BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemisahan bahan dalam suatu proses industri pengolahan bahan merupakan metode yang umum digunakan. Pemisahan bahan ini dimanfaatkan untuk memperoleh bahan dengan fraksi atau bentuk dan ukuran yang diinginkan. Adapun metode umum pemisahan bahan yaitu pemisahan dengan cara mekanis dan pemisahan baha dengan cara kontak keseimbangan bahan. Perbedaan keduanya adalah pada ada tidaknya perubahan fasa bahan setelah dipisahkan. Pemisahan dengan metode mekanis merupakan pemisahan bahan dengan tetap mempertahankan fasa bahan  atau tidak mengalami perubahan fasa bahan, sedangkan pemisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan dapat mengubah fasa bahan yang dipisahkan dari fasa awalnya.

Pemisahan mekanis ini contonya adalah pengendapan, filtrasi, ekstraksi, dan sentrifugasi. Sedangkan metode pemisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan meliputi penguapan, distilasi, adsorbsi, koagulasi, dan kristalisasi. Metode ini banyak doterapkan dalam industri khususnya industri pengolahan hasil pertanian untuk memproduksi produk tertentu. Pengetahuan mengenai metode ini perlu dikuasai agar penggunaanya dalam industri dapat disesuaikan dengan kebutuhan pemisahan bahan.

Dalam industri, pemisahan bahan merupakan metode yang umum digunakan untuk memperoleh bahan dengan ukuran atau fasa yang diinginkan.  Menurut Idrial (1987) pelaksanaan pemisahan ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan beberapa gaya yaitu gaya gravitasi,  gaya sentrifugal, dan gaya kinetic yang timbul dari aliran.

Pemisahan bahan secara mekanis yaitu pengendapan, pengayakan, penyaringan (filtrasi), dan ekstraksi. Sedangkan pemisahan dengan kontak keseimbangan bahan meliputi  penguapan, distilasi, adsorbsi, koagulasi, kristalisasi, dan sentrifugasi.

Pemisahan mekanik yang pertama adalah pengayakan. Pengayakan adalah metode pemisahan bahan berdasarkan ukuran dengan menggunakan gaya gravitasi dan getaran. Ayakan dapat berbahan logam, pelat logam berlubang, kain, dll. Ukuran lubang ayakan ini berkisar antara 4 in sampai 400 mesh. Contoh pengayakan adalah pemisahan ukuran bahan pati dengan vibrating screen. Penggunaan ukuran ayakan ini tergantung dari ukuran bahan yang akan diayak (Idrial, 1987).

1 | P a g e

Filtrasi adalah metode pemisahan untuk memisahkan zat padat dari cairannya dengan menggunakan alat berpori (penyaring). Dasar pemisahan ini adalah dengan perbedaan ukuran partikel antara pelarut dan zat terlarutnya. Penyaring akan menahan zat padat denga  ukuran yang lebih besar dari pori saringan. Proses ini dilakukan dengan bahan yang berbentuk larutan cair. Hasil penyaringan disebut filtrate dan zat yang tertahan disebut residu. Contoh filtrasi adalah untuk membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula. Contoh alat  filtrasi adalahfilter press (Rahayu, 2009).

Pengendapan merupakan metode pemisahan dua bahan cair yang tidak dapat bercampur, atau  bahan cair dan bahan padat, dipisahkan dengan membiarkan bahan ini sampai pada keadaan keseimbangan di bawah pengaruh gaya gravitasi, bahan yang lebih berat akan jatuh terlebih dahulu daripada bahan yang ringan. Selain itu terdapat pula ekstraksi, yang merupakan pemisahan zat dengan larutan yang berdasarkan kepolaran dan massa jenisnya. Contohnya adalah pemisahan senyawa organic dan pelarutan air dan minyak.

Sentrifugasi adalah proses pemisahan komponen yang terdiri dari bahan cair yang tidak saling melarutkan dengan memanfaatkan gaya sentrifugal. Prinsipnya adalah dengan pemutaran objek secara horizontal pada jarak tertentu. Dengan metode ini proses pengendapan atau pemisahan bahan dapat lebih cepat dan optimum dibanding teknik biasa. Prinsip ini dapat optimum dengan memasukkan Rpm dan nilai konsentrasi yang tepat dalam alat sentrifugasi. Pada industri, contoh penggunaan metode ini adalah dalam proses pembuatan minyak kelapa. Santan yang merupakan campuran air dan minyak dapat di disentrifugasi dengan kecepatan antara 3000-3500 rpm sehingga terpisah fraksi kaya minyak (krim) dan fraksi miskin minyak (skim). Lalu krim yang diasamkan disentrifugasi lagi untuk memisahkan minyak dan bagian bagian bukan minyak.

Metode pemisahan dengan kontak keseimbangan bahan adalah sublimasi. Sublimasi adalah mentode pemisahn campuran dengan menguapkan zat padat tanpa melalui fasa cair sehingga kotoran tak menyublim akan tertinggal. Evaporasi adalah penguapan bahan pelarut untuk memperoleh zat terlarut (garam) dengan prinsip perbedaan titik didih (garam titik didih lebih tinggi sehingga akan tertinggal). Kristalisasi adalah metode emisahan untuk memperoleh zat padat yang terlarut dalam suatu larutan. Dasarnya adalah dengan prinsip kelarutan bahan dalam peelarut dan perbedaan titik beku. Contohnya adalah dalam pembuatan garam dapur dari air laut dan dalam proses pembuatan Kristal gula pasir dari nira tebu (Rahayu, 2008).

2 | P a g e

Destilasi merupakan merode pemisahan  untuk memperoleh bahan berwujud cair yang terkotori oleh zat padat lain atau bahan yang memiliki titik didih berbeda. Bahan yang dipisahkan dapat dalam bentuk larutan atau cair, tahan terhadap pemanasan, dan perbedaan titik didihnya tidak terlalu dekat. Contoh metode ini adalah dalampenyulingan minyak bumi menjadi fraksi-fraksi seperti bensin, avtur, dsb, dan juga dalam pembuatan minyak kayu putih, pemurnian parfum dari ekstrak tanaman,  serta dalam pemurnian air minum juga destilasi air laut untuk memperoleh air murni. Metode selanjutnya adalah dengan ekstraksi merupakan metode pemisahan dengan melarutkan bahan campuran dengan pelarut yang sesuai. Dasarnya adalah dengan prinsip kelarutan bahan dalam pelarut tertentu (Rahayu, 2008).

Adsorpsi merupakan metode pemisahan untuk membersihkan suatu bahan pengotor dengan penarikan bahan pengadsorpsi secara kuat sehingga menempel pada permukaan bahan pengadsorpsi. Contoh penggunaan metode ini adalah pada proses pemurnian air dari otoran renik atau mikroorganisme, dan juga dalam proses pemutihan gula yang berwarna coklat karena kotoran. Metode lainnya adalah kromatografi, yang merupakan metode pemisahan berdasrkan perbedaan kecepatan perambatan pelarut pada suatu lapisan zat tertentu dengan prinsip daya absorbs oleh bahan penyerap da volatilitas (daya penguapan). Contoh metode ini adalah kromatografi kertas untuk memisahka  tinta (Rahayu, 2008).

