Lap Filtrasi Udah Ubah Rumus Di FOGLER , Ready to Acc Sebenarnya

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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. Operasi filtrasi sangat diperlukan dalam industri kimia terutama yang

menghasilkan campuran padat-cair. Contoh-contoh operasi filtrasi di pabrik-

pabrik antara lain :

- Pabrik gula menjalankan operasi filtrasi untuk memisahkan larutan

gula dengan padatan-padatan

- Industri pemurnian air

- Pemisahan senyawa garam dari suspensinya dan lain-lain

Agar proses filtrasi berjalan cepat biasanya dapat dimodifikasi umpan

dengan cara pemanasan, rekistralisasi, atau dengan penambahan filter aid yaitu

suatu senyawa yang dapat mengurangi kompresibililitas cake, mengurangi

penetrasi partikel kecil lain yang tidak diharapkan yang dapat menutupi pori-pori

membran sehingga mengurangi laju filtrasi.

Oleh karena banyaknya ragam bahan yang difiltrasi dan bermacam kondisi

operasi, jenis filter pun dapat dimodifikasi. Filtrasi sering diterapkan pada proses-

proses biologis seperti memisahkan ekstrak juice atau memisahkan

mikroorganisme dari medium fermentasinya. Pada proses-proses pemisahan yang

sulit, proses filtrasi konvesional harus didukung dengan teknologi lain agar filtrasi

lebih praktis, cepat, dan kualitas produk tidak terdegradasi.

Kebanyakan filter industri merupakan filter tekanan atau filter vakum. Alat

tersebut dapat dijalankan secara batch atau kontinu, bergantung pada cara

mengeluarkan zat padatnya. Jika filtrasi dijalankan secara batch alat harus

dibongkar untuk pengambilan cake kemudian dipasang kembali, sehingga

diperlukan waktu untuk bongkar pasang sedangkan pada proses kontinu

pengambilan cake dilakukan secara terus menerus dan memerlukan waktu operasi

yang lebih cepat.

Pada praktikum ini digunakan press filter berupa plate and frame filter

press. Filter terdiri atas plate and frame yang tersusun secara selang-seling. Plate

terpisah dari frame dengan suatu filter cloth. Pressing dilakukan untuk

mendapatkan posisi plate dan frame yang sesuai dan dikerjakan dengan putaran

manual dan putaran hidrolik. Slurry dimasukkan melalui lubang-lubang frame dan

filtrat mengalir melalui cloth ditiap sisi sehingga 2 produk (slurry dan cake)

terbentuk secara simultan di tiap ruang penyaringan.

1.2 Tujuan Percobaan

Dalam melaksanakan percobaan ini terdapat beberapa tujuan, yaitu :

1. Untuk mengetahui cara memisahkan partikel padat (kalsium karbonat) dari

fluida cair dengan memakai media berpori.

2. Untuk mengetahui prinsip kerja dari alat filtrasi plate and frame filter press.

3. Menghitung nilai tahanan media (Rm) dan tahanan ampas (α) dari data

percobaan yang diperoleh

1.3 Landasan Teori

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 and sedimantation, 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 sentrifugal 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 yaitu :

1. Filtrasi batch

Proses secara batch memerlukan waktu yang lebih lama dan memerlukan

biaya yang lebih mahal.

2. Filtrasi kontinu

Proses filtrasi secara kontinu banyak diterapkan pada industri kimia. Analisis

operasi filtrasi ini dibagi dalam 3 tahap, yaitu :

a. Pembentukan cake,

b. Pencucian cake untuk membuang larutan

c. Pelepasan cake dari filter.

Berdasarkan gaya pendorong yang digunakan, dikenal bermacam-macam

filter yaitu gravity filters, plate and frame filter press dan continous rotary

vacuum filters. Tipe plateand frame filter press yang paling umum

digunakandapat dilihat pada Gambar 1.1. Plate and frame filter press jenis ini

yang diaplikasikan di industri umumnya terdiri atas tujuh bagian medium filter

dari logam yang saling menutupi secara renggang dan tempat yang cukup untuk

menampung cake sampai filtrasi selesai.

