laporan praktikum filtrasi

Laporan UOP 1 (Filtrasi)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Latar belakang praktikum Unit Operation Process (UOP) ini adalah untuk

memenuhi syarat kelulusan mata kuliah praktikum Unit Operation Process (UOP)

serta upaya untuk memperdalam pemahaman tentang proses operasi teknik dan

aplikasinya yang terdapat di bidang teknik kimia, yang selama ini hanya kami

dapatkan secara teoritis di kuliah biasa ataupun dari sumber lain.

Seperti yang telah kita ketahui, di zaman sekarang ini, teknologi dari unit-unit

operasi telah berkembang sangat pesat dalam hal penggunaannya maupun

pengembangannya. Dalam praktikum kali ini, kita akan membahas filtrasi. Filtrasi

banyak dimanfaatkan untuk membersihkan air dari sampah pada pengolahan air,

menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen dan pengotor

pada air suntik injeksi dan obat‐obat injeksi, dan membersihkan sirup dari kotoran

yang ada pada gula dan untuk memurnikan bahan-bahan obat dari partikel dan bahan

yang tidak diinginkan sehingga dapat menjamin hasil akhir dari suatu produk obat

yang berkualitas dan sesuia syarat yang ditentukan.

Dari penjelasan di atas, kita tahu bahwa penggunaan filtrasi sangatlah luas dan

tidak terbatas pada hal-hal di atas. Oleh karena itu, Departemen Teknik Kimia

Universitas Indonesia memutuskan unutuk dapat mempelajari lagi secara lebih

mendalam tentang filtrasi.

1.2 Tujuan

Melakukan uji coba (test) filtrasi pada tekanan konstan dengan menggunakan

filter press kecil agar metode uji coba dapat dikuasai; dan untuk mengobservasi

mekanisme pemisahan solid–liquid.

Menguji persamaan filtrasi dari Routh dan Lewis, serta menentukan konstanta-

konstanta yang ada dalam persamaan tersebut.

Mengukur/menentukan jumlah filtrat per unit waktu pada filtrasi larutan slurry

pada tekanan tetap

Departemen Teknik Kimia


1.3 Teori Dasar

1.3.1 Pengertian Filtrasi

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan

melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu

tertahan. Pada industri, filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari

penyaringan sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang

difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin

saja cairan, padatan, atau keduanya. Suatu saat justru limbah padatnyalah yang

harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang. Seringkali umpan

dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju

filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan

tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae. Oleh karena

varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang

berbeda, banyak jenis penyaring telah dikembangkan.

Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui

media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ;

gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Pada beberapa proses media filter

membantu balok berpori (cake) untuk menahan partikel-partikel padatan di

dalam suspensi sehingga terbentuk lapisan berturut turut pada balok sebagai

filtrat yang melewati balok dan media tersebut.

Filtrasi biasa dilakukan pada skala laboratorium sampai slaka pilot

plant/industri baik dengan cara batch maupun kontinyu.

a) Filtrasi Skala Laboratorium.

Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat

yang tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan corong gelas dan

kertas saring dan hasil saringan disebut filtrat.

Gambar 1. Filtrasi skala laboratorium


http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/24/filtrasi-dan-aplikasinya-dalam-industri/penyaringan-2/


b) Filtrasi Skala Industri

Gambar 2. Filtrasi skala industri

Sebelum peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya

tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya

penyaring tidak berfungsi secara optimum. Fluida mengalir melalui media

penyaring karena adanya perbedaan tekanan yang melalui media tersebut.

penyaring dilakukan agar dapat beroperasi pada:

1) Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring

2) Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring

3) Dan vakum pada bagian bawah

Tekanan di atas atmosfer dapat dilakukan dengan gaya gravitasi pada

cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower,atau

dengan gaya sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring

bias jadi tidak lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan

menggunakan partikel kasar seperti pasir.

Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu

aliran cairan kristal kasar,penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair.

Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum,

atau pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau

diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring terus-menerus

(steady) atau hanya sebagian. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring

diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinyu, tetapi harus

dihentikan secara periodik untuk membuang padatan yang terakumulasi.


http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/24/filtrasi-dan-aplikasinya-dalam-industri/olympus-digital-camera-2/


Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama

peralatan beroperasi.

1.3.2 Klasifikasi Filtrasi

Berdasarkan gaya pendorong aliran, penyaringan diklasifikasikan

menjadi Penyaring gaya berat (gravity filters), Penyaring tekanan (Pressure

filters), Penyaring vakum (Vacuum filters), Penyaring sentrifugal (Centrifugal

filters).

1. Penyaring gaya berat (gravity filters)

Gravitasi adalah sistem pengaliran air dari sumber ke

tempat reservoir dengan cara memanfaatkan energi potensial gravitasi yang

dimiliki air akibat perbedaan ketinggian lokasi sumber dengan lokasi reservoir

Merupakan tipe yang paling tua dan sederhana.

Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang

dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminer.

Filter ini dugunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan

mengandung sedikit padatan. Contohnya : pada pemurnian air.

2. Penyaring tekanan (Pressure filters)

Suatu mesin press bersaringan berisi satu set plat yang didesain untuk

menyediakan serangkaian ruang atau kompartemen yang didalamnya padatan

dikumpulkan. Plat-plat tersebut dilingkupi medium penyaring seperti kanvas.

Slurry dapat mencapai tiap-tiap kompartemen dengan tekanan tertentu; cairan

melalui kanvas dan keluar ke pipa pembuangan, meninggalkan padatan cake

basah dibelakangnya.

Plat dari suatu mesin pres bersaringan dapat berbentuk persegi atau

lingkaran, vertikal atau horizontal. Kebanyakan kompartemen padatan dibentuk

dengan cetakan plat berbahan polipropelina. Dalam desain lain,

kompertemen tersebut dibentuk di dalam cetakan plat berbingkai (plate-and-

frame press), yang didalamnya terdapat plat persegi panjang yang pada satu sisi

dapat diubah-ubah. Pengoperasiannya sebagai berikut :

1. Plat dan bingkai dipasang pada posisi vertikal dalam rak logam,

dengan kain melingkupi permukaan setiap plat,dan ditekan dengan keras

bersama dengan memutar skrup hidrolik.

2. Slurry memasuki suatu sisi akhir dari rangkaian plat dan bingkai.



3. Slurry mengalir sepanjang jalur pada satu sudut rangkaian tersebut.

4. Jalur tambahan mengalirkan slurry dan jalur utama ke dalam setiap

bingkai.

5. Padatan akan terendapkan di atas kain yang menutupi permukaan plat.

6. Cairan menembus kain, menuruni jalur pada permukaan plat

(corrugation), dan keluar dari mesin press.

