Proses Pemisahan Padatan-Cairan

OlehKelompok 5Destiara Khoirunnisa1115041010Megananda Eka Wahyu1115041028Dini Dian Prajawati1115041014Firstiando Yuda Putra1315041024

Mata Kuliah: PenanganandanPemrosesanZatPadatDosen: Lilis Hermida, S.T., PG DI

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG2015

PROSES PEMISAHAN PADATAN DAN CAIRANOlehKelompok 5ABSTRAK

Kata kunci: leaching proces, filtration, sedimantation, centrifugation, gravity filtration, vacuum filtration, suspensi.

Proses Pemisahan Padatan-cairan sangat tergantuk dari karakteristik partikel solid yang ada di dalam campuran. Proses pemisahan cairan-padatan banyak disebut juga proses pemisahan mekanik karena semua proses dari pemisahan tersebut hanya dilakukan dengan proses proses mekanik. Selain itu macam macam dari proses pemisahan itu antara lain filtrasi, sedimentasi, sentrifugasi, flotasi, dan magnetic separation. Semua metode metode tersebut dipilih berdasarkan karakteristik padatan dalam fed yang akan dipisahkan.

DAFTAR ISI

ABSTRAK ..i

DAFTAR ISI...ii

I. PENDAHULUAN1.1 LatarBelakang ..11.2 TujuanPeulisan.2

II. PEMBAHASAN2.1.Dasar pemilihan metode separasi..........................32.2.Metode Metode yang digunakan..........................5III. KESIMPULAN .............................................................. 40

DAFTAR PUSTAKA

I. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang

Proses separasi telah menjadi hal yang sangat penting dalam proses industri kimia. Bisa dikatakan lebih dari setengah dari proses sintesa suatu produk didominasi oleh proses separasi. Ada beberapa alasan yang menjadikan proses separasi menjadi hal yang penting, alasan tersebut diantaranya;1. Meningkatkan kemurnian dari suatu produk sehingga semakin tinggi kemurniannya semakin tinggi keuntungan yang didapatkan. Ini dapat kita lihat dari industri makanan, bioteknologi ataupun pada industri farmasi2. Mengurangi resiko banyaknya zat sisa industri yang berbahaya bagi lingkungan sekitar industri tersebut3. Mengurangi kualitas dari raw materials. Ini sangat penting dalam proses mineral.Proses separasi padatan-cairan sangat penting peranannya dalam proses separasi itu sendiri. Banyak dari proses industri yang melibatkan slurry di-handle dengan beberapa metode untuk proses separasi padatan-cairan seperti filtrasi, sedimentasi, dll. Itu dipakai oleh beberapa proses seperti :1. Proses recovery dan dewatering padatan ( biasanya diikuti proses pencucian )2. Recovery dan pencucian cairan3. Proses separasi dari 2 fase yang keduanya akan dipakai kembali ( recycle )4. Proses separasi dari 2 fase untuk menghilangkan salah satunyaProses separasi padatan-carian lebih didasarkan pada karakteristik partikel padatan yang ada dalam campuran yang sering disebut suspensi. Suspensi awalnya di treatment terlebih dahulu lalu masuk ke dalam proses sebagai berikut.

1.2. Tujuan Penulisan1. Untuk mempelajari apa saja yang diperhatikan dalam pemilihan metode untuk proses separasi padatan-cairan.2. Untuk mengetahui macam macam metode yang dapat dipilih dalam proses separasi padatan-cairan.

II. Pembahasan Dalam bab ini kami akan mencoba mengkaji tentang faktor fakrtor apa sajakah yang dijadikan pertimbangan dalam pemilihan metode yang digunakan dalam proses separasi padatan-cairan dan juga menjelaskan prinsip kerja dari metode metode yang biasanya digunakan dalam proses separasi tersebut.2.1. Dasar pemilihan metode separasiBerikut merupakan beberapa faktor yang dapat dijadikan acuan untuk memilih metode mana yang cocok untuk proses separasi padat-cair yang akan digunakan pada suatu proses industri kimia. 2.1.1. Particle sizeBanyak variasi ukuran partikel padatan yang ada dalam suatu suspensi. Terkadang partikel bisa berupa sebuah homogenous tapi terkadang juga bisa sampai terlalu heterogenous. Ini bisa mengakibatkan kita harus semakin berhati-hati dalam memilih metode apa yang cocok dalam proses tersebut. Selain keadaan yang heterogenous dari partikel tersebut. Particle size sangat mempengaruhi beberapa aspek yaitu cake porosity, porositas, dan though rate. Semakin besar partikel mengakibatkan semakin besar pula cake porosity dan mengakibatkan porositas dan though rate menjadi lebih besar.

2.1.2. Particle shapeBentuk dari partikel sangat mempengaruhi dari metode yang akan digunakan. Seperti dalam proses filtrasi, bentuk partikel sangat mempengaruhi filter yang akan digunakan. Bentuk partikel juga dapat mempengaruhi distribusi berat dari partikel itu sendiri. Berikut merupakan beberapa contoh dari bentuk partikel:

