LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 1

Filtrasi

Oleh:

Kelompok II

KELAS A

Ella Awaltanova 1107111628

Gede Indra LW 1107114312

Nur Khairiati 1107114208

Rahmad Rasyidin 1107114272

Sastra Silvester G 1107114148

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2013

ABSTRAK

Filtrasi atau penyaringan merupakan pemisahan partikel zat padat dari fluida

dengan jalan melewatkan fluida melalui medium penyaring atau septum, dimana

zat padat tersebut tertahan. Percobaan filtrasi ini bertujuan untuk dapat

menghitung tf/V dengan menggunakan persamaan non compressible cake,

menghitung dan Rm dari data percobaan yang diperoleh, serta menentukan

hubungan Cw dan V pada proses pencucian filter. Operasi filtrasi dilakukan

secara batch filtration dengan menggunakan alat plate and frame filter press.

Percobaan filtrasi ini dilakukan pada tekanan 1 bar dan 1,2 bar dengan massa

CaCO3 sebanyak 250 gram. Dari percobaan di dapat bahwa pada tekanan yang

berbeda akan menghasilkan waktu filtrasi yang berbeda yaitu, pada tekanan yang

lebih besar menghasilkan waktu filtrasi yang lebih kecil. Tekanan juga

mempengaruhi nilai tahanan ampas () dan tahanan media (Rm) serta nilai Cw.

Nilai dan Rm cenderung mengalami kenaikan seiring dengan penambahan

tekanan. Nilai yang diperoleh adalah 0,23 m/kg pada tekanan 1 bar dan 0,276

m/kg pada tekanan 1,2 bar. Sedangkan nilai Rm yang dihasilkan dari tekanan 1

bar adalah 2 x 105 m

-1 dan 3,2 x 10

5 m

-1 saat tekanan 1,2 bar. Semakin besar

tekanan pada proses filtrasi maka volume air pencuci semakin besar untuk

mendapatkan nilai konsentrasi (Cw) yang konstan.

Kata kunci : Filtrasi, tekanan, plate and frame filter

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Filtrasi atau penyaringan merupakan pemisahan zat padat dari fluida dengan

jalan melewatkan fluida itu melalui suatu medium penyaring atau septum, dimana

zat padat tersebut tertahan. Operasi filtrasi dijalankan untuk memisahkan bahan-

bahan sehingga diperoleh bahan yang diinginkan. Operasi filtrasi sangat

diperlukan dalam industri kimia terutama yang menghasilkan campuran padat

cair. Di dalam industri, kandungan padatan suatu umpan mempunyai range dari

hanya sekedar jejak sampai persentase yang besar. Seringkali umpan dimodifikasi

melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan

pemanasan, rekristalisasi, 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 jenis bahan yang difiltrasi dan bermacam kondisi

operasi, jenis filter pun dapat dimodifikasi. Filtrasi sering diterapkan pada proses-

proses 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.

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 2 produk (slurry dan cake)

terbentuk secara simultan di tiap ruang penyaringan.

1.2 Tujuan Praktikum

Dalam melaksanakan praktikum ini terdapat beberapa tujuan, yaitu :

1. Untuk dapat mengoperasikan alat filtrasi bertekanan jenis plate and

frame

2. Untuk dapat melakukan set up alat filtrasi jenis plate and frame

3. Untuk menghitung tf/V dengan menggunakan persamaan non

compressible cake

4. Untuk menghitung (tahanan ampas) dan Rm (tahanan media) pada

tekanan dan konsentrasi larutan CaCO3 yang digunakan.

5. Untuk menghitung dan menganalisis hubungan Cw dan V pada proses

pencucian filter.

1.3 Landasan 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. Viskositas dari fluida

2. Settling and sedimentation

Pada settling and sedimantation, partikel dipisahkan dari fluida dengan adanya

perbedaan gaya gravitasi dan densitas dari partikel tersebut.

3. Centrifugal settling and sedimentation

Proses pemisahan partikel dari fluida karena adanya gaya sentrifugal pada

berbagai ukuran dan densitas fluida.

4. Centrifugal 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 dapat dijalankan dengan dua cara yaitu:

1. Filtrasi batch

Pada operasi batch, alat harus dibongkar untuk pengambilan cake kemudian

dipasang kembali, sehingga ada masalah waktu bongkar pasang. Hal ini

menyebabkan proses secara batch membutuhkan waktu yang lama. Operasi

batch ini juga lebih mahal karena terbatas untuk sekala kecil.

