Bab Vii Filtrasi .doc

BAB VII FILTRASI (VACUUM FILTER)

7.1

Tujuan Tujuan dari melaksanakan praktikum ini adalah mengerti dan memahami proses filtrasi dengan menggunakan vacuum filter, melakukan percobaan filtrasi menggunakan vacuum filter dengan benar dan aman, serta menghitung kecepatan filtrasi, waktu proses dan volume filtrate yang didapatkan pada filtrasi dengan vacuum filter.

7.2

Tinjauan Pustaka Filtrasi adalah proses pemisahan solid-liquid dengan cara melewatkan liquid melalui

media

berpori

atau

bahan-bahan

berpori

untuk

menyisihkan

atau

menghilangkan sebanyak-banyaknya butiran-butiran halus zat padat tersuspensi dari liquid (Widyastuti, 2011). Filtrasi adalah operasi pemisahan campuran yang heterogen antara fluida dan partikel-partikel padatan oleh media filter yang meloloskan fluida tetapi menahan partikel-partikel padatan, dengan cara melewatkan fluida melalui suatu media penyaring. Hal yang paling penting dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Fluida mengalir melalui media filter karena adanya perbedaan tekanan pada media tersebut. Oleh karena itu, berdasarkan perbedaan tekanan yang digunakan, filter terdiri atas dua macam, yaitu filter yang beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfer di sebelah hulu media filter yang disebabkan oleh adanya gravitasi atau disebut filtrasi gravitasi, dan yang beroperasi dengan tekanan atmosfer di sebelah hulu dan vakum di sebelah hilir atau disebut dengan filtrasi sistem vakum. Filtrasi gravitasi merupakan metode pemisahan yang sederhana, menggunakan polietilen atau corong kaca dan kertas saring. Kertas saring memiliki ukuran pori yang sangat bervariasi dari ukuran pori yang kecil hingga besar untuk memperlambat proses penyaringan yang berlangsung cepat. Proses pemisahan dilakukan berdasarkan gaya gravitasi secara alamiah. Sementara filtrasi vakum dilakukan dengan cara campuran padat-cair dituangkan melalui kertas saring dalam corong Buchner atau corong Hirsch kemudian padatan akan terperangkap dalam kertas saring, sementara cairan ditarik oleh vakum melalui saluran ke dalam labu (Pinalia, 2011).

Gambar VII.1 Filtrasi (vacuum filter)

Filter dapat dikelompokkan menjadi dua golongan : yang pertama adalah filter klarifikasi (clarifying filter) dan filter ampas (cake filter). 1. Filter klarifikasi Filter ini dikenal juga sebagai filter hamparan tebal (deep bed filter), karena partikel-partikel zat padat diperangkap di dalam medium filter dan biasanya tidak ada lapisan zaat padat yang terlihat dari permukaan medium. Filter ini biasanya digunakan untuk memisahkan zat padat yang kuantitasnya kecil dan menghasilkan gas yang bersih atau zat cair yang bening, seperti minuman. Klarifikasi berbeda dengan penapisan karena pori medium filter ini jauh lebih besar dari diameter partikel yang harus dipisahkan. Partikel-partikel itu ditangkap oleh gaya-gaya permukaan dan dibuat tidak bias bergerak di dalam saluran aliran, dan walaupun mengakibatkan diameter efektif saluran itu menjadi lebih kecil, namun biasanya tidak sampai menyebabkan saluran itu buntu.

Gambar VII.2 Deep bed filter

2. Filter Ampas (Cake Filter) Filter ampas digunakan untuk memisahkan zat padat yang kuantitasnya besar dalam bentuk kristal atau lumpur ataupun ampas. Biasanya filter ini diperlengkapi untuk pencucian zat padat dan untuk mengeluarkan sebanyak-banyaknya sisa zat cair dari zat padat itu sebelum zat padat itu dikeluarkan dari filter. Medium filter pada filter ini relatif lebih tipis dibandingkan dengan yang digunakan dalam medium filter klarifikasi. Pada awal filtrasi sebagian partikel padat masuk ke dalam pori medium dan tidak dapat bergerak lagi, tetapi segera setelah itu bahan itu terkumpul pada permukaan septum. Setelah periode pendahuluan yang berlangsung beberapa saat itu, zat padat itulah yang melakukan filtrasi, bukan septum lagi. Ampas itu terlihat mengumpul sampai ketebalan tertentu pada permukaan itu dan harus dikeluarkan secarra berkala atau teratur setelah penggunaan atau sewaktu-waktu dikeluarkan apabila diperlukan (McCabe, 1993).

