Filtrasi Mekanika Fluida dan Partikel BAB I PENDAHULUAN

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam memenuhi kebutuhan produksi suatu industri yang semakin bertambah dan berkembang pesat diperlukan suatu sistem yang dapat menunjang kebutuhan produksi tersebut. Salah satu proses yang biasanya dilakukan dalam suatu industri yaitu proses pemurnian atau pemisahan dalam pengolahan untuk menghasilkan suatu produk. Secara mendasar, proses pemisahan dapat diterangkan sebagai proses perpindahan massa. Proses pemisahan sendiri dapat diklasifikasikan menjadi proses pemisahan secara mekanis atau kimiawi. Pemilihan jenis proses pemisahan yang digunakan bergantung pada kondisi yang dihadapi. Pemisahan secara mekanis dilakukan kapanpun memungkinkan karena biaya operasinya lebih murah dari pemisahan secara kimiawi. Untuk campuran yang tidak dapat dipisahkan melalui proses pemisahan mekanis (seperti pemisahan minyak bumi), proses pemisahan kimiawi harus dilakukan. Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode pemisahan yang dipilih bergantung pada fasa komponen penyusun campuran. Suatu campuran dapat berupa campuran homogen (satu fasa) atau campuran heterogen (lebih dari satu fasa). Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua atau lebih fasa: padatpadat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas, gas-gas, campuran padat-cair-gas, dan sebagainya. Pada berbagai kasus, dua atau lebih proses pemisahan harus dikombinasikan untuk mendapatkan hasil pemisahan yang diinginkan. 1.2 Tujuan Adapun tujuan tulisan ini adalah untuk menambah wawasan dan pengetahuan para pembaca mengenai cara pemisahan antara dua komponen atau lebih dengan cara filtrasi khususnya untuk para mahasiswa jurusan teknik kimia, Fakultas Teknik Universitas 1

2 Bandung Raya yang pada hal ini akan terjun dalam dunia industri atau dalam merancang sebuah pabrik dan akan sering dipertemukan dengan berbagai masalah seperti pemisahan atau pemurnian yang diharapkan dapat menjadi referensi para mahasiswa sehingga dapat membantu dalam melakukan pekerjaannya. 1.3 Ruang Lingkup Pemisahan mekanis merupakan suatu cara pemisahan antar dua komponen atau lebih yang dilakukan dengan cara mekanis. Dalam praktek pemisahan tersebut dapat dilakukan dengan sedimentasi (pengendapan), sentrifugasi dan filtrasi (penyaringan) dan lain sebagainya. Pemisahan antara dua komponen yaitu antara cairan dengan cairan yang tidak saling melarutkan atau cairan dengan padatan yang terdispersi didalamnya dapat dilakukan dengan pengendapat atau sendimentasi tergantung pada pengaruh gravitasi terhadap kedua komponen tersebut. Pada sedimentasi antara partikel dipisahkan berdasarkan perbedaan densitas melalui suatu medium alat. Pada sentrifugasi pemisahan antara partikel padat dancair terjadi karena perbedaan ukuran partikel massa sedang pada filtrasi pemisahan antara partikel padat dan cair terjadi karena perbedaan ukuran partikel yang dilewatkan melalui medium berpori. Pada industri, proses filtrasi ini meliputi ragam operasi 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. Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau karbon aktif. Oleh karena varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda, banyak jenis penyaring telah dikembangkan. Kali ini akan dibahas prinsip-prinsip kerja alat filtrasi secara lebih mendalam. 2

3 1.4 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini yaitu : 1. Pengertian filtrasi 2. Teori dasar filtrasi 3. Faktor faktor yang mempengaruhi proses filtrasi 4. Prinsip kerja alat filtrasi 5. Kriteria pemilihan alat alat filtrasi 6. Alat alat filtrasi 1.5 Metode Penulisan Metode yang kami gunakan dalam penulisan makalah ini adalah : 1. Study Kepustakaan Yaitu dengan membaca buku buku yang berkaitan dengan materi makalah yang kami tulis. 2. Internet Yaitu dengan mengunjungi beberapa situs internet yang berhubungan dengan materi makalah. 3. Diskusi Yaitu dengan mendiskusikan secara kelompok mengenai materi makalah. 3

4 BAB II ISI 2.1 Pengertian Filtrasi Filtrasi adalah proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan dan partikel-partikel padat dengan menggunakan media filter yang hanya meloloskan cairan dan menahan partikel-partikel padat. 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. Proses filtrasi yang sederhana adalah proses penyaringan dengan dengan media filter kertas saring. Kertas saring kita potong melingkar jika masih bentuk lembaran empat persegi panjang atau kubus, jika telah berbentuk lingkaran lipat dua, sebanyak tiga atau empat kali. Selanjutnya buka dan letakkan dalam corong pisah sehingga tepat melekat dengan corong pisah. Tuangkan campuran heterogen yang akan dipisahkan, sedikit demi sedikit, kira-kira banyaknya campuran tersebut adalah sepertiga dari tinggi kertas. Lakukan berulang-ulang, sehingga kita dapat memisahkan partikel padat dengan cairannya. Hasil filtrasi adalah zat padat yang disebut residen dan zat cairnya disebut dengan filtrat. Pemisahan mekanis merupakan suatu cara pemisahan antar dua komponen atau lebih yang dilakukan dengan cara mekanis. Dalam praktek pemisahan tersebut dapat dilakukan dengan sedimentasi (pengendapan), sentrifugasi dan filtrasi (penyaringan) dan lain sebagainya. Pada sedimentasi antar partikel dipisahkan berdasarkan densitas, melalui suatu medium alir. Pada sentrifugasi pemisahan antar partikel terjadi karena perbedaan massa partikel. Sedangkan pada filtrasi pemisahan antar partikel padat dan cair terjadi karena perbedaan ukuran partikel yang dilewatkan melalui medium berpori. 4

