LAPORAN TETAP PRAKTIKUM SATUAN OPERASI 1
FILTER TESTING UNIT
Disusun Oleh:
Bella Anggraini 061330400291
Diah Lestari 061330400291
Eka Anggraini 061330400291
Irda Agustina 061330400291
Nurul Agustini 061330400291
R.A Wilda Anggraini 061330400291
Ridho Tri Julian 061330400291
Kelompok: 3 / 3 KA
Instruktur: Mustain Zamhari, M.Si
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
FILTER TESTING UNIT
1. Tujuan
Mengetahui prinsip kerja alat filter testing unit
Melakukan proses filtrasi pada tekanan tetap dengan variasi tekanan berbeda – beda
Menghitung koefisien tahanan cake dan tahanan medium filter
2. Alat dan bahan yang digunakan
6 liter larutan suspensi dengan konsentrasi CaCO3 3% untuk satu run percobaan,
jumlah suspensi yang disediakan bergantung jumlah percobaan yang akan dilakukan
Kertas saring
Seperangkat alat filter testing unit
Pompa vakum
Penggaris
Stopwatch
Ember plastik
Erlenmeyer
3. Teori
Filtrasi adalah salah satu metode untuk memisahkan padatan dari suatu larutan suspensi. Dalam hal ini larutan suspensi dialirkan melalui medium filter ( medium berpori ) sehingga padatan akan tertahan pada permukaan filter sementara filtratnya akan mengalir melalui pori – pori medium filter. Tentu saja kualitas hasil filtrasi pada filtrat sangat bergantung dari pori – pori yang dipakai. Prinsip filtrasi adalah sebagai berikut: a. Pada awalnya suspensi mengalir melalui medium filter, filtrat yang dihasilkan laju alir besar tetapi kualitas filtrat tidak begitu jernih. Seiring dengan terbentuknya cake ( padatan tertahan ) maka laju filtrat makin menurun tetapi kualitas filtrat semakin jernih, hal itu disebabkan cake yang terbentuk berfungsi sebagai penyaring juga. Apabila lapisan cake yang terbentuk makin tebal mengakibatkan laju filtrat makin kecil, oleh karena pada ketebalan tertentu harus dilakukan proses pencucian untuk menghilangkan cake.
dipompa ( sebelum medium filter tekanan lebih tinggi ) atau cara kedua ruang filtrat divakum sehingga suspensi tertarik menuju medium filter. Filter testing unit adalah metode filtrasi yang menggunakan metode kedua ( ruang filtrat divakum ), metode ini digunakan untuk kapasitas kecil mirip penyaringan dengan corong Buchner yang dihubungkan dengan waterjet untuk pemvakuman.
Dari dua prinsip filtrasi di atas maka dalam percobaan filter testing unit akan menghitung harga tahanan cake dan tahanan medium filter dari variasi tekanan yang berbeda. Persamaan yang digunakan adalah:
Persamaan yang digunakan untuk kondisi tekanan tetap:
dT
dV=A2µαCs(−∆ P) +
μ
A(−∆ P) Rm …. (1)
Dimana: Kp = A2µαCs(−∆ P) dan B = Aμ Rm(−∆ P)
Persamaan tersebut kemudian diintegralkan menjadi:
∫
V = volume filtrat yang dihasilkan saat t ( dalam m3)
a = koefisien tahanan cake ( dalam m / kg ) Rm = koefisien medium filter ( dalam m-1 )
A = luas total medium filter ( dalam m2 )
∆P = perbedaan tekanan ( dalam N/m2 atau kg / ms )
Cs = konsentrasi slurry ( dalam kg / m3 )
Filtrasi adalah suatu metoda untuk memisahkan padatan dari larutan suspensi.Suspensi adalah suatu campuran fluida yang mengandung partikel padat atau dengan kata lain campuran heterogen dari zat cair dan zat padat yang dilarutkan dalam zat cair tersebut. Larutan suspensi dialirkan melalui medium filter (medium berpori) sehingga padatan akan tertahan pada permukaan filter sementara filtratnya akan mengalir melalui pori medium filter. Kualitas filtrate hasil filtrasi sangat bergantung dari pori medium filter yang dipakai.