Gambar 1.1 Plate and Frame Filter Press

(Sumber: www.parksanfilters.com)

Jenis lain adalah rotary vacuum filter. Filter jenis ini banyak digunakan

pada industri skala besar dikarenakan dapat menangani padatan yang sulit difilter,

dan banyak dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan

tidak banyak. Pada Gambar 1.2 dapat dilihat bentuk dari filter jenis ini. Filter ini

dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan di luar drum adalah 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. 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.

Gambar 1.2 Rotary Vacuum Filter

(sumber : www.numna.com)

Pada filtrasi dikenal dua media filter, yaitu :

1. Media primer

Yaitu filter pembantu dapat berupa kain, kanvas, kertas saring .

2. Media sekunder

Yaitu medium filter yang sesungguhnya, yang terbentuk karena adanya

padatan-padatan yang tertahan oleh medium filter primer.

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.

Gambar 1.3 Pressure Filtration Press

(sumber : http://cpq.ist.utl.pt/spe/images/Foto_22.JPG)

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. Alat filtrasi dengan prinsip hampa udara dapat dilihat pada

Gambar 1.4. Filter ini dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan di luar drum

adalah 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.

Gambar 1.4 Drum Vacuum Filter

(sumber : abhishekfilter.com)

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

dan bersih

5. Tidak boleh terlalu mahal (Mc. Cabe, 1993)

Dalam industri medium filter yang banyak dipakai adalah kain kanvas.

Masing-masing jenis kanvas dengan ketebalan dan pola anyaman tertentu juga

memiliki kegunaan tertentu. Untuk zat cair yang bersifat korosi digunakan

medium filter seperti kain wol, tenunan logam monel atau baja tahan karat,

tenunan gelas, atau kertas. Kain sintesis seperti nilon, polipropilena, dacron juga

tahan secara kimia.

Berdasarkan kompressibilitasnya, cake dapat dibedakan menjadi

Compressible cake dan Non-compressible cake.

1. Compressible cake

Compressible cake adalah cake yang mengalami perubahan struktur karena

adanya tekanan, sehingga ruang kosong dalam cake semakin kecil, akibatnya

penahanan semakin besar dan filtrasi semakin sulit dilakukan. Nilai koefisien

kompresibilitas (s) untuk cake jenis ini adalah 0,1 < s < 0,8. Untuk mengestimasi

efek faktor kompresibilitas, diasumsikan resistansi spesifik α adalah fungsi dari

ΔP menurut hubungan:

α = α '(ΔP)s (1)

(Geankoplis,1993)

Nilai α’ dan s mudah ditentukan dengan memplot log α terhadap log ΔP. Jika nilai

s besar umpan harus dipretreatment dengan penambahan filter aid.

2. Non compressible cake

Non compressible cake adalah cake yang tidak mengalami perubahan struktur

karena adanya penekanan. Sebenarnya cake seperti ini tidaka ada, tetapi pada

percobaan ini cake dianggap non compressible karena perbedaan tekanan sangat

kecil. Koefisien kompressibilitasnya adalah nol.

Filtrasi dapat dilakukan dengan cara :

1. Pada perbedaan tekanan konstan, antara P1 dan P2 konstan misalnya

pada filter press.

2. Pada volum konstan, jumlah filtrat yang dihasilkan konstan setiap

waktu.

Media filtrasi

Umpan

P1

P2

Dalam filtrasi umpan dapat berupa campuran gas-padat atau cairan-

padatan. Diameter padatan bisa sangat halus atau sangat kasar tergantung pada

jenis partikel dari padatan tersebut. Produk yang dihasilkan pada proses filtrasi

dapat berupa padatan maupun cairan. Pada Gambar 1.5 dapat dilihat skematis

pemasukan umpan kedalam media filtrasi untuk proses batch.

Gambar 1.5 Skematis Pemasukan Umpan pada Proses Batch

Campuran turun dari media filtrasi dikarenakan adanya perbeedaan

tekanan antara kedua sisi media filtrasi sehingga dapat dipisahkan antara cairan

dari padatannya.

