Post on 28-Nov-2015
description
MAKALAH ALAT INDUSTRI KIMIA - B
FILTRASI VAKUM
Disusun Oleh :
1. Irsyadia Nindya Wardana 10/305249/TK/37428
2. Ika Noviawati 11/313353/TK/37881
3. Nihayatun Ni’mah 11/319059/TK/38193
4. Silvia Nirmala Puspitasari 11/319159/TK/38190
5. Ade Hidayat 11/319168/TK/38299
6. Affifah Ambar Rafsanjani 11/319173/TK/38303
Dosen Pengampu : Ir. Wahyu Hasokowati, M.A.Sc.
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
2013
0
Filtrasi VakumA. Pengertian
Filtrasi adalah pemisahan bahan secara mekanis (biasanya pemisahan
antara fluida (cairan/gas) dengan padatan) dengan menggunakan media filter dan
beda tekanan. Produk filtrasi dapat berupa filtrat (cairan bebas padatan) atau cake
(kue padatan); tergantung fasa apa yang berharga/yang akan dipungut.
Berdasarkan driving force-nya, filtrasi dibedakan menjadi empat jenis, yaitu:
1. Hydrostatic head atau gravity
2. Excess pressure atau pressure filtration
3. Vacuum pressure atau vacuum filtration
4. Centrifugation
Filtrasi vakum yaitu proses pemisahan bahan secara mekanis (biasanya
pemisahan fluida dengan padatan) dengan menggunakan media filter secara
vakum sehingga akan didapatkan filtrat karena terhisap.
B. Filtrasi Batch dan Filtrasi Kontinyu
Berdasarkan siklus operasinya, filtrasi vakum dibedakan menjadi filtrasi
batch dan filtrasi kontinyu.
1. Filtrasi Batch
Alat-alat filtrasi vakum yang menggunakan siklus batch adalah nutsche filter.
Nutsche Filter
Nutsche filter adalah alat filtrasi yang dapat digunakan untuk proses
filtrasi bertekanan atau vakum. Biasanya dioperasikan dengan sistem batch di
industri seperti industri kimia, pewarna, farmasi/obat-obatan, dan pengolahan
air limbah. Alat ini bekerja dimana penyaringan vakum atau tekanan dapat
dilakukan secara tertutup dalam vessel dan padatan dapat dibuang langsung ke
sebuah drier.
Saat ini nutsche filter didesain untuk melakukan banyak tugas termasuk
reaksi, filtrasi, mencuci cake, dan thermal drier pada satu unit. Alat ini
1
dilengkapi proses kontrol dengan parameter seperti tekanan, temperatur dan
pH. Nutsche filter sangat cocok untuk bahan yang flammable, toxic, dan korosif.
Komponen utama nutsche filter adalah :
a. Vessel
b. Filter floor/penyangga, kain penyaring mesh
c. Saluran re-slurry untuk proses pencucian cake
d. Alat pengeluaran cake
Pengaduk serbaguna adalah fitur unik dari sistem ini. Pengaduk
melakukan sejumlah operasi melalui gerakan di sumbu sejajar dan tegak lurus
ke poros. Slurry difiltrasi sampai terbentuk sebagian besar mother liquor.
Setelah filtrasi selesai, pada cake akan terbentuk celah-celah yang
menyebabkan gangguan pada operasi vakum. Ini menghalangi filtrasi.
Pengaduk dapat digunakan untuk menjaga cake agar seragam. Cake dapat
dicuci setelah penyaringan oleh reslurrying cake. Setelah mencuci, mother
liquor dapat di-refiltered. Cake kemudian dibuang dengan menurunkan
pengaduk yang berputar sedemikian rupa sehingga membawa semua cake
yang terbentuk ke saluran discharge.
Kelebihan nutsche filter antara lain:
a. Dapat digunakan untuk vacuum atau pressure filtration
b. Gas inert dapat di jaga
c. Kontaminasi pada cake minimal
d. Recovery filtratnya tinggi
e. Tidak ada filtrat yang menguap ke atmosfer, jadi kalau filtratnya toxic tidak
berbahaya
f. Transfer panas dapat diaplikasikan untuk menjaga suhu filtrasi
Kekurangan nutsche filter antara lain:
a. Tidak cocok untuk proses kontinyu
b. Kapasitas kecil
2
Urutan proses kerja nutsche filter adalah sebagai berikut.
