296179_198039_lap. Ftu Kel 2 Tkpb Fix.docx

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 1 SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2018 / 2019

MODUL

: Filter Testing Unit

PEMBIMBING

: Harita Nurwahyu Chamidy, LRSC.,MT

oleh : Devita Utami Mardiani

NIM 171424008

Marissa Silvi Dwi Lestari

NIM 171424018

Muhammad Helldy Rivaldy

NIM 171424022

Kelompok

: 2 (Dua)

Kelas

: 2 TKPB

PROGRAM STUDI D-4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2018

I.

TUJUAN PRAKTIKUM 1. Memahami dan mampu mengoperasikan peralatan Filter Testing Unit. 2. Melakukan proses filtrasi pada tekanan tetap terhadap volume filtrate yang dihasilkan,serta melakukan proses filtrasi pada variasi tekanan lain. 3. Menghitung koefisien tahanan cake (∝) dan tahanan medium (Rm) pada tekanan tetap pada variasi tekanan. 4. Menganalisis pengaruh tekanan terhadap kualitas hasil filtrasi.

II.

DATA PENGAMATAN Luas Total Medium Filter (A)

= 0,0314 m2

Viskositas Filtrat Air (µ)

= 10-3 kg/ms

Konsentrasi Slurry (Cs)

= 2,9 %

Massa CaCO3

= 0,1885 kg

Volume air

= 6,5 L

Cs=0,1885 kg/6,5 L

= 29 kg/m3

Tekanan Vakum (−∆𝑃 , bar) Run 1 = 0,3 bar = 30000 Pa Run 2 = 0,5 bar = 50000 Pa Tabel 2.1. Data Pengamatan Run 1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓)

Run 2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓)

Volume Filtrat (dm3)

Waktu (s)

Volume Filtrat (dm3) Waktu (s)

0,5

107

0,5

102

1,0

100

1,0

100

1,5

110

1,5

105

2,0

108

2,0

102

2,5

122

2,5

110

3,0

124

3,0

117

3,5

116

3,5

113

4,0

134

4,0

124

4,5

142

4,5

133

5,0

147

5,0

138

5,5

163

5,5

142

III.

PENGOLAHAN DATA 3.1 Menghitung harga Kp, B, α, dan Rm Run 1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓)

Run 2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓)

Volume Filtrat (m3)

Waktu (s)

t / V ( s/m3)

Volume Filtrat (m3)

Waktu (s)

t / V ( s/m3)

0,0005

107

214000

0,0005

102

204000

0,001

207

207000

0,001

202

202000

0,0015

317

211333,3

0,0015

307

204666,67

0,002

425

212500

0,002

409

204500

0,0025

547

218800

0,0025

519

207600

0,003

671

223666,67

0,003

636

212000

0,0035

787

224857,143

0,0035

749

214000

0,004

921

230250

0,004

873

218250

0,0045

1063

236222,2

0,0045

1006

223555,56

0,005

1210

242000

0,005

1144

228800

0,0055

1373

249636,36

0,0055

1286

233818,18

Run 1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓)

Grafik t/V terhadap V 260000 250000

t/v (m3)



y = 9E+06x + 195981 R² = 0.9791

240000 230000 220000 210000 200000 0

0.001

0.002

0.003

V

0.004

0.005

0.006

(m3)

1. Persamaan grafik t/V terhadap V pada tekanan ΔP = -0,3 bar 𝑡 𝑉

=

𝐾𝑝 2

𝑉+𝐵

Berdasarkan grafik y = 9E+06x + 195981 Kp = 9 x 106 s/m6 B = 195981 s/m3

2. Menghitung tahanan cake (α) pada tekanan ΔP = -0,3 bar α= α=

𝐴2 𝐾𝑝(−ΔP) µ𝐶𝑠 (0,0314)2 (9 x 106 )(0,3 x 105 ) (10−3 ) 29

α = 9,17962 x 109 m/kg

3. Menghitung tahanan medium filter (Rm) Rm =

BA(−ΔP) µ

(195981)(0,0314)(0,3 x 105 ) Rm = (10−3 ) Rm = 1,846 x 1011 m-1 

Run 2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓)

