Makalah Filtrasi

Filtrasi

Mekanika Fluida dan Partikel

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam memenuhi kebutuhan produksi suatu industri yang semakin bertambah dan

berkembang pesat diperlukan suatu sistem yang dapat menunjang kebutuhan produksi

tersebut. Salah satu proses yang biasanya dilakukan dalam suatu industri yaitu proses

pemurnian atau pemisahan dalam pengolahan untuk menghasilkan suatu produk.

Secara mendasar, proses pemisahan dapat diterangkan sebagai proses perpindahan

massa. Proses pemisahan sendiri dapat diklasifikasikan menjadi proses pemisahan secara

mekanis atau kimiawi. Pemilihan jenis proses pemisahan yang digunakan bergantung

pada kondisi yang dihadapi. Pemisahan secara mekanis dilakukan kapanpun

memungkinkan karena biaya operasinya lebih murah dari pemisahan secara kimiawi.

Untuk campuran yang tidak dapat dipisahkan melalui proses pemisahan mekanis (seperti

pemisahan minyak bumi), proses pemisahan kimiawi harus dilakukan.

Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode

pemisahan yang dipilih bergantung pada fasa komponen penyusun campuran. Suatu

campuran dapat berupa campuran homogen (satu fasa) atau campuran heterogen (lebih

dari satu fasa). Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua atau lebih fasa: padat-

padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas, gas-gas, campuran padat-cair-gas, dan

sebagainya. Pada berbagai kasus, dua atau lebih proses pemisahan harus dikombinasikan

untuk mendapatkan hasil pemisahan yang diinginkan.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan tulisan ini adalah untuk menambah wawasan dan pengetahuan para

pembaca mengenai cara pemisahan antara dua komponen atau lebih dengan cara filtrasi

khususnya untuk para mahasiswa jurusan teknik kimia, Fakultas Teknik Universitas

1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Perpindahan_massa&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Perpindahan_massa&action=edit&redlink=1

Filtrasi


Bandung Raya yang pada hal ini akan terjun dalam dunia industri atau dalam merancang

sebuah pabrik dan akan sering dipertemukan dengan berbagai masalah seperti

pemisahan atau pemurnian yang diharapkan dapat menjadi referensi para mahasiswa

sehingga dapat membantu dalam melakukan pekerjaannya.

1.3 Ruang Lingkup

Pemisahan mekanis merupakan suatu cara pemisahan antar dua komponen atau lebih

yang dilakukan dengan cara mekanis. Dalam praktek pemisahan tersebut dapat dilakukan

dengan sedimentasi (pengendapan), sentrifugasi dan filtrasi (penyaringan) dan lain

sebagainya. Pemisahan antara dua komponen yaitu antara cairan dengan cairan yang

tidak saling melarutkan atau cairan dengan padatan yang terdispersi didalamnya dapat

dilakukan dengan pengendapat atau sendimentasi tergantung pada pengaruh gravitasi

terhadap kedua komponen tersebut. Pada sedimentasi antara partikel dipisahkan

berdasarkan perbedaan densitas melalui suatu medium alat. Pada sentrifugasi pemisahan

antara partikel padat dancair terjadi karena perbedaan ukuran partikel massa sedang pada

filtrasi pemisahan antara partikel padat dan cair terjadi karena perbedaan ukuran partikel

yang dilewatkan melalui medium berpori.

Pada industri, proses filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari penyaringan

sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan

atau gas. Aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya.

Suatu saat justru limbah padatnyalah yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum

dibuang. Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk

meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang

peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau karbon aktif. Oleh karena

varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda,

banyak jenis penyaring telah dikembangkan. Kali ini akan dibahas prinsip-prinsip kerja

alat filtrasi secara lebih mendalam.

2

Filtrasi


1.4 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini yaitu :

1. Pengertian filtrasi

2. Teori dasar filtrasi

3. Faktor – faktor yang mempengaruhi proses filtrasi

4. Prinsip kerja alat filtrasi

5. Kriteria pemilihan alat – alat filtrasi

6. Alat – alat filtrasi

1.5 Metode Penulisan

Metode yang kami gunakan dalam penulisan makalah ini adalah :

1. Study Kepustakaan

Yaitu dengan membaca buku – buku yang berkaitan dengan materi makalah

yang kami tulis.

2. Internet

Yaitu dengan mengunjungi beberapa situs internet yang berhubungan dengan

materi makalah.

3. Diskusi

Yaitu dengan mendiskusikan secara kelompok mengenai materi makalah.

3

Filtrasi


BAB II

ISI

2.1 Pengertian Filtrasi

Filtrasi adalah proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan

dan partikel-partikel padat dengan menggunakan media filter yang hanya meloloskan

cairan dan menahan partikel-partikel padat. Filtrasi diterapkan untuk memisahkan bahan

padat dari cairan atau gas, misalnya untuk mendapatkan suatu fraksi padat yang

diinginkan atau untuk membuang fraksi padat yang tidak dikehendaki.

Proses filtrasi yang sederhana adalah proses penyaringan dengan dengan media filter

kertas saring. Kertas saring kita potong melingkar jika masih bentuk lembaran empat

persegi panjang atau kubus, jika telah berbentuk lingkaran lipat dua, sebanyak tiga atau

empat kali. Selanjutnya buka dan letakkan dalam corong pisah sehingga tepat melekat

dengan corong pisah. Tuangkan campuran heterogen yang akan dipisahkan, sedikit demi

sedikit, kira-kira banyaknya campuran tersebut adalah sepertiga dari tinggi kertas.

Lakukan berulang-ulang, sehingga kita dapat memisahkan partikel padat dengan

cairannya. Hasil filtrasi adalah zat padat yang disebut residen dan zat cairnya disebut

dengan filtrat.

Pemisahan mekanis merupakan suatu cara pemisahan antar dua komponen atau

lebih yang dilakukan dengan cara mekanis. Dalam praktek pemisahan tersebut dapat

dilakukan dengan sedimentasi (pengendapan), sentrifugasi dan filtrasi (penyaringan) dan

lain sebagainya. Pada sedimentasi antar partikel dipisahkan berdasarkan densitas, melalui

suatu medium alir. Pada sentrifugasi pemisahan antar partikel terjadi karena perbedaan

massa partikel. Sedangkan pada filtrasi pemisahan antar partikel padat dan cair terjadi

karena perbedaan ukuran partikel yang dilewatkan melalui medium berpori.

