Upload
ervan32bgr
View
234
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
1/17
Pemicu 2 OTK 2
Kelompok : 8
Ketua : Naufal Syafiqi Arief (2014430101)
Anggota : Alam Hari u!iman (20144300"#)
$rna%ati (20144300#8)
$r&an 'ui aulana (20144300#*)
ar+t,ino Setia%an (20144300*")
Anali-a .enyele-aian :
A. Filtrasia. Prinsip Filtrasi
Filtrasi adalah operasi pemisahan padatan dan cairan dan suatu campuran
padatancairan (slurry ) dengan pemberian tahanan aliran (filter media) yang bisa
dilewati cairan, tetapi bisa menahan partikel padatan.
Dengan filtrasi, diperoleh cairan yang relatif bebas padatan (filtrat) dan pada tan
basah. Pada filter ayak (sieve filter , misalnya: cartridge filter ) dan filter kue ( cake
filter , misalnya: plate and frame filter, rotaly drum filter, beft filter ), padatan basah
yang diperoleh berbentuk kue (cake) padatan. Pada filter bed (deep-bed filter ,
misalnya: saringan pasir), partikel padatan terperangkap diantara pori-pori media
filter.
Peristiwa filtrasi pada prinsipnya merupakan peristiwa aliran fluida dalam media
berpori. edia berpori yang d igunakan tergantung !enis filternya. Pada deep bed
filter, media berporinya berupa tu mpukan pasir penyaring, dimana prositas"fr aksi
ruang kosongnya akan menurun selama proses berlangsung karena terisi partikel-
partikel padatan dari slurry. Pada cake filter, media berpori yang digunakan berupa
kain saring (filter cloth) dan tumpukan padatan (kue) yang terbentuk pada
permukaan kain saring.
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
2/17
#ambar dibawah menggamb arkan secara skematis aliran sluury melalui me dia
berponi dan filter.Penyaring dibagi ke dalam tiga golongan utama, yaitu:
$. penyaring kue (cake).%. penyaring pen!ernihan (clarifying).&. penyaring aliran silang (crossflow).
Penyar
ing kue memisahkan padatan dengan !umlah relatif besar sebagai suatu kue kristal
atau lumpur, sebagaimana terlihat dalam #b. &'..a. eringkali penyaring ini
dilengkapi peralatan untuk membersihkan kue dan untuk membersihkan cairan dari
padatan sebelum dibuang. Penyaring pen!ernihan membersihkan se!umlah kecil
padatan dari suatu gas atau percikan cairan !ernih semisal minuman. Partikel padat
terperangkap di dalam medium penyaring (#b. &'..b) atau di atas permukaan
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
3/17
luarnya. Penyaring pen!ernihan berbeda dengan saringan biasa, yaitu memiliki
diameter pori medium penyaring lebih besar dari partikel yang akan disingkirkan. Di
dalam penyaring aliran silang, umpan suspensi mengalir dengan tekanan tertentu di
atas medium penyaring (#b. &'..c). *apisan tipis dari padatan dapat terbentuk di
atas medium permukaan, tetapi kecepatan cairan yang tinggi mencegah
terbentuknya lapisan. edium penyaring adalah membran keramik, logam, atau
polimer dengan pori yang cukup kecil untuk menahan sebagian besar partikel
tersuspensi. ebagian cairan mengalir melalui medium sebagai filtrat yang !ernih,
meninggalkan suspensi pekatnya. Pembahasan selan!utnya, suatu penyaring ultra,
unit aliran silang berisi membran dengan pori yang sangat kecil, digunakan untuk
memisahkan dan memekatkan partikel koloid dan molekul besar.Faktor + faktor yang mempengaruhi Filtrasi
$. Debit filtrasi (dimana debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidakberfungsinya filter secara efisien.)
%. onsentrasi (konsentrasi sangat memepengaruhi efisiensi dari filtrasi.
onsentrasi air yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori
dari media ata akan !adi clogging )&. emperature (adanya perubahan suhu dari air yang akan di filtrasi,akan
menyebabkan massa !enis , iscositas akan mengalami perubahan. elain itu
!uga akan memepengaruhi daya tarik menarik dianatara partikel halus, sehingga
ter!aid perbedaan dalam ukuran besar partikel yang akan disaring.
