BAB I PENDAHULUAN. - Pabrik gula menjalankan operasi filtrasi untuk memisahkan larutan gula dengan padatan-padatan. - Industri pemurnian air

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Filtrasi atau penyaringan adalah pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida itu melalui suatu medium penyaring atau septum,dimana zat padat itu bertahan. Operasi filtrasi dijalankan untuk mengambil bahan yang diinginkan yaitu padatannya atau cairannya dan bahkan keduaduanya. Operasi filtrasi sangat diperlukan dalam industri kimia terutama yang menghasilkan campuran padat-cair. ontoh-contoh operasi filtrasi di pabrikpabrik antara lain : - Pabrik gula menjalankan operasi filtrasi untuk memisahkan larutan gula dengan padatan-padatan - Industri pemurnian air - Pemisahan senyawa garam dari suspensinya dan lain-lain Agar proses filtrasi berjalan cepat biasanya dapat dimodifikasi umpan dengan cara pemanasan, rekistralisasi, atau dengan penambahan filter aid yaitu suatu senyawa yang dapat mengurangi kompresibililitas cake, mengurangi penetrasi partikel kecil lain yang tidak diharapkan yang dapat menutupi pori-pori membran sehingga mengurangi laju filtrasi. Oleh karena banyaknya ragam bahan yang difiltrasi dan bermacam kondisi operasi, jenis filter pun dapat dimodifikasi. Filtrasi sering diterapkan pada prosesproses 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. Kebanyakan filter industri merupakan filter tekanan atau filter vakum. Alat tersebut dapat dijalankan secara batch atau kontinu, bergantung pada cara mengeluarkan zat padatnya. Jika filtrasi dijalankan secara batch alat harus

2 dibongkar untuk pengambilan cake kemudian dipasang kembali, sehingga diperlukan waktu untuk bongkar pasang sedangkan pada proses kontinu pengambilan cake dilakukan secara terus menerus dan memerlukan waktu operasi yang lebih cepat. Pada praktikum ini digunakan press filter berupa plate and frame filter press. Filter terdiri atas plate and frame yang tersusun secara selang-seling. Plate terpisah dari frame dengan suatu filter cloth. Pressing dilakukan untuk mendapatkan posisi plate dan frame yang sesuai dan dikerjakan dengan putaran manual dan putaran hidrolik. Slurry dimasukkan melalui lubang-lubang frame dan filtrat mengalir melalui cloth ditiap sisi sehingga produk (slurry dan cake terbentuk secara simultan di tiap ruang penyaringan. 1. Tujuan Percobaan Dalam melaksanakan percobaan ini terdapat beberapa tujuan, yaitu : 1. Untuk mengetahui cara memisahkan partikel padat (kalsium karbonat dari fluida cair dengan memakai media berpori.. Untuk mengetahui prinsip kerja dari alat filtrasi plate and frame filter press. 3. Menghitung nilai tahanan media (Rm dan tahanan ampas (α dari data percobaan yang diperoleh 1.3Landasan Teori Beberapa cara pemisahan mekanik fisik dapat diklasifikasikan menjadi sebagai berikut (Geankoplis,1993 : 1. Filtration Pemisahan dapat dilakukan karena adanya media filtrasi seperti kain, kanvas, pasir. Pemilihan media filtrasi didasarkan atas : a. Jumlah padatan yang dipisahkan b. Tipe padatan c. iskositas dari fluida

3 . Settling and sedimentation Pada settling and sedimantation, partikel dipisahkan dari fluida dengan adanya perbedaan gaya gravitasi dan densitas dari partikel tersebut. 3. entrifugal settling and sedimentation Proses pemisahan partikel dari fluida karena adanya gaya sentrifugal pada berbagai ukuran dan densitas fluida. 4. entrifugal filtration Proses pemisahan yang dilakukan dengan filtrasi tetapi gaya sentrifugal yang digunakan menyebabkan perbedaan tekanan dapat diabaikan. 5. Mechanical size reduction and separation Pemisahan dilakukan dengan cara mengubah diameter partikel, kemudian dipisahkan dengan ayakan. Operasi filtrasi dijalankan dengan dua cara yaitu : 1. Filtrasi batch Proses secara batch memerlukan waktu yang lebih lama dan memerlukan biaya yang lebih mahal.. Filtrasi kontinu Proses filtrasi secara kontinu banyak diterapkan pada industri kimia. Analisis operasi filtrasi ini dibagi dalam 3 tahap, yaitu : a. Pembentukan cake, b. Pencucian cake untuk membuang larutan c. Pelepasan cake dari filter. Berdasarkan gaya pendorong yang digunakan, dikenal bermacam-macam filter yaitu gravity filters, plate and frame filter press dan continous rotary vacuum filters. Tipe plateand frame filter press yang paling umum digunakandapat dilihat pada Gambar 1.1. Plate and frame filter press jenis ini yang diaplikasikan di industri umumnya terdiri atas tujuh bagian medium filter

