Tugas Unit Operasi Ii.docx

TUGAS UNIT OPERASI II

FILTRASI

Disusun oleh : Wina Lestari Asih

NIM. 21030117120066

Arin Widya Saputri

NIM 21030117130148

Asiyah Fakhrunnisa

NIM 21030117130164

Yura Amalia Diamantini

NIM 21030117140010

Nurul Latifah

NIM 21030117130095

Muhammad Fahmi Zakaria

NIM 21030117130097

Khoirul Ma’arif

NIM 21030117130099

Rifqi Maulana Adiasa

NIM 21030117140021

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2019

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang hingga saat ini masih memberikan nikmat iman dan kesehatan, sehingga dapat menyelesaikan Makalah Filtrasi ini dengan tepat waktu. Dalam menyusun makalah ini, tentunya banyak sekali hambatan yang telah dirasakan, oleh sebab itu diucapkan terimakasih kepada Bapak Ir. Slamet Priyanto, M.T selaku dosen pengampu materi kuliah UO 2 : Mekanika Fluida dan teman-teman yang telah membantu baik dalam segi waktu maupun motivasi. Makalah Filtrasi ini merupakan salah satu tugas mata kuliah UO 2 : Mekanika Fluida di program studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro. Disadari bahwa pada makalah ini dapat ditemukan banyak sekali kekurangan serta jauh dari kesempurnaan. Oleh sebab itu, diharapkan kritik dan saran yang membangun. Semoga makalah ini turut memperkaya wawasan mengenai filtrasi serta bisa menambah pengetahuan dan pengalaman para pembaca.

Semarang, 26 Maret 2019

Penulis

2

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 4 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 4 1.3 Tujuan Makalah ................................................................................... 4 1.4 Manfaat Makalah ................................................................................. 5 BAB II PERMASALAHAN TENTANG FILTRASI DALAM INDUSTRI KIMIA 2.1 Pemilihan Jenis Alat Filtrasi ...................................................................... 6 2.2 Debit Filtrasi .............................................................................................. 6 2.3 Proses Perawatan dan Pembuangan Limbah Hasil Filtrasi ........................ 6 2.4 Pencemaran Udara pada Pabrik Semen ..................................................... 7 2.5 Persamaan Filtrasi pada Filtrasi Tekanan Konstan .................................... 7 BAB III SOLUSI TERHADAP PERMASALAHAN YANG ADA 3.1 Jenis Alat Filtrasi Sesuai Kebutuhan ......................................................... 8 3.2 Debit Filtrasi .............................................................................................. 11 3.3 Perawatan Alat Filtrasi ............................................................................... 13 3.4 Alat Dedusting untuk Mengurangi Pencemaran Udara ............................. 13 3.5 Penyelesaian Soal Tentang Filtrasi ............................................................ 14 BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan ................................................................................................ 15 4.2 Saran .......................................................................................................... 15 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 16

3

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, yang di atasnya padatan akan terendapkan. Filtrasi adalah suatu operasi atau proses dimana campuran heterogen antara fluida dan partikel-partikel padatan dipisahkan oleh media filter yang meloloskan fluida tetapi menahan partikel padatan. Filtrasi adalah pemisahan koloid atau partikel padat dari fluida dengan menggunakan media penyaringan atau saringan. Penggunaan filtrasi sangat luas di dunia industri antara lain di indrustri pengolahan air, menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen dan pengotor pada air suntik injeksi dan obat obat injeksi, dan membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada industri gula dan untuk memurnikan bahan-bahan obat dari partikel dan bahan yang tidak diinginkan sehingga dapat menjamin hasil akhir dari suatu produk obat yang berkualitas dan sesuai syarat yang ditentukan. Karena banyak digunakan dalam industri kimia, tentu terdapat permasalahan yang dihadapi yang berhubungan dengan filtrasi. Oleh karena itu permasalahan tersebut harus memiliki penyelesaian yang tepat sehingga industri kimia menjadi tidak terganggu. 1.2 Rumusan Masalah Melalui makalah ini akan dicari permasalahan dalam industri kimia dan penyelesaiannya mengenai filtrasi. 1.3 Tujuan Makalah 1. Mengetahui permasalahan dalam industri kimia yang berhubungan dengan filtrasi. 2. Mengetahui cara penyelesaian dari permasalahan dalam industri kimia yang berhubungan dengan filtrasi.

