Jurnal MEMBRAN Reni Topik

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA TEKNIK KIMIA

PENGOLAHAN AIR PAY PAYAU MENGGUNAKAN MENGGUNAK AN TEKNOLOGI OSMOSA BALIK

Oleh: Reni Ardiyani dan Topik Hidaya !"

A#$ra%k

Membr Membran an separa separati tion on yait yaitu u tekn teknik ik pemi pemisah sahan an dua dua atau atau lebih lebih komp kompon onen en tanp tanpaa menggunakan panas. komponen aliran terpisah berdasarkan ukuran dan bentuknya, dengan bantuan tekanan dan selaput semipermiabel. Tujuan dari percobaan ini yaitu mencari kondisi optimum dari proses desalinasi dan mencari efektifitas dari proses (Ro) dari proses desalinasi osmosis. Air payau menjadi air tawar. Aplikasi dar membran yaitu memurnikan air dari umpan boiler. rosedur percobaan secara singkatnya yaitu menyiapkan bahan air payau, lalu menyesu menyesuaik aikan an kondis kondisii oprasi oprasi,, menguk mengukur ur laju alir umpan, umpan, mengam mengambil bil sampel sampel dari dalam dalam permeat, lali menganalisa kadar garam. !erdasarkan percobaan yang telah dilakukan bahwa semakin lama waktu proses filtrasi air payau maka kadar garamnyapu garamnyapun n semakin semakin berkurang. berkurang. "emakin "emakin besar besar tekana tekanan n maka maka kadar kadar garamny garamnyapu apun n akan akan semaki semakin n tinggi tinggi.. "emakin "emakin tinggi tinggi konsentrasi, maka makin besar # rejeksi yang di peroleh. "emakin kecil konsentrasi suatu larutan larutan semaki semakin n tinggi tinggi nilai nilai flu$ flu$ yang yang dipero diperoleh leh.. %itunj %itunjuka ukan n nilai nilai fluks fluks sebesar sebesar &''' &''' mMrnit pada konsntrasi # dan tekanan & bar. "edangkan pada tekanan * bar dan  bar sebesar *+'' dan &'' m&m*menit. "edangkan untuk konsentrasi # dan +# lebih rendah - /'. ada tekanan &,*, dan  bar yaitu &'' dan *'' m&m*menit.

0eyword1 Meembran, pemurnian, desalinasi

&' PEN(A EN(AHU HUL LUAN UAN )' . Air pa payau me memiliki ti tingkat salunitas yang cukup tinggi yang memberi memberikan kan rasa asin asin pada pada air tersebu tersebut. t. ros roses es desal desalin inasi asi yang yangss elama elama ini ini telah telah dilakukan dilakukan adalah dengan cara desalinasi, desalinasi, pertukaran ion, elektrolisis, dan re2erse osmo smosis. sis. Masi Masin ngm gmasin asing g tekn teknol olo ogi mempunyai mempunyai keunggulan keunggulan dan kelemahan. kelemahan. %ian %ianta tara ra berb berbag agai ai maca macam m tek teknoli nolig gi tersebu tersebutt yang yang banyak banyak diguna digunakan kan adalah adalah

reser2 reser2ee osmo osmosis sis deng dengan an meng menggu guna naka kan n membran. . +. Membran merupakan bagian tipis tipis yang yang diguna digunakan kan untuk untuk memisah memisahkan kan komponen yang berbeda berdasarkan sifat permeabilitasnya, perbedaan sifat permeabilitasnya inilah yang menunjang proses membran untuk di terapkan terutama pada pengolahan air laut atau air payau untuk dijadikan air tawar. 3.


4. 5ntuk mengetahui k ondisi optimum pada air payau dan menentukan efekti2itas membran re2erse osmosis pada penurunan kandungan garam air payau, maka dilakukan percobaan membran re2erse osmosis dalam skala laboratorium. /. *' R+,+$an Ma$alah &-' &&. Rumusan masalah pada percobaaan membran reser2e osmosis adalah kandungan garam pada umpan, kondisi optimum oprasi pemurnian air payau. &)' T+.+an Per%o#aan &/' &. ercobaan ini bertujuan untuk mengetahui kinerja mambran reser2e osmosis, mencari nilai fluks, dan selekti2itas membran serta kondisi optimum operasi pemurnian air payau. &+. &0' Tin.a+an P+$aka

membran dan bagian dari campuran yang tidak melewati dan bagaian diperluas menjadi suatu proses yang melewati membran (materialsience.com) &*' Kla$i$ika$i ,e,#ran

*'.

a. Membran polimer *&.

