Makalah Otk Mixing.docx

OPERASI TEKNIK KIMIA PLATE AND FRAME FILTER PRESS

Oleh: Chintia Ramadhanti Putri

(1507114946)

Kevin Fernando Pratama

(1507117678)

Septian

(1507115138)

Tiara Diah Yepitaloka

(1507123580)

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2017

ii DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ................................................................................................................. ii BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2

Tujuan ............................................................................................................ 1

BAB II PROSES PRODUKSI 2.1

Pengertian Filtrasi .......................................................................................... 2

2.2

Jenis-jenis Alat Filtrasi .................................................................................. 4

2.3

Plate and Frame Filter .................................................................................... 5

2.4

Pencucian/Washing ........................................................................................ 7

BAB III PENUTUP 3.1

Kesimpulan .................................................................................................... 10

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Proses filtrasi bertujuan memisahkan padatan dari campuran fasa cair dengan driving force perbedaan tekanan sehingga mendorong fasa cair melewati lapisan suport pada medium filter. Pada proses filtrasi, pemisahan padatan akan tertahan pada medium penyaring. Sedangkan fasa cair yang melewati medium filter berupa limbah/hasil sampingnya. Prosedur filtrasi sederhana dapat diterapkan langsung pada benda padat yang bentuknya tetap. Sebaliknya, diperlukan perlakuan-perlakuan khusus sebelum dan sesudah proses filtrasi jika padatan yang akan dipisahkan berupa cairan yang mudah terdeformasi atau berukuran kecil dan relatif sulit diambil dari suspensi cair. Filtrasi sering diterapkan pada proses-proses biologis seperti memisahkan ekstrak juice atau memisahkan mikroorganisme dari medium fermentasinya. Pada proses-proses pemisahan yang sulit, proses filtrasi konvesional harus didukung dengan teknologi lain agar filtrasi lebih praktis, cepat, dan kualitas produk tidak terdegradasi. 1.2 1.

2

Tujuan Mahasiswa dapat memahami tentang salah satu proses pemisahan solid dan liquid yaitu proses filtrasi yang dilandaskan pada prinsip aliran yang melewati unggun berpori. Mahasiswa mengetahui karakteristik filtrasi (penyaringan), khususnya hubungan waktu dengan perolehan filtrate.

2

BAB II ISI 2.1

Pengertian Filtrasi Proses filtrasi merupakan suatu metode pemisahan partikel padatan tersuspensi dalam

sebuah campuran tertentu dengan melewatkan campuran tersebut pada suatu medium filter yang memiliki pori-pori dengan ukuran tertentu. Proses pemisahan dengan filtrasi dapat dilakukan karena memiliki driving force yaitu perbedaan tekanan antara tekanan di dalam tangki dengan tekanan ruangan. Perbedaan tekanan ini akan mendorong campuran tersebut melewati lapisan medium filter sehingga padatannya akan tertahan pada medium filter. Pelaksanaan praktikum filtrasi ini bertujuan untuk menentukan besarnya tahanan bahan jeans dan katun sebagai medium penyaring, menentukan tahanan spesifik cake, dan menentukan parameter uji t-test antara tahanan medium jeans dan katun. Filtrasi adalah pemisahan bahan secara mekanis berdasarkan ukuran partikelnya yang berbeda-beda. Filtrasi diterapkan untuk memisahkan bahan padat dari cairan atau gas, misalnya untuk mendapatkan suatu fraksi padat yang diinginkan atau untuk membuang fraksi padat yang tidak dikehendaki. Dengan kata lain Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, yang di atasnya padatan akan terendapkan. Range filtrasi pada industri mulai dari penyaringan sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya. Suatu saat justru limbah padatnyalah yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang Filtrasi adalah proses penyaringan air melalui media pasir atau bahan sejenis untuk memisahkan partikel flok atau gumpalan yang tidak dapat mengendap, agar diperoleh air yang jernih. Penyaringan adalah pengurangan lumpur tercampur dan partikel koloid dari air limbah dengan melewatkan pada media yang porous. Kedalaman penyaringan menentukan derajat kebersihan air yang disaringnya pada pengolahan air untuk minum. Mekanisme yang dilalui pada filtrasi: a. Air mengalir melalui penyaring glanular. b. Partikel-partikel tertahan di media penyaring. c. Terjadi reaksi-reaksi kimia dan biologis (Envist, 2009).