4

1.4 Manfaat Makalah 1. Mahasiswa dapat mengetahui permasalahan dalam industri kimia yang berhubungan dengan filtrasi. 2 Mahasiswa dapat mengetahui cara penyelesaian dari permasalahan dalam industri kimia yang berhubungan dengan filtrasi.

5

BAB II PERMASALAHAN TENTANG FILTRASI DALAM INDUSTRI KIMIA 2.1 Pemilihan Jenis Alat Filtrasi Di dunia ini, ada berbagai macam alat filtrasi. Alat filtrasi tersebut diciptakan untuk memenuhi kebutuhan masing masing pabrik dalam industri kimia. Kesalahan pemilihan alat filtrasi akan mengakibatkan membeludaknya biaya produksi serta produk yang dihasilkan berkurang kualitasnya. 2.2 Debit Filtrasi Saat proses Filtrasi, debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien. Selain itu, pada unit filtrasi yang menggunakan bakteri untuk memisahkan patogen, debit air yang cepat menyebabkan lapisan bakteri yang berguna untuk menghilangkan patogen terrsebut tidak akan terbentuk sebaik apa yang terjadi saat debitnya lambat. sehingga membutuhkan proses desinfeksi yang lebih intensif. Sementara itu, jika debit filtrasi yang digunakan terlalu lambat, maka diperlukan ruang / wadah penampung yang cukup luas dan proses yang diperlukan menjadi lebih lama. 2.3 Proses Perawatan dan Pembuangan Limbah Hasil Filtrasi Perawatan filtrasi harus dirawat secara kontinu agar umur pakai peralatan menjadi lebih panjang. Selain itu, unit filtrasi yang tidak dibersihkan akan menyumbat pori pori media sehingga proses filtrasi menjadi tidak berjalan secara lancar. Namun, perawatan yang terlalu sering mengakibatkan biaya yang dikeluarkan akan semakin besar. Dalam proses filtrasi, perawatan yang dilakukan tidak boleh secara sembarangan. Karena hal hal tersebut akan mengakibatkan alat filtrasi menjadi rusak atau kehilangan performanya. Pembuangan limbah yang tersaring pada proses filtrasi pun tidak boleh sembarangan. Pembuangan tersebut diperhatikan berdasarkan jenis limbah yang ada di alat filtrasi.

6

2.4 Pencemaran Udara pada Pabrik Semen Salah satu pencemar udara yang ada di pabrik semen adalah debu. Debu yang dihasilkan dari pembuatan semen sangat banyak. Debu yang tidak terkontrol akan menimbulkan berbagai permasalahan yaitu pencemaran lingkungan. Maka untuk mengendalikan debu yang dihasilkan dari proses pembuatan semen dibutuhkan alat dedusting atau dust collector. 2.5 Persamaan Filtrasi pada Filtrasi Tekanan Konstan Persamaan dasar laju filtrasi pada proses batch

7

BAB III SOLUSI TERHADAP PERMASALAHAN YANG ADA 3.1 Jenis Alat Filtrasi Sesuai Kebutuhan Berdasarkan gaya pendorong aliran, filter dapat di klasifikasikan sebagai berikut: 1.

Penyaring gaya berat (gravity filters) Gravitasi

adalah

sistem

pengaliran

air

dari

sumber

ke

tempat reservoir dengan cara memanfaatkan energi potensial gravitasi yang dimiliki air akibat perbedaan ketinggian lokasi sumber dengan lokasi reservoir.

Gambar 3.1 Penyaring Gaya Berat 2.

Penyaring tekanan (pressure filters) Suatu mesin pres bersaringan berisi satu set plat yang didesain untuk menyediakan serangkaian ruang atau kompartemen yang didalamnya padatan dikumpulkan. Plat-plat tersebut dilingkupi medium penyaring seperti kanvas. Lumpur dapat mencapai tiap-tiap kompartemen dengan tekanan tertentu; cairan melalui kanvas dan keluar ke pipa pembuangan, meninggalkan padatan cake basah dibelakangnya.

8

Gambar 3.2 Penyaring Tekanan 3.

Penyaring vakum (vacuum filters) Filtrasi Vakum dilakukan dengan cara campuran padat-cair dilewatkan melalui sebuah filter. Sementara itu, cairan ditarik menggunakan sebuah vakum melalui sebuah saluran.

Gambar 3.3 Penyaring Vakum 4.

