Modul Filtrasi ITB

download Modul Filtrasi ITB

of 24

  • date post

    10-Jul-2016
  • Category

    Documents

  • view

    344
  • download

    32

Embed Size (px)

description

Filtrasi dan rinciannya

Transcript of Modul Filtrasi ITB

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    -1/24-

    MODUL 1.04 Filtrasi

    I. Pendahuluan

    Proses filtrasi bertujuan memisahkan padatan dari campuran fasa cair dengan

    driving force perbedaan tekanan sehingga mendorong fasa cair melewati lapisan suport

    pada medium filter. Pada proses filtrasi, pemisahan padatan akan tertahan pada medium

    penyaring. Sedangkan fasa cair yang melewati medium filter berupa limbah/ hasil

    sampingnya. Prosedur filtrasi sederhana dapat diterapkan langsung pada benda padat

    yang bentuknya tetap. Sebaliknya, diperlukan perlakuan-perlakuan khusus sebelum dan

    sesudah proses filtrasi jika padatan yang akan dipisahkan berupa cairan yang mudah

    terdeformasi atau berukuran kecil dan relatif sulit diambil dari suspensi cair. Filtrasi

    sering diterapkan pada proses-proses biologis seperti memisahkan ekstrak juice atau

    memisahkan mikroorganisme dari medium fermentasinya. Pada proses-proses pemisahan

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

    lebih praktis, cepat, dan kualitas produk tidak terdegradasi.

    Pada umumnya, penerapan teknologi filtrasi pada industri kimia telah banyak

    mengalami modifikasi. Modifikasi ini terutama dilakukan untuk memperbaiki sifat dan

    karakteristik fisika dan kimiawi cake yang terakumulasi pada medium filter. Padatan cake

    umumnya dipisahkan dari medium filter dengan penambahan aditif tertentu. Padatan cake

    akan membentuk ageregat yang semakin lama semakin besar sehingga mudah dilepas

    dari medium filternya. Padatan lain yang biasa ditambahkan adalah filter aid. Tanpa filter

    aid akumulasi cake pada medium filter akan sangat sedikit karena terbawa aliran cross

    flow yang besar.

    Dengan melaksanakan praktikum ini, praktikan akan memahami bagaimana

    proses filtrasi konvensional dilaksanakan. Pada teknologi filtrasi konvensional,

    pembentukan cake sangat signifikan, sehingga aliran cross flow diabaikan. Proses filtrasi

    ini umumnya melibatkan padatan tak terdeformasi yang berukuran relatif besar.

    Pada praktikum ini digunakan press filter berupa plate and frame filter press.

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

    frame dengan suatu filter cloth. Pressing dilakukan untuk mendapatkan posisi plate dan

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    Modul 1.04 Filtrasi Halaman 2 dari 24

    frame yang sesuai dan dikerjakan dengan putaran manual dan putaran hidrolik. Slurry

    dimasukkan melalui lubang-lubang frame dan filtrat mengalir melalui cloth ditiap sisi

    sehingga 2 produk (sluury dan cake) terbentuk secara simultan di tiap ruang penyaringan.

    II. Tujuan

    Tujuan pelasanaan praktikum Modul Filtrasi adalah:

    1. Praktikan mengetahui karakteristik filtrasi (penyaringan), khususnya hubungan waktu

    dengan perolehan filtrat

    2. Praktikan memahami tahanan/hambatan baik pada medium filter maupun cake pada

    operasi penyaringan

    III. Sasaran

    Berkenaan dengan tujuan praktikum, praktikan diharapkan dapat:

    1. Menentukan persamaan penyaringan pada tekanan tetap.

    2. Menghitung tahanan medium penyaring dan tahanan spesifik padatan saring.

    3. Menentukan pengaruh tekanan terhadap tahanan spesifik padatan dan kekeringan

    padatan.

    IV. Tinjauan Pustaka

    IV.1 Peralatan Proses Filtrasi Konvensional

    Peralatan untuk proses filtrasi konvensional sangat bervariasi, dari conventional

    plate and frame filter press sampai jenis rotary vacuum filters. Tipe plate and frame filter

    press yang paling umum disajikan pada Gambar 1a. Plate and frame filter press jenis ini

    yang diaplikasikan di Industri umumnya terdiri atas tujuh bagian medium filter dari

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

    cake sampai filtrasi selesai. Tipe lain memiliki pelat yang saling sejajar sehingga dapat

    digunakan dengan medium filter berupa penyaring kertas atau kain secara terpisah dari

    alat utama. Medium filter dapat dimasukkan pada peralatan filtrasi dengan membuka

    frame yaitu tempat cake terbentuk. Tipe peralatan filtrasi jenis ini digunakan jika cake

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    Modul 1.04 Filtrasi Halaman 3 dari 24

    yang akan terbentuk relatif kering. Alat ini tidak dapat digunakan untuk bahan-bahan

    yang beracun dan berbahaya.