Grafik t/V terhadap V 240000 235000

y = 7E+06x + 191892 R² = 0.9595

230000

t/v (m3)

225000 220000 215000 210000 205000 200000 195000 0

0.001

0.002

0.003

V

0.004

(m3)

1. Persamaan grafik t/V terhadap V pada tekanan ΔP = -0,5 bar 𝑡 𝑉

=

𝐾𝑝 2

𝑉+𝐵

Berdasarkan grafik y = 9E+06x + 195981 Kp = 7 x 106 s/m6 B = 191892 s/m3

0.005

0.006

2. Menghitung tahanan cake (α) pada tekanan ΔP = -0,3 bar 𝐴2 𝐾𝑝(−ΔP) α= µ𝐶𝑠

α=

(0,0314)2 (7 x 106 )(0,5 x 105 ) (10−3 ) 29

α = 0,189 x 109 m/kg

3. Menghitung tahanan medium filter (Rm) BA(−ΔP) Rm = µ (191892)(0,0314)(0,5 x 105 ) Rm = (10−3 )

Rm = 3,0127 x 1011 m-1 3.2 Nilai αo dan s

Grafik log a terhadap log (-𝛥P) 12 10

log α

8 y = -8.0476x + 46.013 R² = 1

6 4 2 0 4.45

4.5

4.55

4.6

log (-𝛥P)

Persamaan Garis : y = -8.0476x + 46.013 s = -8.0476 log αo = 46.013 10 46.013 = αo αo = 1.0304 x 1046 m/kg α = αo (-𝛥P)s α = 1.0304 x 1046 x (-𝛥P)-8.0476

4.65

4.7

4.75

3.3 Nilai Rmo dan n

Grafik log Rm terhadap log (-𝛥P) 11.5 y = 1.0143x + 6.722 R² = 1

log Rm

11.45 11.4 11.35 11.3 11.25 4.45

4.5

4.55

4.6

4.65

4.7

4.75

log (-𝛥P)

Persamaan garis : y = 1.0143x + 6.722 n = 1.0143 log Rmo = 6.722 106.722 = Rmo Rmo = 5272298.614 m-1 Rm = Rmo (-𝛥P)n Rm = 5272298.614 (-𝛥P)1.0143 IV.

HASIL PENGOLAHAN DATA Run 1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓)

Run 2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓)

−∆ 𝑷

0,3 x 105 Pa

0,5 x 105 Pa

Kp

9 x 106 s/m6

7 x 106 s/m6

B

195981 s/m3

191892 s/m3

𝛂

9,17962 x 109 m/kg

0,189 x 109 m/kg

Rm

1,846 x 1011 m-1

3,0127 x 1011 m-1

log α

9,96

8,27

log Rm

11,266

11,479

log (−∆ 𝑷)

4,48

4,69

PEMBAHASAN Devita Utami Mardiani (171424008) Filtrasi atau penyaringan adalah pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida itu melalui suatu medium penyaring atau septum,dimana zat padat itu bertahan. Operasi filtrasi dijalankan untuk mengambil bahan yang diinginkan yaitu padatannya atau cairannya dan bahkan kedua-duanya. Tujuan pada praktikum filter testing unit ini adalah melakukan proses filtrasi pada tekanan tetap dengan variasi tekanan berbeda-beda, menghitung koefisien tahanan cake dan tahanan medium filter pada tekanan tetap dengan variasi tekanan yang berbeda, dan menganalisa pengaruh terhadap kualitas hasil filtrasi. Filter testing unit atau penyaringan dengan tekanan vakum bekerja berdasarkan prinsip perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan yang terjadi adalah antara tekanan atmosfir di atas medium filter dan tekanan vakum di bawah medium filter. Tekanan atmosfir yang lebih tinggi akan membawa larutan yang akan disaring ke filter, tekanan vakum yang berada di bawah medium filter akan menghisap suspensi sehingga padatannya tertahan pada medium filter, sedangkan airnya akan melewati medium filter sebagai filtrat. Praktikum filter testing unit dilakukan dengan variasi perbedaan tekanan 0,3 bar dan 0,5 bar, untuk mengetahui pengaruhnya terhadap waktu penyaringan. Peningkatan atau perbedaan tekanan ini memang dapat mempercepat waktu filtrasi atau penyaringan yang dibutuhkan tetapi membuat filtrat yang dihasilkan lebih keruh karena tekanan vakum yang besar ini bukan hanya menarik filtrat ke ruang filtrat tetapi padatan pun akan ikut terbawa.

