available at : http://www.blogger.com/sharepost.g?blogID=4861759674491703928&postID=365123566064765857&target=facebook, Diakses pada 29 April 2012Notodarmojo, S., dkk., 2004, Pengolahan Limbah Cair Emulsi Minyak dengan Proses Membran Ultrafiltrasi Dua-tahap Aliran Cross-Flow, Proc. ITB Sains & Teknologi, 1(36.A), 45-62.Tim Penyusum, 2010, Panduan Pelaksanaan LaboratoriumInstruksionalI/II, Departemen Teknik Kimia : Institut Teknologi Bandung 2010Tim Penyusun, 2011, Penuntun Praktikum Laboratorium Teknik Kimia ,. Fakultas Teknik : Universitas Riau 2011Timoti, H., 2005, Aplikasi Teknologi Membran pada Pembuatan Virgin Coconut Oil (VCO), PT. Nawapanca Adhi Cipta1

Text

Umpan

Permeat

Fasa 1

Fasa 2

Driving Force

P, C, T, E

Membran

Text

Dead-end-Filtration

Crossflow-Filtration