1.2 Rumusan Masalah

1.2.1  Apa saja klasifikasi proses pemisahan secara mekanik?

1.2.2  Apa yang dimaksud proses pemisahan secara sedimentasi dan settling?

1.2.3  Bagaimana prinsip kerja alat pemisahan sedimentasi dan settling?

1.2.4  Apa yang dimaksud dengan proses pemisahan secara sentrifugal?

1.2.5  Bagaimana prinsip kerja alat sentrifugal?

3 | P a g e

1.3 Tujuan Penulisan

1.3.1 Untuk mengetahui tentang klasifikasi proses pemisahan secara mekanik.

1.3.2 Untuk mengetahui tentang pengertian proses pemisahan secara sedimentasi dan settling.

1.3.3 Untuk mengettahui tentang prinsip kerja alat pemisahan sedimentasi dan settling.

1.3.4 Untuk mengetahui tentang pengertian proses pemisahan secara sentrifugal.

1.3.5 Untuk mengetahui tentang prinsip kerja alat sentrifugal.

4 | P a g e

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Klasifikasi proses pemisahan secara mekanik

Dalam Kimia dan teknik kimia, proses pemisahan digunakan untuk mendapatkan dua atau lebih produk yang lebih murni dari suatu campuran senyawa kimia.

Sebagian besar senyawa kimia ditemukan di alam dalam keadaan yang tidak murni. Biasanya, suatu senyawa kimia berada dalam keadaan tercampur dengan senyawa lain. Untuk beberapa keperluan seperti sintesis senyawa kimia yang memerlukan bahan baku senyawa kimia dalam keadaan murni atau proses produksi suatu senyawa kimia dengan kemurnian tinggi, proses pemisahan perlu dilakukan. Proses pemisahan sangat penting dalam bidang teknik kimia. Suatu contoh pentingnya proses pemisahan adalah pada proses pengolahan minyak bumi. Minyak bumi merupakan campuran berbagai hidrokarbon. Pemanfaatan hidrokarbon-hidrokarbon penyusun minyak bumi akan lebih berharga bila memiliki kemurnian yang tinggi. Proses pemisahan minyak bumi menjadi komponen-komponennya akan menghasilkan produk LPG, solar, avtur, pelumas, dan aspal.

Secara mendasar, proses pemisahan dapat diterangkan sebagai prosesperpindahan massa. Proses pemisahan sendiri dapat diklasifikasikan menjadi proses pemisahan secara mekanis atau kimiawi. Pemilihan jenis proses pemisahan yang digunakan bergantung pada kondisi yang dihadapi. Pemisahan secara mekanis dilakukan kapanpun memungkinkan karena biaya operasinya lebih murah dari pemisahan secara kimiawi. Untuk campuran yang tidak dapat dipisahkan melalui proses pemisahan mekanis (seperti pemisahan minyak bumi), proses pemisahan kimiawi harus dilakukan.

Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode pemisahan yang dipilih bergantung pada fase komponen penyusun campuran. Suatu campuran dapat berupa campuran homogen (satu fase) atau campuran heterogen (lebih dari satu fase). Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua atau lebih fase: padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas, gas-gas, campuran padat-cair-gas, dan sebagainya. Pada berbagai kasus, dua atau lebih proses pemisahan harus dikombinasikan untuk mendapatkan hasil pemisahan yang diinginkan.

5 | P a g e

Penyaringan adalah proses di mana partikel-partikel dipisahkan dari cairan dengan melewatkan cairan melalui bahan yang permeable. Medium saringan yang berpori adalah bahan permeable yang memisahkan partikel-pertikel dari cairan yang melaluinya, dan dikenal sebagai penyaring.

Peralatan penyaringan digolongkan berdasarkan tipe kekuatan penggerak (gravitasi, tekanan, sentrifugal, atau vakum), dengan metode pengerjaan (batch atau kontinu), dan hasil akhir yang diinginkan (filtrate dari zat padat cake). Penyaringan tekanan diinginkan untuk menangani kuantitas bahan yang besar dalam usaha mempercepat proses penyaringan.

Klasifikasi proses pemisahan secara mekanik adalah sebagai berikut :

a. Proses pemisahan secara filtrasi.

b. Proses pemisahan secara sedimentasi dan settling.

c. Proses pemisahan secara sentrifugal.

2.2 Proses pemisahan secara filtrasi

Filtrasi (penyaringan) adalah cara pemisahan campuran berdasarkan perbedaan ukuran dari partikel-partikel komponen campuran dengan menggunakan penyaring. Partikel yang mempunyai ukuran lebih kecil akan lolos saringan dan partikel yang lebih besar akan tertinggal pada saringan. Cara pemisahan dengan cara penyaringan ini dapat dilakukan untuk memisahkan padatan yang mempunyai ukuran berbeda dan untuk memisahkan padatan dengan cairan.

Pemilihan ukuran penyaring disesuaikan dengan ukuran zat-zat yang akan dipisahkan. Saringan untuk memisahkan pasir dan kerikil akan berbeda dengan saringan untuk memisahkan santan dengan ampasnya.

Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya. Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae.

6 | P a g e

Contoh : penyaringan kerikil dari pasir. Pemisahan zat-zat yang mempunyai perbedaan kelarutan juga dapat dilakukan dengan penyaringan.Misalnya memisahkan garam yang bercampur pasir, dimana garam mudah larut dalam air sedangkan pasir tidak larut. Campuran tersebut dimasukkan dalam air, garam akan larut sedangkan pasir tidak. Setelah disaring pasir akan tertinggal di kertas saring, dan air garam lolos menembus kertas saring. Zat yang tertahan di kertas saring dinamakan residu dan cairan yang dapat menembus kertas saring dinamakan filtrat.

Fluida mengalir melalui media penyaring karena perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. Penyaring dapat beroperasi pada:

o Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring.o Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring.o Vakum pada bagian bawah.

Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran cairan kristal kasar, penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair.

Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau sebentar-sebentar.Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan terakumulasi.Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.

Penyaring dibagi ke dalam tiga golongan utama, yaitu penyaring kue (cake), penyaring penjernihan (clarifying), dan penyaring aliran silang (crossflow). Penyaring kue memisahkan padatan dengan jumlah relatif besar sebagai suatu kue kristal atau lumpur. Seringkali penyaring ini dilengkapi peralatan untuk membersihkan kue dan untuk membersihkan cairan dari padatan sebelum dibuang. Penyaring penjernihan membersihkan sejumlah kecil padatan dari suatu gas atau percikan cairan jernih semisal minuman.Partikel padat terperangkap di dalam medium penyaring atau di atas permukaan luarnya. Penyaring penjernihan berbeda dengan saringan biasa, yaitu memiliki diameter pori medium penyaring

7 | P a g e

lebih besar dari partikel yang akan disingkirkan. Di dalam penyaring aliran silang, umpan suspensi mengalir dengan tekanan tertentu di atas medium penyaring.

Lapisan tipis dari padatan dapat terbentuk di atas medium permukaan, tetapi kecepatan cairan yang tinggi mencegah terbentuknya lapisan. Medium penyaring adalah membran keramik, logam, atau polimer dengan pori yang cukup kecil untuk menahan sebagian besar partikel tersuspensi. Sebagian cairan mengalir melalui medium sebagai filtrat yang jernih, meninggalkan suspensi pekatnya. Pembahasan selanjutnya, suatu penyaring ultra, unit aliran silang berisi membran dengan pori yang sangat kecil, digunakan untuk memisahkan dan memekatkan partikel koloiddan molekul besar.

2.2.1 Faktor – faktor yang mempengaruhi Filtrasi

1. Debit filtrasi (dimana debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien.)

2. Konsentrasi (konsentrasi sangat memepengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi air yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari media ata akan jadi clogging)

3. Temperature (adanya perubahan suhu dari air yang akan di filtrasi,akan menyebabkan massa jenis , viscositas akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan memepengaruhi daya tarik menarik dianatara partikel halus, sehingga terjaid perbedaan dalam ukuran besar partikel yang akan disaring.