a. Filtrasi
Slurry dimasukkan kedalam filter, tekanan diaplikasikan untuk
menekan slurry agar filtrat dapat menembus tahanan cake yang bertumpuk
diatas media filter. Slurry dengan distribusi kekasaran yang luas akan
mengendap lebih dulu, fine partikel akan mengendap diatas partikel kasar
lebih lama, dan akan membentuk hambatan cake lagi.
b. Pencucian cake
Dalam tahap pencucian cake, air pencuci disemprot dari atas, akan
tetapi efisiensinya rendah jika ketebalan cake tidak merata. Keuntungan
dari nutsche filter adalah cake yang terbentuk merata, sehingga efisisensi
pencucian meningkat. Efisiensi pencucian akan jauh meningkat apabila
tidak ada gas atau udara yang masuk ke dalam cake saat pencucian
berlangsung. Hal ini dicapai dengan detektor khusus yang memonitor
kelembaban permukaan cake dan apabila udara atau gas mulai memasuki
vessel, akan ada sinyal yang ditransmisikan untuk menutup katup filtrat dan
membukanya kembali untuk proses pencucian berikutnya.
c. Cake repulping
Banyak proses memerlukan efisiensi pencucian yang tinggi untuk
menghilangkan cairan kontaminan dari produk dan mencuci cake dengan
repulping akan menghasilkan produk dengan kemurnian tinggi. Cake yang
terbentuk diaduk sehingga terbentuk suspensi dalam cairan pencuci.
d. Pressure drying/pengeringan bertekanan
Dalam tahap pengeringan, udara, atau gas dihembuskan kedalam
cake sampai tercapai kelembaban yang diinginkan. Untuk mencapai
kelembaban yang minimum, cake dihaluskan dengan membalikan rotasi
pengaduk dan tekanan pada permukaan dikontrol dengan sistem hidrolik.
3
e. Cake discharge/pengeluaran cake
Setelah semua tahap selesai, valve pengeluaan cake dibuka dan
pengaduk akan turun sampai bawah dan berputar untuk mengeluarkan
cake.
Gambar 1. Urutan Cara Kerja Nutsche Filter
2. Filtrasi Kontinyu
Kebanyakan filter kontinyu dioperasikan pada tekanan vakum, sehingga
seringkali disebut sebagai vacuum filters. Alat-alat filtrasi vakum yang
menggunakan siklus kontinyu antara lain rotary drum vacuum filter, filter
cakram berputar (rotary disk filter), filter meja vakum (vacuum table filter), dan
fan filter berjalan (belt filter).
a. Rotary Drum Vacuum Filter
Rotary drum vacuum filter merupakan salah satu jenis filter yang
dioperasikan secara kontinyu. Seperti alat filtrasi pada umumnya, alat ini
mempunyai medium filter dan support sebagai komponen utama, hanya
saja bentuk support berupa silinder dan medium filter mengelilinginya.
4
Bentuk silinder tersebut mengakibatkan alat ini diberi nama drum. Selama
beroperasi, drum tersebut berputar perlahan, oleh karena itu disebut
rotary. Seringkali alat ini disebut sebagai rotary vacuum filter, karena
kondisi tekanan di dalam drum bersifat vakum.
Jenis filter ini telah lama diaplikasikan di dunia industri. Keuntungan
pemakaian alat ini terletak pada sistem operasinya yang kontinyu, sehingga
waktu proses lebih efisien dan penggunaan tenaga kerja lebih hemat.
Dalam sekali putaran, rotary drum vacuum filter melakukan tahap
penyaringan, pencucian, pengeringan, dan pengumpulan cake yang jika
dilakukan secara batch harus dilakukan satu per satu sehingga akan
memakan waktu serta tenaga.
Dalam satu kali putaran, secara lengkap drum mengalami beberapa
tahapan, yaitu :
1) Pembentukan cake
Pada saat drum tercelup dalam suspensi, maka aliran filtrat
menembus medium filter akan terjadi. Selain tahap ini perpindahan
massa filtrat dari suspensi ke dalam drum tidak terjadi. Pada saat filtrat
menembus medium, padatan dalam suspensi akan tertinggal dan
menempel di permukaaan medium, dan terjadilah pembentukan cake.
Tahap ini berlangsung dalam zona pembentukan, dan di daerah ini
kondisi vakum diaplikasikan secara maksimal. Total rasio daerah yang
tercelup disebut apparent submergence, sedangkan rasio daerah
tercelup dimana pembentukan cake betul-betul efektif disebut effective
submergence. Rasio ini umumnya berkisar antara 33 sampai 35%.