2. Filtrasi kontinu

Pada operasi secara kontinu, pengambilan cake dilakukan dengan

mengeruknya secara terus menerus menggunakan pisau. Proses filtrasi secara

kontinu ini 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 (Brown, 1950). Tipe plate and frame filter press merupakan alat

filtrasi yang paling umum digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.1. Plate and

frame filter press jenis ini yang diaplikasikan di industri umumnya terdiri atas

tujuh bagian medium filter 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

Keuntungan filter jenis Plate And Frame Filter Press ini adalah:

1. Biaya relatif murah

2. Perawatan mudah

3. Sangat fleksibel

Jenis lain adalah rotary vacuum filter. Rotary Vacuum Filter adalah sebuah

filter yang bekerja secara berkelanjutan dimana bagian yang solid dari sebuah

campuran dipisahkan oleh filter yang hanya dapat dilalui oleh liquid atau gas,

dalam hal ini keadaan vakum diperlukan untuk mengakumulasi zat padat di

permukaan. Pada Gambar 1.2 dapat dilihat bentuk dari filter jenis ini. Filter ini

dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan diluar 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. 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.

Gambar 1.2 Rotary Vacuum Filter

Pada filtrasi dikenal dua media filter, yaitu :

1. Media primer

Yaitu filter pembantu dapat berupa kain, kanvas, kertas saring.

2. Media sekunder

Yaitu medium filter yang sesungguhnya, yang terbentuk karena adanya

padatan-padatan yang tertahan oleh medium filter primer.

Menurut prinsip kerjanya filtrasi dapat dibedakan atas beberapa cara, yaitu:

1. Pressure Filtration

Filtrasi yang dilakukan dengan menggunakan tekanan.

2. Gravity Filtration

Filtrasi yang cairannya mengalir karena gaya berat. Penyaringan secara

gravitasi merupakan cara yang tertua yang dilakukan untuk memurnikan suatu

suspensi. Gambar 1.3 di bawah ini secara luas telah digunakan seperti pemurnian

melalui sand filter.

Gambar 1.3 Penyaringan Secara Gravitasi

3. Vacum Filtration

Vaccum filtration 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 didalam drum mendekati vakum.

Drum ini dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan yang

akan difilter, lalu drum diputar dengan kecepatan rendah selama operasi. Cairan

tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan akan

tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake pada proses.

Gambar 1.4 Drum Vacuum Filter

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 (Mc. Cabe, 1993) :

1. Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat

yang cukup jernih.

2. Tidak mudah tersumbat

3. Harus tahan secara kimia kuat secara fisik dalam kondisi proses.

4. Harus memungkinkan penumpukan ampas dan pengeluaran ampas secara total

dan bersih

5. Tidak boleh terlalu mahal

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

Compressible cake dan Non-compressible cake.

1. Compressible cake

Compressible 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 adalah

fungsi dari P menurut hubungan:

= '(P)s ....................................... (1)

Nilai dan s mudah ditentukan dengan memplot log terhadap log P.

Jika nilai s besar umpan harus dipretreatment dengan penambahan filter aid.

2. Non compressible cake

Non compressible cake adalah cake yang tidak mengalami perubahan

struktur karena adanya penekanan. Sebenarnya cake seperti ini tidaka ada, tetapi

pada praktikum ini cake dianggap non compressible karena perbedaan tekanan

sangat kecil. Koefisien kompressibilitasnya adalah nol.

Filtrasi dapat dilakukan dengan cara :

1. Pada perbedaan tekanan konstan, antara P1 dan P2 konstan misalnya pada filter

press.

2. Pada volum konstan, jumlah filtrat yang dihasilkan konstan setiap waktu.

Dalam filtrasi umpan dapat berupa campuran gas-padat atau cairan-padatan.

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.

Campuran turun dari media filtrasi dikarenakan adanya perbeedaan tekanan

antara kedua sisi media filtrasi sehingga dapat dipisahkan antara cairan dari

padatannya. Pada filtrasi batch laju alir cairan yang akan difiltrasi dapat disusun

menjadi:

v = dtA

dV (2)

dengan : v = laju alir filtrat (m/s)

dV/dt = jumlah filtrat yang dikumpulkan selama waktu t (m3/s)

A = luas area filtrasi (m2)

Persamaan yang berlaku pada proses filtrasi adalah persamaan Carman-

Kozeny untuk aliran laminer dalam packed bed, persamaan ini menjelaskan proses

mengalirnya suatu cairan dengan padatan dalam suatu pemisahan secara titrasi.

Persamaan tersebut adalah :

L

Pc =

3

2

0

2

1 )1(

Svk (3)

dengan : Pc = perubahan tekanan pada cake (N/m2)

L = tebal cake yang terbentuk setelah proses filtrasi (m)

k1 = konstanta (4,17)

= viskositas fluida (Pa s)

v = laju alir filtrat (m/s)

= porositas

S0 = luas seluruh permukaan partikel padatan/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-) p = Cs (V + L A) (4)

dengan : p = densitas partikel padatan dalam cake (kg/m3)

Cs = konsentrasi padatan didalam filtrat (kg/m3)

kemudian disubstitusi persamaan (2) kedalam persamaan (1) dan gunakan

persamaan (3) untuk menghilangkan nilai L, sehingga diperoleh persamaan :

dtA

dV =

A

VCSk

P

p

s

c

3

2

0)1(

=

A

VC

P

s

c

(5)

dimana nilai adalah besarnya tahanan yang dihasilkan karena terjadi tumpukan

cake.