4. Kedalaman media,ukuran dan material(pemilihan media dan ukuran merupakan keputusan penting dalam perencanaan bangunan filter. Tebal tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring. Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi,tetapi membutuhkan waktu pengaliran yang lama)

5. Tinggi muka air di atas media dan kehilangan tekanan (keadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau laju filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi di atas media akan meningkatkan daya tekan air untuk masuk ke dalam pori. Dengan muka pori yang tinggi akan meningkatkan laju filtrasi).

Untuk semua proses filtrasi, umpan mengalir disebabkan adanya tenaga dorong berupa beda tekanan, sebagai contoh adalah akibat gravitasi atau tenaga putar. Secara umum filtrasi dilakukan bila jumlah padatan dalam suspensi relatif lebih kecil dibandingkan zat cairnya. Menurut prinsip kerjanya filtrasi dapat dibedakan atas beberapa cara, yaitu:

8 | P a g e

a. Pressure Filtration

Filtrasi yang dilakukan dengan menggunakan tekanan.

b. Gravity Filtration

Filtrasi yang cairannya mengalir karena gaya berat.

c. Vacum Filtration

Filtrasi dengan cairan yang mengalir karena prinsip hampa udara (penghisapan).

2.2.2 GRAVITY FILTER 

Penyaring gravitasi umum dalam pengolahan air, di mana suatu penyaring pasir digunakan untuk menjernihkan air sebelum deionisasi dan destilasi. Medium penyaring dapat terdiri atas lapisan pasir atau cake bed, atau untuk tujuan-tujuan khusus, suatu komposisi yang mengandung asbes, serat-serat selulosa, arang aktif, tanah diatome, atau pembantu penyaring lain. Pemurnian air dalam skala kecil dapat menggunakan keramik berpori sebagai suatu medium penyaring dalam bentuk “lilin-lilin” berlubang.Cairan masuk dari sisi luar melalui keramik berpori ke dalam bagian lilin yang berlubang (kosong). Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminar. Filter ini digunakan 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

9 | P a g e

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.

Dengan melihat persyaratan ruang, metode yang efisiensi dapat disediakan.Gravitasi nutzch adalah suatu tangki berdasarkan palsu atau bejana media penyaring.Porselen nutzch dapat digunakan untuk mengumpulkan kristal-kristal steril atau pengerjaan-pengerjaan di mana bubur tidak dapat bercampur dengan logam-logam.Gravitasi nutzch bukanlah penyaring gravitasi sebenarnya, karena sering kali dioprasikan (dijalankan) di bawah tekana atau vakum.

2.2.3 Penyaring Vakum

Filtrasi vakum adalah teknik untuk memisahkan produk yang solid dari campuran reaksi pelarut atau cair. Campuran padat dan cair dituangkan melalui kertas filter dalam corong Buchner. Padat yang terperangkap oleh filter dan cairan tersebut ditarik melalui corong ke dalam labu di bawah ini, dengan ruang hampa.

Proses pemisahan dengan teknik ini sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel padatnya lebih besar dibandingkan dengan cairannya. Penyaring vakum dipakai untuk suatu ukuran besar, jarang digunakan untuk pengumpulan endapan-endapan Kristal atau penyaring steril.Penyaring vakum kontinu dapat menangani beban kotoran yang tinggi dan pada suatu basis volume, dalam hal biaya cairan yang disaring per galon murah. Dalam mengerjakan system penyaring drum kontinu, vakum dipakai untuk drum (tong) tersebut, dan cairan mengalir melalui lajur kontinu. Zat padat dikumpulkan pada akhir lajur tersebut. Perhatikan Gambar 2, pada halaman berikut.

 

2.2.4 Penyaring Tekanan

Tekanan penyaring kerangka dan penyaring lempeng merupakan yang paling sederhana dari semua penyaring tekanan, dan paling banyak digunakan. Filter ini terdiri dari seperangkat lempengan yang dirancang untuk member sederetan kompartemen untuk pengumpulan zat padat. Lempengan tersebut ditutup  dengan medium filter seperti kanvas. Slurry   umpan masuk ke dalam masing-masing  lempengan dan medium filternya dengan tekanan, cairannya lewat melalui kanvas dan  keluar melalui pipa keluaran dan meninggalkan zat padat basah di antara lempengan tersebut. Lempengan  press   yang digunakan ada yang berbentuk bujur sangkar atau  lingkaran, ada yang terletak

10 | P a g e

vertikal dan horisontal. Tetapi umumnya lempengan untuk zat padat itu dirancang dengan membuat tekukan pada permukaan lempeng, atau dalam  bentuk  plate-and-frame.

Pada desain  plate and  fram   ini, lempengan berbentuk bujur  sangkar dengan panjang sisi 6-28 in dan disusun silih berganti dengan bingkai terbuka.  Lempengan tersebut tebalnya berkisar 0,25 sampai 2 in, sedangkan bingkainya setebal  0,25 sampai 8 inci. Lempengan dan bingkai itu didudukkan secara vertikal pada rak logam dengan medium filter dipasang menutupi setiap bingkai dan dirapatkan dengan  bantuan sekrup dan rem hidraulik. Bubur umpan masuk pada satu ujung rakitan lempeng dan bingkai tersebut. Slurry   mengalir melalui saluran yang terpasang memanjang pada salah satu sudut rakitan dari sudut tersebut melalui saluran tambahan mengalir ke dalam masing-masing bingkai. Di sini zat padat itu diendapkan di atas permukaan pelat. Cairan mengalir menembus kain filter, melalui alur atau gelombang pada permukaan lempeng, sampai keluar press filtertersebut.

Sesudah filter tersebut dirakit, slurry   dimasukkan dari pompa atau tangki pendorong pada tekanan 3 sampai 10 atm. Filtrasi lalu diteruskan sampai tidak ada lagi zat cair yang keluar dan tekanan filtrasi naik secara signifikan. Hal ini terjadi bila bingkai  sudah penuh dengan zat padat sehinggga slury  tidak dapat masuk lagi. Filter itu disebut  jammed.   Setelah itu, cairan pencuci dapat dialirkan untuk membersihkan zat padat dari bahan-bahan pengotor yang dapat larut.Cake  tersebut kemudian ditutup dengan uap atau udara untuk membuang sisa zat cair tersebut sebanyak-banyaknya. Filter itu lalu dibongkar,  cake   padatnya dikeluarkan dari medium filter sehingga jatuh ke konveyor menuju tempat penyimpanan. Pada kebanyakan press filter, operasi tersebut berlangsung secara otomatis. Sampai cake   bersih, proses pencucian memakan waktu beberapa jam karena cairan pencuci cenderung mengikuti jalur termudah dan melangkahi bagian-bagian cake yang terjejal rapat. Jika cake tidak terlalu rapat, sebagian besar cairan pencuci tidak efektif membersihkan cake. Jika diinginkan pencucian sampai benar-benar bersih, biasanya dibuat sluury  lagi dengan cake yang belum tercuci sempurna. Pencucian lebih lanjut dapat menggunakan zat cair pencuci dalam kuantitas besar dan menyaringnya kembali dengan shell-and-leaf filter sehingga memungkinkan pencucian yang lebih efektif dari pada plate and frame filter. 

