Pengaruh Perbedaan Tekanan Pada Proses Filtrasi CaCO3 Dengan Menggunakan Plate and Frame Filter Press

Jurnal Laboratorium Operasi Teknik Kimia tahun 2016

Pengaruh Perbedaan Tekanan Terhadap Nilai Efisiensi Proses Filtrasi CaCO3 Dengan Menggunakan P lat late and F r ame F i lte lter P r ess Arief Pangestu dan Devi Abriyani Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman Km.3 Cilegon, Banten e-mail : : [email protected] ; [email protected]

Ab A bstr str ak

Filtrasi adalah proses pemisahan solid dan liquid dengan cara melewatkannya (liquid) melalui media berpori untuk menyisihkan atau menghilangkan sebanyak-banyaknya butiran-butiran halus zat padat tersuspensi dari liquid. Filtrasi banyak dimanfaatkan untuk berbagai macam industri, salah satunya industri pembuatan gula. Percobaan filtrasi ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari penggunaan tekanan yang berbeda terhadap nilai tekanan media medium filter (Rm) dan tahanan filter cake (α), serta pengaruhnya terhadap efisiensi H2O dan CaCO3 . Prosedur percobaan ini yaitu ,memisahkan suspensi CaCO3 dalam air dengan melewatkannya pada pla platte and fra fr ame filt fi lte er press ress yang diberikan 4 macam variasi tekanan 0,5 kg/cm ; 1 kg/cm ; 1,5 kg/cm ; 2 kg/cm . Mencatat waktu tiap 1 liter filtrat keluar, menghitung massa cake basah & massa cake kering dari analisa sampel filtrat keluar. Berdasarkan percobaan yang dilakukan didapatkan nilai α dan Rm pada masing-masing percobaan berturut-turut berturut- turut adalah α 1 = 1,2 x 10 9 m/kg & Rm1 = 1,82 x 10 10 m-1 ; α 2 = 2,2 x 10 9 m/lg & Rm2 = 3,67 x 10 10 m-1 ; α3 = 2,52 x 109 m/kg & Rm3 = 5,22 x 10 10 m-1 ; α4 = 3,95 x 109 m/kg & Rm4 = 5,67 x 10 10 m-1 hal ini menunjukkan semakin tingginya tekanan yang diberikan maka semakin besar harga α dan Rm .Nilai efisiensi

CaCO3 sama pada semua percobaan yakni 70,297 % dan efisiensi air berturut-turut adalah 85,8 % ; 85,5 % ; 85,8 % ; 86,1 % .

Kata Kunci Filtrasi, plate and frame filter press, Efisiensi. I.

PENDAHULUAN

Filtrasi adalah proses penyaringan untuk menghilangkan zat padat tersuspensi dari air melalui media berpori.[1] Filtrasi dapat juga diartikan sebagai proses pemisahan liquid-liquid dengan cara melewatkan liquid melalui media berpori atau bahan-bahan berpori untuk menyisihkan atau menghilangkan sebanyak-banyaknya butiran-butiran halus zat padat tersuspensi dari liquda. Filtrasi juga memiliki banyak tipe seperti Filter Gravitasi (Gravity Filter), Filter Plat dan Bingkai (Plate and Frame), Batch Leaf Filter, dan Filter Bertekanan (Filter Press). Namun, banyak industri yang lebih memilih untuk menggunakan sistem filter bertekanan (filter press) untuk proses penyaringan dan pemurnian bahan. Filter press tipe plate and frame menggunakan susunan plate pejal pada satu sisi dan plate berlubang pada sisi lainnya. Kelebihan dari tipe ini yaitu mudah digunakan, fleksibel, dan biaya perawatan rendah. Sedangkan kelemahan pada tipe adalah pengeluaran cake yang sulit dikarenakan plat yang berbentuk frame dan memerlukan tempat

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.




yang lebih banyak untuk penempatan plat.[1] Alat ini akan bekerja berdasarkan driving force, force, yaitu perbedaan tekan. Alat ini dilengkapi dengan kain penyaring yang disebut filter disebut filter cloth, cloth, yang terletak pada tiap sisi platenya. Plate and frame filter digunakan untuk memisahkan padatan cairan dengan media berpori yang meneruskan cairannya dan menahan padatannya. Berikut adalah persamaan filtrasi pada Filtrasi Bertekanan Tetap :  