4

Filtrasi


2.2 Teori Dasar Filtrasi

Daya filtrasi (jumlah cairan atau gas yang menerobos per satuan waktu) dipengaruhi

oleh:

1. Luas Permukaan Filter

Jumlah filtrat per satuan waktu berbanding langsung dengan luas permukaan media

filter. Semakin besar luas media tersebut, semakin besar pula daya filtrasinya.

2. Beda Tekanan Antara Kedua Sisi Media Filter

Beda tekanan adalah gaya pendorong setiap proses filtrasi. Secara teoritis, daya filtrasi

sebanding dengan beda tekanan. Gaya pendorong dapat ditimbulkan oleh:

tekanan hidrostatik

tekanan lebih (filtrasi tekanan)

tekanan rendah (filtrasi vakum)

gaya sentrifugal

3. Tahanan Media Filter

Media filter yang berpori memiliki banyak saluran (kapiler, pori-pori). Tahanan media

terhadap aliran yang menembusnya semakin kecil jika diameter kapiler semakin

besar, yang berarti jumlah kapiler per satuan luas semakin sedikit. Tahanan media

juga semakin kecil jika kapiler semakin pendek. Ini berarti bahwa semakin tipis dan

kasar media filter itu, semakin besar daya filtrasinya.

4. Viskositas Cairan

Semakin kecil viskositas cairan, semakin besar daya filtrasinya. Viskositas dapat

dikurangi dengan meningkatkan suhu, namun sering mengakibatkan penggembungan

(swelling) media filter, terjadinya proses korosi yang lebih cepat atau pelarutan

kembali kristal-kristal.

5

Filtrasi


2.3 Faktor – faktor yang mempengaruhi proses filtrasi

Dalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan fisika, sehingga banyak faktor–faktor

yang saling berkaitan yang akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi,

efisiensinya, dan sebagainya. Faktor–faktor tersebut adalah debit filtrasi, kedalaman

media, ukuran dan material, konsentrasi kekeruhan, tinggi muka air, kehilangan tekanan,

dan temperatur.

1. Debit Filtrasi

Debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien.

Sehingga proses filtrasi tidak dapat terjadi dengan sempurna, akibat adanya aliran air

yang terlalu cepat dalam melewati rongga diantara butiran media pasir. Hal ini

menyebabkan berkurangnya waktu kontak antara permukaan butiran media penyaring

dengan air yang akan disaring. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi saat melewati

rongga antar butiran menyebabkan partikel–partikel yang terlalu halus yang tersaring

akan lolos.

2. Konsentrasi Kekeruhan

Konsentrasi kekeruhan sangat mempengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi

kekeruhan air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori

dari media atau akan terjadi clogging. Sehingga dalam melakukan filtrasi sering

dibatasi seberapa besar konsentrasi kekeruhan dari air baku (konsentrasi air influen)

yang boleh masuk. Jika konsentrasi kekeruhan yang terlalu tinggi, harus dilakukan

pengolahan terlebih dahulu, seperti misalnya dilakukan proses koagulasi – flokulasi

dan sedimentasi.

3. Temperatur

Adanya perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan

massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan

mengalami perubahan. Selain itu juga akan mempengaruhi daya tarik menarik

diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi perbedaan dalam ukuran

6

Filtrasi


besar partikel yang akan disaring. Akibat ini juga akan mempengaruhi daya adsorpsi.

Akibat dari keduanya ini, akan mempengaruhi terhadap efisiensi daya saring filter.

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. Lagipula ditinjau dari segi biaya,

media yang terlalu tebal tidaklah menguntungkan dari segi ekonomis. Sebaliknya

media yang terlalu tipis selain memiliki waktu pengaliran yang pendek, kemungkinan

juga memiliki daya saring yang rendah. Demikian pula dengan ukuran besar kecilnya

diameter butiran media filtrasi berpengaruh pada porositas, laju filtrasi, dan juga

kemampuan daya saring, baik itu komposisisnya, proporsinya, maupun bentuk

susunan dari diameter butiran media. Keadaan media yang terlalu kasar atau terlalu

halus akan menimbulkan variasi dalam ukuran rongga antar butir. Ukuran pori sendiri

menentukan besarnya tingkat porositas dan kemampuan menyaring partikel halus

yang terdapat dalam air baku. Lubang pori yang terlalu besar akan meningkatkan rate

dari filtrasi dan juga akan menyebabkan lolosnya partikel halus yang akan disaring.

Sebaliknya lubang pori yang terlalu halus akan meningkatkan kemampuan menyaring

partikel dan juga dapat menyebabkan clogging (penyumbatan lubang pori oleh

partikel halus yang tertahan) terlalu cepat.

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 diatas media akan

meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori. Dengan muka air yang tinggi

akan meningkatkan laju filtrasi (bila filter dalam keadaan bersih). Muka air diatas

media akan naik bila lubang pori tersumbat (terjadi clogging) terjadi pada saat filter

kotor. Untuk melewati lubang pori, dibutuhkan aliran yang memiliki tekanan yang

cukup. Besarnya tekanan air yang ada diatas media dengan yang ada didasar media

akan berbeda di saat proses filtrasi berlangsung. Perbedaan inilah yang sering disebut

dengan kehilangan tekanan (headloss). Kehilangan tekanan akan meningkat atau

bertambah besar pada saat filter semakin kotor atau telah dioperasikan selama

7

Filtrasi


beberapa waktu. Friksi akan semakin besar bila kehilangan tekanan bertambah besar,

hal ini dapat diakibatkan karena semakin kecilnya lubang pori (tersumbat) sehingga

terjadi clogging.

2.4 Prinsip Kerja Alat Filtrasi

Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas, aliran yang lolos dari saringan

mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya. Suatu saat justru zat padatnyalah yang

harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang. Di dalam industri, kandungan

padatan suatu umpan mempunyai range dari presentase kecil sampai persentase yang

besar. 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. Oleh karena

varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda.