11 | P a g e

FLATE AND FRAME FILTER

Alat ini akan bekerja berdasarkan driving force, yaitu perbedaan, tekan. Alat ini dilengkapi dengan kain penyaring yang disebut filter cloth, yang terletak pada tiap sisi platenya.

 Plate and frame filter digunakan untuk memisahkan padatan cairan dengan media berpori yang meneruskan cairannya dan menahan padatannya. Secara umum filtrasi, dilakukan bila jumlah padatan dalam suspense relatif kecil dibandingkan zat cairnya.

1. Open Delivery Filter press

Saluran untuk slurry dan wash(pencuci) melalui satu saluran masuk dan tiap plateuntuk saluran cairannya.

2. Closed Delivery Filter Press

Memiliki beberapa saluran slurry dan wash water. Umpan slurry masuk melalui lubang saluran masuk.Filter cloth  terletak di setiap sisi frame. Tekanan diberikan terhadap slurry agar melewati filter cloth untuk dapat masuk ke dalam plate and frame filter kemudian keluar melalui lubang plate sebagai filtrat. Padatan akan terakumulasi atau tertinggal dan menempel pada cloth. Setelah beberapa lama maka ruang antara plate akan tertumpuk oleh slurry dan lama kelamaan umpan akan berhenti mengalir. Jika hal ini terjadi maka cloth harus segera dicuci.Pencucian ini dilakukan dengan menyalurkan air bersih ke dalam plate dan keluar melalui frame. Hal ini merupakan kebaikan dari proses filtrasi (Closed delivery).Berdasarkan kompresibilitasnya cake (slurry yang menempel pada cloth) dibagi menjadi dua, yakni :

a. Compressible cake

Cake akan mengalami perubahan struktur apabila mengalami tekanan sehingga ruang kosong dalam cake semakin kecil akibatnya proses penahan semakin besar dan proses filtrasi semakin sulit.

b.  Incompressible cake

Cake yang tidak mengalami perubahan jika terjadi perubahan tekanan.Pada kenyataanya kelompok ini hampir tidak ada.Tetapi tekanan yang digunakan kecil maka cake dapat dianggap incompressible cake. Untuk proses filtrasi umumnya terjadi pada beda tekanan tetap. Jika medium filter primer  telah dilapisi cake dan filtrat telah jenuh maka tekanan akan bertambah sampai maksimum. Diperlukan waktu yang optimum untuk melakukan satu kali siklus.Waktu filtrasi optimum

12 | P a g e

adalah waktu filtrasi yang diperlukan agar jumlah volume filtrat per satuan waktu maksimum, dalam filtrasi yang disebut waktu siklus adalah waktu keseluruhan yang diperlukan untuk melakukan proses filtrasi, yang merupakan :

ts= tf + t w + tp

dengan:

ts = waktu siklus

tf = waktu filtrasi sesungguhnya

tw = waktu pencucian

tp = waktu bongkar pasang

Pencucian/Washing

Optimasi jumlah air pencuci yang digunakan ke dalam slurry ditambahkan zat warna yang mempunyai sifat tidak berikatan secara permanen/kuat dengan padatannya, sehingga mudah dihanyutkan oleh air pencuci. Kadar zat warna dalam air cucian yang keluar dari filter dianalisa untuk mengetahui seberapa jauh operasi pencucian dilakukan. Pencucian dihentikan jika kadar warna dalam air cucian sudah mulai konstan. Jumlah air pencuci dicatat sebagai volume optimum.

ROTARY DISK VACUM FILTER

Rotary 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.

Prinsip kerja

Slurry yang akan disaring menempati suatu tempat (basin). Leaf dicelupkan keslurry dan mengumpulkan cake-nya pada premukaan leaf (filtrat tidak).Filtrat keluar melalui saluran keluar utama.Cake dibawa sampai ke bagian atas. Beberapa jenis lainnya:

13 | P a g e

1. Horizontal rotary vacuum filter2. Horizontal leaf filter3. Vertical leaf filter

Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Pada beberapa proses media filter membantu balok berpori (cake) untuk menahan partikel-partikel padatan di dalam suspensi sehingga terbentuk lapisan berturut turut pada balok sebagai filtrat yang melewati balok dan media tersebut.

Filtrasi biasa dilakukan pada skala laboratorium sampai slaka pilot plant/industri baik dengan cara batch maupun kontinyu.

a) Filtrasi Skala Laboratorium.

Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat yang tidak larut dalam cairan.Penyaringan menggunakan corong gelas dan kertas saring dan hasil saringan disebut filtrat.

b) Filtrasi Skala Industri

Sebelum peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya penyaring tidak berfungsi secara optimum.Fluida mengalir melalui media penyaring karena adanya perbedaan tekanan yang melalui media tersebut.penyaring dilakukan agar dapat beroperasi pada:

1) Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring.

2) Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring.

3) Dan vakum pada bagian bawah.

Tekanan di atas atmosfer dapat dilakukan dengan gaya gravitasi pada cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower,atau dengan gaya sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bias jadi tidak lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan menggunakan partikel kasar seperti pasir.

Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran cairan kristal kasar,penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair. Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau

14 | P a g e

pemisah sentrifugal.Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring terus-menerus (steady) atau hanya sebagian.Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinyu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan yang terakumulasi.

Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.

Macam- macam filter antara lain:

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 Bingkai

15 | P a g e

Filter 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 bi 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 dimulai.

Pencucian dapat dikeluarkan terpisah dari filtrat dengan menyediakan kedua keluaran bawah melalui keran dan sebuah saluran terpisah pada pojok lainnya dari pelat.

16 | P a g e

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.

Semua 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 Filter

Filter 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 tetap (tipe Sweetland), 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.

17 | P a g e

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.

Contoh : pembuatan Mg dari air laut.

d. Filter Press

Suatu  mesin  pres  bersaringan  berisi  satu  set  plat  yang  didesain  untuk menyediakan  serangkaian  ruang  atau  kompartemen  yang  didalamnya  padatan dikumpulkan.  Plat-plat  tersebut  dilingkupi  medium  penyaring  seperti  kanvas. Lumpur dapat mencapai tiap-tiap kompartemen dengan tekanan tertentu : cairan melalui  kanvas  dan  keluar  ke  pipa  pembuangan,  meninggalkan  padatan dibelakangnya.  Plat  dari  suatu  mesin  pres  bersaringan  dapat  berbentuk  persegi atau lingkaran, vertikal atau horizontal. Kebanyakan  kompartemen  padatan  dibentuk  dengan  cetakan  plat berbahan  polipropelina.  Dalam  desain  lain,  kompertemen  tersebut  dibentuk  di dalam  cetakan  plat  berbingkai  (plate-and-frame  press),  yang  didalamnya terdapat plat persegi panjang yang pada satu sisi dapat diubah-ubah. Pengoperasiannya sebagai berikut :

1. Plat  dan  bingkai  dipasang  pada  posisi  vertikal  dalam  rak  logam, dengan kain melingkupi permukaan setiap plat,dan ditekan dengan keras bersama dengan memutar skrup hidrolik.

2. Lumpur memasuki suatu sisi akhir dari rangkaian plat dan bingkai.

3. Lumpur  mengalir  sepanjang  jalur  pada  satu  sudut  rangkaian tersebut.

4. Jalur  tambahan  mengalirkan  lumpur  dan  jalur  utama  ke  dalam setiap bingkai.

5. Padatan  akan  terendapkan  di  atas  kain  yang  menutupi  permukaan plat.

6. Cairan  menembus  kain,  menuruni  jalur  pada  permukaan  plat (corrugation), dan keluar dari mesin press.

18 | P a g e

7. Setelah merangkai mesin press, lumpur dimasukkan dengan pompa atau tangki bertekanan pada tekanan 3 s.d. 10 atm.

Perawatan filtrasi harus dirawat secara kontinu agar umur pakai peralatan menjadi lebih panjang. Langkah-langkah perawatan sebagai berikut :

Media penyaring dibersihkan dengan diblower menggunakan udara sehingga partikel-partikel yang ada di pori-pori penyaring tidak menempel lagi.