**.

Membran

c. Membran !iologi

*. *. *+. *3.

&/.

*4.

*. !erdasarkan gradien tekanan sebagai daya dorong dan

b. Anorganik

&1' (e2ini$i Me,#ran

Membran separation yaitu teknik pemisahan dua atau lebih komponen tanpa menggunakan panas. 0omponen aliran terpisah berdasarkan ukuran dan bentuknya, dengan bantuan tekanan dan selaput semi permeable. 6asil pemisahan merupakan bagaian dari campuran yang tidak melewati b. Membran tidak berpori (dense membrane c. Membran cair &.

Membran dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kelompok berdasarkan bahan yang digunakan, yaitu 1

*/. 7ambar &. Membran berdasarkan stukturnya

*8. !erdasarkan prinsip pemisahannya, membran digolongkan kepada tiga kelompok, yaitu1 '. a. Membran berpori (porous membrane) permeabilitasnya, membran dibagi menjadi1 a. Mikrofiltrasi (M9) b. tekanan sekitar ',& :* bar dan permeabilitasnya lebih besar dari +' ;M* 33.


. c. 5ltrafiltrasi (5f)

.

+.

beroperasi dengan tekanan berkisar &+ bar dan permeabilitasnya &' : +' ;m* 3. d.

beroperasi dengan tekanan berkisar + : *' bar dan permeabilitasnya mencapai &, : &* ;m*

0emampuan membran dalam menyaring suatu @at atau molekul diketahui dari permeabilitas dan selektifitas membran.

. 34' Per,ea#ilia$

3.

/.

e. Reser2e =smosis (R=) 8. beroperasi dengan tekanan

berkisar &' : &'' bar dan permeabilitasnya mencapai ',''+ : &, ;m *

ermeabilitas merupakan kecepatan permeasi diartikan sebagai 2olume yang melewati membran persatuan luas dalam satuan waktu tertentu dengan gaya penggerak berupa tekanan. ermeabilitas membran dilihat dari fluks. 9luks adalah kecepatan aliran melewati membran dihitung dengan persamaan (&)1

3-' Teknik Pe,#+aan Me,#ran

&.

Teknik pembuatan membran yang penting diantaranya adalah sintering, stretching, tracketchring, sokuction coating, in2ersi fasa, proses solgel, dan 2apor deposition (muler,&88&) Tahapan dasar pembuatan membran dengan teknik in2ersi fasa (presipitasi terendam (Roilbilad>s *'&') yaitu 1

a. embuatan larutan polimer b. roses casting (penerbaan diatas permukaan) membentuk lapisan tipis(&''*'' ?m) c. erendaman di non pelarut di bak koagulasi d. erlakuan akhir 3)' Kiner.a Me,#ran

4.

(&)

35' Seleki2ia$

8. sekektiftas menggambarkan kemampuan membran memisahkan satu jenis spesi dari yang lain. "elektifitas dinyatakan oleh * parameter, yaitu tolakan (R) dan faktor pemisahan (). arameter tolakan berlaku pada sistem pemisahan padatcair, sedangkan faktor pemisahan ditentukan pada sistem pemisahan gasgas dan caircair. enentuan tolakan ditentukan oleh persamaan (*) +'. +&. +*. (*) +.


+.

+3.

++.

+4.

+/.

/*. !ahanbahan yang di gunakan ialah 1

+8. a. b. c. .

0-'

3&.

rosedur ercobaan /.

3.

/.

3+. %iagram Alir roses 33.

3/.

4*. 4. 4. 4+. 43.

Rentetat

ermeat

Analisa 0adar 7aram

44. 4/. 7ambar * %iagram Alir ercobaan

1*' Ala dan Bahan

&. Alat /'. Alatalat yang digunakan pada percobaan ialah 1 !uret Brlenmeyer
/3. A. Analisa 0adar 7aram 5ntuk analisa kadar garam menggunakan titrasi argentometri metode molar, memasukan *+ ml sampel kedalam erlenmeyer, dan menambahkan * tetes indikator, lalu melakukan titrasi dengan menggunakan larutan standar Ag<= 

Tangki 5mpan

38. Membran Modul 4'. 4&.

/+.

/4.

34.

a. b. c. d. e.