Menurut prinsip kerjanya filtrasi dapat dibedakan atas beberapa cara, yaitu:

a. Pressure Filtration

Filtrasi yang dilakukan dengan menggunakan tekanan. filtrasi (penyaringan) dengan

menggunakan tekanan atau dengan cara divakumkan (disedot dengan pompa vakum).

Proses pemisahan dengan teknik ini sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel

padatnya lebih besar dibandingkan dengan cairannya.

Gambar. Filtrasi dengan tekanan (divakumkan menggunakan pompa)

8

Filtrasi


Filter 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).

Gambar Skema peralatan penyaring pelat dan bingkai

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

9

Filtrasi


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” (gb. 2-38) 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.

Semuam 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

10

Filtrasi


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.

b. Gravity Filtration

Filtrasi yang cairannya mengalir karena gaya berat. Penyaringan secara gravitasi

merupakan cara yang tertua yang dilakukan untuk memurnikan suatu suspensi.

Gravitasi adalah sistem pengaliran air dari sumber ke tempat reservoir dengan cara

memanfaatkan energi potensial gravitasi yang dimiliki air akibat perbedaan

ketinggian lokasi sumber dengan lokasi reservoir.

Penyaring gravitasi umum dalam pengolahan air, di mana suatu penyaring pasir

digunakan untuk menjernihkan air sebelum diionisasi 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.

Gambar Filter Pasir

Prinsip kerja filter pasir yaitu cairan yang akan disaring mengalir dari atas ke bawah

menembus lapisan pasir karena gaya filtrasi. Partikel padat yang akan dipisahkan

tertahan dalam pasir. Media filter ini dapat dibersihkan dengan cara menyemprotnya

dengan air dan udara bertekanan secara periodik. Filter pasir digunakan untuk filtrasi

jernih (clarifying filtration) terutama untuk penanganan awal air minum atau untuk

pembuatan air keperluan pabrik.

11

http://fatysahinknowledge.files.wordpress.com/2011/11/slowsandfilter1.gif

Filtrasi


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 (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. Dengan melihat persyaratan ruang, metode yang efisiensi dapat disediakan.

Gambar di bawah ini secara luas telah digunakan seperti pemurnian melalui sand

filter.

Gambar 3. Penyaringan secara gravitasi

12

Filtrasi


c. Vacum Filtration

Filtrasi dengan cairan yang mengalir karena prinsip hampa udara (penghisapan).

Filtrasi 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.

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.

Tekanan di atas atmosfer dapat dilaksanakan dengan gaya gravitasi pada cairan

dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower, atau dengan gaya

sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bisa jadi tidak lebih baik

daripada saringan (screen) kasar atau dengan unggun 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 tunak (steady) atau sebentar-sebentar.

Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan

secara kontinyu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan

terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan

selama peralatan beroperasi.

13

Filtrasi


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 didalam 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.

Salah satu contoh cara kerja alat filtrasi yang sering kita temukan dalam kehidupan

sehari-hari adalah proses penjernihan air. Air keran (PDAM) yang ada saat ini

mengandung partikel-partikel koloid tanah liat,lumpur, dan berbagai partikel lainnya

yang bermuatan negatif. Oleh karena itu, untuk menjadikannya layak untuk diminum,

harus dilakukan beberapa langkah agar partikel koloid tersebut dapat dipisahkan. Hal itu

dilakukan dengan cara menambahkan tawas (Al2SO4)3. Ion Al3+ yang terdapat pada tawas

tersebut akan terhidroslisis membentuk partikel koloid Al(OH)3 yang bermuatan positif

melalui reaksi :

Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+

Setelah itu, Al(OH)3 menghilangkan muatan-muatan negatif dari partikel koloid

tanah liat/lumpur dan terjadi koagulasi pada lumpur. Lumpur tersebut kemudian

mengendap bersama tawas yang juga mengendap karena pengaruh gravitasi. Berikut ini

adalah skema proses penjernihan air secara lengkap:

14

Filtrasi


Gambar 1 Skema proses penjernihan air

15

Filtrasi


2.5 Kriteria Pemilihan Alat Filtrasi

Kriteria Pemilihan alat di pengaruhi oleh :

1. Jenis Campuran

Campuran gas-padat memerlukan ruang filtrasi dan luas permukaan filter yang lebih

besar daripada campuran cair-padat. Hal ini disebabkan volume gas lebih besar dari

pada cairan. Disamping itu pada campuran gas-padat hanya mungkin digunakan

beda tekanan yang kecil.

2. Jumlah Bahan Yang Lolos Dan Tertahan

Semakin besar jumlah campuran yang harus difiltrasi, semakin besar daya filtrasi

yang diperlukan dan dengan demikian juga semakin besar luas permukaan total

filter. Ukuran pemanfaatan yang optimal dapat berupa luas permukaan filter yang

sebesar mungkin dengan ruang filter yang sekecil mungkin.

3. Tekanan Filtrasi (Beda Tekanan)

Tekanan filtrasi mempengaruhi jenis konstruksi dan ukuran alat filtrasi

4. Jenis Operasi

Konstruksi alat pada dasarnya berbeda untuk operasi yang kontinu atau yang tidak

kontinu.

5. Pencucian

Bila kue filter harus dicuci , diperlukan tambahan perlengkapan untuk mencuci.

Tergantung pada jenis cairan pencuci yang digunakan, yaitu apakah mengandung

air, mudah terbakar atau beracun, maka alat filtrasi harus dikonstruksi dengan cara

yang berbeda-beda (misalnya terbuka, tertutup, dengan perangkat penghisap, dengan

ruang-ruang terpisah)

6. Sifat Bahan yang di filtrasi

Baik konstruksi maupun bahan yang dipakai untuk membuat alat filtrasi tergantung

pada bahan yang difiltrasi, apakah bersifat asam, basa, netral, mengandung air,

16

Filtrasi


mudah terbakar, tahan api, peka terhadap oksidasi, steril, panas atau dingin.

Konstruksi dapat terbuka, tertutup atau dalam lingkungan gas inert.