 =  (−∆)  +  (−∆)  =

 V + B……………..……… B……………..……… (1) (1) Dimana,  adalah tahanan medium filter ( −1 )  adalah tahanan spesifik cake ( )

∆ adalah pressure adalah pressure drop ( N/m2 )  adalah luas filter ( m2 )  adalah viskositas ( Pa.s )  dalam ( kg solid/m 3 )  dalam ⁄6, dan B dalam ⁄3 Apabila diintegrasi, didapat : t =

 2

 2 +  ………………… (2) ………………… (2)

Dimana,  dalam 3 dan t dalam s II.

ALAT DAN BAHAN Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini meliputi gelas ukur, homogenizing tank, mixing tank, plate tank, plate and frame filter press, press, oven, serta vacuum filter. Sedangkan bahan yang digunakan adalah air, kapur (CaCO3), kain jeans, dan kertas saring. III.

METEDOLOGI PERCOBAAN

Tirtayasa. Percobaan ini terdiri atas 3 tahap, yakni tahap persiapan, tahap pelaksanaan, dan tahap analisa filtrat. A. Tahap Persiapan Pada tahap persiapan percobaan, mulamula memastikan tangki pencampur tidak bertekanan dan memastikan bahwa kerangan udara dalam posisi tertutup. Memastikan kain penyaring pada plate pada plate and frame telah terpasang dengan benar. Mengeratkan rangkaian sel penyaring dengan mengencangkan himpitan yang diberikan oleh dorongan blok penekan sesuai arah ulir batang penekan. Menutup kerangan dan masukan suspensi. Menyalakan motor pengaduk B. Tahap Pelaksanaan Membuat suspensi CaCO 3 dalam air, dengan komposisi 200 gr CaCO 3 dan 20 L air pada mixing tank. Memasukkan suspensi ke dalam tangki dan tutup dengan rapat. Menyalakan motor pengaduk agar mendapatkan suspensi sehomogen mungkin. Membuka kerangan udara perlahan-lahan hingga tekanan udara didalam tangki telah sesuai degan yang dikehendaki. Menyaring suspensi dengan membuka kerangan masukan filter plate dan frame setelah tekanan dalam tangki mencapai harga yang dikehendaki. Mencatat waktu dan volume filtrat keluar. Menjaga tekanan dalam tangki dengan mengatur bukaan kerangan udara masuk selama tumpuhan penyaringan. Membongkar rangkaian plate dan frame lalu mengumpulkan padatan yang tertinggal didalam frame lalu menimbangnya. C. Tahap Analisa Filtrat Mengambil 30 ml filtrat yang keluar




diperoleh dari hasil penyaringan. Mengeringkan cake basah tersebut dengan oven. Menghitung berat cake kering yang diperoleh setelah prose pengeringan. IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN Ada beberepa cara yang dapat digunakan untuk memisahkan padatan dari liquidnya, salah satunya adalah menggunakan filtrasi. Dalam filtrasi, padatan tersuspensi dilewatkan pada suatu medium filter yang memiliki pori-pori dengan ukuran tertentu. Pada percobaan ini, filtrasi yang dilakukan menggunkan prinsip driving force (perbedaan tekanan) antara tekanan didalam tangki dengan tekanan ruangan. Medium filter yang digunakan berupa bahan jeans dan alat yang digunakan adalah alat filtrasi tipe plate tipe plate and and frame filter press. Suspensi yang akan dipisahkan berupa campuran CaCO3 dan air dengan konsentrasi sebesar 1% berat CaCO3. Percobaan dilakukan dengan memvariasikan 4 jenis tekanan, yakni 0,5 kg/cm2 ; 1 kg/cm 2 ; 1,5 kg/cm 2 ; 2 kg/cm2. Variabel yang diukur selama proses adalah waktu penampungan akumulasi filtrat yang diukur setiap 1 liter filtrat, volume filtrat yang diperoleh, dan massa cake baik pada keadaan basah maupun kering. Hasil percobaan ini adalah nilai tahanan spesifik cake (α) (α) dan nilai tahanan medium penyaring (Rm). Setelah didapatkan nilai α dan Rm, maka diperoleh pengaruh tekanan pada nilai α dan Rm. Sebelumnya, dilakukan pengolahan data terlebih dahulu dari data yang diperoleh ketika praktikum, yakni nilai t (waktu) dan v (volume). Dengan memplotkan t/v dengan v maka