0 *Cr=

3*.

03' METO(OLOGI PER6OBAAN

Air ayau

Air ayau Ag<=

',& M sampai di peroleh titik eki2alen. //. !. engukuran ;aju Alir

/8. 5ntuk pengukuran laju alir dilakukan dengan mengukur sejumlah 2olume aliran keluar ( rentetat dan permeat ) pada selang waktu tertentu. *-' 7aria#el per%o#aan

8&. Dariabel percobaan pada membran re2erse osmosis adalaha 2ariabel bebas dan 2ariabel terikat, yang menjadi 2ariabel bebas adalah tekanan dan konsentrasi umpan, sedangkan untuk 2ariabel terikatnya adalah 2ariabel umpan sebnaak *' ;. *)' Ga,#ar Ala Per%o#aan

8. 8.


8+. 83. 84.

ppm pada suhu *+ 'C kirakira *3,4 kgcm *. ( Eidyat, *''*). &'.

8/. 7ambar  Rangkaian Alat Membran R=

**' HASIL (AN PEMBAHASAN

&''. "ecara umum metode pengolahan air berdasarkan kadar salinitasi dapat dibedakan dengan teknologi yang ada. %esalinasi air payau adalah proses pemisahan air tawar dan air asin. !eberapa teknologi proses desalinasi yang telah banyak dikenbal diantaranya yaitu proses destilasi yang berdasarkan penguapan, proses filtrasi dengfan menggunakan membran dan proses pertukaran ion. roses desalinasi pada percobaan ini menggunakan filtrasi dengan menggunakan membran R=. &'&. engolahan air payau dengan sistem R= terdiri dari dua bagian, yakni unit pengolahan awal ( Pretreament ) dan unit pengolahan lanjutan ( Treatment ), prinsip dasar R= yaitu apabila dua buah larutan dengan konsentrasi encer dan konsentrasi pekat dipisahkan oleh membran semi permeabel, maka larutan dengan konsentrasi yang encer akan terdifusi melalui membran semipermiabel tersebut dan masuk kedalam larutan yang pekat sampai terjadi kesetimbangan konsentrasi. &'*. %aya penggerak yang menyebabkan terjadinya difusi air tawar kedalam air asin melalui membran semipermeabel tersebut dinamakan tekanan osmosis. Tekanan osmosis normal air laut yang mengandung T%" ± +'''

600 400 kadar garam ppm (mg/L) 200 0

20 0 40

Waktu (menit)

&'. &'+. &'3. &'4. &'/.7ambar . 0adar garam terhadap waktu pada tekanan & bar

&'8. 7ambar  menunjukan semakin lama waktu proses filtrasi maka kadar garam semakin berkurang, pada gambar  kadar garam lebih rendah dibandingkan gambar + dan 3, karena pada tekanan & bar. Menurut Mulder, &883 semakin cepat laju alir suatu larutan maka semakin kecil kemampuan suatu membran untuk menahan @at terlarut. Maka hal ini menyebabkan kadar garam lebih kecil dibandingkan dengan pada tekanan yang lain.


&&'.

&&/. 1500

1500

1000

1000 kadar garam ppm (mg/L) 500

kadar garam ppm (mg/L) 500 0

20 0 40

0

2 0

Waktu (menit)

Waktu (me

&&&. &&*. &&. &&. &&+. &&3.7ambar +. 0adar garam terhadap waktu pada tekanan * bar

&&4. ada gambar + sama halnya dengan pembahasan pada gambar , hanya pada gambar + menunjukan konsentrasi yang memiliki kadar garam yang tinggi pada tekanan * bar dibandingkan dengan gambar , hal ini di karenakan membran R= dapat dipengaruhi oleh tekanan dan tekanan mempengaruhi laju alir. "ehingga @at yang terlarut dapat menembus membran semipermeabel sehingga membran tersebut berkurang daya saringnya, yang mengakibatkan kadar garam yang tinggi dalam permeat .

