MAKALAH ALAT INDUSTRI KIMIA - B
FILTRASI VAKUM
Disusun Oleh : 1. Irsyadia Nindya Wardana
10/305249/TK/37428
2. Ika Noviawati
11/313353/TK/37881
3. Nihayatun Ni’mah
11/319059/TK/38193
4. Silvia Nirmala Puspitasari
11/319159/TK/38190
5. Ade Hidayat
11/319168/TK/38299
6. Affifah Ambar Rafsanjani
11/319173/TK/38303
Dosen Pengampu : Ir. Wahyu Hasokowati, M.A.Sc.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK 2013
0
Filtrasi Vakum A. Pengertian Filtrasi adalah pemisahan bahan secara mekanis (biasanya pemisahan antara fluida (cairan/gas) (cairan/gas) dengan padatan) dengan menggunakan media filter dan dan beda tekanan. Produk filtrasi dapat berupa filtrat (cairan bebas padatan) atau cake (kue padatan); tergantung fasa apa yang berharga/yang akan dipungut. Berdasarkan driving force-nya, filtrasi dibedakan menjadi empat jenis, yaitu : 1. Hydrostatic head atau atau gravity filtration 2. Excess pressure atau pressure filtration
3. Vacuum pressure atau vacuum filtration 4. Centrifugation
Filtrasi vakum yaitu proses pemisahan bahan secara mekanis (biasanya pemisahan fluida dengan padatan) dengan menggunakan media filter secara vakum sehingga akan didapatkan filtrat karena terhisap.
B. Filtrasi Batch dan Filtrasi Kontinyu Berdasarkan siklus operasinya, filtrasi vakum dibedakan menjadi filtrasi batch dan filtrasi kontinyu. 1. Filtrasi Batch Alat-alat filtrasi vakum yang menggunakan siklus batch adalah nutsche filter. Nutsche Filter Nutsche filter adalah alat filtrasi yang dapat digunakan untuk proses filtrasi bertekanan atau vakum. Biasanya dioperasikan dengan sistem batch di industri seperti industri kimia, pewarna, farmasi/obat-obatan, dan pengolahan air limbah. Alat ini bekerja dimana penyaringan vakum atau tekanan dapat dilakukan secara tertutup dalam vessel dan dan padatan dapat dibuang langsung lang sung ke sebuah drier . Saat ini nutsche filter didesain untuk melakukan banyak tugas termasuk reaksi, filtrasi, mencuci cake, dan thermal drier pada satu unit. Alat ini
1
dilengkapi proses kontrol dengan parameter seperti tekanan, temperatur dan pH. Nutsche filter sangat cocok untuk bahan yang flammable, toxic, dan korosif. Komponen utama nutsche filter adalah : a. Vessel
b. Filter floor /penyangga, kain penyaring mesh c. Saluran re-slurry untuk proses pencucian cake d. Alat pengeluaran cake Pengaduk serbaguna adalah fitur unik dari sistem
ini. Pengaduk
melakukan sejumlah operasi melalui gerakan di sumbu sejajar dan tegak lurus ke poros. Slurry difiltrasi sampai terbentuk sebagian besar mother liquor . Setelah
filtrasi
selesai,
pada
cake akan
terbentuk
celah-celah
yang
menyebabkan gangguan pada operasi vakum. Ini menghalangi filtrasi. Pengaduk dapat digunakan untuk menjaga cake agar seragam. Cake dapat dicuci setelah penyaringan oleh reslurrying cake. Setelah mencuci, mother liquor dapat di-refiltered . Cake kemudian dibuang dengan menurunkan
pengaduk yang berputar sedemikian rupa sehingga membawa semua cake yang terbentuk ke saluran discharge. Kelebihan nutsche filter antara lain: a.
Dapat digunakan untuk vacuum atau pressure filtration
b.
Gas inert dapat di jaga
c.
Kontaminasi pada cake minimal
d.
Recovery filtratnya tinggi
e.
Tidak ada filtrat yang menguap ke atmosfer, jadi kalau filtratnya toxic tidak berbahaya
f.
