FILTER PRESS KEL 1.docx

LAPORAN PRAKTIKUM PILOT PLANT

FILTER PRESS

Disusun oleh:

Imanda Restika Sari (140503090001)

Ratna Eka safitri (140503090002)

Nur Komalasari (140503090003)

Hendra Priana (140503090004)

UNIVERSITAS PADJADJARAN

FAKULTAS METEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM DIPLOMA 3

PROGRAM STUDI KIMIA INDUSTRI

BANDUNG

2012

FILTER PRESS

I. TUJUAN PERCOBAAN

1.1 Menghitung tahanan spesifik (α)

1.2 Menghitung tahanan ampas (Rc)

1.3 Menghitung tahanan filter medium (Rm)

1.4 Menghitung laju filtrasi (dV/dt)

1.5 Menghitung waktu filtrasi

II. PRINSIP PERCOBAAN

2.1 Beda tahanan di antara kedua sel media filter

2.2 Tahanan media filter

2.3 Viskositas cairan

2.4 Luas permukaan cairan

III. TEORI

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan

melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu

tertahan. Pada industri, filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari penyaringan

sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa

cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau

keduanya. Proses filtrasi di industri-industri digunakan secara luas dalam pabrik

makanan, obat-obatan, kertas dan pengolahan limbah.

Filtrasi juga merupakan proses pemisahan campuran heterogen antara fluida

dan partikel-partikel padatan oleh media filter yang meloloskan fluida tetapi

menahan partikel-partikel padatan. Proses filtrasi dilakukan apabila proses

pemisahan padatan-cairan tidak dapat dilakukan dengan proses sedimentasi atau

kecepatan pengendapannya lambat. Dalam operasi filtrasi menggunakan plate &

frame dilakukan secara batch pada tekanan konstan. Filtrasi dapat terjadi karena

adanya gaya dorong, misalnya, gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Daya

dorong adalah perbedaan tekanan umpan masuk dikurangi tekanan umpan yang

keluar.

Press filter terdiri dari elemen-elemen filter (hingga mencapai 100 buah )

yang berdiri tegak atau terletak mendatar, disusun secara berdampingan atau satu

di atas yang lain. Elemen-elemen ini terbuat dari pelat-pelat berair yang dilapisi

kain filter dan disusun pada balok-balok luncur sehingga dapat digeser-geser.

Dengan suatu bambu giling atau perlengkapan hidraulik, pelat-pelat itu dipres

menjadi sat diantara bagian alat yang diam (bagian kepala) dan bagian yang

bergerak. Saluran masuk dan saluran keluar terdapat di bagian kepala (untuk

sistem tertutup) atau saluran keluarnya di samping pelat-pelat (untuk sistem

terbuka).

Pemeriksaan filtrasi skala pilot plan/industri sebelum pengoperasian yaitu,

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.Pemeriksaan 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 dilaksanakan dengan gaya gravitasi pada

cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower,atau dengan

gaya sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bisa jadi tidak

lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan unggun 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

pemisah sentrifugal.Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau

diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau

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.

Macam-macam Filter yang digolngkan berdasarkan gaya dorong alami:

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 ;l

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 (Hardojo, 1994).

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

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.

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.

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.

Pencucian 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 “through 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. Dalam filter press

terdapat 2 tahanan, yaitu:

- Tahanan ampas (tahanan padatan: besar tahanannya berubah, awalnya kecil

dan lama-kelamaan akan menjadi besar.

- Tahanan filter medium: besar tahanannya tetap selama operasi berlangsung

(Jash, 1994).

Pada filtrasi dengan pres filter horizontal, suspensi masuk pada bagian

kepala melalui saluran yang terbentuk oleh lubang-lubang di bagian atas pelat.

