Peralatan Proses Filtrasi Konvensional

Peralatan Proses Filtrasi Konvensional

Oleh : Rahmawati Dwi Utami / 12915 / 18

 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 yang akan terbentuk relatif

kering. Alat ini tidak dapat digunakan untuk bahan-bahan yang beracun dan berbahaya. 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 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.

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, jenis ini hanya membutuhkan area yang sempit untuk

menempatkannya, tetapi ruang harus cukup tinggi untuk 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. 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.

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. 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. 

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 sewaktuwaktu 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.

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, dacron juga tahan secara kimia.

 Bahan Aditif untuk Proses Filtrasi

 Zat padat yang lembek atau sangat halus, yang membentuk cake yang rapat dan

impermeabel akan segera menyumbat medium filtrasi yang cukup halus untuk menahannya.

Untuk menyaring bahan padat seperti itu porositas cake harus ditingkatkan Bahan Aditif

untuk Proses Filtrasi. agar cairan tersebut dapat lewat dengan  laju yang cukup. Hal ini

dilakukan dengan menambah bahan aditif filtrasi (filter aid) seeprti tanah diatom, silika,

perlit, selulosa kayu yang dimurnikan, atau bahan-bahan padat lain yang tidak bereaksi.

Penambahan itu dilakukan terhadap slurry  umpan sebelum dilakukan filtrasi. Dalam filter

batch lapisan filter aid  biasanya tipis, sedangkan pada filter kontinu lapisan ini biasanya tebal

dan bagian atasnya terkikis bersama zat padat yang tertahan filter oleh pisau kikis, sehingga

menghasilkan permukaan filtrasi yang baru. Penggunaan lapisan pendahuluan ini biasanya

dapat mencegah tersumbatnya medium filter sehingga dihasilkan filtrat yang jernih. 

.Filter Batch Berdasarkan Tekanan

 Filter tekanan dapat memberikan perbedaan tekanan yang cukup besar melintas

septum sehingga menghasilkan filtrasi yang cukup cepat dengan zat cair viskos atau zat padat

halus. Filter tekanan yang umum adalah filter press dan shell-and-leaf filter.

Filter Press

Filter ini terdiri dari seperangkat lempengan yang dirancang untuk memberi sederetan

kompartemen untuk pengumpulan zat padat. Lempengan tersebut ditutup dengan medium

filter seperti kanvas.  Slurry  umpan masuk ke dalam masing-masing lempengan dan medium

filternya dengan tekanan, cairannya lewat melalui kanvas dan keluar melalui pipa keluaran

dan meninggalkan zat padat basah di antara lempengan tersebut.

Lempengan  press  yang digunakan ada yang berbentuk bujur sangkar atau  lingkaran,

ada yang terletak vertikal dan horisontal. Tetapi umumnya lempengan untuk zat padat itu

dirancang dengan membuat tekukan pada permukaan lempeng, atau dalam bentuk  plate-and-

frame.  Pada desain   plate and frame  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 di atas permukaan pelat. Cairan mengalir menembus kain filter, melalui alur atau

gelombang pada permukaan lempeng, sampai keluar press filter tersebut. 

 Sesudah filter tersebut dirakit,  slurry  dimasukkan dari pompa atau tangki pendorong

pada tekanan 3 sampai 10 atm. Filtrasi lalu diteruskan sampai tidak ada lagi zat cair yang

keluar dan tekanan filtrasi naik secara signifikan. Hal ini terjadi bila bingkai sudah penuh

dengan zat padat sehinggga slury tidak dapat masuk lagi. Filter itu disebut jammed. Setelah

itu, cairan pencuci dapat dialirkan untuk membersihkan zat padat dari bahan-bahan pengotor

yang dapat larut. Cake tersebut kemudian ditutup dengan uap atau udara untuk membuang

sisa zat cair tersebut sebanyak-banyaknya. Filter itu lalu dibongkar, cake padatnya

dikeluarkan dari medium filter sehingga jatuh ke konveyor menuju tempat penyimpanan.

Pada kebanyakan press filter, operasi tersebut berlangsung secara otomatis.

Sampai  cake  bersih, proses pencucian memakan waktu beberapa jam karena cairan

pencuci cenderung mengikuti jalur termudah dan melangkahi bagian-bagian cake yang

terjejal rapat. Jika  cake tidak terlalu rapat, sebagian besar cairan pencuci tidak efektif

membersihkan  cake. Jika diinginkan pencucian  sampai benar-benar bersih, biasanya dibuat

sluury lagi dengan cake yang belum tercuci sempurna. Pencucian lebih lanjut dapat

menggunakan zat cair pencuci dalam kuantitas besar dan menyaringnya kembali dengan 

shell-and-leaf filter  sehingga memungkinkan pencucian yang lebih efektif dari pada plate

and frame filter.

Shell-and-leaf Filter

Shell-and-leaf Filter memiliki beberapa keuntungan, antara lain:

1. dapat digunakan untuk proses filtrasi tekanan tinggi 

2. tenaga manusia yang diperlukan sedikit

3. hasil pencucian cake lebih efektif

Salah satu model  Shell-and-leaf Filter  adalah tangki horisontal s. Seperangkat

lempengan disusun  pada suatu rak yang dapat ditarik keluar. Pada waktu operasi,

lempengan-lempengan itu terletak di dalam selongsong yang tertutup. Umpan masuk melalui

sisi tangkai, filtrat lewat melalui daun dan keluar melalui sistem pipa pembuangan. 

Press Filter Continue

Filter ini biasanya memerlukan banyak tenaga manusia untuk operasinya. Untuk

mengatasinya digunakan tekanan vakum. Namun filter vakum juga terkadang kurang

ekonomis pada zat padat yang sangat halus, tekanan uap zat cair tinggi, viskositas lebih dari 1

cP, atau bila zat cair berupa larutan jenuh yang akan mengkristal.

 Daftar Pustaka

1. Larian, M.G., Fundamentals of Chemical Engineering Operations, Prentice Hall Inc., 1958, pp. 585

2. Geankoplis, C.j.,  Transport Process and Unit Operations,  2nd Edition, Allyn and Bacon Inc., Boston, 1993

3. Mc Cabe, W.L., Unit Operation of Chemical Engineering, 5rd Edition, McGraw-Hill Book Co., Singapore, 1993,

pp. 309-369.