2) Pengeringan dan pencucian
Dalam zona ini air yang mungkin masih membasahi cake dihisap
lebih lanjut, menghasilkan cake yang lebih kering. Jika diperlukan, dapat
dilakukan tahap pencucian untuk menghilangkan kotoran yang
menempel atau tercampur dalam cake. Tahap pengeringan dilanjutkan
setelah tahap pencucian, dengan cara yang sama dengan sebelumnya.
5
Jika tidak ada tahap pencucian, maka zona untuk tahap ini hanya terdiri
dari zona pengeringan, sedangkan jika ada pencucian terbagi menjadi
zona-zona: pra pengeringan, pencucian, dan pengeringan akhir.
3) Pelepasan cake
Cake yang telah cukup kering digaruk oleh sebilah pisau, dan
dikumpulkan dalam sebuah bak penampung. Di tempat pelepasan cake,
kondisi vakum dalam drum ditiadakan. Daerah tempat langkah ini
berlangsung disebut zona pelepasan.
4) Tahapan kosong
Tahap ini berlangsung setelah pisau melepas cake. Medium filter
menjadi terekpos, tanpa ada cake yang melapisi. Jika ruang vakum
dalam drum terhubung dengan daerah ini, maka akan terjadi kebocoran
vakum yang mengakibatkan kondisi vakum di zona lain tidak berfungsi.
Oleh karena hal ini, maka diperlukan suatu valve pengatur yang
menyekat zona ini dengan kondisi vakum dalam drum. Zona ini biasa
disebut dead zone, dan diterjemahkan sebagai zona mati.
Dalam aplikasi secara industrial, rotary drum vacuum filter cocok
digunakan untuk proses yang mempunyai karakteristik sebagai berikut :
1) Suspensi (slurry) dengan padatan yang tidak cenderung mengendap
dengan cepat dan berada dalam suspensi seragam jika diaduk dengan
baik.
2) Cake yang tidak memerlukan waktu pengeringan lama
3) Cake yang dengan sekali tahap pencucian akan bersih dari kotoran atau
menghasilkan recovery filtrat yang maksimal.
4) Filtrat yang tidak memerlukan pemisahan tajam antara filtrat induk dan
filtrat hasil pencucian
5) Filtrat yang diizinkan mengandung sedikit padatan halus. Padatan ini
mungkin lolos menembus medium filter pada detik-detik pertama dari
pembentukan cake. Dalam beberapa pengoperasian rotary drum filter,
6
biasanya filtrat dapat mengandung sampai 5000 ppm padatan tak
terlarut.
Bahan yang bisa disaring memakai rotary drum filter pada
prinsipnya berupa suspensi, dan yang biasa diolah dalam indiustri adalah :
1) Lumpur limbah
2) Pigmen
3) Resin, plastik, atau polimer
4) Senyawa Kalsium
5) Titanium dioksida
6) Mineral dan senyawa kimia anorganik
Komponen utama dari rotary drum vacuum filter berupa sebuah
drum berputar yang dindingnya merupakan support dari medium filter.
Medium filter ini bertindak sebagai komponen pemisah yang akan
meloloskan cairan filtrat dan menahan cake. Pemilihan medium filter
merupakan faktor penting yang akan menentukan mutu produk. Contoh
bahan medium yang banyak dipakai adalah : polyester, nylon,
polypropylene, dan bahan dari serat khusus.
Drum diberi vakum di bagian tengahnya, sehingga cairan filtrat akan
mengalir masuk kebagian tengah drum dengan menembus medium filter
dan support sambil meninggalkan padatan cake di permukaan medium
filter. Cake yang menempel akan diambil oleh pisau (knife) dan
dikumpulkan dalam penampung cake. Sementara itu filtrat mengalir keluar
dari bagian poros drum dan dialirkan ke tangki filtrat oleh sebuah pompa.
Kelebihan dari rotary drum vacuum filter antara lain sebabagi
berikut.
1) Digunakan untuk memfiltrasi padatan yang sulit difilter (kemampuan
filtrasinya tinggi)
2) Dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan
tidak banyak
3) Desainnya sangat bervariasi tergantung pada jenis aplikasinya
7
4) Hasil pencucian cake lebih efektif
5) Digunakan untuk proses filtrasi tekanan tinggi
6) Filter yang digunakan dapat bertahan lebih lama
Sedangkan kekurangan dari rotary drum vacuum filter adalah
sebagai berikut.