Transfer panas dapat diaplikasikan untuk menjaga suhu filtrasi Kekurangan nutsche filter antara lain:
a. Tidak cocok untuk proses kontinyu b. Kapasitas kecil
2
Urutan proses kerja nutsche filter adalah sebagai berikut. a. Filtrasi Slurry dimasukkan kedalam filter, tekanan diaplikasikan untuk
menekan slurry agar filtrat dapat menembus tahanan cake yang bertumpuk diatas media filter. Slurry dengan distribusi kekasaran yang luas akan mengendap lebih dulu, fine partikel akan mengendap diatas partikel kasar lebih lama, dan akan membentuk hambatan cake lagi. b. Pencucian cake Dalam tahap pencucian cake, air pencuci disemprot dari atas, akan tetapi efisiensinya rendah jika ketebalan cake tidak merata. Keuntungan dari nutsche filter adalah cake yang terbentuk merata, sehingga efisisensi pencucian meningkat. Efisiensi pencucian akan jauh meningkat apabila tidak ada gas atau udara yang masuk ke dalam cake saat pencucian berlangsung. Hal ini dicapai dengan detektor khusus yang memonitor kelembaban permukaan cake dan apabila udara atau gas mulai memasuki vessel , akan ada sinyal yang ditransmisikan untuk menutup katup filtrat dan
membukanya kembali untuk proses pencucian berikutnya. c. Cake repulping
Banyak proses memerlukan efisiensi pencucian yang tinggi untuk menghilangkan cairan kontaminan dari produk dan mencuci cake dengan repulping akan menghasilkan produk dengan kemurnian tinggi. Cake yang
terbentuk diaduk sehingga terbentuk suspensi dalam cairan pencuci. d. Pressure drying/pengeringan bertekanan Dalam tahap pengeringan, udara, atau gas dihembuskan kedalam cake sampai tercapai kelembaban yang diinginkan. Untuk mencapai
kelembaban yang minimum, cake dihaluskan dengan membalikan rotasi pengaduk dan tekanan pada permukaan dikontrol dengan sistem hidrolik.
3
e. Cake discharge/pengeluaran cake
Setelah semua tahap selesai, valve pengeluaan cake dibuka dan pengaduk akan turun sampai bawah dan berputar untuk mengeluarkan cake.
Gambar 1. Urutan Cara Kerja Nutsche Filter
2. Filtrasi Kontinyu Kebanyakan filter kontinyu dioperasikan pada tekanan vakum, sehingga seringkali disebut sebagai vacuum filters. Alat-alat filtrasi vakum yang menggunakan siklus kontinyu antara lain rotary drum vacuum filter , filter cakram berputar ( rotary disk filter ), filter meja vakum ( vacuum table filter ), dan fan filter berjalan ( belt filter ). a. Rotary Drum Vacuum Filter Rotary drum vacuum filter merupakan salah satu jenis filter yang
dioperasikan secara kontinyu. Seperti alat filtrasi pada umumnya, alat ini mempunyai medium filter dan support sebagai komponen utama, hanya saja bentuk support berupa silinder dan medium filter mengelilinginya.
4
Bentuk silinder tersebut mengakibatkan alat ini diberi nama drum. Selama beroperasi, drum tersebut berputar perlahan, oleh karena itu disebut rotary . Seringkali alat ini disebut sebagai rotary vacuum filter , karena
kondisi tekanan di dalam drum bersifat vakum. Jenis filter ini telah lama diaplikasikan di dunia industri. Keuntungan pemakaian alat ini terletak pada sistem operasinya yang kontinyu, sehingga waktu proses lebih efisien dan penggunaan tenaga kerja lebih hemat. Dalam sekali putaran, rotary drum vacuum filter melakukan tahap penyaringan, pencucian, pengeringan, dan pengumpulan cake yang jika dilakukan secara batch harus dilakukan satu per satu sehingga akan memakan waktu serta tenaga. Dalam satu kali putaran, secara lengkap drum mengalami beberapa tahapan, yaitu : 1)
Pembentukan cake Pada saat drum tercelup dalam suspensi, maka aliran filtrat menembus medium filter akan terjadi. Selain tahap ini perpindahan massa filtrat dari suspensi ke dalam drum tidak terjadi. Pada saat filtrat menembus medium, padatan dalam suspensi akan tertinggal dan menempel di permukaaan medium, dan terjadilah pembentukan cake. Tahap ini berlangsung dalam zona pembentukan, dan di daerah ini kondisi vakum diaplikasikan secara maksimal. Total rasio daerah yang tercelup disebut apparent submergence, sedangkan rasio daerah tercelup dimana pembentukan cake betul-betul efektif disebut effective submergence. Rasio ini umumnya berkisar antara 33 sampai 35%.