7. Setelah merangkai mesin press, slurry dimasukkan dengan pompa atau

tangki bertekanan (Pada percobaan ini 0,1 sampai 0,2 bar)

Gambar 3. Filter Press

3. Penyaring vakum (Vacuum filters)

Vacuum filter juga merupakan alat sterilisasi yang menggunakan prinsip

fisik mekanis, yaitu filtrasi. Komponen alat ini adalah dua wadah penampung

yang dibatasi oleh filter, serta sebuah lubang untuk pompa vakum. Wadah

pertama yang terletak di bagian atas berfungsi untuk menampung cairan yang

akan disterilisasi, dan wadah penampung kedua yang terletak dibawah berfungsi

untuk menampung cairan yang sudah disterilisasi. Kedua wadah ini dibatasi oleh

filter berpori-pori besar. Filter ini akan dilapisi lagi dengan membrane sesuai

dengan kebutuhan. Wadah bagian bawah memiliki lubang yang dapat

dihubungkan dengan pompa vakum. Saat bagian bawah vakum, cairan dari wadah

atas akan tertarik untuk melewati filter menuju bagian bawah.

4. Penyaring sentrifugal ( Centrifugal filters)

Padatan yang membentuk cake berpori dapat dipisahkan dari cairan

dengan penyaringan berpusing. Umpan dimasukkan ke dalam keranjang

berputar yang memiliki dinding bercelah atau berlubang yang disampuli suatu

medium penyaring seperti kanvas atau kain logam. Tekanan yang dihasilkan



dari gaya sentrifugal memaksa cairan melewati medium penyaring,

meninggalkan padatannya. Jika umpan yang masuk keranjang dihentikan dan

padatan cake diputar untuk waktu yang singkat, kebanyakan cairan residu di

dalam cake mengalirkan partikel sehingga padatan lebih kering daripada hal

yang sama untuk mesin pres bersaringan (filter press) atau penyaring vakum

(vacuum filter). Ketika material yang tersaring harus dikeringkan secara

berurut dengan alat pemanas, pemakaian penyaring ini dapat dipertimbangkan

sebagai langkah ekonomis.

1.3.3 Media Filter

Pada operasi filter, umumnya dikenal dua macam media filter yaitu

media filter primer dan media filter sekunder.

Media filter primer sebenarnya bukan suatu media filter yang

sesungguhnya, melainkan sebagai media filter pembantu yang menahan zat

padat pada permulaan proses. Media filter primer ini dapat berupa kain, kertas

saring, dan sebagainya, yang dipasang pada permukaan filter.

Zat padat yang di permukaan filter membentuk lapisan cake yang dapat

berfungsi sebagai media filter yang sesungguhnya. Media filter inilah yang

diperkirakan/diperhitungkan karena akan mempengaruhi besarnya penahan

filtrasi. Filtrasi dapat dianggap dimulai dengan penahanan sama dengan nol,

berarti belum terbentuk cake. Dalam hal ini perlu dihitung suatu besaran Ve

(volum ekivalen), ialah volum filtrat yang menghasilkan cake yang

mempunyai penahanan sama dengan filter cloth (media filter primer) serta

saluran-saluran dalam filter yang dipakai untuk penyaringan.

Cake dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu:

a. Compressible cake, ialah cake yang mengalami perubahan struktur dalam

oleh adanya tekanan (ruang porous dalam cake mengecil, tahanan filtrasi

makin besar). Hal ini mengakibatkan proses filtrasi menjadi semakin sulit.

Peristiwa ini terjadi terutama bila bahan yang disaring berbentuk koloidal.

b. Non Compressible cake, ialah cake yang tidak mengalami perubahan

struktur walaupun diadakan penekanan terhadapnya. Dalm praktek, non

compressible cake ini tidak ada, tapi untuk mempermudah perhitungan

diadakan pendekatan dengan memakai rumus-rumus yang berlaku untuk

non compressible cake.



1.3.4. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Filtrasi

Dalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan fisika, sehingga banyak faktor–

faktor yang saling berkaitan yang akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi,

efisiensinya, dan sebagainya. Faktor–faktor tersebut adalah debit filtrasi, kedalaman

media, ukuran dan material, konsentrasi kekeruhan, tinggi muka air, kehilangan

tekanan, dan temperatur.

1. Debit Filtrasi

Debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara

efisien. Sehingga proses filtrasi tidak dapat terjadi dengan sempurna, akibat

adanya aliran air yang terlalu cepat dalam melewati rongga diantara butiran

media pasir. Hal ini menyebabkan berkurangnya waktu kontak antara permukaan

butiran media penyaring dengan air yang akan disaring. Kecepatan aliran yang

terlalu tinggi saat melewati rongga antar butiran menyebabkan partikel–partikel

yang terlalu halus yang tersaring akan lolos.

2. Konsentrasi Kekeruhan

Konsentrasi kekeruhan sangat mempengaruhi efisiensi dari filtrasi.

Konsentrasi kekeruhan air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan

tersumbatnya lubang pori dari media atau akan terjadi clogging. Sehingga dalam

melakukan filtrasi sering dibatasi seberapa besar konsentrasi kekeruhan dari air

baku (konsentrasi air influen) yang boleh masuk. Jika konsentrasi kekeruhan yang

terlalu tinggi, harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, seperti misalnya

dilakukan proses koagulasi – flokulasi dan sedimentasi.

3. Temperatur

Adanya perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi,

menyebabkan massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis

dari air akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan mempengaruhi daya

tarik menarik diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi

perbedaan dalam ukuan besar partikel yang akan disaring. Akibat ini juga akan

mempengaruhi daya adsorpsi. Akibat dari keduanya ini, akan mempengaruhi

terhadap efisiensi daya saring filter.

4. Kedalaman media, Ukuran, dan Material

Pemilihan media dan ukuran merupakan keputusan penting dalam

perencanaan bangunan filter. Tebal tipisnya media akan menentukan lamanya



pengaliran dan daya saring. Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya

saring yang sangat tinggi, tetapi membutuhkan waktu pengaliran yang lama.

Keadaan media yang terlalu kasar atau terlalu halus akan menimbulkan

variasi dalam ukuran rongga antar butir. Ukuran pori sendiri menentukan

besarnya tingkat porositas dan kemampuan menyaring partikel halus yang

terdapat dalam air baku. Lubang pori yang terlalu besar akan meningkatkan rate

dari filtrasi dan juga akan menyebabkan lolosnya partikel–partikel halus yang

akan disaring. Sebaliknya lubang pori yang terlalu halus akan meningkatkan

kemampuan menyaring partikel dan juga dapat menyebabkan clogging

(penyumbatan lubang pori oleh partikel–partikel halus yang tertahan) yang terlalu

cepat.

