bab 2-2 filtrasi

7/23/2019 Bab 2-2 Filtrasi

1/24

2.2 FILTRASI

Filtrasi/penyaringan adalah metoda pemisahan scr

mekanik dari campuran2 zat padat dan fuida cairanatau gas! dg "antuan suatu #lter yang "er$ungsise"agai media perangkap zat padat. %etoda #ltrasi inidig untuk memisahkan suspensi dg ukuran partikel zatpadat yg lem"ut.

&roses #ltrasi mungkin sudah sering dilihat dlmkehidupan sehari'hari( spt misalnya melakukanpenyortiran daun'daun teh setelah proses $ermentasi(

atau saat mengolahjelly/jamdari "uah'"uahan ygdimasak. )uga telah umum dikenal( "ah*a melaluitanah liat( pasir( dan "atu'"atuan( scr menak+u"kanair tanah dapat ter#ltrasi dg "agusnya men+adi air

+ernih. ,etiga contoh terse"ut masing'masing

me*akili tiga +enis #ltrasi( yaitu sievingfltration,-


2/24

&ada #ltrasi kue cake fltration! suspensi dialirkanmelalui suatu media #lter shg partikel'partikel padat

yg terkandung di dalamnya masuk ke dalam pori'porimedia #lter dan mem"entuk suatu lapisan tipis( ygmana scr "erangsur'angsur akan mengam"il alihproses #latrasi yg se"elumnya dilakukan oleh media#lter.

&artikel'partikel yg terperangkap pada pori'pori media#lter dari *aktu ke *aktu men+adi makin "anyaksampai akhirnya proses #ltrasi m+d terganggu

karenanya( misalnya ter+adi penurunan tekanan ygsangat "esar shg tidak ada lagi suspensi yg dapatmele*ati media #lter. ,eadaan ini digam"arkan dgsuatu istilah chokingatau blocking. -alam keadaanini( hasil tangkapan atau kemudian dise"ut se"agai

flter cake( yg terkumpul di atas media #lter harus


3/24

Se+alan dg semakin "anyaknya partikel2 yg terperangkappd media #lter dan mem"entuk flter cake( maka akan t+d

penurunan tekanan( yg mana "ersama'sama dg "eratcakeitu sendiri akan menye"a"kan gaya yg menekan pd"idang media #lter. 0ntuk menahan gaya ini( maka scrumum diperlukan suatu pendukung #lter flter support! ygdapat diletakkan di "a*ah media #lter.

&emilihan media #lter "iasanya "erdasarkanpertim"angan penurunan tekanan pressure drop! yg akanter+adi. %is( untuk menghindari tingginyapressure dropygtidak perlu( scr umum harus dipilihkan suatu media #lter

yg le"ar pori'porinya le"ih "esar dari pada ukuran partikelterkecil yg seharusnya dapat ikut ter#ltrasi. -g demikian#ltrat yg ter"entuk sedikit "anyak masih mengandungpartikel'partikel padat shg perlu dikem"alikan lagi ketangki penyimpan suspensi suspension storage tanks!.


4/24

&rinsip cake fltration

Suspensi

Filtrate

Cake

Media Filter

Pendukung Filter

PC

PF


5/24

2.2.1 Penurunan Rumus Filtrasi Kue (CakeFiltration)

Scr umum aliran di dlm pori'pori flter cakeadalah laminer.0ntuk suspensi dg ukuran zat padat sama "esar danseragam( maka zat'zat padat hanya akan tertim"un dipermukaan flter cake. Ttp +ika distri"usi ukuran partikelnya"egitu le"ar( maka partikel'partikel terkecil akan dpt

meyusup ke dalam ruang kosong antara partikel'partikelter"esar. ,eadaan ini "iasanya di+umpai pada dep-bedfltration. ,arena itu perlu diandaikan "ah*a porositas fltercakeselama proses #ltrasi tidak "eru"ah.

Pressure drop&c saat cakememiliki kete"alan ldapatditentukan "erdasarkan persamaan Carman-Kozeny1oulson Richardson( 3456! dg asumsi "ah*a aliran didalam pori'pori caketetap laminer dan porositas cakekonstan


6/24

7.3!

dengan( &c 8pressure dropyang dise"a"kan cakesete"al l9&a:

rc

8 specifc cake resiatance 9m'2:

8 ;iskositas dinamik dari #ltrat 9 &a.s:l 8 te"al cake 9m:

A 8 luas penampang cake 9m2:

d


7/24

)ika aliran di dalam media #lter +uga laminer( maka analogseperti pada flter cake(pressure drop pada media #lter l!tentunya +uga dapat ditentukan "erdasarkan persamaan Carman-

Kozenydi atas. -alam hal ini pengaruh media #lter dapatdinyatakan se"agai suatu flter medium resistancerFdan analogdengan 7.3!(pressuredropini dapat di"erikan dalam "entuk8

7(2!