= 3

2

0)1(

p

Sk (6)

untuk tahanan pada media filtrasi (Rm) dapat dianalogkan persamaan (5),

sehingga :

dtA

dV =

Rm

Pc

(7)

besar tahanan setelah filtrasi dapat dihitung dengan rumus :

dtA

dV =

RmA

VC

P

s

(8)

dimana P = Pc + Pf , sehingga persamaan (7) dapat dimodifikasi menjadi :

dtA

dV =

)( es VV

A

C

P

(9)

Dari persamaan (8) kita dapat menentukan persamaan dasar untuk filtrasi pada

proses batch dengan kondisi tekanan konstan, yaitu :

dV

dt = Rm

PAV

PA

Cs

)()(2

(10)

dV

dt = Kp V + B (11)

dengan Kp dalam s/m6, B dalam s/m

3.

Kp = )(2 PA

Cs

(12)

B = )( PA

Rm

(13)

Untuk menentukan nilai Kp dan B dapat menggunakan grafik V versus t/V

t/V

V

Gambar 1.5. Grafik hubungan Vterhadap t/V

waktu yang diperlukan selama filtrasi :

dV

dt = Kp V + B

t0 dt =

V

0 (Kp V + B ) dV

t = Kp/2 V2 + BV (14)

untuk waktu siklus pada proses batch :

t siklus (tc) = waktu filtrasi + waktu bongkar pasang + waktu pencucian

waktu bongkar pasang biasanya 20 menit dan waktu pencucian dihitung dengan

rumus:

Waktu pencucian = pencucianlaju

V f%10 (15)

laju pencucian filtrasi dihitung dengan persamaan (15)

Laju pencucian = BVKp f 4

1 (16)

Untuk menghitung nilai cake kering maka dapat menggunakan rumus :

W = Cs V = x

x

Cm

C

1

V (17)

dengan : W = berat cake kering (kg)

Cs = konsentrasi slurry didalam filtrat (kg/m3)

Cx= konsentrasi slurry didalam umpan (berat padatan/berat umpan)

m = rasio ampas basah terhadap ampas kering

= densitas fluida (kg/m3)

V = volum filtrat (m3)

BAB II

METODOLOGI PERCOBAAN

2.1 Bahan yang digunakan

Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan :

1. Serbuk Kalsium Karbonat (CaCO3), berwarna putih dan halus

sebanyak 250 gr.

2. Air sebanyak 7 liter untuk membuat slurry.

3. Larutan standar dibuat dari 0,15 gr zat warna dalam 1 liter air.

4. Zat warna sebanyak 1,5 gr.

2.2 Alat yang digunakan

Alat-alat yang digunakan pada percobaan :

1. Tangki pencuci

2. Tangki umpan

3. Pengaduk

4. Kran

5. Alat filtrasi Plate and Frame Filter Press

6. Gelas

7. Stopwatch

2.3 Prosedur Percobaan

2.3.1 Persiapan alat

Gambar 2.1 Rangkaian alat praktikum

Keterangan Gambar :

1. Tangki umpan

2. Tangki pencuci

3. Pengaduk

4. Kran

5. Pompa

6. Manometer

7. a.Frame

b.Plate

8. Gelas ukur

Rangkaian alat dipasang seperti yang terlihat pada Gambar 2.1. Kemudian

kran air dibuka, pompa dihidupkan. Tahap ini dilakukan untuk pengecekan

kebocoran alat

2.3.2 Pembuatan slurry CaCO3

CaCO3 dan zat pewarna ditimbang untuk membuat slurry. Massa

CaCO3 yang akan ditimbang adalah 250 gram sebanyak dua kali serta 1,5

gram zat pewarna untuk masing-masingnya. CaCO3 dan zat pewarna yang

telah ditimbang dilarutkan ke dalam 7 liter air dan diaduk dengan motor

pengaduk.

2.3.3. Pembuatan larutan standar

Zat warna sebanyak 0,15 gr dilarutkan dalam 1 liter air untuk

membuat larutan induk

2.3.4. Persiapan Alat

Alat-alat dirangkai seperti pada gambar rangkaian alat, kran pencuci

air pada alat dibuka. Alat di uji kebocoran dahulu sebelum digunakan.

2.3.5 Percobaan

Slurry CaCO3 dimasukkan ke tangki umpan, keran umpan dibuka.

Pressure drop konstan dengan mengatur kran recycle. Filtrat ditampung setiap

200 cm3 dan dicatat waktunya. Filtrasi dihentikan apabila tidak ada lagi filtrat

keluar.