2.2. Klasifikasi dari metode pemisahan padatan dan cairanDari bagan di atas kita dapat langsung tahu beberapa proses pemisahan padat-cair, 2.2.1. FlotationFlotasiadalah suatu proses pemisahan suatu zat dari zat lainnyapada suatu cairan / larutan berdasarkan perbedaan sifat permukaan dari zat yang akan dipisahkan, dimana zat yang bersifathidrofiliktetap berada fasa air, sedangkan zat yang bersifathidrofobikakan terikat pada gelembung udara dan akan terbawa ke permukaan larutan dan membentuk buih, sehingga dapat dipisahkan dari cairan tersebut.Secara sederhana, flotasimerupakan proses pemisahan satu mineralatau lebih, dengan mineral lainnya melaluicara pengapunganTerdapat tiga fase pada proses flotasi yang dilakukan dalam media air, yaitu: Fase padat Fase cair Fase udaraFlotability (daya apung)adalah kemampuan butiran mineral untuk dapat mengapung yang ditentukan oleh tendensi (hasrat) dari butiran mineral untuk melekat (mengikat diri) pada gelembung udara yang relatif besar dan kemudian mengapung kepermukaan cairan pulp.Daya apung suatu butiran mineral tergantung pada sifat permukaan butiran mineral tersebut dapat dikontrol dan diubah-ubah dalam proses flotasi dengan mempergunakan reagen kimia yang berbeda-beda.Pada proes ini, mineral dapat dibedakan menjadi beberapa bagian Mineral yang tidak senang Air(Hidrophobik)adalah mineral yang mudah melekat pada gelembung udara pada cairan. Mineral ini umumnya mineral yang dikehendaki. Mineral Senang Air(Hidrophilik)adalah mineral yang tidak mudah melekat pada gelembung udara pada cairan.Dengan mendasarkan sifat mineral tersebut maka mineral yang satu dengan lainnya dapat dipisahkan dengan gelembung udara.

Prinsip Flotasi: Penempelan partikel (mineral) pada gelembung udara Gelembung mineral harus stabil. Ada sifat Float dan Sink

Syarat Flotasi :1. Ada gelembung udara dalam cairan (0.5 1)2. Ukuran partikel harus halus dan disesuaikan dengan butiran mineral (48 50 #)3. Derajat liberasi yang tinggi4. Feed dalam bentuk pulp (lumpur)5. Ada sudut kontak yang baik, yaitu sekitar 60 90. Ini berarti usaha adhesinya besar, sehingga udara dapat menempel pada permukaan mineral, yang mengakibatkan mineral dapat mengapung. Sudut kontak merupakan sudut yan dibentuk antara gelembung udara dengan mineral pada suatu titik singgung. Sudut kontak mempengaruhi daya kontak antara biji dengan gelembung udara. Untuk melepaskan gelembung dan mineral dibutuhkan usaha adhesi.6. pH Kritis. pH kritis ini merupakan pH larutan yang mempengaruhi konsentrasi kolektor yang digunakan dalam pengapungan mineral.Faktor- faktor yang mempengaruhi flotasi : Ukuran partikel.Ukuran partikel yang besar membuat partikel tersebut cenderung untuk mengendap, sehingga susah untuk terflotasi. pH larutan.Partikel cenderung mengendap pada pH yang tinggi. Surfaktan.Fungsi surfaktan adalah kolektor yang merupakan reagen yang memiliki gugus polar dan gugus non polar sekaligus. Kolektor akan mengubah sifat partikel dari hidrofil menjadi hidrofob. Bahan kimia lainnya,misalnyakoagulan.Penambahan koagulan dapat mengakibatkan ukuran partikel menjadi lebih besar. Laju udara

Langkah-langkah Flotasi1. Liberasi,Analisis pendahuluan agar mineral dapat terliberasi, maka perlu dilakukancrushingataugrindingyang diteruskan dengan pengayakan atau classifying. Ini dimaksudkan agar ukuran butir mineral dapat seragam, sehingga proses akan lebih sukses atau berhasil. Analisis pendahuluan dilakukan dengan menggunakan mikroskop, sehingga dapat dilihat derajat liberasinya dan kadar dari mineral tersebut. Diupayakan dalam tahap ini juga dilakukandesliming, sebab slime akan mengganggu proses flotasi.2. ConditioningConditioning adalah membuat suatu pulp agar nantinya pulp tersebut dapat langsung dilakukan flotasi. Preparasi ini sebaiknya disesuaikan dengan liberasi dalam proses basah, maka conditioning juga harus dilakukan pada proses basah. Pada tahap pengkondisian, reagent yang diberikan adalah modifier, collector dan terakhir frother.3. Proses flotasiProses ini ditandai dengan masuknya gelembung udara ke dalam pulp.

Gambar flotator

2.2.2. Magnetic separationProses separasi ini biasa digunakan untuk menghilangkan partikel zat padat berupa logam dalam suspensi. Continuous magnetic separation seperti wet drum separator sangat banyak digunakan dalam proses recycle magnetite dan ferrosilica dalam proses pencucian coal. Wet drum separator dapat dioperasikan secara co-current rotation atau bisa juga dengan cara counter current rotation. Drum dioperasikan 20 m3 /jam per meter dari luas drum dengan recovery 50 microns.Selain itu ada tahap lain yang diakibatkan setelah adanya reaksi dari wet drum separator . Magnetic ion exchange juga dapat di recoveri dari slurries setelah reaksi terjadi. Resin dari ion exchange dan adsorbent lainnya muncul dalam bentuk magnetic beads dengan cara penggabungan dari oksida menjadi campuran monomer sebelum di polimerisasi.

2.2.3. Gravity sedimentationSedimentasi ini dibagi atas 2 proses yaitu mengoperasikan tangki batch settling dan secara kontinyu mengoperasikan thickerner atau clasifier. Tangki batch settling digunakan untuk proses proses yang memiliki range kuantitas yang relatif kecil. Sedangkan proses yang kedua yaitu dengan mengoperasikan thickerner lebih dengan kuantitas yang besar.Proses 2 lebih dikenal dengan sebutan thickening process. Dan equipment yang digunakan ialah gravity thickerner. Biasanya ini dipakai pada feed slurry yang meiliki konsentrasi tinggi untuk padatannya dan merupakan circular basin type. Selain menggunak thickerner ada poses yang menggunakan clarifier. Perbedaannya jika clarifier lebih kepada konsentrasi yang lebih rendah dan dengan tipe rectangular basin.