Proses filtrasi dapat dilakukan dalam skala laboratorium dan industri. Dalam skala laboratorium, suspense hanya dituangkan ke kertas saring di atas corong dan gelas beaker. Disini hanya gaya gravitasi bumi yang dipakai. Untuk mempercepat proses biasanya digunakan corong Buchner yang menggunakan aliran air untuk menghasilkan vakum.
Dalam skala industry, bentuk-bentuk operasi yang lebih rumit akan dipakai untuk mengatasi jumlah suspense yang besar dan beraneka ragam. Selama operasi berlangsung, lapisan partikel padat akan terbentuk semakin tebal dan karenanya perlu beda tekanan yang lebih besar serta bentuk modifikasi lainnya untuk mendapatkan laju filtrasi yang tinggi.
Proses filtrasi dipakai mulai dari industry pertambangan sampai industry kimia yang siap pakai. Pada banyak industry, partikel padatannya yang diperlukan, sedangkan untuk pengolahan limbah industry, filtratnya yang harus diambil untuk selanjutnya diolah lagi. Filtrasi atau penyaringan adalah pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida itu melalui suatu medium penyaring atau septum,dimana zat padat itu bertahan. Operasi filtrasi dijalankan untuk mengambil bahan yang diinginkan yaitu padatannya atau cairannya dan bahkan kedua-duanya.
Beberapa cara pemisahan mekanik fisik dapat diklasifikasikan menjadi sebagai berikut (Geankoplis,1993) :
1.Filtration
Pemisahan dapat dilakukan karena adanya media filtrasi seperti kain, kanvas,pasir.
a. Jumlah padatan yang dipisahkan
b. Tipe padatan
c. Viskositas dari fluida
2.Settling and sedimentation
Pada settling sedimentation partikel dipisahkan dari fluida dengan adanya perbedaan gaya gravitasi dan densitas dari partikel tersebut.
3. Centrifugal Settling and Sedimentation
Proses pemisahan partikel dari fluida karena adanya gaya sentrifugal pada berbagai ukuran dan densitas fluida.
4.Centrifugal filtration
Proses pemisahan yang dilakukan dengan filtrasi tetapi gaya entrifugal yang digunakan menyebabkan perbedaan tekanan dapat diabaikan.
5. Mechanical size reduction and separation
Pemisahan dilakukan dengan cara mengubah diameter partikel kemudian dipisahkan dengan ayakan
Operasi Filtrasi dijalankan dengan dua cara : 1. Filter Batch
Proses secara batch memerlukan waktu yang lebih lama dan memerlukan biaya yang lebih mahal.
2. Filtrasi Continue
a. Pembentukan cake
b. Pencucian cake untuk membuang larutan c. Pelepasan cake dari filter
Berdasarkan prinsip kerjanya, filtrasi dapat dibedakan menjadi: 1.Pressure filtration
Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip penekanan. Bentuk alat tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.3.
Ga mbar 1.1Pressure Filtration Press 2.Gravity filtration
Gambar 1.2 Gravity filtration
3.Vacuum filtration
Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip hampa udara untuk mengalirkan cairan. dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan di luar drumadalah tekanan atmosferik, tetapi di dalam drum mendekati vakum. Drum ini dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan yang akan difilter, lalu drum diputar dengan kecepatan rendah selama operasi. Cairan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan akan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake pada proses.
Jika cake akan diambil dari drum, putaran drum dihentikan, drum dikeluarkan dari fasa cair, cake dicuci, dikeringkan, dan kemudian diambil. Pengambilan padatan dari drum dilakukan dengan sejenis pisau yang juga bermcam-macam jenis dan disainnya bergantung jenis cake.
