FILTRASI PLATE AND FRAME Disusun Oleh: Yuni Nurhayati

Filtrasi Plate and Frame

Disusun Oleh : Yuni Nurhayati

Proses filtrasi merupakan suatu metode pemisahan partikel padatan tersuspensi dalam sebuah campuran tertentu dengan melewatkan campuran tersebut pada suatu medium filter yang memiliki pori-pori dengan ukuran tertentu. Proses pemisahan dengan filtrasi dapat dilakukan karena memiliki driving force yaitu perbedaan tekanan antara tekanan di dalam tangki dengan tekanan ruangan. Perbedaan tekanan ini akan mendorong campuran tersebut melewati lapisan medium filter sehingga padatannya akan tertahan pada medium filter. Pelaksanaan praktikum filtrasi ini bertujuan untuk menentukan besarnya tahanan bahan jeans dan katun sebagai medium penyaring, menentukan tahanan spesifik cake, dan menentukan parameter uji t-test antara tahanan medium jeans dan katun.

Percobaan filtrasi ini dilaksanakan dengan menggunakan alat filtrasi tipe plate and frame filter press. Slurry berupa campuran CaCO3 dan air dengan konsentrasi sebesar 2% berat CaCO3 dengan perbedaan tekanan sebesar 2 psi. Percobaan dilakukan dengan memvariasikan dua jenis medium filter, yaitu bahan jeans dan katun. Masing-masing variasi dilakukan sebanyak tiga kali (triplo) sehingga percobaan ini secara keseluruhan dilakukan dengan 6 run. Variabel yang diukur selama proses adalah waktu penampungan akumulasi filtrat yang diukur setiap penampungan 500 ml filtrat sampai kecepatan akumulasi filtrat relatif konstan dan massa cake baik pada keadaan basah, maupun kering.

Hasil dari percobaan ini adalah nilai tahanan spesifik cake (α) dan nilai tahanan medium penyaring, baik jeans maupun katun (Rm). Tahanan bahan jeans ternyata lebih besar daripada bahan katun. Nilai tahanan rata-rata bahan jeans adalah sebesar 1,376 x1010 m-1, sedangkan bahan katun sebesar 1,099 x1010 m-1. Hasil uji t-test membuktikan nilai hambatan bahan jeans dan katun berbeda secara bermakna.

Plate and frame filter press jenis ini yang diaplikasikan di Industri umumnya terdiri atas tujuh bagian medium filter dari logam yang saling menutupi secara renggang dan tempat yang cukup untuk menampung cake sampai filtrasi selesai. Tipe lain memiliki pelat yang saling sejajar sehingga dapat digunakan dengan medium filter berupa penyaring kertas atau kain secara terpisah dari alat utama. Medium filter dapat dimasukkan pada peralatan filtrasi dengan membuka frame yaitu tempat cake terbentuk. Tipe peralatan filtrasi jenis ini digunakan jika cake yang akan terbentuk relatif kering. Alat ini tidak dapat digunakan untuk bahan-bahan yang beracun dan berbahaya.

Alat ini akan bekerja berdasarkan driving force, yaitu perbedaan, tekan. Alat ini dilengkapi dengan kain penyaring yang disebut filter cloth, yang terletak pada tiap sisi platenya. Plate and frame filter digunakan untuk memisahkan padatan cairan dengan media berpori yang meneruskan cairannya dan menahan padatannya. Secara umum filtrasi, dilakukan bila jumlah padatan dalam suspensi relatif kecil dibandingkan zat cairnya.

1. Open Delivery Filter press

Saluran untuk slurry dan wash (pencuci) melalui satu saluran masuk dan tiap plate untuk saluran cairannya.

2. Closed Delivery Filter Press

Memiliki beberapa saluran slurry dan wash water. Umpan slurry masuk melalui lubang saluran masuk. Filter clothterletak di setiap sisi frame. Tekanan diberikan terhadap slurry agar melewati filter cloth untuk dapat masuk ke dalam plate and frame filter kemudian keluar melalui lubang plate sebagai filtrat. Padatan akan terakumulasi atau tertinggal dan menempel pada cloth. Setelah beberapa lama maka ruang antara plate akan tertumpuk oleh slurry dan lama kelamaan umpan akan berhenti mengalir. Jika hal ini terjadi maka cloth harus segera dicuci. Pencucian ini dilakukan dengan menyalurkan air bersih ke dalam plate dan keluar  melalui frame. Hal ini merupakan kebaikan dari proses filtrasi (Closed delivery). Berdasarkan kompresibilitasnya cake (slurry yang menempel pada cloth) dibagi menjadi dua, yakni :

a.      Compressible cake

Cake akan mengalami perubahan struktur apabila mengalami tekanan sehingga ruang kosong dalam cake semakin kecil akibatnya proses penahan semakin besar dan proses filtrasi semakin sulit.

b.      Incompressible cake

Cake yang tidak mengalami perubahan jika terjadi perubahan tekanan. Pada kenyataanya kelompok ini hampir tidak ada. Tetapi tekanan yang digunakan kecil maka cake dapat dianggap incompressible cake. Untuk proses filtrasi umumnya terjadi pada beda tekanan tetap. Jika medium filter primer telah dilapisi cake dan filtrat telah jenuh maka tekanan akan bertambah sampai maksimum. Diperlukan waktu yang optimum untuk melakukan satu kali siklus. Waktu filtrasi optimum adalah waktu filtrasi yang diperlukan agar jumlah volume filtrat per satuan waktu maksimum, dalam filtrasi yang disebut waktu siklus adalah waktu keseluruhan yang diperlukan untuk melakukan proses filtrasi.