2) Pengeringan dan pencucian Dalam zona ini air yang mungkin masih membasahi cake dihisap lebih lanjut, menghasilkan cake yang lebih kering. Jika diperlukan, dapat dilakukan tahap pencucian untuk menghilangkan kotoran yang menempel atau tercampur dalam cake. Tahap pengeringan dilanjutkan setelah tahap pencucian, dengan cara yang sama dengan sebelumnya.
5
Jika tidak ada tahap pencucian, maka zona untuk tahap ini hanya terdiri dari zona pengeringan, sedangkan jika ada pencucian terbagi menjadi zona-zona: pra pengeringan, pencucian, dan pengeringan akhir. 3) Pelepasan cake Cake yang telah cukup kering digaruk oleh sebilah pisau, dan
dikumpulkan dalam sebuah bak penampung. Di tempat pelepasan cake, kondisi vakum dalam drum ditiadakan. Daerah tempat langkah ini berlangsung disebut zona pelepasan. 4) Tahapan kosong Tahap ini berlangsung setelah pisau melepas cake. Medium filter menjadi terekpos, tanpa ada cake yang melapisi. Jika ruang vakum dalam drum terhubung dengan daerah ini, maka akan terjadi kebocoran vakum yang mengakibatkan kondisi vakum di zona lain tidak berfungsi. Oleh karena hal ini, maka diperlukan suatu valve pengatur yang menyekat zona ini dengan kondisi vakum dalam drum. Zona ini biasa disebut dead zone, dan diterjemahkan sebagai zona mati. Dalam aplikasi secara industrial, rotary drum vacuum filter cocok digunakan untuk proses yang mempunyai karakteristik sebagai berikut : 1) Suspensi (slurry ) dengan padatan yang tidak cenderung mengendap dengan cepat dan berada dalam suspensi seragam jika diaduk dengan baik. 2) Cake yang tidak memerlukan waktu pengeringan lama 3) Cake yang dengan sekali tahap pencucian akan bersih dari kotoran atau menghasilkan recovery filtrat yang maksimal. 4) Filtrat yang tidak memerlukan pemisahan tajam antara filtrat induk dan filtrat hasil pencucian 5) Filtrat yang diizinkan mengandung sedikit padatan halus. Padatan ini mungkin lolos menembus medium filter pada detik-detik pertama dari pembentukan cake. Dalam beberapa pengoperasian rotary drum filter,
6
biasanya filtrat dapat mengandung sampai 5000 ppm padatan tak terlarut. Bahan yang bisa disaring memakai rotary drum filter pada prinsipnya berupa suspensi, dan yang biasa diolah dalam indiustri adalah : 1) Lumpur limbah 2) Pigmen 3) Resin, plastik, atau polimer 4) Senyawa Kalsium 5) Titanium dioksida 6) Mineral dan senyawa kimia anorganik Komponen utama dari rotary drum vacuum filter berupa sebuah drum berputar yang dindingnya merupakan support dari medium filter. Medium filter ini bertindak sebagai komponen pemisah yang akan meloloskan cairan filtrat dan menahan cake. Pemilihan medium filter merupakan faktor penting yang akan menentukan mutu produk. Contoh bahan
medium
yang
banyak
dipakai
adalah
:
polyester,
nylon,
polypropylene, dan bahan dari serat khusus. Drum diberi vakum di bagian tengahnya, sehingga cairan filtrat akan mengalir masuk kebagian tengah drum dengan menembus medium filter dan support sambil meninggalkan padatan cake di permukaan medium filter. Cake yang menempel akan diambil oleh pisau ( knife) dan dikumpulkan dalam penampung cake. Sementara itu filtrat mengalir keluar dari bagian poros drum dan dialirkan ke tangki filtrat oleh sebuah pompa. Kelebihan dari rotary drum vacuum filter antara lain sebabagi berikut. 1) Digunakan untuk memfiltrasi padatan yang sulit difilter (kemampuan filtrasinya tinggi) 2) Dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan tidak banyak 3) Desainnya sangat bervariasi tergantung pada jenis aplikasinya
7
4) Hasil pencucian cake lebih efektif 5) Digunakan untuk proses filtrasi tekanan tinggi 6) Filter yang digunakan dapat bertahan lebih lama Sedangkan kekurangan dari rotary drum vacuum filter adalah sebagai berikut. 1) Cake membutuhkan waktu pengeringan yang lama untuk mencapai titik kelembaban 2) Filtrat membutuhkan pemisahan yang lebih sulit pada bagian mother and wash filtrates
3) Ukuran filtrat yang lebih kecil dari 1000 ppm atau lebih besar dari 5000 ppm 4) Cake yang membutuhkan washing lebih dari sekali. Prinsip kerja dari rotary drum vacuum filter adalah sebagai berikut. 1) Tekanan di luar drum adalah tekanan atmosferik tetapi di dalam drum mendekati
vakum.
