LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2015/2016 MODUL
: Reverse Osmosis
PEMBIMBING
: Herawati Budiastuti, Ph.D
Tanggal Praktikum
: 26 Oktober
2015 Tanggal Penyerahan : 2 Oleh : Kelompok
:3
Nama
: 1. Lulu Fauziyyah Arisa
131411041
2. Rifaldi Hadiansyah
131411046
3. Rizki Abi Karomi
131411048
4. Shafira Damayanti
131411051
Kelas
: 3B
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2015
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Tujuan Setelah melaksanakan praktikum ini diharapkan mahasiswa mampu 1) Mengetahui cara kerja alat reverse osmosis 2) Mengetahui pengaruh tekanan umpan air masuk terhadap volume, TDS, dan DHL pada konsentrat dan permeat 3) Membuat kurva antara TDS, DHL, pH lawan waktu 4) Menghitung persen zat terlarut yang ditolak (%Reject)
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Reverse Osmosis Reverse Osmosis merupakan kebalikannya dari osmosis. Jika osmosis ialah perpindahan molekul pelarut dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi. Maka reverse osmosis ialah perpindahan molekul pelarut dari konsentrasi tinggi ke rendah. Seperti terlihat pada gambar di bawah, Reverse Osmosis pada suatu sistem yang di batasi oleh membran semi permeable dan terdapat dua larutan dengan kandungan zat terlarut yang berbeda. Pada reverse Osmosis. Air/Pelarut akan bergerak ke arah air yang konsentrasi pelarutnya lebih rendah.
Aplikasi Reverse Osmosis pada Pemurnian Air Minum Teknologi Reverse Osmosis ini sangat baik digunakan untuk pemurnian air dari air ledeng menjadi air siap minum. Karena dapat membuat air ledeng yang banyak kandungan zat terlarutnya menjadi air murni atau Hampir tak ada zat terlarutnya. Dibawah ini terdapat gambar bagan kerja rangkaian mesin Reverse Osmosis untuk pemurnian air minum.
sumber : brentpoynter.deviantart.com Pada gambar diatas terlihat air dari kotor hingga siap minum. dengan langkah langkah sebagai berikut: 1) Pertama tama air masuk (contaminatedd feed water) 2) Lalu di saring dengan carbon filter. Oleh karena itu carbon filter ini harus di ganti secara berkala 3) Setelah inilah Air akan melalui Membran Reverse Osmosis. Air yang kotor (banyak zat terlarut) dibuang, sedangkan air yang sudah bersih lanjut dialirkan 4) Air bersih sudah siap diminum dan di simpan dalam tangki penyimpanan untuk di pakai jika perlu Ada beberapa Cara Untuk Membuktikan keampuhan alat RO ini. Diantaranya dengan menganalisa nilai Total Dissolve Solid (TDS) dan Daya Hantar Listrik (DHL) dari air tersebut. 2.2 Total Dissolve Solid (TDS) dan Daya Hantar Listrik (DHL) 2.2.1 Total Dissolve Solid (TDS) Pengertian TDS (Total Dissolve Solid) yaitu ukuran zat terlarut (baik itu zat organik maupun anorganik, seperti: garam, aluminium, besi, perak, seng, mangan, dll) yang terdapat pada sebuah larutan. TDS merupakan tes untuk dapat mengetahui air dalam suatu daerah yang baik dikonsumsi tubuh, ataupun air murni untuk keperluan kimia (misalnya pembuatan kosmetika, obat-obatan, makanan, dll). Pengukuran kadar zat terlarut dapat di ukur dengan TDS meter. 2.2.2 Daya Hantar Listrik (DHL)
Daya hantar listrik adalah parameter yang dipengaruhi oleh salinitas tinggi rendahnya berkaitan erat dengan nilai salinitas. kemampuan air untuk menghantarkan arus listrik yang dinyatakan dalam µmhos/cm (µS/cm). Konduktivitas (Daya Hantar Listrik / DHL) adalah gambaran numeric dari kemampuan air untuk meneruskan listrik. Oleh karena itu, semakin banyak garam-garam terlarut yang dapat terionisasi, semakin banyak pula nilai DHL. Reaktivitas, bilangan valensi, dan kosentrasi ion-ion terlarut sangat dipengaruhi oleh nilai-nilai DHL. Senyawa organic adalah penghantar listrik (konduktor) yang baik, sedangkan senyawa anorganik adalah penghantar listrik (konduktor) yang lemah. Alat yang digunakan adalah SCT (SALINO CONDUCTIVITY METER). Pada umumnya air laut dapat menghantarkan Listrik sebesar 10.000 UMHOS/CM dikarenakan senyawa-senyawa terlarut yang berupa garam lebih besar dibandingkan air tawar, sehingga diperairan air Tawar nilai DHL nya adalah dibawah 10.000 UMHOS/CM, yang idealnya 600 – 800 UMHOS/CM, 20 – 500 KURANG IDEAL.
