Kinerja Flotasi Kolom Multifase Rejim Gelembung Untuk Proses Deinking Ikhwan Pramuaji, Yazid Bindar Seminar Teknologi Pulp dan Kertas 2020
Kinerja Flotasi Kolom Multifase Rejim Gelembung Untuk Proses
Deinking
Ikhwan Pramuaji, Yazid Bindar
Seminar Teknologi Pulp dan Kertas 2020
Latar belakang
• Industri kertas di Indonesia➢ Nomor 6 dunia, nomor 4 asia➢ Kebutuhan bahan baku tinggi
• Bahan baku kertas (serat)➢ Serat primer (Virgin pulp)➢ Serat daur ulang
• Kertas bekas→ Pengotor → tinta dll
2
Penghilangan Tinta (Deinking)
• Kertas → buburan
• Buburan kertas bekas yang akan dihilangkan tintanya terdiri : – air (98 – 99%), serat (1 – 2%), filler (0,6%),
tinta dan bahan pengotor yang akan dihilangkan (<0,15%) , serta bahan kimia yang mendukung (<0,1%) (Kemper, 1999).
• Proses penghilangan tinta pada kertas bekas : – penyaringan (sceening), pembersihan
menggunakan sentifugasi (cleaning), flotasi, dan pencucian (washing)
• Efisiensi penghilangan tinta dipengaruhi juga oleh ukuran partikel tintanya
3
Mekanisme Penghilangan Tinta secara flotasi
cetakan.
Penguraian serat
flotasi
Kertas bekas
44
Peralatan Proses Deinking
Jenis alat deinking flotasi (berdasarkan alat deinkingflotasi berdasarkan tipe aerasidan proses pencampurannya)- pencampuran dinamis, - pencampuran statis- pencampuran menggunakan
media porous
Contoh Desain alat flotasi (A) Lamort/Fiberprep, (B) Beloit, (C) Voith Sulzer-Ecocell(D) Black Clawson–IIM Flotator, (E) Kvaerner Hymac (Amand, 1999)
5
Deinking dengan Flotasi Kolom
• Flotasi kolom
– selektifitas yang tinggi, memerlukan area yang lebih sedikit, mengurangi biaya investasi serta produksi dan perawatan (Finch, 1991).
– menurunkan konsumsi energi, volume limbah yang dibuang ke lingkungan proses deinking dapat dikurangi (Chaiarrekij dkk, 2000).
66
Deinking dengan Flotasi Kolom
• Chaiarreikij dkk., 2000 telah melakukan penelitian deinkingcampuran kertas bekas fotokopi dan hasil printer laser dengan menggunakan flotasi kolom
• volume 10 liter dan konsistensi buburan 0,5% – 1,5%. Proses flotasi dilaksanakan 6 – 15 menit pada suhu 40oC menggunakan kecepatan alir udara 6 – 8 liter per menit.
• dibandingkan dengan flotator dengan pengaduk (Degussa cell)
77
Deinking dengan Flotasi Kolom
Waktu
(menit)ca
Kecerahan
(%ISO)
Selisih Kecerahan
(B)
Yield (%)
1. Deinking menggunakan Degussa cell (flotator berpengaduk)
0 76.5 – –
6 80.9 4.4 79.6
9 82.0 5.4 75.6
12 81.8 5.3 74.0
15 81.7 5.2 71.8
2. Flotator kolom Batch
0 76.5
6 80.1 3.6 82.3
3. Flotator kolom kontinyu
0 77.6
6 80.8 3.2 80.8
pengaduk
udara
overflow
Chaiarreikij dkk., 2000 8 8
Deinking dengan Flotasi Kolom
• Beneventi,2006 melakukan penelitian untuk mengetahui kinerja dari flotator kolom kontinyu dengan venturi aerator.
• pengaruh volume flotator, aliran gas, aliran buburan, dan waktu tinggal buih terhadap efisiensi penghilangan tinta serta kehilangan serat dan filler.