Aliran fluida dalam media porous berbeda dengan aliran fluida melalui pipa

biasa. Dalam media porous, fluida akan mengalir melalui rongga-rongga diantara

partikel padatan sehingga perlu faktor koreksi untuk faktor friksi untuk aliran

fluida dalam media porous.

1. Bilangan Reynolds

Dihitung berdasarkan diameter partikel ditambah faktor FRe

(2)

dL

Filter cake

2. Faktor Friksi

Faktor Friksi dalam perhitungan ditambah faktor Ff sehingga persamaan :

(3)

(4)

Sumber: Geancoupis,C.J(1983)

Hubungan antara L dan V diperoleh dari neracaa massa padatan :

Massa padatan dalam cake = Massa padatan dalam slurry

(5)

(6)

Dengan menganggap aliran laminer :

(7)

Sumber:Reklaitis.G.V.(1976)

Substitusikan persamaan (5) ke persamaan (6) :

Didefinisikan besaran baru : Cv

(8)

Sehingga diperoleh persamaan :

(9)

Pada persamaan (9), adalah tekanan sisi masuk cake dikurangi

tekanan sisi keluar cake. Pada kenyataannya, tekanan pada titik-titik tersebut tidak

dapat diukur. Yang dapat diukur adalah selisih tekanan slurry saat akan masuk

dan saat akan keluar dari filter. Jadi, tahanannya bukan dari cake saja, tetapi juga

tahanan yang ditimbulkan oleh saluran-saluran dalam filter dan media penyaring

primer. Jika tahanan tambahan ini dinyatakan dalam volume equivalent (Ve),

maka besarnya adalah = , sehingga persamaan (9) menjadi :

(10)

Persamaan ini juga dapat dituliskan menjadi :

(11)

Untuk keperluan percobaan, persamaan (11) dapat diubah menjadi finite

difference sebagai berikut :

(12)

(Sumber: penuntun praktikum laboratorium teknik kima I 2010)

dengan anggapan pressure drop cukup rendah dan harganya konstan maka Cv

konstan, Ve konstan dan persamaan berupa garis lurus. Dengan mencatat waktu

filtrasi pada setiap volume filtrat tertampung ((V) konstan) maka bisa

diperoleh hubungan antara t/V dengan V sehingga dengan metoda Least

Square dapat dihitung haraga Cv dan Ve seperti gambar berikut :

Gambar 2.6 Grafik hubungan antara tf/V dengan V

Sumber: penuntun praktikum laboratorium teknik kima I (2010)

Waktu filtrasi optimum adalah waktu yang diperlukan agar jumlah volume

filtrat per satuan waktu optimum. Dalam operasi filtrasi, yang disebut waktu

siklus adalah waktu keseluruhan yang diperlukan untuk melakukan proses filtrasi

yang merupakan jumlah dari waktu filtrasi sesungguhnya, waktu pencucian, dan

waktu bongkar pasang.

(13)

Waktu pencucian diperoleh dari :

(14)

Dengan Vw adalah volume air pencuci yang digunakan. Penggabungan persamaan

(11) dan (13) diperoleh :

Untuk mudahnya, jumlah air pencuci dinyatakan sebagai :

(15)

(16)

Pada kondisi optimum V/ts maksimal atau ts/V minimal :

Diperoleh :

(17)

Dan waktu siklus optimum :

(18)


Untuk keperluan optimasi jumlah air pencuci yang digunakan, maka ke

dalam slurry ditambahkan zat warna yang mempunyai sifat tidak berkaitan secara

permanen dengan padatannya sehingga mudah dihanyutkan oleh aair pencucinya.

Kadar zat warna dalam cucian yang keluar filter dianalisa untuk mengetahui

seberapa jauh operasi pencucian dilakukan. Operasi pencucian dihentikan jika

kadar zat warna dalam air cucian konstan. Jumlah air pencuci yang digunakan

sampai titik ini dicatat sebagai Vwopt.

Analisa kadar zat warna dalam air cucian dilakukan dengan

membandingkan warnanya dengan larutan standar yang telah diketahui

konsentrasinya. Dalam hal ini mata berfungsi sebagai detektor warna.

