MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA FILTRASI (FIL)

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA

FILTRASI (FIL)

Disusun oleh:

Joseph Bimandita Sunjoto Dr. Irwan Noezar Dr. Dendy Adityawarman

Dr. Adriyan Harimawan

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

FIL 2

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... 2

DAFTAR GAMBAR ... 3

DAFTAR TABEL ... 4

BAB I PENDAHULUAN ... 5

BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN... 6

2.1 Tujuan... 6

2.2 Sasaran ... 6

BAB III RANCANGAN PERCOBAAN ... 7

3.1 Alat dan Bahan ... 7

3.2 Skema Alat Percobaan ... 7

BAB IV PROSEDUR KERJA ... 8

4.1 Diagram Alir Percobaan ... 8

4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Alat ... 8

DAFTAR PUSTAKA ... 10

LAMPIRAN A: TABEL DATA MENTAH ... 11

LAMPIRAN B: PROSEDUR PERHITUNGAN... 12

LAMPIRAN C: DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR ... 15

FIL 3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Skema Alat (Sumber: www.medicinescomplete.com) ... 7

FIL 4

DAFTAR TABEL

Table 1. Variasi Percobaan ... 11 Table 2. Data Pengamatan ... 11 Table 3. Densitas dan Viskositas Air pada Berbagai Temperatur ... 15

FIL 5

BAB I

PENDAHULUAN

Proses Filtrasi merupakan proses pemisahan padatan dari campuran fasa cair dengan driving gorce berupa perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan tersebut menyebabkan fasa cair melewati medium filter sedangkan padatan akan tertinggal pada medium filter. Filtrasi banyak digunakan dalam proses-proses industri seperti industri makanan-minuman yang menggunakan filtrasi untuk memisahkan produk makanan dan minuman yang diinginkan, maupun pada industri lainnya sebagai proses pengolahan air bersih atau limbah.

Dalam keberjalanannya, proses filtrasi akan menghasilkan “cake” padatan yang terbentuk pada media filter seiring dengan bertambahnya waktu. Cake pada media tersebut akan terus terakumulasi dan memberikan hambatan/tahanan lain pada proses filtrasi yang perlu diperhitungkan selain hambatan dari media. Untuk itu, sekarang ini telah banyak modifikasi pada teknologi filtrasi yang diterapkan di industri kimia untuk memperbaiki sifat dan karakteristik fisika dan kimiawi cake yang terakumulasi, salah satunya adalah dengan menggunakan filter aid.

Metode filtrasi konvensional mudah untuk dipelajari dalam melihat resistansi spesifik medium maupun resistansi cake yang terakumulasi. Praktikum ini akan dilakukan menggunakan salah satu metode filtrasi konfensional yaitu metode plate and frame filter press. Filter terdiri atas plate and frame yang tersusun secara selang-seling, dimana frame dipisahkan dari plate dengan menggunakan filter cloth (media penyaring). Penempatan plate and frame harus tepat dan rapat untuk mencegah kebocoran dalam proses filtrasi. Oleh karena itu, plate and frame yang digunakan dipress menggunakan putaran hidrolik manual untuk memastikan kerapatan. Slurry padatan yang ingin dipisahkan didorong menggunakan udara tekan memasuki lubang pada frame-frame yang kemudian tersaring pada media filter pada jalan keluarnya. Slurry yang tertinggal dalam ruang penyaringan antara media filter pada frame akan menjadi cake sedangkan fasa cair yang telah bersih akan keluar melewati media filter.

FIL 6

BAB II

TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN

2.1 Tujuan

Tujuan praktikan melakukan percobaan filtrasi adalah sebagai berikut:

a. Praktikan mengetahui karakteristik filtrasi (penyaringan), khususnya hubungan waktu dengan perolehan filtrat.

b. Praktikan memahami tahanan/hambatan yang terdapat pada medium filter maupun cake pada operasi penyaringan.

2.2 Sasaran

Berkenaan dengan tujuan praktikum, praktikan diharapkan dapat:

a. Menentukan persamaan penyaringan pada tekanan tetap.

b. Menghitung tahanan medium penyaring dan tahanan spesifik padatan saring.

c. Menentukan pengaruh tekanan terhadap tahanan spesifik padatan dan kekeringan padatan.

FIL 7

BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Dalam percobaan filtrasi ini bahan yang digunakan adalah air keran dan bubuk kapur CaCO3. Peralatan yang digunakan antara lain satu unit peralatan filtrasi plate and frame filter press, tangki suspense, kompresor, oven, gelas ukur 500 mL, stopwatch, cawan penguapan, timbangan, dan kain penyaring.

3.2 Skema Alat Percobaan

Skema alat yang digunakan dalam percobaan dapat dilihat pada gambar V.1 berikut.

