Laporan Fiter Press

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangProses pemisahan merupakan salah satu proses yang sering terjadi hampir di setiap industri kimia, baik pada tahap pre-treatment, proses awal, proses inti, proses akhir dan bahkan pada penanganan limbah industri. Salah sat cara pemisahan campuran padat- cair adalah dengan penyaringan (filtrasi). Pemisahan dilakukan untuk memperoleh cairan (filtrat) dan cake (padatan). Salah satu jenis alat filtrasi yang memanfaatkan beda tekanan sebagai driving force adalah plate dan frame filter press.Dalam sistem pengolahan limbah cair, adanya padatan didalamnya harus dihilangkan sebelum air bersih atau outlet di buang kebadan air. Untuk mendapatkan padatan ini, pada sistem pengolahan limbah dilengkapi dengan adanya filter. Untuk menghilangkan kadar airnya dan mendapatkan sludge kering yang mungkin dapat diolah kembali menjadi produk baru, maka padatan yang dihasilkan dari filter tersebut secara konvensional harus dijemur terlebih dahulu.Filter press dalam sistem pengolahan limbah merupakan alat yang digunakan untuk mempermudah dalam menghilangkan air pada sludge. Air dengan viskositas tinggi setelah masuk pada filter press akan diubah menjadi sludge padatan. Sistem kerja filter press mirip dengan cara tukang tahu menghilangkan air pada kedelai giliing. Air dengan viskositas tinggi masuk kemudian ditekan perlahan (1bar-5bar).

1.2 Tujuan PercobaanPraktikum ini pada umumnya bertujuan agar praktikan dapat mengetahui dan memahami proses pemisahan menggunakan plate and frame filter press, selain itu juga bertujuan untuk :1. memisahkan partikel zat padat dari fluidaa dengan jalan melewatkan fluida melalui suatu medium penyaring (septum)2. menentukan tahan medium penyaring, tahanan spesifikasi padatan serta berat cake pada masing-masing percobaan.3. Menentukan koefisien impressimbilitas pada padatan saring serta waktu proses.4. Pengaruh beda tekanan dan beda konsentrasi.

1.3 Ruang LingkupPraktikum yang kami lakukan ialah proses fitrasi dengan menggunakan filter press dengan kasa filter sebagai media penyaringan. Larutan yang digunakan yaitu CaCO3 dengan berbagai konsntrasi. Serta variable-variable perhitungan dalam praktikum antara lain menghitung medium filter (Rm), tahanan medium cake (Rc), serta tahan spesifik cake (). Pada praktikum ini dilakukan dengan berbagai pariasi yaitu konsentrasi, tekanan dan plate and frame yang digunakan, untuk konsentrasi variasinya yaitu 5%, 10%, 15% beda tekan ( yaitu 20psia, 25psia, dan 30psia. Serta variasi plate and framenya 3x3 dan 4x4.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pemisahan Padat- CairPemisahan padat- cair bertujuan untuk: Mendapatkan cairan jenuh (bebas zat padat) Mendapatkan zat padat dengan kandungan air sesedikit mungkin Kedua-duanya, mendapatkan cairan jenuh dan zat padat dalam keadaan terpisah.Pemisahan padat- cair dapat dilakukan dalam tiga cara, yaitu: Pengendapan (sedimentasi) Penyaringan (filtrasi) Flotasi (memanfaatkan sifat permukaan)2.2 Penyaringan (Filtrasi)Proses filtrasi bertujuan memisahkan padatan dari campuran fasa cair dengan driving force perbedaan tekanan sehingga mendorong fasa cair melewati lapisan suport pada medium filter. Pada proses filtrasi, pemisahan padatan akan tertahan pada mediumpenyaring. Sedangkan fasa cair yang melewati medium filter berupa limbah/ hasilsampingnya. Padatan tersebut disebut cake.

Filter/ medium berporiCake padatanfiltratsuspensiAliran dalam medi berpori dinyatakan dengan Persamaan Hougen- poisselli:Laju partikel padatan melalui lapisan berpori dengan pressure drop penyebab aliran dihubungkan oleh Hukum Darcy:

Namun Hukum Darcy untuk filtasi yang berlaku pada kondisi Filtrasi adlah pemisahan padatan dari cairan / gas, dengan bantuan media berpori (medium penyaring).

