LAPORAN PRAKTIKUM PERLAKUAN MEKANIK

FILTER TESTING UNIT

Oleh : Kelompok III

Oleh : Kelompok V

Kelas: 2A - TKPB

Anastasia Natalisa (121424008)

Andri Rismantara (121424009)

Anissa Trisakti S (121424010)

Apit Rian Saputra (121424011)

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. H. Bintang

Iwhan Moehady, M.Sc

Tanggal Praktikum : 11 Maret 2014

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

I. TUJUAN

1. Menghitung tahanan spesifik ampas (α)

2. Menghitung tahanan ampas (Rc)

3. Menghitung tahanan filter medium (Rm)

4. Menghitung laju filtrasi filtrat (dVdt )

5. Menghitung waktu filtrasi selama satu siklus (t)

II. LANDASAN TEORI

II.1 Filtrasi

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu

fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau

septum, yang di atasnya padatan akan terendapkan. Range

filtrasi pada industri 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. Di dalam

industri, kandungan padatan suatu umpan mempunyai range

dari hanya sekedar jejak 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, banyak jenis penyaring

telah dikembangkan, beberapa jenis akan dijelaskan di

bawah ini.

Prinsip filtrasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini

:

Pada awalnya suspensi mengalir melalui medium

filter, filtrat yang dihasilkan mempunyai laju alir besar

tetapi kualitas filtrat tidak begitu jernih. Seiring

dengan terbentuknya cake (padatan tertahan) maka laju

filtrat makin menurun tetapi kualitas filtrat semakin

jernih, hal itu disebabkan cake yang terbentuk berfungsi

juga sebagai penyaring. Lapisan cake yang terbentuk akan

semakin tebal mengakibatkan laju filtrat makin kecil,

oleh karena itu pada ketebalan tertentu harus dilakukan

proses pengambilan cake.

Laju

Waktu

Agar suspensi bisa mengalir melalui medium filter

maka dibutuhkan perbedaan tekanan yang signifikan. Ada

dua cara yang dapat dilakukan : pertama suspensi dipompa

(tekanan fluida sebelum medium filter lebih tinggi) atau

cara kedua ruang filtratnya divakumkan sehingga suspensi

tertarik menuju ruang filtrat melalui medium filter.

II.2 Filter Testing Unit

Salah satu peralatan filtrasi batch yang penting

adalah Filter Testing Unit, yang ditunjukkan oleh gambar,

terdiri dari frame berisi filter media (filter cloth).

Filter Testing Unit bergantung pada luas filter dan

tekanan vakum yang digunakan. Umpan slurry di pompa

dengan pompa peristaltik dan dialirkan melalui filter

dalam tangki yang di vakum dan padatan menempel pada

media filter. Satu siklus proses filtrasi sudah selesai,

apabila pori-pori media filter pada frame sudah penuh

(tertutup) oleh padatan.

II.3 Dasar teori Proses Filtrasi Batch pada Tekanan

Konstan

dtdV

=μαCsA2 (−∆P )

V+μRm

A (−∆P )=Kp+B

(SI) (2-1)

Dimana : Kp dalam (s/m6) (SI) dan B dalam (s/m3) (SI)

Kp= μαCsA2 (−∆P)

(SI) (2-2)

B=μRm

A(−∆P)

(SI) (2-3)

Keterangan :

t = waktu filtrasi ( s )

V = volume filtrat yang dihasilkan saat t ( m3 )

= koefisien tahanan cake (m/kg)

Rm = koefisien medium filter ( m-1)

μ = viskositas filtrat (Pa s atau kg/m s )

A = luas total medium filter ( m2)

ΔP = perbedaan tekanan ( N/ m2 atau kg/m s2 )

Cs = konsentrasi slurry ( kg/m3 )

Grafik hubungan ∆t/∆V terhadap V rata-rata

dtdV

(sm3 )

Slope =

Kp

Untuk tekanan konstan, α konstan dan cake yang tidak

dapat dimampatkan (incompressible), maka variabelnya

hanya V dan t, sehingga integrasi :

