BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
I.1.
I.1. Latar BelakangLatar Belakang
Operasi filtrasi merupakan suatu unit operasi pemisahan campuran heterogen Operasi filtrasi merupakan suatu unit operasi pemisahan campuran heterogen padat
padat cair cair menjadi menjadi komponen-komponkomponen-komponen en individualnya individualnya dengan dengan menggunakan menggunakan alatalat penyaring
penyaring yang didasyang didasarkan arkan pada pada perbedaan perbedaan ukuran ukuran partikel partikel komponen. Penggunaankomponen. Penggunaan filtrasi sangat luas di dunia industri antara lain di indrustri pengolahan air, filtrasi sangat luas di dunia industri antara lain di indrustri pengolahan air, menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen dan pengotor menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen dan pengotor pada
pada air air suntik suntik injeksi injeksi dan dan obat obat obat obat injeksi, injeksi, dan dan membersihkan membersihkan sirup sirup dari dari kotorankotoran yang ada pada industri gula dan untuk memurnikan bahan-bahan obat dari partikel yang ada pada industri gula dan untuk memurnikan bahan-bahan obat dari partikel dan bahan yang tidak diinginkan sehingga dapat menjamin hasil akhir dari suatu dan bahan yang tidak diinginkan sehingga dapat menjamin hasil akhir dari suatu produk
produk obat obat yang yang berkualitas berkualitas dan dan sesuai sesuai syarat syarat yang yang ditentukan. ditentukan. Dalam Dalam hal hal iniini produk yang d
produk yang diamati dapat berupa filtrat, cake atau keduanya.iamati dapat berupa filtrat, cake atau keduanya. I.2.
I.2. Rumusan MasalahRumusan Masalah
Dalam percobaan ini dilakukan operasi filtrasi tekanan tetap dan operasi Dalam percobaan ini dilakukan operasi filtrasi tekanan tetap dan operasi pencucian
pencucian untuk untuk menentukan menentukan harga harga konstanta-konstanta konstanta-konstanta filtrasi filtrasi serta serta menentukanmenentukan waktu operasi filtrasi optimum, dengan jenis alat filtrasi yang digunakan adalah filter waktu operasi filtrasi optimum, dengan jenis alat filtrasi yang digunakan adalah filter press.
press. I.3.
I.3. Tujuan PercobaanTujuan Percobaan 1.
1. Dapat merakit dan membongkar alat percobaan.Dapat merakit dan membongkar alat percobaan. 2.
2. Dapat melaksanakan operasi filtrasiDapat melaksanakan operasi filtrasi slurry slurry baik baik pada pada tekanan tekanan tetap tetap maupunmaupun kecepatan tetap.
kecepatan tetap. 3.
3. Dapat melaksanakan operasi pencucian.Dapat melaksanakan operasi pencucian. 4.
4. Dapat menentukan harga konstanta-konstanta filtrasi secara grafis.Dapat menentukan harga konstanta-konstanta filtrasi secara grafis. 5.
5. Dapat menentukan waktu operasi filtrasi optimum.Dapat menentukan waktu operasi filtrasi optimum. 6.
6. Dapat membuat laporan praktikum secara tertulis.Dapat membuat laporan praktikum secara tertulis. I.4.
I.4. Manfaat PercobaanManfaat Percobaan 1.
1. Mahasiswa dapat merakit dan membongkar alat percobaan filtrasi.Mahasiswa dapat merakit dan membongkar alat percobaan filtrasi. 2.
2. Mahasiswa dapat melakukan proses filtrasi dengan baik.Mahasiswa dapat melakukan proses filtrasi dengan baik. 3.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Pengertian
Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya : gravitasi, tekanan, dan gaya santrifugal. Pada beberapa proses media filter membantu balok berpori (cake) untuk menahan parikel-partikel padatan didalam filtrate sehingga
terbentuk lapisan berturut-turut pada balok sebagai filtrate yang melewati balok dan media tersebut.
