Pengertian Filtrasi
Filtrasi atau penyaringan merupakan pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida melalui medium penyaring, dimana zat padat tersebut tertahan. Operasi filtrasi dijalankan untuk memisahkan bahan-bahan sehingga diperoleh bahan yang diinginkan yaitu padatan atau cairannya dan bahkan kedua-duanya. Operasi filtrasi sangat diperlukan dalam industri kimia terutama yang menghasilkan campuran padat-cair.
Prinsip Kerja Filtrasi
Prinsip dasar filtrasi adalah menyaring sejumlah molekul padatan yang mencampur didalam larutan, sehingga tingkat kemurnian filtrate yang didapatkan dari filtrasi ini tergantung pada ukuran pori dan kualitas dari filter atau penyaring yang dipakai. Untuk cara penyaringan, jika yang diinginkan di hasil akhir adalah residu atau ampas umumnya di perlukan langkah selanjutnya yaitu pengeringan supaya semua zat yang ada dan tersisa dalam padatan berupa larutan akan menguap.
Prinsip kerja filtrasi juga dapat dibagi menjadi 2 jenis tergantung pada posisi yang diinginkan pada saat proses filtrasi (penyarinyan) yaitu filtrasi dengan aliran horizontal dan vertical. Filtrasi dengan aliran vertikal dan horizontal mempunyai prinsip kerja yang berbeda. Filtrasi horizontal secara permanen terendam oleh air dan proses yang terjadi adalah sebagian aerobik dan sebagian anaerobik.
Sedangkan pada filtrasi vertikal, proses yang terjadi cenderung anaerobik.
Terdapat beberapa cara atau metode yang bisa kita gunakan dalam proses filtrasi. Jenis dari metode yang akan di gunakan tergantung pada apakah padatan akan dilarutkan dalam cairan atau tersuspensi atau partikular.
Fungsi dan Kegunaan Filtrasi Fungsi Filtrasi
Secara umum, filtrasi berfungsi untuk memisahkan padatan atau zat-zat yang tidak diinginkan yang masih bercampung didalam larutan, sehingga tingkat kemurnian dalam larutan berkurang. Selain itu, filtrasi memiliki banyak fungsi seperti:
1. Mengurangi resiko meluapnya limbah atau air kotor
2. Mengurangi terbatasnya air bersih menggunakan pembuatan filtrasi air 3. Mengurangi penyakit yang disebabkan oleh air kotor
4. Membantu pemerintah guna menggalakan air bersih Kegunaan Filtrasi
Selain fungsi filtrasi yang beragam, filtrasi juga memiliki kegunaan atau manfaat yang banyak, diantaranya:
1. Bisa mengilangkan bau yang tidak sedap di air yang keruh 2. Bisa mengubah air keruh jadi lebih bening
3. Menghilangkan pencemar yang berada didalam air maupun mengurangi kadarnya supaya air dapat diminum
4. Cara ini dapat dipakai untuk desa yang masih jauh di daerah perkotaan dan tempat terpencil.
Berdasarkan prinsip kerjanya, filtrasi dapat dibedakan menjadi:
1. Pressure filtration
Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip penekanan 2. Gravity filtration
Merupakan filtrasi yang menggunakan gaya gravitasi untuk mengalirkan cairan.
3. Vacuum filtration
Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip hampa udara untuk mengalirkan cairan.
Aplikasi Penggunaan Filtrasi - Skala Rumahan
Penyaringan saat membuat teh celup. Kantong teh celup menjadi filter antara teh dan air.
- Skala Laboratorium
Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat yang dalam cairan.
Penyaringan menggunakan corong gelas dan kertas saring dan hasilsaringan disebut filtrat.
- Skala Pabrik
Penyaringan menggunakan alat industri seperti filter press, rotary vacuum, membrane filter dan sebagainya.
Faktor-faktor yang mempengaruhi filtrasi - Debit
Filtrasi Debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien.