5 2.2 Teori Dasar Filtrasi oleh: Daya filtrasi (jumlah cairan atau gas yang menerobos per satuan waktu) dipengaruhi 1. Luas Permukaan Filter Jumlah filtrat per satuan waktu berbanding langsung dengan luas permukaan media filter. Semakin besar luas media tersebut, semakin besar pula daya filtrasinya. 2. Beda Tekanan Antara Kedua Sisi Media Filter Beda tekanan adalah gaya pendorong setiap proses filtrasi. Secara teoritis, daya filtrasi sebanding dengan beda tekanan. Gaya pendorong dapat ditimbulkan oleh: tekanan hidrostatik tekanan lebih (filtrasi tekanan) tekanan rendah (filtrasi vakum) gaya sentrifugal 3. Tahanan Media Filter Media filter yang berpori memiliki banyak saluran (kapiler, pori-pori). Tahanan media terhadap aliran yang menembusnya semakin kecil jika diameter kapiler semakin besar, yang berarti jumlah kapiler per satuan luas semakin sedikit. Tahanan media juga semakin kecil jika kapiler semakin pendek. Ini berarti bahwa semakin tipis dan kasar media filter itu, semakin besar daya filtrasinya. 4. Viskositas Cairan Semakin kecil viskositas cairan, semakin besar daya filtrasinya. Viskositas dapat dikurangi dengan meningkatkan suhu, namun sering mengakibatkan penggembungan (swelling) media filter, terjadinya proses korosi yang lebih cepat atau pelarutan kembali kristal-kristal. 5

6 2.3 Faktor faktor yang mempengaruhi proses filtrasi Dalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan fisika, sehingga banyak faktor faktor yang saling berkaitan yang akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi, efisiensinya, dan sebagainya. Faktor faktor tersebut adalah debit filtrasi, kedalaman media, ukuran dan material, konsentrasi kekeruhan, tinggi muka air, kehilangan tekanan, dan temperatur. 1. Debit Filtrasi Debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien. Sehingga proses filtrasi tidak dapat terjadi dengan sempurna, akibat adanya aliran air yang terlalu cepat dalam melewati rongga diantara butiran media pasir. Hal ini menyebabkan berkurangnya waktu kontak antara permukaan butiran media penyaring dengan air yang akan disaring. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi saat melewati rongga antar butiran menyebabkan partikel partikel yang terlalu halus yang tersaring akan lolos. 2. Konsentrasi Kekeruhan Konsentrasi kekeruhan sangat mempengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi kekeruhan air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari media atau akan terjadi clogging. Sehingga dalam melakukan filtrasi sering dibatasi seberapa besar konsentrasi kekeruhan dari air baku (konsentrasi air influen) yang boleh masuk. Jika konsentrasi kekeruhan yang terlalu tinggi, harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, seperti misalnya dilakukan proses koagulasi flokulasi dan sedimentasi. 3. Temperatur Adanya perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan mempengaruhi daya tarik menarik diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi perbedaan dalam ukuran 6

7 besar partikel yang akan disaring. Akibat ini juga akan mempengaruhi daya adsorpsi. Akibat dari keduanya ini, akan mempengaruhi terhadap efisiensi daya saring filter. 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. Lagipula ditinjau dari segi biaya, media yang terlalu tebal tidaklah menguntungkan dari segi ekonomis. Sebaliknya media yang terlalu tipis selain memiliki waktu pengaliran yang pendek, kemungkinan juga memiliki daya saring yang rendah. Demikian pula dengan ukuran besar kecilnya diameter butiran media filtrasi berpengaruh pada porositas, laju filtrasi, dan juga kemampuan daya saring, baik itu komposisisnya, proporsinya, maupun bentuk susunan dari diameter butiran media. Keadaan media yang terlalu kasar atau terlalu halus akan menimbulkan variasi dalam ukuran rongga antar butir. Ukuran pori sendiri menentukan besarnya tingkat porositas dan kemampuan menyaring partikel halus yang terdapat dalam air baku. Lubang pori yang terlalu besar akan meningkatkan rate dari filtrasi dan juga akan menyebabkan lolosnya partikel halus yang akan disaring. Sebaliknya lubang pori yang terlalu halus akan meningkatkan kemampuan menyaring partikel dan juga dapat menyebabkan clogging (penyumbatan lubang pori oleh partikel halus yang tertahan) terlalu cepat. 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 diatas media akan meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori. Dengan muka air yang tinggi akan meningkatkan laju filtrasi (bila filter dalam keadaan bersih). Muka air diatas media akan naik bila lubang pori tersumbat (terjadi clogging) terjadi pada saat filter kotor. Untuk melewati lubang pori, dibutuhkan aliran yang memiliki tekanan yang cukup. Besarnya tekanan air yang ada diatas media dengan yang ada didasar media akan berbeda di saat proses filtrasi berlangsung. Perbedaan inilah yang sering disebut dengan kehilangan tekanan (headloss). Kehilangan tekanan akan meningkat atau bertambah besar pada saat filter semakin kotor atau telah dioperasikan selama 7

8 beberapa waktu. Friksi akan semakin besar bila kehilangan tekanan bertambah besar, hal ini dapat diakibatkan karena semakin kecilnya lubang pori (tersumbat) sehingga terjadi clogging. 2.4 Prinsip Kerja Alat Filtrasi Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas, aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya. Suatu saat justru zat padatnyalah yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang. Di dalam industri, kandungan padatan suatu umpan mempunyai range dari presentase kecil sampai persentase yang besar. Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae. Oleh karena varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda. Menurut prinsip kerjanya filtrasi dapat dibedakan atas beberapa cara, yaitu: a. Pressure Filtration Filtrasi yang dilakukan dengan menggunakan tekanan. filtrasi (penyaringan) dengan menggunakan tekanan atau dengan cara divakumkan (disedot dengan pompa vakum). Proses pemisahan dengan teknik ini sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel padatnya lebih besar dibandingkan dengan cairannya. Gambar. Filtrasi dengan tekanan (divakumkan menggunakan pompa) 8