Pada pres filter bingkai, suspensi mengalir melalui bingkai-bingkai, sedangkan

pada pres filter kamar, suspensi mengalir di antara pelat-pelat masuk ke dalam

ruang filtrasi yang sesungguhnya. Filtrat menerobos kedua sisi kain filter,

kemudian mengalir di belakang kain filter sepanjang alur-alur pelat turun ke

dalam saluran. Saluran ini juga terbentuk dari lubang-lubang pada pelat. Pada

sistem tertutup filtrat keluar di bagian kepala, sedangkan pada sistem terbuka

filtrat mengalir dari masing-masing pelat melalui sebuah kran ke dalam saluran

terbuka yang terletak di luar alat pres.

Seringkali cara kerja sistem tertutup maupun sistem terbuka dapat

diterapkan pada alat yang sama dengan memasang saluran pembuangan khusus

dan kran bercabang tiga.

Gambar 1. Alat filtrasi press

Laju filtrasi diperoleh berdasarkan jumlah filtrat dan jumlah ampas yang

didapat. Slurry yang masuk adalah jumlah dari filtrat yang keluar dan produk

ampas yang terdapat di dalam filter. Kapasitas dari alatnya berupa jumlah filter,

semakin banyak filter yang dipasang maka semakin besar kapasitasnya.

Keuntungan filtrasi dengan saluran keluar yang terbuka adalah bila suatu

kain filter mengalami kerusakan, maka gangguan ini segera dapat dilokalisir.

Sedangkan filtrasi dengan pembuangan tertutup sesuai untuk bahan-bahan yang

mengandung racun, berbau atau bahan yang mudah terbakar (Mc Cabe, 1985).

Proses filtrasi berdasarkan jumlah padatan dalam slurry dapat

dikelompokkan menjadi dua golongan yaitu filter klarifikasi (clarifying filter) dan

filter ampas ( cake filter ).

a.Filter klarifikasi digunakan untuk memisahkan zat padat yang kuantitasnya kecil

dan menghasilkan zat cair atau zat gas yang bersih. Filter klarifikasi juga dikenal

sebagi filter hamparan tebal ( deep bed filter), karena partikel zat padat

diperangkap di dalam medium filter dan umumnya tidak ada lapisan zat padat

yang terlihat di permukaan medium filter. Filter klarifikasi untuk zat cair

digunakan untuk pembersihan air dan menggunakan jenis filter kertas ( cartridge)

yang berisi elemen filter,yang merupakan sederetan piring logam tipis dengan

diameter antara 3 sampai 10 in tersusun secara vertical dengan jarak pisah yang

sempit satu sama lain. Piring yang tersusun tersebut mempunyai poros berlubang

vertical dan terpasang dalam tabung berbentuk silinder. Zat cair terkumpul pada

bagian atas melalui poros berlubang tersebut sedang padatan yang terpisah

terperangkap diantara piring-piring di dalam filter kertas. Filter klarifikasi untuk

memisahkan campuran berupa koloid menggunakan Ultra filter dengan membrane

yang halus.

b. Filter ampas digunakan untuk memisahkan campuran padat–cair (slurry)

dengan padatan yang cukup banyak sehingga membentuk ampas dan berfungsi

sebagai penyaring. Pada awal proses padatan tertahan oleh medium filter dan

untuk selanjutnya ampas berfungsi sebagai tahanan ampas yang besarnya

bergantung pada jumlah ampas yang terbentuk. Penurunan tekanan fluida melalui

filter ampas (cake filter), perhatikan gambar berikut :

Medium filter

Slurry Filtrat V m3/s

Cs Kg/m3

dL

L

Gambar 2. Penampang irisan aliran slurry melalui filter

Gambar di atas merupakan penampang / irisan aliran slurry yang melalui

filter ampas dan medium filter dengan luas permukaan A m2, selama waktu

t(detik). Selama proses filtrasi dari awal sampai diperoleh filtrat pada t detik

tersebut diperoleh:

- volume filtrat V (m3,ft3)

- tebal ampas L (m , ft)

Dengan kecepatan linear filtrat sepanjang arah (yang melalui tebal ampas)

tersebut : (m/dt ,ft/s) Aliran filtrat yang melalui hamparan ampas dapat

digambarkan (dianalogikan)aliran fluida mengikuti hukum Poiseuile, dengan

asumsi terjadi aliran laminer dalam suatu tabung. Proses filtrasi untuk industri

proses antara lain industri kertas yaitu untuk proses penyaringan pulp, industri

pengolahan air, industri kimia a.l: NaOH dan lain-lain.