Kantong penyaring untuk pembersih gas juga dibersihkan adri media padatan atau partikel.

Penyaring bercangkang dan berdaun juga dibersihkan dari debu dan karat sehingga media penyaringan tersebut akan bekerja secara optimum.

2.3 Proses Pemisahan Secara Sedimentasi dan Settling.

Sedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan (slurry) menjadi cairan beningan dan sludge (slurry yang lebih pekat konsentrasinya),

Pemisahan dapat berlangsung karena adanya gaya gravitasi yang terjadi pada butiran tersebut. Proses sedimentasi dalam industri kimia banyak digunakan ,misalnya pada proses pembuatan kertas dimana slurry berupa bubur selulose yang akan dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment),dan proeses pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula.

Proses sedimentasi dalam dunia industri dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal dengan nama thickener,sedangkan untuk skala laboratorium dilakukan secara batch. Data-data yang diperoleh dari prinsip sedimentasi secara batch dapat digunakan untuk proses yang sinambung.

Di industri aplikasi sedimentasi banyak digunakan, antara lain :

1. Pada unit pemisahan , misalnya untuk mengambik senyawa magnesium dari air laut

2. Untuk memisahkan bahan buangan dari bahan yang akan diolah, misalnya pada pabrik gula

3. Pengolahan air sungan menjadi boiler feed water.4. Proses pemisahan padatan berdasarkan ukurannya dalam clarifier dengan

prinsip perbedaan terminal velocity

19 | P a g e

Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian, yaitu slurry   dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dan supernatant adalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Foust, 1980).

Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu :

1. Cara Batch

Cara ini cocok dilakukan untuk skala laboratorium, karena sedimentasi  batchpaling mudah dilakukan, pengamatan penurunan ketinggian mudah. Mekanisme sedimentasi batch pada suatu silinder / tabung bisa dilihat pada gambar berikut :

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

Gambar di atas menunjukkan slurry awal yang memiliki konsentrasi seragam dengan partikel padatan yang seragam di dalam tabung (zona B). Partikel mulai mengendap dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum dengan cepat. Zona D yang terbentuk terdiri dari partikel lebih berat sehingga lebih cepat mengendap. Pada zona transisi, fluida mengalir ke atas karena tekanan dari zona D. Zona C adalah daerah dengan distribusi ukuran yang berbeda-beda dan konsentrasi tidak seragam. Zona B adalah daerah konsentrasi seragam, dengan komsentrasi dan distribusi sama dengan keadaan awal. Di atas zona B, adalah zona A yang merupakan cairan bening. Selama sedimentasi berlangsung, tinggi masing-masing zona berubah (gambar 9 b, c, d). Zona A dan D bertambah, sedang zona B berkurang. Akhirnya zona B, C dan transisi hilang, semua padatan berada di zona D.  Saat ini disebut critical settling point, yaitu saat terbentuknya batas tunggal antara cairan bening dan endapan (Foust, 1980).

2. Cara Semi-Batch

20 | P a g e

Pada sedimentasi semi-batch  , hanya ada cairan keluar saja, atau cairan masuk saja. Jadi, kemungkinan yang ada bisa berupa slurry yang masuk atau beningan yang keluar. Mekanisme sedimentasi semi-batch   bisa dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2. Mekanisme Sedimentasi Semi-Batch

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

3. Cara Kontinyu

Pada cara ini, ada cairan slurry yang masuk dan beningan yang dikeluarkan secara kontinyu. Saat steady state, ketinggian tiap zona akan konstan. Mekanisme sedimentasi kontinyu bisa dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3. Mekanisme Sedimentasi Kontinyu

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

21 | P a g e

D = zona partikel padat terendapkan

Kecepatan sedimentasi didefinisikan sebagai laju pengurangan atau penurunan ketinggian daerah batas antara slurry (endapan) dan supernatant (beningan) pada suhu seragam untuk mencegah pergeseran fluida karena konveksi (Brown, 1950).

Pada keadaan awal, konsentrasi slurry seragam di seluruh bagian tabung. Kecepatan sedimentasi konstan, terlihat pada grafik hubungan antara ZL dan θLmembentuk garis lurus untuk periode awal (dZ/dt=V=konstan ). Periode ini disebutfree settling, dimana padatan bergerak turun hanya karena gaya gravitasi.

Kecepatan yang konstan ini disebabkan oleh konsentrasi di lapisan batas yang relatif masih kecil, sehingga pengaruh gaya tarik-menarik antar partikel, gaya gesek dan gaya tumbukan antar partikel dapat diabaikan. Partikel yang berukuran besar akan turun lebih cepat, menyebabkan tekanan ke atas oleh cairan bertambah, sehingga mengurangi kecepatan turunnya padatan yang lebih besar. Hal ini membuat kecepatan penurunan semua partikel (baik yang kecil maupun yang besar) relatif sama atau konstan.

Semakin banyak partikel yang mengendap, konsentrasi menjadi tidak seragam dengan bagian bawah slurry menjadi lebih pekat. Konsentrasi pada bagian batas bertambah, gerak partikel semakin sukar dan kecepatan turunnya partikel berkurang. Kondisi ini disebut hindered settling.

Kondisi free settling dan hindered settling dapat diamati pada grafik hubungan antara ZL dan θL. Dimana untuk kondisi free settling ditunjukkan saat grafik masih berupa garis lurus, sedangkan saat grafik mulai melengkung merupakan kondisihindered settling.

Berdasarkan konsentrasi dan kecenderungan partikel berinteraksi, proses sedimentasi terbagi atas tiga macam:

1) Sedimentasi TIpe I/Plain Settling/Discrete particle

Merupakan pengendapan partikel tanpa menggunakan koagulan. Tujuan dari unit ini adalah menurunkan kekeruhan air baku dan digunakan pada grit chamber. Dalam perhitungan dimensi efektif bak, faktor-faktor yang mempengaruhiperformance bak seperti turbulensi pada inlet dan outlet, pusaran arus lokal, pengumpulan lumpur, besar nilai G sehubungan dengan penggunaan perlengkapan penyisihan lumpur dan faktor lain diabaikan untuk menghitung performance bak yang lebih sering disebut dengan ideal settling basin.

2) Sedimentasi Tipe II (Flocculant Settling)

22 | P a g e

Pengendapan material koloid dan solid tersuspensi terjadi melalui adanya penambahan koagulan, biasanya digunakan untuk mengendapkan flok-flok kimia setelah proses koagulasi dan flokulasi.

Pengendapan partikel flokulen akan lebih efisien pada ketinggian bak yang relatif kecil. Karena tidak memungkinkan untuk membuat bak yang luas dengan ketinggian minimum, atau membagi ketinggian bak menjadi beberapa kompartemen, maka alternatif terbaik untuk meningkatkan efisiensi pengendapan bak adalah dengan memasang tube settler pada bagian atas bak pengendapan untuk menahan flok–flok yang terbentuk.