Gambar VII.3 Cake filter Beberapa tipe peralatan filtrasi. a. Bed filter Bed filter merupakan alat penyaring yang paling sederhana dan murah. Biasanya berupa kolom atau bejana vertical yang dibagian bawahnya diberi pelat berlubang yang diisi filter (penyaring) berupa bahan dan ukuran. Bed filter biasanya digunakan untuk menyaring partikel berukuran kecil yang tersuspensi dalam cairan dengan konsentrasi relatif kecil. Kapasitas alatnya bisa cukup besar, tetapi kecepatan penyaringannya relative lambat. Pengoperasiannya bisa secara gravitasi ataupun dengan penambahan tekanan.

b. Bag filter Bag filter biasanya digunakan untuk menyaring partikel-partikel padat yang tersuspensi dalam udara atau gas. Berupa tas atau karung dari kain, dimana udara yang disaring dihembusakn ke dalam tas/karung tertutup tersebut sehingga partikel padatnya tersaring/tertahan dalam tas, sedangkan udara bersihnya lolos dari saringan menjadi udara bersih. c. Filter press 1. Chamber filter press merupakan jenis filter press yang sederhana. Berupa susunan piringan-piringan berlubang yang dilapis dengan kain filter. Suspensi masuk melalui bagian tengah piringan didistribusikan ke filter-filter, dimana padatannya tertahan pada filter, sedang filtratnya keluar dari bagian tepi piringan. 2. Plate and frame filter press dibagi menjadi beberapa jenis lagi, yaitu ; 

Yang filternya dapat dicuci (washing) tanpa dikeluarkan dari plate dan frame dengan keluaran terbuka (open delivery).



Yang filternya dapat dicuci (washing) tanpa dkeluarkan dari plate dan frame dengan keluaran tertutup (closed delivery).



Yang filternya tidak dapat dicuci (non-washing) tanpa dikeluarkan dari plate dan 7 01 frame dengan keluaran terbuka (open delivery).



Yang filternya tidak dapat dicuci (non-washing) tanpa dikeluarkan dari plate dan frame dengan keluaran tertutup (closed delivery).

Prinsip kerja penyaringannya adalah suspense dimasukkan atau dialirkan melalui saluran masuk (feed channel), didistribusikan ke ruang-ruang pada bagian frame, dan tersaring oleh filter pada bagian plate. Lumpur yang tersaring (cake) menempel pada filter. Sedang filtratnya keluar dari bagian bawah plate. d. Leaf filter adalah jenis alat penyaring yang terbuat dari kolom-kolom berlubang atau kasa baja berbentuk silinder tegak yang dilapis dengan kain filter, yang disusun berderet cukup banyak. Cara kerjanya merupakan dari bag filter.

Proses filtrasi sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor penting, antara lain: a. Beda tekanan antara bagian masuk atau suspense terhadap bagian pengeluaran filtrat atau bagian sisi luar filter. b. Luas penampang permukaan filter. c. Viskositas dari filtrat. d. Tahanan dari lumpur yang menempel pada filter (filter cake). e. Tahanan medium filter dan lapisan awal lumpur pada filter. Filtrasi dengan tekanan konstan memiliki persamaan sebagai berikut.

dalam (s/m6)

dalam (s/m3), (Geankoplis, 1993). 7.3

Metodologi Percobaan Percobaan ini dilakukan untuk memisahkan campuran padat-cair dengan vacuum filter. Isi dari subab ini adalah uraian bahan-bahan dan alat yang digunakan selama praktikum serta diagram prosedur kerja.

7.3.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini dapat dilihat pada Tabel VII.1. Tabel VII.1 Daftar alat dan bahan Alat Beaker glass Kertas saring Neraca analitik Spatula Stopwatch Vacum filter Batang pengaduk Tissue Kaca arloji Wadah penampung air

Bahan Air CaCO3 (kapur)

Stirer 7.3.2 Skema Kerja Prosedur percobaan praktikum Filtrasi adalah sebagai berikut: Memastikan valve dalam keadaan tertutup, melakukan uji kebocoran alat

Menimbang kertas saring sebanyak 2 buah, diberi tanda

Memasangkan 2 kertas saring pada alat filtrasi, pastikan tertutup rapat

Membuat larutan CaCO3 dengan air sesuai variabel

Memasukkan larutan CaCO3 dengan air kedalam tangki berpengaduk

Menyalakan pompa dan membuka valve

Menyalakan stopwatch pada saat tetesan pertama turun mengenai kertas saring

Mencatat volume filtrate dan waktu pengukuran, serta mengamati perubahan tekanan

Mematikan alat, dan mengeringkan kertas saring di oven hingga volume konstan

Menimbang dan mengukur ketebalan cake kemudian mencatat data yang diperoleh Gambar VII.2 Filtrasi dengan vacuum filter