Gambar 2.7 Analisa kadar zat warna secara visual


a. Pengenceran biasa pada luas tabung yang sama

Jumlah zat warna sebelum pengenceran = Jumlah zat warna sesudah

pengenceran

Jika luas tabung sama, maka :

(19)

b. Pengenceran berulang

Bila hs = 2 hs0

, dimana n = 2x (20)

Persamaan (19) disubstitusikan ke persamaan (20) sehingga menjadi :

(21)

Pada filtrasi batch laju alir cairan yang akan difiltrasi dapat disusun

menjadi:

v = (22)

dengan : v = laju alir filtrat (m/s)

dV/dt = jumlah filtrat yang dikumpulkan selama waktu t (m3/s)

A = luas area filtrasi (m2)

Persamaan yang berlaku pada proses filtrasi adalah persamaan Carman-

Kozeny untuk aliran laminer dalam packed bed, persamaan ini menjelaskan proses

mengalirnya suatu cairan dengan padatan dalam suatu pemisahan secara titrasi.

Persamaan tersebut adalah :

= (23)

dengan : ΔPc = perubahan tekanan pada cake (N/m2)

L = tebal cake yang terbentuk setelah proses filtrasi (m)

k1 = konstanta (4,17)

µ = viskositas fluida (Pa s)

v = laju alir filtrat (m/s)

ε = porositas

S0 = luas seluruh permukaan partikel padatan per volum wadah (m1)

Porositas merupakan ruang kosong antara tumpukan partikel, dan tanda

negatif pada perubahan tekanan menunujukkan terdapat penurunan tekanan antara

kedua media filtrasi.

Untuk menentukan berapa banyak filtrat yang terkumpul dapat

dihubungkan (rasio) antara neraca massa dengan tebal cake, sehingga diperoleh :

L A (1-ε) ρp = Cs (V +ε L A) (24)

(Mc.cabe,1993)

dengan : ρp = densitas partikel padatan dalam cake (kg/m3)

Cs = konsentrasi padatan didalam filtrat (kg/m3)

Kemudian disubstitusi persamaan (2) kedalam persamaan (1) dan gunakan

persamaan (3) untuk menghilangkan nilai L, sehingga diperoleh persamaan :

= = (25)

dimana nilai α adalah besarnya tahanan yang dihasilkan karena terjadi tumpukan

cake.

α = (26)

untuk tahanan pada media filtrasi (Rm) dapat dianalogkan persamaan (25),

sehingga :

= (27)

besar tahanan setelah filtrasi dapat dihitung dengan rumus :

= (28)

dimana ΔP = ΔPc + ΔPf , sehingga persamaan (7) dapat dimodifikasi menjadi :

= (29)

Dari persamaan (8) kita dapat menentukan persamaan dasar untuk filtrasi pada

proses batch dengan kondisi tekanan konstan, yaitu :

= (30)

= Kp V + B (31)

dengan Kp dalam s/m6, B dalam s/m3.

Kp = (32)

B = (33)

Untuk menentukan nilai Kp dan B dapat menggunakan grafik V versus t/V

t/V

V

Gambar 1.6 Grafik hubungan V terhadap t/V

waktu yang diperlukan selama filtrasi :

= Kp V + B

dt = (Kp V + B ) dV

t = Kp/2 V2 + BV (34)

untuk waktu siklus pada proses batch :

t siklus (tc) = waktu filtrasi + waktu bongkar pasang + waktu pencucian

waktu bongkar pasang biasanya 20 menit dan waktu pencucian dihitung dengan

rumus:

Waktu pencucian = (35)

laju pencucian filtrasi dihitung dengan persamaan :

Slope = Kp/2

Intercept = B

Laju pencucian = (36)

Untuk menghitung nilai cake kering maka dapat menggunakan rumus :

W = Cs V = V (37)

dengan : W = berat cake kering (kg)

Cs = konsentrasi slurry didalam filtrat (kg/m3)

Cx = konsentrasi slurry didalam umpan (berat padatan/berat

umpan)

M = rasio ampas basah terhadap ampas kering

ρ = densitas fluida (kg/m3)

V = volum filtrat (m3)