Penyaring sentrifugal (centrifugal filters)

Gambar 3.4 Penyaring Sentrifugal 9

Padatan yang membentuk cake berpori dapat dipisahkan dari cairan dengan penyaringan yang berputar. Umpan dimasukkan ke dalam keranjang berputar yang memiliki dinding bercelah atau berlubang yang disampuli suatu medium penyaring seperti kanvas atau kain logam. Tekanan yang dihasilkan dari gaya sentrifugal memaksa cairan melewati medium penyaring, meninggalkan padatannya. Jika umpan yang masuk keranjang dihentikan dan padatan cake diputar untuk waktu yang singkat, kebanyakan cairan residu di dalam cake mengalirkan partikel sehingga padatan lebih kering daripada hal yang sama untuk mesin pres bersaringan (filter press) atau penyaring vakum (vacuum filter). Jenis-jenis filter, yaitu : 1.

Cake Filtration (Penyaring Cake) Penyaring cake memisahkan padatan dengan jumlah relatif besar sebagai suatu cake kristal atau lumpur. Seringkali penyaring ini dilengkapi peralatan untuk membersihkan cake dan untuk membersihkan cairan dari padatan sebelum dibuang.

Gambar 3.5 Penyaring cake 2.

Clarifying Filtration (Penyaring Penjernihan) Penyaring penjernihan membersihkan sejumlah kecil padatan dari suatu gas atau percikan cairan jernih semisal minuman. Partikel padat terperangkap di dalam medium penyaring. Penyaring penjernihan berbeda dengan saringan biasa, yaitu memiliki diameter pori medium penyaring lebih besar dari partikel yang akan disingkirkan. Gambar 3.6 Penyaring penjernihan

10

3.

Crossflow Filtration (Penyaring Aliran Silang) 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 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.

Gambar 3.7 Crossflow Filtration 3.2 Debit filtrasi Untuk mengatasi masalah debit filtrasi, industri biasanya menggunakan unit filtrasi sesuai dengan kebutuhan masing masing. Ada 2 jenis alat filtrasi berdasarkan cepat lambatnya proses filtrasi bekerja. 1.

Filter Pasir Cepat Filter Pasir Cepat memiliki kecepatan filtrasi antara 4 sampai 21 m/jam. Metode filtrasi dengan filter air cepat harus didahului dengan pengolahan pendahuluan berupa koagulasi-flokulasi untuk menurunkan

11

tingkat kekeruhan. Efisiensi pada filtrasi ini mecapai 90-98%. Media pasir yang digunakan berukuran >0,55 mm, dengan ketebalan lapisan pasir 60-70 cm. Ukuran bed filter (wadah media filter) kecil sekitar 40400 m2. Metoda pembersihan filter ini dengan cara backwash yaitu dengan mengalirkan air bersih (yang sudah tersaring) secara berbalik dari arah produksinya. Sedimentasi yang terjadi akan menutupi pori media sehingga

menimbulkan

kondisi

clogging

atau

tersumbat.

Dengan backwash, sedimentasi akan terangkat ke permukaan filter dan terbuang. Berdasarkan alirannya, filter dibedakan menjadi: a. aliran downflow (ke bawah), b. aliran upflow (ke atas), c. aliran horizontal. Berdasarkan sistem pengalirannya, dibedakan menjadi: a. Pengaliran dengan gravitasi (gravity filter) b. Pengaliran dengan tekanan (pressure filter) 2.

Filter Pasir Lambat Filter pasir lambat yaitu filter pasir yang mempunyai kecepatan lambat sekitar 0,1-0,4 m/jam karena kerapatan pori media yang lebih rapat. Ukuran media yang digunakan adalah 0,15-0,35 mm dengan ketebalan media pasir 90-110 cm. Ukuran bed besar sekitar 2000 m 2. Tidak memerlukan pengolahan pendahuluan untuk jenis filter ini. Pencucian dilakukan dengan cara mengambil lapisan teratas filter dan dilakukan pencucian. Filter run-nya adalah 20-60 hari. Metode pasir lambat adalah metode yang efektif untuk mengurangi kekeruhan dibawah 50 NTU, bahan organik dan organisme patogen. Pemilihan kedua filtrasi diatas berdasarkan kebutuhan masing masing. Apalagi filtrasi yang diinginkan tersebut.

