4. FILTRASI

FILTRASI – PRINSIP dan ALAT_ALATNYA bahan secara Pemisahan (biasan sanya ya pemi pemisah sahan an mekanis (bia antara antara fuida (cairan/g (cairan/gas) as) dengan dengan padat padatan) an) deng dengan an meng menggu gunak nakan an media flter  dan beda tekanan

Produk fltrasi: Dapat berupa fltrat (cairan bebas padatan) padatan) atau cake (kue padatan); tergantung asa apa yang berharga/yang berharga/yang akan a kan dipungut. Secara umum, 2 mekanisme utama pada ltrasi dapat digambarkan sebagai berikut !ekanisme (a) disebut sebagai klar klari ik kasi, asi, dima dimana na part partik ikel el"" partik partikel el padatan padatan dalam dalam slurr slurry y akan tertahan #leh media lter (dapat (dapat berupa berupa kain kain penyar penyaring ing,, tumpukan serat/sabut, tump tumpuk ukan an parti partik kel peny penyar arin ing g misalnya pasir dan batu). !ekanisme (b) disebut sebagai mekani mekanisme sme pemben pembentuk tukan an kue kue lter lter. $eristi%a eristi%a ini ter&adi ter&adi pada saat p#ri"p#ri pada media lter sudah penuh #leh partikel padatan. $artikel"partikel dalam slur slurry ry akan akan tert tertum umpu puk k dilu diluar ar media membentuk kue padatan, yang sekaligus berungsi sebagai media penyaring baru. $ada beberapa beberapa lter lter (misalnya (misalnya pada pada lte lterr pela pelat) t),, meka mekani nism sme e (a) ter&adi sangat cepat, sehingga peristi sti%a ltrasi did#minasi #leh mekanisme (b). $ada lter lter yang yang lain lain (misal (misalnya nya pada saringan pasir), mekani mekanisme sme (a) mend# mend#mi minasi nasi,,  Filtrasi – Prinsip Prinsip dan Alat-Alat  Alat-Alat 

1

sedangkan mekanisme (b) tidak sempat ter&adi.

'er 'erdasa dasark rkan an mekanisme pemi pemisah sahann annya ya,, digateg#rikan kedalam  &enis, yaitu

peri perist sti% i%a a

ltr ltrasi asi dapa dapatt

 (Sieve Filtration) Filtration ) Filtrasi Aak  (Sieve !edia lter menahan semua partikel padatan yang ukurannya lebih besar dari aripada ada lubang"lu "lubang media. !ekanisme (b) mend#minasi. #nt#h *ilter cartridge

Deep Bed Filtration $artikel"partikel padat masuk ke p#ri" p#r p#ri medi media a lter ter dan dan tert tertum umpu puk k didalamnya. !ekani anisme (a) mend#m mend#mina inasi. si. Selama Selama pr#se pr#ses, s, p#ri" p#ri" p#ri media lter akan mengecil dan setelah setelah beberapa beberapa %aktu akan lubang p#ri akan tersumbat. $ada k#ndisi ini, media lter harus dibersihkan dengan cara pencucian balik (back(backwash) wash) Deng Dengan an cara cara ini, ini, part partik ikel el"p "par arti tik kel yang sangat halus dapat dipisahkan dari cairannya, hanya dengan meng menggu guna nak kan lte lterr yang ang relati lati    kasar.

#nt#h Saringan pasir (sand (sand flter )

 Filtrasi – Prinsip Prinsip dan Alat-Alat  Alat-Alat 

2

Filtrasi !ue (cake fltration) $emisahan a%al dilakukan #leh kain penyaring (woven cloth) yang ada pada lter (mekanisme (a)). $r#ses ini berlangsung singkat. $emisahan selan&utnya ter&adi #leh kue berp#ri ( porous cake) yang terbentuk selama pr#ses ltrasi berlangsung (mekanisme (b)). +leh karena itu, cairan yang dihasilkan saat a%al ltrasi biasanya keruh. #nt#h *ilter hisap (suction flter /vacuum flter ), lter press ( press flter ).

Faktor"Faktor an# $em%en#aruhi !a%asitas Filtrasi    

uas permukaan lter 'eda tekanan (antara kedua sisi lter)  -ahanan lter tahanan media lter dan tahanan kue lter isk#sitas cairan

Luas %ermukaan flter

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

&eda tekanan

3

Tahanan flter:  -ahanan media lter

Tahanan kue lter

!edia lter adalah sebuah lapisan berp#ri yang dapat terbentuk dari bahan"bahan lepas atau terpadatkan (e.g. pasir; anyaman; kain; kertas; bahan p#limer sintetik, misalnya p#lipr#pilen, p#liamida; bahan"bahan keramik; grat; serat gelas; dan kue lter).