2.3.6 Pencucian

Kran air pencuci pada alat dibuka dan air pencuci yang keluar

ditampung. Setiap 200 cm3 diambil sampelnya untuk ditentukan

konsentrasinya. Pencucian dihentikan apabila warna air cucian relatif konstan

2.3.7 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.

2.4 Analisa Data

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data : V, C, hs, hw, Cs0, n,

Vw, (-P), A, dan tp.

a. Menentukan Cv dan Ve

Persamaan yang digunakan :

Ve . )p(- .A

C . 2 + V .

)p(- .A

C . 2 =

V

tf

C

2

V

C

2

V (18)

Untuk menghitung tf/V digunakan persamaan finite difference sebagai berikut :

1. Untuk data-data awal (Forward Finite Difference)

V 2

)(tf - ) tf(4 tf3- ][ 2i1ii

i

V

tf (19)

2. Untuk data-data tengah (Central Finite Difference)

V 2

) tf( + ) tf(- = ]

V

tf[

1+i2-i

i (20)

3. Untuk data-data akhir (Backward Finite Difference)

V 2

)(tf - ) tf(4 + tf3- = ]

V

tf[

2+i1+ii

i (21)

Dari grafik hubungan antara tf/V Vs V dapat dicari slope dan intersepnya,

dimana:

P)(- .A

C 2 = Slope 2

V

Ve .P)(- .A

C 2 = Intersep 2

V

Maka dapat dihitung Cv dan Ve

b. Menentukan volume pencucian (Vw)

Persamaan yang digunakan :

W

SW h

hs C = C

0

Dengan membuat grafik hubungan antara CW dan VW, maka harga VW dapat

dicari yaitu pada saat VW mencapai keadaan konstan atau mendekati konstan

dimana pada saat kurva CW Vs VW mendatar. Grafik hubungan CW Vs VW

dapat ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar 2.2 Grafik hubungan CW Vs VW untuk penentuan VW opt

c. Menentukan Vopt dan tsopt

Digunakan persamaan :

( )

( )2K + 1

tp .

C

P-.A = V

V

2

opt (22)

Dengan V

Vw = K

opt , maka :

( ) ( ) tp+Ve] .VK + 12 + V2K + 1[ )p(- .A

C = ts opt

2

opt2

V

opt (23)

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Hubungan antara tf/V dengan V pada filtrasi CaCO3 250 gram

pada tekanan 1 bar dan 1,2 bar

Pada gambar 3.1. dam gambar 3.2 terlihat hubungan antara tf/V dengan

V yang menunjukkan terjadi kenaikan dibeberapa titik.

Gambar 3.1. Grafik hubungan tf/V dengan V pada filtrasi CaCO3 250 gram

dan tekanan 1 bar

Gambar 3.2. Grafik hubungan tf/V dengan V pada filtrasi CaCO3 250 gram

dan tekanan 1,2 bar

y = -7E-08x + 0,007 R = 0,0006

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

0,014

0,016

0,018

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600

tf/

V (

s/m

l)

V (ml)

y = -7E-07x + 0,0084 R = 0,1049

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600

tf/

V (

s/m

l)

V (ml)

Dari gambar 3.1 dan gambar 3.2 untuk filtrasi CaCO3 250 gram pada

tekanan 1 bar dan 1,2 bar terlihat bahwa perubahan waktu per perubahan volume

(tf/V) terbesar terjadi pada saat volume filtrat 1200 ml (1,2 liter) untuk tekanan

1 bar dan pada saat volume filtrat 3000 ml (3 liter) untuk tekanan 1,2 bar.

Berdasarkan gambar tersebut didapatkan informasi bahwa hubungan antara

tf/V dengan V yang tidak selalu berbanding lurus namun memberikan kurva

yang fluktuatif. Namun, pada beberapa titik terjadi kenaikan perubahan waktu per

perubahan volume seiring dengan pertambahan volume filtrat. Hasil tersebut tidak

sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa volume filtrat yang dihasilkan akan

berbanding lurus dengan perubahan waktu per perubahan volume (Geankoplis,

1993).

Ada beberapa hal yang mempengaruhi ketidaksesuaian hasil yang

diperoleh dengan teori, yaitu :

1. Penggunaan wadah yang ditandai dengan tinta untuk penampung filtrat

kurang tepat dilakukan.

2. Pengukuran waktu pada saat penampungan filtrat yang kurang akurat.

Faktor-faktor tersebut diprediksi dapat mempengaruhi hasil percobaan yang

didapat.

Pada gambar 3.3 memberikan informasi bahwa persamaan garis kurva

hubungan antara Cw dengan Vw pada filtrasi CaCO3 250 gram dan tekanan 1 bar

adalah y = -4E-05 x + 0,2335. Dari persamaan garis tersebut ditunjukkan bahwa

nilai slope adalah 4E -05 dan nilai intercept sebesar 0,2335. Sehingga dari nilai

tersebut didapatkan Vopt sebesar 1018,402 ml dan tsopt selama 9,46 menit. Dengan

demikian, waktu yang diperlukan untuk satu siklus filtrasi pada filtrasi CaCO3 250

gram dengan tekanan 1 bar adalah total dari waktu filtrasi, waktu pencucian, dan

waktu bongkar pasang alat, maka didapatkan waktu satu siklus filtrasi selama

19,628 menit.

