FILTER PRESS I. Tujuan - Mahasiswa dapat memahami mekanisme proses filtrasi. - Mahasiswa dapat mengoperasikan alat filter press. - Mahasiswa dapat menghitung viskositas umpan dan filtrat. - Mahasiswa dapat mengetahui faktor – faktor yang mempengaruhi proses filtrasi. II. Alat dan Bahan II.1 Alat – alat yang digunakan 1. Seperangkat Filter Press 1 set 2. Ember 15 liter 1 buah 3. Piknometer 1 buah 4. Stopwatch 1 buah 5. Viskometer 1 buah II.2 Bahan – bahan yang digunakan 1. Air Kapur 2. Air Bersih 3. Aquadest III. Dasar Teori Untuk memisahkan partikel padat dari suatu larutan suspensi atau slurry dapat dilakukan dengan cara filtrasi, diantaranya dengan menggunakan Filter Press. Filter press terdiri dari seperangkat pinggan atau lempeng (plate) yang dirancang untuk memberikan sederetan ruang dimana zat padat dapat ditahan. Lempeng (plate) itu ditutup dengan medium filter atau kanvas. Slurry umpan masuk ke dalam masing – masing komponen tersebut menggunakan tekanan, cairannya lewat melalui kanvas dan keluar melalui pipa pengeluaran dan meninggalkan zat padat basah didalam ruang itu. Pinggan yang digunakan berbentuk plate dan frame (pinggan dan bingkai). Pinggan disusun silih berganti, diletakkan secara vertikal pada rak logam dan kain dipasang menutupi setiap bingkai dan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
FILTER PRESS
I. Tujuan - Mahasiswa dapat memahami mekanisme proses filtrasi.- Mahasiswa dapat mengoperasikan alat filter press.- Mahasiswa dapat menghitung viskositas umpan dan filtrat.- Mahasiswa dapat mengetahui faktor – faktor yang mempengaruhi proses filtrasi.
II. Alat dan BahanII.1 Alat – alat yang digunakan
1. Seperangkat Filter Press 1 set2. Ember 15 liter 1 buah3. Piknometer 1 buah4. Stopwatch 1 buah5. Viskometer 1 buah
II.2 Bahan – bahan yang digunakan1. Air Kapur2. Air Bersih3. Aquadest
III. Dasar TeoriUntuk memisahkan partikel padat dari suatu larutan suspensi atau slurry dapat
dilakukan dengan cara filtrasi, diantaranya dengan menggunakan Filter Press. Filter press terdiri dari seperangkat pinggan atau lempeng (plate) yang dirancang untuk memberikan sederetan ruang dimana zat padat dapat ditahan. Lempeng (plate) itu ditutup dengan medium filter atau kanvas. Slurry umpan masuk ke dalam masing – masing komponen tersebut menggunakan tekanan, cairannya lewat melalui kanvas dan keluar melalui pipa pengeluaran dan meninggalkan zat padat basah didalam ruang itu. Pinggan yang digunakan berbentuk plate dan frame (pinggan dan bingkai). Pinggan disusun silih berganti, diletakkan secara vertikal pada rak logam dan kain dipasang menutupi setiap bingkai dan dirapatkan dengan bantuan skrup atau ram hidrolik. Slurry mengalir melalui saluran yang terpasang memanjang pada salah satu sudut rakitan, dan dari bidang ini melalui saluran tambahan mengalir ke dalam masing – masing bingkai. Disini zat padat itu dapat ditahan pada permukaan plate, filtratnya akan menembus kain filter melalui alur pada muka pinggan, sampai keluar dari filter press. Slurry umpan dipompakan dari tangki pada tekanan 3 – 10 atm. Operasi filtrasi berlangsung hingga tidak ada lagi zat cair yang keluar dan tekanan filtrasi akan naik dengan tajam. Hal ini dapat terjadi bila bingkai sudah penuh dengan zat padat sehingga slurry tidak dapat lewat lagi. Proses selanjutnya
adalah pencucian dengan cara mengalirkan cairan pencuci untuk membersihkan zat padat agar hasil yang didapat lebih murni.
Persamaan Umum FiltrasiLaju alir filtrasi dapat ditentukan dari persamaan dasar :
Dimana : A = Luas area dari zat padat yang tertahan (cake)P = Perbedaan tekanan sepanjang cakeL = Tebal cakeμ = Viskositas fluidar = Tahanan jenis (spesifik kristal) dari fluida
Selama proses berlangsung, tebal cake akan bertambah dan laju filtrasi akan menurun, atau dapat juga dikatakan pertambahan volume cake sebanding dengan pertambahan volume filtrat.
