Filtrasi Kelompok 4JAulia RahmiM. Alfinuha NabilMutiara PrimasterZulfahmi Ferdiansyah

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

Tujuan PercobaanUji coba filtrasi pada tekanan konstan dengan menggunakan filter press kecil

Observasi mekanisme

pemisahan soild liquid

Mengukur jumlah filtrat per unit waktu, pada filtrasi larutan slurry pada P konstan

Menguji persamaan Ruth- Lewis, dan

menentukan konstanta yang ada dalam persamaan

Filtrasi

>

Proses pemisahkan zat padatan dari fluida pelarutnya (cair ataupun gas) dengan melewatkannya pada media

berpori. Untuk menghilangkan sebanyak mungkin zat yang

tersuspensi maupun koloid, pada permukaan berposi.Faktor yang

mempengaruhiKarakteristik padatanKomposisi padatan dan cairan dalam

campuranViskositas larutan

Pressure dropKecepatan linear yanng melewati luasan

filter (permukaan berpori)

KlasifikasiBatch Continuous

Aliran dapat diulang untuk memisahkan cake dalam

jumlah besar pada satu

proses

Secara terus menerus,

biasanya tidak berulang dan lebih sering

bertahap dengan

membedakan porositas

permukaan

Persamaan Routh• Apabila filtrasi dilakukan

dengan ΔP konstan, maka hubungan antara waktu tertentu t dengan total volum filtrat Vf yang terkumpul dalam waktu t, dapat diekspresikan dalam persamaan :

• j dan h adalah konstanta yang dicari dari percobaan

• Persamaan lain yang menggambarkan hubungan antara t dan Vf adalah :

– μ = viskositas– Rf = Tahanan filter cloth– 𝛼 = tahanan spesifik

cake, m/kg– C = berat solid/volum

liquid, kg/m3

– A = luas permukaan filter

Persamaan Lewis

Dengan : n,m, K adalah konstanta yang ditentukan oleh percobaan.

• Jika dimisalkan, , kemudian kedua ruas diubah menjadi bentuk logaritma, maka persamaan Lewis menjadi:

m.log Vf = log C + log t log t = m.log Vf - log C

y = a x + b• Dari bentuk tersebut maka dapat diplot

grafik antara log Vf sebagai sumbu-x dan log t(waktu) sebagai sumbu-y

• Jika (Vf/ K.A) dimisalkan sebagai β dan persamaan diubah ke dalam bentuk logaritma maka bentuknya menjadi :

log t = -n log ∆P + log βy = a x + b

• Dari data percobaan log ∆P (sumbu-x) dan log t (sumbu-y) dapat diplot sebagai sebuah grafik yang menghasilkan persamaan garis lurus (linear)

Persiapan Alat

Mempersiapkan alat untuk melakukan

percobaan

Rubber PackingFilter Cloth

FramePlate

Mencuci alat-alat percobaan tersebut

Menyusun rubber packing-filter cloth-

frame-plate dan memutar roda

handle, memastikan tidak terjadi kebocoran

Foto Alat

Foto alat, keseluruhan tampak depanUkuran reservoir 40 cm (tinggi) dan 35 cm (diameter)

Foto Alat

Rubber packing—filter cloth—frame filter cloth—rubber packing—plateUkuran frame

9,5 x 10,5 cm

Foto Alat

Filtrate delivery

valve

Drain valve

Feed valve

Return valve

Foto Alat

Pressure Gauge

Roda handle

Foto Alat

Gelas ukur

Motor pengaduk

Persiapan BahanSlurry—campuran tepung

terigu dengan air

Menutup drain valveMemasukkan tepung terigu

dengan massa tertentu kemudian air dengan level

tertentuUniform

Metode Percobaan

1• Membuka return valve dan menutup valve

serta menyalakan pompa

2• Mengatur feed valve secara terus menerus

selama praktikum untuk mempertahankan tekanan operasi tetap konstan

3• Membuka filtrat delivery valve untuk

mendapatkan filtrat dari hasil penyaringan slurry, lalu dikumpulkan, untuk melihat banyak filtrat tiap 2 menit sebanyak 10 kali

4

• Mengulangi prosedur percobaan untuk variasi tekanan yang berbeda. Jumlah filtrat yang berhasil dikumpulkan pada setiap selang waktu kemudian menjadi data yang akan di olah selanjutnya