Cake

Umpan (suspensi)Filtrat

filter

Supaya suspensi dapat medium penyarimg. Perlu ada gaya dorong (driving force).

Suspensi : larutan 2 fasa. Fluks (sesuatu yang berpindah / mengalir)Ada beberapa jenis gaya dorong yang bekerja :1. Gravitasi2. Gaya Centrifugal3. Vakum4. Tekanan.Alat penyaring (filtrasi) berdasarkan gaya dorong, ada 4 :1. Gravitasi Filtration (Gravity filter).Contoh : saringan pasir bak terbuka.2. Centrifugal filtration (alatnya : centrifugal filter)Contoh : centrifugal, rotary down filter.3. Vakum Filtration (vakum Filter)Contoh : corong bucher.4. Pressure filtration (filter Tekanan).Contoh : filter press.Aliran media berpori merupakan prinsip dasar penyaringan (filtrasi) menurut haugen-poissoli :

Q = Laju Alir. = Volume perubahan waktu. A = Luas penampang aliran sebenarnya.

2.2.1 Filtrasi Batch

Pada filtra1si batch laju alir cairan yang akan difiltrasi menjadi: V = total volume filtratt = waktu filtrasiDalam filtrasi dengan akumulasi cake, zat cair mengalir melalui 2 tahanan seri; tahanan cake dan tahanan medium filter. Tahanan medium filter umumnya hanya signifikan pada tahap-tahap awal saja. Tahanan cake adalah 0 pada awal filtrasi dan meningkat selama berlangsungnya filtrasi.Tahanan (L/k) dapat dianggap terjadi dari kontribusi tahanan cake (Rc) dan tahanan medium filter (Rm), sehingga dapat ditulis:

Tahanan medium Rm biasanya konstan, tidak bergantung pada jumlah cake yang dihasilkan, sedangkan tahanan cake Rc bervariasi bergantung volume cake yang telah difiltrasi.

2.2.1 Proses Filtrasi pada Tekanan TetapPersamaan umum untuk semua jenis filtrasi pada tekanan tetap dikembangkan oleh Hermans-Bredee . Persamaan tersebuat adalah:

Seperti telah disebutkan sebelumnya, dalam filtrasi dengan akumulasi cake, zat cair mengalir melalui 2 tahanan seri; tahanan cake dan tahanan medium filter. Tahanan medium filter umumnya hanya signifikan pada tahap-tahap awal saja. Tahanan cake adalah 0 pada awal filtrasi dan meningkat selama berlangsungnya filtrasi. Jika cake dicuci setelah filtrasi, kedua tahanan tersebut konstan selama proses pencucian dan tahanan medium filter biasanya dapat diabaikan.Pada proses penyaringan bertekanan dengan memplot tetap persamaan Kozeny-Carman dapat diterapkan : +B Penentuan dan Rm dengan memplotkan terhadap pada grafik. Jika cake bersifat incompresible, ketebalan cake berbanding lurus dengan volume filtrat dan berbanding terbalik dengan luas filter, sehingga dapat ditulis:

dimana merepresentasikan reistansi spesifik cake dan o adalah massa cake per volume filtrat. Dimensi adalah panjang per massa.Sehingga persamaan hougen-poisseli menjadi:

Pada cake yang bersifat Compressibel, untuk mengestimasi efek faktor kompresibilitas, diasumsikan resistansi spersifik adalah fungsi dari P menurut hubungan: = '(P)s adalah konstanta yang berhubungan dengan ukuran dan bentuk partikel yangmembentuk cake, dan s adalah kompresibilitas cake. Umumnya s bervariasi dari 0,1 sampai 0,8. Nilai dan s mudah ditentukan dengan memplot log terhadap log P. Jika nilai s besar umpan harus dipretreatment/penambahan filter aid.

