Penyaringan Vacum

PENYARINGAN DENGAN METODA VAKUM
Rispiandi, ST
Dianty Rosirda Dewi Kurnia, ST




I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Filtrasi adalah salah satu metoda untuk memisahkan padatan dari larutan suspensi. Dalam hal ini larutan suspensi dialirkan melalui medium filter (medium berpori) sehingga padatan akan tertahan pada permukaan filter sementara filtratnya akan mengalir melalui pori medium filter. Tentu saja kualitas filtrat hasil filtrasi sangat bergantung dari pori medium filter yang dipakai.
Proses filtrasi akan mulai bekerja dengan efisien setelah adanya partikel-partikel yang terkumpul pada medium penyaringnya. Dalam skala kecil, misal di laboratorium, suspensi hanya dituangkan ke kertas saring di atas corong dan gelas beaker. Disini hanya gaya gravitasi bumi yang dipakai. Untuk mempercepat proses biasanya digunakan corong buchner yang menggunakan aliran air untuk menghasilkan vakum.
Dalam skala industri, bentuk-bentuk operasi yang lebih rumit akan dipakai untuk mengatasi jumlah suspensi yang besar dan beraneka ragam. Selama operasi berlangsung, lapisan partikel padat akan terbentuk semakin tebal dan karenanya perlu beda tekanan yang lebih besar serta bentuk modifikasi lainnya untuk mendapatkan laju fitrasi yang tinggi.
Proses filtrasi dipakai mulai dari industri pertambangan sampai industri kimia yang siap pakai. Pada banyak industri, partikel padatannya yang diperlukan, sedangkan untuk pengolahan limbah industri, filtratnya yang harus diambil untuk selanjutnya diolah lagi.

1.2 Tujuan
1. Melakukan proses filtrasi pada tekanan tetap dengan variasi tekanan berbeda-beda
2. Menghitung koefisien tahanan cake dan tahanan medium filter pada tekanan tetap dengan variasi tekanan yang berbeda
3. Menganalisa pengaruh tekanan terhadap kualitas hasil filtrasi










II. LANDASAN TEORI
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. Alat Filter Testing Unit adalah peralatan filtrasi yang menggunakan metode kedua. Metode ini mirip penyaringan dengan corong buchner yang dihubungkan dengan waterjet untuk pemvakuman.



















Pada percobaan penyaringan dengan metoda vakum akan dihitung harga tahanan cake dan tahanan medium filter dari variasi tekanan yang berbeda.

Persamaan yang digunakan untuk kondisi tekanan tetap :

Persamaan tersebut diintegralkan menjadi :



Persamaan 3 disederhanakan menjadi :


grafik t/V terhadap V akan menghasilkan grafik sebagai berikut

t/V


slope = Kp/2


intercept = B

V
Dari persamaan diatas kita dapatkan koefisien tahanan cake
..............(5)
dan koefisien tahanan medium filter
...............(6)

 = o (- ΔP)s………………….. (7)
log  = log o + s log (- ΔP)
Rm = Rmo (- ΔP)n……………… (8)
Log Rm = log Rmo + n log (- ΔP)

Keterangan :
t = waktu filtrasi ( dalam detik [ s ] )
V = volume filtrat yang dihasilkan saat t ( dalam m3 )
 = koefisien tahanan cake ( dalam m/kg)
Rm = koefisien medium filter (dalam m-1)
 = viskositas filtrat (dalam Pa s atau kg/m s )
A = luas total medium filter ( dalam m2)
ΔP = perbedaan tekanan ( dalam N/ m2 atau kg/m s2 )
Cs = konsentrasi slurry ( dalam kg/m3 )

Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan ketika memilih jenis peralatan dan kondisi operasi adalah :
(1) Sifat fluida terutama viskositas, densitas dan sifat korosinya
(2) Keadaan dari partikel padat, ukuran dan bentuk, distribusi ukuran partikel dan karakteristik
(3) konsentrasi partikel padat di suspensi
(4) Jumlah dari seluruh bahan yang akan diproses dan nilainya
(5) Bagian yang akan digunakan (padat, cair, keduanya)
(6) Perlu tidaknya mencuci padatan yang telah tersaring
(7) Kontaminasi yang berpengaruh besar pada produk jika terjadi kontak antara bahan dan peralatan
(8) Ada tidaknya perlakuan lain sebelum proses filtrasi yang akan membantu proses filtrasi tersebut











III PERCOBAAN
3.1 Susunan Alat dan Bahan yang Digunakan
Alat :
(1) Seperangkat alat filter testing unit
(2) Kertas saring
(3) Pompa vakum
(4) Jangka sorong
(5) Stop watch
(6) Ember plastik
(7) Kertas timbang
(8) Neraca teknis

Bahan :
6 lt larutan suspensi dengan konsentrasi tepung tapioka atau CaCO3 3 % untuk satu run percobaan, jumlah suspensi yang disediakan bergantung jumlah percobaan yang akan dilakukan.