7.4 Hasil dan Pembahasan Percobaan filtrasi ini menggunakan alat vacuum filter yang berfungsi untuk memisahkan campuran padat-cair melalui kertas saring. Filtrasi (vacuum filter) yaitu proses campuran air dan kapur di homogenkan pada tangki berpengaduk, hal ini bertujuan supaya suspensi terus diaduk dan kapur tidak terendapkan, kemudian suspensi akan turun secara gravitasi menuju media filtrasi. Variabel yang digunakan adalah konsentrasi CaCO3 yaitu 0,1% dan 0,5% dengan air 5 liter. Masing-masing berat CaCO3 sebesar 5 gram dan 25 gram. Hasil dari praktikum variabel 0,1% CaCO3 adalah tekanan sebesar 0,2 bar hingga 0,21 bar dalam waktu 9 menit dengan pengamatan setiap tiga menit. Filtrasi dilakukan dalam waktu 10 menit 26 detik dengan volume 5000 ml. Massa cake yang diperoleh sebesar 5,47 gram dan diperoleh densitas sebesar 0,1002 g/ml. Hasil perhitungan dari percobaan variabel 0,1% diperoleh waktu filtrasi sebesar 595 detik dan α m sebesar 564077,1284 m2/kg. Gambar VII.3 menunjukkan bahwa semakin cepat waktu proses filtrasi maka volume yang didapat semakin besar. Sehingga dalam variabel ini diperoleh grafik hubungan waktu per volume dengan volume sebagai berikut:

Gambar VII.3 Kurva hubungan V dengan t/V variabel 1 Hasil dari praktikum variabel 0,5% kapur adalah tekanan adalah 0,12 bar hingga 0,14 bar dalam waktu 21 menit dengan pengamatan setiap tiga menit. Filtrasi dilakukan dalam waktu 21 menit 15 detik dengan volume 5000 ml. Massa cake yang diperoleh

sebesar 25,02 gram. Hasil perhitungan dari percobaan variabel 0,1% diperoleh waktu filtrasi sebesar 17,5 detik dan αm sebesar 3706,009 m2/kg. Gambar VII. menunjukkan bahwa semakin lama waktu proses filtrasi maka semakin lambat volume filtrat yang diperoleh.

Sehingga dalam variabel ini diperoleh grafik hubungan waktu per volume dengan volume sebagai berikut:

Gambar VII.4 Kurva hubungan V dengan t/V variabel 2 Kedua varibel memiliki perbedaan lamanya waktu yang dibutuhkan di dalam proses filtrasi. Tekanan di dalam tabung dan nilai volume tiap waktu mempengaruhi lamanya waktu yang digunakan pada proses filtrasi. Semakin besar tekanan di dalam tabung maka akan semakin besar daya serap ke dalam tabung filtrat sehingga mempercepat proses penyaringan. Semakin besar nilai volume per waktu maka akan semakin cepat pula penyaringan. Semakin lama waktu yang digunakan maka akan semakin kecil nilai volume per waktu atau disebut debit dikarenakan volume dalam tabung campuran semakin berkurang sehingga semakin sedikit volumenya semakin sedikit pula yang dapat terserap le dalam tabung filtrat. 7.5 Kesimpulan Berdasarkan hasil praktikum Filtrasi (Vacuum Filter), maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Semakin besar tekanan dan waktu filtrasi lebih cepat. 2. Semakin tinggi konsentrasi dan semakin besar massa kapur maka akan semakin lama waktu penyaringan.

7.6 Referensi Geankoplis, J. Cristie. 1993. Transport Processes and Unit Operation. United States of America:Pretice-Hall. McCabe, W.L, Smith, J.C, Harriott, P. 1993. Unit Operations of Chemical Engineering Fifth Edition. Singapore. Pinalia, A. 2011. Kajian Metode Filtrasi Gravitasi dan Filtrasi Sistem Vakum Untuk Proses Penyempurnaan Rekristalisasi Amonium Perklorat. Majalah Sains dan Teknologi Dirgantara Vol. 6 No. 3. Widyastuti, S dan Sari, A.S. 2011. Kinerja Pengolahan Air Bersih dengan Proses Filtrasi dalam Mereduksi Kesadahan. Jurnal Teknik Waktu Volume 09 Nomor 01.