2.2.2 Proses Filtrasi pada Laju TetapPada beberapa kasus filtrasi dilakukan pada kondisi laju alir konstan. Hal ini terjadi jika slury yang diumpankan dengan pompa positif displacement. Persamaan untuk laju alir konstan

Dimana : dalam C dalam

Jika diasumsikan cake adalan incompressible, dan C konstan pada umpan, cake, dan laju alir filtrat. Sehingga dengan memplotkan terhadap volume total filtrat, V, menghasikan garis lurus untuk laju konstan . Slope dari grafik adalah dan intercep C. Tekanan meningkat seiring dengan menebalnya cake dan volume filtat yang semakin besar.Persamaan juga dapat disusun dalam term dan t sebagai variable. Pada suatu saat selama penyaringan, total volume filtrat V berhubungan dengan laju dan total waktu t, sebagai berikut.

Sehingga

2.3 Plate And frame filter pressFilter Press adalah salah satu mesin penyaring yang berguna untuk menyaring dan memisahkan antara padatan dan air (dewatering equipment), pada intinya mesin ini dapat berfungsi sebagai mesin pemeras atau mesin pengurang kadar air.Plate and frame filter press umumnya terdiri dari bagian medium filter dari logam yang saling menutupi secara renggang dan tempat yang cukup untuk menampung cake sampai filtrasi selesai. Tipe peralatan filtrasi jenis ini digunakan jika cake yang akan terbentuk relatif kering. Alat ini tidak dapat digunakan untuk bahan-bahan yang beracun dan berbahaya. Filter ini terdiri dari seperangkat lempengan yang dirancang untuk memberi sederetan kompartemen untuk pengumpulan zat padat. Lempengan tersebut ditutup dengan medium filter seperti kanvas. Slurry umpan masuk ke dalam masing-masing lempengan dan medium filternya dengan tekanan, cairannya lewat melalui kanvas dan keluar melalui pipa keluaran dan meninggalkan zat padat basah di antara lempengan.Lempengan dan bingkai itu didudukkan secara vertikal pada rak logam dengan medium filter dipasang menutupi setiap bingkai dan dirapatkan dengan bantuan sekrup dan rem hidraulik. Umpan masuk pada satu ujung rakitan lempeng dan bingkai tersebut. Di sini zat padat itu diendapkan di atas permukaan pelat. Cairan mengalir menembus kain filter, melalui alur atau gelombang pada permukaan lempeng, sampai keluar press filter tersebut.

Sesudah filter tersebut dirakit, slurry dimasukkan dari pompa. Filtrasi lalu diteruskan sampai tidak ada lagi zat cair yang keluar dan tekanan filtrasi naik secara signifikan. Hal ini terjadi bila bingkai sudah penuh dengan zat padat sehinggga slury tidak dapat masuk lagi. Filter itu disebut jammed. Setelah itu, cairan pencuci dapat dialirkan untuk membersihkan zat padat dari bahan-bahan pengotor yang dapat larut. Filter itu lalu dibongkar, cake padatnya dikeluarkan dari medium filter sehingga jatuh ke konveyor menuju tempat penyimpanan. Pada kebanyakan press filter, operasi tersebut berlangsung secara otomatis.Sampai cake bersih, proses pencucian memakan waktu beberapa jam karena cairan pencuci cenderung mengikuti jalur termudah dan melangkahi bagian-bagian cake yang terjejal rapat. Jika cake tidak terlalu rapat, sebagian besar cairan pencuci tidak efektif membersihkan cake. Jika diinginkan pencucian sampai benar-benar bersih, biasanya dibuat sluury lagi dengan cake yang belum tercuci sempurna.

2.4 Medium Filter Septum atau medium penyaring pada setiap filter harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat yang cukup jernih tidak mudah tersumbat harus tahan secara kimiawi dan kuat secara fisik dalam kondisi proses harus memungkinkan penumpukan cake dan pengeluaran cake secara total dan bersih tidak mahal.Dalam industri medium filter yang banyak dipakai adalah kain kanvas. Masing-masing jenis kanvas dengan ketebalan dan pola anyaman tertentu juga memiliki kegunaan tertentu.

BAB IIIMETODELOGI PERCOBAAN

4.1 Alat dan Bahan4.1.1 Alat-. Plate and frame filter press-. Stopwatch-. gelas ukur 1000ml-. Piknometer-. Viskometer ostwald-. Cawan porselin-. Neraca teknis4.1.2 Bahan Kapur (CaCO3) Air kran

3.3 Cara Kerja.3.3.1 Kalibrasi Sight glass.

Tangki penampung di isi denga air kran sampai atas dari sight glass.