4 dari logam yang saling menutupi secara renggang dan tempat yang cukup untuk menampung cake sampai filtrasi selesai. Gambar 1.1 Plate and Frame Filter Press (Sumber: Jenis lain adalah rotary vacuum filter. Filter jenis ini banyak digunakan pada industri skala besar dikarenakan dapat menangani padatan yang sulit difilter, dan banyak dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan tidak banyak. Pada Gambar 1. dapat dilihat bentuk dari filter jenis ini. Filter ini dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan di luar drum adalah tekanan atmosferik, tetapi di dalam drum mendekati vakum. Drum ini dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan yang akan difilter, lalu drum diputar dengan kecepatan rendah selama operasi. airan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan akan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake. Jika cake akan diambil dari drum, putaran drum dihentikan, drum dikeluarkan dari fasa cair, cake dicuci, dikeringkan, dan kemudian diambil. Pengambilan padatan dari drum dilakukan dengan sejenis pisau yang juga bermcam-macam jenis dan disainnya bergantung jenis cake.

5 Gambar 1. Rotary acuum Filter (sumber : Pada filtrasi dikenal dua media filter, yaitu : 1. Media primer Yaitu filter pembantu dapat berupa kain, kanvas, kertas saring.. Media sekunder Yaitu medium filter yang sesungguhnya, yang terbentuk karena adanya padatan-padatan yang tertahan oleh medium filter primer. Berdasarkan prinsip kerjanya, filtrasi dapat dibedakan menjadi: 1. Pressure filtration Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip penekanan. Bentuk alat tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.3. Gambar 1.3 Pressure Filtration Press (sumber : Gravity filtration Merupakan filtrasi yang menggunakan gaya gravitasi untuk mengalirkan cairan. 3. acuum filtration

6 Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip hampa udara untuk mengalirkan cairan. Alat filtrasi dengan prinsip hampa udara dapat dilihat pada Gambar 1.4. Filter ini dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan di luar drum adalah tekanan atmosferik, tetapi di dalam drum mendekati vakum. Drum ini dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan yang akan difilter, lalu drum diputar dengan kecepatan rendah selama operasi. airan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan akan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake pada proses. Gambar 1.4 Drum acuum Filter (sumber : abhishekfilter.com Jika cake akan diambil dari drum, putaran drum dihentikan, drum dikeluarkan dari fasa cair, cake dicuci, dikeringkan, dan kemudian diambil. Pengambilan padatan dari drum dilakukan dengan sejenis pisau yang juga bermcam-macam jenis dan disainnya bergantung jenis cake. Septum atau medium penyaring pada setiap filter harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1. Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat yang cukup jernih.. Tidak mudah tersumbat 3. Harus tahan secara kimia kuat secara fisik dalam kondisi proses.

7 4. Harus memungkinkan penumpukan ampas dan pengeluaran ampas secara total dan bersih 5. Tidak boleh terlalu mahal (Mc. abe, 1993 Dalam industri medium filter yang banyak dipakai adalah kain kanvas. Masing-masing jenis kanvas dengan ketebalan dan pola anyaman tertentu juga memiliki kegunaan tertentu. Untuk zat cair yang bersifat korosi digunakan medium filter seperti kain wol, tenunan logam monel atau baja tahan karat, tenunan gelas, atau kertas. Kain sintesis seperti nilon, polipropilena, dacron juga tahan secara kimia. Berdasarkan kompressibilitasnya, cake dapat dibedakan menjadi ompressible cake dan Non-compressible cake. 1. ompressible cake ompressible cake adalah cake yang mengalami perubahan struktur karena adanya tekanan, sehingga ruang kosong dalam cake semakin kecil, akibatnya penahanan semakin besar dan filtrasi semakin sulit dilakukan. Nilai koefisien kompresibilitas (s untuk cake jenis ini adalah 0,1 < s < 0,8. Untuk mengestimasi efek faktor kompresibilitas, diasumsikan resistansi spesifik α adalah fungsi dari ΔP menurut hubungan: α α '(ΔP s (1 (Geankoplis,1993 Nilai α dan s mudah ditentukan dengan memplot log α terhadap log ΔP. Jika nilai s besar umpan harus dipretreatment dengan penambahan filter aid.. Non compressible cake Non compressible cake adalah cake yang tidak mengalami perubahan struktur karena adanya penekanan. Sebenarnya cake seperti ini tidaka ada, tetapi pada percobaan ini cake dianggap non compressible karena perbedaan tekanan sangat kecil. Koefisien kompressibilitasnya adalah nol. Filtrasi dapat dilakukan dengan cara :

8 1. Pada perbedaan tekanan konstan, antara P1 dan P konstan misalnya pada filter press.. Pada volum konstan, jumlah filtrat yang dihasilkan konstan setiap waktu. Dalam filtrasi umpan dapat berupa campuran gas-padat atau cairanpadatan. Diameter padatan bisa sangat halus atau sangat kasar tergantung pada jenis partikel dari padatan tersebut. Produk yang dihasilkan pada proses filtrasi dapat berupa padatan maupun cairan. Pada Gambar 1.5 dapat dilihat skematis pemasukan umpan kedalam media filtrasi untuk proses batch. Umpan Filter cake Media filtrasi P1 P dl Gambar 1.5 Skematis Pemasukan Umpan pada Proses Batch ampuran turun dari media filtrasi dikarenakan adanya perbeedaan tekanan antara kedua sisi media filtrasi sehingga dapat dipisahkan antara cairan dari padatannya. Aliran fluida dalam media porous berbeda dengan aliran fluida melalui pipa biasa. Dalam media porous, fluida akan mengalir melalui rongga-rongga diantara partikel padatan sehingga perlu faktor koreksi untuk faktor friksi untuk aliran fluida dalam media porous. 1. Bilangan Reynolds Dihitung berdasarkan diameter partikel ditambah faktor F Re

