LAPORAN PRAK TIKUM PERLAKUAN MEKANIK

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM PERLAKUAN MEKANIK

FILTER TESTING UNIT

Oleh : Kelompok III

Oleh : Kelompok V

Kelas: 2A - TKPB

Anastasia Natalisa (121424008)

Andri Rismantara (121424009)

Anissa Trisakti S (121424010)

Apit Rian Saputra (121424011)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. H. Bintang Iwhan

Moehady, M.Sc

(2)

I. TUJUAN

1. Menghitung tahanan spesifik ampas (α) 2. Menghitung tahanan ampas (Rc)

3. Menghitung tahanan filter medium (Rm)

4. Menghitung laju filtrasi filtrat (dV_dt )

5. Menghitung waktu filtrasi selama satu siklus (t)

II. LANDASAN TEORI II.1Filtrasi

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, yang di atasnya padatan akan terendapkan. Range filtrasi pada industri 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. Suatu saat justru limbah padatnyalah yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang. Di dalam industri, kandungan padatan suatu umpan mempunyai range dari hanya sekedar jejak sampai persentase yang besar. Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae. Oleh karena varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda, banyak jenis penyaring telah dikembangkan, beberapa jenis akan dijelaskan di bawah ini.

Prinsip filtrasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Pada awalnya suspensi mengalir melalui medium filter, filtrat yang dihasilkan mempunyai 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 juga sebagai

s l u r r y

f i l t r a t

C a k e ( a m p a s )

(3)

penyaring. Lapisan cake yang terbentuk akan semakin tebal mengakibatkan laju filtrat makin kecil, oleh karena itu pada ketebalan tertentu harus dilakukan proses pengambilan cake.

Laju

Waktu

Agar suspensi bisa mengalir melalui medium filter maka dibutuhkan perbedaan tekanan yang signifikan. Ada dua cara yang dapat dilakukan : pertama suspensi dipompa (tekanan fluida sebelum medium filter lebih tinggi) atau cara kedua ruang filtratnya divakumkan sehingga suspensi tertarik menuju ruang filtrat melalui medium filter.

II.2Filter Testing Unit

Salah satu peralatan filtrasi batch yang penting adalah Filter Testing Unit, yang ditunjukkan oleh gambar, terdiri dari frame berisi filter media (filter cloth). Filter Testing Unit bergantung pada luas filter dan tekanan vakum yang digunakan. Umpan slurry di pompa dengan pompa peristaltik dan dialirkan melalui filter dalam tangki yang di vakum dan padatan menempel pada media filter. Satu siklus proses filtrasi sudah selesai, apabila pori-pori media filter pada frame sudah penuh (tertutup) oleh padatan.

S u s p e n s i ( s l u r r y )

c a k e ( a m p a s ) m e d i u m f i l t e r

f i l t r a t

(4)

II.3Dasar teori Proses Filtrasi Batch pada Tekanan Konstan

dt

dV=_Aμ α Cs2

(−∆ P)V+

μ Rm

A(−∆ P)=Kp+B

(SI) (2-1) Dimana : Kp dalam (s/m6_{) (SI) dan B dalam (s/m}3_{) (SI)}

Kp= μ α Cs A2(−∆ P)

(SI) (2-2)

B= μ Rm A(−∆ P)

(SI) (2-3) Keterangan :

t = waktu filtrasi ( s )

V = volume filtrat yang dihasilkan saat t ( m3₎

 = koefisien tahanan cake (m/kg) Rm = koefisien medium filter ( m-1)

μ = viskositas filtrat (Pa s atau kg/m s ) A = luas total medium filter ( m2₎

ΔP = perbedaan tekanan ( N/ m2_{atau kg/m s}2 ₎

Cs = konsentrasi slurry ( kg/m3₎

Grafik hubungan ∆t/∆V terhadap V rata-rata

Slope = Kp

dt dV (_ms3)

intercept =B

Volume filtrat rata-rata

´

(5)

Untuk tekanan konstan, α konstan dan cake yang tidak dapat dimampatkan (incompressible), maka variabelnya hanya V dan t, sehingga integrasi :

∫

Variabel-variabel yang mempengaruhi laju filtrasi :

 Perbedaan Tekanan aliran umpan masuk dan tekanan filtrat keluar (-∆P)

 Viskositas cairan (µ)

 Luas media filter / frame (A)

 Tahanan cake (Rc) dan tahanan medium filter (Rm) Laju Filtrasi :

dV dt =

A(−∆ P) (Rc+Rm)μ

(2-7) III. ALAT DAN BAHAN

3.1 Alat

1. Seperangkat alat filter testing unit 2. Kertas saring

3. Pompa vakum 4. Jangka sorong 5. Stopwatch 6. Ember plastik 7. Gelas Ukur 8. Kertas timbang 9. Neraca teknis 10. Tachometer 3.2Bahan

(6)

2. Kapur (CaCO3) 300 gram

IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1) Pembuatan slurry

2) Proses dalam Filter Testing Unit

masukkan

6 liter air ke dalam

tangki umpan

berpengaduk

masukkan 300 gram

kapur dan nyalakan

motor pengaduk

(± 400-450 rpm)

aduk hingga terbentuk

slurry yang homogen

Pasang kertas saring diatas flter glass, lalu letakkan pada

peralatan FTU.