'iskositas cairan isk#sitas cairan kecil ⇒ daya ltrasi (¨ah cairan yang l#l#s melalui media lter) semakin besar. isk#sitas dapat diperkecil dengan cara menaikkan suhu. kibat sampingan dengan adanya peningkatan suhu Swelling pada media lter 0#r#si lebih cepat ter&adi 0elarutan kristal (yang akan dilter) meningkat   

Daya ltrasi sebesar"besarnya dapat diper#leh &ika uas permukaan lter besar • • 0etebalan kue kecil • 'eda tekanan besar • 'entuk kristal yang baik danya bahan pen#l#ng lter •

&ahan %enolon# flter

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

4

'erupa bahan padat dengan luas muka sangat besar, sehingga memiliki kapasitas ads#rpsi sangat besar terhadap partikel"partikel padatan sangat halus yang terlarut. Disamping itu, karena strukturnya, bahan pen#l#ng mampu membentuk kue lter dengan p#r#sitas tinggi. #nt#h kieselguhr (batu"batu kerikil silikat), batu"batu 1ulkanik, serat asbes.

FA!T(R"FA!T(R )ALA$ P*$ILI+AN ALAT FILTRASI Faktor",aktor an# harus di%ertimban#kan dalam %emilihan flter

-uidelines %emilihan alat fltrasi:  -abel diba%ah adalah guideline pemilihan lter.

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

5

Diagram diba%ah menun&ukkan alg#ritma pemilihan lter yang tepat berdasarkan parameter utama kecepatan pertumbuhan kue (kecepatan penambahan ketebalan kue). $arameter"parameter lain yang perlu dipertimbangkan antara lain kandungan padatan dalam slurry, #perasi (batch atau k#ntinyu), bahan yang akan dimanaatkan (ltrat atau kue padatannya), dan lain"lain.

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

6

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

7

!LASIFI!ASI FILTRASI 3. 'erdasarkan DRIVING FR!" #$drostatic #ead (gra1itasi) lter e.g. saringan pasir (sand flter ) "%cess pressure (penggunaan tekanan tinggi pada upstream lter) e.g. lter press Vacuum pressure (penggunaan tekanan 1akum pada downstream lter) e.g. r#tary drum lter !entri&ugation (penggunaan gaya sentriugal) e.g. centriuge  





2. 'erdasarkan !4056S!4 *6-7S6 Deep 'ed Filtration/!lari&$ing Filtration padatan terperangkap dalam p#ri"p#ri/r#ngga"r#ngga medium lter. 4.g. Saringan pasir !ake fltration padatan tertahan pada media lter dan tertumpuk membentuk cake. kumulasi padatan menyebabkan cake semakin lama semakin tebal. 4.g.  plate flter , cartridge flter , rotar$ flter . 



. 'erdasarkan -8985 *6-7S6 Padatan/cake merupakan bahan yang diinginkan (e.g. penyaringan kristal garam/mineral, a+ dll. Filtrat  sebagai bahan yang diinginkan (e.g. penyaringan minyak sayur, minuman). !eduana (ltrat dan padatan) sebagai bahan yang diinginkan (penyaringan minuman ringan dari karb#n akti, penyaringan katalis dari pr#duk reaksi). 





:. 'erdasarkan S608S +$47S6nya *iltrasi &AT.+, e.g. plate flter , sand flter , lea& flter  *iltrasi !(NTINY/, e.g. rotar$ drum vacuum flter   

. 'erdasarkan 04D5 $D-5 Incompressible solid cake tidak mengalami de#rmasi/pemampatan 1#lume !ompressible solid cake mengalami de#rmasi/pemampatan 1#lume 



 -abel diba%ah men&elaskan klasikasi lter berdasarkan dri1ing #rce yang dikenakan untuk memisahlkan partikel padatan dari cairannya

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

8

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

9

ALAT"ALAT FILTRASI 0!ate#ori berdasarkan SI!L/S (P*RASIna ) I1 FILTRASI BATCH 0BATCH FILTRATION) 