LA = V atau ................................................................................. (2)LA = kV ............................................................................................ (3)
Dimana : K = Konstanta pembanding V = Volume filtrat
Pada saat T = 0, maka v = 0 sehingga integral persamaan (5) adalah
vdv= A2r dtr k
V 2=2 A2
r kt
Persamaan diatas mengasumsikan bahwa resistensi terhadap aliran adalah hanya disebabkan oleh lapisan homogen dari cake dengan tebal. Dalam praktek resistensi
terhadap aliran dapat disebabkan oleh lapisan homogen cake itu sendiri dan kain atau kertas saringnya, sehingga didapat persamaan yang baru :
A ∆ P ................................................................................
(10)
Plot tv
vs V didapat slope r μk
2 A2∆ P , intercept
r p L¿
A ∆ P
Nilai r didapat dari slope dan L¿ dari intercept.
IV. Prosedur Kerja 4.1 Pembuatan Larutan Umpan
1. Memasukkan 120 liter larutan suspensi kapur 5 % berat ke dalam tangki berpengaduk.2. Menghidupkan motor pengaduk.
4.2 Persiapan Alat1. Memasang kain filter ke frame dari alat.2. Merapatkan skrup dengan putaran manual.3. Memeriksa sambungan pipa – pipa, tangki, pompa unit alat dan alat buangan.
4.3 Pelaksanaan Praktikum1. Menghidupkan motor pompa.2. Mengatur aliran masuk pada tekanan tertentu.3. Mencatat waktu setiap satu liter (dan kelipatannya) filtrat yang didapat.4. Menghentikan proses setelah ± 20 liter.
5. Membuka plate dan frame.6. Mengambil kain filtrat dengan hati – hati, ukur setelah cake.7. Mencatat hasil data.
6 πrv=⌈ (4,1228 × 10−3 kg )−(1,8889 ×10−3kg ) ×9,81 m /s2⌉
6 (3,14 )(0,00765 m)(0,0075ms)
= 20,26 kg/ms
= 20.260grms
cp¿ = 13,61 lbm/fts
Viskositas filtrat
mo =ρ filtrat ×V bola
= (1000 kg/m3) (1,874 x 10-6 m3)
= 1,874 x 10-3 kg
v = st=0,12 m
13 s = 0,0092 m/s
Maka, μ=(m−mo ) g
6 πrv=⌈ (4,1228 × 10−3 kg )−(1,874 ×10−3 kg ) × 9,81m / s2 ⌉
6 (3,14 )(0,00765 m)(0,0092ms)
= 16,59 kg/ms
= 16.590grms
cp¿ = 11,15 lbm/fts
c. Luas Cake pada tekanan 1 bar
∆ P=1×̄100 kpa
1 ¿̄ ×1 atm
101,3 kpa×
14,7 lbf /m2
1 atm×
1¿2
6,945× 10−3 ft2 ¿
= 2089, 27 lbf/ft2
L x A = V
Maka, A= 20,8
=2,5 cm2×1 ft2
(30,48 cm2)=0,082 ft2
C = 1,67 lb/ft3
gc = 32,174 lbmft/s2lbf dengan µ = 11,15 lbm/fts
Dari grafik didapatkan persamaan ∆ t∆ v
=15,38 x−18
kp=15,38sL2 ×( 1 L
10−3m )2
×( 1m3,28 ft )
6
=12351,3 s/ ft6
B=18sL
×( 1 L10−3 m)×( 1m
3,28 ft )3
=510,1 s / ft2
α=A2 . (−∆ P ) . gc . kp
c .μ
¿(0,082 ft¿¿2) .(2089,27
lbf
ft2 ) .(32,174 lbm . ft /s2. lbf ) .(12351,3
s
ft6 )
(1,67lbft3 ) .(510,1
sft3 )
¿
= 79.919,79 ft/lbm
Rm=A . (−∆ P ) . gc . B
μ
= (0,082 ft¿¿2) .(2089,27
lbf
ft2 ).(32,174 lbm . ft /s2. lbf ) .(510,1
s
ft3 )
11,15 lbm / ft . s¿
= 252.170,29 ft−1
VII. Analisa Percobaan
Berdasarkan percobaan dapat dianalisa bahwa filter press merupakan salah satu alat yang terdiri dari seperangkat pinggan atau lempeng. Mekanisme kerja alat ini ialah dengan memanfaatkan adanya tekanan, dimana umpan masuk ke dalam masing-maing komponen menggunakan tekanan, cairan lewat melalui kanvas dan keluar melalui pipa pengeluaran dan meninggalkan zat padat basah.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses filrasi pada filter press diantaranya pemasangan plat-plat lempeng yang harus disusun dengan benar dan rapat. Hal ini dikarenakan agar cake yang terbentuk tidak hancur dan mencegah kebocoran. Hal lain yang menjadi faktor ialah tebal cake, semakin tebal cake maka cairan yang lewat akan semakin jernih karena pori-pori cake semakin rapat. Tebal cake yang didapat pada saat percobaan yaitu 0,8 cm. Waktu juga mempengaruhi, semakin lama proeses filtrasi berlangung maka hail yang didapat juga akan semakin jernih. Selain itu laju alir juga mempengaruhi proses filtrasi pada filter press.
