LAPORAN TETAP PRAKTIKUM SATUAN OPERASI 1
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
PALEMBANG
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.
b. Agar suspensi bisa mengalir melalui medium filter maka dibutuhkan perbedaan
tekanan yang signifikan. Hal itu biasanya dilakukan dengan dua cara: pertama suspense
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
µ αCs
μ
dV = A 2 ( −∆ P ) + A (−∆ P ) Rm …. (1)
µ αCs
μ Rm
Dimana: Kp = A 2 ( −∆ P ) dan B = A (−∆ P )
Persamaan tersebut kemudian diintegralkan menjadi:
t
V
μ
V +¿
Rm)dV … (2)¿ ¿
∫0 dt=¿∫0 ( A 2µ( αCs
−∆ P )
A (−∆ P )
µ αCs
μ Rm
µ αCs
μ Rm
t
t = 2 A 2 ( −∆ P ) V2 + A (−∆ P ) V ………. V = 2 A 2 ( −∆ P ) V + A (−∆ P ) …..(3)
Persamaan 3 disederhanakan menjadi:
t Kp
=
V
2 V + B …..(4)
µ αCs
μ Rm
Di mana: Kp = A 2 ( −∆ P ) dan B = A (−∆ P )
Keterangan:
t = waktu filtrasi ( dalam detik ) (s)
V = volume filtrat yang dihasilkan saat t ( dalam m3)
a = koefisien tahanan cake ( dalam m / kg )
Rm = koefisien medium filter ( dalam m-1 )
µ = viskositas filtrat ( dalam Pa s atau kg / ms )
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.
Pemilihan media filtrasi didasarkan atas :
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
Proses Filtrasi secara continue banyak diterapkan pada industry kimia. Analisis operasi
filtrasi ini dibagi menjadi 3 tahap :
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
Merupakan filtrasi yang menggunakan gaya gravitasi untuk mengalirkan cairan.
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
2. Keadaan dari partikel padat, ukuran dan bentuk, distribusi ukuran partikel dan
karakteristik
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 )
Mengambil filter dengan hati – hati, mengukur luas cake yang diperoleh
Melakukan perlakuan di atas untuk tekanan yang berbeda
6. Data Pengamatan
Jari – jari kertas saring
Luas total medium filter
Viskositas filtrat air
Berat tepung
Volume air
Konsentrasi slurry
∆P
(bar)
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Volume
Filtrat,V
(m3)
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
= 24cm = 0,24 m
= π . r2
= π . (0,24 m)2
= 0,18 m2
= 1000 kg/m s
= 180 gram = 0,18 kg
= 6 liter = 0,006 m3
0,18 kg
= 0,006 m ³ = 30 kg/ m3
Percobaan 1
369
739
1110
1478
1850
2215
2590
2955
3329
3699
Waktu, t
(sekon)
Percobaan 2
372
743
1108
1468
1845
2210
2593
2957
3340
3699
t/V
(s/m3)
Rata-rata
370,5
741
1109
1473
1847,5
2212,5
2591,5
2956
3334,5
3693
3,705 x 105
4,94 x 105
5,545 x 105
5,892 x 105
6,158 x 105
6,321 x 105
6,479 x 105
6,57 x 105
6,669 x 105
6,715 x 105
t/V
t/V vs V
800000
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
f(x) = 56040000 x + 407800
R² = 0.79
y
Linear (y)
0
0
0
0
0
0.01 0.01
V
7. Perhitungan
t Kp
Persamaan grafik t/V vs V pada ∆P tetap → V = 2 V + B
Persamaan grafik t/V vs V
y = 6E+07x + 407800
Kp
= 2
Slope
Kp
= 2
6x107
Kp
= 12x107 s/m6
Intersep (B)
= 407800
a.
Mencari tahanan cake (α)
Pada −∆ P=¿ 0,02 bar = 0,2 x104 kg/ms2
A 2 (−∆ P ) Kp
=α
μ Cs
¿¿
777600 x 104
3 x 10 4
kg
m5 s
kg 2
m4 s
=α
α= 25,92 x 104 m/kg
b.