7. Sifat Filtrasi

Apakah kue filter yang terbentuk dapat ditekan atau tidak dapat ditekan, tergantung

pada ukuran dan bentuk partikel bahan padat. Sifat kue filter itu selanjutnya

mempengaruhi luas permukaan filter, tebal kue, beda tekanan, dan juga ukuran pori

dari media filter.

2.6 Macam – Macam Alat Filtrasi

Berdasarkan prosesnya alat Filtrasi dapat dibagi menjadi 2 yaitu :

1. Proses Diskontinyu

Proses yang prinsipnya adalah slurry nya yang berjalan sedangkan alat diam,

proses bisa dihentikan sewaktu – waktu dan alat bisa dibongkar. Alat – alat filtrasi

yang bekerja secara diskontinyu adalah :

1.1 Penyaring Kue ( Cake Filter )

Pada permulaan filtrasi pada penyaring kue beberapa partikel padat

memasuki medium pori dan ditahan, tetapi dengan segera mulai berkumpul di

permukaan filter. Setelah periode awal ini padatan kue mulai terfiltrasi,

padatan tersebut mulai menebal di permukaan dan harus dibersihkan secara

periodik. Kecuali dilengkapi kantong penyaring untuk pembersih gas,

penyaring kue umumnya hanya digunakan untuk pemisahan padat-cair.

Penyaring ini dapat beroperasi dengan tekanan di atas atmosfer pada aliran

atas medium penyaring atau tekanan vakum pada aliran bawah. Jenis lainnya

juga kontinyu atau diskontinyu, tetapi karena kesulitan pembuangan padatan

melawan tekanan positif, kebanyakan tekanan penyaring adalah diskontinyu.

17

Filtrasi


Gambar 2 Penyaring Kue ( Cake Filter )

1.2 Penyaring Bertekanan Diskontinyu

Penyaring bertekanan memerlukan perbedaan tekanan yang besar yang

melalui septum agar filtrasi cepat cairan viskos atau padatan sempurna dapat

dilakukan secara ekonomis. Kebanyakan jenis penyaring bertekanan adalah

mesin pres bersaringan (filter presses) dan penyaring bercangkang dan

berdaun (shell-and leaf filter).

a. Mesin Pres Bersaringan (filter presses)

Suatu 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 kue basah dibelakangnya. Plat dari suatu mesin

pres bersaringan dapat berbentuk persegi atau lingkaran, vertikal atau

horizontal. Kebanyakan kompartemen padatan dibentuk dengan penyelia

plat polipropelina cetakan. Dalam desain lain, kompertemen tersebut

dibentuk di dalam cetakan plat berbingkai (plate-and-frame press), yang

didalamnya terdapat plat persegi panjang dengan 6 s.d. 78 in. (150 mm

s.d. 2 m) yang pada satu sisi dapat diubah-ubah. Ketebalan setiap plat

antara 6 s.d. 2 in. (6 s.d. 50 mm), ketebalan bingkai antara 1/4 s.d. 8 in. (6

s.d.200 mm). Plat dan bingkai dipasang pada posisi vertikal dalam rak

logam, dengan kain melingkupi permukaan setiap plat, dan ditekan

dengan keras bersama dengan memutar skrup hidraulik. Lumpur

18

Filtrasi


memasuki suatu sisi akhir dari rangkaian plat dan bingkai. Lumpur

mengalir sepanjang jalur pada satu sudut rangkaian tersebut. Jalur

tambahan mengalirkan lumpur dan jalur utama ke dalam setiap bingkai.

Di sini padatan akan terendapkan di atas kain yang menutupi permukaan

plat. Cairan menembus kain, menuruni jalur pada permukaan plat

(corrugation), dan keluar dari mesin press. Setelah merangkai mesin pres,

lumpur dimasukkan dengan pompa atau tangki bertekanan pada tekanan 3

s.d. 10 atm. Filtrasi dilanjutkan sampai cairan tidak lagi muncul pada

keluaran atau tekanan filtrasi secara tiba-tiba meningkat. Hal ini terjadi

ketika bingkai penuh padatan atau tidak ada lumpur lagi yang dapat

masuk. Jika hal demikian terjadi, mesin pres dapat dikatakan mengalami

kemacetan (jammed). Cairan pencuci mungkin dapat digunakan untuk

membersihkan pengotor yang larut dari padatan., setelah itu kue dapat

ditiup dengan kukus (steam) atau udara untuk membersihkan cairan yang

tersisa. Mesin pres kemudian dibuka, dan padatan kue dihilangkan dari

medium penyaring dan dipindahkan ke konveyor atau tempat

penampungan. Dalam mesin pres, operasi tersebut dilakukan secara

otomatis. Pencucian secara teliti mesin pres bersaringan dapat memakan

waktu beberapa jam, untuk cairan pencuci cenderung mengikuti jalur

termudah dan melintasi secara tegang kumpulan kue. Jika ada bagian kue

yang kurang padat, maka umumnya cairan pencuci tidak efektif. Jika

pencucian lebih baik dilakukan secara berlebihan, akan lebih baik untuk

mengalirkan kembali lumpur melalui kue-kue yang sebagian telah tercuci,

secara bersama dengan cairan pencuci dalam jumlah yang lebih besar dan

menyaring kembali. Atau juag menggunakan penyaring bercangkang dan

berdaun, yang menjanjikan pencucian lebih baik daripada cetakan plat dan

bingkai.

19

Filtrasi


Gambar 3 Mesin Pres Bersaringan

Gambar 4 Sidebar dan Overhead dari Mesin Pres Bersaringan.

20

Filtrasi


b. Penyaring Bercangkang dan Berdaun (shell-and leaf filter)

Untuk mencuci dibawah tekanan yang lebih tinggi daripada di cetakan

plat dan bingkai, agar ongkos buruh lebih murah, atau memerlukan

pencucian kue yang lebih efektif, penyaring bercangkang dan

berdaun mungkin diperlukan. Pada tangki horizontal suatu set daun

vertical dipasang pada rak yang dapat ditarik kembali. Selama operasi

daun-daun berada pada tangki tertutup. Umpan memasuki sisi tangki

filtrat melalui daun-daun dan keluar melalui suatu pipa.