• Flotator Beneventi memiliki volume 14,5 L – 24 L dengan sistem kontinyu dengan kecepatan aliran gas dan aliran buburan yang digunakan berturut-turut 4 – 8 liter/menit dan 2 – 4,5 liter/menit.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
4 6 8aliran gas (L/min)
penghilangantinta
kehilangan serat
kehilangan filler
Beneventi,200699
Penelitian sebelumnya
Peneliti kajian Kinerja Hasil Belum dikaji
Chaiarreikij dkk., 2000
• pembandingan flotator kolom dengan flotator dengan pengaduk (Degussa cell),
• konsistensi
kecerahan dan yield
Perbandingan flotator konvensional, flotator kolom batch dan flotator kolom kontinyu :- kecerahan 4,4; 3,6 dan 3,2- yield 79,6%, 82,3% dan
80,8%.
konsistensi 0,5%, 1% dan 1,5%- nilai kecerahan 3,7; 5,4 dan
4,85.
• kinerja konsentrasi tinta residu efektif (effective residual ink concentration, ERIC)
• kehilangan filler
Beneventi, 2006).
pengaruh volume flotator kontinyu, aliran gas, aliran buburan, dan waktu tinggal buih
efisiensi penghilangan tinta, kehilangan serat (fiber loss) dan filler (ash loss).
kecepatan gas dari 4 menjadi 8 liter/menit → penghilangan tinta 75% – 85%. volume flotator dari 14,5 m3
menjadi 24 m3→ penghilangan
tinta dari 72% – 80%.
pengaruhnya terhadap tingkat kecerahan
10 10
Tujuan Penelitian
• Mengetahui pengaruh proses flotasi kolom, antara lain : • kecepatan alir udara • Konsistensi• Waktu flotasi
• Terhadap kinerja deinking :• nilai kecerahan • konsentrasi tinta residu efektif (ERIC) • yield,• kehilangan serat dan• Kehilangan filler
1111
Alat percobaan
Repulper
Flotator • diameter 94 mm • ketinggian 120 cm.
Sparger • diameter 1,27 cm, • panjang 2,54 cm, dan • Diameter lubang 0,5
m • bahan stainless steel.
Kom-
presor
flowmeter
penampung
rangka
sparger
Outlet produk
Kolom flotasi
1212
Alat percobaan
13
alat disintegrasikertas bekas
alat pembuatlembaran kertas
alat pengepresanlembaran
Bahan
• Kertas berkas perkantoran. Kertas bekas dibuat dengan mencetak “contoh cetakan” menggunakan printer laserjet HP 1102. Kertas dipotong ukuran 2 cm x 2 cm.
• NaOH,
• Na2SiO3,
• Asam Oleat,
• H2O2 ,
• CaCl21414
Tahapan percobaan
Disintegrasi
Homogenisasi
Pengujian
Bahan kimia (basis mod)
2% NaOH
2% Na2Si2O3
0,8% Asam Oleat
1% H2O2
air
Kertas bekas
(dipotong 2 cm x 2 cm)
Sampel belum
dideinking, diuji
Kecerahan, ERIC
sebagi control
t = 15 min
c = 4 %
c = divariasikan
t = 60 min
T = 40 oC
T = 40 oC
t = divariasikan
G = divariasikan
air
Dibuat hand sheet
( 5 lembar) diuji
Kecerahan, ERIC
Keterangan :
c = konsistensi buburan
T = suhu
t = waktu
G = laju udara
Udara (G)
Flotasi
Rijek (foam) diambil
untuk diuji Fiber loss,
filler loss
Disintegrasi
Homogenisasi
Flotasi
1515
Variasi Percobaan
• Variasi kecepatan alir udara– 2, 3, dan 4 Liter/menit.
• waktu flotasi– 5, 10 dan 15 menit sedangkan
• konsistensi buburan– 0,8%, 1% dan 1,5%
1616
Pengujian
Lembaran sebelum dan sesudah flotasi
• Derajat kecerahan,
• Konsentrasi tinta residu efektif (ERIC)
Rijek (buih)
• yield,
• kehilangan serat dan
• Kehilangan abu/filler.