Septum atau medium penyaring pada setiap filter harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1.Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat yang cukup jernih.
2.Tidak mudah tersumbat
3.Harus tahan secara kimia kuat secara fisik dalam kondisi proses.
4.Harus memungkinkan penumpukan ampas dan pengeluaran ampas secara total 5.Tidak boleh terlalu mahal. (Mc. Cabe, 1993)
Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan ketika memilih jenis peralatan dan kondisi operasi adalah :
1. Sifat fluida terutama viskositas, densitas, dan sifat korosinya
3. Konsentrasi partikel padat di suspense
4. Jumlah dari seluruh bahan yang akan diproses dan nilainya 5. Bagian yang akan digunakan (padat, cair, keduanya) 6. Perlu tidaknya mencuci padatan yang telah tersaring
7. Kontaminasi yang berpengaruh besar pada produk jika terjadi kontak antara bahan dan peralatan
8. Ada tidanya perlakuan lain sebelum proses filtrasi yang akan menbantu proses filtarsi tersebut.
4. Keselamatan kerja
Larutan kapur harus segera dibersihkan dari peralatan setelah selesai praktikum karena akan mengotori peralatan terutama pompa, lapisan kapur yang terbentuk mengakibatkan kemacetan pompa. Begitu pula membersihkan lantai dimana larutan kapur tumpah
Sebelum suspensi dialirkan larutan kapur diaduk dengan air tangki menggunakan stirrer, ketika pengaduk dinyalakan tubuh terutama tangan jangan masuk
Gunakan jas lab dan sarung tangan karena kapur akan mengotori pakaian, tangan, dan rambut
Selama bekerja hindari main – main dan senda gurau, lakukan dengan penuh konsentrasi terutama saat membuka dan menutup ( penggantian filter ) karena peralatan gelas memiliki resiko pecah
5. Prosedur kerja
Memasangkan 2 lembar kertas filter di atas alat filter glass ( support ) kemudian meletakkan pada peralatan filter testing unit
Merapatkan sekrup dengan pemutaran manual, memeriksa sambungan gasket, tangki pengaduk, pompa peristaltik dan unit penampung. Pastikan tidak ada kebocoran
Mensetting pompa peristaltik
Mencatat waktu untuk setiap 0,5 liter ( dan kelipatannya ) filtrate yang diperoleh
Menghentikan proses filtrasi setelah jumlah filtrat total mencapai 6 liter
Membuka filter yang dipasang, membersihkan cake ( padatan yang tertahan )
Melakukan perlakuan di atas untuk tekanan yang berbeda
6. Data Pengamatan
Jari – jari kertas saring = 24cm = 0,24 m Luas total medium filter = π . r2
= π . (0,24 m)2
= 0,18 m2
Viskositas filtrat air = 1000 kg/m s
Berat tepung = 180 gram = 0,18 kg Volume air = 6 liter = 0,006 m3
Konsentrasi slurry = 0,0060,18kgm³= 30 kg/ m3
∆P (bar)
Volume Filtrat,V
(m3)
Waktu, t (sekon)
t/V (s/m3)
Percobaan 1 Percobaan 2 Rata-rata
0,02 0,001 369 372 370,5 3,705 x 105
0,02 0,0015 739 743 741 4,94 x 105
0,02 0,002 1110 1108 1109 5,545 x 105
0,02 0,0025 1478 1468 1473 5,892 x 105
0,02 0,003 1850 1845 1847,5 6,158 x 105
0,02 0,0035 2215 2210 2212,5 6,321 x 105
0,02 0,004 2590 2593 2591,5 6,479 x 105
0,02 0,0045 2955 2957 2956 6,57 x 105
0,02 0,005 3329 3340 3334,5 6,669 x 105
0 0 0 0 0 0.01 0.01
Persamaan grafik t/V vs V y = 6E+07x + 407800