Pencucian/Washing

Optimasi jumlah air pencuci yang digunakan ke dalam slurry ditambahkan zat warna yang mempunyai sifat tidak berikatan secara permanen/kuat dengan padatannya, sehingga mudah dihanyutkan oleh air pencuci. Kadar zat warna dalam air cucian yang keluar dari filter dianalisa untuk mengetahui seberapa jauh operasi pencucian dilakukan. Pencucian dihentikan jika kadar warna dalam air cucian sudah mulai konstan. Jumlah air pencuci dicatat sebagai volume optimum.

MESIN PRES BERSARINGAN (FILTER PRESS). Suatu mesin pres bersaringan berisi satu set plat yang didesain untuk menyediakan serangkaian ruang atau kompartemen yang didalamnya padatan dikumpulkan. Plat-plat tersebut dilingkupi medium penyaring seperti kanvas. Lumpur dapat mencapai tiap-tiap kompartemen dengan tekanan tertentu; cairan melalui kanvas dan keluar ke pipa pembuangan, meninggalkan padatan kue basah dibelakangnya.

Plat dari suatu mesin pres bersaringan dapat berbentuk persegi atau lingkaran, vertikal atau horizontal. Kebanyakan kompartemen padatan dibentuk dengan penyelia plat polipropelina cetakan. Dalam desain lain, kompertemen tersebut dibentuk di dalam cetakan plat berbingkai (plate-and-frame press) yang didalamnya terdapat plat persegi panjang dengan 6 s.d. 78 in. (150 mm s.d. 2 m) yang pada satu sisi dapat diubah-ubah. Ketebalan setiap plat antara 6 s.d. 2 in. (6 s.d. 50 mm), ketebalan bingkai antara 1/4 s.d. 8 in. (6 s.d.200 mm). Plat dan bingkai dipasang pada posisi vertikal dalam rak logam, dengan kain melingkupi permukaan setiap plat, dan ditekan dengan keras bersama dengan memutar skrup hidraulik. Lumpur memasuki suatu sisi akhir dari rangkaian plat dan bingkai. Lumpur mengalir sepanjang jalur pada satu sudut rangkaian tersebut. Jalur tambahan mengalirkan lumpur dan jalur utama ke dalam setiap bingkai. Di sini padatan akan terendapkan di atas kain yang menutupi permukaan plat. Cairan menembus kain, menuruni jalur pada permukaan plat (corrugation), dan keluar dari mesin press.

Setelah merangkai mesin pres, lumpur dimasukkan dengan pompa atau tangki bertekanan pada tekanan 3 s.d. 10 atm. Filtrasi dilanjutkan sampai cairan tidak lagi muncul pada keluaran atau tekanan filtrasi secara tiba-tiba meningkat. Hal ini terjadi ketika bingkai penuh padatan atau tidak ada lumpur lagi yang dapat masuk. Jika hal demikian terjadi, mesin pres dapat dikatakan mengalami kemacetan (jammed). Cairan pencuci mungkin dapat digunakan untuk membersihkan pengotor yang larut dari padatan., setelah itu kue dapat ditiup dengan kukus (steam) atau udara untuk membersihkan cairan yang tersisa. Mesin pres kemudian dibuka, dan padatan kue dihilangkan dari medium penyaring dan dipindahkan ke konveyor atau tempat penampungan. Dalam banyak mesin pres, operasi tersebut dilakukan secara otomatis.

Pencucian secara teliti mesin pres bersaringan dapat memakan waktu beberapa jam, untuk cairan pencuci cenderung mengikuti jalur termudah dan melintasi secara tegang kumpulan kue. Jika ada bagian kue yang kurang padat, maka umumnya cairan pencuci tidak efektif. Jika pencucian lebih baik dilakukan secara berlebihan, akan lebih baik untuk mengalirkan kembali lumpur melalui kue-kue yang sebagian telah tercuci, secara bersama dengan cairan pencuci dalam jumlah yang lebih besar dan menyaring kembali. Atau juag menggunakan penyaring bercangkang dan berdaun, yang menjanjikan pencucian lebih baik daripada cetakan plat dan bingkai.

Filter tekanan biasanya tersusun dari pelat-pelat dan bingkai-bingkai. Pada filter ini pelat-pelat dan bingkai-bingkai disusun secara bergantian dengan filter kain dengan arah berkebalikan pada tiap pelat. Pemasangannya dilakukan secara bersamaan sebagai kesatuan gaya mekanik (oleh sekrup / secara hidrolik).