3) Hindered Settling (Zone Settling)

Merupakan pengendapan dengan konsentrasi koloid dan partikel tersuspensi adalah sedang, di mana partikel saling berdekatan sehingga gaya antar pertikel menghalangi pengendapan paertikel-paertikel di sebelahnya. Partikel berada pada posisi yang relatif  tetap satu sama  lain dan semuanya mengendap pada suatu kecepatan yang konstan. Hal ini mengakibatkan massa pertikel mengendap sebagai suatu zona, dan menimbulkan suatu permukaan kontak antara solid dan liquid.

Jenis sedimentasi yang umum digunakan pada pengolahan air bersih adalahsedimentasi tipe satu dan dua, sedangkan jenis ketiga lebih umum digunakan pada pengolahan air buangan.

Aplikasi utama dari sedimentasi pada instalasi pengolahan air minum adalah :

1. Pengendapan awal dari air permukaan sebelum pengolahan menggunakan saringan pasir cepat.

2. Pengendapan air yang telah melalui proses koagulasi dan flokulasi sebelum memasuki unit saringan pasir cepat.

3. Pengendapan air yang telah melalui proses koagulasi dan flokulasi pada instalasi yang menggunakan sistem pelunakan air oleh kapur-soda.

4. Pengendapan air pada instalasi pemisahan besi dan mangan.

Sedimentasi adalah suatu proses yang bertujuan memisahkan/mengendapkan zat-zat padat atau suspensi non-koloidal dalam air. Pengendapan dapat dilakukan dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Cara yang sederhana adalah dengan membiarkan padatan mengendap dengan sendirinya. Setelah partikel-partikel mengendap, maka air yang jernih dapat dipisahkan dari padatan yang semula tersuspensi di dalamnya. Cara lain yang lebih cepat adalah dengan melewatkan air

23 | P a g e

pada sebuah bak dengan kecepatan tertentu sehingga padatannya terpisah dari aliran air dan jatuh ke dalam bak pengendap tersebut. Kecepatan pengendapan partikel-partikel yang terdapat di dalam air bergantung kepada berat jenis, bentuk dan ukuran partikel, viskositas air dan kecepatan aliran dalam bak pengendap.

Pada umumnya proses Sedimentasi dilakukan setelah proses Koagulasi dan Flokulasi dimana tujuannya adalah untuk memperbesar partikel padatan sehingga menjadi lebih berat dan dapat tenggelam dalam waktu lebih singkat. Setelah melewati proses destabilisasi partikel koloid melalui unit koagulasi dan unit flokulasi, selanjutnya perjalanan air akan masuk ke dalam unit sedimentasi.

Unit ini berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel koloid yang sudah didestabilisasi oleh unit sebelumnya. Unit ini menggunakan prinsip berat jenis. Berat jenis partikel koloid (biasanya berupa lumpur) akan lebih besar daripada berat jenis air. Dalam bak sedimentasi, akan terpisah antara air dan lumpur. Gabungan unit koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi disebut unit aselator.

Alat sedimentasi terdiri atas dua jenis, yaitu jenis bak pengendap segi empat (rectangular) seperti terlihat pada Gambar 3, dan jenis lingkaran (circular) seperti terlihat pada Gambar 4. Jenis segi empat biasanya digunakan untuk laju alir air yang besar, karena pengendaliannya dapat dilakukan dengan mudah, sedangkan keuntungan alat sedimentasi jenis lingkaran yaitu memiliki mekanisme pemisahan lumpur yang sederhana.

Bak sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan flok-flok yang dibentuk pada proses koagulasi dan flokulasi. Agar pengendapan yang terjadi pada bak sedimentasi berjalan dengan baik, terdapat beberapa persyaratan yang harus dipenuhi menyangkut karakteristik aliran dalam bak sedimentasi yang akan dibangun. Untuk mencapai pengendapan yang baik, bentuk bak sedimentasi harus dibuat sedemikian rupa sehingga karakteristik aliran di dalam bak tersebut memiliki aliran yang laminar dan tidak mengalami aliran mati (short-circuiting).

Bak sedimentasi pada umumnya terbuat dari konstruksi beton bertulang dengan bentuk bulat maupun persegi panjang. Terdapat tiga konfigurasi utama untuk bak sedimentasi, yaitu :

1. Bak persegi panjang dengan aliran horizontal

2. Bak sedimentasi dengan aliran vertikal

3. Clarifier dengan aliran vertikal

     Operasional dan Pemeliharaan

24 | P a g e

Pengontrolan kondisi pengendapan flok pada tangki dilakukan dengan frekuensi  4 kali sehari. Proses pembentukan flok yang tidak sempurna pada proses koagulasi dan flokulasi mengakibatkan banyaknya flok kecil yang terbawa ke bak penyaring sehingga meningkatkan  beban penyaring;

Pengontrolan kualitas clarified water untuk memeriksa efisiensi bak pengendapan. Efisiensi pengendapan yang jelek mengakibatkan meningkatnya beban pengolahan pada unit filtrasi;

Penyisihan schum, sludge yang mengapung dan pertumbuhan algae pada dinding tangki, baffle, dan  lounders terutama pada musim panas;

Pengontrolan beban permukaan dan flow rate melalui observasi visual dengan melihat ketinggian air pada weir pelimpah, bila debit air yang diolah terlalu besar maka muka air  akan melebihi ketinggian weir loading;

Pengurasan lumpur  yang dilakukan pada clarified water secara otomatis dan manual menurut ketebalan lumpur yang dilakukan dengan menggunakan pompa penguras.

2.4 Proses pemisahan secara sentrifugal

Sentrifugasi adalah pemisahan dengan menggunakan gaya putaran atau gaya sentrifugal. Partikel dipisahkan dari liquid dengan adanya gaya sentrifugal pada berbagai variasi ukuran dan densitas campuran larutan.

Peralatan sentrifugasi terdiri dari :

a. Pengendapan sentrifugal/centrifugal settling

·    Tubular            : pemisahan liquid-liquid emulsion

·    Disk bowl        : pemisahan liquid-liquid

b. Filtrasi sentrifugal

Gaya sentrifugal digunakan untuk mendapatkan perbedaan tekanan sehingga slurry dalam filter akan mengalir ke penyaring. Pada operasi sentrifugasi dengan cara pengendapan, kecepatan pengendapan dipengaruhi oleh : kecepatan sudut (ω) disamping faktor-faktor lain seperti pada perhitungan kecepatan sedimentasi. laju alir volumetrik umpan dipengaruhi oleh kecepatan sudut (ω), diameter partikel (Dp), densiti partikel dan cairan, viskositas dan diameter tabung centrifuge.

Pemisahan padatan dari air dengan menggunakan pengendapan sentrifuga prinsipnya sama dengan proses pengendapan secara gravitasi, bedanya pengendapan ini menghasilkan gaya dorong yang lebih besar yang disebabkan

25 | P a g e

oleh putaran air. Dengan memutar air, kecepatan pengendapan dapat meningkat jika dibandingkan dengan pengendapan secara gravitasi pada umumnya. Pengendapan sentrifuga sudah banyak digunakan untuk pemisahan partikel dan cairan atau air dalam proses  pengolahan mineral seperti pada proses pengeringan materi dengan ukuran partikel yang berbeda, penyisihan partikel yang sangat kecil dalam pencucian, atau dalam menyisihkan kontaminan yang terlarut dalam larutan.

Namun, penggunaan pengendapan sentrifuga untuk penyisihan partikel atau senyawa lain di dalam proses pengolahan air masih jarang dilakukan dikarenakan tingginya biaya operasional yang dibutuhkan.