3 Fluida mengalir melalui media penyaring karena perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. Penyaring dapat beroperasi pada:  Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring,  Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring,  Vakum pada bagian bawah. Tekanan di atas atmosfer dapat dilaksanakan dengan gaya gravitasi pada cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower, atau dengan gaya sentrifugal. Penyaring sentrifugal didiskusikan pada seksi berikutnya pada bab ini. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bisa jadi tidak lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan unggun 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 tunak (steady) atau sebentar-sebentar. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi. Penyaring dibagi ke dalam tiga golongan utama, yaitu penyaring kue (cake), penyaring penjernihan (clarifying), dan penyaring aliran silang (crossflow). Penyaring kue memisahkan padatan dengan jumlah relatif besar sebagai suatu kue kristal atau lumpur. Seringkali penyaring ini dilengkapi peralatan untuk membersihkan kue dan untuk membersihkan cairan dari padatan sebelum dibuang. Penyaring penjernihan membersihkan sejumlah kecil padatan dari suatu gas atau percikan cairan jernih semisal minuman. Partikel padat terperangkap didalam medium penyaring atau di atas permukaan luarnya. Penyaring penjernihan berbeda dengan saringan biasa, yaitu memiliki diameter pori medium penyaring lebih besar dari partikel yang akan disingkirkan. Di dalam penyaring aliran silang, umpan suspensi mengalir dengan tekanan tertentu di atas medium penyaring. Lapisan tipis dari padatan dapat terbentuk di atas medium permukaan, tetapi kecepatan cairan yang tinggi mencegah terbentuknya lapisan. Medium penyaring adalah membran keramik, logam, atau

4 polimer dengan pori yang cukup kecil untuk menahan sebagian besar partikel tersuspensi. Sebagian cairan mengalir melalui medium sebagai filtrat yang jernih, meninggalkan suspensi pekatnya. Pembahasan selanjutnya, suatu penyaring ultra, unit aliran silang berisi membran dengan pori yang sangat kecil, digunakan untuk memisahkan dan memekatkan partikel koloid dan molekul besar. 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 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). 2.2

Jenis- jenis Alat Filtrasi

1. Sand Filter Peralatan filtrasi ini digunakan pada saat dimana sejumlah kecil dari padatan akan dipisahkan dari cairan dalam jumlah besar. Medium filter ini terdiri dari batu kerikil kasar serta pasir halus yang bertindak sebagai medium filter yang sebenarnya. Filtrasi berlangsung sampai endapan partikel dari saringan penyumbat pasir dan laju alirnya menurun.

5

2. Leaf Filter Leaf filter dirancang untuk sejumlah besar slurry dengan pencucian yang lebih efisien. Pada alat filtrasi ini slurry memasuki tangki dan ditekan sehinggga menerobos filter cloth dimana cake akan terdeposit ke sisi luar dari leaf. 3. Plate and Frame Filter Peralatan filter ini terdiri dari plate and frame yang tersusun bersama dengan suatu filter cloth, dimana plate memiliki saluran untuk mengeluarkan cairan filtrate jernih ke masing-masing plate. Umpan slurry dimasukkan melalui saluran menuju frame yang terbuka sehingga slurry tersebut memenuhi frame. Filtrate mengalir di antara cloth dan padatan akan membentuk cake pada bagian frame dari cloth. Filtrat mengalir di antara filter cloth dan permukaan plate menuju saluran pengeluaran. Filtrasi berlangsung sampai frame dipenuhi oleh padatan, kemudian dilakukan pencucian sehingga cake akan meninggalkan plate. Di sinilah terdapat saluran terpisah untuk memasukkan air pencucian cloth pada setiap sistem dari frame dan keluar melalui saluran pembuangan. 4. Continuos Rotary Vacum Drum Filter Jenis ini merupakan peralatan yang berguna untuk penyaringan, pencucian, dan pengeluaran cake dalam urutan yang kontinu. Dimana drum dilengkapi dengan sebuah medium filter serta drum berputar dimana suatu katup otomatias yang berada ditengah membantu menjalankan penyaringan, pencucian, dan pengeluaran cake. 5. Media Filter Media filter untuk filtrasi sering digunakan untuk memisahkan padatan yang akan tersaring dari slurry dan menghasilkan filtrat yang jernih. Porosnya juga tidak mudah tersumbat sehingga laju filtrat cepat. Pada makalah ini akan dibahas lebih mendalam tentang alat filrasi yaitu Plate and Frame Filter. Berikut adalah ulasannya: 2.3