Gambar 5 Penyaring Bercangkang dan Berdaun (shell-and leaf filter)

1.3 Penyaring Sabuk Larox

Penyaring sabuk Larox adalah penyaring bertekanan diskontinyu yang

memisahkan, mengkompresi, mencuci, dan secara otomatis membuang kue.

Filtrasi berada pada ruangan horizontal 2 s.d. 20, yang disusun satu di atas

lain. Rangkaian kain penyaring mengalir melalui ruang penyaringan

bergantian. Dengan kondisi sabuk yang diam, pada siklus filtrasi tiap-tiap

ruang diisi dengan padatan. Air bertekanan tinggi kemudian dipompakan

21

Filtrasi


dibelakang keran (diaphragm) fleksibel di dalam langit-langit ruang, menekan

kue dengan keras dan menghasilkan cairan. Dengan keran terbuka, air pencuci

mengalir melalui kue dan jika diinginkan kue dikompresi kembali dengan

mengatur keran. Akhirnya udara ditiup melalui kue utnuk membersihkan

cairan tambahan. Ruang-ruang dibuka secara hidarulik sehingga sabuk dapat

dipindah pada jarak yang lebih besar daripada panjang ruang. Kejadian ini

membuang kue dari kedua sisi penyaring . Pada waktu yang sama, bagian lain

dari sabuk melalui mulut pipa semprot (spray nozzles) untuk dicuci. Setelah

semuanya, kue dibuang, sabuk dicuci, ruang ditutup, dan siklus filtrasi diulang

lagi. Semua langkah dilakukan secara otomatis berdasarkan impuls dari panel

pengendali.

Gambar 6 Penyaring Sabuk Larox

2. Proses Kontinyu

Proses kontinyu adalah proses yang prinsipnya alat yang berjalan secara

berkelanjutan dan slurry diam mengikuti alatnya, proses harus ditunggu sampai

selesai tidak bisa dihentikan sewaktu – waktu. Alat – alat filtrasi yang bekerja

secara kontinyu adalah :

2.1 Penyaring Vakum Kontinyu

Dalam setiap penyaring vakum kontinyu, cairan dihisap melalui filter

yang bergerak untuk mengendapkan padatan kue. Kue kemudian dipindahkan

dari tempat penyaringan, dicuci, dihisap, dikeringkan, dan dikeluarkan

22

Filtrasi


dari filter, kemudian lumpur dimasukkan kembali. Beberapa bagian

dari filter terletal pada zona penyaringan, sebagian di dalam zona pencuci,

sementara sebagian lagi pembebasan dari bebannya, sehingga buangan

padatan dan cairan dari penyaring tidak dapat dihentikan. Perbedaan tekanan

yang melintasi filter di dalam penyaring vakum kontinyu tidak terlalu tinggi,

umumnya diantara 250 s.d. 500 mm Hg. Berbagai desain penyaring berbeda

dalam metode pengenalan lumpur, bentuk dari permukaan filter, dan jalan

tempat padatan dibuang. Kebanyakan, penggunaan vakum dari sumber yang

diam ke yang bergerak melalui rotary.

Gambar 7 Penyaring Vakum Kontinyu

2.2 Penyaring Drum Berputar (Rotary Drum Filter)

Jenis yang paling umum dari penyaring vakum kontinyu adalah

penyaring drum berputar. Suatu drum berputar dengan arah horizontal pada

kecepatan 0.1 s.d. 2 r/min mengaduk Lumpur yang melaluinya. Medium

penyaring, seperti kanvas, melingkupi permukaan dari drum, sebagian

dibenamkan dalam cairan. Di bawah drum utama yang berputar, terdapat drum

yang lebih kecil permukaan padat. Di antara dua drum tersebut ada ruang tipis

berbentuk radial membagi ruang anular kedalam kompartemen-kompartemen,

setiap kompartemen tersambung dengan pipa internal ke suatu lubang dalam

plat berputar pada rotary valve. Vakum dan udara secara bergantian

dimasukkan pada tiap-tiap kompartemen dalam drum berputar. Penyaring

bergaris-garis menutupi permukaan yang tampak pada tiap-tiap ruang

membentuk suatu pergantian panel. Suatu lapisan padatan terbentuk di

permukaan panel karena cairannya terserap melalui kain ke dalam

23

Filtrasi


kompartemen, melalui pipa dalam, melalui valve, dan masuk ke dalam tangki

pengumpul. Ketika panel meninggalkan lumpur dan memasuki zona

pencucian dan pengeringan, keadaan vakum terjadi pada panel dari suatu

sistem terpisah, menghisap cairan pencuci dan udara melalui padatan kue.

Cairan pencuci diambil melalui penyaring kedalam suatu tangki pengumpul

yang terpisah. Setelah padatan kue pada permukaan panel telah dihisap

sekering mungkin, panel meninggalkan zona pengeringan, vakum di hentikan,

dan kue dibersihkan dengan dipotong-potong menggunakan pisau horizontal

diketahui sebagai doctor blade. Udara kecil ditiup dibawah kue untuk

membelai kain. Hal ini akan menyebabkan kue lepas dari kain dan membuat

pisau tidak diperlukan lagi. Sekali kue dibuang, panel kembali memasuki

lumpur dan siklus terulang. Oleh karena setiap saat dalam operasi, panel

terlibat dalam setiap bagian dari siklus, operasi dari penyaring sebagai

keseluruhan adalah kontinyu. Banyak variasi dari penyaring drum berputar

yang telah dikomersialkan. Dalam beberapa desain, ada yang tidak

mempunyai kompartemen di dalam drum; vakum terjadi pada keseluruhan

permukaan media penyaring. Filtrat dan cairan pencuci dialirkan bersama

melalui suatu pipa tercelup; padatan dibuang dengan mengalirkan udara

melalui kain dari tapal diam di dalam drum, menyentuh kain penyaring dan

meretakkan kue. Dalam model lainnya kue diangkat dari permukaan penyaring

oleh satu set tali berjajar atau dengan memisahkan kain penyaring dari

permukaan drum dan melewatkannya pada roller yang berdiameter kecil.