)ika pengaruh media #lter eki;alen dengan pengaruh cakesete"al L( maka sesuai persamaan 7.3!m di atas( makapressuredrop&Fini +uga dapat dinyatakan seperti "erikut.

7.7!

dt

dV

A

l

rP FF ...=

dt

dV

A

LrP FF ...=


8/24

-engan demikian dari persamaan 7.2! dan 7.7! didapathu"ungan8

7.>!

Pressure drop sesungguhnya& ini merupakan totalpressure drop cake dan pressure drop aki"at #lter media

sehingga persmaannya se"agai "erikut

7.?!

-engan mensu"stitusikan rumus 7.3!( 7.2!( 7.7!( dan7.>! akan diperoleh rumus la+u alir ;olume #ltrat seperti"erikut.

7.@!

LrrcF

.=

Fc PPP +=

( ) ( )Llr

PA

rlr

PA

dt

dV

cFc +

=+

=

.

.

..

.


9/24

&ersamaan 7.@! mem"erikan 2 alternati$pengkondisian proses #ltrasi( yakni kondisi operasi dengan

pressure drop& konstan dan dengan la+u alir ;olumekonstan. -ua kondisi terse"ut akan menentukan rumus'rumus #ltrasi yang "er"eda seperti terlihat "erikut ini.

2.2.2 Filtrasi Kue pada Kondisi P Konstan


10/24

0ntuk itu dide#nisikan suatu konstanta proporsional k yangmerupakan hasil per"andingan ;olume cakecdan ;olume #ltrat

. dalam pengertian ini( konstanta proporsional kadalah ;olume

cake yang ter"entuk secara linier untuk setiap satuan ;olume#ltrat ( sehingga "erlaku8 7.5!

dan akhirnya didapat atau 7.6!

&ada kondisipressure dropPkonstan( maka persamaan 7.@!"eru"ah men+adi8

7.4!

&ersamaan 7.4! ini dide#nisikan dengan metode pemisahan;aria"el dengan "atas integrasi !sampai dan dari t!sampai t

sehingga didapatkan8

V

lA

V

Vk

C .==

lk

AV= V

A

kl=

( )

+

=

+

=

+

=

k

ALVkr

PA

LVA

kr

PA

Llr

PA

dt

dV

CC

C .

..

.

..

.

.

. 2


11/24

7.3!

Basil integrasi di atas adalah8

7.33!

&ersamaan 7.33! dapat di"a*a dalam "entuk se"agai "erikut8

7.32!-engan su"stitusi < C


12/24

&ersamaan 7.3>! adalah persamaan linier antara ;aria"el dan t/( sehingga +ika digam"arkan hu"ungan ;aria"el dan t/terse"ut pada suatu sistem koordinat akandihasilkan suatu garis lurus yang dise"ut garis fltrasi. )ikaslopedan interceptdari garis #ltrasi diketahui( nilai rcdan L

dapat dihitung.

0ntuk menentukan rcdan Lsecara perco"aan( maka harusdiplotkan data perco"aan t/dan untuk setiap inter;al*aktu tertentu selama proses #ltrasi pada kondisipressuredropkonstan( kemudian dengan metode analisis regresilinier dihitung slope dan interceptdari garis #ltrasi yang

ter+adi( sehingga nilai rcdan Ldapat dihitung. -engan duadata terse"ut( r"dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan 7.>!.


13/24

2.2.3 Filtrasi Kue pada Kondisi Laju Alir VolumeKonstan

&ada kondisi la+u alir ;olume konstan( maka d/dtpada

persamaan 7.@! "eru"ah men+adi /t. -engan demikianpersamaan 7.@! atau 7.4! dapat secara langsungdisselesaikan tanpa melalui integral dan menghasilkan8

7.3?!

tkr

dPAV

k

ALV

C..

. 22

=+

( ) ( )Llr

PA

rlr

PA

dt

dV

cFc +

=

+

=

.

.

..

.

VA

kl=


14/24

2.2.4 Parameter Filter Cake

&arameter cakeyang terpenting adalah porositascakedan specifc cake resistancerc. untukmem"ahas parameter flter cakeini( makapertama'tama dide#nisikan suatu rasio masa zatpadat di dalam suspensi se"agai "erikut

7.3@!