. edalaman media, ukuran dan material (pemilihan media dan ukuran
merupakan keputusan penting dalam perencanaan bangunan filter. ebal
tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring. edia
yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi,tetapi
membutuhkan waktu pengaliran yang lama)/. inggi muka air di atas media dan kehilangan tekanan (keadaan tinggi muka air
di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau la!u filtrasi dalam
media. ersedianya muka air yang cukup tinggi di atas media akan
meningkatkan daya tekan air untuk masuk ke dalam pori. Dengan muka poriyang tinggi akan meningkatnkan la!u filtrasi).
0ntuk semua proses filtrasi, umpan mengalir disebabkan adanya tenaga
dorong berupa beda tekanan, sebagai contoh adalah akibat graitasi atau tenaga
putar. ecara umum filtrasi dilakukan bila !umlah padatan dalam suspensi relatif
lebih kecil dibandingkan 1at cairnya. enurut prinsip ker!anya filtrasi dapat
dibedakan atas beberapa cara, yaitu:
Pressure Filtration
Filtrasi yang dilakukan dengan menggunakan tekanan.
Gravity Filtration
Filtrasi yang cairannya mengalir karena gaya berat.
http://id.wikipedia.org/wiki/Koloidhttp://id.wikipedia.org/wiki/Koloid
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
4/17
Vacum Filtration
Filtrasi dengan cairan yang mengalir karena prinsip hampa udara (penghisapan).b. Jenis-jenis Filter
1. Gravity Filter
Penyaringan secara graitasi merupakan cara yang tertua yang dilakukan
untuk memurnikan suatu suspensi. #ambar di bawah ini secara luas telah
digunakan seperti pemurnian melalui sandfilter.
erupakan 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.
angki biasanya terbuat dari kayu, bata atau logam tetapi untuk pengolahan air biasa
digunakan beton. aluran dibagian bawah yang berlubang mengarah pada filtrat,
saluran itu dilengkapi dengan pintu atau keran agar memungkinkan backwashing dari
dasar pasir untuk menghilangkan padatan-padatan yang terakumulasi. 2agian bawah
yang berlubang tertutup oleh batuan atau kerikil setinggi $ ft atau lebih untuk menahan
pasir. Pasir yang biasa digunakan dalam pengolahan air sebagai media filter adalah
pasir-pasir kuarsa dalam bentuk yang seragam. okas yang dihancurkan biasanya
digunakan untuk menyaring asam sulfur. 2atu kapur biasanya digunakan untuk
membersihkan cairan organik baik dalam filtrasi maupun adsorbsi.
Filter ini dugunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan
mengandung sedikit padatan. 3ontohnya : pada pemurnian air.
4al yang harus diperhatikan dalam filter graitasi, bongkahan-bongkahan kasar
(batu atau kerikil) diletakkan bagian atas balok berpori (cake) untuk menahan materi-
materi kecil yang ada di atasnya (pasir, dll). ateri yang berbeda ukurannya harus
diletakkan dengan membentuk lapisan-lapisan sehingga dapat bercampur dan ukuran
untuk setiap materi harusnya sama untuk menyediakan pori-pori dan kemampuan yang
maksimal.
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
5/17
%. Flate and Frame Filter
5lat ini akan beker!a berdasarkan driving force, yaitu perbedaan, tekan. 5lat ini
dilengkapi dengan kain penyaring yang disebut filter 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.
ecara umum filtrasi, dilakukan bila !umlah padatan dalam suspense relatif kecil
dibandingkan 1at cairnya.
Open Delivery Filter Press
aluran untuk slurry dan wash (pencuci) melalui satu saluran masuk dan tiap
plate untuk saluran cairannya.• Closed Delivery Filter Press
emiliki beberapa saluran slurry dan wash water . 0mpan slurry masuk melalui
lubang saluran masuk. Filter cloth terletak di setiap sisi frame. ekanan diberikan
terhadap slurry agar melewati filter cloth untuk dapat masuk ke dalam plate and
frame filter kemudian keluar melalui lubang plate sebagai filtrat. Padatan akan
terakumulasi atau tertinggal dan menempel pada cloth. etelah beberapa lama
maka ruang antara plate akan tertumpuk oleh slurry dan lama kelamaan umpan
akan berhenti mengalir. 6ika hal ini ter!adi maka cloth harus segera dicuci.