Demikian juga dengan filtrasi CaCO3 250 gram pada tekanan 1,2 bar,

maka Vopt yang diperoleh sebesar 618,21 ml dan tsopt selama 6,87 menit. Sehingga

waktu untuk satu siklus filtrasi pada kondisi ini didapatkan selama 12,714 menit.

Perbedaan waktu yang diperoleh tersebut dipengaruhi oleh tekanan yang

diberikan. Semakin besar tekanan pada saat filtrasi maka semakin cepat waktu

yang dibutuhkan untuk satu siklus filtrasi (Geankoplis, 1993).

3.2. Hubungan antara CW dengan VW pada filtrasi CaCO3 250 gram pada

tekanan 1 bar dan 1,2 bar

Pada gambar 3.3. dan 3.4 berikut memberikan informasi hubungan antara Cw dan

Vw pada filtrasi CaCO3 250 gram dengan tekanan 1 bar dan 1,2 bar.

Gambar 3.3. Grafik hubungan Cw dengan Vw pada proses filtrasi CaCO3 250

gram dan tekanan 1 bar

Gambar 3.4. Grafik hubungan Cw dengan Vw pada proses filtrasi CaCO3 250

gram dan tekanan 1,2 bar

y = -4E-05x + 0,2335 R = 0,2319

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000

Cw

(g/

L)

Vw (ml)

y = -6E-05x + 0,2868 R = 0,488

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000

Cw

(g/

L)

V (ml)

Dari gambar 3.3. dan 3.4 terlihat bahwa konsentrasi zat warna pada filtrat

cenderung mengalami kenaikan seiring dengan bertambahnya volume filtrat yang

keluar pada proses pencucian. Namun, pada saat konsentrasi dari larutan standar

diubah maka konsentrasi dari zat warna turun seketika dan mengalami kenaikan

kembali dengan bertambahnya volume filtrat yang keluar pada proses pencucian.

Pada gambar 3.3 dapat dilihat bahwa konsentrasi air pencuci sudah mulai

konstan pada saat volum air pencuci 2700 ml. Dari hal ini dapat ditentukan bahwa

volum air pencuci optimal (Vwopt) adalah 2700 ml. Proses pencucian berlangsung

selama 58,08 detik. Dari nilai slope dapat dihitung nilai konstanta filtrat K =

Vwopt/V = 0,9.

tstotal = waktu filtrasi + waktu pencucian + waktu bongkar pasang alat

Dari perhitungan didapat nilai waktu siklus filtrasi adalah 19,628 menit.

Waktu satu kali siklus terdiri dari waktu proses, waktu pencucian, dan waktu

bongkar pasang alat.

Hal yang sama juga terjadi pada gambar 3.4, yaitu konsentrasi air pencuci

sudah mulai konstan pada saat volum air pencuci 2850 ml. Sehingga didapatkan

volum air pencuci optimal (Vwopt) sebesar 2850 ml. Proses pencucian berlangsung

selama 33,25 sekon (0,554 menit), maka waktu siklus filtrasi pada tekanan 1,2 bar

didapatkan selama 12,714 menit.

Dari kedua data tersebut dapat dibandingkan waktu siklus filtrasi yang

didapatkan terhadap tekanan yang diberikan. Semakin besar tekanan yang

diberikan selama proses filtrasi maka semakin cepat waktu siklus filtrasi yang

didapat.

= 2 (;)

(1:2) =

(0,32)2 (1 105)

0,2048

58,08

(1:(20,9)) = 1018,402 ml

=

2 (;) (1 + 2)2 + 2(1 + ) +

= 0,2048

(0,32)2 (1105) [ (1+(2x0,9)) (1018,402)2 + 2(1+0,9) (1018,402) (5837,5) ] + 58,08

= 567,97 sekon

topt = 9,46 menit

3.3. Nilai Tahanan Ampas () dan Tahanan Media (Rm) pada Tekanan dan

Konsentrasi Larutan CaCO3

Dari tabel 3.1 dapat dilihat bahwa peningkatan tekanan yang diberikan pada

proses filtrasi akan memperbesar nilai tahanan ampas () dan nilai tahanan media

filtrasi (Rm). Sehingga proses filtrasi berlangsung semakin cepat dengan

peningkatan tekanan yang diberikan pada proses filtrasi.