Drum
dimasukkan
ke
dalam
cairan
yang
mengandung suspensi padatan, lalu diputar dengan kecepatan rendah. Cairan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake 2) RDF
(Rotary
Drum
perputarannya
Filter)
terdiri
bekerja
dari cake
secara continous.
formation,
cake
Setiap
washing (jika
diperlukan), drying, dan cake discharge. 3) Selama perputaran drum, tekanan vakum menarik liquid melalui medium filter (cloth) di permukaan drum yang menahan padatan. Tekanan vakum mendorong gas/udara melalui cake dan gas tersebut akan mendorong liquid masuk ke dalam. 4) Filtrat dan aliran udara akan melalui pipa filtrat internal kemudian masuk
ke
katup
RVF
dan
bermuara
di
vakum receiver di
mana liquid dipisahkan dari aliran udara. RVF ini biasanya dilengkapi dengan liquid
ring
vacuum
pump atau barometric
leguntuk
menghasilkan tekanan vakum.
8
Problem yang sering terjadi yaitu penyaring vakum berputar kontinyu kadang-kadang dioperasikan dibawah tekanan positif sampai dengan 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 poise, atau ketika cairan jenuh dan mengkristal setelah dingin. Dengan tingkat penyaringan lumpur yang lamban, perbedaan tekanan yang melintasi septum harus lebih besar daripada yang diperoleh pada suatu penyaring vakum; dengan cairan yang menguap atau mengkristal pada tekanan menurun, tekanan pada sisi aliran bawah pada septum 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.
Gambar 2. Proses Filtrasi dengan Rotary Drum Vacuum Filter
9
Gambar 3. Rotary Drum Vacuum Filter
b. Filter Cakram Berputar ( Rotary Disc Filter , RDF) Rotary Disk Filter merupakan salah satu alat filtrasi yang tersusun
atas cakram-cakram filter yang dipasang vertikal dalam sebuah casing yang terpasang pada shaft yang dapat berputar. Rotary disk vacum filter ini digunakan dalam operasi skala besar serta proses yang kontinyu. Bahan dari cakram dapat terbuat dari logam, plastik, atau kayu. Fraksi cakram yang tercelup dalam slurry sekitar 30-50 %.
Media filter dapat berupa kain
(cloth), kertas, media poros, dan lain-lain. Pemiliham media filter ini didasarkan atas kemampuan untuk memisahkan padatan, memiliki kekuatan, inert terhadap bahan kimia dan juga dari segi ekonominya. Alat ini dapat diaplikasikan untuk proses dewatering pada iron ore taconite, hematite, coal, aluminum hydrate, copper concentrate, pyrite flotation concentrates.
Prinsip kerja rotary disc filter adalah sebagai berikut. Tekanan di luar cakram adalah tekanan atmosferik tetapi di dalam drum mendekati vakum. Slurry yang akan disaring menempati suatu tempat (basin). Cakram
dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan, lalu diputar dengan kecepatan rendah. Tekanan vakum mendorong gas/udara melalui cake dan gas tersebut akan mendorong liquid masuk ke dalam.
10
Cairan/filtrat tertarik melewati filter
cloth karena tekanan vakum,
sedangkan padatan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake. Kemudian filtratnya dikeluarkan melalui saluran keluar utama atau ditampung ke dalam sebuah tangki penampung sementara. Cake dibawa sampai ke bagian atas.