Pencucian ini dilakukan dengan menyalurkan air bersih ke dalam plate dan keluar
melalui frame. 4al ini merupakan kebaikan dari proses filtrasi (Closed delivery ).
2erdasarkan kompresibilitasnya cake (slurry yang menempel pada cloth) dibagi
men!adi dua, yakni :
• Compressible cake
Cake akan mengalami perubahan struktur apabila mengalami tekanan
sehingga ruang kosong dalam cake semakin kecil akibatnya proses penahan
semakin besar dan proses filtrasi semakin sulit.
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
6/17
• Incompressible Cake
Cake yang tidak mengalami perubahan !ika ter!adi perubahan tekanan. Pada
kenyataanya kelompok ini hampir tidak ada. etapi tekanan yang digunakan kecil
maka cake dapat dianggap incompressible cake. 0ntuk proses filtrasi umumnya
ter!adi pada beda tekanan tetap. 6ika medium filter primer telah dilapisi cake dan
filtrat telah !enuh maka tekanan akan bertambah sampai maksimum. Diperlukan
waktu yang optimum untuk melakukan satu kali siklus.7aktu filtrasi optimum adalah
waktu filtrasi yang diperlukan agar !umlah olume filtrat per satuan waktu
maksimum, dalam filtrasi yang disebut waktu siklus adalah waktu keseluruhan yang
diperlukan untuk melakukan proses filtrasi.
Pencucian/Washing
8ptimasi !umlah air pencuci yang digunakan ke dalam slurry ditambahkan 1at
warna yang mempunyai sifat tidak berikatan secara permanen"kuat dengan
padatannya, sehingga mudah dihanyutkan oleh air pencuci. adar 1at warna dalam
air cucian yang keluar dari filter dianalisa untuk mengetahui seberapa !auh operasi
pencucian dilakukan. Pencucian dihentikan !ika kadar warna dalam air cucian
sudah mulai konstan. 6umlah air pencuci dicatat sebagai olume optimum.
&. Rotary Dis !acum Filter
Rotary disk vacum filter ini digunakan operasi dalam skala besar serta proses
kontinu. edia filter dapat berupa kain (cloth), kertas, media poros dan lain-lain.
Pemiliham media filter ini didasarkan atas kemampuan untuk memisahkan padatan,
memiliki kekuatan, inert terhadap bahan kimia dan !uga dari segi ekonominya.
Prinsip erja
lurry yang akan disaring menempati suatu tempat (basin). !eaf dicelupkan ke
slurry dan mengumpulkan cake-nya pada premukaan leaf (filtrat tidak). Filtrat keluar
melalui saluran keluar utama. Cak e dibawa sampai ke bagian atas. 2eberapa !enis
lainnya:
•"ori#ontal rotary vacuum filter
• "ori#ontal leaf filter
• $ertical leaf filter
4al yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media
berpori. Filtrasi dapat ter!adi karena adanya gaya dorong, misalnya: graitasi,
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.
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
7/17
Filtrasi biasa dilakukan pada skala laboratorium sampai slaka pilotm
plant"industri baik dengan cara batch (bertahap) maupun kontinyu
(berkesinambungan).
a) Filtrasi kala *aboratorium.
Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen 1at padat yang
tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan corong gelas dan kertas saring
dan hasil saringan disebut filtrat.
#ambar $. Filtrasi skala laboratorium
b) Filtrasi kala 9ndustri
ebelum peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak
ter!adi 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:
$) ekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring
%) ekanan operasi pada bagian atas media penyaring
&) Dan akum pada bagian bawah
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
8/17
ekanan di atas atmosfer dapat dilakukan dengan gaya graitasi pada cairan
dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower, atau dengan gaya
sentrifugal. Dalam suatu penyaring graitasi media penyaring bias !adi tidak lebih
baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan menggunakan partikel kasar
seperti pasir.