1.4 Analisa Data

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data : V, C, hs, hw, Cs0, n,

Vw, (-P), A, dan tp.

a. Menentukan Cv dan Ve

Persamaan yang digunakan :

(38)

Untuk menghitung tf/V digunakan persamaan finite difference sebagai berikut :

1. Untuk data-data awal (Forward Finite Difference)

(39)

2. Untuk data-data tengah (Central Finite Difference)

(40)

3. Untuk data-data akhir (Backward Finite Difference)

(41)

(sumber : penuntun pratikum laboratorium teknik kimia I ,2010)

Maka dapat dihitung Cv dan Ve

b. Menentukan volume pencucian (Vw)

Persamaan yang digunakan :

Dengan membuat grafik hubungan antara CW dan VW, maka harga VW dapat

dicari yaitu pada saat VW mencapai keadaan konstan atau mendekati konstan

dimana pada saat kurva CW Vs VW mendatar. Grafik hubungan CW Vs VW

dapat ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar 1.8 Grafik hubungan CW Vs VW untuk penentuan VW opt

c. Menentukan Vopt dan tsopt

Digunakan persamaan :

(42)

Dengan , maka :

(43)

(sumber : pratikum laboratorium teknik kimia I ,2010)

1.5 Hipotesis

Operasi filtrasi dengan plate and frame filter press pada pressure drop

konstan akan mengikuti persamaan non compressible cake :

Harga tf/V dapat didekati dengan tf/V, sehingga grafik hubungan antara

tf/V dengan V adalah linear. Harga CV dan Ve dapat ditentukan dari slope dan

intersep dari persamaan garis yang diperoleh, maka waktu yang diperlukan untuk

filtrasi semakin lama. Hubungan CW dan VW diharapkan berupa kurva lengkung

ke bawah, dan akhirnya konstan, sehingga harga VW dapat dicari.

BAB II

METODOLOGI PERCOBAAN

2.1 Bahan-bahan yang dipakai

Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah :

1. Serbuk Kalsium Karbonat (CaCO3), berwarna putih dan halus

sebanyak 500 gr

2. Air sebanyak 320 liter untuk membuat slurry

3. Larutan standar dibuat dari 0,125 gr zat warna dalam 1 liter air

4. Zat warna sebanyak 4 gr.

2.2 Peralatan yang digunakan

Peralatan yang digunakan pada percobaan adalah :

1. Alat filtrasi Plate and Frame Filter Press

2. Tangki umpan dan pencuci

3. Pengaduk

4. Gelas ukur

5. Stopwatch

2.3 Prosedur Percobaan

1. Persiapan alat

Gambar 2.1 Rangkaian alat praktikum

Keterangan Gambar :

1. Tangki pencuci 4. Kran 7. a. Frame

2. Tangki umpan 5. Pompa b. Plate

3. Pengaduk 6. Manometer 8. Gelas ukur

Rangkaian alat dipasang seperti yang terlihat pada Gambar 2.1.

Kemudian kran air dibuka, pompa dihidupkan. Tahap ini dilakukan untuk

pengecekan kebocoran alat.

2. Pembuatan slurry CaCO3

Ditimbang CaCO3 sebanyak 100 gr, kemudian dilarutkan dalam 8 liter air

dengan menggunakan ember, lalu ditambahkan 1gram zat warna kemudian

diaduk dengan alat pengaduk.

3. Pembuatan larutan standar

Larutan standar dibuat dengan 0,125 gram zat warna lalu dilarutkan dalam

1Liter air

4. Percobaan :

Slurry CaCO3 dimasukkan dalam tangki umpan, kran umpan dibuka,

pressure drop dijaga konstan dengan mengatur kran recycle. Tekanan

yang digunakan adalah 1 bar. Lalu, Filtrate ditampung setiap 200 cm3

dicatat waktunya. Filtrasi dihentikan setelah tidak ada lagi filtrat keluar.

5. Pencucian :

Kran air pencuci dibuka dan air pencuci yang keluar ditampung. Setiap

200 cm3 diambil sampelnya untuk ditentukan konsentrasinya. Pencucian

dihentikan bila warna air cucian relatif konstan.