Maka dari itu, pengembangan pengendapan dengan memanfaatkan gaya senrifuga diarahkan pada pengendapan dengan memanfaatkan aliran air melalui dinding pengendap seperti prinsip kerja hydrocyclone.

Gambar 6. Penyaring Sentrifugal

Cara pemisahan ini berdasarkan adanya gaya sentrifugal yang diberikan pada partikel – partikel yang melayang sehingga partikel tersebut dapat dipaksa untuk bergerak ke dasar bejana dan mengendap, sehingga terjadi pemisahan antara partikel padat dan pelarutnya. Selanjutnya pada campuran yang telah memisah tersebut dapat dipisahkan lebih lanjut dengan cara dekantasi atau memipet cairan yang berada diatas padatannya lalu ipindahkan ke tempat lain. Cara ini sangat cocok untuk untuk  memisahkan campuran yang ukuran partikeln ya sangat kecil dan masa jenis partikelnya juga sangat kecil sehingga partikelnya melayang dalam cairannya, misalnya koloid. Gaya sentrifugal diperoleh dengan cara memutar campuran yang akan dipisahkan dengan suatu alat khusus yang disebut centrifuge. Seperti pada Gambar disamping.

Persamaan untuk centrifuge ialah yang terlihat seperti dibawah. RCF( Celative Centrifugal Force) ialah ukuran kekuatan dari gaya sentrifugalnya setelah mempertimbangkan faktor lain seperti kecepatan angular, Radius rotasi dan gravitasinya.

26 | P a g e

  RCF = (rw2)/g

r : Radius rotasi

w : Kecepatan angular

g : Gravitasi

Ada 2 jenis alat Centrifuge, Centrifuge biasa yang mempunyai kecepatan putar rendah antara 0 – 3000rpm, alat ini biasa digunakan untuk memisahkan campuran yang ukurann partikelnya relatif besar. Ultra Centrifuge mempunyai kemampuan putar tinggi dari 0 – 20.000 rpm, bahkan ada yang dapat mencapai 120.000 rpm.

Centrifuge jenis ini banyak digunakan untuk keperluan biokimia misalnya memisahkan plasma dan serum pada darah.

Fungsi sentrifugasi adalah mempercepat proses pengendapan suspensi dengan memberikan gaya sentrifugasi pada partikel-partikelnya.

Contoh   : Proses pemisahan minyak dengan air dalam santan. Kecepatan sentrifugasi diatur pada 3000-3500 rpm, maka terjadi pemisahan dan terdapat dua bagian yaitu fraksi kaya minyak (krim) dan fraksi miskin minyak (skim). Selanjutnya krim diasamkan, kemudian diberi perlakuan sentrifugasi sekali lagi untuk memisahkan minyak dari bagian bukan minyak.

Prinsip pemisahan ;

Pemisahan sentrifugal menggunakan prinsip dimana objek diputar secara horizontal pada jarak tertentu dengan alat tertentu Apabila objek berotasi di dalam tabung atau silinder yang berisi   campuran cairan dan partikel, maka campuran tersebut dapat bergerak menuju pusat rotasi, namun hal tersebut tidak terjadi karena adanya gaya yang berlawanan yang menuju kearah dinding luar silinder atau tabung, gaya tersebut adalah gaya sentrifugal. Gaya inilah yang menyebabkan partikel-partikel menuju dinding tabung dan terakumulasi membentuk endapan. Selanjutnya, cairan dapat dipisahkan dengan dekantasi (dituang atau   dipipet hati-hati).

SIZE REDUCTION

Pengecilan ukuran dapat dilakukan pada bahan pangan dengan cara tradisional maupun dengan menggunakan alat (mesin), hasil dari pengecilan ukuran tersebut akan bergantung dari karakteristik dari bahan pangan yang direduksi. Pemilihan alat dan bahan yang sesuai akan berpengaruh terhadap hasil pengecilan.

27 | P a g e

Pengecilan ukuran dapat dilakukan secara basah dan kering, keuntungan dari pengecilan ukuran basah adalah bahan yang dihasilkan lembut dan berlangsung pada suhu yang tidak tinggi dan sedikit kemungkinan terjadi oksidasi atau ledakan.

Metode pengecilan ukuran di atas akan dipengaruhi oleh alat yang digunakan, setiap alat size reductor akan menghasilkan partikel dan bentuk yang berbeda. Salah satu indikator dari perbedaan bentuk partikel adalah ukuran diameter dari masing-masing produk yang reduksi, cara mennganalisis ukuran diameter bahan yang direduksi dapat diketahui dengan analisis ayakan.

Klasifikasi peralatan size reduction :

a) Crusher

b) Grinder

c) Milling (penggilingan)

2.5 Macam-Macam Sentrifuge

Ada tiga macam sentrifuge, yaitu:

1. General purpose centrifuge: ligatan (kec. Rotasi) sampai ±

7000/menit.biasanya untuk pemisahan sampel urin, serum, atau cairan lain

dari bahan padat tidak larut.

2. Micro centrifuge: ligatan tinggi : > 7000/menit

3. Ultrasentrifuge atau spescial centrifuge : biasanya digunakan untuk keperluan

yang lebih spesifik. ligatan sangat tinggi ±60.000/menit dapat memisahkan bagian

sel yang kecil, cth: ribosoma, inti sel, dll.

Sentrifus dengan rotor jenis swing out

Sentrifus jenis ini memiliki selonsong tabung yang melekat secara bebas

pada rotor sehingga apabila diputar, selonsong bersama tabung sentrifus di

dalamnya akan berada padaa posisi mendatar atau horizontal. Sedimen

yang terbentuk padat dan datar, namun kecepatan putaran lebih rendah

dibandingkan dengan jenis angel karena gesekan udara lebih besar.

28 | P a g e

Sentrifus dengan rotor jenis angel atau fixed

Sentrifus jenis ini memiliki selonsong tabung yang melekat secara tetap

dengan sudut kemiringan 45 derajat sehingga saat diputar posisi selonsong

dan tabung didalamnya tetap pada kemiringan tersebut. Sedimen yang

terbentuk tidak sepadat sedimen jenis swing-out dan permukaan yang

miring mengakibatkan mudah terurai kembali saat alat berhenti atau ketika

tabung dikeluarkan. Kecepatan putaran lebih cepat karena gesekan udara

lebih sedikit dibandingkan swing-out.

Ultrasentrifus

Sentrifus jenis ini memiliki kecepatan tinggi dan umumnya memakai rotor

jenis fixed dan dilengkapi pendingin karena gesekan pada kecepatan tinggi

dapat meningkatkan suhu di dalam sentrifus sampai 5 derajat C.

Kecepatan ultrasentrifus ini dapat mencapai 20.000 g atau 15.000 rpm.

Salah saru contoh penggunaan ultrasentrifus di laboratorium adalah untuk

memisahkan lipoprotein atau kilomikron.

2.6. Kecepatan Putaran

Kecepatan sentrifus diukur dalam rpm yang tidak menggambarkan daya pemisah

alat tersebut. Terminologi yang benar adalah Relative Centrifuge Force (RCF)

dalam satuan g yang dapai dihitung dalam menggunakan rumus di bawah ini atau

menggunakan Normogram 1

g = radius rotor x rpm kuadrat x 1,118 x 10-5

radius rotor : panjang lengan rotor dari pusat tungkai pemutar (cm)

g : diketahui

misalnya : r = 25 cm, g = 500 maka rpm = 1337

Pada umumnya sentrifus kecil yang sederhana mempunyai kecepatan putaran per

menit (revolution per menit/rpm) antara 3000-5000 rpm yang dapat diatur

menggnakan tombol pengatur kecepatan. Kecepatan sampai 20.000 g dapat

diperoleh memakai ultrasentrifus dengan pendingin.

