Laporan Filtrasi Pagi.docx

LAPORAN PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA FILTRASI

Disusun Oleh : Diah Novitasari

201610235006

Kelompok 1 : 1. Ade Dwi Saputra

201510235002

2. Agus Piana

201610235026

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BHAYANGKARA JAKARTA RAYA 2018

DAFTAR ISI BAB I ........................................................................................................................................ 1 PENDAHULUAN .................................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................................ 1 1.2 Tujuan ............................................................................................................................. 1 1.3 Sasaran ............................................................................................................................ 2 BAB II....................................................................................................................................... 3 DASAR TEORI ........................................................................................................................ 3 2.1 Pengertian Filtrasi ........................................................................................................... 3 2.2 Macam – macam Skala Filtrasi ...................................................................................... 3 2.3 Faktor – faktor yang mempengaruhi Filtrasi.................................................................. 4 2.4 Prinsip Kerja Filtrasi ....................................................................................................... 5 BAB III ..................................................................................................................................... 8 METODELOGI PERCOBAAN ............................................................................................... 8 3.1 Perangkat dan Alat ukur.................................................................................................. 8 3.2 Bahan .............................................................................................................................. 8 3.3 Prosedur percobaan ......................................................................................................... 8 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 10 4.1 Hasil .............................................................................................................................. 10 4.2 Grafik ............................................................................................................................ 11 4.3 Perhitungan ................................................................................................................... 11 4.4 Pembahasan................................................................................................................... 12 Bab V ...................................................................................................................................... 13 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................................... 13 5.1 Kesimpulan ................................................................................................................... 13 5.2 Saran ............................................................................................................................. 13 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 14

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Proses Filtrasi merupakan proses pemisahan padatan dari campuran fasa cair dengan driving gorce berupa perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan tersebut menyebabkan fasa cair melewati medium filter sedangkan padatan akan tertinggal pada medium filter. Filtrasi banyak digunakan dalam prosesproses industri seperti industri makanan-minuman yang menggunakan filtrasi untuk memisahkan produk makanan dan minuman yang diinginkan, maupun pada industri lainnya sebagai proses pengolahan air bersih atau limbah. Dalam keberjalanannya, proses filtrasi akan menghasilkan “cake” padatan yang terbentuk pada media filter seiring dengan bertambahnya waktu. Cake pada media tersebut akan terus terakumulasi dan memberikan hambatan/tahanan lain pada proses filtrasi yang perlu diperhitungkan selain hambatan dari media. Untuk itu, sekarang ini telah banyak modifikasi pada teknologi filtrasi yang diterapkan di industri kimia untuk memperbaiki sifat dan karakteristik fisika dan kimiawi cake yang terakumulasi, salah satunya adalah dengan menggunakan filter aid. Metode filtrasi konvensional mudah untuk dipelajari dalam melihat resistansi spesifik medium maupun resistansi cake yang terakumulasi. Praktikum ini akan dilakukan menggunakan salah satu metode filtrasi konfensional yaitu metode plate and frame filter press. Filter terdiri atas plate and frame yang tersusun secara selang-seling, dimana frame dipisahkan dari plate dengan menggunakan filter cloth (media penyaring). Penempatan plate and frame harus tepat dan rapat untuk mencegah kebocoran dalam proses filtrasi. Oleh karena itu, plate and frame yang digunakan dipress menggunakan putaran hidrolik manual untuk memastikan kerapatan. Slurry padatan yang ingin dipisahkan didorong menggunakan udara tekan memasuki lubang pada frame-frame yang kemudian tersaring pada media filter pada jalan keluarnya. Slurry yang tertinggal dalam ruang penyaringan antara media filter pada frame akan menjadi cake sedangkan fasa cair yang telah bersih akan keluar melewati media filter.

1.2 Tujuan Tujuan Praktikum melakukan percobaan filtrasi adalah sebagai berikut : 1. Praktikan mengetahui karakteristik filtrasi (penyaringan), khususnya hubungan waktu dengan perolehan filtrat.