Skema rectangular basin dari calrification

2.2.4. HydrocyclonesPada dasarnya hydrocyclone merupakan gabungan dari dua kata yaitu hydro dan cyclone. Hydro dapat diartikan air ataupun cairan, sedangkan cyclone dapat diartikan sebagai pusaran. Sehingga hydrocyclone diartikan sebagai pusaran air. Dalam penggunaanya secara nyata hydrocyclone dapat diartikan sebagai suatu alat yang dapat memisahkan material ataupun partikel dari suatu komposisi campuran baik berbentuk padatan dengan cairan ataupun cairan dengan cairan. Prinsip kerja dari hydrocyclone adalah terdapatnya kumpulan partikel dan air yang masuk dalam arah tangensial ke dalam siklon pada bagian puncaknya. Kumpulan air dan partikel ditekan ke bawah secara spiral (primary vortex) karena bentuk dari siklon. Gaya sentrifugal menyebabkan partikel terlempar ke arah luar, membentur dinding dan kemudian bergerak turun ke dasar hydrocyclone. Dekat dengan bagian dasar hydrocyclone, air bergerak membalik dan bergerak ke atas dalam bentuk spiral yang lebih kecil (secondary vortex) partikel yang lebih ringan bergerak keluar dari bagian puncak hydrocyclone sedangkan partikel yang berat keluar dari dasar hydrocyclone.

Ada beberapa alasan mengapa hydrocyclone dipakai sebagai alat pemisah, yaitu: 1. Biaya operaional yang relatif murah 2. Prosesnya dapat dilakukan pada satu tempat 3. Desain ataupun modelnya sederhana, berupa kombinasi konstruksi silinder dan kerucut 4. Tidak memiliki bagian yang bergerak 5. Minim biaya perawatan

Selain itu ada beberapa hal yang penting, dibawah ini untuk dilakukan dalm proses separasi padatan berbentuk granul sangat baik dengan kriteria sebagai berikut ,1. Diameter ideal 1 cyclone yaitu antara 10 mm 2.5 m2. Potongan ukuran dari partikel solid antara 2 250 microns3. flow rate capacity dari single units yaitu 0.1 7200 m34. Pressure drop bervariasi dengan kisaran 0.34 0.6 barBerikut merupakan beberapa aplikasi dari hydrocyclone dalam industri ialah;a. Pemisahan coarse dari produk biasanya ada di industri b. Sebagi media separasi bahan berat dalam minning industryc. Bisa digunakan dalam pencucian solid dengan cara menggunakan beberapa stages dengan cara mengalirkannya dengan pole counter current dan menggunakan gravity thickerner. Selain itu ada beberapa cara untuk men-improve kinerja dari hydrocyclone , sebagai contoh untuk meningkatkan ketajaman memotong ( sharpness of cut ) , kita dapat memasukkan cairan pembersih pada aliran yang dekat dengan bagian cone. 2.2.5. Sedimenting centrifuges Sedimenting centrifuges ialah proses pemisahan dari padatan-cairan dengan cara memutar suspensi yang dijadikan sebagai fed dan di rotasi dengan sangat cepat. Karena kecepatan tersebut cairan akan keluar melalui tube sehingga pada akhir pemrosesan akan hanya tertinggal padatan dalam wadah.

Selain itu ada sentrifugasi sedimentasi dapat dibagi menjadi1. Tubular centrifugesPrinsip dari sentrifuge dengan tipe ini ialah fed di rotasikan sehingga liquid akan keluar dari bowl .2. Multichamber centrifugesJenis ini sedikit berbeda dengan prinsip yang lain. Di tipe ini terdapat beberapa lapis wadah. Karena berlapis-lapis efektifitas dari tipe ini menjadi lebih tinggi dikarenakan cairan yang terlempar tidak langsung keluar melainkan masuk ke wadah selanjutnya dan di rotasikan lagi sehingga solid yang ada dalam cairan tadi bisa tersedimentasi kembali di wadah tersebut dan berangsur angsur seperti itu. Skemanya yaitu:

3. Imperforate basket centrifugesProses sentrifugasi tipe ini hampir sama prinsip kejanya dengan tubular centrifuges hanya saja rasio diameter dari alat di tipe ini lebih kecil yaitu 0.6 untuk tipe ini dan 6-8 untuk tubular centrifuges

4. Scroll-type centrifugesTipe ini banyak digunakan dalam industri. Fed masuk ke dalam alat dengan screw conveyor yang memutar masuk dan keluar. Setelah itu dinding dari alat mamutar sehingga cairan keluar. Setelah itu padatan yang telah jatuh ke conveyor bagian berjalan keluar. Berikut skemanya,

5. Disc sentrifugesTipe ini memiliki bagian berupa conical disk. Pemrosesan dari sentrifugasi ini dimulai dimana fed dimasukkan dari bagian tengah dan bertemu dengan disk yang ada di bagian dalam alat permrosesan yang dimana disk tersebut berputar. Berikut merupakan ialah skema dari disk sentrifuges