Tabel 3.1. Pengaruh tekanan terhadap nilai dan Rm

No Tekanan (Pa) Kp B (m/kg) Rm (m-1)

1 1 x 105 8 x 10

-7 0,0059 0,23 2 x 10

5

2 1,2 x 105 8 x 10

-7 0,0078 0,276 3,2 x 10

5

Hubungan antara perubahan tekanan yang diberikan pada proses filtrasi

dengan tahanan ampas () dan tahanan media (Rm) adalah berbanding lurus,

sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar tekanan pada proses filtrasi

maka semakin besar tahanan ampasnya () dan semakin besar juga tahanan media

filtrasinya (Rm). Hal tersebut sesuai dengan teori, dimana menurut teori semakin

besar tekanan pada proses filtrasi maka tahanan ampas () dan tahanan media

(Rm) semakin besar, hubungan ini dapat dilihat pada persamaan (24) dan

persamaan (25) berikut ini.

= Cs

PAKp

)(2 (24)

Rm =

)( PAB (25)

BAB V

KESIMPULAN

1. Volume filtrasi berbanding lurus terhadap perubahan waktu per perubahan

volume filtrasi. Hal ini dapat dibuktikan dengan semakin besarnya kenaikan

volume filtrasi maka akan semakin besar pula kenaikan perubahan waktu per

perubahan volume filtrasi.

2. Semakin besar volume air pencuci maka nilai konsentrasi zat pewarna dalam

air pencuci akan menuju nilai konstan 0,12 pada tekanan 1 bar dan 0,14 pada

tekanan 1,2 bar yaitu pada volume 2700 ml dan 2850 ml.

3. Pada percobaan dengan tekanan 1 bar diperoleh ml 1018,402 optV dan

waktu siklus optimum (ts opt) = 9,46 menit, sedangkan pada tekanan 1,2 bar

diperoleh ml 618,21 optV dan waktu siklus optimum (ts opt) = 6,87 menit.

4. Nilai tahanan ampas () dan tahanan media (Rm) yang diperoleh pada

percobaan adalah :

Massa CaCO3

(gram)

P

(N/m2)

Kp B

(m/kg)

Rm

(m-1

)

250 1 x 105

8 x 10-7

0,0059 0,23 2 x 105

250 1,2 x 105

8 X 10-7

0,0078 0,276 3,2 x 105

5. Semakin besar tekanan yang diberikan pada proses filtrasi CaCO3 maka nilai

tahanan ampas () menjadi besar juga, yaitu pada tekanan 1 bar = 0,23 dan

ketika dinaikkan menjadi 1,2 bar = 0,276.

6. Semakin besar tekanan pada proses filtrasi juga mempengaruhi nilai tahanan

media filtrasi (Rm), yaitu pada tekanan 1 bar yaitu 2 x 105

ketika tekanan

dinaikkan menjadi 1,2 bar Rm juga naik menjadi 3,2 x 105

LAMPIRAN A

DOKUMENTASI PRAKTIKUM

Gambar A.1 Penimbangan

CaCO3

Gambar A.2 Penimbangan

untuk pembuatan larutan

berwarna

Gambar A.3. Pembuatan

slurry sebelum penambahan

pewarna

Gambar A.4. Pembuatan

slurry dengan penambahan

pewarna

LAMPIRAN B

DATA PERCOBAAN

1. Tekanan 1 bar

Berat CaCO3 250 gram

Tabel B.1. Data Percobaan Filtrasi CaCO3 250 gram pada tekanan 1 bar

No V (ml) tf (s) V (ml) tf/V (s/ml)

1 200 2,21 200 0,00565

2 400 3,29 200 0,005825

3 600 4,27 200 0,00255

4 800 4,88 200 0,003075

5 1000 5,69 200 0,0012

6 1200 6,89 200 0,020725

7 1400 10,01 200 0,0052

8 1600 11,08 200 0,0055

9 1800 12,21 200 0,008725

10 2000 14,57 200 0,009075

11 2200 15,84 200 0,00595

12 2400 16,95 200 0,00585

13 2600 18,18 200 0,0064

14 2800 19,51 200 0,009775

15 3000 21,18 200 0,004875

16 3200 22,28 200 0,00705

17 3400 23,63 200 0,00585

18 3600 24,86 200 0,00705

19 3800 26,21 200

20 4000 27,44 200

Waktu pencucian = 58,08 detik

Waktu bongkar pasang alat = 9,2 menit

Tabel B.2. Data Percobaan Hasil Proses Pencucian Filtrasi CaCO3 250 gram pada

Tekanan 1 bar

No V (ml) hw (cm) hs (cm) Cso(gr/L) Cw (ml)

1 150 5,5 6,3 0,15 0,171818182

2 300 5,5 6,5 0,15 0,177272727

3 450 5,5 6,6 0,15 0,18

4 600 5,5 6,8 0,15 0,185454545

5 750 5,5 7 0,15 0,190909091

6 900 5,5 8 0,15 0,218181818

7 1050 5,5 9 0,15 0,245454545

No V (ml) hw (cm) hs (cm) Cso(gr/L) Cw (g/l)