Gambar 4. Rotary Disk Filter
Gambar 5. Rotary Disk Filter
11
Keterangan : 1. Section 2. Disk 3. Distributor 4. Pipe for vacuum connection 5. Pipes for application of compressed air 6. Scraper for cake discharge
Keuntungan dari rotary disc filter ini adalah efisien dalam penggunaan tempat (tempat minimum untuk luas filter yang besar) serta 2
luas permukaan filter dapat mencapai 300 m . Sedangkan kerugiannya adalah pencucian cake tidak efektif.
c. Filter Meja Vakum ( Vacuum Table Filter , VTF atau Pan Filter ) Pan filter biasa digunakan di industri H 3PO4 dan, kadang-kadang, di
proses pencucian batuan fosfat. Pengoperasian pan filter berprinsip pada serangkaian ‘panci’ trapesium independen yang dipasang di atas kerangka
pendukung melingkar. Kerangka ini memutar vakum bawah selama siklus filtrasi dan membalikkan hembusan bawah untuk membuang cake. Selama proses filtrasi, cake mungkin saja tercuci secara berlawanan arah, umumnya dalam tiga tahapan, bersamaan dengan mengalirnya sumber dan hasil cucian filtrasi untuk memisahkan penerima vakum. Setelah pengeringan akhir, cake dibuang dalam keadaan kering dan menumpuk, atau dibuang melalui pintu air sebagai slurry dan dilanjutkan ke kolam penampung. Setelah menghilangkan cake, ‘panci’ tadi akan me lewati radial manifolds berimpak tinggi yang membersihkan lapisan luar (dalam hal ini, disebut cloth) dan menghilangkan sisa-sisa cake yang masih ada di permukaan ‘panci’.
Di stage terakhir, pengisapan dilakukan untuk mengosongkan air cucian di dalam ‘panci’. Pada saat yang sama, proses ini akan mengeringkan
12
cloth dan menghindarkan terjadinya pengenceran sumber filtrat. Karena
udara keluar-masuk lapisan luar secara bebas cloth, mengaplikasikan pengisapan kepada pompa vakum utama akan menyebabkan turunnya nilai vakum yang ada di seluruh sistem. Sehingga, sebuah pompa vakum kecil pembantu juga ditambahkan untuk memisahkan zona vakum yang ada. Katup utama, yang juga disebut sebagai distributor, dilengkapi oleh jembatan- jembatan yang akan membuka dan menutup ‘gerbang’ masingmasing pan ketika pan tersebut bergerak dari vakum tinggi ke vakum rendah melalui cake blow-off . Hal ini diperlukan untuk mengontrol setiap segmen siklus. Selain itu, ruang di dalam katup pun terpisah menjadi beberapa bagian, untuk memastikan bahwa pemisahan berlangsung dengan teliti dan tidak ada pencampuran (baik sumber filtrasi maupun filtrat kuat, sedang, dan lemah) terjadi selama siklus berlangsung. Untuk mempercepat pengosongan filtrat, ada dua katup yang dilengkapi oleh dua lingkaran penghubung. Satu untuk arus utama, satu untuk menghubungkan ke udara dan membersihkan bagian bawah deck ‘panci’ sebelum memasuki zona baru.
Kecepatan rotasi menentukan waktu siklus. Akan tetapi, hal ini dibatasi juga secara mekanis oleh kelembaman masa dari ‘panci’ putar dan beban cake basahnya pada saat pembuangan. Biasanya, waktu siklus dari pan filters adalah 2 ⁄ sampai 3 menit, tergantung ukuran filter dan desain
keseluruhan yang secara tidak langsung berpengaruh juga terhadap kecepatannya. Pan filters tersedia untuk pemisahan cake basah dan kering,
tergantung metode pembuangannya. Area pembuangan discharge kering terdiri atas dua talang, satu untuk mengeringkan kue dan satu untuk mencuci cloth. Sementara, area pembuangan untuk discharge kering hanya memiliki satu talang, di mana cake dialirkan melalui sebuah pintu air dan cloth dicuci.
Keunggulan dari pan filter antara lain:
13
1) Pan filter cocok digunakan untuk proses filtrasi kontinyu dari pengendapan cepat, padatan bebas saring, dsb. 2) Pan filter juga memungkinkan proses de-watering yang cepat dan efesiensi pencucian cake yang besar dalam skala yang besar juga. 3) Bagus digunakan dalam proses yang memerlukan filtrasi dan pencucian slurry berpinggiran kasar.