Plate and Frame Filter Sebuah filter terdiri dari sejumlah plat dan bingkai yang dipasang sedemikian rupa

sehingga diantara dua plat terdapat sebuah bingkai yang membentuk sebuah ruang kosong untuk menampung slurry. Plat yang permukaannya beralur-alur yang dibungkus dengan

6 bahan penyaring seperti kain atau kanvas yang diapit oleh bingkai-bingkai memungkinkan proses filtrasi terjadi. Pada masing-masing plat dan bingkai terdapat empat buah lubang yaitu dua lubang lurus dan dua lubang bercabang. Dua buah lubang bercabang pada bagian atas bingkai masingmasingnya diberi lubang untuk slurry masuk ke dalam rongga kosong dan dua buah lubang bercabang pada bagian bawah plat dihubungkan dengan alur-alur permukaan plat untuk mengumpulkan dan mengalirkan filtrat. Dua buah lubang lurus atau tidak bercabang pada bagian atas plat gunanya untuk mendistribusikan slurry ke masing-masing ruang kosong di antara dua buah plat dan satu bingkai. Sedangkan dua buah lubang lurus atau tidak bercabang pada bagian bawah bingkai gunanya untuk mengumpulkan filtrat dari alur-alur permukaan plat-plat yang satu dan lainnya. Jumlah plat dan bingkai yang dipasang dapat disesuaikan dengan jumlah slurry yang akan diolah. Jumlah plat berbanding lurus dengan luas medium filter demikian pula dengan volum filtrat. 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 filterdigunakan 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 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 slurrymasuk 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 makacloth 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 :

7

1. 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. 2. 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 + tw + tp dengan: ts = waktu siklus tf = waktu filtrasi sesungguhnya tw = waktu pencucian tp = waktu bongkar pasang 2.4

Pencucian/Washing 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.

8

Prinsip Kerja Plate and Frame Filter tekanan biasanya tersusun dari pelat-pelat dan bingkai-bingkai. Pada filter ini pelat-pelat dan bingkai-bingkai disusun secara bergantian dengan filter kain dengan arah berkebalikan pada tiap pelat. Pemasangannya dilakukan secara bersamaan sebagai kesatuan gaya mekanik (oleh sekrup / secara hidrolik). Ada beberapa macam tipe bertekanan yang menggunakan pelat dan bingkai. Yang paling sederhana mempunyai salah satu saluran tunggal mengenali suspensi pada pencucian dan pembukaan tunggal pada setiap pelat untuk mangalirkan cairan (pada pengiriman terbuka). Tipe yang lain mempunyai saluran terpisah untuk membedakan suspensi dan air pencucian tetapi ada juga yang menggunakan saluran terpisah untuk memisahkan suspensi dan air pencucian (pada pengiriman tertutup). Saluran ini biasanya terdapat di pojok atau di tengah atau tepat di tengah. Umpan suspensi masuk malalui saluran yang terbentuk dari lubang-lubang pada pojok kanan atas antara pelat dan bingkai. Dari saluran ini, suspensi masuk ke bingkai menuju ruang di antara pelat-pelat. Tekanan pada suspensi diumpankan pada proses penekanan untuk menghasilkan filtrat. Filtrat tersebut menuju ruang-ruang diantara kain dan pelat melalui kain-kain dari kedua sisi pelat ke keluaran yang berupa klep atau menuju saluran kedua yang dibentuk oleh lubang-lubang pada pojok lain dari pelat dan bingkai dengan keluaran yang didukung oleh pelat-pelat tidak oleh bingkai. Baik keluaran melalui saluran atau melalui keran atau klep dan pelat dilubangi atau dibuat dengan filtrat, memasuki keluaran melalui sisi pelat.