1

2. Praktikan memahami tahanan/ hambatan yang terdapat pada medium filter maupun cake pada operasi penyaringan.

1.3 Sasaran Berkenaan dengan tujuan praktikum, praktikan diharapkan dapat : 1. Menentukan persamaan penyaringan pada tekanan tetap. 2. Menghitung tahanan medium penyaring dan tahanan spesifik padatan saring. 3. Menentukan pengaruh tekanan terhadaptahana spesifik padatan.

2

BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Filtrasi Filtrasi adalah suatu operasi pemisahan campuran antara padatan dan cairan dengan melewatkan umpan (padatan + cairan) melalui medium penyaring. Proses filtarsi banyak dilakukan di industri, misalnya pada pemurnian air minum, pemisahan kristal-kristal garam dari cairan induknya, pabrik-kertas dan lain-lain. Untuk semua proses filtrasi, umpan mengalir disebabkan adanya tenaga dorong berupa beda tekanan, sebagai contoh adalah akibat gravitasi atau tenaga putar. Secara umum filtrasi dilakukan bila jumlah padatan dalam suspensi relatif lebih kecil dibandingkan zat cairnya.

2.2 Macam – macam Skala Filtrasi a. Filtrasi Skala Laboratorium. Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat yang tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan corong gelas dan kertas saring dan hasil saringan disebut filtrat.

b. Filtrasi Skala Industri Sebelum peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya penyaring tidak berfungsi secara optimum. Fluida mengalir melalui media penyaring karena adanya perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. penyaring dilakukan agar dapat beroperasi pada: 1. Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring 2. Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring 3. Dan vakum pada bagian bawah Tekanan di atas atmosfer dapat dilakukan dengan gaya gravitasi pada cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower,atau dengan gaya sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring

3

bias jadi tidak lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan menggunakan partikel kasar seperti pasir.

Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran cairan kristal kasar,penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair. Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring terus-menerus (steady) atau hanya sebagian. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinyu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan yang terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.

2.3 Faktor – faktor yang mempengaruhi Filtrasi 1. Debit filtrasi (dimana debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien.) 2. Konsentrasi (konsentrasi sangat memepengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi air yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari media ata akan jadi clogging) 3. Temperature (adanya perubahan suhu dari air yang akan di filtrasi,akan menyebabkan massa jenis , viscositas akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan memepengaruhi daya tarik menarik dianatara partikel halus, sehingga terjaid perbedaan dalam ukuran besar partikel yang akan disaring. 4. Kedalaman media,ukuran dan material(pemilihan media dan ukuran merupakan keputusan penting dalam perencanaan bangunan filter. Tebal tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring. Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi,tetapi membutuhkan waktu pengaliran yang lama) 5. Tinggi muka air di atas media dan kehilangan tekanan (keadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau laju 4

filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi di atas media akan meningkatkan daya tekan air untuk masuk ke dalam pori. Dengan muka pori yang tinggi akan meningkatnkan laju filtrasi).

2.4 Prinsip Kerja Filtrasi Menurut prinsip kerjanya filtrasi dapat dibedakan atas beberapa cara, yaitu: a. Pressure Filtration Filtrasi yang dilakukan dengan menggunakan tekanan. b. Gravity Filtration Filtrasi yang cairannya mengalir karena gaya berat. c. Vacum Filtration Filtrasi dengan cairan yang mengalir karena prinsip hampa udara (penghisapan). GRAVITY FILTER Penyaringan secara gravitasi merupakan cara yang tertua yang dilakukan untuk memurnikan suatu suspensi. Gambar di bawah ini secara luas telah digunakan seperti pemurnian melalui sandfilter. Gambar 1. Penyaringan secara gravitasi

FLATE AND FRAME FILTER 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 suspense relatif kecil dibandingkan zat cairnya. 1. Open Delivery Filter press