9 ρ.v. D μ P Re. FRe (. Faktor Friksi Faktor Friksi dalam perhitungan ditambah faktor Ff sehingga persamaan : v. L.f. Ff L wf (3.gc. Dp f. gc. Dp. L L.v. Ff wf f.gc. Dp. ( - ΔP. f (4 L.v. Ff. P Sumber: Geancoupis,.J(1983 Hubungan antara L dan diperoleh dari neracaa massa padatan : Massa padatan dalam cake Massa padatan dalam slurry ( v + L. A. X ρ.x ( 1 - X L. A.ρs (5 ( 1- x (6 L v.ρ. x A[ ρs( 1- x ( 1- X - ρ. X. x ] Dengan menganggap aliran laminer : f 64 Re ( - Δp f 3. L.v.μ. Ff gc. Dp. FRe

10 ( - Δp f ρ. L wf [ gc. Dp 3. Ff. F Re ] [ ρ. L wf L.μ ] ( K - Δp L.μ c ( 1 d K - Δp c A dt L.μ (7 Substitusikan persamaan (5 ke persamaan (6 : d A dt K. A[ps Sumber:Reklaitis.G..(1976 ( ( ( 1- x. 1- X - ρ. X. x] μ..ρ.x - Δp 1 c d dt K. A ( ( ( [ps 1- x. 1- X - ρ. X.x] - Δp μ..ρ. x c Didefinisikan besaran baru : v μ.ρ.x K [ps ( 1- x. ( 1- X - ρ. X.x] (8 Sehingga diperoleh persamaan : d dt A.. ( - Δp. (9 Pada persamaan (9, (-Δp c adalah tekanan sisi masuk cake dikurangi tekanan sisi keluar cake. Pada kenyataannya, tekanan pada titik-titik tersebut tidak dapat diukur. Yang dapat diukur adalah selisih tekanan slurry saat akan masuk dan saat akan keluar dari filter. Jadi, tahanannya bukan dari cake saja, tetapi juga tahanan yang ditimbulkan oleh saluran-saluran dalam filter dan media penyaring primer. Jika tahanan tambahan ini dinyatakan dalam volume equivalent (e, maka besarnya adalah (.. e A, sehingga persamaan (9 menjadi :

11 d dt A. (. - Δp. ( + e (10 Persamaan ini juga dapat dituliskan menjadi : dtf d.. ( + e A. (-Δp dtf d. A.(-Δp. +. A. (-Δp. e (11 Untuk keperluan percobaan, persamaan (11 dapat diubah menjadi finite difference sebagai berikut : (1 Δtf Δ. A.(-Δp. + A..(-Δp. e (Sumber: penuntun praktikum laboratorium teknik kima I 010 dengan anggapan pressure drop cukup rendah dan harganya konstan maka v konstan, e konstan dan persamaan berupa garis lurus. Dengan mencatat waktu filtrasi pada setiap volume filtrat tertampung (( konstan maka bisa diperoleh hubungan antara t/ dengan sehingga dengan metoda Least Square dapat dihitung haraga v dan e seperti gambar berikut : Gambar.6 Grafik hubungan antara tf/ dengan Sumber: penuntun praktikum laboratorium teknik kima I (010

12 Waktu filtrasi optimum adalah waktu yang diperlukan agar jumlah volume filtrat per satuan waktu optimum. Dalam operasi filtrasi, yang disebut waktu siklus adalah waktu keseluruhan yang diperlukan untuk melakukan proses filtrasi yang merupakan jumlah dari waktu filtrasi sesungguhnya, waktu pencucian, dan waktu bongkar pasang. ts tf + tw + tp (13 Waktu pencucian diperoleh dari : dtf tf [ ] akhir. d w (14 Dengan w adalah volume air pencuci yang digunakan. Penggabungan persamaan (11 dan (13 diperoleh :. ts. A.(-Δp. ( +. e +. (. + e + tp A. (-Δp Untuk mudahnya, jumlah air pencuci dinyatakan sebagai : (15 w K. w ts A [( 1+ K + ( 1+ K. e] + tp.(-δp (16 Pada kondisi optimum /ts maksimal atau ts/ minimal : a ( ts/ d 0 ts A tp [( 1+ K + ( 1+ K e] +. (-Δp Diperoleh :