Data pengamatant Vf

2 70

4 130

6 185

8 235

10 280

12 325

14 370

16 420

18 460

20 495

t Vf

2 100

4 170

6 230

8 290

10 350

12 410

14 465

16 515

18 560

20 600

t Vf

2 110

4 225

6 330

8 430

10 525

12 620

14 715

16 810

18 900

20 985

P = 2 psi P = 4 psi P = 6 psi

P= 4 psi P= 6 psi

Massa Cake 65 gr 140 gr

Pengolahan Data (Persamaan Routh)

dimodifikasi menjadi :

Persamaan Ruth :

y a x b

Grafik Vf bs t/Vf untuk P= 2 psi

𝐭𝐕𝐟 =

𝟏𝐡 𝐕𝐟 +𝟐 𝐉

𝐡

0 100 200 300 400 500 6000.00000

0.50000

1.00000

1.50000

2.00000

2.50000

3.00000

f(x) = 0.00160087184522887 x + 1.64806441429704

Vf vs t/Vf

Vf

t/Vf

Grafik Vf bs t/Vf untuk P= 4 psi

𝐭𝐕𝐟 =

𝟏𝐡 𝐕𝐟 +𝟐 𝐉

𝐡

0 100 200 300 400 500 600 7000.00000

0.50000

1.00000

1.50000

2.00000

2.50000

f(x) = 0.00139761250434217 x + 1.17444483565961

Vf vs t/Vf

Vf

t/Vf

Grafik Vf bs t/f untuk P= 6 psi

𝐭𝐕𝐟 =

𝟏𝐡 𝐕𝐟 +𝟐 𝐉

𝐡

0 200 400 600 800 1000 12000.95000

1.00000

1.05000

1.10000

1.15000

1.20000

1.25000

f(x) = 0.000171450854068548 x + 1.04784985298883

Vf vs t/Vf

Vf

t/Vf

Konstanta Persamaan Ruthnya

Jadi, nilai konstanta yang diperoleh pada persamaan Ruth ini :

AP(psi) h J

2 625 515

4 714,28 419,28

6 5847,95 3061,4

Pengolahan Data (Persamaan Lewis 1, m dan C)

dimodifikasi dengan permisalan :

Persamaan Lewis (1) :

Sehingga persamaan Lewisnya menjadi :

dilogaritmakan menjadi :

y a x b

Grafik Log Vf vs Log t untuk P= 2 psi

1.80000 1.90000 2.00000 2.10000 2.20000 2.30000 2.40000 2.50000 2.60000 2.70000 2.800000.00000

0.50000

1.00000

1.50000

2.00000

2.50000

3.00000

3.50000

f(x) = 1.17904891856501 x − 0.106955953497797

Log Vf vs Log t

log Vf

log

t

Grafik Log Vf vs Log t untuk P= 4 psi

1.90000 2.00000 2.10000 2.20000 2.30000 2.40000 2.50000 2.60000 2.70000 2.80000 2.900000.00000

0.50000

1.00000

1.50000

2.00000

2.50000

3.00000

3.50000

f(x) = 1.2665088259259 x − 0.445935976317427

Log Vf vs Log t

log Vf

log

t

Grafik Log Vf vs Log t untuk P= 6 psi

1.80000 2.00000 2.20000 2.40000 2.60000 2.80000 3.00000 3.200000.00000

0.50000

1.00000

1.50000

2.00000

2.50000

3.00000

3.50000

f(x) = 1.05832561101642 x − 0.0978296589663557

Log Vf vs Log t

log Vf

log

t

Pengolahan Data (Persamaan Lewis 2, n dan K)

dimodifikasi menjadi : dengan memisalkan :

Persamaan Lewis (2) :

Sehingga persamaan Lewisnya menjadi :

Yang ketika dilogaritmakan menjadi :

y a x b

Nilai t pada persamaan :

dicari dengan mensubstitusikan nilai Vf ke ketiga persamaan yang didapat sebelumnya pada saat Vf terdapat pada rentang setiap ketiga percobaan yang dilakukan. Kami menentukan nilai Vf = 400 mL.

y = 1,179x - 0,107y = 1,266x - 0,445y = 1,058x - 0,097

Lalu, mesubstitusikan nilai log(400) ke ketiga persamaan di samping.

log t t ∆P log ∆P

2,961914,1

12 0,301

2,849706,3

14 0,602

2,656452,8

96 0,778

Maka, didapatkan :

