LAPORAN PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA FILTRASI ACARA D-6 PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA FILTRASI ACARA D-6 Disusun oleh Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137 LABORATORIUM PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL”VETERAN” YOGYAKARTA 2016 KATA PENGANTAR Puji syukur...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

FILTRASI ACARA D-6

Disusun oleh Aderani Amriva

121140130

Redhika Devi K

121140137

LABORATORIUM PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL”VETERAN” YOGYAKARTA 2016

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan karunia- Nya kami dapat menyelesaikan laporan praktikum dasar teknik kimia ini. Laporan ini kami susun untuk melengkapi praktikum yang telah kami laksanakan di Laboratorium Dasar Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta. Dengan tersusunnya laporan ini, penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ir. Danang jaya M.T., selaku Kepala Laboratorium Dasar Teknik Kimia. 2. Perdana Putera Anugrah D.A selaku asisten pembimbing acara Filtrasi. 3. Rekan-rekan satu plug. 4. Segenap Staf Laboratorium PDTK UPN ”Veteran” Yogyakarta. 5. Semua pihak yang telah membantu kami dalam pelaksanaan dan penyusunan makalah seminar ini. Penyusun menyadari masih banyak kekurangan yang terdapat dalam laporan ini. Oleh karena itu, saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Yogyakarta, 30 Mei 2016

Penyusun

iii

DAFTAR ISI

Hal HALAMAN JUDUL. .................................................................................................i HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................................ii KATA PENGANTAR ...............................................................................................iii DAFTAR ISI ..............................................................................................................iv DAFTAR TABEL ......................................................................................................v DAFTAR GAMBAR .................................................................................................vi DAFTAR LAMBANG ..............................................................................................vii INTISARI...................................................................................................................viii BAB I PENDAHULUAN .........................................................................................1 1.1. Latar Belakang Percobaan .........................................................................1 1.2. Tujuan Percobaan ......................................................................................1 1.3. Tinjauan Pustaka........................................................................................2 1.4. Hipotesa .....................................................................................................6 BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN ..............................................................7 2.1. Bahan .........................................................................................................7 2.2. Alat & Rangkaian Alat ..............................................................................7 2.3. Cara Kerja ..................................................................................................8 2.4. Diagram Alir ..............................................................................................10 2.5. Analisis Perhitungan ..................................................................................11 BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ..................................13 3.1. Hasil Perhitungan.......................................................................................13 3.2. Pembahasan ...............................................................................................20 BAB IV PENUTUP ..................................................................................................21 4.1 Kesimpulan .................................................................................................21 4.2 Kritik dan Saran ..........................................................................................21 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

iv

DAFTAR TABEL Hal Tabel 1. Hubungan antara volume filtrat dengan kecepatan filtrasi ..........................13 Tabel 2. Hubungan antara volume air cucian dengan konsentrasi air cucian ............14 Tabel 3. Hubungan antara volume filtrat dengan kecepatan filtrasi ..........................15 Tabel 4. Hubungan antara Y data, Y hitung dan % kesalahan ...................................16 Tabel 5. Data absorbansi dan konsentrasi ..................................................................17 Tabel 6. Hubungan antara volume air cucian dengan konsentrasi .............................18 Tabel 7. Hubungan antara y data, y hitung dan % kesalahan ....................................19

v

DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 1. Horizontal Plate Filter .............................................................................2 Gambar 2. Rotary Vacum Filter .................................................................................3 Gambar 3. Plate Frame Filter Press............................................................................3 Gambar 4. Rangkaian Alat .........................................................................................7 Gambar 5. Grafik Hubungan antara volume filtrasi dengan dt/dv .............................16 Gambar 6. Grafik hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi ..........................17 Gambar 7. Grafik Hubungan antara volume air cucian dengan konsentrasi air cucian ......................................................................................................19

vi

DAFTAR LAMBANG

A

= Luas medium filtrasi, (cm2)

Cv

= Konstanta filtrasi, (gram/cm3)

Cw

= Konsentrasi air cucian, (mg/ml)

K

= Permeabilitas

topt

= Waktu optimum, (detik)

ts

= Waktu siklus, (detik)

tw

= Waktu pencucian, (detik)

tp

= Waktu bongkar pasang,(detik)

V

= Volume filtrat, (ml)

Ve

= Volume ekivalen, (ml)

Vf

= Volume filtrat, (ml)

Vopt

= Volume optimum,(ml)

Vw

= Volume air cucian, (ml)