13 opt A.( - ΔP. tp ( 1+ K (17 Dan waktu siklus optimum : ts opt ( ( [ 1+ K opt + 1+ K opt. e] + tp A. (-Δp (18 Sumber: penuntun praktikum laboratorium teknik kima I (010 Untuk keperluan optimasi jumlah air pencuci yang digunakan, maka ke dalam slurry ditambahkan zat warna yang mempunyai sifat tidak berkaitan secara permanen dengan padatannya sehingga mudah dihanyutkan oleh aair pencucinya. Kadar zat warna dalam cucian yang keluar filter dianalisa untuk mengetahui seberapa jauh operasi pencucian dilakukan. Operasi pencucian dihentikan jika kadar zat warna dalam air cucian konstan. Jumlah air pencuci yang digunakan sampai titik ini dicatat sebagai w opt. Analisa kadar zat warna dalam air cucian dilakukan dengan membandingkan warnanya dengan larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya. Dalam hal ini mata berfungsi sebagai detektor warna. Gambar.7 Analisa kadar zat warna secara visual Sumber: penuntun praktikum laboratorium teknik kima I (010

14 a. Pengenceran biasa pada luas tabung yang sama Jumlah zat warna sebelum pengenceran Jumlah zat warna sesudah pengenceran S. A. h S W. A. h W Jika luas tabung sama, maka : S. h S W. h W W S. (h S h W (19 b. Pengenceran berulang S S1 S Bila hs hs 0 s 1 1 S 0 s S0 S1 n s (1, dimana n x (0 n S 0 Persamaan (19 disubstitusikan ke persamaan (0 sehingga menjadi : W S0 n. hs h W (1 menjadi: Pada filtrasi batch laju alir cairan yang akan difiltrasi dapat disusun v d Adt ( dengan : v laju alir filtrat (m/s

15 d/dt jumlah filtrat yang dikumpulkan selama waktu t (m 3 /s A luas area filtrasi (m Persamaan yang berlaku pada proses filtrasi adalah persamaan arman- Kozeny untuk aliran laminer dalam packed bed, persamaan ini menjelaskan proses mengalirnya suatu cairan dengan padatan dalam suatu pemisahan secara titrasi. Persamaan tersebut adalah : (3 Pc L k 1 v (1 ε µ S 3 ε 0 dengan : ΔPc perubahan tekanan pada cake (N/m L tebal cake yang terbentuk setelah proses filtrasi (m k 1 konstanta (4,17 µ viskositas fluida (Pa s v ε laju alir filtrat (m/s porositas S 0 luas seluruh permukaan partikel padatan per volum wadah (m 1 Porositas merupakan ruang kosong antara tumpukan partikel, dan tanda negatif pada perubahan tekanan menunujukkan terdapat penurunan tekanan antara kedua media filtrasi. Untuk menentukan berapa banyak filtrat yang terkumpul dapat dihubungkan (rasio antara neraca massa dengan tebal cake, sehingga diperoleh : L A (1-ε ρ p s ( +ε L A (4 (Mc.cabe,1993 dengan : ρ p densitas partikel padatan dalam cake (kg/m 3

16 s konsentrasi padatan didalam filtrat (kg/m 3 Kemudian disubstitusi persamaan ( kedalam persamaan (1 dan gunakan persamaan (3 untuk menghilangkan nilai L, sehingga diperoleh persamaan : d Adt P k (1 ε S ρ p c 0 µ 3 ε A s P c µ s α A (5 dimana nilai α adalah besarnya tahanan yang dihasilkan karena terjadi tumpukan cake. k (1 ε S α 3 ρ ε p 0 (6 untuk tahanan pada media filtrasi (Rm dapat dianalogkan persamaan (5, sehingga : (7 d P c Adt µ Rm besar tahanan setelah filtrasi dapat dihitung dengan rumus : P d αs Adt µ + Rm A (8 dimana ΔP ΔPc + ΔPf, sehingga persamaan (7 dapat dimodifikasi menjadi : P d Adt µ αs (9 ( + e A

17 Dari persamaan (8 kita dapat menentukan persamaan dasar untuk filtrasi pada proses batch dengan kondisi tekanan konstan, yaitu : dt d µα s µ + Rm A ( P A( P (30 dt d Kp + B (31 dengan Kp dalam s/m 6, B dalam s/m 3. Kp A µα s ( P (3 B µ Rm A( P (33 Untuk menentukan nilai Kp dan B dapat menggunakan grafik versus t/ t/ Slope Kp/ Intercept B waktu yang diperlukan selama filtrasi : Gambar 1.6 Grafik hubungan terhadap t/ dt d Kp + B

18 t dt 0 (Kp + B d 0 t Kp/ + B (34 untuk waktu siklus pada proses batch : t siklus (tc waktu filtrasi + waktu bongkar pasang + waktu pencucian waktu bongkar pasang biasanya ± 0 menit dan waktu pencucian dihitung dengan rumus: Waktu pencucian 10% f laju pencucian (35 laju pencucian filtrasi dihitung dengan persamaan : Laju pencucian 1 4 Kp f + B (36 Untuk menghitung nilai cake kering maka dapat menggunakan rumus : W s ρ x 1 m x (37 dengan : W berat cake kering (kg s konsentrasi slurry didalam filtrat (kg/m 3 x konsentrasi slurry didalam umpan (berat padatan/berat umpan M rasio ampas basah terhadap ampas kering ρ densitas fluida (kg/m 3 volum filtrat (m Analisa Data