∫0

t

dt=∫0

V

(Kp.V+B )dV

(2-4)

t=Kp2V2+B.V

(2-5)

tV

=Kp2V+B

(2-6)

II.4 Laju Filtrasi (dVdt)

Variabel-variabel yang mempengaruhi laju filtrasi :

Perbedaan Tekanan aliran umpan masuk dan tekanan

filtrat keluar (-∆P)

Viskositas cairan (µ)

Luas media filter / frame (A)

Tahanan cake (Rc) dan tahanan medium filter (Rm)

Laju Filtrasi :

dVdt

=A (−∆P)

(Rc+Rm)μ(2-7)

Volume filtrat

rata-rata

V=V1+V2

2 (m³)

intercep

t =B

III. ALAT DAN BAHAN

3.1 Alat

1. Seperangkat alat filter testing unit

2. Kertas saring

3. Pompa vakum

4. Jangka sorong

5. Stopwatch

6. Ember plastik

7. Gelas Ukur

8. Kertas timbang

9. Neraca teknis

10. Tachometer

3.2 Bahan

1. Air (H2O) 6 liter

2. Kapur (CaCO3) 300 gram

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1) Pembuatan slurry

masukkan6 liter air ke dalam

tangki umpan berpengaduk

masukkan 300 gram kapur dan nyalakan motor pengaduk(± 400-450 rpm)

aduk hingga terbentuk slurry yang homogen

2) Proses dalam Filter Testing Unit

V. PENGOLAHAN DATA

Jari – jari kertas saring = 24cm = 0,24 m

Luas total medium filter = π . r2

= π . (0,24 m)2

= 0,18 m2

Viskositas filtrat air = 1000 kg/m s

Berat tepung = 300 gram = 0,3 kg

Volume air = 6 liter = 0,006 m3

Konsentrasi slurry = 0,3kg0,006m³

= 50 kg / m3

Pasang kertas saring diatas

filter glass, lalu letakkan pada peralatan FTU.

Rapatkan sekrup, periksa sambungan gasket, tangki pengaduk, pompa peristaltik, dan unit penampung.

Pastikan tidak ada kebocoran.

Atur tekanan vakum yang dikehendaki. Hidupkan pompa peristaltik

Catat waktu setiap 0,5 L (dan kelipatannya)

filtrat yang diperoleh.

Buka Filter glass yang dipasang. Hentikan proses filtrasi setelah umpan habis.

Ukur ketebalan cake dan timbang

cake.

Grafik hubungan t/V terhadap V

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.0350

20000

40000

60000

80000

100000f(x) = 2730443.02238373 x + 16775.8580861481R² = 0.686683787549065

Series2 Linear (Series2)

Vol total (m³)

t/V

(s/m

³)

(-∆P)

(bar)

Waktu(s)

Vol

filtrat

(m³)

Vol filtrat

bocor (m³)

Vol total

(m³)

t/V

(s/m³)

0 0 0 0 0

-0.03 302 0.005 0.0045 0.010 31789.47-0.10 1336 0.010 0.0049 0.0149 89664.43-0.12 1855 0.015 0.0051 0.0201 92288.56-0.12 2242 0.020 0.0064 0.0264 84924.24-0.12 2723 0.025 0.0074 0.0324 84043.21

Persamaan grafik t/V vs V pada ∆P tetap → tV

=Kp2V+B

Persamaan grafik t/V vs V

y = 3E+06x + 16776

Slope = Kp2

3x106 = Kp2

Kp = 6x106 s/m6

Intersep (B) = 16776

a. Mencari tahanan spesifik ampas (α)

Pada −∆P=¿ -0,12 bar = 1,2x104 kg/ms2

A2 (−∆P )KpμCs =α

¿¿

233280x104 kgm5s

5x104 kg2m4s

=α

α = 46656 m/kg

Pada −∆P=¿ -0,1 bar = 1x104 kg/ms2

A2 (−∆P )KpμCs =α

¿¿

1944x106 kgm5s

5x104 kg2m4s

=α

α = 38880 m/kg

Pada −∆P=¿ -0,03 bar = 3x103 kg/ms2

A2 (−∆P )KpμCs =α

¿¿

5832x105 kgm5s

5x104 kg2m4s

=α

α = 11664 m/kg

b. Mencari tahanan cake (Rc)