5. Tinggi Muka Air Di Atas Media dan Kehilangan Tekanan

Keadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit

atau laju filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi diatas

media akan meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori. Dengan

muka air yang tinggi akan meningkatkan laju filtrasi (bila filter dalam keadaan

bersih). Muka air diatas media akan naik bila lubang pori tersumbat (terjadi

clogging) terjadi pada saat filter dalam keadaan kotor.

Untuk melewati lubang pori, dibutuhkan aliran yang memiliki tekanan yang

cukup. Besarnya tekanan air yang ada diatas media dengan yang ada didasar

media akan berbeda di saat proses filtrasi berlangsung. Perbedaan inilah yang

sering disebut dengan kehilangan tekanan (headloss). Kehilangan tekanan akan

meningkat atau bertambah besar pada saat filter semakin kotor atau telah

dioperasikan selama beberapa waktu. Friksi akan semakin besar bila kehilangan

tekanan bertambah besar, hal ini dapat diakibatkan karena semakin kecilnya

lubang pori (tersumbat) sehingga terjadi clogging.

1.3.5. Persamaan Ruth

Jika filtrasi dilakukan pada ∆P konstan, maka hubungan antara waktu

tertentu t (detik) dengan total volum filtrat Vf (cm3) yang terkumpul selama

waktu t, dapat diekspresikan delam persamaan:

Vf 2+2 j . Vf =h. t (1)

Dengan: j dan h adalah konstanta yang dicari dari percobaan.



Persamaan lain yang menggambarkan hubungan antara t dan Vf adalah:

A . ∆ Pμ

. t=Rf . Vf + α .C2 A

. Vf 2(2)

di mana :

μ = viskositas

Rf = tahanan filter cloth

α = tahanan spesifik cake, m/kg

C = berat solid/volum liquid, kg/m3

A = luas permukaan filter

1.3.6. Persamaan Lewis

Persamaan Lewis dirumuskan sebagai :

(VfA )

m

=K .∆ P . t(3)

Dengan: n, m, dan K adalah konstanta yang ditentukan oleh percobaan.

Jika dimisalkan K . Am . ∆ Pn sebagai C kemudian kedua ruas diubah menjadi

bentuk logaritma, maka persamaan Lewis menjadi:

m.log Vf = log C + log t (4)

log t = m.log Vf - log C

y = a x b

Dari bentuk tersebut maka dapat diplot grafik antara log Vf sebagai

sumbu-x dan log t(waktu) sebagai sumbu-y. Persamaan Lewis juga dapat

ditulis sebagai:

t=Vf m. ∆ P−n

K . Am (5)

Jika (Vfm / K.Am) dimisalkan sebagai β dan persamaan diubah ke dalam

bentuk logaritma maka bentuknya menjadi :

log t = -n log ∆P + log β (6)

y = a x b

Dari data percobaan log ∆P (sumbu-x) dan log t (sumbu-y) dapat diplot

sebagai sebuah grafik yang menghasilkan persamaan garis lurus (linear).



BAB II

PERCOBAAN

2.1 Percobaan

A. Persiapan



1. Membuka plate dan frame dengan memutar roda penekan (handle), memasukkan

kertas saring (filter cloth) pada masing-masing frame dengan teratur dengan

meluruskan lubang-lubang frame-nya.

2. Memberi rubber packing di antara plate dan frame, kemudian menutup kembali

dengan mengencangkan handle.

3. Menutup kran V-1 (drain valve) dan memasukkan slurry yang telah dibuat dengan

konsentrasi tertentu, yaitu 200 gram tepung dan air sampai ketinggiannya 10 cm di

bawa mulut tangki reservoar.

4. Mengaduk slurry secara kontinyu agar konsentrasi slurry tetap uniform.

B. Percobaan

1. Membuka penuh kran V-2 (return valve), menutup rapat kran V-3 (feed valve), dan

menghidupkan pompa sehingga terjadi resirkuasi larutan di antara reservoar dan

pompa.

2. Membuka kran V-3 dan membuang/menghilangkan udara di dalam filter press.

Mengatur bukaan kran V-2 dan/atau kran V-3 untuk menjaga agar tekanan konstan.

3. Meletakkan gelas ukur 2 Liter di bawah kran V-4 (filtrate delivery valve).

4. Menjaga agar tangki reservoar tidak benar-benar kosong, karena tangki reservoar

akan segera kosong setelah beroperasi, dengan cara menyiram dengan hati-hati

larutan slurry di dalam tangki reservoar. Untuk meyakinkan, mematikan pompa

sebelum tangki benar-benar kosong.

5. Selama percobaan filtrasi, mengatur bukaan kran V-2 atau kran V-3 secara terus-

menerus untuk memperoleh tekanan yang konstan.

6. Mencatat waktu-waktu tertentu (t) selama filtrasi dengan menggunakan stopwatch dan

mengukur volume filtrat (Vf) yang tertampung pada masing-masing waktu tersebut.

Percobaan filtrasi dilakukan selama 20 menit, dengan interval pengambilan data

volume filtrat adalah setiap 2 menit.

7. Ketika pompa dimatikan, akan terdapat raw liquid yang tertinggal dalam pompa,

tangki reservoar, dan pipa. Cairan sisa tersebut merupakan liquid yang tidak terfilter.

8. Memutar handle untuk membuka plate dan frame, kemudian mencuci filter cloth,

frame, dan plate sampai benar-benar bersih dan tidak ada cake yang tersisa.

9. Luas media fiter dimana cake terbentuk adalah luas filtrasi actual yang dapat

ditentukan dengan mengukur luas sebenarnya.

10. Mengulangi langkah percobaan A.1 sampai B.8 untuk variasi tekanan sebesar 0.1 bar

dan 0.2 bar.



2.2 Data Pengamatan

Dari data t dan Vf total yang diambil, dapat dilakukan pengolahan data filtrasi yang ditinjau

berdasarkan Persamaan Routh dan Persamaan Lewis untuk mendapatkan konstanta-konstanta

persamaan tersebut.