19 Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data :,, hs, hw, s 0, n, w, (- P, A, dan tp. a. Menentukan v dan e Persamaan yang digunakan : Δtf Δ. A.(-Δp. + A..(-Δp. e (38 Untuk menghitung tf/ digunakan persamaan finite difference sebagai berikut : 1. Untuk data-data awal (Forward Finite Difference tf [ ] - 3 tf + (4 tf i+ 1 - (tf i i + i (39. Untuk data-data tengah (entral Finite Difference 3. Untuk data-data akhir (Backward Finite Difference Δtf (- tf i- + ( tf i+1 [ ] (40 i Δ Δ Δtf - 3 tf i + (4 tf i+1 - (tf i+ [ ] (41 i Δ Δ (sumber : penuntun pratikum laboratorium teknik kimia I,010 Maka dapat dihitung v dan e b. Menentukan volume pencucian (w Persamaan yang digunakan : W S0 hs h W Dengan membuat grafik hubungan antara W dan W, maka harga W dapat dicari yaitu pada saat W mencapai keadaan konstan atau mendekati konstan dimana pada saat kurva W s W mendatar. Grafik hubungan W s W dapat ditunjukkan oleh gambar berikut :

20 Gambar 1.8 Grafik hubungan W s W untuk penentuan W opt c. Menentukan opt dan ts opt Digunakan persamaan : A.( - ΔP tp opt. (4 ( 1+ K Dengan w K opt, maka : ts opt (43 ( ( [ 1+ K opt + 1+ K opt. e] + tp A. (-Δp (sumber : pratikum laboratorium teknik kimia I, Hipotesis Operasi filtrasi dengan plate and frame filter press pada pressure drop konstan akan mengikuti persamaan non compressible cake : dtf d A.. (-Δp. + A..(-Δp. e Harga tf/ dapat didekati dengan tf/, sehingga grafik hubungan antara tf/ dengan adalah linear. Harga dan e dapat ditentukan dari slope dan intersep dari persamaan garis yang diperoleh, maka waktu yang diperlukan

21 untuk filtrasi semakin lama. Hubungan W dan W diharapkan berupa kurva lengkung ke bawah, dan akhirnya konstan, sehingga harga W dapat dicari. BAB II METODOLOGI PEROBAAN.1 Bahan-bahan yang dipakai Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah : 1. Serbuk Kalsium Karbonat (ao 3, berwarna putih dan halus sebanyak 500 gr. Air sebanyak 30 liter untuk membuat slurry 3. Larutan standar dibuat dari 0,15 gr zat warna dalam 1 liter air 4. Zat warna sebanyak 4 gr.. Peralatan yang digunakan Peralatan yang digunakan pada percobaan adalah : 1. Alat filtrasi Plate and Frame Filter Press. Tangki umpan dan pencuci 3. Pengaduk 4. Gelas ukur

22 5. Stopwatch.3 Prosedur Percobaan 1. Persiapan alat Gambar.1 Rangkaian alat praktikum Keterangan Gambar : 1. Tangki pencuci 4. Kran 7. a. Frame. Tangki umpan 5. Pompa b. Plate 3. Pengaduk 6. Manometer 8. Gelas ukur Rangkaian alat dipasang seperti yang terlihat pada Gambar.1. Kemudian kran air dibuka, pompa dihidupkan. Tahap ini dilakukan untuk pengecekan kebocoran alat.. Pembuatan slurry ao3 Ditimbang ao3 sebanyak 100 gr, kemudian dilarutkan dalam 8 liter air dengan menggunakan ember, lalu ditambahkan 1gram zat warna kemudian diaduk dengan alat pengaduk. 3. Pembuatan larutan standar Larutan standar dibuat dengan 0,15 gram zat warna lalu dilarutkan dalam 1Liter air 4. Percobaan : Slurry ao3 dimasukkan dalam tangki umpan, kran umpan dibuka, pressure drop dijaga konstan dengan mengatur kran recycle. Tekanan

23 yang digunakan adalah 1 bar. Lalu, Filtrate ditampung setiap 00 cm 3 dicatat waktunya. Filtrasi dihentikan setelah tidak ada lagi filtrat keluar. 5. Pencucian : Kran air pencuci dibuka dan air pencuci yang keluar ditampung. Setiap 00 cm 3 diambil sampelnya untuk ditentukan konsentrasinya. Pencucian dihentikan bila warna air cucian relatif konstan. 6. Bongkar pasang Plate and frame filter press dibongkar untuk membersihkannya dari cake dan kotoran, dan filter cloth dicuci. Kemudian alat filtrasi dipasang lagi untuk operasi selanjutnya. Waktu bongkar pasang di catat. 7. Selanjutnya lakukan percobaan dengan prosedur yang sama namun dengan komposisi bahan dan tekanan yang berbeda yaitu sebagai berikut: ao 3 sebanyak 150 gram, dilarutkan dengan 8 Liter air dan tekanan 1 bar ao 3 sebanyak 100 gram, dilarutkan dengan 8 Liter air dan tekanan 1,4 bar ao 3 sebanyak 150 gram, dilarutkan dengan 8 Liter air dan tekanan 1,4 bar