Grafik t/V terhadap V

Grafik t/V terhadap V 240000

t/v (m3)

260000

t/v (m3)

V.

y = 9E+06x + 195981 R² = 0.9791

240000 220000 200000

y = 7E+06x + 191892 R² = 0.9595

220000 200000 180000

0

0.002

V

0.004

0.006

(m3)

Run 1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓)

0

0.002

V

0.004

0.006

(m3)

Run 2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓)

Dari grafik di atas kami dapat mengetahui Kp (slope) dan B (intersep) yang diperoleh dari persamaan linear sehingga kami dapat menghitung koefisien tahanan cake (∝) dan tahanan medium (Rm). Diperoleh data perhitungan sebagai berikut: Run 1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓)

Run 2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓)

−∆ 𝑷

0,3 x 105 Pa

0,5 x 105 Pa

Kp

9 x 106 s/m6

7 x 106 s/m6

B

195981 s/m3

191892 s/m3

𝛂

9,17962 x 109 m/kg

0,189 x 109 m/kg

Rm

1,846 x 1011 m-1

3,0127 x 1011 m-1

log α

9,96

8,27

log Rm

11,266

11,479

log (−∆ 𝑷)

4,48

4,69

Dari hasil perhitungan yang di plotkan pada grafik terlihat semakin besar perbedaan tekanan maka nilai tahanan medium filter (Rm) pun akan semakin besar dan semakin besar perbedaan tekanan maka nilai tahanan cake (α) semakin kecil. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai tahanan cake (α) pada run 1 (-∆P=0,3 bar) sebesar 9,17962 x 109 m/kg, sedangkan nilai tahanan cake (α) pada run 2 (-∆P=0,5 bar) sebesar 0,189 x 109 m/kg. Diperoleh pula nilai tahanan medium filter (Rm) pada run 1 (-∆P=0,3 bar) sebesar 1,846 x 1011 m-1, sedangkan nilai tahanan medium filter (Rm) pada run 2 (-∆P=0,5 bar) sebesar 3,0127 x 1011 m-1. Adapun kesalahan diperoleh dari ketidaktelitian perhitungan, terdapat kebocoran, dan kapur yang mengendap sehingga terjadi penyumbatan. Dari nilai α dan Rm dapat dihitung nilai αo dan s juga Rmo dan n. Nilai αo dan s diperoleh dari grafik log α terhadap log (-∆ P) sedangkan nilai Rmo dan n diperoleh dari grafik log Rm terhadap log (-∆ P). Sehingga dari data tersebut dapat memenuhi persamaan α = αo (𝛥P)s dan persamaan Rm = Rmo (-𝛥P)n. Maka didapat nilai αo = 1.0304 x 1046 m/kg ; s = 8.0476 dan Rmo = 5272298.614 m-1; n = 1.0143

Marissa Silvi Dwi Lestari (171424018) Prinsip kerja dari Filter Testing Unit adalah metode penyaringan menggunakan metode vakum (tekanan). Dari perhitungan diperoleh data sebagai berikut : Run 1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓)

Run 2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓)

−∆ 𝑷

0,3 x 105 Pa

0,5 x 105 Pa

Kp

9 x 106 s/m6

7 x 106 s/m6

B

195981 s/m3

191892 s/m3

𝛂

9,17962 x 109 m/kg

0,189 x 109 m/kg

Rm

1,846 x 1011 m-1

3,0127 x 1011 m-1

log α

9,96

8,27

log Rm

11,266

11,479

log (−∆ 𝑷)