Mencari tahanan spesifik ampas (Rc)
Pada −∆ P=¿ 0,02 bar = 0,2 x104 kg/ms2
α . Cs .V
Rc =
A
m
kg
25,92 x 104 × 30 3 ×0,0055 m3
kg
m
Rc =
0,18 m2
Rc = 33,76 x 104 m-1
c.
Mencari tahanan media filter (Rm)
Pada -∆P = -0,12 bar = 0,12x105 kg/ms2
BA (−∆ P)
μ
=
(407800 s/m3)(0,18 m2)(0,2x107 kg/ms2)
(1x103 kg/ms)
= 14,68 x 104 m-1
Rm
=
Rm
Rm
Persamaan α fungsi ∆P dan Rm fungsi ∆P
-∆P
(bar)
0,02
d.
α
(m/kg)
25,92 x 104 m/kg
Mencari waktu filtrasi
Kp 2
t=
V +BV
2
t=
12 x 107
2
2 ( 0,0055) +(407800 ×0,0055)
t=4057 , 9 s
e.
Rm
m-1
14,68 x 104 m-1
Mencari laju filtrasi
Pada -∆P = -0,02 bar = 0,2x104 kg/ms2
A ( −∆ P )
dV
dt = ( Rc+ Rm ) μ
dV
0,18 m 2 × 0,2 x 104 kg /m s2
=
dt ( 33 ,76 x 10 4 m−1 +14 , 68 x 104 m −1 ) 1000 kg/ ms
dV
360 kgm/s 2
dt = 38,44 x 10 7 kg /m2 s
3
dV
−7 m
9
,
365
×10
dt
s
8. Analisa Data
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.
Jika semakin tebal cake, agar suspensi bisa mengalir melalui medium filter maka
dibutuhkan perbedaan tekanan atau variasi tekanan yang signifikan. Namun variasi
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.
http://onnyapriyahanda.com/macam-macam-pompa-positive-displacement/
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
PALEMBANG
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.
b. Agar suspensi bisa mengalir melalui medium filter maka dibutuhkan perbedaan
tekanan yang signifikan. Hal itu biasanya dilakukan dengan dua cara: pertama suspense
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
µ αCs
μ
dV = A 2 ( −∆ P ) + A (−∆ P ) Rm …. (1)
µ αCs
μ Rm
Dimana: Kp = A 2 ( −∆ P ) dan B = A (−∆ P )
Persamaan tersebut kemudian diintegralkan menjadi:
t
V
μ
V +¿
Rm)dV … (2)¿ ¿
∫0 dt=¿∫0 ( A 2µ( αCs
−∆ P )
A (−∆ P )
µ αCs
μ Rm
µ αCs
μ Rm
t
t = 2 A 2 ( −∆ P ) V2 + A (−∆ P ) V ………. V = 2 A 2 ( −∆ P ) V + A (−∆ P ) …..(3)
Persamaan 3 disederhanakan menjadi:
t Kp
=
V
2 V + B …..(4)
µ αCs
μ Rm
Di mana: Kp = A 2 ( −∆ P ) dan B = A (−∆ P )
Keterangan:
t = waktu filtrasi ( dalam detik ) (s)
V = volume filtrat yang dihasilkan saat t ( dalam m3)
a = koefisien tahanan cake ( dalam m / kg )
Rm = koefisien medium filter ( dalam m-1 )
µ = viskositas filtrat ( dalam Pa s atau kg / ms )
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.
Pemilihan media filtrasi didasarkan atas :
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
Proses Filtrasi secara continue banyak diterapkan pada industry kimia. Analisis operasi
filtrasi ini dibagi menjadi 3 tahap :
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
Merupakan filtrasi yang menggunakan gaya gravitasi untuk mengalirkan cairan.