Disk centrifuges dibagi lagi menjadi :a. Solid retaining typeIni adalah metode yang paling simpel dari sentrifugasi. Intinya hanya menahan solid berada dalam bowl.b. Solid ejecting typec. Nozzle type2.2.6. FiltrasiFiltrasi (penyaringan) adalah cara pemisahan campuran berdasarkan perbedaan ukuran dari partikel-partikel komponen campuran dengan menggunakan penyaring. Partikel yang mempunyai ukuran lebih kecil akan lolos saringan dan partikel yang lebih besar akan tertinggal pada saringan. Cara pemisahan dengan cara penyaringan ini dapat dilakukan untuk memisahkan padatan yang mempunyai ukuran berbeda dan untuk memisahkan padatan dengan cairan.Pemilihan ukuran penyaring disesuaikan dengan ukuran zat-zat yang akan dipisahkan. Saringan untuk memisahkan pasir dan kerikil akan berbeda dengan saringan untuk memisahkan santan dengan ampasnya. Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanyagayadorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dangayasentrifugal.Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya.Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae.Pemisahan zat-zat yang mempunyai perbedaan kelarutan juga dapat dilakukan dengan penyaringan.Misalnya memisahkan garam yang bercampur pasir, dimana garam mudah larut dalam air sedangkan pasir tidak larut. Campuran tersebut dimasukkan dalam air, garam akan larut sedangkan pasir tidak. Setelah disaring pasir akan tertinggal di kertas saring, dan air garam lolos menembus kertas saring. Zat yang tertahan di kertas saring dinamakan residu dan cairan yang dapat menembus kertas saring dinamakan filtrat.Fluida mengalir melalui media penyaring karena perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. Penyaring dapat beroperasi pada: Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring. Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring. Vakum pada bagian bawah.Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran cairan kristal kasar, penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair.Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau sebentar-sebentar.Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan terakumulasi.Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.Penyaring dibagi ke dalam tiga golongan utama, yaitu penyaring kue (cake), penyaring penjernihan (clarifying), dan penyaring aliran silang (crossflow). Penyaring kue memisahkan padatan dengan jumlah relatif besar sebagai suatu kue kristal atau lumpur. Seringkali penyaring ini dilengkapi peralatan untuk membersihkan kue dan untuk membersihkan cairan dari padatan sebelum dibuang. Penyaring penjernihan membersihkan sejumlah kecil padatan dari suatu gas atau percikan cairan jernih semisal minuman. Partikel padat terperangkap di dalam medium penyaring atau di atas permukaan luarnya. Penyaring penjernihan berbeda dengan saringan biasa, yaitu memiliki diameter pori medium penyaring lebih besar dari partikel yang akan disingkirkan. Di dalam penyaring aliran silang, umpan suspensi mengalir dengan tekanan tertentu di atas medium penyaring. Lapisan tipis dari padatan dapat terbentuk di atas medium permukaan, tetapi kecepatan cairan yang tinggi mencegah terbentuknya lapisan. Medium penyaring adalah membran keramik, logam, atau polimer dengan pori yang cukup kecil untuk menahan sebagian besar partikel tersuspensi. Sebagian cairan mengalir melalui medium sebagai filtrat yang jernih, meninggalkan suspensi pekatnya. Pembahasan selanjutnya, suatu penyaring ultra, unit aliran silang berisi membran dengan pori yang sangat kecil, digunakan untuk memisahkan dan memekatkan partikel koloid dan molekul besar.

Faktor faktor yang mempengaruhi Filtrasi1. Debit filtrasi (dimana debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien.)2. Konsentrasi (konsentrasi sangat memepengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi air yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari media ata akan jadi clogging3. Temperature (adanya perubahan suhu dari air yang akan di filtrasi,akan menyebabkan massa jenis , viscositas akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan memepengaruhi daya tarik menarik dianatara partikel halus, sehingga terjaid perbedaan dalam ukuran besar partikel yang akan disaring.4. Kedalaman media,ukuran dan material(pemilihan media dan ukuran merupakan keputusan penting dalam perencanaan bangunan filter. Tebal tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring. Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi,tetapi membutuhkan waktu pengaliran yang lama)5. Tinggi muka air di atas media dan kehilangan tekanan (keadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau laju filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi di atas media akan meningkatkan daya tekan air untuk masuk ke dalam pori. Dengan muka pori yang tinggi akan meningkatkan laju filtrasi).Untuk semua proses filtrasi, umpan mengalir disebabkan adanya tenaga dorong berupa beda tekanan, sebagai contoh adalah akibat gravitasi atau tenaga putar. Secara umum filtrasi dilakukan bila jumlah padatan dalam suspensi relatif lebih kecil dibandingkan zat cairnya. Menurut prinsip kerjanya filtrasi dapat dibedakan atas beberapa cara, yaitu:a. Pressure FiltrationFiltrasi yang dilakukan dengan menggunakan tekanan.b. Gravity FiltrationFiltrasi yang cairannya mengalir karena gaya berat.c. Vacum FiltrationFiltrasi dengan cairan yang mengalir karena prinsip hampa udara (penghisapan).