1) Cake membutuhkan waktu pengeringan yang lama untuk mencapai titik
kelembaban
2) Filtrat membutuhkan pemisahan yang lebih sulit pada bagian mother
and wash filtrates
3) Ukuran filtrat yang lebih kecil dari 1000 ppm atau lebih besar dari 5000
ppm
4) Cake yang membutuhkan washing lebih dari sekali.
Prinsip kerja dari rotary drum vacuum filter adalah sebagai berikut.
1) Tekanan di luar drum adalah tekanan atmosferik tetapi di dalam drum
mendekati vakum. Drum dimasukkan ke dalam cairan yang
mengandung suspensi padatan, lalu diputar dengan kecepatan rendah.
Cairan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan
padatan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake
2) RDF (Rotary Drum Filter) bekerja secara continous. Setiap
perputarannya terdiri dari cake formation, cake washing(jika
diperlukan), drying, dan cake discharge.
3) Selama perputaran drum, tekanan vakum menarik liquid melalui
medium filter (cloth) di permukaan drum yang menahan padatan.
Tekanan vakum mendorong gas/udara melalui cake dan gas tersebut
akan mendorong liquid masuk ke dalam.
4) Filtrat dan aliran udara akan melalui pipa filtrat internal kemudian
masuk ke katup RVF dan bermuara di vakum receiver di
mana liquid dipisahkan dari aliran udara. RVF ini biasanya dilengkapi
dengan liquid ring vacuum pump atau barometric leguntuk
menghasilkan tekanan vakum.
8
Problem yang sering terjadi yaitu penyaring vakum berputar kontinyu
kadang-kadang dioperasikan dibawah tekanan positif sampai dengan 15
atm dalam situasi filtrasi vakum tidak layak atau ekonomis. Kasus-kasus
yang menyebabkannya misalnya: ketika padatan sempurna dan penyaring
sangat lambat atau ketika cairan memiliki tekanan uap yang tinggi,
mempunyai viskositas lebih dari 1 poise, atau ketika cairan jenuh dan
mengkristal setelah dingin. Dengan tingkat penyaringan lumpur yang
lamban, perbedaan tekanan yang melintasi septum harus lebih besar
daripada yang diperoleh pada suatu penyaring vakum; dengan cairan yang
menguap atau mengkristal pada tekanan menurun, tekanan pada sisi aliran
bawah pada septum tidak dapat melebihi atmosfer. Masalah lain, misal:
masalah mekanis pembuangan padatan dari penyaring ini, yaitu ongkos dan
kerumitannya yang tinggi, dan ukurannya yang kecil membatasi
penggunaannya pada masalah khusus. Bila filtrasi vakum tidak dapat
digunakan untuk pemisahan, penyaring kontinyu sentrifugal dapat
dipertimbangkan untuk menggantikannya.
Gambar 2. Proses Filtrasi dengan Rotary Drum Vacuum Filter
9
Gambar 3. Rotary Drum Vacuum Filter
b. Filter Cakram Berputar (Rotary Disc Filter, RDF)
Rotary Disk Filter merupakan salah satu alat filtrasi yang tersusun
atas cakram-cakram filter yang dipasang vertikal dalam sebuah casing yang
terpasang pada shaft yang dapat berputar. Rotary disk vacum filter ini
digunakan dalam operasi skala besar serta proses yang kontinyu. Bahan dari
cakram dapat terbuat dari logam, plastik, atau kayu. Fraksi cakram yang
tercelup dalam slurry sekitar 30-50 %. Media filter dapat berupa kain
(cloth), kertas, media poros, dan lain-lain. Pemiliham media filter ini
didasarkan atas kemampuan untuk memisahkan padatan, memiliki
kekuatan, inert terhadap bahan kimia dan juga dari segi ekonominya.
Alat ini dapat diaplikasikan untuk proses dewatering pada iron ore
taconite, hematite, coal, aluminum hydrate, copper concentrate, pyrite
flotation concentrates.
Prinsip kerja rotary disc filter adalah sebagai berikut. Tekanan di luar
cakram adalah tekanan atmosferik tetapi di dalam drum mendekati vakum.
Slurry yang akan disaring menempati suatu tempat (basin). Cakram
dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan, lalu
diputar dengan kecepatan rendah. Tekanan vakum mendorong gas/udara
melalui cake dan gas tersebut akan mendorong liquid masuk ke dalam.
10
Cairan/filtrat tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum,
sedangkan padatan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake.