9 Padatan dalam suspensi berakumulasi dalam kain pada sisi sebaliknya dari pelat-pelat. Setelah beberapa waktu sebagian kecil ruang diantara pelat tersedia untuk suspensi, dan umpan dimatikan. Jika cake dicuci, fluida pencuci di dalamnya disalurkan ke dalam suspensi atau masukan campuran bi balik suspensi, masuk ke cake kurang lebih dari tengah bingkai, dan lewat menuju pelat pada kedua sisi. Setelah cake dicuci, aliran ini terhenti, gaya yang menahan pelat dilepaskan, pelat dan bingkai terbuka seketika, dan cake dihilangkan atau dibuang ke dalam lubang di bawah penekan. Setelah pembuangan selesai, penekan ditutup lagi dengan memberikan gaya mekanik untuk mengunci pelat dan bingkai bersamaan, dan sebuah siklus baru filtrasi dimulai. Pencucian dapat dikeluarkan terpisah dari filtrat dengan menyediakan kedua keluaran bawah melalui keran dan sebuah saluran terpisah pada pojok lainnya dari pelat. Pencucian sederhana adalah ketika pencucian mengalir melalui cake dengan jalan yang sama seperti filtrat. Ekspresi “trhough washing” atau “every other pelate washing” membutuhkan penggunaan dua tipe pelat yang berbeda. Pelat yang bukan pencuci (satu tombol) dan pelat pencuci (tiga tombol) diisikan dalam penekan diantara bingkai (dua tombol). Umpan memasuki bingkai seperti sebelumnya. Pencucian memasuki setiap pelat dan melewati dua cake pada bingkai di kedua sisi pelat, meninggalkan keran pada pelat bukan pencuci (satu tombol). Metode ini memerlukan klep yang tertutup pada pelat-pelat (tiga tombol) ke dalam masukan pencuci. Semua tipe pelat ini dapat didesain untuk mengoperasikan pada pengiriman tertutup dengan menyediakan saluran ketiga yang dibentuk oleh lubang di sebelah pojok kanan bawah pelat dan bingkai. Empat saluran memungkinkan untuk mengoperasikan dengan menggunakan pengiriman tertutup dengan keluaran terpisah untuk filtrat dan pencucian. Umpan suspensi masuk ke setiap bingkai melalui saluran kanan atas (tidak ada pembukaan dari saluran ini ke pelat manapun). Filtrat meninggalkan setiap pelat menuju saluran kiri bawah bingkai penuh dengan cake. Pencucian masuk melalui saluran kiri atas ke setiap pelat menuju cake ganda di antara bingkai pada sisi lain pelat ini dan keluar melalui saluran kanan bawah pada pelat pengganti (satu tombol). Selama pencucian keran pada filtrat pada keluaran dan masukan pencucian tertutup. Penekan pelat dan bingkai sangat luas digunakan khususnya ketika cake sangat berharga dan ukurannya sangat kecil. Filter yang kontinyu menggantikan penekan pelat dan bingkai untuk banyak operasi berskala besar.

10

BAB III PENUTUP Kesimpulan : 1. Proses filtrasi merupakan suatu metode pemisahan partikel padatan tersuspensi dalam sebuah campuran tertentu dengan melewatkan campuran tersebut pada suatu medium filter yang memiliki pori-pori dengan ukuran tertentu. 2. Plate and Frame Filter adalah sebuah filter terdiri dari sejumlah plat dan bingkai yang dipasang sedemikian rupa sehingga diantara dua plat terdapat sebuah bingkai yang membentuk sebuah ruang kosong untuk menampung slurry. 3. Faktor yang mempengaruhi proses filtrasi : a. Sifat fisik fluida: densitas, viskositas,sifat korosif fluida. b. Keadaan partikel: ukuran,bentuk,dan distribusi partikel. c. Konsentrasi slurry : Laju alir slurry serta Gaya dorong yang diakibatkan oleh gravitasi, beda tekanan, gaya sentrifugal.