Semakin jernih cairan yang dihasilkan, maka semakin sedikit zat terlarut yang terdapat dalam filtrat. Hal ini dpat dilihat dari viskositas filtrat yang didapatkan yaitu 16,59 kg/ms. Sedangkan viskositas umpan adalah 20,26 kg/ms (lebih besar). Selain itu, densitas filtrat sebesar 1 gr/ml lebih kecil dibandingkan densitas umpan yaitu 1,008 gr/ml. Ini membuktikann bahwa kualitas air yang dihasilkan dari proses filtrasi lebih baik.
VIII. Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
Filter press bekerja dengan memanfaatkan tekanan. Faktor-faktor yang mempengaruhi filter press diantaranya adalah cara pemasangan
plat lempeng yang harus benar dan rapat, tebal cake, dan waktu filtrasi. Semakin lama waktu penyaringan maka semakin tebal endapan dan menyebabkan
semakin jernih filtrat yang dihasilkan. Tebal cake yang dihasilkan sebesar 0,8 cm Viskositas feed = 20,26 kg/ms = 13,61 lbm/fts Viskositas filtrat = 16,59 kg/ms = 11,15 lbm/fts Densitas feed = 1,008 gr/ml = 1,008.103 kg/m3
Densitas filtrat = 1 gr/ml = 1000 kg/m3
DAFTAR PUSTAKA
Ir.Fadarina,M.T. 2013. Penuntun Praktikum Satuan Operasi 2. Palembang : Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
Proses filtrasi merupakan suatu metode pemisahan partikel padatan tersuspensi dalam sebuah campuran tertentu dengan melewatkan campuran tersebut pada suatu medium filter yang memiliki pori-pori dengan ukuran tertentu. Proses pemisahan dengan filtrasi dapat dilakukan karena memiliki driving force yaitu perbedaan tekanan antara tekanan di dalam tangki dengan tekanan ruangan. Perbedaan tekanan ini akan mendorong campuran tersebut melewati lapisan medium filter sehingga padatannya akan tertahan pada medium filter. Pelaksanaan praktikum filtrasi ini bertujuan untuk menentukan besarnya tahanan bahan jeans dan katun sebagai medium penyaring, menentukan tahanan spesifik cake, dan menentukan parameter uji t-test antara tahanan medium jeans dan katun.
Percobaan filtrasi ini dilaksanakan dengan menggunakan alat filtrasi tipe plate and frame filter press. Slurry berupa campuran CaCO3 dan air dengan konsentrasi sebesar 2% berat CaCO3 dengan perbedaan tekanan sebesar 2 psi. Percobaan dilakukan dengan memvariasikan dua jenis medium filter, yaitu bahan jeans dan katun. Masing-masing variasi dilakukan sebanyak tiga kali (triplo) sehingga percobaan ini secara keseluruhan dilakukan dengan 6 run. Variabel yang diukur selama proses adalah waktu penampungan akumulasi filtrat yang diukur setiap penampungan 500 ml filtrat sampai kecepatan akumulasi filtrat relatif konstan dan massa cake baik pada keadaan basah, maupun kering.
Hasil dari percobaan ini adalah nilai tahanan spesifik cake (α) dan nilai tahanan medium penyaring, baik jeans maupun katun (Rm). Tahanan bahan jeans ternyata lebih besar daripada bahan katun. Nilai tahanan rata-rata bahan jeans adalah sebesar 1,376 x1010 m-1, sedangkan bahan katun sebesar 1,099 x1010 m-1. Hasil uji t-test membuktikan nilai hambatan bahan jeans dan katun berbeda secara bermakna.
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.
Alat 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 suspensi relatif kecil dibandingkan zat cairnya.
1. Open Delivery Filter pressSaluran untuk slurry dan wash (pencuci) melalui satu saluran masuk dan
tiap plateuntuk saluran cairannya.
2. Closed Delivery Filter PressMemiliki beberapa saluran slurry dan wash water. Umpan slurry masuk melalui lubang
saluran masuk. Filter clothterletak 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 olehslurry dan lama kelamaan umpan akan berhenti mengalir. Jika hal ini terjadi maka clothharus segera dicuci. Pencucian ini dilakukan dengan menyalurkan air bersih ke dalam platedan keluar
melalui frame. Hal ini merupakan kebaikan dari proses filtrasi (Closed delivery). Berdasarkan kompresibilitasnya cake (slurry yang menempel pada cloth) dibagi menjadi dua, yakni :
a. 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.
b. 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.
Pencucian/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 darifilter 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.
MESIN PRES BERSARINGAN (FILTER PRESS). 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 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 banyak 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.