filtrasi (fil) alat percobaan pada sumber listrik yang sesuai 2. membuat larutan slurry caco 3...
TRANSCRIPT
MODUL PRAKTIKUM
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA
FILTRASI
(FIL)
Disusun oleh:
Joseph Bimandita Sunjoto
Dr. Irwan Noezar
Dr. Dendy Adityawarman
Dr. Adriyan Harimawan
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2014
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ............................................................................................................................... 2
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................. 3
DAFTAR TABEL ....................................................................................................................... 4
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................................... 5
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN.................................................................. 6
2.1 Tujuan.......................................................................................................................... 6
2.2 Sasaran ........................................................................................................................ 6
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN ................................................................................... 7
3.1 Alat dan Bahan ............................................................................................................ 7
3.2 Skema Alat Percobaan ................................................................................................ 7
BAB IV PROSEDUR KERJA .................................................................................................... 8
4.1 Diagram Alir Percobaan .............................................................................................. 8
4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Alat ................................................................................ 8
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................... 10
LAMPIRAN A: TABEL DATA MENTAH ............................................................................ 11
LAMPIRAN B: PROSEDUR PERHITUNGAN...................................................................... 12
LAMPIRAN C: DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR ................................................... 15
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 3
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Skema Alat (Sumber: www.medicinescomplete.com) .......................................... 7
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 4
DAFTAR TABEL
Table 1. Variasi Percobaan ...................................................................................................... 11
Table 2. Data Pengamatan ....................................................................................................... 11
Table 3. Densitas dan Viskositas Air pada Berbagai Temperatur ........................................... 15
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 5
BAB I
PENDAHULUAN
Proses Filtrasi merupakan proses pemisahan padatan dari campuran fasa cair dengan driving
gorce berupa perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan tersebut menyebabkan fasa cair melewati
medium filter sedangkan padatan akan tertinggal pada medium filter. Filtrasi banyak digunakan
dalam proses-proses industri seperti industri makanan-minuman yang menggunakan filtrasi untuk
memisahkan produk makanan dan minuman yang diinginkan, maupun pada industri lainnya sebagai
proses pengolahan air bersih atau limbah.
Dalam keberjalanannya, proses filtrasi akan menghasilkan “cake” padatan yang terbentuk
pada media filter seiring dengan bertambahnya waktu. Cake pada media tersebut akan terus
terakumulasi dan memberikan hambatan/tahanan lain pada proses filtrasi yang perlu diperhitungkan
selain hambatan dari media. Untuk itu, sekarang ini telah banyak modifikasi pada teknologi filtrasi
yang diterapkan di industri kimia untuk memperbaiki sifat dan karakteristik fisika dan kimiawi cake
yang terakumulasi, salah satunya adalah dengan menggunakan filter aid.
Metode filtrasi konvensional mudah untuk dipelajari dalam melihat resistansi spesifik medium
maupun resistansi cake yang terakumulasi. Praktikum ini akan dilakukan menggunakan salah satu
metode filtrasi konfensional yaitu metode plate and frame filter press. Filter terdiri atas plate and
frame yang tersusun secara selang-seling, dimana frame dipisahkan dari plate dengan menggunakan
filter cloth (media penyaring). Penempatan plate and frame harus tepat dan rapat untuk mencegah
kebocoran dalam proses filtrasi. Oleh karena itu, plate and frame yang digunakan dipress
menggunakan putaran hidrolik manual untuk memastikan kerapatan. Slurry padatan yang ingin
dipisahkan didorong menggunakan udara tekan memasuki lubang pada frame-frame yang kemudian
tersaring pada media filter pada jalan keluarnya. Slurry yang tertinggal dalam ruang penyaringan
antara media filter pada frame akan menjadi cake sedangkan fasa cair yang telah bersih akan keluar
melewati media filter.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 6
BAB II
TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN
2.1 Tujuan
Tujuan praktikan melakukan percobaan filtrasi adalah sebagai berikut:
a. Praktikan mengetahui karakteristik filtrasi (penyaringan), khususnya hubungan waktu
dengan perolehan filtrat.
b. Praktikan memahami tahanan/hambatan yang terdapat pada medium filter maupun cake
pada operasi penyaringan.
2.2 Sasaran
Berkenaan dengan tujuan praktikum, praktikan diharapkan dapat:
a. Menentukan persamaan penyaringan pada tekanan tetap.
b. Menghitung tahanan medium penyaring dan tahanan spesifik padatan saring.
c. Menentukan pengaruh tekanan terhadap tahanan spesifik padatan dan kekeringan padatan.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 7
BAB III
RANCANGAN PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Dalam percobaan filtrasi ini bahan yang digunakan adalah air keran dan bubuk kapur CaCO3.
Peralatan yang digunakan antara lain satu unit peralatan filtrasi plate and frame filter press, tangki
suspense, kompresor, oven, gelas ukur 500 mL, stopwatch, cawan penguapan, timbangan, dan kain
penyaring.
3.2 Skema Alat Percobaan
Skema alat yang digunakan dalam percobaan dapat dilihat pada gambar V.1 berikut.