a. Mencari tahanan cake (α)
α= 25,92 x 104m/kg
b. Mencari tahanan spesifik ampas (Rc)
Pada −∆ P=¿ 0,02 bar = 0,2 x104 kg/ms2
c. Mencari tahanan media filter (Rm)
Pada -∆P = -0,12 bar = 0,12x105 kg/ms2
e. Mencari laju filtrasi
Pada -∆P = -0,02 bar = 0,2x104 kg/ms2
dV dt =
dV
Dalam percobaan yang telah dilakukan ini bertujuan untuk memisahkan padatan yang tersuspensi dalam cairan dengan menggunakan ruang filter divakum dan menggunakan filter testing unit sebagai alatnya. Pada percobaan ini slurry yang digunakan adalah slurry kapur. Filter testing unit ini akan menghasilkan padatan yang berupa cake. Dalam cara kerjanya alat ini sangat bekerja sederhana yang tidak begitu sulit. Pertama cairan suspensi akan dimasukkan ke dalam sebuah tangki berpengaduk. Fungsi dari pengaduk ialah agar tidak terjadi pengendapan di tangki ini dan tidak terjadi penyumbatan pada selangnya. Dengan bantuan vakum, cairan suspensi ini akan naik atau tersedot masuk menuju medium filter dengan bantuan pompa. Pompa yang digunakan adalah pompa peristaltik. Pompa peristaltik merupakan jenis pompa tipe rotari. Pompa jenis ini menggunakan prinsip kerja yang mirip dengan gerakan peristaltik pada kerongkongan. Pompa ini menggunakan semacam selang elastis sebagai saluran fluida kerja. Selang tersebut ditekan oleh rotor dengan ujung berupa roller sehingga membentuk gerakan dorongan. Di medium filter ini sebelumnya telah dipasang kertas saring dan tertampung di sebuah tangki sebelum dikeluarkan tiap 1 liter filtrat. Kualitas filtrat sangat bergantung dari pori – pori yang dipakai. Pori-pori medium filter harus lebih kecil dari slurry yg akan kita filtrasi, hal ini bertujuan agar padatan bisa tertahan d medium filter. Semakin besar laju alir filtrat maka semakin sedikit cake yang terbentuk namun semakin tebal cake maka akan semakin jernih filtrat yang dihasilkannya serta laju alirnya akan semakin kecil.
tekanan tidak dapat dilakukan karena tekanannya tidak dapat dikendalikan sehingga tidak dilakukan. Serta tekanannya tidak konstan dan menyulitkan personalnya. Untuk mencapai filtrat 1 liter waktu yang dibutuhkan juga berbeda. Semakin menuju ke 5 liter filtrate akan semakin lama waktu yang dibutuhkan dan ini juga karena pengaruh cake yang terbentuk.
Dari cake yang terbentuk dapat dihitung tahanan cake dan tahanan medium filter. Dengan tahanan cake sebesar 25,92 x 104 m / kg dan tahanan medium filter, Rm = 14,68
x 104 m-1.
9. Kesimpulan
Setelah dilakukan percobaan ini, dapat ditarik kesimpulan bahwa:
Filter testing unit digunakan untuk memisahkan padatan yang tersuspensi di dalam cairan dengan menghasilkan cake di atas medium filter
Semakin tebal cake maka semakin jernih filtrat yang dihasilkan dengan waktu yang semakin lama
Variasi tekanan dapat digunakan untuk membantu filtrat mengalir melalui medium filter dan terhalang oleh cake di atasnya
Cake terbentuk:
o Tahanan cake : 25,92 x 104 m / kg o Tahanan medium filter : 14,68 x 104 m-1
6. Daftar pustaka
Tim jobsheet, Petunjuk Praktikum Satuan Operasi -1,: Politeknik Negeri Sriwijaya, Palembang: 2011.