Perubahan arah secara tajam pada roller mengakibatkan padatan jatuh

terbuang. Kain mungkin dapat dicuci dari roller pada bagian bawah drum.

Cairan pencuci dapat juga dipercikkan secara langsung pada permukaan kue,

atau, mengalirkan udara agar kue dapat merengkah, hal tersebut dapat

dilakukan dengan memercikannya pada lapisan kain ketika melalui zona

pencucian dan terjadi gaya tekan ke arah permukaan luar. Jumlah drum yang

terendam merupakan suatu variabel. Kebanyakan penyaring umpan dari dasar

beroperasi sekitar 30% dari daerah penyaringan yang terendam di dalam

lumpur. Ketika kapasitas penyaringan tinggi dan pencucian tidak diperlukan,

mungkin diperlukan suatu penyaring yang mempunyai keterendaman tinggi,

sekitar 60 s.d. 70% penyaring terendam. Kapasitas penyaring berputar sangat

24

Filtrasi


tergantung pada karakter umpan lumpur dan secara khusus terdapat kue yang

mengendap. Tebal kue yang terbentuk pada penyaring vakum berputar di

industri adalah 3 s.d.40 mm (1/8 s.d. 1.5 in.). Ukuran drum standard bervariasi

dari diameter 0.3 m (1 ft) dengan diameter permukaan 0.3 m, s.d. diameter 3

m (10 ft) dengan diameter permukaan 4.3 m (14 ft). Penyaring vakum berputar

kontinyu kadang-kadang dioperasikan dibawah tekanan positif s.d. 15 atm

dalam situasi filtrasi vakum tidak layak atau ekonomis. Kasus-kasus yang

menyebabkannya misalnya: ketika padatan sempurna dan penyaring sangat

lambat atau ketika cairan memiliki tekanan uap yang tinggi, mempunyai

viskositas lebih dari 1 P, atau ketika cairan jenuh dan mengkristal setelah

dingin. Dengan tingkat penyaringan lumpur yang lamban, perbedaan tekanan

yang melintasi medium penyaring harus lebih besar daripada yang diperoleh

pada suatu penyaring vakum, dengan cairan yang menguap atau mengkristal

pada tekanan menurun, tekanan pada sisi aliran bawah padat medium

penyaring tidak dapat melebihi atmosfer. Masalah lain, misal: masalah

mekanis pembuangan padatan dari penyaring ini, yaitu ongkos dan

kerumitannya yang tinggi, dan ukurannya yang kecil membatasi

penggunaannya pada masalah khusus. Bila filtrasi vakum tidak dapat

digunakan untuk pemisahan, penyaring kontinyu sentrifugal dapat

dipertimbangkan untuk menggantikannya. Suatu penyaring bermantel (precoat

filter) adalah penyaring drum berputar yang dimodifikasi untuk menyaring

padatan sempurna atau gelatin yang berjumlah sedikit. Di dalam operasinya,

suatu lapisan penyaring berpori, seperti tanah diatomae, terendapkan pada

media penyaring. Kemudian cairan pencuci dihisap melalui lapisan tersebut,

mengendapkan padatan menjadi lapisan yang sangat tipis. Lapisan-lapisan

tersbeut kemudian dipotong-potong dengan suatu pisau, yang secara kontinyu

memperlihatkan permukaan material berpori yang bersih untuk operasi

selanjutnya. Penyaring bermantel dapat beroperasi di bawah tekanan. Pada

tekanan tersebut, padatan terbuang dan penyaring dikumpulkan, dibersihkan

secara periodik pada tekanan atmosfer, lalu drum di lapisi lagi dengan

penyaring. Penyaring bermantel dapat digunakan hanya ketika padatan

dibuang atau ketika campuran dengan jumlah yang besar dari penyaring tidak

25

Filtrasi


mempunyai masalah serius. Keterendaman dari penyaring bermantel adalah

50%.

Aplikasi dalam industri :

- Industri Perminyakan

- Pengolahan Air dan Limbah

- Makanan dan Minuman

- Kimia dan Farmasi

- Pengolahan Logam Mulia

- Pembuatan Kertas

- Industri Batubara

- Industri Kimia.

- Industri pupuk

- Industri mesin

Gambar 8 Penyaring Drum Berputar (Rotary Drum Filter)

2.3 Penyaring Sabuk Horizontal

Ketika umpan mengandung partikel padatan yang terendapkan secara

cepat, penyaring drum berputar bekerja buruk atau malah tidak dapat bekerja.

Partikel tak sempurna tidak dapat tersuspensi secara baik di lumpur, dan kue

yang terbentuk seringkali tidak mau menempel pada permukaan penyaring.

Pada keadaan ini diperlukan suatu penyaring horizontal dengan umpan atas.

Sabuk yang bergerak adalah satu dari beberapa jenis penyaring horizontal, hal

tersebut mengingatkan pada sabuk konveyor (conveyor belt), dengan

26

Filtrasi


dukungan bubungan yang melintang atau sabuk drainase yang membawa kain

penyaring. Pada permulaan sabuk drainase akan melewati suatu kotak vakum

longitudinal, yang di dalamnya filtrat ditampung. Umpan lumpur mengalir ke

dalam sabuk melalui distributor pada suatu sisi, kue yang tersaring dan tercuci

dibuang pada sisi lainnya. Penyaring sabuk secara khusus berguna dalam

pengolahan limbah cair, sejak limbah seringkali berisi partikel dengan ukuran

yang bervariasi. Penyaring ini tersedia pada ukuran lebar 0.6 s.d. 5.5 m (2 s.d.

18 ft) dan panjang 4.9 s.d. 33.5 m (16 s.d. 110 ft), dengan luas filtrasi s.d. 110

m2 (1200 ft2). Beberapa model mempunyai ciri penyaring sabuk, mirip

dengan penyaring bertekanan Larox yang dikemukakan sebelum ini, vakum di

dalamnya dilakukan secara terputus-putus. Ketika sabuk bergerak ke depan

sepanjang setengah meter vakum akan dimatikan, sebaliknya bila sabuk dalam

keadaan diam vakum akan menyala. Hal ini dilakukan untuk menghindari

kesulitan menjaga suatu segel vakum yang terdapat diantara kotak vakum dan

sabuk tetap baik.

