4. FILTRASI

(1)

FILTRASI – PRINSIP dan ALAT_ALATNYA

Pemisahan

b

ba

ah

ha

an

n

s

se

ec

ca

arra

a

mekanis

(b

(bia

iasan

sanya

ya

pe

pemi

misah

sahan

an

antar

antara

a fuida

fuida (cai

(cairan/g

ran/gas)

as) denga

dengan

n

pad

padat

atan)

an) de

deng

ngan

an me

meng

nggu

gunak

nakan

an

media flter

media flter dan

dan

beda tekanan

Produk fltrasi:

Dapat berupa

fltrat

fltrat (cairan bebas

(cairan bebas

padatan

padatan) atau

) atau

cake

cake (kue padatan);

(kue padatan);

tte

errg

ga

an

nttu

un

ng

g

a

as

sa

a

ap

pa

a

y

ya

an

ng

g

berharga/y

berharga/yang a

ang akan dipungut.

kan dipungut.

Secara umum, 2 mekanisme utama pada ltrasi dapat digambarkan

sebagai berikut

!ekanisme (a) disebut sebagai

kl

klar

ari

ik

kas

asi,

i,

di

dima

mana

na

pa

part

rtik

ikel

el""

par

partik

tikel

el pad

padatan

atan dal

dalam

am slu

slurr

rry

y

akan tertahan #leh media lter

(da

(dapat

pat ber

berupa

upa kai

kain

n pen

penyar

yaring

ing,,

ttu

um

mp

pu

uk

ka

an

n

s

se

erra

att//s

sa

ab

bu

utt,,

tu

tump

mpuk

ukan

an par

parti

tik

kel

el pe

peny

nyar

arin

ing

g

misalnya

misalnya pasir

pasir dan

dan batu).

batu).

!ekanisme (b) disebut sebagai

mek

mekani

anisme

sme pem

pemben

bentuk

tukan

an ku

kue

e

lte

lterr.

. $

$erist

eristi%a

i%a ini

ini ter&

ter&adi

adi pada

pada

saat p#ri"p#ri pada media lter

s

su

ud

da

ah

h

p

pe

en

nu

uh

h

#

#lle

eh

h

p

pa

arrttiik

ke

ell

padatan. $artikel"partikel dalam

sl

slur

urry

ry ak

akan

an te

tert

rtum

umpu

puk

k di

dilu

luar

ar

m

me

ed

diia

a

m

me

em

mb

be

en

nttu

uk

k

ku

ue

e

p

pa

ad

da

atta

an

n,

,

y

ya

an

ng

g

s

se

ek

ka

alliig

gu

us

s

b

be

erru

un

ng

gs

si

i

s

se

eb

ba

ag

ga

ai

i

m

me

ed

diia

a

penyaring baru.

$

$ada

ada beber

beberapa

apa lte

lter

r (mis

(misalnya

alnya

pa

pada

da l

lte

ter

r pe

pela

lat)

t),

, me

meka

kani

nism

sme

e

((a

a)

)

tte

err&&a

ad

di

i

s

sa

an

ng

ga

at

t

c

ce

ep

pa

att,,

s

se

eh

hiin

ng

gg

ga

a

pe

p

erriist

stii%

%a

a



llttrra

asi

si

did#minasi #leh mekanisme (b).

$

$ada

ada lt

lter

er yan

yang

g lai

lain

n (mi

(misal

salnya

nya

p

pa

ad

da

a

s

sa

arriin

ng

ga

an

n

p

pa

as

siirr)),,

mek

mekani

anisme

sme (a)

(a) me

mend#

nd#mi

minasi

nasi,,

Filtrasi – Prins

(2)

sedangkan mekanisme (b) tidak

sempat ter&adi.