Gambar 6. Pan Filter
14
Gambar 7. Skema Alat Pan Filter
d. Filter Ban Berjalan ( Belt Filter ) Proses ini bisa menghasilkan filtrat yang cukup jernih sampai kirakira 10 ppm. Belt filter horisontal merupakan salah satu jenis vakum filter yang paling sering digunakan di industri, karena fleksibilitasnya dalam pengoperasian, tahan terhadap slurry yang korosif dan mempunyai kapasitas besar. Alat ini juga dapat digunakan untuk memisahkan padatan dari slurry dengan konsentrasi padatan dalam slurry yang dapat mencapai 50-55%. Tebal cake yang terbentuk 100-150 mm dan luas aktif untuk 2
filtrasinya sebesar 0,18-120 m . Konsumsi energi yang rendah dan laju filtrasi tinggi membuat belt filter horisontal menjadi pilihan yang sangat baik untuk proses mineral, bijih metalurgi, pengolahan kimia, serta pengolahan makanan. Alat ini terdiri dari terdiri atas tiga proses, yakni: 1) Penyaringan (filtrasi) 2) Pencucian padatan
15
3) Vacuum drying
Gambar 8. Urutan Proses Vacuum Belt Filtration
Kecepatan belt merupakan salah satu parameter penting yang harus diset dalam pemakaiannya. Batasan utama terhadap kecepatan belt adalah batasan mekanis. Beban belt dengan cake yang ada diatasnya menjadi pertimbangan utama dalam merancang kecepatan
belt . Meskipun
demikian, belt filter merupakan filter yang tercepat untuk saat ini, dengan kecepatan dapat mencapai 50 m/menit. Beberapa kelebihan penggunaan belt filter antara lain: 1) Siklus filtrasi dapat dikontrol dengan baik 2) Discharge kue dapat berjalan efektif 3) Pembersihan media filter dan belt relatif mudah 4) Tahan terhadap korosi 5) Kapasitas besar 6) Efisiensi tinggi/kemurnian tinggi 7) Kelembaban cake rendah
16
Sedangkan kelemahannya adalah membutuhkan daya yang lebih tinggi karena menggunakan pompa vakum. Kendala yang sering dialami pada belt filter adalah sebagai berikut. 1) Hasil filtrat penyaringan agak keruh karena kain filter mempunyai poripori yang cukup besar sehingga butiran padatan yang cukup halus bisa melewati kain filter tersebut -2
2) Pada tekanan vakum maksimum (6.10 Pa), kain filter terhenti sedangkan pulley atau motor listrik tetap berjalan sehingga terjadi slip. Dibawah ini adalah skema pengoperasian belt filter dan salah satu jenis belt filter yang ada dipasaran.
Gambar 9. Skema Proses Vacuum Belt Filtration
17
Gambar 10. Vacuum Belt Filter
Cara kerja vakum belt filter dapat diuraikan sebagai berikut. 1) Penyaringan (filtrasi) Slurry yang diumpankan secara kontinyu akan disaring dengan kain
saring/filter secara vakum. Filtrat tersebut kemudian diberi nama mother liquor.
2) Pencucian padatan Slurry yang
telah
disaring
kemudian
dicuci
dengan
air
yang
disemprotkan melalui bagian atas vakum belt filter. Pencucian bisa dilakukan lebih dari satu kali sesuai dengan kebutuhan. Banyak proses memerlukan efisiensi pencucian yang tinggi untuk menghilangkan cairan kontaminan sehingga dilakukan pencucian berulang kali. Pada saat pencucian, belt berhenti sejenak. 3) Vacuum drying Padatan yang telah dicuci lalu disaring secara vakum lagi. Filtrat yang diperoleh kemudian ditampung. Kadar filtrat yang diperoleh setelah pencucian lebih rendah dari pada mother liquor. 4) Cake discharge
18
Proses pengeluaran cake terjadi bersamaan dengan proses pencucian padatan. Saat pencucian padatan, belt berhenti sejenak. Pada saat itulah mesin pisau menyisir padatan yang berada di kain saring. Catatan: Porositas kain filter tidak mempengaruhi kecepatan linier belt tetapi berpengaruh pada kecepatan filtrasi. Pemilihan kain filter sesuai dengan bahan yang akan disaring. Apabila bahan tersebut bersifat asam, dipilih kain filter yang tahan asam dengan diameter pori kurang dari butir bahan yang disaring.