&&8.7ambar 3. 0adar garam terhadap waktu pada tekanan  bar

&*'. ada gambar 3 terdapat kejanggalan pada line berwarna merah yaitu konsentrasi  #, dimana pada konsentrasi  # tersebut memiliki kadar garam yang melambung tinggi, hal ini kemungkinanan terjadi karena pengaruh tekanan yang tidak 100

Reek!i (")

50

0 0 5 101520253035 Waktu (menit)

konstan. &*&. &**. &*. &*. &*+. &*3.7ambar 4. 6ubungan antara # Rejeksi dengan waktu pada tekanan & bar


&*4. ada gambar 4 menunjukan nilai rejeksi yang tinggi yaitu antara 4' : 8' # hal ini menunjukan bahwa membran R= yang digunakan dilaboratorium kondisinya masih baik. ada gambar 4 juga menggambarkan semakin tinggi konsentrasi maka semakin besar nilai # Rejeksi.

membran untuk menahan @at terlarut ( Mulder, &883 ). &3. 100 80 60 Reek!i (")

40 20 0 0 5 101520253035

&*/.

Waktu (menit) 100 80

&4.7ambar 8. 6ubungan antara # Rejeksi dengan waktu pada tekanan  bar

60 Reek!i (")

40 20 0 0 5 1015202530 Waktu (menit)

&*8. &'. &&. &*. &. &.7ambar /. 6ubungan antara # Rejeksi dengan waktu pada tekanan * bar

&+. 7ambar / menunjukan pada tekanan * bar tingkat # Rejeksi yang di peroleh mengalami penurunan dibandingkan dengan hasil yang ditunjukan oleh gambar 4, hal ini terjadi karena semakin cepat laju alir suatu larutan maka semakin kecil kemampuan suatu

&/. 5ntuk pembahasan pada gambar 8, sama halnya dengan gambar 4 dan /, semakin tinggi nilai konsentrasi maka semakin besar # Rejeksi yang di peroleh, namun pada gambar 8 ini # Rejeksi yang dihasilkan sangat rendah yaitu antara 3' : 8' #, karena pengaruh tekanan yang dapat mempengaruhi laju alir sehingga kemampuan membran untuk menahan suatu @at semakin berkurang.


&8.

semakin lama waktu Ro nya, maka pengurangan kadar garamnya

800 700 600 500 400 Kadar garam ppm (mg/L) 300 200 100 0

1500 1000 Kadar garam ppm (mg/L)

2 0

500 0

20 0 40

Waktu (me

Waktu (menit)

&'. &&. &*. &. &. &+. &3.7ambar &'. 6ubungan antara waktu terhadap kadar garam dengan konsentrasi  #

&4.
harus semakin kecil. &/. &8. &+'. &+&. &+*. &+. &+. &++.7ambar &'. 6ubungan antara waktu terhadap kadar garam dengan konsentrasi  #

&+3. ada tekanan yang sama dan dengan tekanan yang berbedabeda diperoleh hasil percobaan yang ber2ariasi. %ari hasil percobaan yang telah dilakukan, diperoleh hasil kadar garam tertinggi pada menit ke&+ seharusnya pada menit ke '. 6al tersebut dapat terjadi karena proses desalinasi yang kurang sempurna.


&+4.

&3.

&+/. 100

&+8. &3'.

Reek!i (")

&3&.

50

0 0 5 101520253035 Waktu (menit)

800 600 400 Kadar Garam ppm (mg/L) 200 0

2 0

Waktu (me

&3*.7ambar &&. 6ubungan antara waktu terhadap kadar garam dengan konsentrasi + #

&3. 0adar garam paling tinggi diperolehb pada tekanan * bar, pada waktu &' menit yiatu 88,4* ppm. Tekanan mempengaruhi laju alir bahan pelarut yang melalui membran teresebut. Tekanan memegang peranan penting bagi laju permeat yang terjadi pada proses membran. "emakin tinggi tekanan suatu membran, maka makin tinggi pula tekanan pada membran.

&3+.7ambar &*. 6ubungan antara # Rejeksi dengan waktu pada konsentrasi  #

&33. Terlihat bahwa pada gambar &* # rejeksi untuk setiap waktu yang didapatkan berbedabeda. 6asil percobaan menunjukan # rejeksi yang tertinggi diperoleh pada tekanan & bar. 6al ini dapat diterangkan bahwa membran adalah lapisan tipis yang berporipori membran dibentuk oleh adanya matriks polimer penyusun mmbran, sehingga makin rapat dan menghasilkan poripori yang kecil 100

Reek!i (")

50 0 0 5 101520253035 Waktu (menit)

maka koefisien rejeksi makin besar. &34.


&3/.

membran. !erdasarkan gambar diatas #rejeksi terbesar diperoleh pada tekanan  bar yaitu //.

&38. &4'.

&44.