Gambar 9 Penyaring Sabuk Horizontal

Gambar 10 Skema Penyaring Sabuk Horizontal

27

Filtrasi


2.7 Penyaring Sentrifugal

Padatan yang membentuk kue berpori dapat dipisahkan dari cairan dengan

penyaringan sentrifugal. Umpan dimasukkan ke dalam keranjang berputar yang memiliki

dinding bercelah atau berlubang yang disampuli suatu medium penyaring seperti kanvas

atau kain logam. Tekanan yang dihasilkan dari gaya sentrifugal memaksa cairan

melewati medium penyaring, meninggalkan padatannya. Jika umpan yang masuk

keranjang dihentikan dan padatan kue diputar untuk waktu yang singkat, kebanyakan

cairan residu di dalam kue mengalirkan partikel sehingga padatan lebih kering daripada

hal yang sama untuk mesin pres bersaringan (filter press) atau penyaring vakum (vacuum

filter). Ketika material yang tersaring harus dikeringkan secara berurut dengan alat

pemanas, pemakaian penyaring ini dapat dipertimbangkan sebagai langkah ekonomis.

Jenis utama dari penyaringan sentrifugal adalah mesin batch tersuspensi, yang

diskontinyu di dalam operasinya. Sedangkan untuk yang berprinsip kontinyu adalah

Mesin batch otomatis dan pemusing konveyor kontinyu (continuous conveyor

centrifuges). Di dalam pemusing tersuspensi, media penyaring adalah kanvas atau

tenunan kain logam. Dalam mesin otomatis digunakan saringan logam yang baik dalam

konveyor berpusing, medium penyaring biasanya adalah celah pada dindingnya sendiri.

2.7.1 Pemusing Batch Tersuspensi ( Suspended Batch Centrifuges )

Suatu jenis yang sering digunakan di industri dari batch berpusing adalah

pemusing tersuspensi bagian atas .Lubang keranjang mempunyai diameter 750 s.d.

1200 mm (30 s.d. 48 in) dan kedalaman dari 18 s.d. 30 in serta belokan dengan

kecepatan antara 600 dan 1800 r/min. Operasi pada keranjang dilakukan pada

bagian akhir bawah dengan aliran vertikal dari bagian atas. Media penyaring

terhubung dengan dinding perforasi keranjang. Lumpur diumpan melalui pipa

masukan atau peluncuran memasuki keranjang berputar. Cairan mengalir melewati

media penyaring ke dalam kotak dan keluar pada pipa keluaran: padatan

membentuk kue dengan tebal 50 s.d. 150 mm (2 s.d. 6 in) di dalam keranjang.

28

Filtrasi


Cairan pencuci dapat dipercikkan pada padatan untuk membersihkan material yang

larut. Kue kemudian diputar sekering mungkin, kadang-kadang pada kecepatan

lebih tinggi daripada saat pembebanan dan pencucian. Motor kemudian dihentikan,

hampir bersamaan aktivitas keranjang juga berhenti. Dengan keranjang yang

lamban berputar, 30 s.d. 50 r/min, padatan dibuang dengan memotong

menggunakan pisau, yang memisahkan kue dari media penyaring dan

mendorongnya melalui bukaan dekat dasar keranjang. Ketika media penyaring

telah dibilas bersih, motor menjadi hidup, dan siklus berulang.

Pemusingan tersuspensi pada bagian atas digunakan secara luas dalam

pemurnian gula, dengan waktu operasi singkat, yaitu 2 s.d. 3 min per beban dan

menghasilkan produk 5 ton kristal/jam per mesin. Pengendalian otomatis sering

disediakan untuk beberapa atau semua langkah siklus. Dalam kebanyakan proses

dimana kristal dengan tonase besar dipisahkan, pemusingan konveyor berputar lain

digunakan.

Jenis lain dari pemusing batch dikendalikan dari bagian bawah, terdiri

dari motor pengendali, keranjang, dan kotak padatan tersuspensi. Padatan

dilepaskan dengan tangan melalui bagian atas kotak atau menggunakan alat dari

bawah pada bukaan seperti penyaring sebelumnya. Kecuali untuk pemurnian,

pemusing tersuspensi biasanya mempunyai siklus operasi 10 s.d. 30 min per beban,

membuang padatan pada laju 300 s.d. 1800 kg/jam (700 s.d. 4000 lb/jam).

Gambar 11 Pemusing Batch Tersuspensi

29

http://fatysahinknowledge.files.wordpress.com/2011/11/filter.jpg

Filtrasi


2.7.2 Pemusing Batch Otomatis

Dalam mesin ini keranjang berotasi pada kecepatan konstan pada sumbu

horizontal. Umpan lumpur, cairan pencuci, dan pembilasan saringan dipercikkan

ke dalam keranjang dengan interval waktu yang telah diatur. Keranjang

dikosongkan (pada saat kecepatan penuh putaran) dengan pisau berat yang

memotong padatan keluar secara periodik melalui pembuangan. Penghitung waktu

siklus dan kerangan kumparan operasi mengendalikan berbagai operasi: umpan,

pencucian, pemutaran, pembilasan, dan pengosongan beban. Bagian dari siklus

dapat diperpanjang atau sebaliknya sesuai dengan keperluan.

Keranjang pada mesin ini memiliki diameter 500 dan 1100 mm (20 dan 42 in).

Pemusing otomatis memiliki kapasitas produksi yang tinggi dengan pengeringan

kristal secara bebas. Biasanya tidak dipergunakan ketika partikel memiliki ukuran

lebih dari 150 mesh. Dengan kristal yang buruk, siklus operasi total

mempunyai range dari 35 s.d. 90 s, sehingga masukan setiap jamnya besar. Oleh

karena diperlukan waktu siklus yang pendek dan sedikit hambatan dari

pengumpanan lumpur, filtrat, dan padatan terbuang, pemusingan otomatis

dikelompokkan ke dalam proses manufaktur kontinyu. Sedikit padatan batch dapat

lebih efektif apabila dicuci dengan sedikit cairan pencuci sebagaimana pada

mesin batch lain. Jumlah pencucian dapat meningkat secara temporer untuk

meningkatkan kualitas material. Pemusing otomatis tidak dapat mengerjakan

pengeringan padatan yang lambat, biasanya akan bersiklus panjang dan tidak

ekonomis, atau padatan tidak terbuang secara baik pada keluarannya. Hal ini

merupakan alasan dipergunakannya pisau pengosongan beban, yaitu untuk

memecah atau mendegradasi kristal.