A = 100 m2

Tabel 1. Data hasil Percobaan

Waktu P = 0,1 kgf/cm2 P = 0,2 kgf/cm2

Detik Volume (mL) Volume (mL)0-120 640 1040

120-240 645 1092240-360 641 945360-480 620 995480-600 640 995600-720 638 990720-840 640 990840-960 640 980

960-1080 640 9951080-1200 638 970

Data volume akumulatif per waktu

t Vf (ml)

menit sekon ∆P = 0,1 kgf/cm2 ∆P = 0,2 kgf/cm2

2 120 640 10404 240 1285 21326 360 1926 30778 480 2546 4072

10 600 3186 5067



12 720 3824 605714 840 4464 704716 960 5104 802718 1080 5744 902220 1200 6382 9992

BAB III

PENGOLAHAN DATA

III. 1 Menentukan Konstanta j dan h Persamaan Routh



Persamaan Routh merumuskan hubungan antara waktu t (sekon) dengan total volume

filtrate Vf (ml) sebagai berikut :

V f2+2 j V f =ht

Kemudian, untuk menentukan konstanta j dan h dari percobaan ini, pertama persamaan

Routh dilinierisasi menjadi :

V f2+2 j V f =ht

V f (V f +2 j )=ht

tV f

=1h

V f +2 jh

y=mx+c

Tabel 2. Tabel Pengolahan Data Persamaan Routh

t(s)∆P = 0,1 kgf/cm2 ∆P = 0,2 kgf/cm2

t/Vf Vf t/Vf Vf

120 0,188 640 0,115 1040240 0,187 1285 0,113 2132360 0,187 1926 0,117 3077480 0,189 2546 0,118 4072600 0,188 3186 0,118 5067720 0,188 3824 0,119 6057840 0,188 4464 0,119 7047960 0,188 5104 0,120 8027

1080 0,188 5744 0,120 90221200 0,188 6382 0,120 9992

Kemudian dilakukan plot terhadap persamaan 2 menggunakan data dari tabel 2, yaitu

plot grafik t/Vf vs Vf ,yaitu:


(7)

(8)


02000

40006000

800010000

120000.0000.0200.0400.0600.0800.1000.1200.1400.1600.1800.200

f(x) = 6.69941518033708E-07 x + 0.11415098480361R² = 0.735678216801718

f(x) = 1.72952018280932E-07 x + 0.18725659246189R² = 0.307770210986566

Persamaan Routh

∆P = 0,1 kgf/cm2Linear (∆P = 0,1 kgf/cm2)∆P = 0,2 kgf/cm2Linear (∆P = 0,2 kgf/cm2)

Vf

t/Vf

Grafik 1. Grafik persamaan Routh

Dari hasil plot grafik maka akan diperoleh sebuah garis lurus dengan gradien 1/h dan

intercept 2j/h.

∆P = 0,1 kgf/cm2 y = 1,73E-07x + 0,187

∆P = 0,2 kgf/cm2 y = 6,7E-07x + 0,114

Menghitung h

∆P = 0,1 kgf/cm2

1h=1,73 x10−7

h=5,78 x106

∆P = 0,2 kgf/cm2

1h=6,7 x10−7

h=1,49 x 106

Menghitung j

∆P = 0,1 kgf/cm2



2 jh

=0,187

2 j

5,78 x 106=0,187

j=5,4 x105

∆P = 0,2 kgf/cm2

2 jh

=0,114

2 j

1,49 x 106=0,114

j=8,49 x104

III.2 Menentukan Konstanta m, n, dan K Persamaan Lewis

Sama seperti Routh, Lewis juga merumuskan suatu fungsi yang dapat menggambarkan

hubungan antara volume filtrate Vf total (ml) dengan waktu tertentu t (sekon) sebagai:

(V f

A )m

=K ∆ Pn t

Persamaan tersebut kemudian dilinearkan dengan melogaritmakan kedua ruas, sehingga

diperoleh:

V fm

Am =K ∆ Pn t

V fm=Am K ∆ Pnt

V fm=C t

Dimana C =Am K ∆ Pn ; dapat disimplifikasi karena nilai A, K, dan ∆ P konstan

log V fm=log C t

m log V f =log C+¿ log t ¿

log t=m log V f −log C

y=m x+c


(10)

(9)


Nilai konstanta m dapat diperoleh dengan memplot log t terhadap log Vf ke dalam

grafik. Kemudian dari persamaan garis lurus pada grafik, nilai konstanta m ini

ditentukan dari slope grafik yang dihasilkan.

Tabel 3. Tabel Pengolahan Data Persamaan Lewis modifikasi 1

t (s) log t ∆P = 0,1 kgf/cm2 ∆P = 0,2 kgf/cm2Vf (ml) log (Vf) Vf (ml) log (Vf )

120 2,0792 640 2,8062 1040 3,0170240 2,3802 1285 3,1089 2132 3,3288360 2,5563 1926 3,2847 3077 3,4881480 2,6812 2546 3,4059 4072 3,6098600 2,7782 3186 3,5032 5067 3,7048720 2,8573 3824 3,5825 6057 3,7823840 2,9243 4464 3,6497 7047 3,8480960 2,9823 5104 3,7079 8027 3,9046

1080 3,0334 5744 3,7592 9022 3,95531200 3,0792 6382 3,8050 9992 3,9997

2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.50000.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

f(x) = 1.02399299524596 x − 1.01657635798917R² = 0.999795220784248

f(x) = 1.0026582773825 x − 0.735360342856707R² = 0.999987888039445

Persamaan Lewis


log Vf/A

log

t

Grafik 2. Grafik persamaan Lewis Mencari Konstanta m

Dari dua persamaan garis lurus yang didapat, masing-masing pada Δp = 0,1 kgf/cm2

dan Δp = 0,2 kgf/cm2, dapat diketahui nilai konstanta m pada persamaan Lewis adalah

slope kedua persamaan , yaitu 1,002 dan 1,024.

m rata-rata = 1,013

Sedangkan untuk menentukan konstanta n dari persamaan Lewis, diperoleh dengan

melinearkan persamaan 9.



(V f

A )m

=K ∆ Pn t

t=V f

m

K Am ∆ P−n

Dimana β=V f

m

K Am

t=β ∆ P−n

log t=−n log ∆ P+ log β

y = m x + C

Nilai Vf yang digunakan pada variasi tekanan adalah 5104 ml pada t = 960 detik saat

ΔP = 0,1 kgf/cm2 , sedangkan pada data percobaan saat ΔP = 0,2 kgf/cm2 tidak terdapat

nilai Vf = 0,005104 m3 maka dilakukan interpolasi dan didapat waktu saat Vf = 5104 ml

adalah 605 detik.

Tabel 4. Tabel pengolahan Data Persamaan Lewis modifikasi 2

Vf = 5104 m3

t(s) log t ∆P (kgf/m2) log ∆P960 2,982 0,1 -1605 2,782 0,2 -0,699

Dengan memplot log t terhadap log ∆P, maka akan diperoleh garis lurus dengan

gradien -n dan intercept log β sehingga praktikan dapat menentukan konstanta n.