IV. ALAT DAN BAHAN

4.1 Alat yang digunakan

- Alat plate & frame filter press

- Kain filter

- Kunci pipa

- Kunci sambungan flens

- Penggaris

- Pompa

- Selang air

- Stopwatch

- Tangki slurry

4.2 Bahan yang digunakan

- Air (H2O)

- Padatan kapur (CaCO3)

V. PROSEDUR

5.1 Pembuatan umpan atau larutan suspensi (slurry) konsentrasi 1%

Air dimasukan ke dalam tangki slurry sampai volumenya ±80%. Kemudian

di ukur diameter dan tinggi air dalam tangki, setelah itu dihitung volume air dalam

tangki. Lalu dibuat slurry dengan konsentrasi 1%, kemudian ditimbang padatan

kapur (CaCO3) sebanyak 151,6 kg. setelah itu padatan kapur dimasukan ke dalam

tangki slurry dan diaduk sampai homogen. Kemudian diukur densitas slurry

dengan menimbang slurry sebanyak 2 L.

5.2 Persiapan alat atau unit

Instalasi plate dan frame filter dipasang seperti susunan pada gambar yang

tertera pada modul, kemudian filter dipasangkan pada frame. Lalu susunan plate

dan frame filter press dirapatkan dengan cara ditekan. Setelah itu diperiksa

penyambungan pipa-pipa, tangki-pompa, pompa-unit dan unit pembuangan.

5.3 Pelaksanaan proses

Pompa dihidupkan, lalu di buka katup umpan slurry sampai bukaan katup

penuh. Kemudian di baca tekanan slurry masuk dan filtrat keluar pada manometer

gauge. Lalu diatur katup pada pompa, setelah itu didiamkan selama beberapa

menit sampai perbedaan tekanan konstan. Kemudian ditampung filtrat yang keluar

dan dicatat waktu yang dibutuhkan untuk menampung setiap 2 L filtrat, dilakukan

sampai volume total penampungan filtrat 20 L. Lalu pompa dimatikan dan katup

umpan slurry ditutup. Setelah itu di buka susunan plate dan frame filter press, lalu

dibersihkan frame filter. Kemudian dilakukan proses yang sama untuk tekanan

yang berbeda.

VI. DATA PENGAMATAN

6.1 Data percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)

V

(m3)

t

(s)

t/V

(s/m3)

2x10-3 52,34 261704x10-3 87 217506 x10-3 141,6 236008 x10-3 198 2475010 x10-3 252,6 2526012 x10-3 307,2 2560014 x10-3 362,4 25885,714316 x10-3 392,4 2452518 x10-3 444 24666,666720 x10-3 494,4 24720

6.2 Data percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)

V

(m3)

t

(s)

t/V

(s/m3)

2x10-3 30,25 151254 x10-3 58,04 145106 x10-3 78,6 131008 x10-3 120 1500010 x10-3 141,6 1416012 x10-3 192 1600014 x10-3 215,4 15385,714316 x10-3 264 1650018 x10-3 330,6 18366,666720 x10-3 372 18600

6.3 Data percobaan kedua (∆P= 0,6 barG)

V

(m3)

t

(s)

t/V

(s/m3)

2x10-3 22,575 11287,54 x10-3 50,84 127106 x10-3 70,2 117008 x10-3 87,6 1095010 x10-3 130,2 1302012 x10-3 148,2 1235014 x10-3 195,6 13971,428616 x10-3 247,8 15487,518 x10-3 300,6 1670020 x10-3 330 16500

VII. GRAFIK

7.1 Grafik percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.0250

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

f(x) = 47693.3630303031 x + 24168.1111066667

Grafik t/V terhadap V

V (m3)

t/V

(s/m

3)

7.2 Grafik percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.0250

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

f(x) = 309619.047878788 x + 10061.8333333333

Grafik t/V terhadap V

V (m3)

t/V

(s/m

3)