A. Grafity FiltrationPenyaring gravitasi umum dalam pengolahan air, di mana suatu penyaring pasir digunakan untuk menjernihkan air sebelum deionisasi dan destilasi. Medium penyaring dapat terdiri atas lapisan pasir atau cake bed, atau untuk tujuan-tujuan khusus, suatu komposisi yang mengandung asbes, serat-serat selulosa, arang aktif, tanah diatome, atau pembantu penyaring lain. Pemurnian air dalam skala kecil dapat menggunakan keramik berpori sebagai suatu medium penyaring dalam bentuk lilin-lilin berlubang. Cairan masuk dari sisi luar melalui keramik berpori ke dalam bagian lilin yang berlubang (kosong).Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminar. Filter ini digunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan mengandung sedikit padatan. Contohnya : pada pemurnian air. Tangki biasanya terbuat dari kayu, bata atau logam tetapi untuk pengolahan air biasa digunakan beton. Saluran dibagian bawah yang berlubang mengarah pada filtrat, saluran itu dilengkapi dengan pintu atau keran agar memungkinkan backwashing dari dasar pasir untuk menghilangkan padatan-padatan yang terakumulasi. Bagian bawah yang berlubang tertutup oleh batuan atau kerikil setinggi 1 ft atau lebih untuk menahan pasir. Pasir yang biasa digunakan dalam pengolahan air sebagai media filter adalah pasir-pasir kuarsa dalam bentuk yang seragam. Kokas yang dihancurkan biasanya digunakan untuk menyaring asam sulfur.Batu kapur biasanya digunakan untuk membersihkan cairan organik baik dalam filtrasi maupun adsorbsi.Hal yang harus diperhatikan dalam filter gravitasi, bongkahan-bongkahan kasar (batu atau kerikil) diletakkan bagian atas balok berpori (cake) untuk menahan materi-materi kecil yang ada di atasnya. Materi yang berbeda ukurannya harus diletakkan dengan membentuk lapisan-lapisan sehingga dapat bercampur dan ukuran untuk setiap materi harusnya sama untuk menyediakan pori-pori dan kemampuan yang maksimal.Dengan melihat persyaratan ruang, metode yang efisiensi dapat disediakan. Gravitasi nutzch adalah suatu tangki berdasarkan palsu atau bejana media penyaring. Porselen nutzch dapat digunakan untuk mengumpulkan kristal-kristal steril atau pengerjaan-pengerjaan di mana bubur tidak dapat bercampur dengan logam-logam. Gravitasi nutzch bukanlah penyaring gravitasi sebenarnya, karena sering kali dioprasikan (dijalankan) di bawah tekana atau vakum.

Gambar 4. Penyaring GravitasiB. Penyaring VakumFiltrasi vakum adalah teknik untuk memisahkan produk yang solid dari campuran reaksi pelarut atau cair. Campuran padat dan cair dituangkan melalui kertas filter dalam corong Buchner. Padat yang terperangkap oleh filter dan cairan tersebut ditarik melalui corong ke dalam labu di bawah ini, dengan ruang hampa.Proses pemisahan dengan teknik ini sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel padatnya lebih besar dibandingkan dengan cairannya. Penyaring vakum dipakai untuk suatu ukuran besar, jarang digunakan untuk pengumpulan endapan-endapan Kristal atau penyaring steril.Penyaring vakum kontinu dapat menangani beban kotoran yang tinggi dan pada suatu basis volume, dalam hal biaya cairan yang disaring per galon murah. Dalam mengerjakan system penyaring drum kontinu, vakum dipakai untuk drum (tong) tersebut, dan cairan mengalir melalui lajur kontinu. Zat padat dikumpulkan pada akhir lajur tersebut. Perhatikan Gambar 2, pada halaman berikut.

Gambar 5. Pemisahan dengan cara meningkatkan tekananC. Penyaring TekananTekanan penyaring kerangka dan penyaring lempeng merupakan yang paling sederhana dari semua penyaring tekanan, dan paling banyak digunakan. Filter ini terdiri dari seperangkat lempengan yang dirancang untuk member sederetan kompartemen untuk pengumpulan zat padat. Lempengan tersebut ditutup dengan medium filter seperti kanvas. Slurryumpan masuk ke dalam masing-masing lempengan dan medium filternya dengan tekanan, cairannya lewat melalui kanvas dan keluar melalui pipa keluarandan meninggalkan zat padat basah di antara lempengan tersebut. Lempengan press yang digunakan ada yang berbentuk bujur sangkar atau lingkaran, ada yang terletak vertikal dan horisontal. Tetapi umumnya lempengan untuk zat padatitu dirancang dengan membuattekukan pada permukaan lempeng, atau dalam bentuk plate-and-frame.Padadesainplate andfram ini, lempengan berbentuk bujur sangkar dengan panjang sisi 6-28 in dan disusun silih berganti dengan bingkai terbuka. Lempengan tersebut tebalnya berkisar 0,25 sampai 2 in, sedangkan bingkainya setebal 0,25 sampai 8 inci. 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. Bubur umpan masuk pada satu ujung rakitan lempeng dan bingkai tersebut. Slurry mengalir melalui saluran yang terpasang memanjang pada salah satu sudut rakitan dari sudut tersebut melalui saluran tambahan mengalir ke dalam masing-masing bingkai. Di sini zat padat itu diendapkan diatas permukaan pelat. Cairan mengalir menembus kain filter, melalui alur atau gelombang pada permukaan lempeng, sampai keluarpress filter tersebut.Sesudah filter tersebut dirakit, slurrydimasukkan dari pompa atau tangki pendorong pada tekanan 3 sampai 10 atm.Filtrasi lalu diteruskan sampai tidak adalagi zat cair yang keluar dan tekanan filtrasi naik secara signifikan. Hal ini terjadi bilabingkai 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. Cake tersebut kemudian ditutup dengan uap atau udara untuk membuang sisa zat cair tersebut sebanyak-banyaknya. Filter itu lalu dibongkar,cakepadatnyadikeluarkan darimedium filter sehingga jatuh ke konveyor menujutempatpenyimpanan. Pada kebanyakanpress filter, operasi tersebut berlangsung secara otomatis. Sampai cake bersih, proses pencucian memakan waktu beberapa jamkarenacairan pencucicenderung mengikuti jalurtermudahdan melangkahi bagian-bagian cake yang terjejal rapat. Jikacake tidak terlalu rapat, sebagianbesar cairan pencuci tidak efektif membersihkan cake. Jika diinginkan pencucian sampai benar benar bersih, biasanya dibuat sluury lagi dengan cake yang belum tercuci sempurna. Pencucianlebih lanjut dapat menggunakanzat cairpencuci dalam kuantitas besar dan menyaringnya kembali dengan shell-and-leaf filtersehingga memungkinkanpencucian yanglebihefektif dari padaplate and frame filter.