C. Teknologi Filtrasi Vakum 1.
Teknologi Rubberbelt Vacuum Filter Rubberbelt Vacuum Filter telah tersedia dalam skala industri sejak tahun 1930-
an. Meskipun struktur dan bahan telah berubah selama bertahun-tahun, dan banyak pemasok telah memperkenalkan desain filter baru, prinsip operasi dasar tetap tidak berubah. Sementara dunia teknologi telah berubah secara radikal selama dua dekade terakhir semuanya tetap seperti itu dengan Rubberbelt Vacuum Filter , dan alat ini masih menjadi salah satu bagian yang paling dapat diandalkan di antara peralatan di bidang pemisahan padat cair. Dalam beberapa tahun terakhir, Outotec telah menggabungkan pengetahuannya tentang peralatan pertambangan tahan lama, pemikiran inovatif, dan pengalaman sabuk filtrasi horisontal milik Pannevis untuk mengembangkan sebuah revolusi terus menerus tentang filtrasi sabuk karet. Teknologi terbaru Outotec Larox ® RB-SV (Rubberbelt Side Vacuum) mengubah "teknologi lama" untuk memenuhi dan melampaui tantangan pemisahan padat-cair zaman sekarang Keuntungan dari alat ini adalah : a. akses mudah dan ditingkatkan kebersihan b. Mengurangi downtime dan c.
meningkatkan keselamatan dalam operasi
d. Peningkatan daya tahan belt e. biaya operasi yang lebih rendah Konsep fundamental dalam Rubberbelt Vacuum Filter , adalah penempatan kotak vakum di inti peralatan, langsung di bawah sabuk karet dan di garis tengah filter. Lokasi ini, selain efektif untuk proses ternyata menjadi keterbatasan utama untuk membersihkan dan / atau pemeliharaan. Pada setiap pemeliharaan dan / atau
19
prosedur optimasi, unit harus dihentikan dan operator harus masuk kedalam mesin untuk membuka kotak vakum, sehingga operator berada dalam lingkungan proses, yang dapat mengakibatkan keselamatan.
Gambar 11. Rubber Belt Vacuum Filter
2.
Teknologi Vacuum Filter Aid Salah satu cara yang paling banyak digunakan dan kuat pemisahan micropartikulat dalam sistem cair saat ini adalah media bubuk berpori, yang sering disebut filter aid . Media bubuk menyediakan fleksibilitas, kapasitas pemuatan padatan tinggi, throughput atau
tingkat
pemisahan
tinggi
(tergantung
pada
tujuan
penyaringan), dan juga scale-up dan biayarendah dalam setiap proses filtrasi. Kemajuan teknologi baru-baru ini telah menghasilkan produk-produk filter aid baru dengan peningkatan kemurnian dan kinerja, dan telah merangsang jangkauan yang lebih banyak aplikasi di mana bantuan filter dapat digunakan. Filter aid yang digunakan dalam berbagai peralatan filtrasi adalah untuk
meningkatkan atau memungkinkan untuk pemisahan Solid-liquid. Sebagai contoh, pada produksi enzim dan antibiotic rotary vacuum filter biasanya digunakan sebagai alat filtrasi pertama dalam tahapan penurunan kadar padatan dalam sel. Mengingat perbedaan tekanan terbatas, rotary vacuum filter cocok untuk alat bantu saring yang sangat permeabel.
20
Gambar 12. Vaccum Aid Filter
Pertanyaan: 1. Hashifah Irsalina (11/3189/TK/38106) Terdapat tahapan kosong dalam proses kerja rotary drum vacuum filter . Apa tahapan kosong itu dan apa kegunaannya? Jawaban: Tahapan kosong adalah tahapan setelah pisau melepas cake, medium filter menjadi terekspos tanpa ada cake yang melapisi. Kegunaan dari tahapan kosong yaitu mencegah kebocoran vakum. Oleh karena itu, diperlukan valve pengatur yang menyekat ini dengan kondisi vakum dalam drum.