9 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). Gambar Skema peralatan penyaring pelat dan bingkai 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 9

10 bingkai. Baik keluaran melalui saluran atau melalui keran atau klep dan pelat dilubangi atau dibuat dengan filtrat, memasuki keluaran melalui sisi pelat. 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 (gb. 2-38) 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. Semuam 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 10

11 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. b. Gravity Filtration Filtrasi yang cairannya mengalir karena gaya berat. Penyaringan secara gravitasi merupakan cara yang tertua yang dilakukan untuk memurnikan suatu suspensi. 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. Penyaring gravitasi umum dalam pengolahan air, di mana suatu penyaring pasir digunakan untuk menjernihkan air sebelum diionisasi dan destilasi. Medium penyaring dapat terdiri atas lapisan pasir atau cake bed, atau untuk tujuan-tujuan khusus, suatu komposisi yang mengandung asbes, serat-serat selulosa, arang aktif, tanah diatome, atau pembantu penyaring lain. Gambar Filter Pasir Prinsip kerja filter pasir yaitu cairan yang akan disaring mengalir dari atas ke bawah menembus lapisan pasir karena gaya filtrasi. Partikel padat yang akan dipisahkan tertahan dalam pasir. Media filter ini dapat dibersihkan dengan cara menyemprotnya dengan air dan udara bertekanan secara periodik. Filter pasir digunakan untuk filtrasi jernih (clarifying filtration) terutama untuk penanganan awal air minum atau untuk pembuatan air keperluan pabrik. 11

12 Pemurnian air dalam skala kecil dapat menggunakan keramik berpori sebagai suatu medium penyaring dalam bentuk lilin-lilin berlubang. Cairan masuk dari sisi luar melalui keramik berpori ke dalam bagian lilin yang berlubang (kosong). Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminar. Filter ini digunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan mengandung sedikit padatan. Contohnya : pada pemurnian air. Tangki biasanya terbuat dari kayu, bata atau logam tetapi untuk pengolahan air biasa digunakan beton. Saluran dibagian bawah yang berlubang mengarah pada filtrat, saluran itu dilengkapi dengan pintu atau keran agar memungkinkan backwashing dari dasar pasir untuk menghilangkan padatan-padatan yang terakumulasi. Bagian bawah yang berlubang tertutup oleh batuan atau kerikil setinggi 1 ft atau lebih untuk menahan pasir. Pasir yang biasa digunakan dalam pengolahan air sebagai media filter adalah pasir-pasir kuarsa dalam bentuk yang seragam. Kokas yang dihancurkan biasanya digunakan untuk menyaring asam sulfur. Batu kapur biasanya digunakan untuk membersihkan cairan organik baik dalam filtrasi maupun adsorbsi. Hal yang harus diperhatikan dalam filter gravitasi, bongkahan-bongkahan kasar (batu atau kerikil) diletakkan bagian atas balok berpori (cake) untuk menahan materi-materi kecil yang ada di atasnya (pasir, dll). Materi yang berbeda ukurannya harus diletakkan dengan membentuk lapisan-lapisan sehingga dapat bercampur dan ukuran untuk setiap materi harusnya sama untuk menyediakan pori-pori dan kemampuan yang maksimal. Dengan melihat persyaratan ruang, metode yang efisiensi dapat disediakan. Gambar di bawah ini secara luas telah digunakan seperti pemurnian melalui sand filter. Gambar 3. Penyaringan secara gravitasi 12

13 c. Vacum Filtration Filtrasi dengan cairan yang mengalir karena prinsip hampa udara (penghisapan). Filtrasi vakum adalah teknik untuk memisahkan produk yang solid dari campuran reaksi pelarut atau cair. Campuran padat dan cair dituangkan melalui kertas filter dalam corong Buchner. Padat yang terperangkap oleh filter dan cairan tersebut ditarik melalui corong ke dalam labu di bawah ini, dengan ruang hampa. Proses pemisahan dengan teknik ini sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel padatnya lebih besar dibandingkan dengan cairannya. Penyaring vakum dipakai untuk suatu ukuran besar, jarang digunakan untuk pengumpulan endapan-endapan Kristal atau penyaring steril. Penyaring vakum kontinu dapat menangani beban kotoran yang tinggi dan pada suatu basis volume, dalam hal biaya cairan yang disaring per galon murah. Dalam mengerjakan system penyaring drum kontinu, vakum dipakai untuk drum (tong) tersebut, dan cairan mengalir melalui lajur kontinu. Zat padat dikumpulkan pada akhir lajur tersebut. 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. 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 kontinyu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi. 13

14 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 polimer dengan pori yang cukup kecil untuk menahan sebagian besar partikel tersuspensi. Sebagian cairan mengalir melalui medium sebagai filtrat yang jernih, meninggalkan suspensi pekatnya. Salah satu contoh cara kerja alat filtrasi yang sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari adalah proses penjernihan air. Air keran (PDAM) yang ada saat ini mengandung partikel-partikel koloid tanah liat,lumpur, dan berbagai partikel lainnya yang bermuatan negatif. Oleh karena itu, untuk menjadikannya layak untuk diminum, harus dilakukan beberapa langkah agar partikel koloid tersebut dapat dipisahkan. Hal itu dilakukan dengan cara menambahkan tawas (Al 2 SO 4 ) 3. Ion Al 3+ yang terdapat pada tawas tersebut akan terhidroslisis membentuk partikel koloid Al(OH) 3 yang bermuatan positif melalui reaksi : Al H 2 O Al(OH) 3 + 3H + Setelah itu, Al(OH) 3 menghilangkan muatan-muatan negatif dari partikel koloid tanah liat/lumpur dan terjadi koagulasi pada lumpur. Lumpur tersebut kemudian mengendap bersama tawas yang juga mengendap karena pengaruh gravitasi. Berikut ini adalah skema proses penjernihan air secara lengkap: 14