'e

'errda

dasa

sark

rkan

an

mekanisme

pe

pemi

misah

sahann

annya

ya,

, pe

peri

rist

sti%

i%a

a l

ltr

trasi

asi da

dapa

patt

digateg#rikan kedalam  &enis, yaitu

Filtrasi Aak

(

Sieve Filtration

)

!edia lter menahan semua partikel

padatan yang ukurannya lebih besar

d

dar

ariip

pad

ada

a

llu

ub

ba

an

ng

g"l

"lu

ub

ba

an

ng

g

m

me

ed

diia.

a.

!ekanisme (b) mend#minasi.

#nt#h *ilter

cartridge

Deep Bed Filtration

Deep Bed Filtration

$artikel"partikel padat masuk ke p#ri"

p#

p#rri

i me

medi

dia

a 

llte

ter

r da

dan

n te

tert

rtum

umpu

puk

k

d

diid

da

alla

am

mn

ny

ya.

a.

!e

!

ek

kan

aniis

sm

me

e

((a

a))

men

mend#m

d#mina

inasi.

si. Sel

Selama

ama pr

pr#se

#ses,

s, p#r

p#ri"

i"

p#ri media lter akan mengecil dan

setel

setelah

ah beber

beberapa

apa %aktu akan

%aktu akan lubang

lubang

p#ri akan tersumbat. $ada k#ndisi ini,

m

me

ed

diia

a



lltte

er

r

h

ha

arru

us

s

d

diib

be

errs

siih

hk

ka

an

n

dengan cara pencucian balik (

back-

back-wash

wash

))

De

Deng

ngan

an ca

cara

ra in

ini,

i, pa

part

rtik

ikel

el"p

"par

arti

tik

kel

el

yang sangat halus dapat dipisahkan

d

da

arri

i

c

ca

aiirra

an

nn

ny

ya

a,

,

h

ha

an

ny

ya

a

d

de

en

ng

ga

an

n

me

meng

nggu

guna

nak

kan

an l

lte

ter

r

y

yan

ang

g

rre

ela

lati

ti



kasar.

#nt#h Saringan pasir (

(3)

Filtrasi !ue (cake fltration)

$emisahan a%al dilakukan #leh kain

penyaring (woven cloth) yang ada

pada lter (mekanisme (a)). $r#ses

ini berlangsung singkat. $emisahan

selan&utnya ter&adi #leh kue berp#ri

(

porous cake) yang terbentuk selama

pr#ses

ltrasi

berlangsung

(mekanisme (b)). +leh karena itu,

cairan yang dihasilkan saat a%al

ltrasi biasanya keruh.

#nt#h

*ilter hisap (suction flter

/vacuum

flter

), lter press (

press flter

).

Faktor"Faktor an# $em%en#aruhi !a%asitas Filtrasi



uas permukaan lter



'eda tekanan (antara kedua sisi lter)



-ahanan lter tahanan media lter dan tahanan kue lter



isk#sitas cairan

Luas %ermukaan flter

&eda tekanan

(4)

Tahanan flter:

-ahanan

media lter

Tahanan kue lter

!edia lter adalah sebuah lapisan berp#ri yang dapat terbentuk dari

bahan"bahan lepas atau terpadatkan (e.g. pasir; anyaman; kain;

kertas; bahan p#limer sintetik, misalnya p#lipr#pilen, p#liamida;

bahan"bahan keramik; grat; serat gelas; dan kue lter).

'iskositas cairan

isk#sitas cairan

kecil

⇒

daya ltrasi (&umlah cairan yang l#l#s melalui

media lter) semakin

besar.

isk#sitas dapat diperkecil dengan cara menaikkan

suhu. kibat

sampingan dengan adanya peningkatan suhu



Swelling

pada media lter



0#r#si lebih cepat ter&adi



0elarutan kristal (yang akan dilter) meningkat

Daya ltrasi sebesar"besarnya dapat diper#leh &ika

•

uas permukaan lter besar

•

0etebalan kue kecil

(5)

'erupa bahan padat dengan luas muka sangat besar, sehingga

memiliki kapasitas ads#rpsi sangat besar terhadap partikel"partikel

padatan sangat halus yang terlarut. Disamping itu, karena strukturnya,

bahan pen#l#ng mampu membentuk kue lter dengan p#r#sitas tinggi.