30

Filtrasi


Gambar 12 Pemusing Batch

2.7.3 Pemusing Penyaringan Kontinyu (continuous conveyor centrifuges)

Suatu pemisah sentrifugal kontinyu untuk kristal kasar. Suatu keranjang

berputar dengan suatu dinding berlubang dimasukkan umpan melalui corong yang

berputar mengikutinya. Tujuan dari corong tersebut adalah mempercepat

pengumpanan lumpur secara halus. Umpan memasuki ujung kecil corong pipa

terpasang pada sumbu putar keranjang. Umpan mengalir hingga corong lain,

kecepatannya meningkat seiring perjalanannya, dan tersembur ke keranjang dengan

arah yang sama dengan dinding pada kecepatan yang hampir sama. Cairan

mengalir melalui dinding keranjang, yang dilingkupi kain logam tenun. Suatu

lapisan kristal dengan tebal 25 s.d. 75 mm (1 s.d. 3 in) terbentuk. Lapisan ini

berpindah melalui permukaan saringan dengan suatu penekan timbal balik. Setiap

gaya penekan memajukan kristal beberapa inci mendekati bibir keranjang; gaya

yang berlawanan mengakibatkan terbukanya ruangan sehingga kue dapat

mengendap. Ketika kristal mencapai bibir keranjang, kristal terbang ke sebelah luar

masuk ke dalam kotak besar dan meluncur menuju pengumpul. Filtrat dan cairan

pencuci dipercikkan ke atas kristal selama perjalanannya meninggalkan kotak

menuju keluaran. Percepatan dari umpan Lumpur dan perlambatan dari padatan

yang dibuang meminimalkan tabrakan kristal. Unit multitahap untuk

meminimalkan jarak perjalanan kristal digunakan bersama padatan kue yang tidak

terbawa secara normal dalam unit satu tahap. Pemusing timbal balik dibuat dengan

keranjang mempunyai ukuran anatara 300 s.d. 1200 mm (12 s.d. 48 in). Pemusing

ini mengeringkan dan mencuci 0.3 s.d 25 ton/jam padatan yang mengandung

kurang dari 10% berat material berukuran lebih dari 100 mesh.

31

Filtrasi


Gambar 13 Pemusing Penyaringan Kontinyu (continuous conveyor centrifuges)

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari berbagai penjelasan diatas, dapat disimpulkan bahwa

a. Filtrasi adalah proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan

dan partikel-partikel padat dengan menggunakan media filter yang hanya meloloskan

cairan dan menahan partikel-partikel padat.

b. Daya filtrasi (jumlah cairan atau gas yang menerobos per satuan waktu) dipengaruhi

oleh :

- Luas Permukaan Filter

- Beda Tekanan Antara Kedua Sisi Media Filter

- Tahanan Media Filter

- Viskositas Cairan

c. Faktor – faktor yang mempengaruhi proses filtrasi antara lain :

- Debit Aliran

32

Filtrasi


- Konsentrasi Kekeruhan

- Temperatur

- Kedalaman Media, Ukuran, dan Material

- Tinggi Muka Air Di Atas Media dan Kehilangan Tekanan

d. Menurut prinsip kerjanya filtrasi dapat dibedakan atas beberapa cara, yaitu :

- Pressure Filtration

- Gravity Filtration

- Vacum Filtration

e. Kriteria Pemilihan alat di pengaruhi oleh :

- Jenis Campuran

- Jumlah Bahan Yang Lolos Dan Tertahan

- Tekanan Filtrasi (Beda Tekanan)

- Jenis Operasi

- Pencucian

- Sifat Bahan yang di filtrasi

- Sifat Filtrasi

f. Berdasarkan prosesnya alat Filtrasi dapat dibagi menjadi 2 yaitu :

1. Proses Diskontinyu

Alat – alat filtrasi yang bekerja secara diskontinyu adalah :

- Penyaring Kue ( Cake Filter )

- Penyaring Bertekanan Diskontinyu

- Penyaring Sabuk Larox

2. Proses Kontinyu

Alat – alat filtrasi yang bekerja secara kontinyu adalah :

- Penyaring Vakum Kontinyu

- Penyaring Drum Berputar (Rotary Drum Filter)

- Penyaring Sabuk Horizontal

3. Jenis – jenis alat filtrasi yang menggunakan gaya sentrifugal adalah :

- Pemusing Batch Tersuspensi ( SuspendedBatch Centrifuges )

- Pemusing Batch Otomatis

33

Filtrasi


- Pemusing Penyaringan Kontinyu (continuous conveyor centrifuges)

DAFTAR PUSTAKA

http://id.shvoong.com/exact-sciences/chemistry/2231949-faktor-faktor-yang-

mempengaruhi-proses/ diakses pada tanggal 11 februari 2013 jam 20:58

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-kesehatan/pemisahan-kimia-dan-

analisis/filtrasi-2/ diakses pada tanggal 11 februari 2013 jam 21:22

http://kelasempatki013.blogspot.com/

Coulson & richardsun’s. 2002. Chemical Engineering.

Walas, Stanley M. 1988.Chemical Process Equipment.Stoneham : 80 Montvale

Avenue.

http://himateka-ftumj.tripod.com/Filtrasi.htm

http://fatysahinknowledge.wordpress.com/2011/11/15/filtrasi/

http://www.freepatentsonline.com/6524477.html

http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/21/teknik-penyaringan-filtrasi-

dengan-tekanan/

http://ikma10fkmua.files.wordpress.com/2012/11/isi-makalah-1.docx

34

http://fatysahinknowledge.wordpress.com/2011/11/15/filtrasi/

http://kelasempatki013.blogspot.com/

Makalah Filtrasi

Documents

Transcript of Makalah Filtrasi