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
2. Keadaan dari partikel padat, ukuran dan bentuk, distribusi ukuran partikel dan
karakteristik
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 )
Mengambil filter dengan hati – hati, mengukur luas cake yang diperoleh
Melakukan perlakuan di atas untuk tekanan yang berbeda
6. Data Pengamatan
Jari – jari kertas saring
Luas total medium filter
Viskositas filtrat air
Berat tepung
Volume air
Konsentrasi slurry
∆P
(bar)
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Volume
Filtrat,V
(m3)
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
= 24cm = 0,24 m
= π . r2
= π . (0,24 m)2
= 0,18 m2
= 1000 kg/m s
= 180 gram = 0,18 kg
= 6 liter = 0,006 m3
0,18 kg
= 0,006 m ³ = 30 kg/ m3
Percobaan 1
369
739
1110
1478
1850
2215
2590
2955
3329
3699
Waktu, t
(sekon)
Percobaan 2
372
743
1108
1468
1845
2210
2593
2957
3340
3699
t/V
(s/m3)
Rata-rata
370,5
741
1109
1473
1847,5
2212,5
2591,5
2956
3334,5
3693
3,705 x 105
4,94 x 105
5,545 x 105
5,892 x 105
6,158 x 105
6,321 x 105
6,479 x 105
6,57 x 105
6,669 x 105
6,715 x 105
t/V
t/V vs V
800000
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
f(x) = 56040000 x + 407800
R² = 0.79
y
Linear (y)
0
0
0
0
0
0.01 0.01
V
7. Perhitungan
t Kp
Persamaan grafik t/V vs V pada ∆P tetap → V = 2 V + B
Persamaan grafik t/V vs V
y = 6E+07x + 407800
Kp
= 2
Slope
Kp
= 2
6x107
Kp
= 12x107 s/m6
Intersep (B)
= 407800
a.
Mencari tahanan cake (α)
Pada −∆ P=¿ 0,02 bar = 0,2 x104 kg/ms2
A 2 (−∆ P ) Kp
=α
μ Cs
¿¿
777600 x 104
3 x 10 4
kg
m5 s
kg 2
m4 s
=α
α= 25,92 x 104 m/kg
b.
Mencari tahanan spesifik ampas (Rc)
Pada −∆ P=¿ 0,02 bar = 0,2 x104 kg/ms2
α . Cs .V
Rc =
A
m
kg
25,92 x 104 × 30 3 ×0,0055 m3
kg
m
Rc =
0,18 m2
Rc = 33,76 x 104 m-1
c.
Mencari tahanan media filter (Rm)
Pada -∆P = -0,12 bar = 0,12x105 kg/ms2
BA (−∆ P)
μ
=
(407800 s/m3)(0,18 m2)(0,2x107 kg/ms2)
(1x103 kg/ms)
= 14,68 x 104 m-1
Rm
=
Rm
Rm
Persamaan α fungsi ∆P dan Rm fungsi ∆P
-∆P
(bar)
0,02
d.
α
(m/kg)
25,92 x 104 m/kg
Mencari waktu filtrasi
Kp 2
t=
V +BV
2
t=
12 x 107
2
2 ( 0,0055) +(407800 ×0,0055)
t=4057 , 9 s
e.
Rm
m-1
14,68 x 104 m-1
Mencari laju filtrasi
Pada -∆P = -0,02 bar = 0,2x104 kg/ms2
A ( −∆ P )
dV
dt = ( Rc+ Rm ) μ
dV
0,18 m 2 × 0,2 x 104 kg /m s2
=
dt ( 33 ,76 x 10 4 m−1 +14 , 68 x 104 m −1 ) 1000 kg/ ms
dV
360 kgm/s 2
dt = 38,44 x 10 7 kg /m2 s
3
dV
−7 m
9
,
365
×10
dt
s
8. Analisa Data
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.
Jika semakin tebal cake, agar suspensi bisa mengalir melalui medium filter maka
dibutuhkan perbedaan tekanan atau variasi tekanan yang signifikan. Namun variasi
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.
http://onnyapriyahanda.com/macam-macam-pompa-positive-displacement/