Kemudian filtratnya dikeluarkan melalui saluran keluar utama atau
ditampung ke dalam sebuah tangki penampung sementara. Cake dibawa
sampai ke bagian atas.
Gambar 4. Rotary Disk Filter
Gambar 5. Rotary Disk Filter
11
Keterangan :
1. Section
2. Disk
3. Distributor
4. Pipe for vacuum connection
5. Pipes for application of compressed air
6. Scraper for cake discharge
Keuntungan dari rotary disc filter ini adalah efisien dalam
penggunaan tempat (tempat minimum untuk luas filter yang besar) serta
luas permukaan filter dapat mencapai 300 m2. Sedangkan kerugiannya
adalah pencucian cake tidak efektif.
c. Filter Meja Vakum (Vacuum Table Filter, VTF atau Pan Filter)
Pan filter biasa digunakan di industri H3PO4 dan, kadang-kadang, di
proses pencucian batuan fosfat. Pengoperasian pan filter berprinsip pada
serangkaian ‘panci’ trapesium independen yang dipasang di atas kerangka
pendukung melingkar. Kerangka ini memutar vakum bawah selama siklus
filtrasi dan membalikkan hembusan bawah untuk membuang cake. Selama
proses filtrasi, cake mungkin saja tercuci secara berlawanan arah, umumnya
dalam tiga tahapan, bersamaan dengan mengalirnya sumber dan hasil
cucian filtrasi untuk memisahkan penerima vakum. Setelah pengeringan
akhir, cake dibuang dalam keadaan kering dan menumpuk, atau dibuang
melalui pintu air sebagai slurry dan dilanjutkan ke kolam penampung.
Setelah menghilangkan cake, ‘panci’ tadi akan melewati radial manifolds
berimpak tinggi yang membersihkan lapisan luar (dalam hal ini, disebut
cloth) dan menghilangkan sisa-sisa cake yang masih ada di permukaan
‘panci’.
Di stage terakhir, pengisapan dilakukan untuk mengosongkan air
cucian di dalam ‘panci’. Pada saat yang sama, proses ini akan mengeringkan
12
cloth dan menghindarkan terjadinya pengenceran sumber filtrat. Karena
udara keluar-masuk lapisan luar secara bebas cloth, mengaplikasikan
pengisapan kepada pompa vakum utama akan menyebabkan turunnya nilai
vakum yang ada di seluruh sistem. Sehingga, sebuah pompa vakum kecil
pembantu juga ditambahkan untuk memisahkan zona vakum yang ada.
Katup utama, yang juga disebut sebagai distributor, dilengkapi oleh
jembatan-jembatan yang akan membuka dan menutup ‘gerbang’ masing-
masing pan ketika pan tersebut bergerak dari vakum tinggi ke vakum
rendah melalui cake blow-off. Hal ini diperlukan untuk mengontrol setiap
segmen siklus. Selain itu, ruang di dalam katup pun terpisah menjadi
beberapa bagian, untuk memastikan bahwa pemisahan berlangsung
dengan teliti dan tidak ada pencampuran (baik sumber filtrasi maupun
filtrat kuat, sedang, dan lemah) terjadi selama siklus berlangsung.
Untuk mempercepat pengosongan filtrat, ada dua katup yang
dilengkapi oleh dua lingkaran penghubung. Satu untuk arus utama, satu
untuk menghubungkan ke udara dan membersihkan bagian bawah deck
‘panci’ sebelum memasuki zona baru.
Kecepatan rotasi menentukan waktu siklus. Akan tetapi, hal ini
dibatasi juga secara mekanis oleh kelembaman masa dari ‘panci’ putar dan
beban cake basahnya pada saat pembuangan. Biasanya, waktu siklus dari
pan filters adalah 212
sampai 3 menit, tergantung ukuran filter dan desain
keseluruhan yang secara tidak langsung berpengaruh juga terhadap
kecepatannya.
Pan filters tersedia untuk pemisahan cake basah dan kering,
tergantung metode pembuangannya. Area pembuangan discharge kering
terdiri atas dua talang, satu untuk mengeringkan kue dan satu untuk
mencuci cloth. Sementara, area pembuangan untuk discharge kering hanya
memiliki satu talang, di mana cake dialirkan melalui sebuah pintu air dan
cloth dicuci.
Keunggulan dari pan filter antara lain:
13
1) Pan filter cocok digunakan untuk proses filtrasi kontinyu dari
pengendapan cepat, padatan bebas saring, dsb.
2) Pan filter juga memungkinkan proses de-watering yang cepat dan
efesiensi pencucian cake yang besar dalam skala yang besar juga.