6. Bongkar pasang

Plate and frame filter press dibongkar untuk membersihkannya dari cake

dan kotoran, dan filter cloth dicuci. Kemudian alat filtrasi dipasang lagi

untuk operasi selanjutnya. Waktu bongkar pasang di catat.

7. Selanjutnya lakukan percobaan dengan prosedur yang sama namun dengan

komposisi bahan dan tekanan yang berbeda yaitu sebagai berikut:

CaCO3 sebanyak 150 gram, dilarutkan dengan 8 Liter air dan

tekanan 1 bar


tekanan 1,4 bar


tekanan 1,4 bar

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Hasil Percobaan

a. Untuk massa CaCO3 = 100 gr dan tekanan 1 bar

Gambar 3.1 Grafik hubungan Δtf/ΔV dan volume larutan filtrasi untuk massa CaCO3 100 gram dan Tekanan 1 bar.

Pada gambar 3.1 dapat diamati bahwa terjadi kenaikan Δtf/ΔV

(terhadap perubahan waktu per perubahan volume filtrasi) seiring

dengan kenaikan volume filtrasi. Hal ini sesuai dengan teori yang ada

bahwa perubahan waktu filtrasi berbanding lurus dengan kenaikan

volume filtrasi (Geankoplis,1993).

Dari gambar tersebut diketahui persamaan liniernya adalah: Y =

0.0001x-0.2522

Sehingga grafik tersebut memilki slope 1 x 10-4 dan intersep 0,2522.

Dari slope dan intersep diperoleh nilai Cv yaitu 0.00394 m2.Pa.detik

dan nilai Ve adalah 2522 cm3. Ve adalah volume filtrat yang

membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan tahanan dari filter

medium dan pemipaan.

Untuk massa CaCO3 100 gram dengan tekanan 1 bar, nilai tahanan

media filtrasi (Rm) yang diperoleh adalah 1,26 x 104 m-1 dan nilai

tahanan ampas (α) yang diperoleh adalah 13,191 m/kg.

Gambar 3.2 Grafik hubungan konsentrasi air pencuci (Cw) dan volume air pencuci (Vw)

Dari gambar 3.2 dapat dilihat bahwa semakin besar volume air

pencuci (Vw) maka nilai konsentrasi air pencuci (Cw) semakin turun

hingga menuju nilai konstan. Hal tersebut disebabkan karena semakin

besar volume semakin berkurang kepekatan warna

larutan.Berdasarkan perhitungan, grafik diatas memiliki Vopt 2166,87

cm3 dan tsopt9,47 menit. Vopt dan tsopt merupakan volume optimum dan

waktu optimum yang terjadi pada proses filtrasi. Tsopt terdiri dari

jumlah waktu proses, waktu pencucian dan waktu bongkar pasang

(Tim Penyusun, 2010)

b. Massa CaCO3 = 150 gr dan P = 1 bar

Gambar 3.3 Grafik hubungan Δtf/ΔV dan volume larutan filtrasi untuk massa CaCO3 150 gram dan Tekanan 1 bar

Pada gambar 3.3 dapat diamati bahwa terjadi kenaikan ΔtAf/ΔV

(terhadap perubahan waktu per perubahan volume filtrasi) seiring



volume filtrasi.


7E-05x – 0,1324.



dan nilai Ve adalah 1891.4286 m3. Ve adalah volume filtrat yang



Untuk massa CaCO3 150 gram dengan tekanan 1 bar, nilai tahanan



Gambar 3.4 Grafik hubungan konsentrasi air pencuci (Cw) dan

volume air pencuci (Vw)




besar volume semakin berkurang kepekatan warna larutan.

Berdasarkan perhitungan, grafik diatas memiliki Vopt 2166,87 cm3 dan

tsopt 9,47 menit. Vopt dan tsopt merupakan volume optimum dan waktu

optimum yang terjadi pada proses filtrasi. Tsopt terdiri dari jumlah

waktu proses, waktu pencucian dan waktu bongkar pasang.

c. Massa CaCO3 = 100 gr dan P = 1,4 bar

Gambar 3.5 Grafik hubungan Δtf/ΔV dan volume larutan filtrasi

untuk massa CaCO3 100 gram dan Tekanan 1,4 bar.