24 BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil Percobaan a. Untuk massa ao3 100 gr dan tekanan 1 bar

25 Gambar 3.1 Grafik hubungan Δtf/Δ dan volume larutan filtrasi untuk massa ao3 100 gram dan Tekanan 1 bar. Pada gambar 3.1 dapat diamati bahwa terjadi kenaikan Δtf/Δ (terhadap perubahan waktu per perubahan volume filtrasi seiring dengan kenaikan volume filtrasi. Hal ini sesuai dengan teori yang ada bahwa perubahan waktu filtrasi berbanding lurus dengan kenaikan volume filtrasi (Geankoplis,1993. Dari gambar tersebut diketahui persamaan liniernya adalah: Y x-0.5 Sehingga grafik tersebut memilki slope 1 x 10-4 dan intersep 0,5. Dari slope dan intersep diperoleh nilai v yaitu m.pa.detik dan nilai e adalah 5 cm 3. e adalah volume filtrat yang membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan tahanan dari filter medium dan pemipaan. Untuk massa ao3 100 gram dengan tekanan 1 bar, nilai tahanan media filtrasi (Rm yang diperoleh adalah 1,6 x 10 4 m -1 dan nilai tahanan ampas (α yang diperoleh adalah 13,191 m/kg.

26 Gambar 3. Grafik hubungan konsentrasi air pencuci (w dan volume air pencuci (w Dari gambar 3. dapat dilihat bahwa semakin besar volume air pencuci (w maka nilai konsentrasi air pencuci (w semakin turun hingga menuju nilai konstan. Hal tersebut disebabkan karena semakin besar volume semakin berkurang kepekatan warna larutan.berdasarkan perhitungan, grafik diatas memiliki opt 166,87 cm 3 dan ts opt 9,47 menit. opt dan ts opt merupakan volume optimum dan waktu optimum yang terjadi pada proses filtrasi. Ts opt terdiri dari jumlah waktu proses, waktu pencucian dan waktu bongkar pasang (Tim Penyusun, 010 b. Massa ao3 150 gr dan P 1 bar

27 Gambar 3.3 Grafik hubungan Δtf/Δ dan volume larutan filtrasi untuk massa ao3 150 gram dan Tekanan 1 bar Pada gambar 3.3 dapat diamati bahwa terjadi kenaikan ΔtAf/Δ (terhadap perubahan waktu per perubahan volume filtrasi seiring dengan kenaikan volume filtrasi. Hal ini sesuai dengan teori yang ada bahwa perubahan waktu filtrasi berbanding lurus dengan kenaikan volume filtrasi. Dari gambar tersebut diketahui persamaan liniernya adalah: Y 7E-05x 0,134. Sehingga grafik tersebut memilki slope 7 x 10-5 dan intersep 0,134. Dari slope dan intersep diperoleh nilai v yaitu m.pa.detik dan nilai e adalah m 3. e adalah volume filtrat yang membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan tahanan dari filter medium dan pemipaan. Untuk massa ao3 150 gram dengan tekanan 1 bar, nilai tahanan media filtrasi (Rm yang diperoleh adalah 5,38 x 10 5 m -1 dan nilai tahanan ampas (α yang diperoleh adalah 17,36 m/kg.

28 Gambar 3.4 Grafik hubungan konsentrasi air pencuci (w dan volume air pencuci (w Dari gambar 3.4 dapat dilihat bahwa semakin besar volume air pencuci (w maka nilai konsentrasi air pencuci (w semakin turun hingga menuju nilai konstan. Hal tersebut disebabkan karena semakin besar volume semakin berkurang kepekatan warna larutan. Berdasarkan perhitungan, grafik diatas memiliki opt 166,87 cm 3 dan ts opt 9,47 menit. opt dan ts opt merupakan volume optimum dan waktu optimum yang terjadi pada proses filtrasi. Ts opt terdiri dari jumlah waktu proses, waktu pencucian dan waktu bongkar pasang.

29 c. Massa ao3 100 gr dan P 1,4 bar Gambar 3.5 Grafik hubungan Δtf/Δ dan volume larutan filtrasi untuk massa ao3 100 gram dan Tekanan 1,4 bar. Pada gambar 3.5 dapat diamati bahwa terjadi kenaikan ΔtAf/Δ (terhadap perubahan waktu per perubahan volume filtrasiseiring dengan kenaikan volume filtrasi. Hal ini sesuai dengan teori yang ada bahwa perubahan waktu filtrasi berbanding lurus dengan kenaikan volume filtrasi. Dari gambar tersebut diketahui persamaan liniernya adalah: Y 6E-04x Sehingga grafik tersebut memilki slope 6 x 10-4 dan intersep 1,181. Dari slope dan intersep diperoleh nilai v yaitu m.pa.detik dan nilai e adalah m 3. e adalah volume filtrat yang membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan tahanan dari filter medium dan pemipaan. Untuk massa ao3 100 gram dengan tekanan 1.4 bar, nilai tahanan media filtrasi (Rm yang diperoleh adalah 6,3 x 10 5 m -1 dan nilai tahanan ampas (α yang diperoleh adalah 18,469 m/kg.

