Filter Testing Unit

SATUAN OPERASI FILTER TESTING UNIT

DISUSUN OLEH: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

QURNIA ALMUSYADDAH RANGGA INDRA DENA SAFITRIANI SAMPUSPITA SARI TIAH KUWURI WULANDARI YOLANDA DESRIANI

NIM: 0610 3040 0353 NIM: 0610 3040 0354 NIM: 0610 3040 0355 NIM: 0610 3040 0356 NIM: 0610 3040 0357 NIM: 0610 3040 0358 NIM: 0610 3040 0359

KELOMPOK : 3 (3 KB) INSTRUKTUR : Ir.Arizal Aswan, M.T

JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2011

FILTER TESTING UNIT

1. TUJUAN  Mengetahui prinsip kerja alat filter testing unit.  Melakukan proses filtrasi pada tekanan tetap dengan variasi tekanan berbeda – beda.  Menghitung koefisien tahanan cake dan tahanan medium filter. 2. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN  Seperangkat alat Filter Testing Unit  Kertas saring  Pompa vakum  Penggaris  Stopwatch  Ember plastik  10 liter larutan CaCO3 3. DASAR TEORI Filtrasi adalah salah satu metode untuk memisahkan padatan dari suatu larutan suspensi. Dalam hal ini larutan suspensi dialirkan melalui medium filter (medium berpori) sehingga padatan akan tertahan pada permukaan filter sementara filtratnya akan mengalir melalui pori – pori medium filter. Tentu saja kualitas hasil filtrasi pada filtrat sangat bergantung dari pori – pori yang dipakai. Prinsip filtrasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini : a. Pada awalnya suspensi mengalir melalui medium filter, filtrat yang dihasilkan laju alir besar tetapi kualitas filtrat tidak begitu jernih. Seiring dengan terbentuknya cake (padatan tertahan) maka laju filtrat makin menurun tetapi kualitas filtrat makin jernih, hal itu disebabkan cake yang terbentuk berfungsi sebagai penyaring juga. Apabila lapisan cake yang terbentuk makin tebal mengakibatkan laju filtrat makin kecil, oleh karena pada ketebalan tertentu harus dilakukan proses pencucian untuk menghilangkan cake. b. Agar suspensi bisa mengalir melalui medium filter maka dibutuhkan perbedaan tekanan yang signifikan. Hal itu biasanya dilakukan dengan dua cara : pertama suspensi dipompa (sebelum medium filter tekanan lebih tinggi) atau cara kedua ruang filtrat divakumkan sehingga suspensi tertarik menuju medium filter. Filter Testing Unit adalah metode filtrasi yang menggunakan metoda kedua (ruang filtrat divakum), metode ini digunakan untuk kapasitas kecil mirip penyaringan dengan corong Buchner yang dihubungkan dengan waterjet untuk pemvakuman. Dari dua prinsip filtrasi di atas maka dalam percobaan Filter Testing Unit akan menghitung harga tahanan cake dan tahanan medium filter dari variasi tekanan yang berbeda. Persamaan yang digunakan adalah : Persamaan yang digunakan untuk kondisi tekanan tetap : (

Dimana :

)

(

………………………………...(1)

)

(

)

dan B =

(

)

SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

2

Persamaan tersebut kemuadian di integralkan menjadi : ∫ (

∫ (

)

(

)

(

(

)

)

)

………………….(2) (

)

(

…...(3)

)

Persamaan 3 disederhanakan menjadi : ……………………………………………...(4) Dimana :

(

)

dan B =

(

)

Keterangan : t = waktu filtrasi (dalam detik s) V = volume filtrat yang dihasilkan saat t (dalam m3) a = koefisien tahanan cake ( dalam m/kg) Rm = koefisien medium filter (dalam m-1) (

)

A = luas total nedium filter (dalam m2) AP = perbedaan tekanan (dalam N/m2 atau kg/m e) Cs = konsentrasi slurry (dalam kg/m3)