Gambar 1. Grafik hubungan t/v vs v Berdasarkan grafik diatas, diperoleh masing-masing persamaannya, dimana berturut-turut dari percobaan 1-4 adalah y 1 = 265.036x + 20.129 ; y 2 = 242.365x + 20.331 ; y3 = 185.179x + 19.260 ; y 4 = 217.507x + 15.682 . 4.1 Hubungan Nilai Tahanan Cake (α ( α) Terhadap Tekanan Berdasarkan data persamaan yang kita peroleh diawal, maka kita akan mendapatkan nilai α untuk masing-masing percobaan, seperti gambarkan pada grafik dibawah ini: 5E+09 4E+09

) g K / 3E+09 m (

y = 17493x + 3E+08 R² = 0.947

2E+09

α

1E+09 0 0.00

100000.00 200000.00 Tekanan ( Pa )

300000.00

Gambar 2. Grafik Hubungan Nilai Tahanan cake (α (α) Terhadap Tekanan Apabila dianalisa dari grafik yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa semakin besar tekanan maka semakin besar pula nilai tahanan cake (α ( α) yang diperoleh. Hal ini sesuai dengan teori yang telah ada




α=

  (−∆) ......................... (5) 

yang artinya disaat tekanan dinaikan maka nilai α akan naik, supaya tetap dapat mencegah padatan terbawa dalam filtrat. 4.2 Hubungan Nilai Tahanan Medium Filter (Rm) Terhadap Tekanan Selain nilai tahanan medium cake (α (α), kita juga dapat menghitung nilai tahanan medium filter (Rm) dari data persamaan linear sebelumnya, seperti digambarkan pada grafik dibawah ini : 7E+10 6E+10 ) 5E+10 m /4E+10 1 ( 3E+10 m R2E+10 1E+10 0

y = 267422x + 8E+09 R² = 0.9421 0.00

100000.00 200000.00 300000.00 Tekanan ( Pa )

Gambar 3. Grafik Hubungan Nilai Rm Dengan Tekanan Berdasarkan grafik diatas, dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin besar tekanan yang diberikan, maka semakin besar pula nilai tahanan medium filter (Rm) yang diperoleh. Hal ini sesuai pada teori yang telah ada untuk filtrasi tekanan tetap, dimana persamaannya : Rm=

 (−∆) ............................. (6) 

yang artinya disaat tekanan dinaikan, nilai Rm akan semakin besar supaya dapat menyaring/memisahkan padatan dengan sempurna. 4.3 Grafik Hubungan Efisiensi CaCO 3 Dengan Tekanan Dalam percobaan ini, padatan yang digunakan yaitu CaCO 3 dengan air. Padatan

CaCO3 digambarkan dalam grafik berikut ini : 80.000

) % ( 60.000 3 O C40.000 a C i s n20.000 e i s i f E 0.000

0.000

y = 70.297 R² = #N/A

1.000 2.000 tekanan (kg/cm2)

3.000

Gambar 4. Grafik Hubungan Efisiensi CaCO3 Dengan Tekanan Berdasarkan grafik diatas, menunjukkan bahwa dalam kondisi tekanan yang berbeda, nilai efisiensi CaCO3 adalah sama, yakni 70,297 %. Adapun hasil yang diperoleh ini kurang sesuai dengan yang seharusnya terjadi. Seharusnya, semakin tinggi tekanan, maka semakin besar pula efisiensi CaCO3. Hal ini terjadi karena semakin tinggi tekanan, semakin sedikit CaCO3 yang terbawa dalam filtrat. Ketidakakuratan ini dapat disebabkan beberapa faktor, seperti suhu oven yang terlalu tinggi dan waktu pengovenan yang cukup lama saat proses pengeringan filtrat dari H2O. 4.4 Hubungan Efisiensi H 2O Dengan Tekanan Dalam percobaan ini, suspensi yang dibuat adalah campuran CaCO3 dengan air, dimana volume air sendiri jauh lebih dari massa CaCO3. Dari sini, kita juga dapat menghitung nilai efisiensi air (H2O) dengan tekanan seperti digambarkan pada grafik berikut ini :