    Gambar 1 Bermacam-macam tipe peralatan filtrasi konvensional

    Tiga tipe lain dapat dilihat pada Gambar 1b, 1c, dan 1d. Jenis ini dapat digunakan

    untuk mengolah bahan aerosol ataupun yang berbahaya dan beracun. Peralatan-peralatan

    ini masih dalam pengembangan yang serius, sehingga umumnya digunakan pada skala

    kecil terutama pada laboratorium.

    Jenis horizontal plate filter disajikan pada Gambar 1b digunakan pada operasi

    pemisahan skala kecil. Filtrasi terjadi hanya pada bagian atas setiap pelat yaitu di bagian

    bawah cake, walaupun diterapkan operasi yang terputus-putus, cake yang terbentuk akan

    terus terakumulasi pada filter. Pada disain seperti Gambar 1b, struktur badan filter dapat

    dibongkar pasang untuk dibersihkan. Filter medium pun ditambahkan di luar perangkat

    alat filtrasi yang terlah terinstalasi sempurna. Variasi lain jenis ini adalah menerapkan

    pengambilan cake dengan lubang kecil seperti valve yang difungsikan sebagai pengendali

    ketebalan cake pada medium filter; atau variasi lain berupa cake yang dapat diambil

    dengan memutar-mutar bagian samping badan alat filtrasi.

    Vertical leaf filter press disajikan pada Gambar 1c. Jenis ini hanya membutuhkan

    area yang sempit untuk menempatkannya, tetapi ruang harus cukup tinggi untuk

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    Modul 1.04 Filtrasi Halaman 4 dari 24

    membongkar badan alat filtrasi yang tinggi tersebut saat mengambil cake. Jenis ini

    memiliki area filtrasi yang cukup luas per volumenya.

    Tipe alat filtrasi tubes on the candle dapat dilihat pada Gambar 1d. Alat ini

    tergantung pada tabung-tabung yang fungsinya mirip tali penarik. Cake terbentuk pada

    bagian luar alat filtrasi itu dan filtrat mengalir melalui cake yang terakumulasi menuju

    bagian atas untuk dibuang. Peralatan ini dibersihkan dengan cara backwash.

    Gambar 2 Skema Rotary Vaccum Filter

    Jenis lain adalah rotary vacuum filter. Jenis ini paling banyak digunakan pada

    skala besar di industri kimia karena dapat menangani padatan yang sulit difilter, dan

    banyak dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan tidak

    banyak. Desain rotary vacuum filter juga sangat bervariasi. Bentuk dasar rotari vacuum

    filter adalah Gambar 2. Filter ini dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan di luar

    drum adalah tekanan atmosferik, tetapi di dalam drum mendekati vakum. Drum ini

    dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan yang akan difilter, lalu

    drum diputar dengan kecepatan rendah selama operasi. Cairan tertarik melewati filter

    cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan akan tertinggal di permukaan luar drum

    membentuk cake. Jika cake akan diambil dari drum, putaran drum dihentikan, drum

    dikeluarkan dari fasa cair, cake dicuci, dikeringkan, dan kemudian diambil. Pengambilan

    padatan dari drum dilakukan dengan sejenis pisau yang juga bermcam-macam jenis dan

    disainnya bergantung jenis cake.

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    Modul 1.04 Filtrasi Halaman 5 dari 24

    IV.2 Filtrasi Cake

    Medium filter pada filtrasi cake relatif tipis dibandingkan dengan filter

    klarifikasi. Pada awal filtrasi sebagian partikel padat masuk ke dalam pori medium dan

    tidak dapat bergerak lagi, tetapi segera setelah itu bahan terkumpul lagi pada permukaan

    septum/ medium penyaringnya. Setelah tahap awal yang berlangsung beberapa menit

    tersebut zat padat cake tersebut berfungsi sebagai medium filtrasi, bukan septum lagi.

    Cake tersebut terakumulasi sampai ketebalan tertentu pada permukaan dan sewaktu-

    waktu harus dibersihkan.

    Filter cake biasanya bekerja dengan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer

    pada bagian hulu atau vakum pada sisi hilir. Filter ini dapat beroperasi kontinu dapat pula

    secara batch. Namun karena sulitnya mengeluarkan zat padat melawan tekanan positif ,

    umumnya filter diopersikan secara batch.

    IV.2.1 Medium Filter

    Septum atau medium penyaring pada setiap filter harus memenuhi persyaratan

    sebagai berikut:

    1. harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat yang

    cukup jernih

    2. tidak mudah tersumbat

    3. harus tahan secara kimiawi dan kuat secara fisik dalam kondisi proses

    4. harus memungkinkan penumpukan cake dan pengeluaran cake secara total dan

    bersih

    5. tidak mahal.

    Dalam industri medium filter yang banyak dipakai adalah kain kanvas. Masing-masing

    jenis kanvas dengan ketebalan dan pola anyaman tertentu juga memiliki kegunaan

    tertentu. Untuk zat cair yang bersifat korosi digunakan medium filter seperti kain wol,

    tenunan logam monel atau baja tahan karat, tenunan gelas, atau kertas. Kain sintesis

    seperti nilon, polipropilena