Value aliran pembuangan pada tangki penampung dibuka perlahan-lahan dan ditampung.

Setiap penurunan dua skala pada sight glass, volume air yang ditampung ditentukan atau diukur dengan menggunakan gelas ukur 1000 ml

Dicatat volume air yang didapat setiap penurunan dua skala pada sight glass sampai skala nol.

3.3.2. Penyaringan dengan palte and frame filter press.

Kondisi ruang dicatat terlebih dahulu (suhu dan tekanan).

Bak umpan diukur volumenya untuk menentukan banyaknya larutan yang harus diumpankan dengan konsntrasi 10%

Dihitung banyaknya CaCo3 dan H2O yang akan dimasukkan ke dalam bak penampung pada konsentrasi 10%

CaCo3 ditimbang sebanyak 6,4 kg, massa tersebut di dapat dari hasil perhitungan pada konsentrasi 10%.

6,4 kg dimasukkan ke dalam bak umpan dan dilarutkan dengan H2O sebanyak 57500 ml dan diaduk sampai homogen dengan menggunakan alat pengaduk.

Plate dan frame dipasang pada alat filter press dengan variasi pemasangan 3x3.

AKasa filter (medium penyaringan) ditempatkan pada setiap frame.

Plate and frmae filter ditekan sampai tidak ada lagi udara yang keluar dari plate dan frame tersebut.A

Pompa dinyalakan untuk mengalirkan larutan suspensi.

Tekanan diatur pada barometer dengan cara mengatur valve yang keluar dari pompa sehingga didapat tekanan variasi tekanan yaitu 20psia, 25psia, 30psia.

Filtrat ditampung pada bak penampung, filtrat harus jernih, apabila filtrat yang dihasilkan masih keruh maka filtrar tersebut harus dikeluarkan dan dikembalikan lagi ke dalam bak umpan.

Filtar yang jernih ditampung pada saat filrat tersebut masuk ke dalam batas bawah sight glass, pada skala nol stopwatch dijalankan, serta dilihat kenaikan filter tiap satu skala.

Dicatat waktu setiap kenaikan satu skala pada sight glass sampai skala ke 6

Diulangi percobaan diatas variasi konsentrasi beda tekanan, dan plate and frame berturut-turut yaitu (5%, p=20 , 4x4);(5% =20psia 3x3)

Cake yang tertahan pada frame di angkat dan cake di tampung, lalu cake basah di timbang dengan menggunakan neraca digital3.3.3 Menentukan Konsentrasi Cake

Massa cake basah di catat

Di ambil sample dari berat cake basah untuk dikeringkan, sampai mendapatkan berat cake sampel kering untuk mengetahui berat cake kering keselurahan.

3.3.4 Menentukan densitas filtrat

Filtrat di tampung pada gelas kimia.

Massa piknometer ditimbang dengan neraca digital

Filtrat dimasukkan kedalam piknometer 50ml dan ditimbang massanya.

Dicatat massa piknometer kosong dan massaa filtrat piknometer ukuran 50ml

3.3.5 Menentkan Viskositas filtrat

Filtrat yang dihasilkan pada masing-masing percobaan ditampung pada gelas kimia

Air aquadest dimasukkan terlebih dahulu kedalam viskometer serta diisap sampai atas pada viskometer dan ditutup dengan jari.

Membuka jari, lalu stopwatch dijalankan untuk mengukur waktu air turun sampai batas bawah

Dicatat waktu penurunan air sampai batas bawah

Selanjutnya filtrat dimasukkan kedalam viskometer serta isap sampai batas pada viskometer tutup dengan jari

Jari penutup dibuka dan stopwatch dijalankan untuk mengukur waktu air turun sampai batas bawah