86.2 ) 86.1 % ( 86 O 2 85.9 H i 85.8 s n e 85.7 i s i 85.6 f E 85.5 85.4 0.000

y = 0.24x + 85.5 R² = 0.4 1.000 2.000 Tekanan (Kg/cm2)

3.000

Gambar 5. Grafik Hubungan Efisiiensi H 2O Dengan Tekanan Berdasarkan grafik diatas, terdapat penurunan nilai efisiensi H2O pada tekanan 1 kg/cm2, hal ini disebabkan karena terjadi kebocoran pada plate and frame filter press yang disebabkan kurang kencangnnya pemasangan plate and frame filter press. Hasil yang diberikan seharusnya adalah makin tinggi tekanan, maka makin besar efisiensi H2O nya, karena filtrat yang jernih akan lebih banyak keluar, selain itu, waktu yang digunakanpun lebih singkat. V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan percobaaan filtrasi yang telah dilakukan dengan memvariasikan 4 tekanan, diperoleh : a. Nilai αdan Rm pada masing-masing percobaaan berturut-turut adalah, α1 = 1,2 x 10 9 m/kg & Rm 1 = 1,82 x 10 10 m1 ; α2 = 2,2 x 10 9 m/lg & Rm 2 = 3,67 x 1010 m-1 ; α3 = 2,52 x 10 9 m/kg & Rm 3 = 5,22 x 10 10 m-1 ; α4 = 3,95 x 10 9 m/kg & Rm4 = 5,67 x 10 10 m-1 hal inimenunjukkan semakin tingginya tekanan yang diberikan maka semakin besarnya harga α dan Rm. b. Nilai efisiensi CaCO3 sama pada semua percobaan yakni 70,297% dan efisiensi air berturut-turut adalah :

5.2 Saran Beberpa hal yang dapat dijadikan bahan kedepan untuk mengmbangkan proses filtrsi plate dan frame adalah: a. Memvariasikan bahan medium filter yang digunakan, misal dengan jeans dan kanvas. b. Memvariasikan bukaan valve beberpa derajat c. Memvariasikan jumlah plate and frame serta konsentrasi masukan suspensi d. Pastikan plate and frame terpasang sempurna VI.

DAFTAR PUSTAKA [1] Geankoplis, Christie J., 1993. Transport Procesees and Unit Operations, 3 rd edition, India: Asoke K.Ghosh, Prentice-Hall. [2] Mc Cabe, W.L.,Smith,Inc.19 W .L.,Smith,Inc.1976. 76. Unit Operation Of Chemical Engineering, 3rd edition. Tokyo : Mc Graw-Hill Book Company, Kogakusha,Ltd. [3] Terslawan, M.1995. Pengolahan Air Bersih Dengan Saringan Pasir. PT.Balai Pustaka (Persero) : Jakarta. [4] Ali Masduqi, Atiek Moesriati dan Deni Maryani. 2014. Pengaruh Ketebalan Media dan Rate Filtrasi Dalam Menurunkan Kekeruhan dan Total Coliform. Surabaya : Jurnal Teknik POMITS. Vol. 3, No.2. [5] Anggraini,S.P.Abrina. Penyisihan Kromium Pada Limbah Cair Dengan Menggunakan Unggun Filtrasi Pasir. [6] Rinalla, Anita. 2011.Kajian Metode Filtrasi Gravitasi dan Filtrasi Sistem Vakum Untuk Proses Penyempurnaan Rekristalisasi Amonium Perklorat. Peniliti Bidang Propelan, Pusat Teknologi Roket,




Studi Pengolahan Air Melalui Media Filter Pasir Kuarsa (Studi Kasus Sungau Malimpung) Makassar : Group Teknik Sipil .Vol.6. [7] Widyastuti, Sri dan Antik Sepdian Sari. 2011. Kinerja Pengolahan Air Bersih Dengan Proses Filtrasi Dalam Mereduksi Kesadahan. Jurnal Teknik Waktu.Vol.09 No.01

Pengaruh Perbedaan Tekanan Pada Proses Filtrasi CaCO3 Dengan Menggunakan Plate and Frame Filter Press

Recommend Documents