Ada beberapa macam tipe bertekanan yang menggunakan pelat dan bingkai. Yang paling sederhana mempunyai salah satu saluran tunggal mengenali suspensi pada pencucian dan pembukaan tunggal pada setiap pelat untuk mangalirkan cairan (pada pengiriman terbuka). Tipe yang lain mempunyai saluran terpisah untuk membedakan suspensi dan air pencucian tetapi ada juga yang menggunakan saluran terpisah untuk memisahkan suspensi dan air pencucian (pada pengiriman tertutup). Saluran ini biasanya terdapat di pojok atau di tengah atau tepat di tengah.

Umpan suspensi masuk malalui saluran yang terbentuk dari lubang-lubang pada pojok kanan atas antara pelat dan bingkai. Dari saluran ini, suspensi masuk ke bingkai menuju ruang di antara pelat-pelat. Tekanan pada suspensi diumpankan pada proses penekanan untuk menghasilkan filtrat. Filtrat tersebut menuju ruang-ruang diantara kain dan pelat melalui kain-kain dari kedua sisi pelat ke keluaran yang berupa klep atau menuju saluran kedua yang dibentuk oleh lubang-lubang pada pojok lain dari pelat dan bingkai dengan keluaran yang didukung oleh pelat-pelat tidak oleh bingkai. Baik keluaran melalui saluran atau melalui keran atau klep dan pelat dilubangi atau dibuat dengan filtrat, memasuki keluaran melalui sisi pelat.

Padatan dalam suspensi berakumulasi dalam kain pada sisi sebaliknya dari pelat-pelat. Setelah beberapa waktu sebagian kecil ruang diantara pelat tersedia untuk suspensi, dan umpan dimatikan. Jika cake dicuci, fluida pencuci di dalamnya disalurkan ke dalam suspensi atau masukan campuran bi balik suspensi, masuk ke cake kurang lebih dari tengah bingkai, dan lewat menuju pelat pada kedua sisi. Setelah cake dicuci, aliran ini terhenti, gaya yang menahan pelat dilepaskan, pelat dan bingkai terbuka seketika, dan cake dihilangkan atau dibuang ke dalam lubang di bawah penekan. Setelah pembuangan selesai, penekan ditutup lagi dengan memberikan gaya mekanik untuk mengunci pelat dan bingkai bersamaan, dan sebuah siklus baru filtrasi dimulai.

Pencucian dapat dikeluarkan terpisah dari filtrat dengan menyediakan kedua keluaran bawah melalui keran dan sebuah saluran terpisah pada pojok lainnya dari pelat. Pencucian sederhana adalah ketika pencucian mengalir melalui cake dengan jalan yang sama seperti filtrat. Ekspresi “trhough washing” atau “every other pelate washing” membutuhkan penggunaan dua tipe pelat yang berbeda. Pelat yang bukan pencuci (satu tombol) dan pelat pencuci (tiga tombol) diisikan dalam penekan diantara bingkai (dua tombol). Umpan memasuki bingkai seperti sebelumnya. Pencucian memasuki setiap pelat dan melewati dua cake pada bingkai di kedua sisi pelat, meninggalkan keran pada pelat bukan pencuci (satu tombol). Metode ini memerlukan klep yang tertutup pada pelat-pelat (tiga tombol) ke dalam masukan pencuci.

Semua tipe pelat ini dapat didesain untuk mengoperasikan pada pengiriman tertutup dengan menyediakan saluran ketiga yang dibentuk oleh lubang di sebelah pojok kanan bawah pelat dan bingkai. Empat saluran memungkinkan untuk mengoperasikan dengan menggunakan pengiriman tertutup dengan keluaran terpisah untuk filtrat dan pencucian. Umpan suspensi masuk ke setiap bingkai melalui saluran kanan atas (tidak ada pembukaan dari saluran ini ke pelat manapun). Filtrat meninggalkan setiap pelat menuju saluran kiri bawah bingkai penuh dengan cake. Pencucian masuk melalui saluran kiri atas ke setiap pelat menuju cake ganda di antara bingkai pada sisi lain pelat ini dan keluar melalui saluran kanan bawah pada pelat pengganti (satu tombol). Selama pencucian keran pada filtrat pada keluaran dan masukan pencucian tertutup.

Penekan pelat dan bingkai sangat luas digunakan khususnya ketika cake sangat berharga dan ukurannya sangat kecil. Filter yang kontinyu menggantikan penekan pelat dan bingkai untuk banyak operasi berskala besar.

Sumber :

Labtek OTK Ivan-Agung B.90.2.02 TK ITB-2010

http://ivanhadinata.blogspot.com/2010/12/filtrasi-plate-and-frame.html diakses tanggal 12 Februari 2013 pukul 09.15

http://himateka-ftumj.tripod.com/Filtrasi.htm diakses tanggal 12 Februari 2013 pukul 09.15

YUNI NURHAYATI 12928/ 30/ XIII KI