(11)


-1.05 -1 -0.95 -0.9 -0.85 -0.8 -0.75 -0.7 -0.652.65

2.7

2.75

2.8

2.85

2.9

2.95

3f(x) = − 0.666099263446565 x + 2.31617196959301

Persamaan Lewis

log ∆P

log

t

Grafik 3. Grafik Persamaan Lewis Mencari Konstanta m dan K

Persamaan garis lurus yang diperoleh dari grafik: y = -0,666x + 2,316 sehingga n =

0,666 dan β = 102,316 = 207,01 dimana

β= 1K (V f

A )m

207,01= 1K (V f

A )m

207,01= 1K ( 5104

100 )1,013

K=0,259

Jadi persamaan Lewis dari percobaan ini adalah

(V f

A )1,013

=0,259 ∆ P0,666 t


(12)


BAB IV

ANALISIS

4.1 Analisa Percobaan

Pada percobaan filtrasi ini, tujuan dari percobaan adalah untuk melakukan proses

filtrasi pada tekanan tetap, mengamati proses pemisahan antara solid dan liquid, serta

menguji dan menentukan konstanta-konstanta dalam persamaan Ruth dan Lewis.

Filtrasi merupakan proses pemisahan zat padat terhadap zat cair dari suatu slurry

dengan menggunakan media porous, dimana media porous ini akan membiarkan cairan lewat

namun menahan padatannya, sehingga zat padat yang tertahan (cake) akan bertindak sebagai

media porous yang baru. Pada praktikum filtrasi ini, percobaan dilakukan pada tekanan

konstan sehingga jenis filtrasi yang dilakukan adalah pressure filtration, yakni filtrasi yang

pengaliran bahannya menggunakan tekanan. Tujuan digunakannya tekanan konstan pada

percobaan ini adalah agar memudahkan praktikan dalam mengamati proses filtrasi serta

memudahkan dalam perhitungan konstanta-konstanta dalam persamaan Ruth dan Lewis. Pada

praktikum ini, tekanan yang digunakan adalah sebesar 0,1 kgf/cm2 dan 0,2 kgf/cm2.

Gambar 4. Peralatan Filtrasi

Langkah pertama dalam praktikum filtrasi ini yaitu mempersiapkan larutan slurry.

Larutan slurry dibuat dengan cara memasukkan tepung sebanyak 200 gram dalam tanki

kemudian menambahakan air hingga ketinggian air mencapai ±10 cm dari mulut tanki. Selagi



memasukkan air ke dalam tanki, pengaduk dalam tanki dapat dinyalakan sehingga tepung dan

air dapat tercampur sempurna serta konsentrasi slurry tetap uniform.

Gambar 5. Slurry Yang Sedang Diaduk

Langkah selanjutnya, praktikan memutar roda penekan (handle) lalu menyusun kertas

saring (filter colth) pada masing-masing frame dengan teratur serta memasang rubber

packing diantara plate dan frame. Setelah menyusun media filter, praktikan kembali memutar

roda penekan hingga susunan media filter benar-benar kencang dan rapat sehingga tidak ada

larutan slurry yang tidak tersaring oleh media filter.

Langkah berikutnya, praktikan menyalakan pompa dan membuka valve 2 dan

membiarkan larutan slurry mengalir melewati media filter dan keluar melalui sebuah selang

kecil. Selagi larutan slurry mengalir, praktikan menjaga agar tekanan yang terbaca pada alat

pengukur tekanan tetap konstan pada angka 0,1 kgf/cm2 dengan cara mengatur bukaan valve

2. Saat larutan filtrat mulai keluar dari selang kecil, praktikan menampungnya dalam gelas

ukur dan mencatat berapa volume filtrat yang tertampung dalam gelas ukur setiap 2 menit

selama 20 menit.



Gambar 6. Alat Pengukur Tekanan dan Valve 2

Setelah 20 menit, praktikan menutup valve 2, sehingga larutan slurry berhenti

mengalir ke media filter. Praktikan kemudian membuka roda penekan dan mengeluarkan

kertas saring, rubber packing, plate,dan frame kemudian membersihkan cake yang terbentuk

hingga bersih. Praktikan kembali mengulangi percobaan dengan tekanan konstan 0,2 kgf/cm2.

Pada percobaan ini, media filter berupa kertas saring, frame, rubber packing, dan

plate merupakan media filter primer. Media filter primer ini bukan merupakan media filter

yang sebenarnya, melainkan hanya berfungsi sebagai media filter pembantu yang menyaring

padatan dari larutan slurry. Media filter sesungguhnya adalah cake yang terbentuk ketika

proses filtrasi sudah berlangsung. Cake yang terbentuk ini merupakan media filter sekunder

yang berfungsi sebagai media porous baru yang membantu menyaring padatan dari larutan

slurry sehingga cake yang terbentuk semakin lama semakin tebal.

Cake yang terbentuk pada percobaan filtrasi ini adalah jenis compressible cake yakni

cake yang dapat mengalami perubahan struktur karena adanya tekanan. Ruang porous dalam

cakei jenis ini mengecil, sehingga tahanan filtrasinya menjadi semakin besar, dan akibatnya

proses filtrasi menjadi semakin sulit. Cake yang terbentuk pada percobaan filtrasi ini

merupakan jenis compressible cake dikarenakan larutan slurry yang disaring berbentuk

koloidal. Selain itu, jika cake yang terbentuk pada percobaan ini ditekan dengan tangan, maka

akan mudah sekali mengalami perubahan bentuk, yang menandakan bahwa cake yang

terbentuk benar merupakan jenis compressible cake.



Gambar 7. Cake Yang Terbentuk

Meskipun cake yang terbentuk pada percobaan filtrasi ini adalah jenis compressible

cake, namun pada perhitungan konstanta-konstanta dalam persamaan Ruth dan Lewis,

diasumsikan bahwa cake yang terbentuk merupakan jenis non compressible cake. Hal ini

dilakukan untuk mempermudah dalam perhitungan konstanta-konstanta dalam persamaan

Ruth dan Lewis.

4.2 ANALISA DATA DAN PERHITUNGAN

Analisa Data

Data yang didapatkan selama percobaan adalah sebagai berikut:

t Vf (ml)

menit sekon ∆P = 0,1 kgf/cm2 ∆P = 0,2 kgf/cm2

2 120 640 10404 240 1285 21326 360 1926 30778 480 2546 4072

10 600 3186 506712 720 3824 605714 840 4464 704716 960 5104 802718 1080 5744 902220 1200 6382 9992



Data di atas merupakan data volume filtrat yang kumulatif tertampung pada gelas ukur.