(terhadap perubahan waktu per perubahan volume filtrasi)seiring



volume filtrasi.


6E-04x – 1.181






Untuk massa CaCO3 100 gram dengan tekanan 1.4 bar, nilai

tahanan media filtrasi (Rm) yang diperoleh adalah 6,32 x 105 m-1 dan

nilai tahanan ampas (α) yang diperoleh adalah 18,469 m/kg.

d. Massa CaCO3 = 150 gr dan P = 1,4 bar

Gambar 3.7 Grafik hubungan Δtf/ΔV dan volume larutan filtrasi

untuk massa CaCO3 150 gram dan Tekanan 1,4 bar.


(terhadap perubahan waktu per perubahan volume filtrasi)seiring



volume filtrasi.


1E-03x – 1.8474






Untuk massa CaCO3 150 gram dengan tekanan 1.4 bar, nilai tahanan



e. Massa CaCO3 = 100 gr pada P = 1 bar dan 1,4 bar

Gambar 3.9 Grafik hubungan Δtf/ΔV dan Volume larutan filtrasi untuk massa CaCO3 100 gram pada Tekanan 1 bar dan 1.4 bar.

Dari gambar 3.9 dapat dilihat bahwa semakin banyak

massa CaCO3 (konsentrasi slurry semakin tinggi) dengan tekanan

yang sama , maka diperoleh nilai Δtf/ΔV naik.

f. Massa CaCO3 = 100 gr dan 150 gr pada P = 1 bar

Gambar 3.10 Grafik hubungan Δtf/ΔV dan Volume larutan filtrasi

untuk massa CaCO3 100 gram dan 150 gram pada

Tekanan 1 bar

Dari grafik 3.10 dapat dilihat bahwa semakin tinggi tekanan

operasi maka semakin kecil nilai Δtf/ΔV nya.

3.2 Pembahasan

Dari grafik 3.9 dapat dilihat bahwa semakin banyak massa CaCO3

(konsentrasi slurry semakin tinggi) dengan tekanan yang sama , maka

diperoleh nilai Δtf/ΔV naik. Hal ini diperoleh karena semakin banyak

massa CaCO3 maka semakin banyak juga cake yang tertahan di plate

filtrasi sehingga waktu filtrasi semakin lama dan menyebabkan Δtf/ΔV

semakin naik seiring bertambahnya volume filtrat tertampung yang

ditunjukan dengan grafik yang linier.

Dari grafik 3.10 dapat dilihat bahwa semakin tinggi tekanan operasi

maka semakin kecil nilai Δtf/ΔV nya. Hal ini dikarenakan semakin tinggi

tekanan operasi pada proses filtrasi maka semakin banyak padatan yang

membentuk cake pada filter sehingga menyebabkan penyumbatan pada

plate filtrasi yang ditandai dengan semakin lamanya waktu yang

diperlukan untuk menampung filratnya sehingga diperoleh Δtf/ΔV

semakin kecil.

Pada proses pencucian semakin besar massa CaCO3 (konsentrasi

slurry semakin tinggi) maka semakin besar pula volume air pencuci (Vw)

dan nilai konsentrasi Cw semakin turun hingga mencapai konstan atau

mendekati konstan yang dapat dilihat dari konsentrasi air pencuci yang

sama. Hal ini disebabkan karena semakin banyaknya cake yang tertahan

pada plate filtrasi sehingga volume air pencuci yang diperoleh semakin

besar.

BAB IV

4.1 KESIMPULAN

1. Perubahan waktu per perubahan volume filtrasi (Δtf/Δv) berbanding lurus

dengan kenaikan volume rata-rata filtrasi (Δv).

2. Semakin bertambahnya volume air pencuci (Vw) akan menurunkan nilai

konsentrasi air pencuci (Cw) hingga akhirnya akan menjadi konstan.

3. Semakin besar konsentrasi CaCO3 maka tumpukan cake pada media

filtrasi akan semakin banyak sehingga mengakibatkan tahanan ampas ()

semakin besar.