15 Gambar 1 Skema proses penjernihan air 15

16 2.5 Kriteria Pemilihan Alat Filtrasi Filtrasi Kriteria Pemilihan alat di pengaruhi oleh : 1. Jenis Campuran Campuran gas-padat memerlukan ruang filtrasi dan luas permukaan filter yang lebih besar daripada campuran cair-padat. Hal ini disebabkan volume gas lebih besar dari pada cairan. Disamping itu pada campuran gas-padat hanya mungkin digunakan beda tekanan yang kecil. 2. Jumlah Bahan Yang Lolos Dan Tertahan Semakin besar jumlah campuran yang harus difiltrasi, semakin besar daya filtrasi yang diperlukan dan dengan demikian juga semakin besar luas permukaan total filter. Ukuran pemanfaatan yang optimal dapat berupa luas permukaan filter yang sebesar mungkin dengan ruang filter yang sekecil mungkin. 3. Tekanan Filtrasi (Beda Tekanan) Tekanan filtrasi mempengaruhi jenis konstruksi dan ukuran alat filtrasi 4. Jenis Operasi Konstruksi alat pada dasarnya berbeda untuk operasi yang kontinu atau yang tidak kontinu. 5. Pencucian Bila kue filter harus dicuci, diperlukan tambahan perlengkapan untuk mencuci. Tergantung pada jenis cairan pencuci yang digunakan, yaitu apakah mengandung air, mudah terbakar atau beracun, maka alat filtrasi harus dikonstruksi dengan cara yang berbeda-beda (misalnya terbuka, tertutup, dengan perangkat penghisap, dengan ruang-ruang terpisah) 6. Sifat Bahan yang di filtrasi Baik konstruksi maupun bahan yang dipakai untuk membuat alat filtrasi tergantung pada bahan yang difiltrasi, apakah bersifat asam, basa, netral, mengandung air, 16

17 mudah terbakar, tahan api, peka terhadap oksidasi, steril, panas atau dingin. Konstruksi dapat terbuka, tertutup atau dalam lingkungan gas inert. 7. Sifat Filtrasi Apakah kue filter yang terbentuk dapat ditekan atau tidak dapat ditekan, tergantung pada ukuran dan bentuk partikel bahan padat. Sifat kue filter itu selanjutnya mempengaruhi luas permukaan filter, tebal kue, beda tekanan, dan juga ukuran pori dari media filter. 2.6 Macam Macam Alat Filtrasi Berdasarkan prosesnya alat Filtrasi dapat dibagi menjadi 2 yaitu : 1. Proses Diskontinyu Proses yang prinsipnya adalah slurry nya yang berjalan sedangkan alat diam, proses bisa dihentikan sewaktu waktu dan alat bisa dibongkar. Alat alat filtrasi yang bekerja secara diskontinyu adalah : 1.1 Penyaring Kue ( Cake Filter ) Pada permulaan filtrasi pada penyaring kue beberapa partikel padat memasuki medium pori dan ditahan, tetapi dengan segera mulai berkumpul di permukaan filter. Setelah periode awal ini padatan kue mulai terfiltrasi, padatan tersebut mulai menebal di permukaan dan harus dibersihkan secara periodik. Kecuali dilengkapi kantong penyaring untuk pembersih gas, penyaring kue umumnya hanya digunakan untuk pemisahan padat-cair. Penyaring ini dapat beroperasi dengan tekanan di atas atmosfer pada aliran atas medium penyaring atau tekanan vakum pada aliran bawah. Jenis lainnya juga kontinyu atau diskontinyu, tetapi karena kesulitan pembuangan padatan melawan tekanan positif, kebanyakan tekanan penyaring adalah diskontinyu. 17

18 Gambar 2 Penyaring Kue ( Cake Filter ) 1.2 Penyaring Bertekanan Diskontinyu Penyaring bertekanan memerlukan perbedaan tekanan yang besar yang melalui septum agar filtrasi cepat cairan viskos atau padatan sempurna dapat dilakukan secara ekonomis. Kebanyakan jenis penyaring bertekanan adalah mesin pres bersaringan (filter presses) dan penyaring bercangkang dan berdaun (shell-and leaf filter). a. Mesin Pres Bersaringan (filter presses) 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 kue basah dibelakangnya. Plat dari suatu mesin pres bersaringan dapat berbentuk persegi atau lingkaran, vertikal atau horizontal. Kebanyakan kompartemen padatan dibentuk dengan penyelia plat polipropelina cetakan. Dalam desain lain, kompertemen tersebut dibentuk di dalam cetakan plat berbingkai (plate-and-frame press), yang didalamnya terdapat plat persegi panjang dengan 6 s.d. 78 in. (150 mm s.d. 2 m) yang pada satu sisi dapat diubah-ubah. Ketebalan setiap plat antara 6 s.d. 2 in. (6 s.d. 50 mm), ketebalan bingkai antara 1/4 s.d. 8 in. (6 s.d.200 mm). Plat dan bingkai dipasang pada posisi vertikal dalam rak logam, dengan kain melingkupi permukaan setiap plat, dan ditekan dengan keras bersama dengan memutar skrup hidraulik. Lumpur 18