Sementara data volume filtrat yang tertampung tiap 2 menit adalah:

Waktu P = 0,1 kgf/cm2 P = 0,2 kgf/cm2

Detik Volume (mL) Volume (mL)0-120 640 1040

120-240 645 1092240-360 641 945360-480 620 995480-600 640 995600-720 638 990720-840 640 990840-960 640 980

960-1080 640 9951080-1200 638 970

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa pada tekanan 0,2 kgf/cm2 volume filtrat yang

tertampung tiap 2 menit lebih banyak daripada pada tekanan 0,1 kgf/cm2. Hal ini

dikarenakan pada tekanan yang lebih tinggi, lebih banyak slurry yang dapat tersaring

dalam media filter, sehingga volume filtrat yang keluar lebih banyak.

Selain itu, baik pada tekanan 0,1 kgf/cm2 maupun pada tekanan 0,2 kgf/cm2

volume filtrat yang tertampung memiliki nilai volume yang tidak beraturan semakin

berjalannya waktu. Berdasarkan teori, seharusnya semakin berjalannya waktu maka

volume filtrat yang tertampung akan semakin sedikit. Hal ini disebabkan, cake yang

tertahan akan menjadi media filter sekunder sehingga proses filtrasi akan menjadi semakin

sulit, dan akibatnya volume filtrat yang keluar akan semakin sedikit. Hal ini berlaku baik

pada tekanan 0,1 kgf/cm2 maupun pada tekanan 0,2 kgf/cm2. Kesalahan ini akan dibahas

pada bagian analisa kesalahan.

Dalam percobaan ini, volume filtrat yang terbentuk hanya digunakan untuk mencari

konstanta-kontanta dalam persamaan Ruth dan Lewis. Pada percobaan ini, keefektifan dari

proses filtrasi berkaitan dengan tekanan yang digunakan proses filtrasi, dimana semakin

tinggi tekanannya maka semakin banyak pula slurry yang dapat terfiltrasi, yang ditandai

dengan semakin banyaknya cake yang terbentuk serta kejernihan air filtrat yang keluar

dari selang kecil. Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut dalam analisa hasil percobaan.

Analisis Perhitungan

Analisis perhitungan dilakukan untuk menguji persamaan Routh dan persamaan Lewis

dalam proses filtrasi yang dilakukan oleh praktikan. Dengan mengambil asumsi bahwa



beda tekanan konstan (∆P = 0,1 kgf/cm2 untuk percobaan pertama dan ∆P = 0,2 kgf/cm2

untuk percobaan ke dua).

Persamaan Routh

Persamaan Routh secara umum menjelaskan bahwa jika filtrasi dilakukan pada ∆P

yang konstan maka hubungan antara waktu (t) dengan volume filtrat (Vf) dapat

diekspresikan dalam persamaan berikut:

V f2+2 J . V f =h . t (13)

Untuk memperoleh garis lurus, ubah persamaan (1) dengan membagi tiap ruas dengan

1V f h sehingga persamaan di atas menjadi persamaan baru seperti berikut:

tV f

=1h

V f +2Jh (14)

Bentuk persamaan di atas merupakan bentuk linear dari persamaan awal sehingga akan

lebih memudahkan kita dalam menganalisis dengan cara melihat persamaan di atas dalam

bentuk y = a.x + b. Sehingga kita masukkan nilai-nilai untuk masing-masing komponen

yaitu untuk y= tV f

dan x=V f . Setelah itu kita plot dalam bentuk grafik dengan bantuan

Ms. Excel kita meregresi untuk mendapatkan nilai 1h

yang merupakan slope grafik dan 2Jh

yang merupakan perpotongan grafik dengan sumbu y.

Selain itu hubungan antara t dengan Vf selain dengan persamaan di atas dapat pula

ditentukan dengan persamaan berikut ini

A ∆ Pμ

. t=Rf V f +αC2 A

V f2

(15)

di mana µ (viskositas), Rf (tahanan filter cloth), α (tahanan spesifik cake [m/kg]), C

(berat solid/volum liquid), dan A (luas permuukaan filter).

Lalu dengan perhitungan dan analisis yang telah praktikan lakukan maka praktikan

dapatkan:

Percobaan pertama (∆P = 0.1 kgf/cm2)

Bentuk linearisasi persamaan Routh yang diperoleh oleh praktikan dengan meregresi

data-data yang diperoleh adalah y = 1,73E-07x + 0,187

b = 0,187

a = 1,73E-07



Dengan mengetahui nilai a dan b maka maka praktikan dapat mengetahui nilai dari

konstanta J dan h. Setelah dihitung hasilnya sebagai berikut

h=5,78 x106

J=5,4 x105

Percobaan ke dua (∆P = 0,2 kgf/cm2)

Bentuk linearisasi persamaan Routh berdasarkan regresi data yang diperoleh oleh

praktikan adalah y = 6,7E-07x + 0,114

b = 0,114

a = 6,7E-07

Sama seperti sebelumnya maka praktikan dapatkan nilai konstanta J dan h sebagai

berikut

h=1,49 x 106

J=8,49x 104

Dapat dilihat pada hasil perhitungan diatas, nilai tahanan filtrasi pada ∆P 0.2 kgf/cm2

lebih kecil dibandingkan nilai tahanan filtrasi pada ∆P 0.1 kgf/cm2. Praktikan menduga

bahwa telah terjadi suatu kesalahan pada pengambilan data atau pada percobaan karena

seharusnya seiring dengan kenaikan tekanan maka tahanan filtrasi juga akan semakin

besar karena ketika tekanan bertambah maka laju slurry akan semakin banyak yang masuk

filter sehingga cake yang terbentuk akan lebih banyak dan lebih cepat sehingga tahanan

filtrasinya akan semakin besar. Namun pada data percobaan yang didapat saja dapat dilihat

bahwa pada tekanan 0.2 kgf/cm2, data Vf yang didapat lebih besar dibandingkan dengan

data Vf pada tekanan 0.1 kgf/cm2, dapat diketahui dari situ saja memang tahanan

filtrasinya lebih kecil dibandingkan dengan pada saat tekanannya 0.1 kgf/cm2. Adapun

kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi pada percobaan ini akan dibahas pada bagian

analisis kesalahan.