3) Bagus digunakan dalam proses yang memerlukan filtrasi dan pencucian
slurry berpinggiran kasar.
Gambar 6. Pan Filter
14
Gambar 7. Skema Alat Pan Filter
d. Filter Ban Berjalan (Belt Filter)
Proses ini bisa menghasilkan filtrat yang cukup jernih sampai kira-
kira 10 ppm. Belt filter horisontal merupakan salah satu jenis vakum filter
yang paling sering digunakan di industri, karena fleksibilitasnya dalam
pengoperasian, tahan terhadap slurry yang korosif dan mempunyai
kapasitas besar. Alat ini juga dapat digunakan untuk memisahkan padatan
dari slurry dengan konsentrasi padatan dalam slurry yang dapat mencapai
50-55%. Tebal cake yang terbentuk 100-150 mm dan luas aktif untuk
filtrasinya sebesar 0,18-120 m2.
Konsumsi energi yang rendah dan laju filtrasi tinggi membuat belt
filter horisontal menjadi pilihan yang sangat baik untuk proses mineral, bijih
metalurgi, pengolahan kimia, serta pengolahan makanan.
Alat ini terdiri dari terdiri atas tiga proses, yakni:
1) Penyaringan (filtrasi)
2) Pencucian padatan
15
3) Vacuum drying
Gambar 8. Urutan Proses Vacuum Belt Filtration
Kecepatan belt merupakan salah satu parameter penting yang harus
diset dalam pemakaiannya. Batasan utama terhadap kecepatan belt adalah
batasan mekanis. Beban belt dengan cake yang ada diatasnya menjadi
pertimbangan utama dalam merancang kecepatan belt. Meskipun
demikian, belt filter merupakan filter yang tercepat untuk saat ini, dengan
kecepatan dapat mencapai 50 m/menit.
Beberapa kelebihan penggunaan belt filter antara lain:
1) Siklus filtrasi dapat dikontrol dengan baik
2) Discharge kue dapat berjalan efektif
3) Pembersihan media filter dan belt relatif mudah
4) Tahan terhadap korosi
5) Kapasitas besar
6) Efisiensi tinggi/kemurnian tinggi
7) Kelembaban cake rendah
16
Sedangkan kelemahannya adalah membutuhkan daya yang lebih
tinggi karena menggunakan pompa vakum.
Kendala yang sering dialami pada belt filter adalah sebagai berikut.
1) Hasil filtrat penyaringan agak keruh karena kain filter mempunyai pori-
pori yang cukup besar sehingga butiran padatan yang cukup halus bisa
melewati kain filter tersebut
2) Pada tekanan vakum maksimum (6.10-2 Pa), kain filter terhenti
sedangkan pulley atau motor listrik tetap berjalan sehingga terjadi slip.
Dibawah ini adalah skema pengoperasian belt filter dan salah satu
jenis belt filter yang ada dipasaran.
Gambar 9. Skema Proses Vacuum Belt Filtration
17
Gambar 10. Vacuum Belt Filter
Cara kerja vakum belt filter dapat diuraikan sebagai berikut.
1) Penyaringan (filtrasi)
Slurry yang diumpankan secara kontinyu akan disaring dengan kain
saring/filter secara vakum. Filtrat tersebut kemudian diberi nama
mother liquor.
2) Pencucian padatan
Slurry yang telah disaring kemudian dicuci dengan air yang
disemprotkan melalui bagian atas vakum belt filter. Pencucian bisa
dilakukan lebih dari satu kali sesuai dengan kebutuhan. Banyak proses
memerlukan efisiensi pencucian yang tinggi untuk menghilangkan cairan
kontaminan sehingga dilakukan pencucian berulang kali. Pada saat
pencucian, belt berhenti sejenak.
3) Vacuum drying
Padatan yang telah dicuci lalu disaring secara vakum lagi. Filtrat yang
diperoleh kemudian ditampung. Kadar filtrat yang diperoleh setelah
pencucian lebih rendah dari pada mother liquor.
4) Cake discharge
18
Proses pengeluaran cake terjadi bersamaan dengan proses pencucian
padatan. Saat pencucian padatan, belt berhenti sejenak. Pada saat
itulah mesin pisau menyisir padatan yang berada di kain saring.