7.3 Grafik percobaan kedua (∆P= 0,6 barG)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.0250

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

f(x) = 237178.211515152 x + 13065.7777733333

V (m3)

t/V

(s/m

3)

VIII. PERHITUNGAN

8.1 Penentuan konsentrasi padatan dalam slurry

ρ slurry=massaslurry

V slurry

ρ slurry=918,8 g1 dm3 x

1 kg1000 g

x1000 dm3

1 m3

¿918,8kg /m3

C s=ρ slurry x%

C s=918,8kg

m3x

1100

kgkg

¿9,1880 kg /m3

8.2 Penentuan luas total filter yang digunakan (A)

Luas / filter=sisi x sisi

¿29,2 cm x 29,2 cm

¿852,64 cm2 x1 cm2

104 cm2

¿0,0852 m2

A=Jumlah filter x luas / filter

¿1 x0,0852 m2=8,5200 x10−2m2

8.3 Penentuan slope dari grafik (KP/2)

8.3.1 Pada percobaan pertama (∆P= 0,3 barG)

Dari integrasi linear (y= a+bx) diperoleh:

a = 2,4168x104 (intersep)

b = 4,7693x104 (slope)

KP2

=slope

KP2

=4,7693 x104

KP=9,5387 x 104 s

m6

8.3.2 Pada percobaan kedua (∆P= 0,5 barG)



b = 3,09619x105 (slope)

KP2

=slope

KP2

=3,09619 x 105

KP=6,19238 x 105 s

m6

8.3.3 Pada percobaan ketiga (∆P= 0,6 barG)



b = 2,37178x105 (slope)

KP2

=slope

KP2

=2,37178 x 105

KP=4,74356 x105 s

m6

8.4 Penentuan tahanan spesifik ampas (α)


Dik : μ = 1 cp = 10-3 Pa.s

∆P = 0,3 bar G

= 0,3 + 1,0132 = 1,3132 bar(abs)

= 1,3132 ¿̄

= 1,3132 x 105 Pa

Dit : α?

Jawab:

KP=μα C s

A2(−∆ P)

α=KP A2 (−∆ P )

μC s

¿9,5387 x104 s

m6x (8,52100.10−2 m2 )2 x 1,3132.105 Pa

10−3 Pa . s x 9,1880kgm3

¿9,9747 x 109 mkg


Dik : μ = 1 cp = 10-3 Pa.s

∆P = 0,5 bar G

= 0,5 + 1,0132 = 1,5132 bar(abs)

= 1,5132 ¿̄

= 1,5132 x 105 Pa

Dit : α?

Jawab:

KP=μα C s

A2(−∆ P)

α=KP A2 (−∆ P )

μ C s

¿6,19238 x 105 s

m6x (8,5200.10−2m2 )2 x 1,5132.105 Pa

10−3 Pa . s x 9,1880kgm3

¿7,4031 x1010 mkg


Dik : μ = 1 cp = 10-3 Pa.s

∆P = 0,6 bar G

= 0,6 + 1,0132 = 1,6132 bar(abs)

= 1,6132 ¿̄

= 1,6132 x 105 Pa

Dit : α?

Jawab:

KP=μα C s

A2(−∆ P)

α=KP A2 (−∆ P )

μC s

¿4,74356 x105 s

m6x ( 8,52100.10−2 m2 )2 x1,6132 .105 Pa

10−3 Pa . s x 9,1880kgm3

¿6,0458 x1010 mkg

VIII.5 Penentuan tahanan cake (Rc)


Rc=α C s V

A

¿9,9747 x109 m

kgx9,1880

kg

m3x20. 10−3 m3

8,5200. 10−2 m2

¿2,1514 × 1010m−1


Rc=α C s V

A

¿7,4031 x 1010 m

kgx9,1880

kg

m3x20. 10−3 m3

8,5200. 10−2 m2

¿1,5967 ×1011 m−1


Rc=α C s V

A

¿6,0458 x 1010 m

kgx 9,1880

kg

m3x20. 10−3m3

8,5200. 10−2 m2

¿1,3040 ×1011 m−1

VIII.6 Penentuan intersep (B)




b = 4,7693x104 (slope)