5

Saluran untuk slurry dan wash (pencuci) melalui satu saluran masuk dan tiap plate untuk saluran cairannya. 2. Closed Delivery Filter Press Memiliki beberapa saluran slurry dan wash water. Umpan slurry masuk melalui lubang saluran masuk. Filter cloth terletak 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 oleh slurry dan lama kelamaan umpan akan berhenti mengalir. Jika hal ini terjadi maka cloth harus segera dicuci. Pencucian ini dilakukan dengan menyalurkan air bersih ke dalam plate dan 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 cake Cake 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 cake Cake 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, yang merupakan : ts = tf + t w + tp dengan: ts = waktu siklus tf = waktu filtrasi sesungguhnya tw = waktu pencucian tp = waktu bongkar pasang Pencucian/Washing

6

Optimasi 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 dari filter 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. ROTARY DISK VACUM FILTER Rotary disk vacum filter ini digunakan operasi dalam skala besar serta proses kontinu. Media filter dapat berupa kain (cloth), kertas, media poros dan lain-lain. Pemiliham media filter ini didasarkan atas kemampuan untuk memisahkan padatan, memiliki kekuatan, inert terhadap bahan kimia dan juga dari segi ekonominya. Prinsip kerja : Slurry yang akan disaring menempati suatu tempat (basin). Leaf dicelupkan ke slurry dan mengumpulkan cake-nya pada premukaan leaf (filtrat tidak). Filtrat keluar melalui saluran keluar utama. Cake dibawa sampai ke bagian atas. Beberapa jenis lainnya: 1. Horizontal rotary vacuum filter 2. Horizontal leaf filter 3. Vertical leaf filter

7

BAB III METODELOGI PERCOBAAN 3.1 Perangkat dan Alat ukur a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.

Perangkat dan alat ukur yang digunakan pada percobaan ini adalah : Tangki Penampung campuran padatan yang dilengkapi pengaduk Pompa alat filtrasi pelat (plate filtration unit) Viskometer piknometer Timbangan skala kasar (ketelitian hingga 1 g) Timbangan skala halus (ketelitian hingga 0.001 g) Gelas ukur Termometer Cawan uap oven

3.2 Bahan a. Slurry Tepung terigu b. Pewarna c. Air bersih

3.3 Prosedur percobaan a. Persiapan percobaan - Pembuatan slurry tepung terigu Suspensi tepung terigu dibuat dengan melarutkan sejumlah tepung terigu ke dalam air sesuai dengan konsentrasi yang diinginkan. Missalkan 2% berat tepung terigu dalam 20% air dan 2 gram pewarna (hitung kebutuhan tepung dengan rumus % berat). Suspensi kemudian dimasukkan ke dalam tangki penampung dan siap untuk digunakan sebagai umpan proses filtrasi. - Persiapan alat filtrasi Pertama-tama, media filter dipasang pada plate yang akan digunakan. Beberapa plate dapat digunakan secara seri untuk menyaring suspensi yang sudah disediakan. Plate dengan media filter kemudian dirapatkan dan ditekan dengan memutar batang ulir. Pemeriksaan perlu dilakukan untuk memeriksa agar tidak ada medium yang terlipat. Medium yang terlipat dapat menyebabkan kebocoran saat operasi filtrasi dilaksanakan.

8

Udara tekan disiapkan dengan menjalankan kompresor. Tekanan udara di dalam tabung kompresor harus cukup tinggi sehingga dapat menggerakkan pompa diafragma. Biasanya kompresor memiliki saklar otomatis yang akan terbuka (off) pada saat tekanan di dalam tabung sudah cukup tinggi, dan tertutup (on) pada saat tekanan dalam tabung cukup rendah. b. Percobaan Filtrasi Percobaan filtrasi dilaksanakan sebagai berikut: 1. Pompa peristaltik dijalankan dan kerangan umpan diatur hingga mencapai tekanan yang diinginkan (proses filtrasi pada tekanan tetap). Aktifkan pengukur waktu (stopwatch). Filtrat yang dihasilkan ditampung pada wadah dengan volum tertentu. 2. Atur kran, kran recycle terbuka dan kran umpan filter press tertutup. 3. Nyalakan pompa. 4. Tunggu satu menit (agar larutan slurry homogen). 5. Buka kran umpan dan filter. 6. Tampung filtrat setiap 15 detik dan ukur volume filtratnya. 7. Ulangi langkah 6 sampai terjadi penurunan volume yang drastis c. Menentukan viskositas slurry 1. Isi viskosimeter dengan cairan sampai pada ketinggian tertentu (missal titik a) 2. Hisap cairan dengan menggunakan selang sampai pada titik tertentu. 3. Hidupkan stopwatch tepat saat cairan melewati titik b sampai titik a. 4. Catat waktu tempuh. 5. Hitung viskositas cairan dengan rumus diatas. d. Membuat Larutan Seri 1. Ambil 10 ml slurry sebelum opersi filtrasi dilakukan. 2. Encerkan 2 kali (tambah air hingga 20 ml). 3. Ambil 10 ml dari larutan langkah 2. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga warnanya sama dengan hasil akhir operasi pencucian. 5. Catat berapa kali pengencerannya.

