FILTER TESTING UNIT

I. TUJUAN PERCOBAAN

* Mengetahui prinsip kerja alat Filter Testing Unit

* Melakukan proses filtrasi pada tekanan tetap dengan variasi tekanan yang

berbeda

* Menghitung koefisien tahanan cake dan tahanan medium filter

II. ALAT YANG DIGUNAKAN

* Kertas Filter 2 lembar

* Seperangkat alat Filter Testing Unit 1 set

* Pompa Vacum 1 buah

* Penggaris 1 buah

* Stopwatch 1 buah

* Ember Plastik 1 buah

III. BAHAN YANG DIGUNAKAN

* 6 liter larutan suspense dengan konsentrasi CaCO3 3 % untuk satu run

percobaan.

IV. DASAR TEORI

Filtrasi merupakan salah satu metoda untuk memisahkan padatan dari suatu

larutan suspense. Dalam hal ini larutan suspense 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

sangat bergantung pada pori-pori yang dipakai. Prinsip filtrasi yaitu sebagai berikut:

a) Pada awalnya suspense mengalir melalui membran filter, filtrat yang dihasilkan laju

alir besar tapi kualitas filtrat tidak begitu jernih. Seiring dengan terbentuknya cake

(padatan yang tertahan) maka laju filtrat makin menurun, tetapi kualitas filtrat

semakin jernih. Hasil itu disebabkan cake yang digunakan berbentuk fungsi sebagai

penyaring juga. Apabila lapisan cake yang terbentuk makin tebal mengakibatkan

laju filtratnya makin kecil. Oleh karena itu, pada ketebalan tertentu harus dilakukan

proses pencucian untuk menghilangkan cake.

b) Agar suspense bisa mengalir melalui medium filter, maka dibutuhkan perbedaan

tekanan yang signifikan. Hal itu biasanya dilakukan dengan dua cara, yaitu: yang

pertama suspense dipompa (sebelum medium filter tekanan lebih tinggi)/ cara

kedua ruang filter divakum sehingga suspense ditarik menuju medium filter. Filter

Testing Unit adalah metode filtrasi yang menggunakan metode kedua, metoda 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 Unti akan

menghitung harga tahanan cake dan tahanan medium filter dari variasi tekanan yang

berbeda.

Persamaan yang digunakan pada tekanan tetap:

drdv

= μ α Cs

A2(−∆ P) +

μA (−∆ P) Rm ............................................................................. (1)

Dimana:

Kp= μ α Cs

A2(−∆ P) dan β= μ Rm

A (−∆ P)

Persamaan tersebut kemudian diintegralkan menjadi:

∫0

t

dt = ∫0

v

( μ α CsA2(−∆ P)

v+¿ μRmA(−∆ P)

)dv¿ ............................................................. (2)

Persamaan tersebut kemudian diintegralkan menjadi:

t = μ α Cs

2 A2(−∆ P)v2+ μ Rm

A (−∆ P)v

tv

= μ α Cs

2 A2(−∆ P)v+ μ Rm

A(−∆ P) ............................................................................... (3)

Persamaan 3 disederhanakan menjadi:

tv

= Kp2

v+β ............................................................................................... (4)

Dimana:

Kp= μ α Cs

A2(−∆ P) dan β= μ Rm

A (−∆ P)

Keterangan:

t = waktu filtrasi (s)

v = volume filtrat yang dihasilkan saat t (m3)

α = koefisien tahanan cake (m/kg)

Rm = koefisien medium filter (m-1)

μ = viscositas filtrat (Pa s atau kg/ms)

A = luas total medium (m2)

∆ P = perbedaan tekanan (N/m2 atau kg/me)

Cs = konsentrasi slurry (kg/m3)

V. PROSEDUR KERJA

1. Memasangkan dua lembar kertas filter di atas alat filter glass (support), kemudian

meletakkan pada peralatan Filter Testing Unit.

2. Merapatkan skrup dengan pemutaran manual, memeriksa sambungan gasket, tangki

pengaduk, pompa peristaltik dan unit penampung. Memastikan tidak ada kebocoran.