B= intersep= 2,4168x104 s/m3

8.6.2 Pada percobaan kedua (∆P = 0,5 barG)



b = 3,09619x105 (slope)


8.6.3 Pada percobaan ketiga (∆P = 0,6 barG)



b = 2,37178x105 (slope)


VIII.7 Penentuan tahanan media filter (Rm)

8.7.1 Pada percobaan pertama (∆P= 0, 3 barG)

B= μA (−∆ P)

Rm

Rm=BA(−∆ P)

μ

¿2,4168 x 104 s

m6x8,5200. 102 m2 x1,3132 . 105 Pa

10−3 Pa. s

¿2,7040. 1015m−1


B= μA (−∆ P)

Rm

Rm=BA(−∆ P)

μ

¿1,0062.104 s

m6x8,5200. 102 m2 x1 ,5 132. 105 Pa

10−3 Pa. s

¿1,2972. 1015m−1


B= μA (−∆ P)

Rm

Rm=BA(−∆ P)

μ

¿1,3066 .104 s

m6x 8,5200.102m2 x 1,6132. 105 Pa

10−3 Pa . s

¿1,7959. 1015m−1

VIII.8 Penentuan waktu filtrasi


t=( KP2

V 2)+BV

¿¿

¿19,0774 s+483,36 s

¿502,4374 s


t=( KP2

V 2)+BV

¿¿

¿123,846 s+201,24 s

¿325,086 s

8.8.3 Pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG)

t=( KP2

V 2)+BV

¿¿

¿94,8712 s+261,32 s

¿356,1912 s

VIII.9 Penentuan laju filtrasi

8.9.1 Pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG)

dVdt

=A(−∆ P)

(Rc+Rm)μ

¿ 8,5200.10−2m2 x1,3132 .105 Pa(2,1514.1010+2,7040. 1015 m−1) x 10−3 Pa . s

¿ 11188,464

27040.1012

¿4,1377. 1011 m3

s


dVdt

=A(−∆ P)

(Rc+Rm)μ

¿ 8,5200.10−2m2 x1 ,5 132 x105 Pa(1,5967.1011 m−1+1,2972. 1015¿ m−1 ) x10−3 Pa . s

¿ 12892,4640

1,2974. 1012

¿9,9372. 1015 m3

s


dVdt

=A(−∆ P)

(Rc+Rm)μ

¿ 8,5200.10−2 m2 x1,6132 x105 Pa(1,3040.1011 m−1+1,7959. 1015 m−1) x 10−3 Pa . s

¿ 13744,464

1,7960.1012

¿7,6528. 1015 m3

s

IX. PEMBAHASAN

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan

melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu

tertahan. Proses ini dilakukan jika padatan dan cairan tidak dapat dipisahkan

dengan cara sedimentasi. Proses filtrasi ini bertujuan untuk mengurangi kadar air

sehingga diperoleh cairan yang jernih. Proses filtrasi pada industri-industri

digunakan secara luas dalam pabrik makanan, obat-obatan, kertas dan pengolahan

limbah.

Filter Press yaitu salah satu mesin penyaring yang berguna untuk

menyaring dan memisahkan antara padatan dan air (dewatering equipment), pada

intinya mesin ini dapat berfungsi sebagai mesin pemeras atau mesin pengurang

kadar air. Mesin ini dapat digunakan untuk pengolahan juice, gula, industri

keramik, pengolahan limbah dan lain – lain.

Percobaan ini sebagai umpannya digunakan larutan kapur yang masuk ke

press melalui sebuah lubang di tiap frame dan filtrat akan melalui kain di masing-

masing sisi dan membentuk dua lapisan padatan yang biasa disebut cake. Pada

tiap ruangan kosong secara bersamaan dan akan saling bertemu jika ruangan

sudah penuh pada waktu tertentu.