Catatan: Porositas kain filter tidak mempengaruhi kecepatan linier belt tetapi
berpengaruh pada kecepatan filtrasi. Pemilihan kain filter sesuai dengan bahan
yang akan disaring. Apabila bahan tersebut bersifat asam, dipilih kain filter yang
tahan asam dengan diameter pori kurang dari butir bahan yang disaring.
C. Teknologi Filtrasi Vakum
1. Teknologi Rubberbelt Vacuum Filter
Rubberbelt Vacuum Filter telah tersedia dalam skala industri sejak tahun 1930-
an. Meskipun struktur dan bahan telah berubah selama bertahun-tahun, dan banyak
pemasok telah memperkenalkan desain filter baru, prinsip operasi dasar tetap tidak
berubah. Sementara dunia teknologi telah berubah secara radikal selama dua dekade
terakhir semuanya tetap seperti itu dengan Rubberbelt Vacuum Filter, dan alat ini
masih menjadi salah satu bagian yang paling dapat diandalkan di antara peralatan di
bidang pemisahan padat cair. Dalam beberapa tahun terakhir, Outotec telah
menggabungkan pengetahuannya tentang peralatan pertambangan tahan lama,
pemikiran inovatif, dan pengalaman sabuk filtrasi horisontal milik Pannevis untuk
mengembangkan sebuah revolusi terus menerus tentang filtrasi sabuk karet. Teknologi
terbaru Outotec Larox ® RB-SV (Rubberbelt Side Vacuum) mengubah "teknologi lama"
untuk memenuhi dan melampaui tantangan pemisahan padat-cair zaman sekarang
Keuntungan dari alat ini adalah :
a. akses mudah dan ditingkatkan kebersihan
b. Mengurangi downtime dan
c. meningkatkan keselamatan dalam operasi
d. Peningkatan daya tahan belt
e. biaya operasi yang lebih rendah
Konsep fundamental dalam Rubberbelt Vacuum Filter, adalah penempatan
kotak vakum di inti peralatan, langsung di bawah sabuk karet dan di garis tengah filter.
Lokasi ini, selain efektif untuk proses ternyata menjadi keterbatasan utama untuk
membersihkan dan / atau pemeliharaan. Pada setiap pemeliharaan dan / atau
19
prosedur optimasi, unit harus dihentikan dan operator harus masuk kedalam mesin
untuk membuka kotak vakum, sehingga operator berada dalam lingkungan proses,
yang dapat mengakibatkan keselamatan.
Gambar 11. Rubber Belt Vacuum Filter
2. Teknologi Vacuum Filter Aid
Salah satu cara yang paling banyak digunakan dan kuat pemisahan
micropartikulat dalam sistem cair saat ini adalah media bubuk berpori, yang sering
disebut filter aid. Media bubuk menyediakan fleksibilitas, kapasitas pemuatan padatan
tinggi, throughput atau tingkat pemisahan tinggi (tergantung pada tujuan
penyaringan), dan juga scale-up dan biayarendah dalam setiap proses filtrasi.
Kemajuan teknologi baru-baru ini telah menghasilkan produk-produk filter aid baru
dengan peningkatan kemurnian dan kinerja, dan telah merangsang jangkauan yang
lebih banyak aplikasi di mana bantuan filter dapat digunakan.
Filter aid yang digunakan dalam berbagai peralatan filtrasi adalah untuk
meningkatkan atau memungkinkan untuk pemisahan Solid-liquid.
Sebagai contoh, pada produksi enzim dan antibiotic rotary vacuum filter
biasanya digunakan sebagai alat filtrasi pertama dalam tahapan penurunan kadar
padatan dalam sel. Mengingat perbedaan tekanan terbatas, rotary vacuum filter cocok
untuk alat bantu saring yang sangat permeabel.
20
Gambar 12. Vaccum Aid Filter
Pertanyaan:
1. Hashifah Irsalina (11/3189/TK/38106)
Terdapat tahapan kosong dalam proses kerja rotary drum vacuum filter. Apa
tahapan kosong itu dan apa kegunaannya?
Jawaban: Tahapan kosong adalah tahapan setelah pisau melepas cake, medium
filter menjadi terekspos tanpa ada cake yang melapisi. Kegunaan dari tahapan
kosong yaitu mencegah kebocoran vakum. Oleh karena itu, diperlukan valve
pengatur yang menyekat ini dengan kondisi vakum dalam drum.
2. Kelompok 6 (Centrifuge)
Apa kelebihan dan kekurangan vacuum filtration dibanding cara filtrasi lainnya?