&4&. &4*.7ambar &*. 6ubungan antara # Rejeksi dengan waktu pada konsentrasi  #

&4. "emakin besar tekanan umpan, semakin besar pula berkompetensi untuk melewati pori membran, sehingga banyak partikel umpan yang tertahan sehingga menghasilkan nilai rejeksi yang besar doibandingkan dengan tekanan yang lebih rendah.
Reek!i (")

50

0 0 5 1015202530 Waktu (menit)

&4+.7ambar &. 6ubungan antara # Rejeksi dengan waktu pada konsentrasi + #

&43. 0etika gaya dorong berupa tekanan diberikan pada larutan umpan, maka komponen penyusun larutan berupa koloid tertahan dipermukaan membran. "edangkan pelarutnya akn keluar melewati

&4/.

$%uk!(m% /m&'menit)

Tekanan(#ar)

&48.7ambar &. 6ubungan antara fluk dengan tekanan

&/'. 7ambar & menunjukan harga fluks menunjukan kecepatan aliran permeat saat melewati membran. 6arga fluks ini sangat tergantung pada jumlah dan ukuran poripori membran. ada gambar & menunjukan semakin kecil konsentrasi suatu larutan maka semakin tinggi nilai fluks yang diperoleh, hal ini terjadi karena konsentrasi larutan yang dialirkan pada membran R= memiliki 2iskositas dan konsentrasi larutan yang kecil oleh karena itu harga fluks pada konsentrasi  # lebih besar di bandingan dengan konsentrasi yang lain.

konsentrasi 3% konsentrasi 4% konsentrasi 5%


&/&. 80 60

konsentra 3%

Reek!i (") 40 20 0

konsentra 4% 123

Tekanan (#ar)

konsentra 5%

&/*.7ambar &+. 6ubungan antara tekanan dengan # Rejeksi

&/. "emakin tinggi tekanan suatu membran, maka makin besar pula fluks yang dihasilkan permeat.
KESIMPULAN

&/+. !erdasarkan penelitian dan analisa data yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan halhal sebagai berikut 1 &/3. &. "emakin cepat laju alir suatru larutan maka semakin kecil kemampuan suatu membran untuk menahan @at terlarut, hal tersebut sesuai dengan percobaan yang dilakukan pada tekanan & bar sebesar ± 100 %, * bar sebesar ± 8' #, dan  bar sebesar ± 8' #. *. "emakin tinggi tekanan semakin tinggi kecepatan laju alir dan

semakin kecil kemampuan membran untuk menahan suatu @at terlarut, hal tersebut sesuai dengan percobaan semakin tinggi tekanan maka kadar garam semakin tinggi, pada tekanan  bar kadar garam ± &'' ppm, pada tekanan * bar kadar garam ± &''' ppm, dan pada tekanan & bar ± 3'' ppm. . "emakin kecil konsentrasi suatu larutan semakin tinggi nilai fluks yang diperoleh, hal tersebut sesuai dengan percobaan dimana harga fluks pada tekanan & bar ± &''' mlm*.min, untuk konsentrasi  #, harga fluks pada tekanan & bar untuk konsentrasi  # sebesar ± /'' mlm *.min, untuk konsentrasi + # pada tekanan & bar sebesar ± 3'' mlm*.min. . "emakin lama waktu yang diperlukan dalam proses membran R= maka semakin berkurang kadar garam dari suatu larutan hal ini sesuai dengan percobaan dimana pada konsentrasi  # pada tekanan & bar memiliki kadar garam ± +'' ppm pada waktu &' min, setelah ' min kadar garam berkurang menjadi ± ' ppm. &51'

(A8TAR PUSTAKA

&. Material science.com*'&''8mengenal membran html. %iakses pada hari selasa ** maret *'&3. ukul &3.'' EF!. *. ea2y, 6."., Rowe, %.R, and Tehobang ;ous, &8/3. G Environmental Engineering” MC 7raw6ill !ook Company, "ingapore.


. !unce.<.H., &8. G Introducing Enviromental Chemistry”, Eore@ publishing, Einnipeag, Canada. . Mustofa, 7.M., *''4. G The Study of Pretreatment Option For Composite Fouling Of Reverse

Osmosis”, 5ni2ersity Eales. +. Mulder, M. &883. Principles of Technology”,. 0luwer
of south G asic !em"rane Academic.

Jurnal MEMBRAN Reni Topik

Recommend Documents