#nt#h kieselguhr (batu"batu kerikil silikat), batu"batu 1ulkanik, serat

asbes.

FA!T(R"FA!T(R )ALA$ P*$ILI+AN ALAT FILTRASI

Faktor",aktor an# harus di%ertimban#kan dalam %emilihan

flter



-uidelines %emilihan alat fltrasi:

-abel diba%ah adalah guideline pemilihan lter.

(6)

Diagram diba%ah menun&ukkan alg#ritma pemilihan lter yang tepat

berdasarkan

parameter

utama

kecepatan

pertumbuhan

kue

(kecepatan penambahan ketebalan kue).

$arameter"parameter lain yang perlu dipertimbangkan antara lain

kandungan padatan dalam slurry, #perasi (batch atau k#ntinyu),

bahan yang akan dimanaatkan (ltrat atau kue padatannya), dan

lain"lain.

(7)

(8)

!LASIFI!ASI FILTRASI

3. 'erdasarkan

DRIVING FR!"



#$drostatic #ead

(gra1itasi) lter e.g. saringan pasir (

sand flter

)



"%cess pressure

(penggunaan tekanan tinggi pada

upstream

lter) e.g. lter press



Vacuum

pressure

(penggunaan

tekanan

1akum

pada

downstream

lter) e.g. r#tary drum lter



!entri&ugation

(penggunaan gaya sentriugal) e.g. centriuge

2. 'erdasarkan !4056S!4 *6-7S6



Deep 'ed Filtration

/

!lari&$ing Filtration

 padatan terperangkap

dalam p#ri"p#ri/r#ngga"r#ngga medium lter. 4.g. Saringan pasir



!ake fltration

 padatan tertahan pada media lter dan

tertumpuk membentuk cake. kumulasi padatan menyebabkan

cake semakin lama semakin tebal. 4.g.

plate flter

,

cartridge

flter

,

rotar$ flter

.

. 'erdasarkan -8985 *6-7S6



Padatan

/cake

merupakan bahan

yang

diinginkan (e.g.

penyaringan kristal garam/mineral, a+ dll.



Filtrat

sebagai bahan yang diinginkan (e.g. penyaringan minyak

sayur, minuman).



!eduana

(ltrat dan padatan) sebagai bahan yang diinginkan

(penyaringan minuman ringan dari karb#n akti, penyaringan

katalis dari pr#duk reaksi).

:. 'erdasarkan S608S +$47S6nya



*iltrasi

&AT.+

, e.g.

plate flter

,

sand flter

,

lea& flter



*iltrasi

!(NTINY/

, e.g.

rotar$ drum vacuum flter

. 'erdasarkan 04D5 $D-5



Incompressible

solid



cake

tidak

mengalami

de#rmasi/pemampatan 1#lume



!ompressible solid

 cake mengalami de#rmasi/pemampatan

1#lume

-abel diba%ah men&elaskan klasikasi lter berdasarkan dri1ing #rce

yang dikenakan untuk memisahlkan partikel padatan dari cairannya

(9)

(10)

ALAT"ALAT FILTRASI

0!ate#ori berdasarkan SI!L/S (P*RASIna

)

I1 FILTRASI

BATCH

0BATCH FILTRATION)



Sarin#an %asir 0Sand Filter

2 Saringan pasir umum digunakan untuk pemisahan air dari padatan

tersuspensinya.

$rinsip ker&a

ir disemburkan di atas tumpukan pasir, partikel"partikel padatan yang

terdapat dalam slurry tertahan #leh media penyaring. ir akan

menembus p#ri"p#ri pasir. $ada umumnya ada beberapa tumpukan

media penyaring (misal lapis paling ba%ah berisi gra1el atau pecahan

batuan berukuran besar; lapisan diatasnya partikel"partikel yang lebih

kecil dan seterusnya).