Jawaban:
Kelebihan:
Proses kontinyu, kecuali Nutsche filter
Diperoleh filtrat dengan kemurnian tinggi atau cake dengan kadar
kontaminan rendah dengan adanya pencucian
Parameter mudah dikontrol seperti ketebalan cake dan rasio pencucian
Banyak pilihan bahan konstruksi
21
Kekurangan:
Kelembaban cake relatif tinggi
Susah dibersihkan khususnya untuk aplikasi food grade
daya lebih besar karena membutuhkan pompa untuk membuat tekanan
menjadi vakum
3. Fildzah hanifati 11/313562/TK/37953
Bagaimana pertimbangan pemilihan bahan yang akan difiltrate dengan
menggunakan rotary drum vacuum filter? Apakah slurry harus dalam konsentrasi
yang sangat tinggi? Bagaimana jika slurry-nya dengan konsentrasi yang rendah?
Jawaban:
Salah satu kelebihan rotary drum vacuum filter adalah dapaty digunakan untuk
memfiltrasi padatan yang susah difilter (pekat atau konsentrasi padatan dalam
slurry tinggi). Jadi seandainya slurry mendandung padatan dengan konsentrasi yang
rendah, justru akan mempermudah proses filtrasi.
4. Tio Abdi Putera (38148)
Pada disc filter salah satu kerugiannya pengambilan cake kurang efektif, mengapa?
Jawaban:
Pengambilan cake pada disc filter tidak efektif karena pada saat pencucian masih ada cake
yang tertinggal di media filter, seperti pada gambar di bawah. Pencucian ini tidak efektif
karena pencucian dilakukan dari sisi depan disc filter sehingga air pencuci yang
disemprotkan langsung mengalir karena gaya gravitasi ke bawah.
22
5. Fendy Setiawan (11/319189/TK/38319)
Sebenarnya tujuan filtrasi dbuat beroperasi pada tekanan vakum untuk apa? Apa
hanya untuk menyedot filtrat ? Berarti tekanan vakum bukan sebagai driving force?
Lalu driving force-nya apa?
Jawaban: Tujuan filtrasi pada tekanan vakum adalah untuk memfiltrasi padatan
yang sulit difilter. Filtrasi vakum memiliki kemampuan filtrasi yang tinggi karena
adanya perbedaan tekanan yang besar antara kedua sisi filter. Perbedaan tekanan
inilah yang memaksa filtrat cairan melewati filter. Tanpa adanya proses vakum ini,
filtrat akan kesulitan melewati filter karena hambatan filter yang cukup besar.
Dalam hal ini, driving force untuk terjadinya proses filtrasi adalah perbedaan
tekanan.
Apa keunggulan filtrasi dengan tekanam vakum dibanding filtrasi dengan
penekanan?
Jawaban: Adapun keunggulan filtrasi tekanan vakum adalah:
Filter dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan
tidak banyak
Desainnya sangat bervariasi tergantung pada jenis aplikasinya
Hasil pencucian cake lebih efektif
Filter yang digunakan dapat bertahan lebih lama
23
Apa tujuan pencucian cake? Bukannya cake cuma dibuang?
Jawaban: Apabila yang diambil adalah padatannya, pencucian cake akan
menghilangkan cairan kotaminan sehingga kemurnian cake tinggi. Apabila yang
diambil adalah filtratnya, pencucian cake akan meningkatkan kadar filtrat karena
pada saat terjadi proses pencucian, cairan akan terikut oleh air.
6. Erwin Maksmartha (11/312733/TK/37615)
Biasanya pada nutsche filter fase berharga yang diambil adalah padatannya.
Apakah bisa apabila fase yang diambil adalah cairannya? Jika bisa apa
perbedaan/kelebihan jika yang digunakan kain saring saja?
Jawaban: Bisa, apabila ingin diambil fase cairnya, maka filtratnya yang ditampung,
dan fase padatannya dibuang atau masuk ke pengolahan limbah. Perbedaannya
adalah tergantung ukuran pori kain dan padatannya, jika ukuran padatan lebih
besar dari pori, maka padatan akan tertahan dan membentuk cake yang
selanjutnya akan menjadi tahanan filtrasi yg baru. Suatu medium filter (septum)
pada setiap filter harus memenuhi syarat antara lain:
Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat
yang cukup jernih
Tidak mudah tersumbat
Harus tahan secara kimia dan kuat secara fisik dalam kondisi proses
Harus memungkinkan penumpukan ampas dan pengeluaran ampas secara
total dan bersih
Tidak boleh terlalu mahal (cost effective)
24