Gambar 3.1 Skema Alat (Sumber: www.medicinescomplete.com)
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 8
BAB IV
PROSEDUR KERJA
4.1 Diagram Alir Percobaan
Diagram alir percobaan dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut.
Gambar 4.1 Diagram Alir Percobaan
4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Alat
Hal yang pertama kali dilakukan adalah
1. Memasang alat percobaan pada sumber listrik yang sesuai
2. Membuat larutan slurry CaCO3 dengan mencampurkan serbuk CaCO3 dengan air di
dalam tangki suspensi.
3. Tutup tangki suspensi dengan baik kemudian nyalakan agitator pada tangki suspensi.
4. Rangkat peralatan plate and frame filter press dengan kain saringan yang digunakan.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 9
5. Nyalakan kompresor untuk memberikan udara tekan dalam tangki suspensi yang
mendorong slurry CaCO3 kedalam filter.
6. Catat volum dan waktu untuk data.
7. Bongkar kembali plate and frame pada filter dan keruk cake yang terbentuk untuk
ditimbang.
8. Masukan cake tersebut kedalam oven untuk dikeringkan, kemudian timbang kembali
cake yang telah kering tersebut.
Hal ini dilakukan pada tiap variasi jenis media filtrasinya. Variasi juga dapat dilakukan dalam bentuk
tekanan yang diberikan sesuai dengan arahan dari pembimbing.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 10
DAFTAR PUSTAKA
Geankoplis, C.J., (1993), Transport Process and Unit Operations, 2nd
Edition, Boston : Allyn and
Bacon Inc.
Larian, M.G., 1958, Fundamentals of Chemical Engineering Operations: Prentice Hall, Inc.
Mc Cabe, W.L., (1993), Unit Operation of Chemical Engineering, 5
th Edition, Singapore: Mc-
Graw Hill Book Co.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 11
LAMPIRAN A
TABEL DATA MENTAH
Pada lampiran ini ditunjukkan contoh tabel data praktikum yang dapat diisi beberapa variasi yang
mungkin dilakukan, namun variasi ini bersifat tidak tetap bergantung pada penugasan dari dosen yang
terkait.
Table 1. Variasi Percobaan
Run 1 Run 2 Run 3 Run 4 Run ….
Jenis media penyaring Jeans Jeans Jeans Jeans
% padatan (W/W) 3 3 5 5
Putaran motor (RPM) 300 300 500 500
P (psig) 3 3 5 5
Jumlah Plate & Frame 3 3 5 5
Luas Frame (m2)
Massa cawan kosong (g)
Massa cawan + cake basah (g)
Massa cawan + cake kering (g)
Table 2. Data Pengamatan
Run 1 Run 2 Run 3 Run 4 Run ….
t (s) V (mL) t (s) V (mL) t (s) V (mL) t (s) V (mL) t (s) V (mL)
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 12
LAMPIRAN B
PROSEDUR PERHITUNGAN
Pengolahan data yang diperlukan pada percobaan ini dapat dilakukan dengan mengikuti langkah
berikut :
1. Siapkan tabel t, V dan t/V
t (s) V (m3) t/V (s/m
3)
39 0.05 780
91 0.1 910
142 0.15 946.67
210 0.2 1050
294 0.25 1176
364 0.3 1213.33
447 0.35 1277.14
531 0.4 1327.5
2. Membuat Grafik Karakteristik Filtrasi
y = 78.503x + 731.82 R² = 0.9786
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
t/V
(s/
m3 )
V (m3)
Karakteristik Filtrasi
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 13
𝑆𝑙𝑜𝑝𝑒 =𝐾𝑝
2⁄ ; 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡 = 𝐵
3. Melakukan Perhitungan
a. Rasio Cake
𝑚 = 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑏𝑎𝑠𝑎ℎ
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑘𝑒 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔
b. Konsentrasi cake kering yang terakumulasi
𝐶𝑠 = 𝜌 . 𝐶𝑥
1 − 𝑚 . 𝐶𝑥
Dimana Cx = fraksi massa padatan dalam slurry
𝜌 = densitas filtrate
c. Luas permukaan filtrasi
Luas permukaan filtrasi diasumsikan sama dengan luas frame
𝐴 = 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑏𝑢𝑗𝑢𝑟 𝑠𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎 − 2 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑟𝑎𝑛
d. Resistansi spesifik bahan (𝛼)
𝛼 = 𝐾𝑝 . 𝐴2 . (−∆𝑃)
𝜇 . 𝐶𝑠
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 14
Dimana Kp/2 = slope grafik t/V terhadap V
e. Resistansi spesifik cake (Rm)
𝑅𝑚 = 𝐴 . 𝐵 . (−∆𝑃)
𝜇
Dimana B = intercept grafik t/V terhadap V
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Filtrasi
FIL 15
LAMPIRAN C
DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR
Table 3. Densitas dan Viskositas Air pada Berbagai Temperatur
Temperatur (oC) Densitas (kg/m3) Viscositas (kg/m.s)
23 997.62 0.000933
24 997.38 0.000911
25 997.13 0.000891
26 996.86 0.000871
27 996.59 0.000852
28 996.31 0.000833