3. Mengatur tekanan vakum yang dikehendaki.

4. Menghidupkan pompa peristaltik.

5. Mencatat waktu untuk setiap 0,5 liter (dan kelipatannya) filtrat yang diperoleh.

6. Menghentikan proses filtrasi setelah jumlah filtrat total mencapai 6 liter.

7. Membuka filter yang dipasang, membersihkan cake (padatan yang tertahan).

8. Mengambil filter dengan hati-hati, mengukur luas cake yang diperoleh.

9. Membersihkan peralatan yang sudah digunakan.

VI. DATA PENGAMATAN

Volume (liter) Waktu (menit) Tekanan (-∆P)

1 14 0,04

2 26 0,03

3 39 0,039

4 54 0,039

5 69 0,039

6 82 0,039

Berat kapur (CaCO3) = 180 gr

Berat cake yang terbentuk = 270 gr

VII. PERHITUNGAN

Diketahui : μ = 0,01 kg/ms

(-∆ P ¿ = 0,04 bar = 0,04 x 105 N/m2 = 4 x 103 N/m3

D = 20 cm

r=D2

=20 cm2

=¿ 10 cm = 0,1 m

A = πr2 = 3,14 x (0,1)2 m2 = 0,0314 m2

ρair = 996,9 kg/m3

V air = 6 liter = 6 dm3 = 6 x 10-3 m3

mair= ρair x V air = 996,9 kg/m3 x 6 x 10-3 m3 = 5,9814 kg = 5981,4 gram

mCaCO3= 270 gr

Kp = 2 x slope

= 2 x 0,035

= 0,07

β = intersep = 13,37

Konsentrasi slurry dalam umpan (Cx) = mCaCO3

mair

= 270gr

5981,4 gr = 0,0451

Konsentrasi slurry dalam filter = PC x

1−2C x =

996,9kg

m 3x 0,0451

1−2(0,0451) =

44,9602kg

m 30,9098

= 49,4177 kgm3

Kp= μ α Cs

A2(−∆ P)

α = Kp A2(−∆ P)

μCs

=

0,067 x (0,0314m)2 x (0,04 x 105 N

m2)

0,01kgms

x 49,4177 kg/m3

= 0,27607 N

0,494177 kg2¿m4 s

= 0,5586 m/kg

β= μ RmA (−∆ P)

Rm = β A(−∆ P)

μ =

13,37 x0,0314 m x (0,04 x 105 N

m2)

0,01 kg /ms = 167927,2 m-1

VIII. ANALISIS PERCOBAAN

Pada percobaan kali ini, praktikan melakukan percobaan dengan tujuan dapat

memisahkan padatan tersuspensi dalam cairan dengan menggunakan ruang filter di

vakum dimana menggunakan alat berupa Filter Testing Unit. Bahan yang digunakan

yaitu berupa kapur (CaCO3) yang dilarutkan dengan air hingga mencapai volume 6

liter. Percobaan ini juga bertujuan untuk mendapatkan nilai koefisien tahanan cake dan

tahanan medium filter.

Hasil pemisahan menggunakan alat ini yaitu berupa cake. Cairan suspensi

dimasukkan ke dalam tangki berpengaduk agar tidak terjadi pengendapan pada dasar

tangki dan agar tidak terjadi penyumbatan pada aliran selang. Cairan suspensi yang

mengalir dengan bantuan vakum akan naik menuju medium filter dimana sebelumnya

telah dipasang kertas saring untuk memisahkan cake dan filtratnya.

Semakin besar laju proses penyaringan, maka semakin sedikit cake yang

terbentuk. Namun sebaliknya, semakin kecil laju proses penyaringan, maka semakin

banyak pula cake yang terbentuk. Waktu yang dibutuhkan untuk proses penyaringan

juga akan semakin lama bila cake yang terbentuk banyak. Analisa variasi tekanan akan

lebih baik dilakukan, akan tetapi hal ini tidak dapat dilakukan dikarenakan tekanan

telah diatur secara otomatis (tetap).

IX. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

* Untuk memisahkan padatan yang tersuspensi di dalam cairan dengan

menghasilkan cake medium filter dapat digunakan Filter Testing Unit.

* Semakin tebal cake, maka semakin kecil laju proses penyaringan dan waktu

yang dihasilkan pula semakin lama.

* Tahanan cake = 0,5586 m/kg

* Tahanan medium filter = 167927,2 m-1

DAFTAR PUSTAKA

Tim Jobsheet. Petunjuk Praktikum Satuan Operasi-1. 2012. Politeknik Negeri

Sriwijaya: Palembang