9

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil 

      



Sampel Umpan : - Air = 20 ℓ (20000 ml) - Tepung Terigu = 400 gr - Pewarna Bubuk = 2 gr Frame Kosong Kering = 52 gr Frame Cake Basah = 260 gr Frame Cake Kering = 179 gr Volume Air = 9320 ml Kadar Air = 891 ml Piknometer kosong 10ml - Piknometer + umpan = 1,00 Pengenceran : Pengenceran 10ml 1 2 3 4 5 6 7

Keterangan Sangat Keruh Masih Keruh Keruh Keruh Keruh Sedikit mirip dengan fitrat jernih (sama dengan fitrat)

Setiap 15 detik No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

t 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

V 940 820 760 690 510 540 530 480 520 470 460 420

10

13 14 15 16 17 18 19 20

195 210 225 240 255 270 285 300

430 400 300 310 260 200 150 130

4.2 Grafik

Volume(V)

Karakteristik Filtrasi 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

y = -2.3358x + 833.89 R² = 0.9205

0

50

100

150

200

Waktu(t)

4.3 Perhitungan 









Cake Basah (Frame cake basah – Frame) x Jumlah Frame = 260 gr – 52 gr = 208 gr x 11 = Cake Kering (Frame cake kering – Frame) x Jumlah air = 179 gr – 52 gr = 127 gr Kadar Air Cake Basah – Cake Kering = 2288 gr – 1397 gr = 891 gr = 891 ml Volume Akhir Volume air + Jumlah kadar air = 9320 ml + 891 ml = 10211 ml Total air yang hilang

11

250

300

350

Volume awal – Volume akhir = 20000 ml – 10211 ml = 9789 ml

4.4 Pembahasan a. Dari table pengenceran dapat diketahui bahwa untuk menjernihkan sampel awal dengan 10 ml air sebanyak 7 kali. b. Pada grafik dapat diketahui bahwa semakin lama waktu yang terhitung, maka semakin sedikit volume filtrat yang dihasilkan.

12

Bab V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Adapun dari praktikum filtrasi yang sudah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa : 1. Filtrasi adalah suatu proses pemisahan zat padat dari zat cair dari suatu slurry dengan menggunakan media porous, yang meneruskan zat cairnya serta menahan padatannya sehingga zat padat tersebut bekerja sebagai media porous yang baru. 2. Faktor – faktor yang mempengaruhi Filtrasi adalah : Debit filtrasi, Konsentrasi, dan Temperature. 3. Semaki lama waktu yang terhitung, maka semakin sedikit volume filtrat yang di dapat.

5.2 Saran Saran ketika ingin melakukan praktikum filtrasi ada beberapa yang harus di perhatikan diantaranya : memilih bahan baku sesuai spesifikasi filtrasinya.

13

DAFTAR PUSTAKA https://www.academia.edu/6299037/MODUL_1.04_FILTRASI_LABORATORI UM_OPERASI_TEKNIK_KIMIA_JURUSAN_TEKNIK_KIMIA_UNIVERSIT AS_SULTAN_AGENG_TIRTAYASA

https://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/24/filtrasi-dan-aplikasinyadalam-industri

14