8 1200 5,5 9,5 0,15 0,259090909

9 1350 5,5 10 0,15 0,272727273

10 1500 5,5 10,5 0,15 0,286363636

11 1650 5,5 11 0,15 0,3

12 1800 5,5 6,5 0,075 0,088636364

13 1950 5,5 7 0,075 0,095454545

14 2100 5,5 7,5 0,075 0,102272727

15 2250 5,5 8 0,075 0,109090909

16 2400 5,5 8,5 0,075 0,115909091

17 2550 5,5 8,7 0,075 0,118636364

18 2700 5,5 9 0,075 0,122727273

19 2850 5,5 9,5 0,075 0,129545455

20 3000 5,5 10 0,075 0,136363636

2. Tekanan 1,2 bar

CaCO3 250 gram

Tabel B.3. Data Percobaan Filtrasi CaCO3 250 gram pada tekanan 1,2 bar

No V (ml) tf (sekon) V (ml) tf/V (sekon/ml)

1 200 2,27 200 0,0109

2 400 4,27 200 0,009625

3 600 5,91 200 0,003875

4 800 6,98 200 0,00845

5 1000 8,64 200 0,00965

6 1200 10,24 200 0,00395

7 1400 11,18 200 0,006525

8 1600 12,42 200 0,005875

9 1800 13,53 200 0,004375

10 2000 14,17 200 0,007075

11 2200 16,36 200 0,0083

12 2400 17,49 200 0,006125

13 2600 18,81 200 0,00645

14 2800 20,07 200 0,003625

15 3000 21,22 200 0,01175

16 3200 23,22 200 0,00695

17 3400 24,52 200 0,00515

18 3600 25,64 200 0,00695

19 3800 26,94 200

20 4000 28,06 200

Waktu pencucian = 33,25 detik

Waktu bongkar pasang alat = 5,29 menit

Tabel B.4. Data Percobaan Hasil Proses Pencucian Filtrasi CaCO3 250 gram pada

Tekanan 1,2 bar

No V (ml) hw (cm) hs (cm) Cso (g/L) Cw (g/L)

1 150 5,5 8 0,15 0,218181818

2 300 5,5 8,4 0,15 0,229090909

3 450 5,5 8,7 0,15 0,237272727

4 600 5,5 9,2 0,15 0,250909091

5 750 5,5 9,8 0,15 0,267272727

6 900 5,5 10 0,15 0,272727273

7 1050 5,5 10,2 0,15 0,278181818

8 1200 5,5 10,5 0,15 0,286363636

9 1350 5,5 10,7 0,15 0,291818182

10 1500 5,5 11 0,15 0,3

11 1650 5,5 6,7 0,15 0,182727273

12 1800 5,5 7,1 0,075 0,096818182

13 1950 5,5 7,8 0,075 0,106363636

14 2100 5,5 8,5 0,075 0,115909091

15 2250 5,5 8,9 0,075 0,121363636

16 2400 5,5 9,6 0,075 0,130909091

17 2550 5,5 9,8 0,075 0,133636364

18 2700 5,5 10,5 0,075 0,143181818

19 2850 5,5 10,6 0,075 0,144545455

20 3000 5,5 11 0,075 0,15

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN

Keterangan pengolahan data Tabel B.1 dan Tabel B.3

Data dibagi menjadi tiga kelompok data yaitu data awal dari nomor 17, data

tengah dari nomor 8-13, dan data akhir dari nomor 14-20.

Untuk data awal :

7 sampai 1 dari idengan

2

43

V

t 21f

V

ttt ififfi

i

Untuk data tengah :

13 sampai 8 dari idengan

2V

t 11f

V

tt ifif

i

Untuk data akhir :

20 sampai 14 dari idengan

2

43

V

t 21f

V

ttt ififfi

i

Keterangan pengolahan data Tabel B.2 dan B.4

W

S

WH

HCsC 0

Contoh Perhitungan :

1. Filtrasi CaCO3 250 gram tekanan 1 bar

Dari gambar 3.3. didapatkan persamaan garis :

y = -4E-05 x + 0,2335

Panjang sisi plat = 20 cm

A = sisi x sisi = 20 cm x 20 cm = 400 cm2 = 0,04 m

2

Total luas untuk 8 buah plat = 8 x 0,04 =0,32 m2

() = 1 bar = 1 x 105 Pa

= 2 (;)

2 =

4 10;5 (0,32)2 (1 105)

2= 0,2048

Ve =

=

0,2335

4 10;5 = 5837,5 cm

3

Vwopt = 2700 ml

Waktu pencucian = 58,08 sekon = 0,968 menit

Waktu bongkar pasang alat = 9,2 menit

tstotal = tp + tbp + topt

tstotal = 0,968 + 9,2 + 9,46

tstotal = 19,628 menit

2. Filtrasi CaCO3 250 gram tekanan 1,2 bar

Dari gambar 3.4. didapatkan persamaan garis :