Dicatat waktu penurunan filtrat tersebut

Percobaan diatas diulang untuk setiap filtrat yang dihasilkan

3.2 Skema Alat

BAB IVHASIL PERCOBAAN

4.2.1. Variasi konsentrasi pada tekanan 10 psi dan plate 3x3

Pengaruh konsentrasi terhadap nilai RmHasil percobaan nilai Rm yg di peroleh semakin meningkat, dengan kenaikan konsentrasi seperti halnya pada literatur semakin besar konsentrasi semakin besar nilai Rm, menunjukkan semakin banyak butiran cake yg masuk dan menempel pada pori pori medium saring Pengaruh komsemtrasi pada nilai RcDengan berjalannya waktu, seharusmya nilai tahanan cake(Rc) akan semakin besar. Hal ini disebabkan semakin banyak volume fitrat yang keluar maka semkin banyak pula cake yang tertahan pada medium filter. Semakin banyak cake yang menumpuk pada medium filter, maka tahanan cake akan semakin besar , dan semakin besar konsentrasi semakin besar pula nilai Rc tersebut.Pada percobaan ini, nilai Rc tidak selalu meningkat di setiap kenaikan volume filtaf dan konsentrasi. Hal ini disebabkan waktu yang digunakan pada saat penyaringan cukup singkat karena pada percobaan ini hanya mengambil 8 skla untu mengukur waktu waktu dan volume filtaf yang keluar jadi cake yang menempel pada medium penyaringan tidak terlalu banyak karna waktunya tidak maksimal sampai filtaf benar benar tidak keluar lagi, atu habis. Pengaruh konsentrasi terhadap nilai Seharusnya nilai tahan spesifik cake akan semakin besar apabila konsentrasi lebih besar. Konsentrasi semakin tinggi akan mengahasilkan cake yang lebih banyak maka akan mengahasilkan nilai besar pula. Pada percobaan di dapat nilai yang tidak teratur aatau naik dan turun. Disebabkna waktu filtrasi yang kurang lama Pengaruh konsentrasi terhadap nilaiSFaktor kompresi bilitas (s) hanya di pengaruhi oleh konsentrasi maka semakin besar pula nilai faktor kompresibilitas. Pada percobaan di dapat nilai s yang berubah di akibatkan perbedaan konsentrasi, nilai s semakin besar.

4.2.2 variasi perbedaan tekanan

RmBerdasarkan percobaan , nilai Rm yang diperoleh semakin meningkat dengan kenaikan deltaP. Seperti irteratur semakin besar nilai deltaP semakin banyak butiran cake yang masuk dan menempel pada pori pori medium saring. Maka nilai Rm pun semakin besar Rc pada percobaan nilai Rc didapat tidak teratur atau naik dan turun. Seharurnya nilai Rc semakin lama semakin besar, karna semakin banyak cake yang tertahan pada medium filter. Hal ini disebabkan karna lamanya penyaringan, yang menghasilkan cake yang tidak terlalu banyak. Seharusnya nilai tahanan spesifik akan semakin besar apabila beda tekan yang semakin besar menyebabkan laju alir suspensi akan semakin besar pula sehingga cake yang dihasilkan di medium penyaring semakin banyak pula. Nilai yang didapat tidak menaik ada penurunan disebabkan waktu filtrasi yang singkat. S faktor kompresi hanya dipengaruhi oleh konsentras. Dalam percobaan ini di dapat nilai S yang semakin besar. Semakin besar konsentresi semakin besar pula nilai S.

4.3.3 variasi plate and frame.

Rm nilai Rm yang didapat semakin besar sering semakin banyak flate and frame yang dipakai, menunjukan semakin banyak flate and frame yang dipakai maka semakin besar pula nilai Rm yang didapat. Menunjukan semakin banyak medium filtrasinya. RcSering berjalannya waktu semakin banyak filtrat yang tertaan maka nilai Rc semakin besar. Semakin banyak flate and frame semakin besar pula nilai Rc pada percobaan didapat nilai Rc yang naik dan turun. Disebabkan kuran lamanya proses penyaringan. Nilai tahanan spesifik cake akan mengecil apabila semakin banyak flate and frame yang dipakai, apabila dengan konsentrasi yang sama. Namun pada percobaan didapat nilai naik dan turun. Disebabkan kurang lamanya proses penyaringan. SFaktorkompresi hanya dipengaruhi oleh konsentrasi akan semakin banyak atau semakin besar konsentrasi maka nilai S yang didapat besar. Dalam percobaan ini didapat nilai S yang semakin besar.