3.3 Perawatan Alat Filtrasi

12

Perawatan alat filtrasi harus dirawat secara kontinyu agar umur pakai peralatan menjadi lebih panjang. Langkah-langkah perawatan sebagai berikut : 1. Media penyaring dibersihkan dengan diblower menggunakan udara sehingga partikel-partikel yang ada di pori-pori penyaring tidak menempel lagi. 2. Kantong penyaring untuk pembersih gas juga dibersihkan dari media padatan atau partikel. 3. Penyaring bercangkang dan berdaun juga dibersihkan dari debu dan karat sehingga media penyaringan tersebut akan bekerja secara optimum. Pada proses filtrasi yang memisahkan padatan, Padatan dalam suspensi akan berakumulasi dalam filter. Setelah beberapa waktu, padatan tersebut harus dicuci dan dibuang agar tidak menutup pori pori filter. Waktu pencucian dan metode pencucian disesuaikan dengan jenis filter yang digunakan. Saat proses pencucian, umpan harus dimatikan sementara. 3.4 Alat Dedusting untuk Mengurangi Pencemaran Udara Bag filter merupakan alat dedusting (pengumpul debu) yang sering digunakan di pabrik semen. Di PT Holcim Indonesia Tbk, banyak bag filter yang digunakan untuk proses dedusting. Bag filter merupakan alat dedusting yang paling efektif dari beberapa jenis dust collector. Bag filter dapat menyaring 99% debu halus yang bercampur udara panas. Efisiensi bag filter yang tinggi disebabkan oleh media yang digunakan untuk menangkap debu. Prinsip kerja dari bag filter yaitu bag filter sistem atau Dust Collector system merupakan suatu kesatuan yang terdiri dari ducting, bag filter dan blower. Fungsi blower adalah menghisap partikel atau debu yang dihasilkan dari proses produksi. Partikel debu yang terhisap kemudian disaring pada bag filter sehingga udara yang keluar menjadi bersih. Partikel debu dihisap oleh blower yang berada di outlet ducting. Partikel atau debu bergerak dari lubang hisap melalui line ducting – bagfilter – blower. Debu dan partikel masuk kedalam ruang udara kotor dalam bag filter. Sebagian besar partikel akan jatuh dalam hopper dan sisanya yang halus akan tersaring dan menempel

13

pada dinding luar filter. Debu yang menempel pada bag kemudian dibersihkan menggunakan Cleaning System. Udara bersih keluar dari filter menuju ruang udara bersih dihisap oleh blower dan dibuang ke udara bebas. 3.5 Penyelesaian Soal Tentang Filtrasi Slurry CaCO3 pada tekanan konstan (-∆p) 338 kN/m 2 dan temperatur 298,2 K. Luas filter flate and frame yang digunakan 0,873 m2. Konsentrasi slurry (Cs) 23,47 kg/m3. Hambatan cake 18.630 m/kg. Hambatan filter medium 10.630 m-1. Viskositas air 8,937 Pa.s = 8.937 kg/m.s. Berapa waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan 3,37 m3 filtrat? Penyelesaian : Diketahui : (-∆p) = 338.000 N/m2 A = 0,873 m2 Cs = 23,47 kg/m3

α = 18.630 m/kg Rm = 10.630 m-1 μ = 8,937 Pa.s = 8.937 kg/m.s V = 3,37 m3

14

Masukkan ke rumus :

Maka diperoleh t : 87,39 detik

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Permasalahan yang terjadi dalam industri kimia yang berhubungan dengan filtrasi adalah pemilihan jenis alat filtrasi, debit filtrasi, proses perawatan dan pembuangan limbah hasil filtrasi, dan pencemaran udara pada pabrik semen. 2. Cara penyelesaian masalah tersebut adalah penyesuaian jenis alat filtrasi dengan kebutuhan, penggunaan alat filtrasi berdasarkan cepat lambatnya proses filtrasi bekerja, perawatan alat filtrasi, dan penggunaan alat dedusting. 4.2 Saran 1. Memilih alat filtrasi sesuai tujuan filtrasi dan kebutuhan. 2. Menyediakan proses perawatan alat filtrasi. 3. Menyediakan pembuangan limbah hasil filtrasi.

DAFTAR PUSTAKA

Chen, J. Paul. 2005. Gravity Filtration. Handbook of Environmental Engineering, Vol. 3: Physicochemical Treatment Processes, halaman 501-504. Huisman, L. 1975. Slow Sand Filter. Netherlands: Delft University of Technology. Kertiasa, Nyoman. 2006. Laboratorium Sekolah & Pengelolaannya. Bandung : Pudak Scientific. SNI 3981:2008. Saringan Pasir Lambat. Voight, R. 1994. Buku Pelajaran Teknologi Farmasi Edisi Kelima. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.