Penyaring graitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran
cairan kristal kasar,pen!ernihan air minum, dan pengolahan limbah cair.
ebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring akum, atau
pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau
diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring terus-menerus
(steady ) atau hanya sebagian. ebagian besar siklus operasi dari penyaring
diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinyu, tetapi harus dihentikan
secara periodik untuk membuang padatan yang terakumulasi. Dalam saringan
kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.
c. "lasi#iasi Penyaringan
Dalam beberapa penyaringan, padatan-saring yang terbentuk merupakan
medium penyaring yang baik. 2erdasarkan gaya pendorong aliran, penyaringan
dapat di klasifikasikan sebagai berikut:
$. Penyaring gaya berat (graity filters)
#raitasi adalah sistem pengaliran air dari sumber ke tempat reservoir dengan
cara memanfaatkan energi potensial graitasi yang dimiliki air akibat perbedaan
ketinggian lokasi sumber dengan lokasi reservoir
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
9/17
%. Penyaring tekanan (Pressure filters)
uatu mesin pres bersaringan berisi satu set plat yang didesain untuk
menyediakan serangkaian ruang atau kompartemen yang didalamnya padatan
dikumpulkan. Plat-plat tersebut dilingkupi medium penyaring seperti kanas.
*umpur dapat mencapai tiap-tiap kompartemen dengan tekanan tertentu cairan
melalui kanas dan keluar ke pipa pembuangan, meninggalkan padatan kue basah
dibelakangnya.
&. Penyaring akum (;acuum filters)
.Penyaring sentrifugal ( 3entrifugal filters)Padatan yang membentuk kue berpori dapat dipisahkan dari cairan dengan
penyaringan berpusing. 0mpan dimasukkan ke dalam keran!ang berputar yang
memiliki dinding bercelah atau berlubang yang disampuli suatu medium penyaring
seperti kanas atau kain logam. ekanan yang dihasilkan dari gaya sentrifugal
memaksa cairan melewati medium penyaring, meninggalkan padatannya. 6ika
umpan yang masuk keran!ang dihentikan dan padatan kue diputar untuk waktu
yang singkat, kebanyakan cairan residu di dalam kue mengalirkan partikel sehingga
padatan lebih kering daripada hal yang sama untuk mesin pres bersaringan (filter
press) atau penyaring akum (acuum filter). etika material yang tersaring harus
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
10/17
dikeringkan secara berurut dengan alat pemanas, pemakaian penyaring ini dapat
dipertimbangkan sebagai langkah ekonomis.
2erdasarkan operasinya dibagi atas :
• 3ara batch (bertahap )
• 3ara continue (berkesinambungan)
d. $ipe-tipe Penyaring
Penyaring berfungsi menahan dan menyangga partikel padatan. yarat
penyaring yang baik :
• ecara mekanis kuat.
• ahan korosi ( terhadap cairan yang ditangani ).
• emberikan tahanan yang kecil terhadap aliran ( porosity besar ).
2erikut ini adalah tipe-tipe penyaring:$. Penyaring pasir (sand filter) :
• tangki terbuka
• tangki tertutup
%. Penyaring tekan (filters press):
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
11/17
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
12/17
• 8lier ( =otary drum )
• opfeed ( Dorco )
>. Penyaring abuk mendatar (hori1ontal belt filter)
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
13/17
e. Pehitungan Penyaringan
asalah:
ebuah pabrik 2arium arbonat sedang melakukan trial pada alat fiilternya, lurry
2arium arbonat a?uous difilter pada tekanan konstan (&@.A lb"in%) menggunakan filter
percobaan yang mempunyai luas permukaan filtrasi '.> ft%
; (liter) Detik
'.% $.>'. .'
'.> A./
'.@ $$.@
$.' $A
B ; C &
; (liter) Detik
$.% %&.$
$. &'.$
$.> &A.@$.@ >.&
% //.@
%.% >>.%
B ; C $'.%
0ntuk melaksanakan filtrasi, anda sebagai 3hemicals ngineering diharapkan mampu untuk
memilih alat filtrasi yang sesuai. 8prasi filtrasi !uga perhitungan filtrasi, dalam filtrasi perlu
diketahui dasar tentang porositas, factor bilangan reynold, factor friksi serta aliran fluida
melalui media porous dengan data di atas hitunglahE
Persamaan filtrasinya !ika slurry yang sama di filter melalui filter sweetland yang melalui luas
permukaan filtrasi $/' ft%, kondisi yang lain sama, berapa waktu yang diperlukan untuk
memperoleh filtrate sebanyak %''' *, !ika cake dicuci selama >' detik,berapa !uga
kebutuhan air pencuci 5nggap sifat-sifat pencuci sama dengan sifat filtrate.