4. GAMBAR ALAT : (TERLAMPIR) 5. KESELAMATAN KERJA a) Larutan kapur harus segera dibersihkan dari peralatan setelah selesai praktikum karena akan mengotori peralatan terutama pompa, lapisan kapur yang terbentuk mengakibatkan kemacetan pompa. Begitu pula dibersihkan lantai dimana larutan kapur tumpah. b) Sebelum suspensi dialirkan larutan kapur diaduk dengan air tangki menggunakan stirrer, ketika pengaduk dinyalakan tubuh terutama tangan jangan masuk. c) Gunakan jas lab dan sarung tangan karena kapur akan mengotori pakaian, tangan, dan rambut. d) Selama bekerja hindari main – main dan senda gurau, lakukan dengan penuh konsentrasi terutama saat membuka dan menutup (penggantian filter) karena peralatan gelas memiliki resiko pecah. 6. LANGKAH KERJA  Memasangkan dua lembar kertas filter di atas alat filter glass (support) kemudian meletakkan pada peralatan Filter Testing Unit.  Merapatkan sekrup dengan pemutaran manual, memeriksa sambungan gasket, tangki pengaduk, pompa peristaltic dan unit penyambung. Memastikan tidak ada kebocoran. SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

3

      

Menyetting tekanan vakum yang dikehendaki. Menghidupkan pompa peristaltik. Mencatat waktu untuk setiap 0,5 liter (dan kelipatannya) filtrat yang diperoleh. Menghentikan proses filtrasi setelah jumlah filtrat total mencapai 6 liter. Membuka filter yang dipasang, membersihkan cake (padatan yang tertahan). Mengambil filter dengan hati – hati, mengukur luas cake yang diperoleh. Melakukan perlakuan di atas untuk tekanan yang berbeda.

7. DATA PENGAMATAN  Diameter cake : 20 cm = 0,2 m  Berat cake : 1239,5 gr  Tinggi cake : 3,5 cm = 0,035 m  ρ CaCO3 : 2,71 gr/cm3 = 271 kg/m3  : 0,288 kg/ms No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Volume filtrat (l) 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5 6 7 8 9 9,5

Waktu (s) 150 480 825 1195 1618 1800 2241 3001 4342 5678 6456

Tekanan (bar) -0,06 -0,06 -0,062 -0,078 -0,08 -0,09 -0,093 -0,1 -0,11 -0,112 -0,119

8. PERHITUNGAN  Berat CaCO3 Ρ m = 2710 gr  Konsentrasi CaCO3  

gr/ml



(

)

 1. Pada tekanan -0,06 bar  

(

)

(

)

(

)

SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

4

-∆p (bar) 0,06 0,06 0,062 0,078 0,08 0,09 0,093 0,1 0,11 0,112 0,119

α (m/kg) 3,655 x 10-4 3,655 x 10-4 3,776 x 10-4 4,751 x 10-4 4,873 x 10-4 5,482 x 10-4 5,665 x 10-4 6,091 x 10-4 6,70 x 10-4 6,822 x 10-4 7,248 x 10-4

Rm (m-1) 1,433 1,433 1,481 1,86 1,911 2,1499 2,222 2,389 2,628 2,675 2,843

 Menentukan nilai αo, S, Rmo dan n 1. α = αo (-∆p) S log α = log αo + S log (-∆p) Didapatkan persamaan dari grafik log α vs log (-∆p) : y = 1,000x + 2,215 Sehingga αo = 2,215 S = 1,000 2. Rm = Rmo (-∆p) Log Rm = log Rmo + n log (-∆p) Didapatkan persamaan dari grafik log Rm vs log (-∆p) : y = 0,999x – 1,377 Sehingga Rmo = - 1,377 n = 0,999

SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

5

volume filtrat 0.5

150

volume filtrat 0.5

300

1.5

480

1.5

320

2.5

825

2.5

330

3.5

1195

3.5

341.4286

4.5

1618

4.5

359.5556

5

1800

5

360

6

2241

6

373.5

7

3061

7

437.2857

8

4342

8

542.75

9

5678

9

630.8889

9.5

6456

9.5

679.5789

t

t/v

volume filtrat VS t/v 800 700

y = 39.732x + 219.11 R² = 0.822

waktu

600 500 400

t/v

300

Linear (t/v)