Rasio masa#adalah per"andingan antara zatpadat solid! dan masa fuida murni. %isalnyauntuk# $ !,% "erarti di dalam 3(3 kg suspensiterdapat (3 kg zat padat dan 3 kg cairan.

fluida

solid

MMX =


15/24

)ika rasio suspensi diketahui( masa zat padat di dalam cakedapat dihitung dengan memperhitungkan porositas dantingkat ke"asahan cake. Sesuai dengan de#nisi porositas(maka masa zat padat &pdi dalam cakedengan ;olume c

dapat ditentukan se"agai "erikut.

7.35!

7.36!

-isini 'Kadalah ;ol ruang kosong antar partikel padat pd

flater cakeyg terisi oleh fuida cair( sedangkan Padalah ;ol

zat padat di dlm cake(Se+umlah masa zat padat &Pini tertahan dan mem"entuk

cake. -g memperhitungkan cairan yg mengisi rongga2 didlm cake( ;ol #ltrat dan rasio masa# dari suspensi( maka &Pdpt +uga dihitung dari pers 7.3@! s"".

CRK

C

RKVV

V

V. ==

( ) ( ) CPRKCPPPP VVVVM .1...

===


16/24

7.34!

&ersamaan 7.36! dan 7.34! adalah identik shg dari keduanyadidapat hu"ungan "erikut.

7.2!

)ika k adalah ;olume cake


17/24

2.2. Penentuan Porositas Filter Cake

&enentuan porositas cakecr tidak langsung "erdasarkan pers7.2! "anyak mengandung kesalahan krn konsentrasi suspensiselama proses #ltrasi sulit dipertahankan konstan aki"atter+adinya proses sedimentasi pd suspensi terse"ut. 0ntuktu+uan2 ttt penentuan porositas dari cakedpt +g dilakukan scrlangsung melalui pemanasan.

Sesuai de#nisi porositas( maka di"utuhkan data tentang ;olumeruang kosong


18/24

0ntuk menentukan ;olume sampel cakedengan masa %3(

asumsikan "ah*a cakeyang ter"entuk memiliki densitasyang merata pada semua "agian cake( sehingga "erlaku8

dengan demikian prositas cakeadalah8

7.22!

C

C

S

SC

CV

M

MV

V

M

V

M11

==

( )

CFluidaC

C

fluida

S

RK

VMc

MMM

VM

M

MM

VV

.. 1

21

1

21

=

==


19/24

2.2.! Peralatan Filtrasi

1. Rotar" #rum Va$uum Filter


20/24

%&ema aliran dari R#VF


21/24

,euntungan

1ontinuous operation ecept $or a =utsche #lter!

%ampu menghilangkan kontaminan cake melalui counter'

current *ashing specially on Borizontal Gelt( Tilting &an andTa"le Filters!

%enghasilkan #ltrate yang relati$ "ersih on Borizontal Gelt(Tilting &an and Ta"le Filters!

&olishing o$ solutions on a &recoat Filter!

Akses yang cocok untuk pengam"ilan sampling atau akti#tasoperator

,ontrol yang mudah untuk parameter cake seperti te"al cakedan rasio *ashing

,erugian

Bigher residual moisture in the cake 0ntight construction so it is diHcult to contain gases

Sulit di"ersihkan mainly as reuired $or $ood gradeapplications!

Bigh po*er consumption "y the ;acuum pump


22/24

2. Filter Press

&late and Frame Filter &ress umumnya digunakan dalamproses kimia secara "atch. Filter unit terdiri atas se+umlahplates dan $rames yang masing'masing plate dilapisi oleh*ith #lter cloth. Filtrate mengalir melalui cloth danmeninggalkan padatan yang menempel pada permu+kaan#lter cloth. Frame ini +uga "er$ungsi se"agai celah te"alcake! dimana cake terkumpul.


23/24

Filter &ress &late and Frame Filter!


24/24

Lati'an %oal Filtrasi

Filtrasi skala la" dilakukan pd kondisi operasi "eda tekanan tetap?3(72?k=/m2thd suspensi yg menganduing 1a1J7(? kg dan air

4(? kg. Basil pengamatan data yg diperoleh pada perco"aan inis""8

-iameter #lter 2 cm

-ensitas air 46>(2 kg/m7

-ensitas 1a1J7235 kg/m7

&orositas (7@

bab 2-2 filtrasi

Documents