Gambar 6. Press Penyaring Kerangka dan Lempengana. Flate and Frame FilterAlat ini akan bekerja berdasarkan driving force, yaitu perbedaan, tekan. Alat ini dilengkapi dengan kain penyaring yang disebut filter cloth, yang terletak pada tiap sisi platenya. Plate and frame filter digunakan untuk memisahkan padatan cairan dengan media berpori yang meneruskan cairannya dan menahan padatannya. Secara umum filtrasi, dilakukan bila jumlah padatan dalam suspense relatif kecil dibandingkan zat cairnya.1. Open Delivery Filter pressSaluran untuk slurry dan wash (pencuci) melalui satu saluran masuk dan tiap plate untuk saluran cairannya.2. Closed Delivery Filter PressMemiliki beberapa saluran slurry dan wash water. Umpan slurry masuk melalui lubang saluran masuk. Filter cloth terletak di setiap sisi frame. Tekanan diberikan terhadap slurry agar melewati filter cloth untuk dapat masuk ke dalam plate and frame filter kemudian keluar melalui lubang plate sebagai filtrat. Padatan akan terakumulasi atau tertinggal dan menempel pada cloth. Setelah beberapa lama maka ruang antara plate akan tertumpuk oleh slurry dan lama kelamaan umpan akan berhenti mengalir. Jika hal ini terjadi maka cloth harus segera dicuci. Pencucian ini dilakukan dengan menyalurkan air bersih ke dalam plate dan keluar melalui frame. Hal ini merupakan kebaikan dari proses filtrasi (Closed delivery). Berdasarkan kompresibilitasnya cake (slurry yang menempel pada cloth) dibagi menjadi dua, yakni :1. Compressible cakeCake akan mengalami perubahan struktur apabila mengalami tekanan sehingga ruang kosong dalam cake semakin kecil akibatnya proses penahan semakin besar dan proses filtrasi semakin sulit.2. Incompressible cakeCake yang tidak mengalami perubahan jika terjadi perubahan tekanan.Pada kenyataanya kelompok ini hampir tidak ada.Tetapi tekanan yang digunakan kecil maka cake dapat dianggap incompressible cake. Untuk proses filtrasi umumnya terjadi pada beda tekanan tetap. Jika medium filter primer telah dilapisi cake dan filtrat telah jenuh maka tekanan akan bertambah sampai maksimum. Diperlukan waktu yang optimum untuk melakukan satu kali siklus.Waktu filtrasi optimum adalah waktu filtrasi yang diperlukan agar jumlah volume filtrat per satuan waktu maksimum, dalam filtrasi yang disebut waktu siklus adalah waktu keseluruhan yang diperlukan untuk melakukan proses filtrasi, yang merupakan :

ts= tf + t w + tpdengan:ts = waktu siklustf = waktu filtrasi sesungguhnyatw = waktu pencuciantp = waktu bongkar pasangPencucian/WashingOptimasi jumlah air pencuci yang digunakan ke dalam slurry ditambahkan zat warna yang mempunyai sifat tidak berikatan secara permanen/kuat dengan padatannya, sehingga mudah dihanyutkan oleh air pencuci. Kadar zat warna dalam air cucian yang keluar dari filter dianalisa untuk mengetahui seberapa jauh operasi pencucian dilakukan. Pencucian dihentikan jika kadar warna dalam air cucian sudah mulai konstan. Jumlah air pencuci dicatat sebagai volume optimum.b. Rotary Disk Vacum FilterRotary disk vacum filter ini digunakan operasi dalam skala besar serta proses kontinu. 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.Prinsip kerjaSlurry yang akan disaring menempati suatu tempat (basin). Leaf dicelupkan ke slurry dan mengumpulkan cake-nya pada premukaan leaf (filtrat tidak).Filtrat keluar melalui saluran keluar utama. Cake dibawa sampai ke bagian atas. Beberapa jenis lainnya:1. Horizontal rotary vacuum filter2. Horizontal leaf filter3. Vertical leaf filterHal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Pada beberapa proses media filter membantu balok berpori (cake) untuk menahan partikel-partikel padatan di dalam suspensi sehingga terbentuk lapisan berturut turut pada balok sebagai filtrat yang melewati balok dan media tersebut.Filtrasi biasa dilakukan pada skala laboratorium sampai slaka pilot plant/industri baik dengan carabatchmaupunkontinyu.a) Filtrasi Skala Laboratorium.Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat yang tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan corong gelas dan kertas saring dan hasil saringan disebut filtrat.

Gambar 7. Filtrasi skala laboratoriumb) Filtrasi Skala IndustriSebelum peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya penyaring tidak berfungsi secara optimum. Fluida mengalir melalui media penyaring karena adanya perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. Penyaring dilakukan agar dapat beroperasi pada:1) Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring.2) Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring.3) Dan vakum pada bagian bawah.Tekanan di atas atmosfer dapat dilakukan dengan gaya gravitasi pada cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower, atau dengan gaya sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bias jadi tidak lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan menggunakan partikel kasar seperti pasir.Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran cairan kristal kasar, penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair. Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring terus-menerus (steady) atau hanya sebagian. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinyu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan yang terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.

