filtrasi dan alat rotary vacuum filter

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat itu tertahan. Pada industri, filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari penyaringan sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya. Suatu saat justru limbah padatnyalah yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang. Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae. Oleh karena varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda, banyak jenis penyaring telah dikembangkan.

Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Pada beberapa proses media filter membantu balok berpori (cake) untuk menahan partikel-partikel padatan di dalam suspensi sehingga terbentuk lapisan berturut turut pada balok sebagai filtrat yang melewati balok dan media tersebut.

Filtrasi banyak dimanfaatkan untuk membersihkan air dari sampah pada pengolahan air, menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen dan pengotor pada air suntik injeksi dan obat‐obat injeksi, dan membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula dan untuk memurnikan bahan-bahan obat dari partikel dan bahan yang tidak diinginkan sehingga dapat menjamin hasil akhir dari suatu produk obat yang berkualitas dan sesuia syarat yang ditentukan.

Filtrasi biasa dilakukan pada skala laboratorium sampai slaka pilot plant/industri baik dengan cara batch maupun kontinyu.

a)  Filtrasi Skala Laboratorium.

Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat yang tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan corong gelas dan kertas saring dan hasil saringan disebut filtrat.

b) Filtrasi Skala Industri

Sebelum peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya penyaring tidak berfungsi secara optimum. Fluida mengalir melalui media penyaring karena adanya perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. penyaring dilakukan agar dapat beroperasi pada:

1) Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring

2) Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring

3) Dan vakum pada bagian bawah

Dalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan fisika, sehingga banyak faktor–faktor yang saling berkaitan yang akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi, efisiensinya, dan sebagainya. Faktor–faktor tersebut adalah debit filtrasi, kedalaman media, ukuran dan material, konsentrasi kekeruhan, tinggi muka air, kehilangan tekanan, dan temperatur.

Berdasarkan gaya pendorong aliran, filtrasi diklasifikasikan menjadi Penyaring gaya berat (gravity filters), Penyaring tekanan (Pressure filters), Penyaring vakum (Vacuum filters), Penyaring sentrifugal (Centrifugal filters).

Penyaring berfungsi menahan dan menyangga partikel padatan . syarat penyaring yang baik :

- secara mekanis kuat

- tahan korosi ( terhadap cairan yang ditangani )

- memberikan tahanan yang kecil terhadap aliran ( porosity besar )

Dalam tugas ini saya memilih Jenis rotary vacuum filter karena paling banyak digunakan pada skala besar di industri kimia karena dapat menangani padatan yang sulit difilter, dan banyak dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan tidak banyak. Desain rotary vacuum filter juga sangat bervariasi. Filter ini dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan di luar drum adalah tekanan atmosferik, tetapi di dalam drum mendekati vakum. Drum ini dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan yang akan difilter, lalu drum diputar dengan kecepatan rendah selama operasi. Cairan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan akan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake. Jika cake akan diambil dari drum, putaran drum dihentikan, drum dikeluarkan dari fasa cair, cake dicuci, dikeringkan, dan kemudian diambil. Pengambilan padatan dari drum dilakukan dengan sejenis pisau yang juga bermcam-macam jenis dan disainnya bergantung jenis cake.

Rotary Vacuum Filter adalah sebuah filter yang bekerja secara berkelanjutan dimana bagian yang solid dari sebuah campuran dipisahkan oleh filter yang hanya dapat dilalui oleh liquid atau gas, dalam hal ini keadaan vakum diperlukan untuk mengakumulasi zat padat di permukaan. 

Ø Prinsip kerja

Tekanan di luar drum adalah tekanan atmosferik tetapi di dalam drum mendekati vakum. Drum dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan, lalu diputar dengan kecepatan rendah. Cairan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake.

Ø Cara kerja

1. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, RVF (Rotary Vacuum Filter) bekerja secara continous. Setiap perputarannya terdiri dari cake formation, cake washing (jika diperlukan), drying, dan cake discharge.
2. Selama perputaran drum, tekanan vakum menarik liquid melalui medium filter (cloth) di permukaan drum yang menahan padatan. Tekanan vakum mendorong gas/udara melalui cake dan gas tersebut akan mendorong liquid masuk ke dalam.
3. Filtrat dan aliran udara akan melalui pipa filtrat internal kemudian masuk ke katup RVF dan bermuara di vakum receiver di mana liquid dipisahkan dari aliran udara. RVF ini biasanya dilengkapi dengan liquid ring vacuum pump atau barometric leg untuk menghasilkan tekanan vakum.

Ø Perlakuan awal

1.      Pemanasan

Proses pemanasan adalah pretreatment umpan filter yang paling sederhana. Proses ini umumnya terbatas oleh stabilitas termal cake. Pemanasan terkadang efektif dalam pretreatment umpan filter karena pemanasan dapat mengubah karakteristik senyawa kimia menjadi bentuk tak stabil yang mudah difiltrasi.

2.  Koagulasi dan Flokulasi

Metoda kedua adalah penambahan elektrolit untuk mendukung terjadinya koagulasi dan flokulasi. Bahan elektrolit yang biasa ditambahkan bervariasi dari asam/ basa sederhana sampai bahan polielektrolit sintetik. Elektrolit sederhana menyebabkan terjadinya koagulasi-flokulasi dengan memilah-milah gaya tolak menolak elektrostatik yang terjadi antara partikel koloid. Koloid akan terkoagulasi menjadi partikel yang lebih besar, lebih padat (dense) dan lebih mudah difiltrasi. 

3. Adsorpsi dengan Filter Aids

Metoda pretreatment ketiga adalah penambahan filter aids. Partikel koloid pada cairan akan teradsorbsi pada filter aids. Filter aids ini akan mengurangi kompresibilitas cake, mengurangi penetrasi partikel kecil lain yang tidak diharapkan yang dapat menutupi pori-pori membran sehingga mengurangi laju filtrasi.

Ø  Bagian Utama RVF

1. Filter Drum

Filter drum berbentuk silinder dan didesain untuk membawa medium filter (cloth) yang berada pada permukaan luar. Permukaan dalam terbagi atas deretan sel yang mengatur kapan keadaan vakum diaplikasikan ketika drum berotasi.

2. Wadah RVF (The Trough)

Wadah ini diisi dengan suspensi padatan yang akan difiltrasi. Dibutuhkan wadah yang sesuai dengan filter drum agar dapat optimal dalam memisahkan padatan dari suspensinya.

Ø Kelebihan:

- digunakan untuk memfiltrasi padatan yang sulit difilter (kemampuan filtrasinya tinggi).

- dilengkapi sarana otomatis sehingga tenaga manual yang dibutuhkan tidak banyak.

- Desainnya sangat bervariasi tergantung pada jenis aplikasinya.

- Hasil pencucian cake lebih efektif.

- digunakan untuk proses filtrasi tekanan tinggi.

- Filter yang digunakan dapat bertahan lebih lama.

Ø Kekurangan:

- cake membutuhkan waktu pengeringan yang lama untuk mencapai titik kelembapan.

-  Filtrat membutuhkan pemisahan yang lebih sulit pada bagian mother and wash filtrates

- Ukuran filtrat yang lebih kecil dari 1000 ppm atau lebih besar dari 5000 ppm

- Cake yang membutuhkan washing lebih dari sekali.

Daftar Pustaka :

staff.ui.ac.id/.../PTKSesi1RotaryVacuumFilter.pptx

http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/24/filtrasi-dan-aplikasinya-dalam-industri/

http://alamkimia.wordpress.com/2011/12/29/filtrasi/

http://www.dartmouth.edu/~chemlab/techniques/filtration.html