Gambar 3.1 Skema Alat (Sumber: www.medicinescomplete.com)

FIL 8

BAB IV

PROSEDUR KERJA

4.1 Diagram Alir Percobaan

Diagram alir percobaan dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1 Diagram Alir Percobaan 4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Alat

Hal yang pertama kali dilakukan adalah

1. Memasang alat percobaan pada sumber listrik yang sesuai

2. Membuat larutan slurry CaCO₃ dengan mencampurkan serbuk CaCO₃ dengan air di dalam tangki suspensi.

3. Tutup tangki suspensi dengan baik kemudian nyalakan agitator pada tangki suspensi.

4. Rangkat peralatan plate and frame filter press dengan kain saringan yang digunakan.

FIL 9

5. Nyalakan kompresor untuk memberikan udara tekan dalam tangki suspensi yang mendorong slurry CaCO3 kedalam filter.

6. Catat volum dan waktu untuk data.

7. Bongkar kembali plate and frame pada filter dan keruk cake yang terbentuk untuk ditimbang.

8. Masukan cake tersebut kedalam oven untuk dikeringkan, kemudian timbang kembali cake yang telah kering tersebut.

Hal ini dilakukan pada tiap variasi jenis media filtrasinya. Variasi juga dapat dilakukan dalam bentuk tekanan yang diberikan sesuai dengan arahan dari pembimbing.

FIL 10

DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, C.J., (1993), Transport Process and Unit Operations, 2^nd Edition, Boston : Allyn and Bacon Inc.

Larian, M.G., 1958, Fundamentals of Chemical Engineering Operations: Prentice Hall, Inc.

Mc Cabe, W.L., (1993), Unit Operation of Chemical Engineering, 5^th Edition, Singapore: Mc- Graw Hill Book Co.

FIL 11

LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH

Pada lampiran ini ditunjukkan contoh tabel data praktikum yang dapat diisi beberapa variasi yang mungkin dilakukan, namun variasi ini bersifat tidak tetap bergantung pada penugasan dari dosen yang terkait.

Table 1. Variasi Percobaan

Run 1 Run 2 Run 3 Run 4 Run ….

Jenis media penyaring Jeans Jeans Jeans Jeans

% padatan (W/W) 3 3 5 5

Putaran motor (RPM) 300 300 500 500

 P (psig) 3 3 5 5

Jumlah Plate & Frame 3 3 5 5

Luas Frame (m²)

Massa cawan kosong (g) Massa cawan + cake basah (g) Massa cawan + cake kering (g)

Table 2. Data Pengamatan

Run 1 Run 2 Run 3 Run 4 Run ….

t (s) V (mL) t (s) V (mL) t (s) V (mL) t (s) V (mL) t (s) V (mL)

FIL 12

LAMPIRAN B

PROSEDUR PERHITUNGAN

Pengolahan data yang diperlukan pada percobaan ini dapat dilakukan dengan mengikuti langkah berikut :

1. Siapkan tabel t, V dan t/V

t (s) V (m³) t/V (s/m³)

39 0.05 780

91 0.1 910

142 0.15 946.67

210 0.2 1050

294 0.25 1176 364 0.3 1213.33 447 0.35 1277.14 531 0.4 1327.5

2. Membuat Grafik Karakteristik Filtrasi

y = 78.503x + 731.82 R² = 0.9786

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

t/V (s/m3)

V (m³)

Karakteristik Filtrasi

FIL 13 𝑆𝑙𝑜𝑝𝑒 = 𝐾𝑝 2⁄ ; 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡 = 𝐵

3. Melakukan Perhitungan a. Rasio Cake

𝑚 = 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑏𝑎𝑠𝑎ℎ 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔

b. Konsentrasi cake kering yang terakumulasi 𝐶𝑠 = 𝜌 . 𝐶𝑥

1 − 𝑚 . 𝐶𝑥 Dimana Cx = fraksi massa padatan dalam slurry 𝜌 = densitas filtrate

c. Luas permukaan filtrasi

Luas permukaan filtrasi diasumsikan sama dengan luas frame 𝐴 = 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑏𝑢𝑗𝑢𝑟 𝑠𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎 − 2 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑟𝑎𝑛

d. Resistansi spesifik bahan (𝛼)

𝛼 = 𝐾𝑝 . 𝐴² . (−∆𝑃) 𝜇 . 𝐶𝑠

FIL 14 Dimana Kp/2 = slope grafik t/V terhadap V

e. Resistansi spesifik cake (Rm)

𝑅𝑚 = 𝐴 . 𝐵 . (−∆𝑃) 𝜇 Dimana B = intercept grafik t/V terhadap V

FIL 15

LAMPIRAN C

DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR

Table 3. Densitas dan Viskositas Air pada Berbagai Temperatur Temperatur (oC) Densitas (kg/m3) Viscositas (kg/m.s)

23 997.62 0.000933

24 997.38 0.000911

25 997.13 0.000891

26 996.86 0.000871

27 996.59 0.000852

28 996.31 0.000833