X

= Porositas cake

x

= Fraksi massa padatan dalam slurry

= 1/kecepatan filtrasi, (detik/ml) (-)Pc

= Penurunan tekanan melalui cake, (gram/ml)

µ

= Viskositas, (gram/cm.detik) = Densitas (gram/ml)

vii

INTISARI Filtrasi adalah proses dimana suatu campuran heterogen antara padatan dan cairan dari suatu larutan yang dipisahkan oleh suatu filter medium, dimana cairannya akan terus mengalir melewati medium porous, tetapi padatannya tertahan. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui hubungan antara volume filtrasi dengan kecepatan filtrasi, hubungan antara volume cucian dengan konsentrasi air cucian, dan menentukan nilai volume ekivalen (Ve), konstanta filtrasi (Cv), volume optimum (Vopt), dan waktu optimum (topt ). Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah filter press, pompa, pengaduk listrik, manometer, filter cloth, tangki, tabung reaksi, pengukur waktu, timbangan dan spektrometer. Bahan yang digunakan adalah CaCO3, Methyl Orange, dan air. Dalam percobaan ini mula-mula membuat suspensi dengan mencampur CaCO3 sebanyak 200 gram ke dalam 6000 ml air dan ditambah dengan 2 gram Methyl Orange. Sebelum proses filtrasi dimulai, dilakukan uji kebocoran terlebih dahulu, kemudian campuran diaduk dengan pengaduk listrik dalam tangki suspensi dan dialirkan melalui filter. Setiap volume 500 ml filtrat yang keluar dicatat waktunya. Setelah filtrasi selesai dilanjutkan dengan pencucian menggunakan air, dan setiap kelipatan 500 ml air cucian yang keluar diambil sampelnya dalam tabung reaksi dan dicatat waktunya. Sampel diamati absorbansinya dengan menggunakan spektrometer dan dicari konsentrasinya dengan menggunakan grafik standard absorbansi vs konsentrasi. Dari hasil percobaan didapat kesimpulan bahwa semakin lama waktu filtrasi maka kecepatan filtrasi akan semakin menurun. Karena adanya cake yang makin membesar sehingga menutup pori-pori filter cloth dan menghambat laju aliran. Semakin besar volume air pencucian maka nilai absorbansinya semakin menurun, sehingga kosentrasi air cucian juga menurun karena cake dianggap sudah bersih dari filtrat dan nilai absorbansinya akan mendekati konstan..

Keyword: cake, filtrasi, frame filter press

viii

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perlakuan bahan baku dalam industri banyak sekali macamnya karena kita akan dihadapkan dengan bahan-bahan yag berbentuk padat, cair, dan gas atau kombinasi antara ketiga bentuk bahan tersebut. Adakalanya kita perlu memisahkan zat yang bercampur satu sama lain. Disini pemisahan padatan dengan cairan dapat digunakan operasi pengendapan atau filtrasi. Filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari yang sederhana sampai operasi yang rumit, sehingga perlu dipelajari. Pemisahan secara filtrasi ini dapat dijalankan tergantung dari banyak hal diantaranya ukuran partikel padatan, jumlah bahan yang akan dipisahkan dan sifat dari bahan itu sendiri. Dengan demikian dalam masalah ini akan ditinjau hal-hal yang berhubungan dengan filtrasi baik mengenai operasinya maupun teori-teori yang berhubungan dengan filtrasi. Hasil filtrasi biasanya berupa padatan dan cairan, oleh sebab itu operasi filtrasi sangat dipengaruhi oleh pemilihan filter yang sesuai dengan sistem. Didalam pengelolaan lingkungan, kita sering dihadapkan dengan masalah-masalah yang berhubungan dengan filtrasi, misalnya pemisahan limbah padat yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang. 1.2 Tujuan Percobaan 1. Mempelajari hubungan antara volume filtrasi (V) dengan kecepatan filtrasi(dt/dv). 2. Mempelajari hubungan antara volume air cucian (Vw) dengan konsentrasi air cucian (Cw). 3. Mencari harga : a.Konstanta filtrasi(Cv) b.Volume ekuivalen(Vc) c.Volume Optimum(VOpt) d.Waktu Optimum(tOpt)

Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137

1

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

1.3 Tinjauan Pustaka Filtrasi adalah proses dimana suatu campuran heterogen antara padatan dan cairan dari suatu larutan yang dipisahkan oleh suatu filter medium, dimana cairannya akan terus mengalir melewati medium porous, tetapi padatannya tertahan. Medium porous ini adalah cake yang dibentuk oleh padatannya sendiri yang terkumpul

karena tertahan oleh filter medium

primer (kain penyaring). Fluidanya mungkin berupa zat cair atau gas. Gaya pendorong pada operasi filtrasi dapat berupa gaya berat, tekanan, vakum, sentrifugal. Jenis-Jenis Alat Filtrasi, yaitu : 1. Horizontal Plate Filter

Gambar 1. Horizontal plate filter Biasanya digunakan dalam industri kecil, filter jenis ini digunakan untuk kapasitas filtrasi yang kecil. Filtrasi terjadi pada bagian atas setiap plate yaitu bagian bawah cake. Cake yang yang terbentuk akan terakumulasi pada

filter. Untuk mengambil cake yang terbentuk,

dilakukan dengan membongkar badan filter. Penambahan lubang dapat dilakukan bila dirasa laju pengeluaran cairan kurang lancar.

Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137

2

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

2. Rotary Vacum Filter (RVP)

Gambar 2. Rotary vacum filter RVP yang paling banyak digunakan dalam industri kimia yang mempunyai kapasitas cukup besar dan mampu memisahkan padatan yang sukar dipisahkan. Desain RVP sangat bervariasi yang dilengkapi oleh drum yang terus berputar. Tekanan dalam drum mendekati vakum, sedang diluar drum tekanannya atmosferik. Drum dimasukkan kedalam cairan yang mengandung suspensi yang akan difiltrasi, dan kecepatan putaran drum sangat rendah. cairan tertarik melalui filter karena perbedaan tekanan, sedangkan padatan akan tertinggal diluar permukaan drum membentuk cake. Pengambilan cake dilakukan dengan memasang pisau yang ditempelkan pada dinding luar drum.

3. Plate Frame Filter Press

Gambar 3. Plate frame filter press Filter press terdiri atas seperangkat frame dan plate yang dirancang untuk memberikan sederetan ruang dimana zat padat akan tertahan. Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137

3

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

Frame ditutup dengan medium filter yang disebut dengan filter cloth. Umpan masuk kedalam masing-masing komponen itu dengan tekanan, cairannya akan melalui cloth dan keluar pipa pengeluaran meninggalkan padatan didalam ruang tersebut. Dalam filtrasi dikenal ada dua macam filter yaitu : 1. Filter medium primer. Pada filtrasi filter medium primer bukan merupakan filter yang sesungguhnya. Filter medium primer dapat berupa kain saring atau kertas saring. Adapun fungsi dari filter medium primer adalah sebagai penahan zat padat pada permukaan filtrasi atau dapat juga sebagai pembuat filter medium sekunder. 2. Filter medium sekunder Filter

medium

sekunder

merupakan

filter

medium

yang

sesungguhnya, yaitu berupa cake yang dibentuk oleh partikel padat yang tertahan filter medium primer. Makin lama operasi filtrasi, cake yang terbentuk makin tebal, sehingga penekanan cake terhadap filtrat yang melewatinya akan semakin besar. Untuk pencucian bahan terlarut yang terperangkap didalam ampas filter (cake) dapat digunakan pelarut yang dapat tercampur dengan filtrat itu. Sebagai bahan pencuci yang paling lazim digunakan adalah air. Medium filter pada setiap filtrasi harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : 1. Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat yang cukup bening. 2. Tidak mudah tersumbat. 3. Harus tahan baik secara kimia maupun fisika dalam kondisi proses. 4. Harus memungkinkan penumpukan ampas/cake secara total dan bersih. 5. Pengadaan alat dan proses tidak terlalu mahal.

Proses

yang

digunakan

dalam

percobaan

ini

adalah

filtrasi

secara batch. Dalam filtrasi yang bekerja secara batch perlu diamati ketebalan Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137

4

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

cake yang terbentuk, karena bila cake yang terbentuk sudah terlalu banyak, filtrasi harus dihentikan untuk membuang cakenya, sehingga waktu yang digunakan dapat lebih efisien. Pada pencucian, pekerjaan dianggap selesai bila air cucian yang keluar sejernih mungkin atau sudah tidak berubah intensitas warnanya. Untuk analisa air cucian diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrometer, selanjutnya konsentrasi didapat dengan cara memplotkan nilai absorbansinya tadi pada grafik standard absorbansi vs konsentrasi air cucian. (Brown, 1978) Spektrofotometer Spektofotometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur absorbansi dengan cara melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu pada suatu kaca atau kuarsa yang disebut kuvet. Sebagian dari cahaya tersebut akan diserap dan sisanya akan dilewatkan. Nilai absorbansi dari cahaya yang dilewatkan akan sebanding dengan konsentrasi larutan di dalam kuvet. Fungsi alat spektofotometer dalam laboratorium adalah mengukur transmitansi atau absorbansi suatu contoh yang dinyatakan dalam fungsi panjang gelombang. Prinsip kerja spektrofotometer adalah bila cahaya (monokromatik maupun campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan dipantulkan, sebagian di serap dalam medium itu, dan sisanya diteruskan. Nilai yang keluar dari cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam nilai absorbansi karena memiliki hubungan dengan konsentrasi sampel. Studi spektrofotometri dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Hukum Beer menyatakan absorbansi cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi dan ketebalan bahan/medium.

Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137

5

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

1.4

Hipotesa 1. Jika volume filtrasi pada percobaan proses filtrasi semakin banyak, maka kecepatan filtrasi akan semakin menurun karena larutan suspensi yang mengalir melewati filter akan meninggalkan padatan berupa cake yang semakin lama akan semakin tebal sehingga menyebabkan kecepatan aliran filtrasi akan menurun. 2. Dan jika volume air cucian pada percobaan proses pencucian yang digunakan semakin banyak, maka konsentrasi air cucian yang keluar melewati filter konsentrasinya akan semakin menurun karena filtrate yang masih tertampung di cake akan terbawa oleh air cucian dan semakin

lama

jumlah

filtrat

akan

semakin

habis

sehingga

konsentrasinya akan menurun.

Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137

6

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN

2.1. Alat-alat yang digunakan : a. Alat Utama

Gambar 4. Rangkaian Alat Keterangan gambar :

f. kran ke tangki penampung

1. Tangki air cucian

filtrat

2. Tangki suspensi

g. kran ke filter

3. Pengaduk

5. Pompa

4. a. kran tangki air cucian

6. Manometer

b. kran tangki suspensi

7. Volumeter

c. kran pompa

8. Tangki penampung filtrat

d. kran bypass

9. Filter Plate

e. kran pembuangan

10. Filter Cloth 11. Filter Frame

b. Alat Pembantu 1. Tabung reaksi 2. Pengukur waktu 3. Gelas ukur 4. Timbangan 5. Spektrofotometer Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137

7

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

2.2. Bahan-bahan yang digunakan : 1. CaCO3 2. Methyl Orange (MO) 3. Air 2.3. Cara Kerja 1. Proses Filtrasi Membuat suspensi CaCO3 sebanyak 200 gram kedalam 6 liter air dan 2 gram Methyl Orange (MO). Mengukur diameter dalam frame filter press. Memasang rangkaian alat filter plate, frame, dan cloth dan mencatat waktunya. Mengisi tangki 1 dengan air dan tangki 2 dengan suspensi CaCO3 sesudah menghidupkan pengaduk listrik terlebih dahulu yang ada pada tangki 2. Melakukan uji kebocoran dengan cara, membuka kran 4a, menghidupkan pompa dan membuka kran 4c untuk mengatur tekanan dan kecepatan aliran. Bila terjadi kebocoran, pompa dimatikan untuk membongkar dan memasang kembali rangkaian alat filter. Menutup kran 4a setelah tidak terjadi kebocoran, sedangkan kran yang lain tetap pada posisi semula. Memulai filtrasi dengan membuka kran 4b dan menghidupkan pompa. Menampung filtrat dan mencatat waktunya setiap kelipatan 500 ml. Menghentikan filtrasi bila suspensi sudah habis dan mematikan pompa untuk dilanjutkan dengan pencucian. Mengkonversi absorbansi dan transmitansi menjadi konsentrasi dengan menggunakan grafik standar. 2. Proses Pencucian Mengisi tangki 1 dengan 6 liter air, menutup kran 4b dan membuka kran 4a, sedangkan posisi kran yang lain tetap. Menghidupkan pompa. Menampung air dalam tabung reaksi setiap kelipatan 500 ml air yang keluar dari lubang filter frame dan mencatat waktunya. Mematikan pompa setelah air cucian habis. Mengukur absorbansi sampel air cucian dengan menggunakan spektometer sampai nilai absobansinya konstan.

Aderani Amriva 121140130 Redhika Devi K 121140137

8

Laporan Filtrasi Praktikum Dasar Teknik Kimia

2.4. Diagram Alir 1.Proses Fitrasi Membuat suspensi CaCO3 sebanyak 200gram kedalam 6 liter air dan 2 gram Methyl Orange (MO).