29 | P a g e

2.7. Penggunaan Sentrifuge Secara Benar 

1. Jumlah tabung yang digunakan harus genap dan diletakkan saling berhadapan.

2. Pada saat sentrifuge berputar, jangan dihentikan dengan tangan.

3. Untuk sentrifuge dengan ligatan tinggi harus disertai dengan pendingin yang

menjaga agar larutan yang diputar tidak terpengaruh.

4. Rumah tabung harus disertai dengan beban karet agar tabung tidak mudah

pecah/

5. Rotor harus membuat putaran yang konstan.

Kecepatan pemutaran sampel darah yang diusulkan NCCLS adalah 1000-1200 g

selama 5-15 menit, walaupun tidak ada kecepatan dan waktu standar yang

ditetapkan khusus untuk darah dan serum. Untuk memperoleh hasil yang benar,

sebaiknya menggunakan tabung yang sesuai dengan anjuran pabrik sentrifus. Hal

ini terutama berlaku untuk jenis sentrifus khusus seperti mikrosentrifus dan

sentrifus berukuran besar atau berkecepatan tinggi. Untuk kecepatan diatas 5000

g perlu digunakan tabung polipropilen agar tidak pecah. Tabung yang digunakan

harus sesuai dengan ukuran selonsong agar kedudukannya pas dan tidak boleh

terlalu keluar dari selonsongnya. Sentrifus tidak boleh dijalankan bila belum

tertutup rapat atau dalam keadaan tabung belum seimbang. Tabung berukuran

sama perlu didudukan berhadapan dan untuk keseimbangan boleh menggunakan

tabung berisi air. Jangan mengisi tabung sampai penuh tetapi sebaiknya hanya 3/4

bagian saja. Sebaiknya menggunakan tabung tertutup atau tabung yang ditutup

dengan parafilm. Apabila sewaktu dijalankan terdengar bunyi yang mencurigakan

atau bunyi gesekan segera hentikan sentrifus untuk melihat kemungkinan

pecahnya tabung. Sewaktu menggunakan sentrifus, kecepatan harus dinaikan

secara bertahap dan tidak dibenarkan lansung memasang pada kecepatan tinggi.

Begitu pula sewaktu mematikan, sentrifus harus ditunggu sampai berhenti dan

tidak dibenarkan memperlambat memperlambat dengan tangan. Setelah berhenti,

sebaiknya tutup sentrifuge tidak segera dibuka tetapi didiamkan dahulu sekitar 5

30 | P a g e

menit agat terhindar dari kejadian infeksi oleh aerosol yang terbentuk selama

sentrifugasi.

2.8. Cara Menggunakan Sentrifuge

         Sambungkan stop kontak ke stavolt bersumber 220 Volt

         Buka penutup Sentrifuge

         Cek kebersihan bagian dalam alat

         Masukkan sampel kedalam tabung dengan volume yang sama antar tiap-tiap

tabung

         Masukkan tabung yang telah diisi dengan sampel kedalam sentrifuge

sebanyak 2/4/6/12 buah

         Tutup kembaki sentrifuge

 Tekan tombol kecepatan yang diinginkan(rpm)

 Tekan tombol waktu yang diinginkan(menit)

 Tunggu sampai sentrifuge benar-benar berhenti, baru sampel bisa di keluarkan

 Setelah pemakaian pertama, istirahatkan selama 15 menit baru kemudian di

pakai untuk pemakaian kedua

  Matikan tombol power

2.9. Cara Perawatan Sentrifuge

  Rotor-centrifuge harus dijaga dalam keadaan bersih.

  Beban sentrifuge harus seimbang

  Pastikan penutup sentrifuge dalam keadaan bersih dan tertutup erat

  Kalibrasi

  Pengecekan power suply

Keseimbangan diperlukan selama sentrifugasi, karena bila tidak seimbang

maka akan terjadi getaran. Getaran ini akan semakin hebat pada saat percepatan

dan perlambatan. Apabila hal ini terjadi selain mengakibatkan sedimen yang

terbentuk dapat terurai kembali juga akan mempercepat rusaknya alat.

31 | P a g e

2.10.Kalibrasi

Kecepatan putaran sentrifus harus diperiksa paling sedikit setiap 3 bulan sekali

menggunakan alat yang disebut tachometer. Tachometer ada 2 macam taitu

tachometer kontak dan tachometer optik/phototachometer. Tachometer kotak

mengukur rpm dengan menempelkan alat kebagian sentrifus yang berputar,

sedangkan tachometer optik mengukur rpm berdasarkan pantulan permukaan

yang sedang berputar. Kecepatan tidak boleh lebih dari 5% dari rpm yang tertera.

Apabila sentrifus memiliki pengatur waktu perlu diperiksa secara berkala dengan

stopwatch dan tidak boleh berbeda lebih dari 10%. Sentrifus dengan pendingin

perlu diperiksa suhunya setiap bulan sekali dan tidak boleh menyimpang lebih

dari 0,5% dari suhu yang diharuskan.

32 | P a g e

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Pemisahan bahan merupakan metode umum dan penting dala suatu industri pertanian. Pemisahan ini digunakan untuk memperoleh bahan dengan bentuk, ukuran, atau fraksi tertentu yang diinginkan. Metode pemisahan secara umum dibagi menjadi dua yaitu pemisahan mekanis dan pemisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan. Pemisahan denga cara mekanis meliputi pengendapan, filtrasi, dan ekstraksi. Sedangkan pemisahan dengankontak keseimbangan bahan meliputi penguapan, koagulasi, distilasi, adsorbs, kristalisasi, dan sentrifugasi. Setiap metode tersebut memiliki spesifikasi untuk meisahkan bahan tertentu. Vibrating screen merupakan alat untuk memisahkan bahan padat berdasarkan ukurannya dengan suatu screen, yang satuannya mesh. Settlin tank merupakan alat yang digunakan untuk mengendapkan bahan seperti pati, penanganan limbah, dll. Metode pemisahan fluoda cair dapatmenggunakan destilasi, contohnya adalah dalam fraksinisasi minyak bumi.

3.2 Saran

Pemisahan bahan merupakan metode yang penting dala industri untuk memperoleh bahan dengan ukuran, atau fraksi yang diinginkan.  Oleh karena itu, diperlukan pemahaman mengenai pemisahan ukuran dan juga prinsip-prinsip pemisahan bahan, beserta alat-alat terkait pemisahan bahan.

33 | P a g e

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Modul Clarification Station. http://www.pabriksawit.com [24 November 2015].

Idrial. 1987. Peralatan Pengolah Hasil Pertanian. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.

Rahayu, Didah. 2008. Pemisahan Campuran.http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008 [25 November 2015] Rahayu,

Suparni S. 2009. Filtrasi. http://www.chem-is-try.org/materi_kim   [25 November 2015].

Wiraatmadja, Sutedja. 1981. Peralatan Industri. Fakultas Teknologi PertanIan, Institut Pertanian Bogor.

http://littlepieceofchemistry.blogspot.com/2012/11/pemisahan-campuran.html

http://ukhtyindahenergi.blogspot.com/2011/07/sentrifugasi-size-reduction.html

http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2011/12/17/sedimentasi/

http://masnilala.blogspot.com/2013/10/sedimentasi.html

34 | P a g e