Grafik Log ∆P vs Log t

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.92.5

2.55

2.6

2.65

2.7

2.75

2.8

2.85

2.9

2.95

3

f(x) = − 0.61060251041231 x + 3.16414094000103

Log ∆P vs Log t

log ∆P

log

t

Persamaan

y = -0,610 x + 3,164

-n -0,610

n 0,610

log β 3,164

β 1458,81

Menentukan konstanta K

• Konstanta K terdapat pada variabel β, yakni : Nilai m yang digunakan adalah nilai m rata-rata yang didapatkan pada saat 2

psi, 4 psi, dan 6 psi, yaitu :

A (Luas permukaan) merupakan luas permukaan filter, yakni = 99,75 cm2

Maka, harga K :

KONSTANTA LEWISNYA

AP(psi) m C N K

2 1,179 1,2704

0,61 0,007044 1,266 2,7861

6 1,058 1,2502

ANALISIS HASIL• Volume filtrat yang diperoleh berbanding

lurus dengan tekanan sistem yang diterapkan.

• Selain bertambahnya filtrat (pada tekanan berbeda), kenaikan tekanan sistem juga mempercepat penumpukan cake pada filter sehingga volume penambahan filtrat per waktunya akan semakin menurun.

Analisis Hasil Persamaan Ruth• Dalam penentuan konstanta pada persamaan Ruth,

percobaan ketiga (6 psi) mengalami perbedaan yang sangat signifikan terhadap tekanan 2 psi dan 4 psi (analisis kesalahan).

AP (psi)

h j

2 625 515

4714,2

8419,2

8

65847,

953061,

4

• Semakin besar ΔP sistem, semakin besar pula konstanta h nya.

Analisis Hasil Persamaan Lewis• Pada persamaan lewis ini, penentuan volume

untuk mendapatkan nilai K berada pada rentang yang tedapat pada ketiga percobaan karena proses pensubstitusian ini akan dimasukkan ke ketiga persamaan garis yang didapat di mana proses regresi ini dilakukan dari rentang volume filtrat tertentu. Oleh karena itu, penentuan volume ini harus terdapat di rentang ketiga percobaan tersebut agar didapatkan harga K yang akurat.

• Konstanta yang didapatkan, yaitu :

AP (psi)

mC

nK

2 1,179

1,2704

0,610

7,04 x 10-3

4 1,266

2,7861

6 1,058

1,2502

Analisis Kesalahan• Pada Persamaan Ruth, khususnya pada tekanan 6 psi,

menunjukkan nilai h dan J yang sangat jauh dari lainnya. Hal ini disebabkan pada saat praktikum terdapat perbedaan perlakuan, di antaranya :1. Pada saat akan melakukan percobaan dengan tekanan 6

psi, peralatan dibersihkan secara total sehingga tidak ada cake pada saat awal percobaan, sedangkan percobaan 2 psi dan 4 psi tidak dilakukan.

2. Pada tekanan 6 psi, praktikan secara tidak sengaja memutar valve filtrat (v-4) yang mana pada tekanan 2 psi dan 4 psi valve ini tidak diputar sehingga menghasilkan laju alir yang berbeda antara 2 & 4 psi dengan 6 psi yang secara tentunya mempengaruhi proses filtrasinya.

Kesimpulan• Filtrasi adalah suatu proses pemisahan zat padat

terhadap zat cair dari suatu larutan slurry dengan menggunakan suatu media berpori.

• Zat padat yang tertinggal pada filter disebut filter cake yang terus terbentuk seiring berjalannya proses filtrasi yang berperan sebagai filter sekunder, namun merupakan filter yang utama.

• Volume filtrat (akhir) yang diperoleh berbanding lurus dengan tekanan sistem yang diterapkan, semakin besar tekanan sistemnya, maka volume filtrat yang dihasilkan juga semakin besar.

• Selain bertambahnya filtrat (pada tekanan berbeda), kenaikan tekanan sistem juga mempercepat penumpukan cake pada filter sehingga volume penambahan filtrat per waktunya akan semakin menurun, namu filtrat yang dihasilkan semakin jernih karena melalui filtrat yang lebih ketat.

Kesimpulan• Dari ketiga percobaan yang dilakukan, didapatkan konstanta h, J, m, C dan

K, yaitu :

AP (psi) h J m C n K

2 625 515 1,179 1,2704

0,6107,04 x 10-

34 714,28 419,28 1,266 2,7861

6 5847,95 3061,4 1,058 1,2502

Referensi• Anonim. Modul Filtrasi. http://www.che.itb.ac.id/• Tim penyusun. 1989. Petunjuk Praktikum Proses dan Operasi Teknik I.

Depok : Laboratorium Proses dan Operasi Teknik TGP FTUI.