30 Gambar 3.6 Grafik hubungan konsentrasi air pencuci (w dan volume air pencuci (w Dari gambar 3.6 dapat dilihat bahwa semakin besar volume air pencuci (w maka nilai konsentrasi air pencuci (w semakin turun hingga menuju nilai konstan. Hal tersebut disebabkan karena semakin besar volume semakin berkurang kepekatan warna larutan. Berdasarkan perhitungan, grafik diatas memiliki opt 166,87 cm 3 dan ts opt 9,47 menit. opt dan ts opt merupakan volume optimum dan waktu optimum yang terjadi pada proses filtrasi. Ts opt terdiri dari jumlah waktu proses, waktu pencucian dan waktu bongkar pasang.

31 d. Massa ao3 150 gr dan P 1,4 bar Gambar 3.7 Grafik hubungan Δtf/Δ dan volume larutan filtrasi untuk massa ao3 150 gram dan Tekanan 1,4 bar. Pada gambar 3.7 dapat diamati bahwa terjadi kenaikan ΔtAf/Δ (terhadap perubahan waktu per perubahan volume filtrasiseiring dengan kenaikan volume filtrasi. Hal ini sesuai dengan teori yang ada bahwa perubahan waktu filtrasi berbanding lurus dengan kenaikan volume filtrasi. Dari gambar tersebut diketahui persamaan liniernya adalah: Y 1E-03x Sehingga grafik tersebut memilki slope x 10-5 dan intersep 0,1157. Dari slope dan intersep diperoleh nilai v yaitu m.pa.detik dan nilai e adalah m 3. e adalah volume filtrat yang membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan tahanan dari filter medium dan pemipaan. Untuk massa ao3 150 gram dengan tekanan 1.4 bar, nilai tahanan media filtrasi (Rm yang diperoleh adalah 48,768 x 10 5 m -1 dan nilai tahanan ampas (α yang diperoleh adalah 4,309 m/kg.

32 Gambar 3.8 Grafik hubungan konsentrasi air pencuci (w dan volume air pencuci (w Dari gambar 3.8 dapat dilihat bahwa semakin besar volume air pencuci (w maka nilai konsentrasi air pencuci (w semakin turun hingga menuju nilai konstan. Hal tersebut disebabkan karena semakin besar volume semakin berkurang kepekatan warna larutan. Berdasarkan perhitungan, grafik diatas memiliki opt 166,87 cm 3 dan ts opt 9,47 menit. opt dan ts opt merupakan volume optimum dan waktu optimum yang terjadi pada proses filtrasi. Ts opt terdiri dari jumlah waktu proses, waktu pencucian dan waktu bongkar pasang.

33 e. Massa ao3 100 gr pada P 1 bar dan 1,4 bar Gambar 3.9 Grafik hubungan Δtf/Δ dan olume larutan filtrasi untuk massa ao3 100 gram pada Tekanan 1 bar dan 1.4 bar. Dari gambar 3.9 dapat dilihat bahwa semakin banyak massa ao3 (konsentrasi slurry semakin tinggi dengan tekanan yang sama, maka diperoleh nilai Δtf/Δ naik.

34 f. Massa ao3 100 gr dan 150 gr pada P 1 bar Gambar 3.10 Grafik hubungan Δtf/Δ dan olume larutan filtrasi untuk massa ao3 100 gram dan 150 gram pada Tekanan 1 bar Dari grafik 3.10 dapat dilihat bahwa semakin tinggi tekanan operasi maka semakin kecil nilai Δtf/Δ nya. 3. Pembahasan Dari grafik 3.9 dapat dilihat bahwa semakin banyak massa ao3 (konsentrasi slurry semakin tinggi dengan tekanan yang sama, maka diperoleh nilai Δtf/Δ naik. Hal ini diperoleh karena semakin banyak massa ao3 maka semakin banyak juga cake yang tertahan di plate filtrasi sehingga waktu filtrasi semakin lama dan menyebabkan Δtf/Δ semakin naik seiring bertambahnya volume filtrat tertampung yang ditunjukan dengan grafik yang linier. Dari grafik 3.10 dapat dilihat bahwa semakin tinggi tekanan operasi maka semakin kecil nilai Δtf/Δ nya. Hal ini dikarenakan semakin tinggi tekanan operasi pada proses filtrasi maka semakin banyak padatan yang

35 membentuk cake pada filter sehingga menyebabkan penyumbatan pada plate filtrasi yang ditandai dengan semakin lamanya waktu yang diperlukan untuk menampung filratnya sehingga diperoleh Δtf/Δ semakin kecil. Pada proses pencucian semakin besar massa ao3 (konsentrasi slurry semakin tinggi maka semakin besar pula volume air pencuci (w dan nilai konsentrasi w semakin turun hingga mencapai konstan atau mendekati konstan yang dapat dilihat dari konsentrasi air pencuci yang sama. Hal ini disebabkan karena semakin banyaknya cake yang tertahan pada plate filtrasi sehingga volume air pencuci yang diperoleh semakin besar.