Persamaan Lewis

Lewis telah merumuskan sebuah persamaan tentang filtrasi yaitu:

[V f

A ]m

=K . ∆ Pn .t (16)

Dengan n, m, dan K adalah konstanta yang ditentukan oleh percobaan yang telah

praktikan lakukan. Persamaan di atas setelah kita ubah menjadi



V fm=K . Am ∆ Pn t (17)

di mana kita misalkan K Am ∆ Pn dengan C maka persaman di atas dapat ditulis ulang

sebagai

V fm=C .t (18)

lalu praktikan turunkan persamaan di atas menjadi bentuk :

m . logV f=log t+ logC (19)

log t=m log V f −log C (20)

Dari persamaan di atas yang merupakan bentuk persamaan linear maka persamaan di

atas akan memenuhi bentuk persamaan y = mx + c, dimana y = log t , x = log Vf , a = m,

dan b = - log C.

Percobaan pertama (∆P = 0,1 kgf/cm2)

Bentuk linearisasi persamaan Lewis berdasarkan grafik plotting yang telah praktikan

lakukan adalah y = 1.002x – 0.735

b = 0.735

a = 1.002

Percobaan ke dua (∆P = 0,2 kgf/cm2)

Bentuk linearisasi persamaan Lewis berdasar plot grafik y = 1.024x – 1.016

b = 1.016

a = 1.024

Dari dua persamaan garis lurus yang didapat, masing-masing pada Δp = 0,1 kgf/cm2

dan Δp = 0,2 kgf/cm2, dapat diketahui nilai konstanta m pada persamaan Lewis adalah

slope kedua persamaan, yaitu 1,002 dan 1,024.

m rata-rata = 1,013

Sedangkan untuk menentukan konstanta n dari persamaan Lewis, diperoleh dengan

melinearkan persamaan (V f

A )m

=K ∆ Pn t

t=V f

m

K Am ∆ P−n (21)

Dimana β=V f

m

K Am



t=β ∆ P−n (22)

log t=−n log ∆ P+ log β

(23)

Dengan memplot log t terhadap log ∆P, maka akan diperoleh garis lurus dengan gradien -n

dan intercept log β sehingga praktikan dapat menentukan konstanta n. Persamaan garis

lurus yang diperoleh dari grafik: y = -0,666x + 2,316 sehingga n = 0,666 dan β = 102,316 =

207,01. Jadi persamaan Lewis dari percobaan ini adalah

(V f

A )1,013

=0,259 ∆ P0,666 t

Dengan melihat perhitungan di atas dapat disimpulkan persamaan Lewis merupakan

suatu persamaan yang mengkorelasikan (V f

A ) sebagai laju volume filtrat per luas

penampang frame sebagai hubungan eksponensial terhadap beda tekanan dan waktu. Pada

persamaan Lewis, ∆P adalah variabel yang diubah dan dijaga konstan selama pengambilan

data dan variabel t sendiri adalah variabel independen di mana akan mempengaruhi

variabel lainnya. Luas penampang frame merupakan suatu yang konstan melainkan

mengalami perubahan karena luas penampang filter cloth akan berubah karena perubahan

karakteristik cake yang memiliki pori semakin mengecil akibat akumulasi cake. Namun

karena sesuai asumsi awal bahwa cake yang terbentuk adalah non-compresible cake maka

perubahan karakteristik sifat cake tidak berpengaruh sehingga A (luas penampang) akan

dianggap tetap.

Nilai m dan n sendiri adalah nilai eksponensial yang berubah agar terjadi

keseimbangan ruas kanan dan ruas kiri dari persamaan di atas. Dari perhitungan yang telah

praktikan dapatkan ternyata nilai eksponensial m berbeda cukup jauh sehingga praktikan

berkesimpulan bahwa penyesuaian nilai eksponensial cukup besar untuk ∆P yang telah

ditentukan.

Analisa Grafik

Analisis grafik didapatkan dari pengolahan data adalah sebagai berikut, yaitu:

Persamaan Routh



02000

40006000

800010000

120000.0000.0200.0400.0600.0800.1000.1200.1400.1600.1800.200

f(x) = 6.69941518033708E-07 x + 0.11415098480361R² = 0.735678216801718

f(x) = 1.72952018280952E-07 x + 0.187256592461891R² = 0.307770210986787

Persamaan Routh


Vf

t/Vf

Grafik 1. Grafik Penentuan Konstanta Routh

Pada bagian awal (sebelah kiri grafik) terlihat bahwa bentuk grafik cenderung kurang

stabil. Hal ini disebabkan oleh pada awal pengambilan data percobaan, tekanan yang

tertera pada pressure gauge masih belum konstan (masih disesuaikan) sehingga

berpengaruh pada grafik. Perlu dicatat bahwa persamaan (13) :

V f2+2 J . V f =h . t

akan berlaku bila filtrasi dilakukan pada Δp konstan. Hubungan antara Δp dengan volume

filtrat juga dapat dilihat melalui persamaan (15) yakni :

A ∆ Pμ

t=R f V f +αC2 A

V f2

Dapat dilihat, grafik yang terbentuk cukup konstan dan agak sedikit naik pada

beberapa bagian. Hal tersebut dikarenakan praktikan menduga adanya kesalahan yang

terjadi pada praktikum ini sehingga menyebabkan ketidak-akuratan terjadi. Seharusnya

grafik yang terbentuk cenderung untuk turun ke bawah disebabkan oleh besarnya volume

filtrat yang terbentuk ( ) semakin lama semakin sedikit, sesuai dengan prinsip bahwa

semakin lama, cake yang terbentuk semakin banyak sehingga semakin besar penahan

filtrasi. Akibatnya, volume filtrat yang dihasilkan ( ) juga semakin sedikit.

Persamaan Lewis



2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.50000.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

f(x) = 1.02399299524595 x − 1.01657635798914R² = 0.999795220784248

f(x) = 1.00265827738249 x − 0.73536034285667R² = 0.999987888039445

Persamaan Lewis


log Vf/A

log

t

Grafik 2. Grafik persamaan Lewis Mencari Konstanta m

Dari grafik persamaan Lewis di atas, dapat kita simpulkan bahwa seiring dengan

bertambahnya waktu, maka volume filtrat yang dihasilkan juga bertambah. Hal ini dapat

dilihat pada bentuk grafik yang naik ke atas, baik itu pada beda tekan 0,1 kgf/cm2 maupun

0,2 kgf/cm2.

Bila diperhatikan, grafik pada beda tekan 0,2 kgf/cm2 berada di sebelah kanan 0,1

kgf/cm2. Hal ini menandakan bahwa pada waktu yang sama, volume filtrat yang dihasilkan

oleh beda tekan 0,2 kgf/cm2 lebih banyak dibandingkan oleh beda tekan 0,1 kgf/cm2. Hasil

ini sesuai dengan persamaan Lewis :

V fm=K . Am ∆ Pn t

Sehingga semakin besar Δp, maka semakin banyak pula volume filtrat yang dihasilkan.