Dalam proses filtrasi, terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi daya

filtrasi diantaranya perbedaan tekanan di kedua sisi media filter dan viskositas

larutan. Perbedaan tekanan di kedua sisi media filter merupakan gaya pendorong

suatu larutan suspensi di mana gaya pendorong ini mampu mempengaruhi waktu

filtrasi. Semakin besar gaya pendorong maka semakin kecil waktu yang

diperlukan untuk memfiltrasi larutan suspensi. Bila dalam proses filtrasi tidak

terdapat perbedaan tekanan maka larutan suspensi yang akan difiltrasi tidak

mengalir sehingga zat padat yang terlarut dalam larutan tidak akan terpisah.

Perbedaan tekanan ini diperoleh dengan bantuan pompa.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses filtrasi:

a. Tahanan media filter

Tahanan media filter semakin kecil bila aliran yang menembusnya

berdiameter besar atau kapiler besar yang juga jumlah kapiler per satuan

luas semakin sedikit. Semakin tipis dan kasar media filter menyebabkan

semakin besar daya filtrasinya. Dengan melihat ukuran partikel yang akan

dipisahkan diharapkan media filter memiliki pori-pori yang besar. Pada

percobaan ini menggunakan kain sebagai penyaring dan dianggap cocok

sebagai media saringan yang memiliki sifat meresap, sehingga dapat

menyaring kapur dan meresap air.

b. Luas permukaan filter

Jumlah filter per satuan waktu berbanding lurus dengan luas permukaan

media filter, jadi semakin besar luas media maka semakin besar pula daya

filtrasi.

c. Tahanan cake

Cake yang berfungsi sebagai filter memberikan tahanan terhadap aliran

cairan yang menembusnya. Dimana semakin lama proses filtrasi maka cake

yang terbentuk semakin tebal sehingga laju aliran menurun. Filtrat yang

diperoleh pada awal penyaringan kurang jernih namun setelah adanya cake

didapatkan filtrat yang lebih jernih walau dengan laju aliran yang lebih

lambat.

d. Viskositas

Laju filtrasi dipengaruhi oleh viskositas larutan, dimana bila viskositas kecil

maka laju filtrasi cepat dan bila viskositas tinggi laju filtrasi lambat.

e. Volume slurry

Semakin banyak volume slurry maka waktu filtrasi semakin lama.

f. Beda tekanan antara kedua media filter

Beda tekanan (P1 dan P2) adalah gaya pendorong pada tiap proses filtrasi.

Daya filtrasi sebanding dengan beda tekanan dengan adanya pompa yang

menghasilkan tekanan, dimana semakin lama tekanan akan menurun dari

umpan yang diberikan.

Dari grafik pada percobaan pertama didapatkan hasil bahwa pada

penampungan pertama grafik menurun akan tetapi pada penampungan berikutnya

didapatkan grafik yang meningkat. Peningkatan grafik ini disebabkan karena

volume filtrat yang ditampung berbanding lurus dengan waktu penampungn

filtrat, semakin banyak filtrat yang ditampung maka semakin lama waktu yang

dibutuhkan untuk menampung filtrat.

Dari grafik percobaan kedua, didapatkan grafik yang meningkat secara

bertahap, hal ini di karenakan adanya pengaruh perbedaan tekanan pada

percobaan pertama dan kedua. Dimana pada percobaan kedua dengan perbedaan

tekanan sebesar 5 barG, laju alir dari filtrat lebih cepat dibandingkan dengan

percobaan pertama. Disebabkan adanya daya tahan dari plate dan frame

tersebut.adanya perbedaan tekanan dalam percobaan ini karena untuk mengetahui

perbedaan tekanan umpan masuk dengan filtrat yang keluar.

Dalam proses filtrasi ini, proses dikatakan baik apabila di dapatkan filtrat

yang jernih, dan tidak adanya kebocoran. Namun, dalam percobaan ini di

dapatkan kebocoran akibat pipa aliran filtrat tidak lurus, sehingga karet penahan

antar frame tidak dapat menahan aliran filtrat, yang mengakibatkan kebocoran.