Gambar 8. Filter dalam industri

Macam- macam filter antara lain:a. Filter Gravitasi (Gravity Filter)Merupakan tipe yang paling tua dan sederhana Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminer. Filter ini dugunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan mengandung sedikit padatan. Contohnya : pada pemurnian air. Tangki biasanya terbuat dari kayu, bata atau logam tetapi untuk pengolahan air biasa digunakan beton. Saluran dibagian bawah yang berlubang mengarah pada filtrat, saluran itu dilengkapi dengan pintu atau keran agar memungkinkan backwashing dari dasar pasir untuk menghilangkan padatan-padatan yang terakumulasi. Bagian bawah yang berlubang tertutup oleh batuan atau kerikil setinggi 1 ft atau lebih untuk menahan pasir. Pasir yang biasa digunakan dalam pengolahan air sebagai media filter adalah pasir-pasir kuarsa dalam bentuk yang seragam. Kokas yang dihancurkan biasanya digunakan untuk menyaring asam sulfur. Batu kapur biasanya digunakan untuk membersihkan cairan organik baik dalam filtrasi maupun adsorbsi.Hal yang harus diperhatikan dalam filter gravitasi, bongkahan-bongkahan kasar (batu atau kerikil) diletakkan bagian atas balok berpori (cake) untuk menahan materi-materi kecil yang ada di atasnya (pasir, dll). Materi yang berbeda ukurannya harus diletakkan dengan membentuk lapisan-lapisan sehingga dapat bercampur dan ukuran untuk setiap materi harusnya sama untuk menyediakan pori-pori dan kemampuan yang maksimal.b. Filter Pelat dan BingkaiFilter tekanan biasanya tersusun dari pelat-pelat dan bingkai-bingkai. Pada filter ini pelat-pelat dan bingkai-bingkai disusun secara bergantian dengan filter kain dengan arah berkebalikan pada tiap pelat. Pemasangannya dilakukan secara bersamaan sebagai kesatuan gaya mekanik (oleh sekrup / secara hidrolik).Ada beberapa macam tipe bertekanan yang menggunakan pelat dan bingkai. Yang paling sederhana mempunyai salah satu saluran tunggal mengenali suspensi pada pencucian dan pembukaan tunggal pada setiap pelat untuk mangalirkan cairan (pada pengiriman terbuka). Tipe yang lain mempunyai saluran terpisah untuk membedakan suspensi dan air pencucian tetapi ada juga yang menggunakan saluran terpisah untuk memisahkan suspensi dan air pencucian (pada pengiriman tertutup). Saluran ini biasanya terdapat di pojok atau di tengah atau tepat di tengah.Umpan suspensi masuk malalui saluran yang terbentuk dari lubang-lubang pada pojok kanan atas antara pelat dan bingkai. Dari saluran ini, suspensi masuk ke bingkai menuju ruang di antara pelat-pelat. Tekanan pada suspensi diumpankan pada proses penekanan untuk menghasilkan filtrat. Filtrat tersebut menuju ruang-ruang diantara kain dan pelat melalui kain-kain dari kedua sisi pelat ke keluaran yang berupa klep atau menuju saluran kedua yang dibentuk oleh lubang-lubang pada pojok lain dari pelat dan bingkai dengan keluaran yang didukung oleh pelat-pelat tidak oleh bingkai. Baik keluaran melalui saluran atau melalui keran atau klep dan pelat dilubangi atau dibuat dengan filtrat, memasuki keluaran melalui sisi pelat.Padatan dalam suspensi berakumulasi dalam kain pada sisi sebaliknya dari pelat-pelat. Setelah beberapa waktu sebagian kecil ruang diantara pelat tersedia untuk suspensi, dan umpan dimatikan. Jika cake dicuci, fluida pencuci di dalamnya disalurkan ke dalam suspensi atau masukan campuran bi balik suspensi, masuk ke cake kurang lebih dari tengah bingkai, dan lewat menuju pelat pada kedua sisi. Setelah cake dicuci, aliran ini terhenti, gaya yang menahan pelat dilepaskan, pelat dan bingkai terbuka seketika, dan cake dihilangkan atau dibuang ke dalam lubang di bawah penekan. Setelah pembuangan selesai, penekan ditutup lagi dengan memberikan gaya mekanik untuk mengunci pelat dan bingkai bersamaan, dan sebuah siklus baru filtrasi dimulai.Pencucian dapat dikeluarkan terpisah dari filtrat dengan menyediakan kedua keluaran bawah melalui keran dan sebuah saluran terpisah pada pojok lainnya dari pelat.Pencucian sederhana adalah ketika pencucian mengalir melalui cake dengan jalan yang sama seperti filtrat. Ekspresi trhough washing atau every other pelate washing membutuhkan penggunaan dua tipe pelat yang berbeda.Pelat yang bukan pencuci (satu tombol) dan pelat pencuci (tiga tombol) diisikan dalam penekan diantara bingkai (dua tombol). Umpan memasuki bingkai seperti sebelumnya. Pencucian memasuki setiap pelat dan melewati dua cake pada bingkai di kedua sisi pelat, meninggalkan keran pada pelat bukan pencuci (satu tombol). Metode ini memerlukan klep yang tertutup pada pelat-pelat (tiga tombol) ke dalam masukan pencuci.Semua tipe pelat ini dapat didesain untuk mengoperasikan pada pengiriman tertutup dengan menyediakan saluran ketiga yang dibentuk oleh lubang di sebelah pojok kanan bawah pelat dan bingkai. Empat saluran memungkinkan untuk mengoperasikan dengan menggunakan pengiriman tertutup dengan keluaran terpisah untuk filtrat dan pencucian. Umpan suspensi masuk ke setiap bingkai melalui saluran kanan atas (tidak ada pembukaan dari saluran ini ke pelat manapun). Filtrat meninggalkan setiap pelat menuju saluran kiri bawah bingkai penuh dengan cake. Pencucian masuk melalui saluran kiri atas ke setiap pelat menuju cake ganda di antara bingkai pada sisi lain pelat ini dan keluar melalui saluran kanan bawah pada pelat pengganti (satu tombol). Selama pencucian keran pada filtrat pada keluaran dan masukan pencucian tertutup.Penekan pelat dan bingkai sangat luas digunakan khususnya ketika cake sangat berharga dan ukurannya sangat kecil. Filter yang kontinyu menggantikan penekan pelat dan bingkai untuk banyak operasi berskala besar.