19 memasuki suatu sisi akhir dari rangkaian plat dan bingkai. Lumpur mengalir sepanjang jalur pada satu sudut rangkaian tersebut. Jalur tambahan mengalirkan lumpur dan jalur utama ke dalam setiap bingkai. Di sini padatan akan terendapkan di atas kain yang menutupi permukaan plat. Cairan menembus kain, menuruni jalur pada permukaan plat (corrugation), dan keluar dari mesin press. Setelah merangkai mesin pres, lumpur dimasukkan dengan pompa atau tangki bertekanan pada tekanan 3 s.d. 10 atm. Filtrasi dilanjutkan sampai cairan tidak lagi muncul pada keluaran atau tekanan filtrasi secara tiba-tiba meningkat. Hal ini terjadi ketika bingkai penuh padatan atau tidak ada lumpur lagi yang dapat masuk. Jika hal demikian terjadi, mesin pres dapat dikatakan mengalami kemacetan (jammed). Cairan pencuci mungkin dapat digunakan untuk membersihkan pengotor yang larut dari padatan., setelah itu kue dapat ditiup dengan kukus (steam) atau udara untuk membersihkan cairan yang tersisa. Mesin pres kemudian dibuka, dan padatan kue dihilangkan dari medium penyaring dan dipindahkan ke konveyor atau tempat penampungan. Dalam mesin pres, operasi tersebut dilakukan secara otomatis. Pencucian secara teliti mesin pres bersaringan dapat memakan waktu beberapa jam, untuk cairan pencuci cenderung mengikuti jalur termudah dan melintasi secara tegang kumpulan kue. Jika ada bagian kue yang kurang padat, maka umumnya cairan pencuci tidak efektif. Jika pencucian lebih baik dilakukan secara berlebihan, akan lebih baik untuk mengalirkan kembali lumpur melalui kue-kue yang sebagian telah tercuci, secara bersama dengan cairan pencuci dalam jumlah yang lebih besar dan menyaring kembali. Atau juag menggunakan penyaring bercangkang dan berdaun, yang menjanjikan pencucian lebih baik daripada cetakan plat dan bingkai. 19

20 Gambar 3 Mesin Pres Bersaringan Gambar 4 Sidebar dan Overhead dari Mesin Pres Bersaringan. 20

21 b. Penyaring Bercangkang dan Berdaun (shell-and leaf filter) Untuk mencuci dibawah tekanan yang lebih tinggi daripada di cetakan plat dan bingkai, agar ongkos buruh lebih murah, atau memerlukan pencucian kue yang lebih efektif, penyaring bercangkang dan berdaun mungkin diperlukan. Pada tangki horizontal suatu set daun vertical dipasang pada rak yang dapat ditarik kembali. Selama operasi daun-daun berada pada tangki tertutup. Umpan memasuki sisi tangki filtrat melalui daun-daun dan keluar melalui suatu pipa. Gambar 5 Penyaring Bercangkang dan Berdaun (shell-and leaf filter) 1.3 Penyaring Sabuk Larox Penyaring sabuk Larox adalah penyaring bertekanan diskontinyu yang memisahkan, mengkompresi, mencuci, dan secara otomatis membuang kue. Filtrasi berada pada ruangan horizontal 2 s.d. 20, yang disusun satu di atas lain. Rangkaian kain penyaring mengalir melalui ruang penyaringan bergantian. Dengan kondisi sabuk yang diam, pada siklus filtrasi tiap-tiap ruang diisi dengan padatan. Air bertekanan tinggi kemudian dipompakan dibelakang keran (diaphragm) fleksibel di dalam langit-langit ruang, menekan 21

22 kue dengan keras dan menghasilkan cairan. Dengan keran terbuka, air pencuci mengalir melalui kue dan jika diinginkan kue dikompresi kembali dengan mengatur keran. Akhirnya udara ditiup melalui kue utnuk membersihkan cairan tambahan. Ruang-ruang dibuka secara hidarulik sehingga sabuk dapat dipindah pada jarak yang lebih besar daripada panjang ruang. Kejadian ini membuang kue dari kedua sisi penyaring. Pada waktu yang sama, bagian lain dari sabuk melalui mulut pipa semprot (spray nozzles) untuk dicuci. Setelah semuanya, kue dibuang, sabuk dicuci, ruang ditutup, dan siklus filtrasi diulang lagi. Semua langkah dilakukan secara otomatis berdasarkan impuls dari panel pengendali. Gambar 6 Penyaring Sabuk Larox 2. Proses Kontinyu Proses kontinyu adalah proses yang prinsipnya alat yang berjalan secara berkelanjutan dan slurry diam mengikuti alatnya, proses harus ditunggu sampai selesai tidak bisa dihentikan sewaktu waktu. Alat alat filtrasi yang bekerja secara kontinyu adalah : 2.1 Penyaring Vakum Kontinyu Dalam setiap penyaring vakum kontinyu, cairan dihisap melalui filter yang bergerak untuk mengendapkan padatan kue. Kue kemudian dipindahkan dari tempat penyaringan, dicuci, dihisap, dikeringkan, dan dikeluarkan dari filter, kemudian lumpur dimasukkan kembali. Beberapa bagian 22

23 dari filter terletal pada zona penyaringan, sebagian di dalam zona pencuci, sementara sebagian lagi pembebasan dari bebannya, sehingga buangan padatan dan cairan dari penyaring tidak dapat dihentikan. Perbedaan tekanan yang melintasi filter di dalam penyaring vakum kontinyu tidak terlalu tinggi, umumnya diantara 250 s.d. 500 mm Hg. Berbagai desain penyaring berbeda dalam metode pengenalan lumpur, bentuk dari permukaan filter, dan jalan tempat padatan dibuang. Kebanyakan, penggunaan vakum dari sumber yang diam ke yang bergerak melalui rotary. Gambar 7 Penyaring Vakum Kontinyu 2.2 Penyaring Drum Berputar (Rotary Drum Filter) Jenis yang paling umum dari penyaring vakum kontinyu adalah penyaring drum berputar. Suatu drum berputar dengan arah horizontal pada kecepatan 0.1 s.d. 2 r/min mengaduk Lumpur yang melaluinya. Medium penyaring, seperti kanvas, melingkupi permukaan dari drum, sebagian dibenamkan dalam cairan. Di bawah drum utama yang berputar, terdapat drum yang lebih kecil permukaan padat. Di antara dua drum tersebut ada ruang tipis berbentuk radial membagi ruang anular kedalam kompartemen-kompartemen, setiap kompartemen tersambung dengan pipa internal ke suatu lubang dalam plat berputar pada rotary valve. Vakum dan udara secara bergantian dimasukkan pada tiap-tiap kompartemen dalam drum berputar. Penyaring bergaris-garis menutupi permukaan yang tampak pada tiap-tiap ruang membentuk suatu pergantian panel. Suatu lapisan padatan terbentuk di permukaan panel karena cairannya terserap melalui kain ke dalam kompartemen, melalui pipa dalam, melalui valve, dan masuk ke dalam tangki 23