Sehingga proses filtrasi tidak dapat terjadi dengan sempurna, akibat adanya aliran air yang terlalu cepat dalam melewati rongga diantara butiran media pasir.
- Konsentrasi Kekeruhan
Konsentrasi kekeruhan sangat mempengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi kekeruhan air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari media atau akan terjadi clogging.
- Temperature
Adanya perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan mempengaruhi daya tarik menarik diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi perbedaan dalam ukuan besar partikel yang akan disaring.
- Kedalaman Media, Ukuran dan Material
Pemilihan media dan ukuran merupakan keputusan penting dalam perencanaan bangunan filter. Tebal tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring. Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi, tetapi membutuhkan waktu pengaliran yang lama.
- Tinggi Muka Air Di Atas Media dan Kehilangan Tekanan
Keadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau laju filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi diatas media akan meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori.
Operasi Filtrasi - Filtrasi Batch
Pada operasi batch, alat harus dibongkar untuk pengambilan cake kemudiandi pasang kembali, sehingga ada masalah waktu bongkar pasang. Hal ini menyebabkan proses secara batch membutuhkan waktu lama. Operasi batch ini juga lebih mahal karena terbatas untuk skala kecil.
- Filtrasi Kontinu
Pada operasi secara kontinu, pengambilan cake dilakukan dengan menggeruknya secara terus menerus menggunakan pisau. Proses filtrasi secara kontinu ini banyak diterapkan pada industry kimia. Analisis operasi filtrasi inidibagi dalam 3 tahap, yaitu.
a. pembentukan cake
b. pencucian cake untukmembuanglarutan c. pelepasan cake dari filter
Alat filtrasi skala industri
1. Plate and Frame Filter Press - Prinsip Kerja
Slurry dipompa ke dalam filter press melalui umpan (paling umum di tengah plate) dan padatan didistribusikan secara merata di setiap ruang sepanjang press
(1). Padatan mulai terbentuk di atas kain saring. Sebagian besar pemisahan padat / cair dilakukan oleh partikulat pada kain. Pada awalnya, beberapa partikel kecil masih lolos, tetapi akhirnya padatan mulai membentuk lapisan pada kain
(2). Lapisan ini menjebak partikelpartikel halus dan akhirnya membentuk cake filter. Cake filter kemudian berfungsi sebagai filter mendalam saat proses pengeringan berlanjut. Filtrat (cairan) biasanya keluar dari plate melalui sisi sudut ke manifold (pipa bermulut banyak).
Ketika katup yang benar dalam manifold terbuka, filtrat keluar dari pers melalui satu titik, outlet filtrat. Filtrat kemudian diarahkan melalui pipa pembuangan ke proses selanjutnya. Saat filter press menghasilkan tekanan, padatan terbentuk di dalam chambers sampai benar-benar penuh dengan cake filter
(3). Setelah chambers penuh, siklus pengisian selesai, dan filter press siap dikosongkan (4). Press kemudian dibuka, dan plate itu dipindahkan terpisah. Saat plate digeser, cake filter jatuh dari setiap ruang ke dalam hopper cake atau drum di bawah mesin cetak. Spatula dapat digunakan untuk mengikis cake dari kain jika diperlukan.
- Jenis
1. Filter Press Manual 2. Filter Press Automatic
Filter Press manual membutuhkan tenaga operasional yang cukup tinggi, mulai dari mengatur masuknya lumpur dalam chamber dan mengeluarkan sludge cake dari masing-masing
chamber. Jika menggunakan sistem otomatis, tentunya seluruh proses ini dapat berjalan dengan sendirinya, dengan menambahkan instrumen-instrumen tertentu.
- Kriteria Penggunaan
Secara umum ada 3 fungsi utama dari sebuah filter press, yang ketiganya amat diperlukan di dunia industri.