Pada α(-∆P=0,12 ¿̄)= 46656 m/kg

Rc = α.Cs.VA

Rc = 46656 m

kg×50 kg

m3 ×0,0324m3

0,18m2

Rc = 419904 m-1

Pada α(-∆P=0,1 ¿̄)= 38880 m/kg

Rc = α.Cs.VA

Rc = 38880 m

kg×50 kg

m3 ×0,0324m3

0,18m2

Rc = 349920 m-1

Pada α(-∆P=0,03 ¿̄)= 11664 m/kg

Rc = α.Cs.VA

Rc = 11664 m

kg×50 kg

m3 ×0,0324m3

0,18m2

Rc = 104976 m-1

c. Mencari tahanan media filter (Rm) Pada -∆P = -0,12 bar = 0,12x105 kg/ms2

Rm = BA(−∆P)μ

Rm = (16776 s/m3)(0,18 m2)(0,12x105 kg/ms2)

(1x103 kg/ms)

Rm = 36236,16 m-1

Pada -∆P = -0,1 bar = 0,1x105 kg/ms2

Rm = BA(−∆P)μ

Rm = (16776 s/m3)(0,18 m2)(0,1x105 kg/ms2)

(1x103 kg/ms)

Rm = 30196,8 m-1

Pada -∆P = -0,03 bar = 0,03x105 kg/ms2

Rm = BA(−∆P)μ

Rm = (16776 s/m3)(0,18 m2)(0,03x105 kg/ms2)

(1x103 kg/ms)

Rm = 9059,04 m-1

d. Mencari waktu filtrasi

t=Kp2V2+BV

t=6x1062

(0,0324)2+(16776×0,0324 )

t=3149+543,54

t=3692,54s

e. Mencari laju filtrasi

Pada -∆P = -0,12 bar = 0,12x105 kg/ms2

dVdt=

A (−∆P)(Rc+Rm)μ

dVdt=

0,18m2×0,12x105kg/ms2

(419904m−1+36236,16m−1 )1000kg /ms

dVdt=

2160kgm/s2456140160kg /m2s

dVdt=4,735×10−6 m3

s

Pada -∆P = -0,1 bar = 0,1x105 kg/ms2

dVdt=

A (−∆P)(Rc+Rm)μ

dVdt=

0,18m2×0,1x105kg/ms2

(349920m−1+30196,8m−1 )1000kg/ms

dVdt=

1800kgm/s2380116800kg /m2s

dVdt=4,735×10−6 m3

s

Pada -∆P = -0,03 bar = 0,03x105 kg/ms2

dVdt=

A (−∆P)(Rc+Rm)μ

dVdt=

0,18m2×0,03x105kg/ms2

(104976m−1+9059,04m−1 )1000kg/ms

dVdt=

540kgm/s2

114035040kg /m2s

dVdt=4,735×10−6 m3

s

VI. PEMBAHASAN

Pembahasan oleh Anastasia Natalisa (121424008)

Pembahasan oleh Andri Rismantara (121424009)

Pembahasan oleh Anissa Trisakti S (121424010)

Pembahasan oleh Apit Rian Saputra (121424011)

VII. KESIMPULAN

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, Christie.J, 1983, “Transport Process and

Unit Operation”, Ally and Bacon,Inc, United State of

America

http://www.scribd.com/doc/79573617/Filter-Testing-Unit

-∆P

(

kg/m.s2)

Kp B α

( m/kg)

Rc

(m-1)

Rm

( m-1)

Laju

filtrasi

(m3/s)

0,12 x

105

6 x

106

1677

6

46656 419904 36236,1

6

4,735 x

10-6

0,1 x

105

6 x

106

1677

6

38880 349920 30196,8 4,735 x

10-6

0,03 x

105

6 x

106

1677

6

11664 104976 9059,04 4,735 x

10-6