1717
Analisis Data
Efisiensi deinking ( ) 100%B
b
BE x
B
=
Selektifitas deinking ( ) 100%E
l
REZ x
F
=
100%s bl
b
F FF x
F
−=
Selektifitas kecerahan ( ) 100%B
l
BZ x
F
=
Efisiensi ) 100%RICRIC
RICo
EE x
E
=
1818
Hasil dan Pembahasan
19
0
10
20
30
40
50
0,5% 1,0% 1,5%
E
RIC
konsistensi buburan
3 L/menit
0
10
20
30
40
0,5% 1,0% 1,5%
ER
IC
konsistensi buburan
4 L/menit
0
10
20
30
40
50
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
ER
IC
konsistensi buburan
kec. alir 2 L/menit
5 menit
10 menit
15 menit
20 20
Pengaruh variabel proses
terhadap penurunan ERIC
flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 30,94 ppm.
Pengaruh variabel proses
terhadapefisiensi ERIC
0%
20%
40%
60%
80%
0,5% 1,5% 2,5%
Efis
ien
si E
RIC
konsistensi buburan
kec. alir 3 L/menit
0%10%20%30%40%50%60%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
Efis
ien
si E
RIC
konsistensi buburan
kec. alir 4 L/menit
0%
20%
40%
60%
80%
0,0% 1,0% 2,0%
Efis
ien
si E
RIC
konsistensi buburan
kec. alir 2 L/menit
5 menit
10 menit
15 menit
2121
flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 38,8%.
Pengaruh variabel proses
terhadapkehilangan serat
0%
5%
10%
15%
20%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
keh
ilan
gan
se
rat
konsistensi buburan
kec. alir 3 L/menit
0%
5%
10%
15%
20%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
keh
ilan
gan
se
rat
konsistensi buburan
kec. alir 4 L/menit
0%
5%
10%
15%
20%
25%
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
keh
ilan
gan
se
rat
konsistensi buburan
kec. alir 2 L/menit
5 menit
10 menit
15 menit
2222
flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 12,3%
Pengaruh variabel proses terhadap
kehilanganabu/filler
0%
20%
40%
60%
80%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
keh
ilan
gan
ab
u
konsistensi buburan
kec. alir 2 L/menit
5 menit
10 menit
15 menit
0%
10%
20%
30%
40%
50%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
keh
ilan
gan
ab
u
konsistensi buburan
kec. alir 3 L/menit
0%
10%
20%
30%
40%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
keh
ilan
gan
ab
u
konsistensi buburan
kec. alir 4 L/menit
2323
flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 33,4%
Pengaruh variabel proses terhadap
Yield
60%65%70%75%80%85%90%95%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
yie
ld
konsistensi buburan
kec. alir 2 L/menit
5 menit
10 menit
15 menit
75%
80%
85%
90%
95%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
yie
ld
konsistensi buburan
kec. alir 3 L/menit
80%
82%
84%
86%
88%
90%
92%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
yie
ld
konsistensi buburan
kec. alir 4 L/menit
2424
Chaiarreikij dkk. (2000) → 82,3% (> 6 L/menit, 6 menit) flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 82,8%,
Pengaruh variabel proses terhadap
B
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
B
Konsistensi buburan
kecepatan alir 2 L/menit
5 menit
10 menit
15 menit
0,0
1,0
2,0
3,0
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
B
Konsistensi buburan
kecepatan alir 3 L/menit
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
B
Konsistensi buburan
kecepatan alir 4 L/menit
2525
• Chaiarreikij dkk. (2000) → 3,7 ; 5,4; dan4,85 berturut turut untuk konsistensi0,5%, 1% dan 1,5%.
• flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 0,11,
Pengaruh variabel proses terhadap
efisiensi deinking
0,0%
2,0%
4,0%
6,0%
8,0%
0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00%
efis
ien
si d
ein
kin
g
konsistensi buburan
kec. alir 2 L/min
5 menit
10 menit
15 menit
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
0,50% 1,00% 1,50% 2,00%
efis
ien
si d
ein
kin
g
konsistensi buburan
kec. alir 3 L/min
0,0%
2,0%
4,0%
6,0%
0,50% 1,00% 1,50% 2,00%
efis
ien
si d
ein
kin
g
konsistensi buburan
kec. alir 4 L/min
2626
Chaiarreikij dkk. (2000) → 4,71% (> 6 L/menit, 6 menit) flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 0,13%,
Pengaruh variabel proses terhadap
selektifitaskecerahan
0%10%20%30%40%50%60%
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%sele
ktif
itas
ke
cera
han
konsistensi buburan
kec. alir 2 L/min
5 menit
10 menit
15 menit
0%
5%
10%
15%
20%
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%sele
ktif
itas
ke
cera
han
konsistensi buburan
kec. alir 3 L/min
0%
10%
20%
30%
40%
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%sele
ktif
itas
ke
cera
han
konsistensi buburan
kec. alir 4 L/min
2727
flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 32,90%.
Pengaruh variabel proses terhadap
selektifitasdeinking
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
sele
ktif
itas
de
inki
ng
konsistensi buburan
kec. alir 2 L/menit
5 menit
10 menit
15 menit
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
sele
ktif
itas
de
inki
ng
konsistensi buburan
kec. alir 3 L/menit
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
sele
ktif
itas
de
inki
ng
konsistensi buburan
kec. alir 4 L/menit
2828
flotator konvensional (1%, 15 menit)→ 0,93%.
Kesimpulan
• Penurunan ERIC tertinggi pada percobaan ini diperoleh padakondisi konsistensi buburan 0,8% dan kecepatan alir udara 2 L/menit selama 15 menit dengan nilai penurunan ERIC sebesar 46,40 ppm.
• Efisiensi ERIC hasil percobaan yang lebih baik diperoleh padakondisi konsistensi 0,8% dan kecepatan alir 2 L/menit danwaktu flotasi 15 menit dengan nilai efisiensi ERIC sebesar 74,86%
• Kehilangan serat terkecil selama proses flotasi padapercobaan ini didapatkan pada konsistensi buburan 1,5% dankecepatan alir 2 L/menit. Kehilangan serat yang diperolehpada kondisi tersebut sebesar 7,37% setelah 5 menit.
2929
Kesimpulan
• Nilai kehilangan abu/filler paling sedikit yang diperoleh dalampercobban ini adalah 12,70% pada proses flotasi 5 menit. Hasil tersebut diperoleh pada konsistensi buburan 1,5% dankecepatan alir 4 L/menit.
• Perolehan yield yang terbaik pada percobaan ini adalahmenggunakan kecepatan alir udara 2 L/menit pada konsistensibuburan 1,5% selama 5 menit. Yield yang diperoleh padakondisi proses flotasi tersebut adalah 89,89%.
• Percobaan menunjukkan bahwa nilai kenaikan kecerahanterbaik diperoleh pada konsistensi buburan 1,5% dankecepatan alir udara sebesar 2 L/menit dengan flotasi selama15 menit yaitu 4,65%.
3030
Kesimpulan
• Efisiensi deinking hasil percobaan yang lebih baik diperolehpada kondisi konsistensi 1,5% dan kecepatan alir 2 L/menitdan waktu flotasi 15 menit dengan nilai efisiensi deinking 5,88%.
• Nilai selektifitas kecerahan tertinggi sebesar 54,03% diperolehpada konsistensi 1,5% dan kecepatan alir udara 2 L/menitselama 15 menit.
• Nilai selektifitas deinking terbaik diperoleh pada konsisikonsistensi buburan 1,5% dan kecepatan aliran 2 L/menitselama 15 menit dengan nilai 4,10%.
3131
Saran
• Disarankan untuk mempelajari penggunaan media porous/sparger yang lebih besar ataumenambah jumlah sparger agar mendapatkankinerja yang lebih baik
3232
Terimakasih
33