Rapatkan sekrup, periksa sambungan

gasket, tangki pengaduk, pompa peristaltik, dan unit

penampung. Pastikan tidak ada

kebocoran.

Atur tekanan vakum yang dikehendaki.

Hidupkan pompa peristaltik

Catat waktu setiap 0,5 L (dan kelipatannya) fltrat

yang diperoleh.

Buka Filter glass yang dipasang. Hentikan proses

fltrasi setelah umpan habis.

(7)

V. PENGOLAHAN DATA

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 = 300 gram = 0,3 kg Volume air = 6 liter = 0,006 m3

Konsentrasi slurry = _0,0060,3kg_m_³

= 50 kg / m3

Grafik hubungan t/V terhadap V

0 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04

f(x) = 2730443.02 x + 16775.86 R² = 0.69

Linear ()

Vol total (m³)

t/

(-∆P) (bar) Waktu

(s) Vol fltrat_(m³) Vol fltrat bocor_(m³) Vol total_(m³) _(s/m³)t/V

0 0 0 0 0

-0.03 302 0.005 0.0045 0.010 31789.47

-0.10 1336 0.010 0.0049 0.0149 89664.43

-0.12 1855 0.015 0.0051 0.0201 92288.56

-0.12 2242 0.020 0.0064 0.0264 84924.24

(8)

Persamaan grafik t/V vs V pada ∆P tetap → _Vt =K₂p V+B

Persamaan grafik t/V vs V y = 3E+06x + 16776

Slope = Kp₂

3x106 ₌Kp

2 Kp = 6x106 _s/m6

Intersep (B) = 16776

a. Mencari tahanan spesifk ampas (α)

 Pada −∆ P=¿ -0,12 bar = 1,2x104 kg/ms2

A2(−∆ P)Kp

μ Cs =α

¿ ¿

233280x104 kg m5_s

5x104 kg2 m4_s

=α

α = 46656 _m/kg

 Pada −∆ P=¿ -0,1 bar = 1x104 kg/ms2

A2

(−∆ P)Kp

μ Cs =α

¿ ¿

1944x106 kg m5s

5x104 kg 2 m4s

=α

α = 38880 m/kg

 Pada −∆ P=¿ -0,03 bar = 3x103 kg/ms2

A2(−∆ P)Kp

μ Cs =α

(9)

5832x105 kg m5s 5x104 kg2

m4s =α

α = 11664 _m/kg

b. Mencari tahanan cake (Rc)

 Pada α(-∆ P=0,12¯¿)= 46656 m/kg

Rc =

α . Cs .V_A

Rc =

46656

m

kg ×50_mkg3×0,0324m 3

0,18m2 Rc = 419904m-1

 Pada α(-∆ P=0,1¯¿)= 38880 m/kg

Rc =

α . Cs .V_A

Rc =

38880

m

kg ×50kg_m3×0,0324m 3

0,18m2 Rc = 349920m-1

 Pada α(-∆ P=0,03¯_¿)= 11664 m/kg

Rc =

α . Cs .V_A

Rc =

11664

m

kg ×50kg_m3×0,0324m 3

0,18m2 Rc = 104976 m-1

c. Mencari tahanan media flter (Rm)

 Pada -∆P = -0,12 bar = 0,12x105 _kg/ms2

Rm = BA(−∆ P_μ )

Rm = (16776 s/m3)(0,18 m2)(0,12x105 kg/ms2)

(1x103 _kg/ms)

(10)

 Pada -∆P = -0,1 bar = 0,1x105 _kg/ms2

d. Mencari waktu fltrasi

t=Kp₂ V2+BV

t=6x10 6

2 (0,0324)2+(16776×0,0324) t=3149+543,54

t=3692,54s

e. Mencari laju fltrasi

(11)

dV

dt = 0,18m 2

×0,1x105kg/m s2 (349920m−1_+30196,8_m−1₎₁₀₀₀_kg_/ms

dV

dt = 1800kgm/s 2 380116800kg/m2s dV

dt =4,735×10−6m 3 s

 Pada -∆P = -0,03 bar = 0,03x105 _kg/ms2

dV dt =

A(−∆ P) (Rc+Rm)μ

dV

dt = 0,18m

2_×0,03_x₁₀5_kg /m s2 (104976m−1

+9059,04m−1)1000kg/ms dV

dt = 540kgm/s 2 114035040kg/m2s dV

dt =4,735×10−6m 3 s

VI. PEMBAHASAN

(12)

Pembahasan oleh Andri Rismantara (121424009)

Pembahasan oleh Anissa Trisakti S (121424010)

Pembahasan oleh Apit Rian Saputra (121424011)

VII. KESIMPULAN

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, Christie.J, 1983, “Transport Process and Unit Operation”, Ally and Bacon,Inc, United State of America

http://www.scribd.com/doc/79573617/Filter-Testing-Unit

-∆P ( kg/m.s2₎

Kp B α

( m/kg)

Rc (m-1₎

Rm ( m-1₎

Laju filtrasi (m3_/s)

0,12 x 105 _{6 x 10}6 ₁₆₇₇₆ ₄₆₆₅₆ ₄₁₉₉₀₄ _36236,16 _{4,735 x 10}-6

0,1 x 105 _{6 x 10}6 ₁₆₇₇₆ ₃₈₈₈₀ ₃₄₉₉₂₀ _30196,8 _{4,735 x 10}-6