Deskripsi Alat :































3.2 Prosedur Kerja
(1) Pasangkan kertas filter di atas alat filter glass (support) kemudian letakkan pada peralatan FTU.
(2) Rapatkan sekrup dengan pemutaran manual, periksa sambungan gasket, tangki pengaduk, pompa peristaltik, dan unit-penampung. Pastikan tidak ada kebocoran.
(3) Atur tekanan vakum yang dikehendaki.
(4) Hidupkan pompa peristaltik.
(5) Catat waktu untuk setiap 0,5 liter (dan kelipatannya) filtrat yang diperoleh.
(6) Hentikan proses filtrasi setelah jumlah filtrat total mencapai 6 liter.
(7) Buka filter glass yang dipasang
(8) Ambil kertas filter dengan hati-hati, ukur luas dan ketebalan cake yang diperoleh
(9) Lakukan perlakuan di atas untuk tekanan yang berbeda.


3.3 Data yang Diambil
Nilai yang diketahui :

Luas total medium filter (A) = Vikositas filtrat air () = Konsentrasi slurry (Cs) = ……. m2
……. Pa.s atau kg/m s
……. kg/m3







Nilai yang di catat selama percobaan :

Volume filtrat (V,m3) Waktu t (s), P=0,1 bar Waktu t (s), P=0,2 bar Waktu t (s), P=0,3 bar Waktu t (s), P=0,4 bar Waktu t (s), P=0,5 bar















IV KESELAMATAN KERJA
(1) Larutan kapur atau tepung tapioka harus segera dibersihkan dari peralatan setelah selesai praktikum karena akan mengotori peralatan terutama pompa. Lapisan kapur yang terbentuk mengakibatkan kemacetan pompa. Bersihkan pula lantai dimana larutan kapur tumpah.
(2) Sebelum suspensi dialirkan, larutan kapur/tepung tapioka diaduk dengan air dalam tangki menggunakan stirrer, ketika pengaduk dinyalakan tubuh terutama tangan jangan masuk.
(3) Gunakan jas lab dan sarung tangan karena kapur akan mengotori pakaian, tangan dan rambut.
(4) Selama bekerja hindari main-main dan senda gurau, lakukan dengan penuh konsentrasi terutama saat membuka dan menutup (penggantian filter) karena peralatan gelas memiliki resiko pecah.
(5) Hati-hati dengan listrik. Hindarkan kontak antara cairan dengan listrik.


V PENGOLAHAN DATA
5.1 Perhitungan ( Gunakan satuan SI)
a. Tentukan harga Kp dan B untuk masing-masing tekanan dengan menggunakan grafik t/V terhadap V.
b. Hitung harga tahanan cake () untuk masing-masing tekanan.
c. Hitung nilai tahanan medium filter (Rm) untuk masing-masing tekanan.
d. Hitung harga o dan s dengan menggunakan grafik log  terhadap log (- ΔP)
e. Hitung harga Rmo dan n dengan menggunakan grafik log Rm terhadap log (- ΔP)



5.2 Penyajian hasil percobaan
a. Anda diminta melakukan tes untuk menentukan diameter medium filter. Diperlukan 100 liter filtrat dalam waktu 1 jam dengan menggunakan tekanan operasi 0,3 bar. Gunakan persamaan yang telah anda terapkan dalam percobaan untuk menentukan diameter medium filter tersebut.
b. Tabelkan harga Kp, B, , Rm, log , log Rm log (- P) kedalam satu tabel.
c. Sajikan grafik hubungan t/V terhadap V, grafik log  terhadap log (- P) dan log Rm terhadap log (- P).

5.3 Hal-hal yang dibahas dalam laporan
a. Pengaruh tekanan terhadap waktu filtrasi
b. Perbandingan nilai harga tahanan cake dan tahanan medium filter dari variasi tekanan yang dilakukan
c. Prinsip kerja filtrasi pada operasi penyaringan metoda vakum


Daftar Pustaka :
1. Geankoplis, Christie.J, 1983, “Transport Process and Unit Operation”, Ally and Bacon,Inc, United State of America
2. Rousseau Ronald W, 1987, “Handbook of Separation Process Technology”, John Willey & Son, Inc, Canada
3. “Perry’s Chemical Engineering Handbook”, 5th ed.
4. Praktikum Unit Operasi, PEDC.