4.3 Analisa Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

Tanki berpengaduk

Tanki digunakan sebagai wadah untuk mencampur tepung dan air menjadi slurry.

Sementara pengaduk digunakan sebagai alat untuk mengaduk tepung dan air agar

tercampur rata serta agar konsentrasi slurry tetap uniform.

Pompa

Pompa berfungsi sebagai alat untuk mensirkulasikan aliran slurry hingga melewati

media filter.

Valve



Valve atau keran berfungsi untuk mengatur kemana aliran slurry akan mengalir.

Valve 2 dalam percobaan ini berfungsi untuk mengatur besarnya tekanan.

Alat Pengukur Tekanan

Alat ini berfungsi untuk mengukur tekanan yang diatur oleh besarnya bukaan valve 2.

Media filter

Media filter terdiri dari kertas penyaring, rubber packing, plate, dan frame. Media

filter ini berfungsi sebagai media untuk menyaring slurry.

Roda pemutar/Handle

Roda pemutar berfungsi untuk membuka dan mengencangkan susunan media filter.

Neraca massa

Neraca massa digunakan untuk mengukur massa tepung sebanyak 200 gram

Wadah Plastik

Wadah plastik berfungsi sebagai wadah untuk meletakkan tepung yang akan diukur

massanya.

Stopwatch

Stopwatch digunakan sebagai alat untuk mengukur waktu pada saat menampung

volume filtrat.

Gelas ukur

Gelas ukur digunakan sebagai wadah untuk menampung filtrat serta mengukur

volumenya.



Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

Tepung

Tepung digunakan untuk membuat larutan slurry yang akan difiltrasi dalam

percobaan ini. Tepung sebagai zat terlarut akan dicampurkan dengan air hingga

membentuk suatu larutan yang diaduk secara konstan agar tetap uniform. Pada proses

filtrasi, tepung akan tertahan oleh media filter karena ukuran molekul tepung lebih

besar daripada pori-pori media filter, sementara air akan melewati media filter karena

ukuran molekulnya yang lebih kecil daripada pori-pori media filter. Tepung yang

tertahan oleh media filter akan menjadi cake dan berfungsi sebagai media filter

sekunder.

Air

Air digunakan sebagai pelarut tepung dalam pembuatan larutan slurry. Air akan lolos

melewati media filter dan keluar melalui selang kecil yang akan ditampung untuk

diukur volume filtratnya.

4.4 Analisa Kesalahan



Pada percobaan filtrasi kali ini, terdapat beberapa kesalahan yang mungkin terjadi

selama berlangsungnya percobaan sehingga menyebabkan ketidak akuratan pada hasil

pengolahan data. Kesalahan-kesalahan tersebut antara lain:

a. Praktikan kurang teliti dalam mengukur volume filtrat. Hal tersebut dikarenakan

terkadang filtrat yang sudah tertampung dalam gelas ukur tidak mencapai garis skala

tertentu sehingga untuk mendapatkan data volume filtrat yang didapat praktikan

melakukan pembulatan pada skala filtrat.

b. Ada filtrat yang tumpah saat dilakukan pemindahan dari gelas ukur yang sudah penuh

ke gelas ukur yang masih kosong sehingga volume filtrat yang dicatat kurang akurat

c. Pembacaan tekanan yang kurang akurat oleh praktikan, sehingga data yang diperoleh

kurang akurat.

d. Terbuangnya sebagian kecil dari slurry yang belum digunakan karena praktikan lupa

menutup drain valve, sehingga perhitungan menjadi kurang akurat.

e. Pemasangan filter press yang kurang rapat, sehingga terjadi kebocoran pada filter

press yang menyebabkan beda tekanan terkadang tidak konstan terutama pada awal

percobaan. Hal tersebut terlihat pada bagian atas filter terdapat cairan yang keluar

pada bagian bawah filter terdapat cairan yang menetes.

f. Penyesuaian bukaan valve untuk memperoleh beda tekanan yang diinginkan terlalu

lama, sehingga ada slurry yang terbuang dan filter cloth sendiri sudah terisi dengan

cake.



BAB IV

KESIMPULAN

1. Filtrasi adalah suatu proses pemisahan zat padat dari zat cair dari suatu slurry dengan

menggunakan media porous, yang meneruskan zat cairnya serta menahan padatannya

sehingga zat padat tersebut bekerja sebagai media porous yang baru.

2. Filter press merupakan alat filtrasi dengan memanfaatkan perbedaan tekanan untuk

mendorong slurry agar proses filtrasi dapat dilakukan.

3. Media filter primer adalah kertas saring. Media filter sekunder adalah filter cake

(padatan yang tertahan pada kertas saring).

4. Media filter sekunder berfungsi sebagai penyaring utama pada proses filtrasi.

Sedangkan, media filter primer merupakan media penahan padatan dan pembentukkan

cake pada awal proses filtrasi.

5. Persamaan Routh menunjukkan bahwa nilai ∆P berbanding lurus dengan tahanan

filtrasi (h). Hal ini disebabkan nilai ∆P yang besar akan menghasilkan laju alir volume

filtrasi yang semakin besar. Akibatnya, laju pembentukan cake juga semakin cepat.

Maka, tahanan filtrasi juga semakin besar (semakin banyak cake yang terbentuk).

Nilai ∆P yang semakin besar secara tidak langsung akan memperkecil ruang pori

(porous) dalam cake sehingga volume filtrat yang dihasilkan semakin berkurang

seiring semakin lamanya waktu percobaan. Akan tetapi, percobaan memberikan hasil

yang berbeda. Hasil percobaan adalah

Untuk ∆P = 0,1 kgf/cm2

h = 5,78 x 106 ; j =5,4 x 105

Untuk ∆P = 0,2 kgf/cm2

h = 1,49 x 106; j = 8,49 x 105

6. Pada persamaan Lewis, ∆P merupakan variabel yang diubah-ubah, volume filtrate

adalah variabel terikat, variabel t adalah variabel bebas di mana akan mempengaruhi

variabel lainnya. Konstanta m merupakan pangkat dari pengaruh volume filtrat

terhadap luas permukaan filtrasi. Konstanta n merupakan pangkat dari pengaruh

perbedaan tekanan. K adalah konstata pada persamaan Lewis. Persamaan Lewis untuk

percobaan ini adalah



(V f

A )1,013

=0,259 ∆ P0,666 t

m = 1,013; n = 0,666 ; K = 0,259



DAFTAR PUSTAKA

Tim penyusun. 1989. Petunjuk Praktikum Proses dan Operasi Teknik I. Depok: Laboratorium

Proses dan Operasi Teknik TGP FTUI.


laporan praktikum filtrasi

Documents