24 pengumpul. Ketika panel meninggalkan lumpur dan memasuki zona pencucian dan pengeringan, keadaan vakum terjadi pada panel dari suatu sistem terpisah, menghisap cairan pencuci dan udara melalui padatan kue. Cairan pencuci diambil melalui penyaring kedalam suatu tangki pengumpul yang terpisah. Setelah padatan kue pada permukaan panel telah dihisap sekering mungkin, panel meninggalkan zona pengeringan, vakum di hentikan, dan kue dibersihkan dengan dipotong-potong menggunakan pisau horizontal diketahui sebagai doctor blade. Udara kecil ditiup dibawah kue untuk membelai kain. Hal ini akan menyebabkan kue lepas dari kain dan membuat pisau tidak diperlukan lagi. Sekali kue dibuang, panel kembali memasuki lumpur dan siklus terulang. Oleh karena setiap saat dalam operasi, panel terlibat dalam setiap bagian dari siklus, operasi dari penyaring sebagai keseluruhan adalah kontinyu. Banyak variasi dari penyaring drum berputar yang telah dikomersialkan. Dalam beberapa desain, ada yang tidak mempunyai kompartemen di dalam drum; vakum terjadi pada keseluruhan permukaan media penyaring. Filtrat dan cairan pencuci dialirkan bersama melalui suatu pipa tercelup; padatan dibuang dengan mengalirkan udara melalui kain dari tapal diam di dalam drum, menyentuh kain penyaring dan meretakkan kue. Dalam model lainnya kue diangkat dari permukaan penyaring oleh satu set tali berjajar atau dengan memisahkan kain penyaring dari permukaan drum dan melewatkannya pada roller yang berdiameter kecil. Perubahan arah secara tajam pada roller mengakibatkan padatan jatuh terbuang. Kain mungkin dapat dicuci dari roller pada bagian bawah drum. Cairan pencuci dapat juga dipercikkan secara langsung pada permukaan kue, atau, mengalirkan udara agar kue dapat merengkah, hal tersebut dapat dilakukan dengan memercikannya pada lapisan kain ketika melalui zona pencucian dan terjadi gaya tekan ke arah permukaan luar. Jumlah drum yang terendam merupakan suatu variabel. Kebanyakan penyaring umpan dari dasar beroperasi sekitar 30% dari daerah penyaringan yang terendam di dalam lumpur. Ketika kapasitas penyaringan tinggi dan pencucian tidak diperlukan, mungkin diperlukan suatu penyaring yang mempunyai keterendaman tinggi, sekitar 60 s.d. 70% penyaring terendam. Kapasitas penyaring berputar sangat tergantung pada karakter umpan lumpur dan secara khusus terdapat kue yang 24

25 mengendap. Tebal kue yang terbentuk pada penyaring vakum berputar di industri adalah 3 s.d.40 mm (1/8 s.d. 1.5 in.). Ukuran drum standard bervariasi dari diameter 0.3 m (1 ft) dengan diameter permukaan 0.3 m, s.d. diameter 3 m (10 ft) dengan diameter permukaan 4.3 m (14 ft). Penyaring vakum berputar kontinyu kadang-kadang dioperasikan dibawah tekanan positif s.d. 15 atm dalam situasi filtrasi vakum tidak layak atau ekonomis. Kasus-kasus yang menyebabkannya misalnya: ketika padatan sempurna dan penyaring sangat lambat atau ketika cairan memiliki tekanan uap yang tinggi, mempunyai viskositas lebih dari 1 P, atau ketika cairan jenuh dan mengkristal setelah dingin. Dengan tingkat penyaringan lumpur yang lamban, perbedaan tekanan yang melintasi medium penyaring harus lebih besar daripada yang diperoleh pada suatu penyaring vakum, dengan cairan yang menguap atau mengkristal pada tekanan menurun, tekanan pada sisi aliran bawah padat medium penyaring tidak dapat melebihi atmosfer. Masalah lain, misal: masalah mekanis pembuangan padatan dari penyaring ini, yaitu ongkos dan kerumitannya yang tinggi, dan ukurannya yang kecil membatasi penggunaannya pada masalah khusus. Bila filtrasi vakum tidak dapat digunakan untuk pemisahan, penyaring kontinyu sentrifugal dapat dipertimbangkan untuk menggantikannya. Suatu penyaring bermantel (precoat filter) adalah penyaring drum berputar yang dimodifikasi untuk menyaring padatan sempurna atau gelatin yang berjumlah sedikit. Di dalam operasinya, suatu lapisan penyaring berpori, seperti tanah diatomae, terendapkan pada media penyaring. Kemudian cairan pencuci dihisap melalui lapisan tersebut, mengendapkan padatan menjadi lapisan yang sangat tipis. Lapisan-lapisan tersbeut kemudian dipotong-potong dengan suatu pisau, yang secara kontinyu memperlihatkan permukaan material berpori yang bersih untuk operasi selanjutnya. Penyaring bermantel dapat beroperasi di bawah tekanan. Pada tekanan tersebut, padatan terbuang dan penyaring dikumpulkan, dibersihkan secara periodik pada tekanan atmosfer, lalu drum di lapisi lagi dengan penyaring. Penyaring bermantel dapat digunakan hanya ketika padatan dibuang atau ketika campuran dengan jumlah yang besar dari penyaring tidak mempunyai masalah serius. Keterendaman dari penyaring bermantel adalah 50%. 25