Gambar 9. Filter Platc. Batch Leaf FilterFilter daun mirip dengan filter pelat dan bingkai, di bagian dalamnya cake disimpan pada setiap sisi daun dan filtrat mengalir keluar melalui saluran dari saringan pembuangan air yang kasar pada daun di antara cake, daun-daun tersebut dibenamkan ke dalam suspensi.Filter daun tetap (tipe Sweetland), Filter daun berotasi (tipe Vallez) dimana cake lebih seragam, Filter Kelly dalam posisi terbuka. Filter tertutup dan kran masukan terbuka sehingga suspensi dapat masuk ke selongsong dengan udara yang dipindahkan dari ventilasi ke selongsong atas bagian belakang. Ventilasi dapat tertutup atau dibiarkan terbuka setelah selongsong penuh. Jika kran dibiarkan terbuka, maka kran akan membatasi aliran berlebih dan akan mengembalikan umpan yang berlebih ke tangki pengumpan sehingga dapat memberikan sirkulasi yang lebih baik antara filter daun dan untuk menjaga partikel-partikel besar dari pengendapan filtrasi dilanjutkan sampai ketebalan yang diinginkan tercapai atau filtrasi rata-rata turun secara tajam.Umpan didiamkan sebentar, saluran keluaran terbuka kemudian slurry dialirkan. Tekanan udara rendah dialirkan ke dalam tangki untuk menambahkan solution berlebih. Adanya perbedaan tekanan akan membantu menjaga cake di dalam melawan filter kain. Setelah filter kosong, tutup dapat dibersihkan atau dialiri udara berlebih untuk mengeringkan cake lebih dulu. Untuk kelebihan fluida pencuci dikeringkan pada akhir pencucian dengan cara sama seperti pada kelebihan slurry dan cake dialiri dengan udara. Tutup dibuka dan cake dibuang bertekanan udara.Contoh : pembuatan Mg dari air laut.d. Filter PressSuatu mesin pres bersaringan berisi satu set plat yang didesain untuk menyediakan serangkaian ruang atau kompartemen yang didalamnya padatan dikumpulkan. Plat-plat tersebut dilingkupi medium penyaring seperti kanvas. Lumpur dapat mencapai tiap-tiap kompartemen dengan tekanan tertentu: cairan melalui kanvas dan keluar ke pipa pembuangan, meninggalkan padatan dibelakangnya. Plat dari suatu mesin pres bersaringan dapat berbentuk persegi atau lingkaran, vertikal atau horizontal. Kebanyakan kompartemen padatan dibentuk dengan cetakan plat berbahan polipropelina. Dalam desain lain, kompertemen tersebut dibentuk di dalam cetakan plat berbingkai (plate-and-frame press), yang didalamnya terdapat plat persegi panjang yang pada satu sisi dapat diubah-ubah. Pengoperasiannya sebagai berikut :1. Plat dan bingkai dipasang pada posisi vertikal dalam rak logam, dengan kain melingkupi permukaan setiap plat,dan ditekan dengan keras bersama dengan memutar skrup hidrolik.2. Lumpur memasuki suatu sisi akhir dari rangkaian plat dan bingkai.3. Lumpur mengalir sepanjang jalur pada satu sudut rangkaian tersebut.4. Jalur tambahan mengalirkan lumpur dan jalur utama ke dalam setiap bingkai.5. Padatan akan terendapkan di atas kain yang menutupi permukaan plat.6. Cairan menembus kain, menuruni jalur pada permukaan plat (corrugation), dan keluar dari mesin press.7. Setelah merangkai mesin press, lumpur dimasukkan dengan pompa atau tangki bertekanan pada tekanan 3 s.d. 10 atm.Perawatan filtrasi harus dirawat secara kontinu agar umur pakai peralatan menjadi lebih panjang. Langkah-langkah perawatan sebagai berikut : Media penyaring dibersihkan dengan diblower menggunakan udara sehingga partikel-partikel yang ada di pori-pori penyaring tidak menempel lagi. Kantong penyaring untuk pembersih gas juga dibersihkan adri media padatan atau partikel. Penyaring bercangkang dan berdaun juga dibersihkan dari debu dan karat sehingga media penyaringan tersebut akan bekerja secara optimum.

.

III. Penutup

3.1. KesimpulanDalam proses separasi padatan-cairan didasarkan pada karakteristik dari padatan yang ada dalam campuran tersebut. Kita perlu melakukan separasi mekanik yang didasarkan atas particle size dan particle sharpness. Didasarkan atas hal hal tersebut kita dapat membagi metode metode sebagai berikut, floation, gravity sedimentation, magnetic separation, hydrocyclones, sedimenting centrifuges, filtration.

Daftar Pustaka

http://diyahchemical.blogspot.com/2014_01_01_archive.html, Diposkan oleh diyah ayu. Senin, 13 Januari 2014, Diaakses 21:47 13/04/2015 Svarovsky, L , 1992, Solid-Liquid Separation 4th Edition, New Zealand, Butterworth Heinmann Geankoplis, C.J. Transport Processes and Unit Operation 3rd Edition , New Jersey: Mc-Graw Hill