200 100 0 0

2

4

6

8

10

volume filtrat

SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

6

α 3.66E-04

(-∆p) 0.06

log α -3.43711

log (-∆p) -1.22185

3.66E-04

0.06

-3.43711

-1.22185

3.78E-04

0.062

-3.42297

-1.20761

4.75E-04

0.078

-3.32321

-1.10791

4.87E-04

0.08

-3.3122

-1.09691

5.48E-04

0.09

-3.26106

-1.04576

5.67E-04

0.093

-3.2468

-1.03152

6.09E-04

0.1

-3.21531

-1

6.70E-04

0.11

-3.17393

-0.95861

6.82E-04

0.112

-3.16609

-0.95078

7.25E-04

0.119

-3.13978

-0.92445

log α VS log (-∆p) -3.50000

-3.40000

-3.30000

0 -3.20000 -3.10000 -0.2

y = 1.0001x + 2.2156 R² = 1

log (-∆p)

-0.4 -0.6 -0.8

log (-∆p) Linear (log (-∆p))

-1 -1.2 log α

-1.4

SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

7

Rm 1.433

(-∆p) 0.06

log Rm 0.156246

log (-∆p) -1.22185

1.433

0.06

0.156246

-1.22185

1.481

0.062

0.170555

-1.20761

1.86

0.078

0.269513

-1.10791

1.911

0.08

0.281261

-1.09691

2.1499

0.09

0.332418

-1.04576

2.222

0.093

0.346744

-1.03152

2.389

0.1

0.378216

-1.00000

2.628

0.11

0.419625

-0.95861

2.675

0.112

0.427324

-0.95078

2.843

0.119

0.453777

-0.92445

log Rm VS log (-∆p) 0.00000 -0.20000

0

0.1

0.2

0.3

0.5 y = 0.9994x - 1.3779 R² = 1

-0.40000 log (-∆p)

0.4

-0.60000

log (-∆p)

-0.80000

Linear (log (-∆p))

-1.00000 -1.20000 -1.40000

log Rm

SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

8

9. ANALISA PERCOBAAN Setelah melakukan percobaan “filter testing unit” dapat dianalisa bahwa bahan yang digunakan untuk percobaan ini adalah kapur (CaCO3) sebanyak 1 liter yang dilarutkan dalam air 10 liter. Setelah dilakukan filtrasi, volume filtrate yang didapatkan sebanyak 9500 ml. Hal ini disebabkan oleh filtrat yang menempel pada peralatan, sehingga volume air berkurang karena air ikut tertahan bersama cake dan tanda batas volume filtart yang terdapat pada alat tidak terlihat jelas. Kemudian dilakukan proses filtrasi cake yang didapatkan disebut juga residu seberat 1239,5 gr dengan diameter 0,2 m dan tingginya 0,035 m. dari percobaan ini, semakin banyak volume filtrate, maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk proses filtrasi karena telah terdapat cake yang tertahan di atas kertas saring. Tekanan yang dihasilkan menurun pada pertahanan volume dengan penurunan yang tidak konstan. Ini disebabkan oleh banyak faktor diantaranya alat yang digunakan kurang akurat. Dari hasil pengamatan dan perhitungan didapatkan tiga buah grafik, yaitu volume filtrate vs t/v; log α vs -∆p; dan log Rm vs log -∆p. Semakin mendekati 1, maka nilai R yang didapatkan semakin baik karena % kesalahannya semakin kecil. 10. KESIMPULAN Setelah melakukan percobaan “filter testing unit” ini dapat disimpulkan bahwa:  Semakin besar volume filtrate, maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk proses filtrasi dengan menggunakan tekanan berbeda.  Nilai koefisien tahanan cake yang didapatkan (α) adalah 3,644x10-4 m/kg.  Nilai koefisien tahan medium filter (Rm) adalah 1,433 m-1.  Nilai α0 = 2,215 dan s = 1,000.  Nilai Rm0 = -1,377 dan n = 0,999. 11. DAFTAR PUSTAKA Hajar,ibnu. 2011. Petunjuk Praktikum Satuan Operasi-1. Palembang : POLSRI.

SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

9

GAMBAR ALAT

FILTER TESTING UNIT

SATUAN OPERASI | Filter Testing Unit

10