26 Aplikasi dalam industri : - Industri Perminyakan - Pengolahan Air dan Limbah - Makanan dan Minuman - Kimia dan Farmasi - Pengolahan Logam Mulia - Pembuatan Kertas - Industri Batubara - Industri Kimia. - Industri pupuk - Industri mesin Gambar 8 Penyaring Drum Berputar (Rotary Drum Filter) 2.3 Penyaring Sabuk Horizontal Ketika umpan mengandung partikel padatan yang terendapkan secara cepat, penyaring drum berputar bekerja buruk atau malah tidak dapat bekerja. Partikel tak sempurna tidak dapat tersuspensi secara baik di lumpur, dan kue yang terbentuk seringkali tidak mau menempel pada permukaan penyaring. Pada keadaan ini diperlukan suatu penyaring horizontal dengan umpan atas. Sabuk yang bergerak adalah satu dari beberapa jenis penyaring horizontal, hal tersebut mengingatkan pada sabuk konveyor (conveyor belt), dengan dukungan bubungan yang melintang atau sabuk drainase yang membawa kain penyaring. Pada permulaan sabuk drainase akan melewati suatu kotak vakum longitudinal, yang di dalamnya filtrat ditampung. Umpan lumpur mengalir ke 26

27 dalam sabuk melalui distributor pada suatu sisi, kue yang tersaring dan tercuci dibuang pada sisi lainnya. Penyaring sabuk secara khusus berguna dalam pengolahan limbah cair, sejak limbah seringkali berisi partikel dengan ukuran yang bervariasi. Penyaring ini tersedia pada ukuran lebar 0.6 s.d. 5.5 m (2 s.d. 18 ft) dan panjang 4.9 s.d m (16 s.d. 110 ft), dengan luas filtrasi s.d. 110 m2 (1200 ft2). Beberapa model mempunyai ciri penyaring sabuk, mirip dengan penyaring bertekanan Larox yang dikemukakan sebelum ini, vakum di dalamnya dilakukan secara terputus-putus. Ketika sabuk bergerak ke depan sepanjang setengah meter vakum akan dimatikan, sebaliknya bila sabuk dalam keadaan diam vakum akan menyala. Hal ini dilakukan untuk menghindari kesulitan menjaga suatu segel vakum yang terdapat diantara kotak vakum dan sabuk tetap baik. Gambar 9 Penyaring Sabuk Horizontal Gambar 10 Skema Penyaring Sabuk Horizontal 27

28 2.7 Penyaring Sentrifugal Padatan yang membentuk kue berpori dapat dipisahkan dari cairan dengan penyaringan sentrifugal. 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 kue diputar untuk waktu yang singkat, kebanyakan cairan residu di dalam kue mengalirkan partikel sehingga padatan lebih kering daripada hal yang sama untuk mesin pres bersaringan (filter press) atau penyaring vakum (vacuum filter). Ketika material yang tersaring harus dikeringkan secara berurut dengan alat pemanas, pemakaian penyaring ini dapat dipertimbangkan sebagai langkah ekonomis. Jenis utama dari penyaringan sentrifugal adalah mesin batch tersuspensi, yang diskontinyu di dalam operasinya. Sedangkan untuk yang berprinsip kontinyu adalah Mesin batch otomatis dan pemusing konveyor kontinyu (continuous conveyor centrifuges). Di dalam pemusing tersuspensi, media penyaring adalah kanvas atau tenunan kain logam. Dalam mesin otomatis digunakan saringan logam yang baik dalam konveyor berpusing, medium penyaring biasanya adalah celah pada dindingnya sendiri Pemusing Batch Tersuspensi ( Suspended Batch Centrifuges ) Suatu jenis yang sering digunakan di industri dari batch berpusing adalah pemusing tersuspensi bagian atas.lubang keranjang mempunyai diameter 750 s.d mm (30 s.d. 48 in) dan kedalaman dari 18 s.d. 30 in serta belokan dengan kecepatan antara 600 dan 1800 r/min. Operasi pada keranjang dilakukan pada bagian akhir bawah dengan aliran vertikal dari bagian atas. Media penyaring terhubung dengan dinding perforasi keranjang. Lumpur diumpan melalui pipa masukan atau peluncuran memasuki keranjang berputar. Cairan mengalir melewati media penyaring ke dalam kotak dan keluar pada pipa keluaran: padatan membentuk kue dengan tebal 50 s.d. 150 mm (2 s.d. 6 in) di dalam keranjang. Cairan pencuci dapat dipercikkan pada padatan untuk membersihkan material yang larut. Kue kemudian diputar sekering mungkin, kadang-kadang pada kecepatan lebih tinggi daripada saat pembebanan dan pencucian. Motor kemudian dihentikan, 28

29 hampir bersamaan aktivitas keranjang juga berhenti. Dengan keranjang yang lamban berputar, 30 s.d. 50 r/min, padatan dibuang dengan memotong menggunakan pisau, yang memisahkan kue dari media penyaring dan mendorongnya melalui bukaan dekat dasar keranjang. Ketika media penyaring telah dibilas bersih, motor menjadi hidup, dan siklus berulang. Pemusingan tersuspensi pada bagian atas digunakan secara luas dalam pemurnian gula, dengan waktu operasi singkat, yaitu 2 s.d. 3 min per beban dan menghasilkan produk 5 ton kristal/jam per mesin. Pengendalian otomatis sering disediakan untuk beberapa atau semua langkah siklus. Dalam kebanyakan proses dimana kristal dengan tonase besar dipisahkan, pemusingan konveyor berputar lain digunakan. Jenis lain dari pemusing batch dikendalikan dari bagian bawah, terdiri dari motor pengendali, keranjang, dan kotak padatan tersuspensi. Padatan dilepaskan dengan tangan melalui bagian atas kotak atau menggunakan alat dari bawah pada bukaan seperti penyaring sebelumnya. Kecuali untuk pemurnian, pemusing tersuspensi biasanya mempunyai siklus operasi 10 s.d. 30 min per beban, membuang padatan pada laju 300 s.d kg/jam (700 s.d lb/jam). Gambar 11 Pemusing Batch Tersuspensi 29