Penyelesaian%
&enentuan nilai " dan ' menggunaan metode rata rata
; (liter) ¿
θ ¿ Deti
¿
θ/V ¿ Detik"*iter
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
14/17
k) )
'.% $.> @
'. .' $'
'.> A./ $%./
'.@ $$.@ $.A/
$.' $A $AB ; C &B θ "; C >%.%/
; (liter) ¿θ¿ De
tik)
¿
θ ¿ Detik"*iter
)
$.% %&.$ $G.%/
$. &'.$ %$./'
$.> &A.@ %&.>&
$.@ >.& %/.A%% //.@ %A.G'
%.% >>.% &'.'G
B ; C $'.%B θ "; C
$@.'G
erdiri dari pemecahan simultan dua persamaan dalam bentuk
∑ θ
V = K ∑
; H B3III.. ($)
0ntuk menyusun persamaan-persamaan ini titik-titik ini dibagi dalam % kelompok
elompok pertama dari / titik pertama dan kelompok kedua adalah titik sisanya.
∑ θ
V = K ∑
; H B3 III. ($) ∑
θ
V = K ∑
; H B3 III. (%)
62.25=3 K H /3 III. ($) [email protected]' ¿10.2 K H >3 III. (%)
ubstitusikan
62.25=3 K H /3 J > ($)
$@.'G ¿10.2 K H >3 J/ (%)
A'./ ¿51 K H &'3 (%)
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
15/17
&A&./ ¿18 K H &'3 ($) -
&>>.G/ detik"liter C && liter
K =
366.95 s / L
33 L =11.12s / L
2
K =11.12 s / L2 C 11.12s / L
2 x
1
0.03532ft
3=8923.91 s / ft
3
ubstitusikan harga ke persamaan $
62.25=3 K H /3
62.25=3 (11.12) H /3
28.89=5C
C =28.89
5=5.78
s
L
C =5.78 s L= 1
0.0353 ft 3=163.74 s/ ft 3
Dieta(ui%
(-KP) C &@.A lb"in%
*uas alas percobaan (5$) C '.> ft%
;olume Filtrat (;) C %''' *
onstanta-konstanta di filter percobaan
C 1=5.78 s / L
K 1=11.12 s/ L2
Ditanyaan%
$. Persamaan fitrasinya !ika melewati filter sweetland
• *uas permukaan weetland (5%)C $/'ft%
• onstanta-konstanta ( dan 3) di sweetland
%. 2erapa waktu yang diperlukan untuk memperoleh filtrate sebanyak %''' *&. !ika cake dicuci selama >' detik,berapa !uga kebutuhan air pencuci
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
16/17
Ja)aban%
$.θ
V = KV +C
θ= K V 2+CV
Dimana bahwa nilai dan 3 adalah dari luas permukaan 5 C '.> ft % sedangkan untuk filter
sweetland yang mempunyai *uas permukaan (5%) C $/'ft% memiliki nilai konstanta ( dan 3)
yang berbeda
Faktor koreksi konstanta dan 3 terhadap luas permukaan yang berbeda antara filter
percobaan dengan filter sweetland
K 2= K
1( A1 A2)2
K 2=11.12 s/ L
2( 0.446 ft 2
150 ft 2 )
2
K 2=9.83 x10−5
s/ L2
C 2=C
1( A1 A2)
C 2=5.78 s / L
(
0.446 ft 2
150ft
2
)C 2=0.0172s / Lehingga persamaan filtrasi menggunakan filter sweetland adalah
θ= K V 2+CV
θ=9.83 x 10−5 s / L2 (2000 L )2+0.0172 s/ L(2000 L)
θ=427.6s
%. 2erapa waktu yang diperlukan untuk memperoleh filtrate sebanyak %''' *
θ= K V 2+CV kemudian di deferensialkan men!adi
dθ=2 KV dV +C dV
dθ=(2 KV +C )dV
8/17/2019 OTK II-Pemicu II Makalah Kel 8 Final
17/17
dV
dθ =
1
2 KV +C
dV
dθ
= 1
2 x 9.83 x 10−5
s / L2
(2000 L )+0.0172 s/ L
dV
dθ =2.44 L/s
ecepatan akhir filtrasi C kecepatan pencucian
&. ehingga kebutuhan akhir pencucian adalah2.44 L/s x 60 s=146.4 *