4,48

4,69

Praktikum dilakukan dengan dua run yaitu pada tekanan 0,3 bar dan 0,5 bar. Mula-mula filtrate yang dihasilkan mempunyai laju alir besar tetapi kualitas filtrate kurang jernih pada tiap tekanan. Seiring dengan terbentuknya lapisan cake laju filtrasi semakin menurun tetapi kualitas filtrate semakin jernih. Hal ini disebabkan cake berfungsi sebagai penyaring. Dari data pengamatan diperoleh waktu filtrasi yang semakin cepat dengan semakin besarnya tekanan. Waktu yang diperoleh pada 0,3 bar dan 0,5 bar berturut turut yaitu 163 s dan 142 s. Begitu pun dengan cake dan proses filtrasi semakin cepat dan kulaitas filtrate semakin jernih. Diperoleh nilai α yang semakin turun dan Rm yang semakin naik. Menurut teori, seharusnya nilai α dan Rm semakin naik seiring dengan bertambahnya tekanan. Harga Rm sudah sesuai dengan teori namun tidak untuk α. Hal ini dikarenakan banyak slurry yang tumpah di perbatasan packing dan glass support. Dari nilai α dan Rm dapat dihitung nilai αo dan s juga Rmo dan n. Nilai αo dan s diperoleh dari grafik log α terhadap log (-∆ P) sedangkan nilai Rmo dan n diperoleh dari grafik log Rm terhadap log (-∆ P). Sehingga dari data tersebut dapat memenuhi persamaan α = αo (𝛥P)s dan persamaan Rm = Rmo (-𝛥P)n. Maka didapat nilai αo = 1.0304 x 1046 m/kg ; s = -8.0476 dan Rmo = 5272298.614 m-1; n = 1.0143

Muhammad Helldy Rivaldy (171424022)

Filter Testing Unit (FTU) merupakan salah satu metode yang digunakan untung menyaring suatu campuran hingga dihasilkannya cake pada filter. Praktikum filter testing unit dilakukan dengan variasi perbedaan tekanan

0,3 bar dan 0,5 bar, untuk mengetahui

pengaruhnya terhadap waktu penyaringan. Maka didapatkanlah data seperti berikut

Run 1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓)

Run 2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓)

−∆ 𝑷

0,3 x 105 Pa

0,5 x 105 Pa

Kp

9 x 106 s/m6

7 x 106 s/m6

B

195981 s/m3

191892 s/m3

𝛂

9,17962 x 109 m/kg

0,189 x 109 m/kg

Rm

1,846 x 1011 m-1

3,0127 x 1011 m-1

log α

9,96

8,27

log Rm

11,266

11,479

log (−∆ 𝑷)

4,48

4,69

Hasil yang dapat dilihat adalah bahwa pada awal run cake yang terbentuk masih sedikit, sehingga filtrat kurang jernih. Namun seiring berjalannya run berikutnya ketika cake yang terbentuk mulai banyak, filtrat mulai jernih. Karena semakin banyak cake yang menempel pada penyaring menyebabkan filtrat lebih tersaring secara optimal. Namun pada cake yang tebal akan memperlambat laju air nya. Dari tabel pengamatan maka dapat diambil simpulan bahwa nilai Rm semakin naik seiring dengan bertambahnya tekanan operasi. Pada run ke-1 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟑 𝒃𝒂𝒓) Rm= 1,846 x 1011 m-1 dan pada run ke-2 (−∆𝑷 = 𝟎, 𝟓 𝒃𝒂𝒓) Rm= 3,0127 x 1011 m-1. Banyak nya slurry yang tumpah

menyebabkan

data

pengamatan

menjadi

tidak

sesuai

dengan

teori.

VI.

KESIMPULAN 1. Prinsip kerja Filter Testing Unit adalah ruang filtrate divakumkan sehingga suspense tertarik menuju ruang filtrate melalui medium filter. 2. Semakin besar tekanan vakum maka semakin cepat proses filtrasi dan kualitas filtrate semakin jernih. 3. 𝛥P (bar)

α (m/kg)

Rm (m-1)

0.3

9.17962 x 109

1.846 x 1011

0.5

9

0.189 x 10

11

3.0127 x 10

αo(m/kg)

Rmo (m-1)

1.0304 x 1046

5272298.614