30 2.7.2 Pemusing Batch Otomatis Filtrasi Dalam mesin ini keranjang berotasi pada kecepatan konstan pada sumbu horizontal. Umpan lumpur, cairan pencuci, dan pembilasan saringan dipercikkan ke dalam keranjang dengan interval waktu yang telah diatur. Keranjang dikosongkan (pada saat kecepatan penuh putaran) dengan pisau berat yang memotong padatan keluar secara periodik melalui pembuangan. Penghitung waktu siklus dan kerangan kumparan operasi mengendalikan berbagai operasi: umpan, pencucian, pemutaran, pembilasan, dan pengosongan beban. Bagian dari siklus dapat diperpanjang atau sebaliknya sesuai dengan keperluan. Keranjang pada mesin ini memiliki diameter 500 dan 1100 mm (20 dan 42 in). Pemusing otomatis memiliki kapasitas produksi yang tinggi dengan pengeringan kristal secara bebas. Biasanya tidak dipergunakan ketika partikel memiliki ukuran lebih dari 150 mesh. Dengan kristal yang buruk, siklus operasi total mempunyai range dari 35 s.d. 90 s, sehingga masukan setiap jamnya besar. Oleh karena diperlukan waktu siklus yang pendek dan sedikit hambatan dari pengumpanan lumpur, filtrat, dan padatan terbuang, pemusingan otomatis dikelompokkan ke dalam proses manufaktur kontinyu. Sedikit padatan batch dapat lebih efektif apabila dicuci dengan sedikit cairan pencuci sebagaimana pada mesin batch lain. Jumlah pencucian dapat meningkat secara temporer untuk meningkatkan kualitas material. Pemusing otomatis tidak dapat mengerjakan pengeringan padatan yang lambat, biasanya akan bersiklus panjang dan tidak ekonomis, atau padatan tidak terbuang secara baik pada keluarannya. Hal ini merupakan alasan dipergunakannya pisau pengosongan beban, yaitu untuk memecah atau mendegradasi kristal. Gambar 12 Pemusing Batch 30

31 2.7.3 Pemusing Penyaringan Kontinyu (continuous conveyor centrifuges) Suatu pemisah sentrifugal kontinyu untuk kristal kasar. Suatu keranjang berputar dengan suatu dinding berlubang dimasukkan umpan melalui corong yang berputar mengikutinya. Tujuan dari corong tersebut adalah mempercepat pengumpanan lumpur secara halus. Umpan memasuki ujung kecil corong pipa terpasang pada sumbu putar keranjang. Umpan mengalir hingga corong lain, kecepatannya meningkat seiring perjalanannya, dan tersembur ke keranjang dengan arah yang sama dengan dinding pada kecepatan yang hampir sama. Cairan mengalir melalui dinding keranjang, yang dilingkupi kain logam tenun. Suatu lapisan kristal dengan tebal 25 s.d. 75 mm (1 s.d. 3 in) terbentuk. Lapisan ini berpindah melalui permukaan saringan dengan suatu penekan timbal balik. Setiap gaya penekan memajukan kristal beberapa inci mendekati bibir keranjang; gaya yang berlawanan mengakibatkan terbukanya ruangan sehingga kue dapat mengendap. Ketika kristal mencapai bibir keranjang, kristal terbang ke sebelah luar masuk ke dalam kotak besar dan meluncur menuju pengumpul. Filtrat dan cairan pencuci dipercikkan ke atas kristal selama perjalanannya meninggalkan kotak menuju keluaran. Percepatan dari umpan Lumpur dan perlambatan dari padatan yang dibuang meminimalkan tabrakan kristal. Unit multitahap untuk meminimalkan jarak perjalanan kristal digunakan bersama padatan kue yang tidak terbawa secara normal dalam unit satu tahap. Pemusing timbal balik dibuat dengan keranjang mempunyai ukuran anatara 300 s.d mm (12 s.d. 48 in). Pemusing ini mengeringkan dan mencuci 0.3 s.d 25 ton/jam padatan yang mengandung kurang dari 10% berat material berukuran lebih dari 100 mesh. Gambar 13 Pemusing Penyaringan Kontinyu (continuous conveyor centrifuges) 31

32 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Dari berbagai penjelasan diatas, dapat disimpulkan bahwa a. Filtrasi adalah proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan dan partikel-partikel padat dengan menggunakan media filter yang hanya meloloskan cairan dan menahan partikel-partikel padat. b. Daya filtrasi (jumlah cairan atau gas yang menerobos per satuan waktu) dipengaruhi oleh : - Luas Permukaan Filter - Beda Tekanan Antara Kedua Sisi Media Filter - Tahanan Media Filter - Viskositas Cairan c. Faktor faktor yang mempengaruhi proses filtrasi antara lain : - Debit Aliran - Konsentrasi Kekeruhan - Temperatur - Kedalaman Media, Ukuran, dan Material - Tinggi Muka Air Di Atas Media dan Kehilangan Tekanan d. Menurut prinsip kerjanya filtrasi dapat dibedakan atas beberapa cara, yaitu : - Pressure Filtration - Gravity Filtration - Vacum Filtration 32

33 e. Kriteria Pemilihan alat di pengaruhi oleh : - Jenis Campuran - Jumlah Bahan Yang Lolos Dan Tertahan - Tekanan Filtrasi (Beda Tekanan) - Jenis Operasi - Pencucian - Sifat Bahan yang di filtrasi - Sifat Filtrasi f. Berdasarkan prosesnya alat Filtrasi dapat dibagi menjadi 2 yaitu : 1. Proses Diskontinyu Alat alat filtrasi yang bekerja secara diskontinyu adalah : - Penyaring Kue ( Cake Filter ) - Penyaring Bertekanan Diskontinyu - Penyaring Sabuk Larox 2. Proses Kontinyu Alat alat filtrasi yang bekerja secara kontinyu adalah : - Penyaring Vakum Kontinyu - Penyaring Drum Berputar (Rotary Drum Filter) - Penyaring Sabuk Horizontal 3. Jenis jenis alat filtrasi yang menggunakan gaya sentrifugal adalah : - Pemusing Batch Tersuspensi ( SuspendedBatch Centrifuges ) - Pemusing Batch Otomatis - Pemusing Penyaringan Kontinyu (continuous conveyor centrifuges) 33