36 BAB I 4.1 KESIMPULAN 1. Perubahan waktu per perubahan volume filtrasi (Δtf/Δv berbanding lurus dengan kenaikan volume rata-rata filtrasi (Δv.. Semakin bertambahnya volume air pencuci (w akan menurunkan nilai konsentrasi air pencuci (w hingga akhirnya akan menjadi konstan. 3. Semakin besar konsentrasi ao 3 maka tumpukan cake pada media filtrasi akan semakin banyak sehingga mengakibatkan tahanan ampas (α semakin besar. 4. SARAN 1. Dibutuhkan kedisiplinan dalam bekerja karena aliran yang dihitung mengalir cepat. Pastikan pengukuran waktu filtrasi tepat, sehingga tidak terjadi penyimpanan waktu yang besar dan digunakan waktu/pengukur waktu yang dapat split dalam jumlah banyak. 3. Diperlukan ketelitian mata pengamat pada saat membandingkan warna sampel air cucian dengan warna larutan standar yang konsentrasinya telah diketahui.

37 LAMPIRAN A 1. ontoh perhitungan pada grafik Keterangan pengolahan data Tabel 3.1, 3.3, 3.5 dan Tabel 3.7: Data dibagi menjadi tiga kelompok data yaitu data awal dari nomor 1 13, data tengah dari no 14-7, dan data akhir nomor ontoh perhitungan untuk massa ao3 100 gr dan tekanan 1 bar. a. Untuk data awal : t 3 ( 4 ( f t fi + t f i+ 1 t f ( i+ t f i i 3(1.1 +.(00 ( ( 4(.9 ( 4.08 dengan i dari 1sampai untuk data i 1 b. Untuk data tengah : t ( ( f t f i 1 + t f ( i+ 1 t f i i ( ( ( (00 dengan i dari 14 sampai untuk data i 14 7 c. Untuk data akhir : t f i t f i t f ( i + 3( ( 4t f ( i 1 3t f ( i ( ( 4(105.9 ( 3(100,45 (00 dengan Keterangan pengolahan data tabel 3., 3.4, 3.6, dan 3.8. W W s 0 H H S W gr/l 3.5 i dari 7 sampai untuk data i 7

38 . ontoh perhitungan menentukan waktu siklus filtrasi dengan massa ao3 100 gr dan P 1 bar. Dari Gambar 3.1 diketahui persamaan liniernya adalah : y 1E-04x - 0,53 6 Slope 9 10 Intersep 0, ( p 1 bar 1 10 Pa Panjang sisi plat 0 cm A sisi x sisi 0 cm x 0 cm 400 cm 0.04 m Total luas untuk 7 buah plat 7 x m Slope x A. ( 0, (- P ( 0,8 ( int A ersep e slope ( p e Intersep e 33,33-6 Slope 9.10 olum optimum ( w opt 400 ml W Opt 400 Konstanta filtrasi K 1, Waktu pencucian t p 65,5 detik Waktu bongkar pasang alat 435,9 detik Dengan data di atas, maka didapatkan nilai volume optimal ( opt dan nilai waktu siklus optimum (t s opt : opt A. (- P. tp ( 1+ K 5 ( 0,8 ( , ,5 ( 1+ ( 1,05 166,87 m 3 Dan

39 ts ts [ A. (- p ( 1+ K opt + ( 1+ K. e] tp opt opt + ( 0,8 0,0358. (1.10 [ ( 1+ ( 1,05 ( 166,87 + ( 1+ 1,05 ( 166,87.33,33] 65,5 opt + 5 ts opt 13,33 detik t waktu bongkar 435,9 detik maka, ts opt 13, ,9 568,3 detik 9,47 menit 3. ontoh perhitungan menentukan nilai tahanan media (Rm dan tahanan ampas (α. P 1 bar 1 x 10 5 N/m air iskositas (µ 6 liter 6000 ml6000 gram 0,93x10-3 kg/ms Densitas (ρ 996,9 kg/m 3 Area filtrasi (A (7 x 0 cm x 0 cm 800 cm Konstanta filtrasi (Kp 1x10-5 x x10-5 B (Intercept Maka nilai tahanan media filtrasi (Rm dan tahanan ampas (α adalah : Konsentrasi slurry didalam umpan (x : x Massa ao 3 air gram gram 0,015 Konsentrasi slurry didalam filtrat (s :

40 ρ x s 1 mx (996,9 kg / m 1 3 (0,015 ( x 0,015 1,78 kg/m 3 α Kp A ( P µ s 5 5 (x10 (0,8 m (1x10 N / m 3 (0,93 x10 kg / ms (1,78 kg / m 3 13,191 m/kg Rm B A( P µ (0,0003 (0,8 m (1,4 x10 3 0,93 x10 kg / ms 5 N / m 1,6 x 104 m -1 DAFTAR PUSTAKA

41 oulson,j.m. and Richardson, J.F,1989, An Introduction to hemical Engineering Design, vol.6 pp Geankoplis,.J.,1993, Transport Processes and Unit Operation, 3 ed. Smith,J.M. and an Ness,H..,1986, Intoduction to hemical Engineering Termodynamics,3ed, diakses tanggal 10 November diakses tanggal 10 November diakese tanggal 11 November 010