Sarin#an %asir 0Sand Filter 2

Saringan pasir umum digunakan untuk pemisahan air dari padatan tersuspensinya. $rinsip ker&a ir disemburkan di atas tumpukan pasir, partikel"partikel padatan yang terdapat dalam slurry tertahan #leh media penyaring. ir akan menembus p#ri"p#ri pasir. $ada umumnya ada beberapa tumpukan media penyaring (misal lapis paling ba%ah berisi gra1el atau pecahan batuan berukuran besar; lapisan diatasnya partikel"partikel yang lebih kecil dan seterusnya). *ilter ber#perasi selama beberapa %aktu, sampai lubang p#ri"p#ri lter penuh karena tersumbat #leh k#t#ran (partikel"partikel dalam slurry). 'iasanya ini dapat diindikasikan dengan melambatnya aliran air. $ada saat ini, #perasi ltrasi dihentikan dan lter harus dicuci"balik (back" %ash) untuk mengeluarkan k#t#ran yang berada diantara ruang" k#s#ng bed lter. ir dialirkan dari ba%ah tumpukan dengan kecepatan sangat tinggi sehingga tumpukan pasir terfuidisasi. 0#t#ran akan terba%a #leh air pencuci. > psig (untuk  plate l#gam), atau sekitar A> C B> psig (untuk plate plastik atau kayu). (e). 9enis lain (late and Frame Filter  !hamber Filter .

•

Filter Daun 0Leaf Filter 21

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

14

(a). *ilter Daun ertikal

(b3). 'entuk ain *ilter daun ertikal dan +perasinya dan (b2). #nt#h detil lembar daun lter

$ada prinsipnya, lter tersusun atas nyaman ka%at yang diselubungi #leh kain penyaring pada kedua sisinya, sehingga nampak seperti lembaran daun. Daun ini dicelupkan kedalam slurry, dengan

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

15

penekanan pada bagian luar (sisi slurry) atau dengan pem1akuman dari dalam lter (sisi ltrate). da beberapa tipe lter daun, antara lain S%eetland type lter p#sisi daun tetap • alle type lter  daun lter dapat diputar, sehingga ketebalan • kue dapat lebih seragam. 0elly lea lter. • •

Filter Nutsce

*ilter Nutsche merupakan m#dikasi dan scale up dari lter yang digunakan untuk mengetes pr#ses separasi di lab#rat#rium (batch, skala kecil). Dalam lter 5utsche yang m#dern, beberapa pr#ses sekaligus ter&adi, mulai dari kristalisasi dan presipitasi (pengendapan padatan), ltrasi (pemisahan padatan, pencucian, dewatering) dan pengeringan (baik dengan pem1akuman maupun dengan k#n1eksi). .2 sampai 33.> m, dengan luas permukaan untuk ltrasi antara >.2 sampai A. m2, dengan 1#lume kue padatan antara >.>@ sampai .3 m.  Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

16

II1 FILTRASI !(NTINY/ 0CONTIN!O!S FILTRATION2 0ebanyakan lter k#ntinyu di#perasikan pada sehingga seringkali disebut sebagai vacuum flters.

tekanan

1akum,

Vacuum Filters diklasikasikan sbb

•

Rotar" Drum #acuum Filter  0RD#F2

'erdasarkan tempat terbentuknya kue padatan, Rotar$ Drum Vacuum Filter   dapat dibedakan men&adi 2 &enis, yaitu (a). "%ternal RDVF , dan (b). Internal RDVF . . Hm dan 1isk#sitas cairan I 3>> cp. $ada diktat ini, yang akan dibahas adalah e%ternal RDVF   (selan&utnya disebut RDVF  sa&a). Secara skematis, diagram dari RDVF   adalah sebagai berikut

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

18

.J C B m ( C 2: t), dengan area eekti untuk ltrasi sekitar @>F dari luasan t#tal. 0ue biasanya dikeluarkan seletah men&alani BF putaran lter.

•

Filter &an &er4alan 0 Belt Filter 2

'elt lter h#ris#ntal merupakan salah saru &enis 1akum lter yang paling sering digunakan di industri, karena feksibilitasnya dalam peng#perasian, tahan terhadap slurry yang k#r#si dan mempunyai kapasitas besar. 0ecepatan belt merupakan salah satu parameter penting yang harus diset dalam pemakaiannya. 'atasan utama terhadap kecepatan belt adalah batasan mekanis. 'eban belt dengan cake yang ada diatasnya men&adi pertimbangan utama dalam merancang kecepatan belt. !eskip#un demikian, belt flter   merupakan lter yang tercepat untuk saat ini, dengan kecepatan dapat mencapai > m/menit. 0etebalan kue 3>> C 3> mm (maksimum) uas akti untuk ltrasi >.3@ C 32> m2. 'eberapa keuntungan penggunaan lter belt antara lain (a). Siklus ltrasi dapat dik#ntr#l dengan baik; (b). discharge  kue dapat ber&alan eekti; (c). pembersihan media lter dan belt relati mudah. Diba%ah ini adalah skema peng#perasian belt flter   dan salah satu  &enis belt flter  yang ada dipasaran.

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

23

 Filtrasi – Prinsip dan Alat-Alat 

24