1. Fungsi Filtrasi
Filter press, sesuai dengan namanya bisa menyaring kotoran ataupun sludge yang masuk sehingga berkumpul menjadi kumpulan lumpur yang lebih kental konsentrasinya. Dalam proses ini, air yang bersih atau lebih sedikit mengandung pengtor lumpur akan keluar melalui jalur pemipaan.
2. Fungsi Cake Forming
Dengan proses penekanan lumpur secara bertahap, akan terbentuk cake yang seragam dalam filter plate. Dimana ketika filter plate satu telah penuh maka proses cake forming akan berlanjut ke filter plate selanjutnya.
3. Fungsi Dewatering
Dengan bantuan kompressor, angin akan dipompakan memasuki rongga-rongga filter plates untuk membuat cake yang terbentuk tadi berkurang kadar airnya. Dengan proses
dewatering ini akan didapatkan cake dengan kadar air kurang dari 40% sehingga cake yang dibuang menjadi lebih ringan.
- Bagian-bagian penting 1. Frames/rangka
Merupakan tempat dimana seluruh rangkaian filter press di rakit.
2. Filter Plates
Merupakan papan, tempat dimana filter cloth diletakan dan proses pressing pada sludge terjadi.
3. Manifold
Merupakan pipa dan valve yang digunakan untuk slurry masuk dan air keluar.
4. Filter Cloth
Merupakan baju dari si filter press dimana proses penyaringan terjadi. Ukuran dan jenis filter cloth ini amat bervariasi tergantung dari jenis slurry ataupun liquid yang hendak diambil.
- Aplikasi di Industri
Filter press dapat dibuat dalam berbagai ukuran, mulai dari press 150 mm skala lab kecil, hingga yang memiliki kapasitas jauh lebih besar, seperti pelat filter 1500 dan 2000 mm. Filter press digunakan untuk pemisahan cair/padat di berbagai industri dan aplikasi termasuk:
Pengolahan makanan dan minuman
Manufaktur kimia
Pertambangan
Pembangkit listrik
Agregat, aspal dan produksi semen
Pabrik baja
2. Filter Gravity
- Merupakan tipe yang paling tua dan sederhana.
- Gravitasi adalah sistem pengaliran air dari sumber ke tempat reservoir dengan cara memanfaatkan energi potensial gravitasi yang dimiliki air akibat perbedaan ketinggian lokasi sumber dengan lokasi reservoir.
- Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminer.
- Filter ini digunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan mengandung sedikit padatan. Contohnya: pada pemurnian air.
- Tangki biasanya terbuat dari kayu, bata atau logam tetapi untuk pengolahan air biasa digunakan beton. Saluran dibagian bawah yang berlubang mengarah pada filtrat, saluran itu dilengkapi dengan pintu atau keran agar memungkinkan backwashing dari dasar pasir untuk menghilangkan padatan-padatan yang terakumulasi. Bagian bawah yang berlubang tertutup oleh batuan atau kerikil setinggi 1 ft atau lebih untuk menahan pasir. Pasir yang biasa digunakan dalam pengolahan air sebagai media filter adalah pasir-pasir kuarsa dalam bentuk yang seragam. Kokas yang dihancurkan biasanya digunakan untuk menyaring asam sulfur. Batu kapur biasanya digunakan untuk membersihkan cairan organik baik dalam filtrasi maupun adsorbsi. Hal yang harus diperhatikan dalam filter gravitasi, bongkahan-bongkahan kasar (batu atau kerikil) diletakkan bagian atas balok berpori (cake) untuk menahan materi-materi kecil yang ada di atasnya (pasir, dll). Materi yang berbeda ukurannya harus diletakkan dengan membentuk lapisan-lapisan sehingga dapat bercampur dan ukuran
untuk setiap materi harusnya sama untuk menyediakan pori-pori dan kemampuan yang maksimal.
- Kelebihan : Dapat digunakan untuk proses filtrasi dalam kuantitas besar
- Kekurangan : Hanya digunakan pada fluida yang memiliki padatan yang sedikit