Operasi filtrasi dengan menggunakan filter tekanan plate dan kerangka (plate and frame filter press) terdiri dari dua periode pembentukan kuwih dan periode pencucian. Di dalam pembentukan kuwih ternyata aliran fluida adalah laminer. Filtrasi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu filtrasi pada tekanan tetap dan filtrasi pada kecepatan tetap. Di dalam filtrasi kecepatan tetap, tekanan yang digunakan
selama filtrasi berubah-ubah untuk mendapatkan kecepatan filtrasi yang tetap. II.2. Perhitungan filtrasi
[]
=
18[1−]
3
...(1)∆P = penurunan tekanan melalui cake L = tebal cake
Э = porositas, fraksi dari volume ruangan kosong kekentalan filtrat Vs = kecepatan superfisial
Dp = diameter partikel padat
=
⁄
=
...(2) Ap = area partikelVp = volume partikel
So = luas permukaan spesifik dari partikel padat,Ft2/Ft3
[]
=
[1−]
3
...(3)dV/D = kecepatan filtrasi, volume filtrat yang ditampung persatuan waktu A = luas permukaan filtrasi
Persamaan neraca bahan:
= (−
)
=
(
+
)………...……….(5) Ρs = densitas zat padat dalam cakeW = berat zat padat di dalam slurry per volume cairan di dalam slurry v = volume filtrat yang ditampung
LA di persamaan (5) menunjukan jumlah filtrat yang tertinggal di dalam cake. Jumlah ini sangat kecil dan dapat diabaikan terhadap v. Jika dari persamaan (4) dan (5) harga L dieleminir akan didapat :
1
=
[][]
[1−]
3
=
[−]
...(6)Jika dalam persamaan (6) diperhitungkan tahanan dari filter medium, maka persamaan menjadi :
1
=
[]
[−]
...(7)RM = tahanan dari filter medium dan pemipaan, (Ft)-1
Untuk mempermudah dalam analisa data, tahanan dari filter medium dan pemipaan dinyatakan dengan volume filtrat yang ekuivalen :
=
[]
[−]
...(8)ve = volume filtrat yang membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan tahanan dari filter medium dan pemipaan.
Jika operasi filtrasi dilakukan pada tekanan konstan maka persamaan tersebut dapat diintegralkan sebagai berikut :
( ) = ∫
(Δ)
2 . =
(Δ)
=
[
+.]
[−]
...(9)Dari persamaan ini dapat ditentukan waktu yang diperlukan untuk menghasilkan filtrat dengan volume tertentu.Harga-harga konstanta dan ve dapat ditentukan dari hasil percobaan.
Persamaan (8) dapat diubah menjadi :
Jika –∆P konstan, maka grafik dθ/dv vs V merupakan garis lurus dengan:
=
[Δ]
=
Gambar 2. 1 Grafik v vs d/dv
Jika filtrasi dilakukan pada kecepatan konstan,maka persamaan (10) dapat diubah menjadi:
[] =
[.]
...(11)Persamaan ini akan memberikan garis lurus jika digambarkan grafik dari (-∆P) vs (v)
=
[Δ]
=
[.]
II.3. Pencucian
Setelah selesai operasi filtrasi, perlu diadakan pencucian untuk memisahkan filtrat yang masih tertinggal dalam cake.Tebal cake tidak mengalami perubahan maka kecepatan pencucian hanya tergantung pada besarnya penurunannya tekanan. Jika aliran pencuci sama dengan aliran slurry dan dimasukkan dengan tekanan yang sama, kecepatan aliran pencuci = kecepatan pada akhir filtrasi yang diberikan pada persamaan (8).
II.4. Waktu filtrasi yang optimum
Misalkan waktu pencucian dan pembersihan = q’ (dianggap konstan) maka waktu siklus
=
1
= [0,5
[Δ]
]
1
=
[0,5
[Δ]
]
1
Supaya optimum
= 0
=
[Δ]
1
= 0
= 2
1
[Δ]
BAB III
METODE PERCOBAAN
III.1. Rancangan Percobaan III.1.1 Rancangan Praktikum
Rancangan praktikum filtrasi diawali dengan cek kebocoran filter, cek kebocoran filter dimulai dengan memasang filter cloth dan seal diantara plate and frame filter, setelah selesai dipasang amati kebocoran pada alat. Lalu dilanjutkan dengan operasi filtrasi yang menggunakan slurry yang terbuat dari 2% berat tepung terigu dalam 20 L air dan 2 gram pewarna, pada operasi filtrasi perlu diamati penurunan drastis pada volume filtratnya dengan cara menampung filtrate setiap 10 detik. Operasi selanjutnya adalah operasi pencucian, pada operasi pencucian pastikan posisi semua kran sama dengan saat operasi filter dan amati peningkatan volume yang drastic dengan cara menampung air hasil operasi pencucian setiap 10 detik. Berikutnya dilanjutkan dengan mengukur Densitas dan Viskositas Slurry serta membuat larutan seri. Adapun rancangan praktikum secara garis besar ditampilkan pada gambar 3.1 sebagai berikut :
III.1.2. Penetapan Variabel
Variabel : Menampung tiap 10 detik III.2. Bahan dan Alat yang digunakan
Bahan yang digunakan
Air Tepung
Pewarna
Alat yang digunakan
Tangki kolom
Stopwatch Timbangan
Viscometer Ostwald
Gelas Ukur
III.3. Gambar Rangkain Alat
Alat percobaan filtrasi ini terdiri dari suatu filter press yang dilengkapi dengan sebuah manometer. Peralatan tambahan yang diperlukan untuk melakukan percobaan ini ialah:
1. Sebuah drum yang dilengkapi dengan pengaduk untuk tempat slurry. 2. Panci penampung filtrat.
3. Stopwatch.
4. Timbangan
III.4. Prosedur Praktikum A. Cek Kebocoran filter
1. Mengukur luas efektif dan filter cloth. 2. Bersihkan filter cloth dengan air.
3. Pasang filter cloth diantara plate dan frame.
4. si tangki feed dengan air sampai lebih kurang setengah volume tangki penuh. 5. Pastikan kran recycle dan keran umpan filter press terbuka.