4.2 SARAN

1. Dibutuhkan kedisiplinan dalam bekerja karena aliran yang dihitung

mengalir cepat

2. Pastikan pengukuran waktu filtrasi tepat, sehingga tidak terjadi

penyimpanan waktu yang besar dan digunakan waktu/pengukur waktu

yang dapat split dalam jumlah banyak.

3. Diperlukan ketelitian mata pengamat pada saat membandingkan warna

sampel air cucian dengan warna larutan standar yang konsentrasinya telah

diketahui.

LAMPIRAN A

1. Contoh perhitungan pada grafik

Keterangan pengolahan data Tabel 3.1, 3.3, 3.5 dan Tabel 3.7:

Data dibagi menjadi tiga kelompok data yaitu data awal dari nomor 1 – 13 , data

tengah dari no 14-27, dan data akhir nomor 27-39.

Contoh perhitungan untuk massa CaCO3 100 gr dan tekanan 1 bar.

a. Untuk data awal :

b. Untuk data tengah :

c. Untuk data akhir :

Keterangan pengolahan data tabel 3.2, 3.4, 3.6, dan 3.8.

2. Contoh perhitungan menentukan waktu siklus filtrasi dengan massa

CaCO3 100 gr dan P 1 bar.

Dari Gambar 3.1 diketahui persamaan liniernya adalah :

y = 1E-04x - 0,25223

Slope =

Intersep =0,0003

Panjang sisi plat = 20 cm

A = sisi x sisi = 20 cm x 20 cm = 400 cm2 = 0.04 m2

Total luas untuk 7 buah plat = 7 x 0.04 =0.28 m2

Volum optimum (Vw opt) = 4200 ml

Konstanta filtrasi =

Waktu pencucian tp = 65,5 detik

Waktu bongkar pasang alat = 435,9 detik

Dengan data di atas, maka didapatkan nilai volume optimal (Vopt) dan nilai

waktu siklus optimum (ts opt) :

Dan

2522

twaktu bongkar = 435,9 detik

maka, tsopt = 132,332 + 435,9 = 568,23 detik = 9,47 menit

3. Contoh perhitungan menentukan nilai tahanan media (Rm) dan tahanan

ampas (α).

∆P = 1 bar = 1 x 105 N/m2

Vair =6 liter = 6000 ml=6000 gram

Viskositas () = 0,93x10-3 kg/ms

Densitas () = 996,9 kg/m3

Area filtrasi (A) = (7 x 20 cm x 20 cm) = 2800 cm2

Konstanta filtrasi (Kp)= 1x10-5 x 2 = 2x10-5

B (Intercept) = 0.0003

Maka nilai tahanan media filtrasi (Rm) dan tahanan ampas (α) adalah :

Konsentrasi slurry didalam umpan (Cx) :

Cx = = = 0,0125

Konsentrasi slurry didalam filtrat (Cs) :

Cs = = = 12,78 kg/m3

α =

=

= 13,191 m/kg

Rm =

=

= 1,26 x 104 m-1

DAFTAR PUSTAKA

Coulson,J.M. and Richardson, J.F,1989,”An Introduction to Chemical

Engineering Design”, vol.6 pp.765-771.

Geankoplis, C.J.,1993,”Transport Processes and Unit Operation”, 3 ed.

Smith,J.M. and Van Ness,H.C.,1986,”Intoduction to Chemical Engineering

Termodynamics,3ed,290-364”

http://www.parksanfilters.com, diakses tanggal 10 November 2010.

http://www.numna.com, diakses tanggal 10 November 2010.

http://cpq.ist.utl.pt/spe/images/Foto_22.JPG, diakese tanggal 11 November 2010

http://cpq.ist.utl.pt/spe/images/Foto_22.JPG

http://www.numna.com/

http://www.parksanfilters.com/

Lap Filtrasi Udah Ubah Rumus Di FOGLER , Ready to Acc Sebenarnya

Documents

Transcript of Lap Filtrasi Udah Ubah Rumus Di FOGLER , Ready to Acc Sebenarnya