2. Kelompok 6 (Centrifuge) Apa kelebihan dan kekurangan vacuum filtration dibanding cara filtrasi lainnya? Jawaban: Kelebihan:
Proses kontinyu, kecuali Nutsche filter
Diperoleh filtrat dengan kemurnian tinggi atau cake dengan kadar kontaminan rendah dengan adanya pencucian
Parameter mudah dikontrol seperti ketebalan cake dan rasio pencucian
Banyak pilihan bahan konstruksi
21
Kekurangan:
Kelembaban cake relatif tinggi
Susah dibersihkan khususnya untuk aplikasi food grade
daya lebih besar karena membutuhkan pompa untuk membuat tekanan menjadi vakum
3. Fildzah hanifati 11/313562/TK/37953 Bagaimana
pertimbangan
pemilihan
bahan
yang
akan
difiltrate
dengan
menggunakan rotary drum vacuum filter ? Apakah slurry harus dalam konsentrasi yang sangat tinggi? Bagaimana jika slurry -nya dengan konsentrasi yang rendah? Jawaban: Salah satu kelebihan rotary drum vacuum filter adalah dapaty digunakan untuk memfiltrasi padatan yang susah difilter (pekat atau konsentrasi padatan dalam slurry tinggi). Jadi seandainya slurry mendandung padatan dengan konsentrasi yang
rendah, justru akan mempermudah proses filtrasi.
4. Tio Abdi Putera (38148) Pada disc filter salah satu kerugiannya pengambilan cake kurang efektif, mengapa? Jawaban: Pengambilan cake pada disc filter tidak efektif karena pada saat pencucian masih ada cake yang tertinggal di media filter, seperti pada gambar di bawah. Pencucian ini tidak efektif karena pencucian dilakukan dari sisi depan disc filter sehingga air pencuci yang disemprotkan langsung mengalir karena gaya gravitasi k e bawah.
22
5. Fendy Setiawan (11/319189/TK/38319) Sebenarnya tujuan filtrasi dbuat beroperasi pada tekanan vakum untuk apa? Apa hanya untuk menyedot filtrat ? Berarti tekanan vakum bukan sebagai driving force? Lalu driving force-nya apa? Jawaban: Tujuan filtrasi pada tekanan vakum adalah untuk memfiltrasi padatan yang sulit difilter. Filtrasi vakum memiliki kemampuan filtrasi yang tinggi karena adanya perbedaan tekanan yang besar antara kedua sisi filter. Perbedaan tekanan inilah yang memaksa filtrat cairan melewati filter. Tanpa adanya proses vakum ini, filtrat akan kesulitan melewati filter karena hambatan filter yang cukup besar. Dalam hal ini, driving force untuk terjadinya proses filtrasi adalah perbedaan tekanan.
Apa keunggulan filtrasi dengan tekanam vakum dibanding filtrasi dengan penekanan? Jawaban: Adapun keunggulan filtrasi tekanan vakum adalah:
Filter dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan tidak banyak
Desainnya sangat bervariasi tergantung pada jenis aplikasinya
Hasil pencucian cake lebih efektif
23
Filter yang digunakan dapat bertahan lebih lama
Apa tujuan pencucian cake? Bukannya cake cuma dibuang? Jawaban: Apabila yang diambil adalah padatannya, pencucian
cake akan
menghilangkan cairan kotaminan sehingga kemurnian cake tinggi. Apabila yang diambil adalah filtratnya, pencucian cake akan meningkatkan kadar filtrat karena pada saat terjadi proses pencucian, cairan akan terikut oleh air.
6. Erwin Maksmartha (11/312733/TK/37615) Biasanya pada nutsche filter fase berharga yang diambil adalah padatannya. Apakah bisa apabila fase yang diambil adalah cairannya? Jika bisa apa perbedaan/kelebihan jika yang digunakan kain saring saja? Jawaban: Bisa, apabila ingin diambil fase cairnya, maka filtratnya yang ditampung, dan fase padatannya dibuang atau masuk ke pengolahan limbah. Perbedaannya adalah tergantung ukuran pori kain dan padatannya, jika ukuran padatan lebih besar dari pori, maka padatan akan tertahan dan membentuk cake yang selanjutnya akan menjadi tahanan filtrasi yg baru. Suatu medium filter (septum) pada setiap filter harus memenuhi syarat antara lain:
Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat yang cukup jernih
Tidak mudah tersumbat
Harus tahan secara kimia dan kuat secara fisik dalam kondisi proses
Harus memungkinkan penumpukan ampas dan pengeluaran ampas secara total dan bersih
Tidak boleh terlalu mahal (cost effective)
24