Bab VKesimpulan

Nilai tahanan Rm dipengaruhi beda tekan dan konsentrasi1. Nilai tahanan cake Rc dipengaruhu beda tekan dan konsentrasi.2. Nilai tahanan spesifik cake () dipengaruhi oleh beda tekan dan konsentrasi3. Nilai faktor kompresi bilitas (S) dipengaruhi oleh beda konsentrasi4. Lama waktu penyaringan mempengaruhi

VI.Daftar pustaka

Perty , robert H. Chemical Engineering s Hnad Book 5td ed Internasional book company, japan. Mc Graw Hill Gean loplis, christie J . 1995, transport process and unit Operation3nd edition plentw .itall N.J Mc Cabe, warron L,dkk, 1991. Unit Operations of Chemical Engineering7th edition, hal 1008

LAMPIRAN A

Data Literatur

Viskositas Air pada tekanan 28,1 inHG = 0,85384 Pa.s

Densitas Air pada tekanan 28,1 inHG = 996,757 kg/

LAMPIRAN C

HASIL ANTARAKALIBRASI SIGHT GLASS

skala (cm)volume (mL)Jumlahskala (m)Volume (m3)

503200607000,50,0607

483200575000,480,0575

462300543000,460,0543

442100520000,440,052

422400499000,420,0499

402500475000,40,0475

382800450000,380,045

362400422000,360,0422

342000398000,340,0398

322700378000,320,0378

301700351000,30,0351

283000334000,280,0334

261600304000,260,0304

242700288000,240,0288

222400261000,220,0261

202200237000,20,0237

182200215000,180,0215

163000193000,160,0193

141100163000,140,0163

122500152000,120,0152

103000127000,10,0127

8160097000,080,0097

6200081000,060,0081

4210061000,040,0061

2200040000,020,004

02000200000,002

Lampiran C2RUN 1 (delta P=10 Psi ; C=15g/mL ; Plate 3x3)

skala Skala (m)waktu (s)volume (m3)waktu (s)delta Vdelta tdt/dV (s/m3)Vrata2 (m3)

20,02710,0023271

40,041830,004642540,0023218378879,310340,00348

60,063250,006965790,00232325140086,20690,0058

80,084800,0092810590,00232480206896,55170,00812

RUN 2 (delta P=10 Psi ; C=20g/mL ; Plate 3x3)


20,021800,00232180

40,043300,004643300,0023215064655,172410,00348

60,065100,006965100,0023218077586,20690,0058

80,087500,009287500,00232240103448,27590,00812

RUN 3 (delta P=10 Psi ; C= 25 g/L ; plate 3x3)


20,021120,00232112

40,042340,004643460,00232234100862,0690,00348

60,063840,006967300,00232384165517,24140,0058

80,085420,0092812720,00232542233620,68970,00812



20,02570,0023257

40,041230,004641800,0023212353017,241380,00348

60,062120,006963920,0023221291379,310340,0058

80,082810,009286730,00232281121120,68970,00812



20,02620,0023262

40,041180,004641800,0023211850862,068970,00348

60,061890,006963690,0023218981465,517240,0058

80,082580,009286270,00232258111206,89660,00812

RUN 6 (delta P=14 Psi ; C=10 g/mL ; Plate 4x4)


20,02280,0023228

40,04640,00464920,002326427586,20690,00348

60,061010,006961930,0023210143534,482760,0058

80,081370,009283300,0023213759051,724140,00812



20,02810,0023281

40,041710,004642520,0023217173706,896550,00348

60,062830,006965350,00232283121982,75860,0058

80,084010,009289360,00232401172844,82760,00812



20,02410,0023241

40,04760,004641170,002327632758,620690,00348

60,061070,006962240,0023210746120,689660,0058

80,081460,009283700,0023214662931,034480,00812



20,02240,0023224

40,04490,00464730,002324921120,689660,00348

60,06740,006961470,002327431896,551720,0058

80,081010,009282480,0023210143534,482760,00812

Lampiran DCONTOH PERHITUNGAN

Contoh pada run 3

Nilas (S) didapat dari slope pada grafik log terhadap log delta P

Laporan Fiter Press

Documents

Transcript of Laporan Fiter Press