*ilter ber#perasi selama beberapa %aktu, sampai lubang p#ri"p#ri lter

penuh karena tersumbat #leh k#t#ran (partikel"partikel dalam slurry).

'iasanya ini dapat diindikasikan dengan melambatnya aliran air. $ada

saat ini, #perasi ltrasi dihentikan dan lter harus dicuci"balik (back"

%ash) untuk mengeluarkan k#t#ran yang berada diantara ruang"

k#s#ng bed lter. ir dialirkan dari ba%ah tumpukan dengan kecepatan

sangat tinggi sehingga tumpukan pasir terfuidisasi. 0#t#ran akan

terba%a #leh air pencuci.

(11)



Filter Plat 0

Plate Filter

2

(12)

•

Filter

Press

Pelat dan &in#kai 0Plate and Frame Filter

Press21

lat ini terdiri atas pelat (

plate

) dan bingkai (

&rame

) yang disusun

berselang"seling. !edia lter (kain kan1as, kain sintetis, kertas lter

atau anyaman ka%at halus) dipasang pada kedua sisi plate.

$ermukaan plate tidak rata, tetapi mempunyai alur"alur untuk saluran

cairan (

corrugated

). 0ue padatan terbentuk pada rame. $rinsip ker&a

#perasi ltrasi dapat dilihat pada gambar diba%ah.

(a). $r#ses *iltrasi Slurry

(13)

$r#ses pencucian kue dapat di&alankan dengan system aliran yang

sama seperti ltrasi, yaitu air pencuci dialirkan masuk melalui saluran"

saluran pada semua plate dan keluar melalui rame setelah menembus

kue (lihat gambar a). $encucian dapat pula dilakukan dengan hanya

mengalirkan air pencuci pada salah satu plate, dan keluar melalui

saluran pada plate diseberangnya setelah menembus kue (lihat

gambar b). =al ini dilakukan &ika rame terisi penuh dengan kue.

(c).

(late dan

Frame dari *ilter.

(d). Skema Sederhana +perasi *iltrasi dari

(late and Frame Filter

.

da lebih dari 3>> 1ariasi desain lter

plate and &rame.

(late and

&rame dapat terbuat dari l#gam, l#gam berpelapis, plastik atau kayu.

8kuran

plate and &rame flter

ber1ariasi dari 3>?3> cm

2

_{(:?: in}

2

₎

sampai 3.?3.@ m

2

_{(A3?B3 in}

2

_{), dengan ketebalan rame antara >. C}

(14)

2> cm (>.32 " @ in). -ekanan #perasi biasanya sekitar 3>> psig (untuk

plate l#gam), atau sekitar A> C B> psig (untuk

plate plastik atau kayu).

(15)

(a). *ilter Daun ertikal

(b3). 'entuk ain *ilter daun ertikal dan +perasinya dan (b2). #nt#h

detil lembar daun lter

$ada prinsipnya, lter tersusun atas nyaman ka%at yang diselubungi

#leh kain penyaring pada kedua sisinya, sehingga nampak seperti

lembaran daun. Daun ini dicelupkan kedalam slurry, dengan

(16)

penekanan pada bagian luar (sisi slurry) atau dengan pem1akuman

dari dalam lter (sisi ltrate).

da beberapa tipe lter daun, antara lain

•

S%eetland type lter p#sisi daun tetap

•

alle type lter  daun lter dapat diputar, sehingga ketebalan

kue dapat lebih seragam.

•

0elly lea lter.

•

Filter

Nutsce

*ilter

Nutsche

merupakan m#dikasi dan scale up dari lter yang

digunakan untuk mengetes pr#ses separasi di lab#rat#rium (

batch

,

skala kecil). Dalam lter 5utsche yang m#dern, beberapa pr#ses

sekaligus ter&adi, mulai dari kristalisasi dan presipitasi (pengendapan

padatan), ltrasi (pemisahan padatan, pencucian,

dewatering

) dan

pengeringan (baik dengan pem1akuman maupun dengan k#n1eksi).