Y = -6E-05x + 0,2868

Panjang sisi plat = 20 cm

A = sisi x sisi = 20 cm x 20 cm = 400 cm2 = 0,04 m

2

Total luas untuk 8 buah plat = 8 x 0,04 =0,32 m2

Vwopt = 2850 ml

Waktu pencucian = 33,25 sekon = 0,554 menit

Waktu bongkar pasang alat = 5,29 menit

= 2 (;)

2 =

6 10;5 (0,32)2 (1,2 105)

2= 0,36864

K =

= 2700

3000 = 0,9

= 2 (;)

(1:2) =

(0,32)2 (1 105)

0,2048

58,08

(1:(20,9)) = 1018,402 ml

=

2 (;) (1 + 2)2 + 2(1 + ) +

= 0,2048

(0,32)2 (1105) [ (1+(2x0,9)) (1018,402)2 + 2(1+0,9) (1018,402) (5837,5) ] + 58,08

= 567,97 sekon

topt = 9,46 menit

() = 1,2 bar = 1,2 x 105 Pa

Ve =

= 0,36864

6 10;5 = 4780 cm

3

K =

= 2850

3000 = 0,95

= 2 (;)

(1:2) =

(0,32)2 (1,2 105)

0,36864

33,25

(1:(20,95)) = 618,21

ml

tstotal = tp + tbp + topt

tstotal = 0,554 + 5,29 + 6,87

tstotal = 12,714 menit

3. Perhitungan Nilai Tahanan Media (Rm) dengan Tahanan Ampas ( )

1. Untuk CaCO3 250 gram pada P = 1bar

P = 1 bar = 1x 105 Pa = 1x105 N/m2

V Air = 7 L = 7000 ml

m air = 7000 gr

Viskositas () = 0,93x10-3 kg/ms

Densitas () = 996,9 kg/m3

Area filtrasi (A) = (8 x 20 cm x 20 cm) = 3200 cm2 = 0,32 m

2

y = 4E-07x + 0,0059

Kp = 2 x (4.10-7

) = 8.10-5

B (Intercept) = 0.0059

Maka nilai tahanan media filtrasi (Rm) dan tahanan ampas ( ) adalah:

Konsentrasi slurry didalam umpan (Cx) :

Konsentrasi slurry didalam filtrat (Cs) :

2. Untuk CaCO3 250 gram pada P = 1.2bar

P = 1.2 bar = 1.2x 105 Pa = 1.2x105 N/m2

=

2 (;) (1 + 2)2 + 2(1 + ) +

= 0,36864

(0,32)2 (1,2105) [ (1+(2x0,95)) (618,21)2 + 2(1+0,95) (618,21) (4780) ] + 33,25

= 412,24 sekon

Cx =

3

= 250

7000 = 0,0357

Cs =

1; = (996,9) (0,0357)

1 ;(2 0,0357) = 38,325 kg/m

3

= 2 ()

= 8 10;7 (0,32)2 (1105)

0,93 10;3 (38,325) = 0,23m/kg

Rm = (;)

= 0,0059 0,32 (1 105)

0,93 10;3= 2 x 10

5 m

-1

V Air = 7 L = 7000 ml

m air = 7000 gr

Viskositas () = 0,93x10-3 kg/ms

Densitas () = 996,9 kg/m3

Area filtrasi (A) = (8 x 20 cm x 20 cm) = 3200 cm2 = 0,32 m

2

y = -4E-07x + 0,0078

Kp = 2 x (4.10-7

) = 8.10-7

B (Intercept) = 0.0078

Maka nilai tahanan media filtrasi (Rm) dan tahanan ampas ( ) adalah:

Konsentrasi slurry didalam umpan (Cx) :

Konsentrasi slurry didalam filtrat (Cs) :

Cx =

3

= 250

7000 = 0,0357

Cs =

1; = (996,9) (0,0357)

1 ;(2 0,0357) = 38,325 kg/m

3

= 2 ()

= 8 10;7 (0,32)2 (1,2105)

0,93 10;3 (38,325) = 0,276 m/kg

Rm = (;)

= 0,0078 0,32 (1,2 105)

0,93 10;3= 3,2 x 10

5 m

-1

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G. 1985. Unit Operation. John Willey E.Sons Inc. New York

Coulson, J.M. and Richardson, J.F, vol.6, 1989, An Introduction to Chemical

Engineering Design.

Geankoplis, C.J. 1993, Transport Process and Unit Operation, 3rd

edition,

Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.

Mc Cabe, W.L., J.C Smith and P. Harriot, 1985 Unit Operation of Chemical

Engineering, 5th

edition, McGraw-Hill Book Co. Inc., New York.

Smith, J.M., dan Van Ness, H.C. 1986, Intoduction to Chemical Engineering

Termodynamics.