Keuntungan Filter Press yaitu sangat mudah digunakan, memiliki sistem

dengan mekanisme yang sederhana sehingga pengoperasian dan pengeluaran cake

menjadi lebih mudah, mudah untuk menambah atau mengurangi kapasitas cake

yang diinginkan dengan menambahkan atau mengurangi plate filter dalam unit

filter press, ekonomis.

ANALISIS DATA

Pada praktikum filter press ini dilakukan pemisahan slurry

campuran air dan kapur dengan konsentrasi slurry sebesar 1%. Driving

force yang d igunakan i a l ah t ekanan ka rena adanya p la t e and

f rame y ang d i t ekan sehingga terjadi pemisahan dimana slurry akan

menempel pada media filter dan filtrate akan terbawa aliran pada frame dan

menuju penampung. Da r i da t a pngama tan yang d idapa t dapa t d i l i ha t

s emak in vo lume tertampung banyak maka waktu dalam menampung air

tersebut semakin lama karena slurry yang menempel menjadi media filter.

Pada praktek inidilakukan variasi perbedaan tekanan yaitu 0,3 bar, 0,5

bar, 0,6 bar. Dengan kenaikan perbedaan tekanan, maka waktu yang

dibutuhkanakan lebih cepat. Apabila dilihat dari pe rh i t ungan , pada

t ekanan 0 ,5 ba r memi l i k i n i l a i Rm yang l eb ih be sa r d i

b a n d i n g d e n g a n p a d a t e k a n a n 0 . 5 d a n 0 , 6 b a r , dan pada grafik

dapat dilihat bahwa dengan tekanan 0,3 bar memiliki nilai tahanan ampas dan

tahanan media filter yang paling besar dibanding dengan yang lain,

seharusnya seiring dengan naiknya tekanan akan menghasilkan tahanan ampas

dan media filter yang lebih besar pula. Tetapi dengan tekanan yang terlalu besar

justru akan menurunkan tahanan ampas dan tahanan media filter, hal ini

disebabkan karena dengan perbedaan tekanan yang terlalu besar justru akan

menimbulkan kebocoran pada alat. Pada penggunaan alat ini perlu diperhatikan

hal-hal seperti berikut :media filter harus dipasang setepat mungkin karena

apabila terjadi pergeseran akan menyebabkan kebocoran, selain itu untuk

mendapatkan aliran filter yang baik, keluaran dari tangki pencampuran harus

optimum.

X. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan didapatkan:

1. Tahanan spesifik ampas (α) pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar

9,9747x109 m⁄kg, percobaan kedua (∆P=0,5 barG) sebesar 7,4031x1010

m⁄kg, dan pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 6,0458x1010 m⁄kg.

2. Tahanan ampas (Rc) pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar

2,1514x1010 m-1, percobaan kedua (∆P=0.5 barG) sebesar 1,5967×1011 m-1,

dan pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 1,3040×1011 m-1.

3. Tahana filter medium (Rm) pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar

2,7040x1015 m-1, percobaan kedua (∆P=0,5 barG) sebesar 1,2972x1015 m-1,

dan pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 1,7959x1015 m-1.

4. Laju filtrasi (dV/dt) pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar

4,1377x1011 m3⁄s, percobaan kedua (∆P=0,5 barG) sebesar 9,9372x1015

m3⁄s, dan pada percobaan ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 7,6528x1015 m3⁄s.

5. Waktu filtrasi pada percobaan pertama (∆P=0,3 barG) sebesar 502,4374 s,

percobaan kedua (∆P=0,5barG) sebesar 325,0860 s, dan pada percobaan

ketiga (∆P=0,6 barG) sebesar 356,1912 s.

DAFTAR PUSTAKA

Hardojo, L. 1994. Teknologi Kimia. Jilid II. Cetakan pertama.

Jakarta:Pradnya Paramitha.

Jash, E., MSc. 1994. Operasi Teknik Kimia. Jilid I. Jakarta:Erlangga.

McCabe, Warren, Julian C. Smith, Petter Horriot. 1985.

Unit Operations Chemical Engineering. Fourth edition.

NewYork:Mc Graw Hill Book Company.

Documents

FILTER PRESS KEL 1.docx