6. Nyalakan pompa.
7. Amati kondisi filter press, jika ada air yang menetes dari plate dan frame berarti terjadi kebocoran sehingga posisi filter cloth perlu diperbaiki(ulangi
langkah 3-7 sampai tidak terjadi kebocoran). 8. Buang air yang terdapat dalam tangki feed . B. Operasi Filtrasi
1. Buat slurry 2% berat tepung terigu dalam 20 L air dan 2 gram pewarna (hitung kebutuhan tepung dengan rumus % berat).
2. Campur ketiga bahan itu dalam tangki feed dengan pertama kali memasukkan air,kemudian pewarna dan tepung. Tepung dimasukkan dengan cara ditaburkan secara merata dan perlahan-lahan.
3. Atur kran,kran recycle terbuka dan kran umpan filter press tertutup. 4. Nyalakan pompa.
5. Tunggu satu menit (agar larutan slurry homogen). 6. Buka kran umpan dan filter.
7. Tamping filtrat setiap 10 detik dan ukur volume filtratnya. 8. Ulangi langkah 7 sampai terjadi penurunan volume yang drastis C. Operasi Pencucian
1. Simpan slurry sisa dalam ember.
2. Isi tangki feed dengan air sampai penuh.
3. Pastikan posisi semua kran sama dengan saat operasi filter. 4. Nyalakan pompa.
5. Tampung filtrat setiap 10 detik dan ukur volume filtratnya.
6. Ulangi langkah 5 sampai cairan bersih ,yang terjadi peningkatan volume yang drastis.
D. Mengukur Densitas dan Viskositas Slurry
=
=
.
.
×
Keterangan: γs = viskositas slurry γa = viskositas air
= densitas slurry
= densitas air ts = waktu tempuh slurry ta = waktu tempuhMenentukan viskositas slurry
1. Isi viskosimeter dengan cairan sampai pada ketinggian tertentu (missal titik a).
2. Hisap cairan dengan menggunakan selang sampai pada titik tertentu. 3. Hidupkan stopwatch tepat saat cairan melewati titik b sampai titik a. 4. Catat waktu tempuh.
5. Hitung viskositas cairan dengan rumus diatas. E. Membuat Larutan Seri
1. Ambil 50 ml slurry sebelum opersi filtrasi dilakukan. 2. Encerkan 2 kali( tambah air hingga 100 ml).
3. Ambil 50 ml dari larutan langkah 2.
4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga warnanya sama dengan hasil akhir operasi pencucian.
DAFTAR PUSTAKA
Badger. W.L and Bacheru ,J.L.1976. Introduction to Chemical Engineering . Tokyo: Mc Graw Hill Book Co.
Blackburn and Nagamori,N.1994. Slurry Filtration and Cake Washing After the HCl Leach of Magnesite and Serpentine. Metalurgical and Material Transaction B, volume 204B. Brown, G.Ce.1974.Unit Operation. New York : John Willey and Sons Inc.
Casey, T.J.Unit Treatment Process in Water and Waste Water Engineering. University Collage Dublin Ireland : John Willey and Sons Inc.
Caulson, J.M, and Richardson, J.F.1962. Chemical Engineering, 2nded . New York: Pergaman Press
Do Jilido,J.R and Best,G.A.Chemistry of Water and Waste Water Pollution. England : Ellis Hardwood Limited.
Froust, A.S.1980. Principle of Unit Operation 2nd ed. New York : John Willey and Sons Inc. John,B.2003.Slurry Handing, Trouble Shooting and Filtration. Leutron EMDG Simposium,
February 11,2005.
Lavran, M.G.1958. Fundamental of Chemical Engineering Operation. New York : Printic Hill. Lavran, M.G.1958. Fundamental of Chemical Engineering 4thed. Singapore : Kasumi Rincing
Co. Ltd. Page 393-410.
Mc.Cabe, W.L.1996.Unit Operation of Chemical Engineering,4th ed . Singapore: Kasumi Rincing Co.Ltd.page 393-410
Mickley, H.J.1949. Chemical Engineering Progresi,4th ed . Tokyo: Mc Graw Hill Book.
Perry,R.H and Richardson,C.H.1984.Chemical Engineering 6thed.Tokyo : Mc. Graw Hill Book.
Perry, R.H. Don Green. 1984. Chemical Engineering, 6th ed . Tokyo:Mc Graw Hill Book. Shutterland,K.2008. Filters and Filtration Handbook 5thed.Oxford Butterworth-Hememann. Samsudin, A.M dan Khoirudin. 2005. Ekstraksi. Filtrasi Membran dan Uji Stabilitas Zat