<ambar diba%ah merupana c#nt#h #perasi dari lter

Nutsch

*ilter ini banyak digunakan dalam industri armasi/#bat"#batan, dimana

kebersihan #perasi dan k#ntr#l pr#ses men&adi akt#r yang sangat

penting.

(17)

II1 FILTRASI !(NTINY/ 0

CONTIN!O!S FILTRATION

2 0ebanyakan lter k#ntinyu di#perasikan pada tekanan 1akum,

sehingga seringkali disebut sebagai

vacuum flters

.

Vacuum Filters

diklasikasikan sbb

•

Rotar" Drum #acuum Filter

0 RD#F

2 'erdasarkan tempat terbentuknya kue padatan,

Rotar$ Drum Vacuum

Filter

dapat dibedakan men&adi 2 &enis, yaitu (a).

"%ternal RDVF

, dan

(b).

Internal RDVF

. <ambar p#t#ngan lter diba%ah men&elaskan

tentang perbedaan keduanya.

(18)

"%ternal RDVF

Internal RDVF

$ada

"%ternal RDVF

, slurry terletak diluar silinder lter (bagian luar

silinder lter sebagian tercelup dalam slurry) sehingga kue padatan

akan terbentuk pada permukaan luar silinder. $ada 6nternal 7D*,

slurry terletak didalam silinder lter, sehingga kue padatan akan

terbentuk dibagian dalam silinder lter.

7D* laim digunakan untuk kecepatan pembentukan kue yang tinggi.

0ecepatan slurry E  liter/menit, dengan k#nsentrasi padatan E 3F

dan diameter partikel padatan G >. Hm dan 1isk#sitas cairan I 3>>

cp.

$ada diktat ini, yang akan dibahas adalah

e%ternal RDVF

(selan&utnya

disebut

RDVF

sa&a). Secara skematis, diagram dari

RDVF

adalah

sebagai berikut

(19)

<ambar diba%ah merupakan c#nt#h gambar riil bagian dalam dari

sebuah

RDVF

.

!ekanisme pem1akuman dan cara"cara pengambilan kue lter

(scrapping) dari silinder 7D* yang berputar dapat dilihat pada

gambar diba%ah ini

(20)

'eberapa cara pengambilan

kue pada

RDVF

.

•

Filter .akram &er%utar 0

Rotar" Dis$ Filter

3 RDF

2 Rotar$ Disk Filter

tersusun atas cakram"cakram lter yang dipasang

1ertikal dalam sebuah

casing. Sebagian permukaan cakram tercelup

dalam slurry. akram"cakram berputar, dan slurry terhisap kedalam

cakram

dan

dikeluarkan/ditampung

kedalam

sebuah

tangki

penampung sementara. 0ue padatan terbentuk pada permukaan luar

cakram (lihat gambar diba%ah).

(21)

(22)

Rotar$ Disk Filter

(tampak samping)

0ue padatan pada permukaan

luar cakram 7D*

'ahan dari cakran dapat terbuat dari l#gam, plastik atau kayu. *raksi

cakram yang tercelup dalam slurry sekitar >">F.

*ilter cakram ini disukai karena esien dalam penggunaan tempat

(tempat minimum untuk luas lter yang besar). uas permukaan lter

dapat mencapai >> m

2

_{(>> t}

2

_{). 0erugiannya adalah pencucian kue}

tidak eekti.

•

Filter $e4a 'akum 0#acuum Ta%le Filter& #TF2

Vacuum )able Filter

termasuk kel#mp#k lter dengan umpan slurry dari

atas (top &eed). -* berbentuk seperti me&a bundar yang perputar

pada sumbunya. airan slurry

dialirkan kepermukaan

lter.

$em1akuman pada sisi ba%ah lter akan menyed#t ltrat dan

meninggalkan kue padatan pada permukaan lter (lihat gambar

diba%ah).

(23)

Diagram skematis ker&a

Vacuum

)able Filter

.

8kuran lter (diameter) >.J C B m ( C 2: t), dengan area eekti untuk