BAB III METODELOGI 3.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan Beaker glass 1 liter Beaker glass 250mL Beaker glass 100mL TDS,DHL meter pH meter Alat Reverse osmosis Air keran
Jumlah 3 buah 4 buah 4 buah 1 buah 1 buah 1 set
3.2 Skema Kerja Ukur nilai parameter TDS,DHL dan pH umpan air masuk Hubungkan pompa alat RO dengan sumber listrik Buka keran air umpan dengan bukaan penuh Ambil sample setiap 10 menit pada konsentrat dan permeat Analisa dan catat nilai TDS,DHL, dan pH pada setiap sample
Ulangi tahapan dengan bukaan keran air yang berbeda
BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Kondisi Umpan Laju Alir TDS DHL pH
: 7.75 ml/s : 187.5 mg/l : 0.2805 mS : 6.6
4.2 Kondisi Operasi Tekanan Operasi (psi)
Konsentrasi di Aliran Waktu (menit )
Permeat
TDS (mg/l DHL(mS) pH ) 14 0.0200 6.15 13 0.0200 6.30 12 0.0180 6.10 12 0.0175 6.55 13 0.0195 5.45 12 0.0190 5.40 12.5 0.0185 5.70 12.5 0.0180 5.80 13 0.0190 5.70 12 0.0180 5.70 Run 1
Run 2
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Konsentrat Laju Alir (ml/s) 8.5 9.0 8.8 9.2 8.6 8.8 9.0 8.7 8.5 8.4
TDS (mg/l)
DHL(mS)
pH
275 272 270 273 273.5 266 267 267 278.5 260.5
0.0200 0.4210 0.4175 0.3945 0.3975 0.4050 0.3955 0.4020 0.4180 0.4050
6.25 6.30 6.25 6.40 6.35 6.35 6.45 6.55 6.45 6.40
Laju Alir (ml/s) 6.3 6.5 6.6 6.6 6.4 6.4 6.4 6.5 6.7 6.8
Tekanan Operasi (psi)
Konsentrasi di Aliran Waktu (menit ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Permeat TDS (mg/l ) 15 14 13 13.5 12.5 12.5 13 12.5 12.5
DHL(mS)
pH
0.021 0.0195 0.0185 0.0195 0.0185 0.0185 0.018 0.0185 0.0195
5.9 5.7 5.55 5.95 5.5 5.55 5.4 6 5.8
Konsentrat Laju Alir (ml/s) 4.8 5.3 6.1 5.7 6 6.3 5 6.2 5.6
TDS (mg/l)
DHL(mS)
pH
249.5 251 252.5 276 263 258 294.5 256 256
0.3835 0.3820 0.3850 0.4140 0.3835 0.3830 0.4500 0.3855 0.3770
6.4 6.4 6.35 6.4 6.35 6.35 6.3 6.45 6.4
0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
Laju Alir (ml/s) 7.1 7.4 8.4 8.5 8.8 8.1 7.7 8.7 8.2
0.5 0.5 0.64 0.65 0.64 0.64 0.65 0.64 0.62
90
15
0.0215
5.95
4
237.5
0.6930
6.4
7.3
4.3 Penentuan % Rejection Run 1 Konsentrasi di Aliran
Waktu (menit )
Permeat TDS (mg/L)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
14 13 12 12 13 12 12.5 12.5 13 12
pH
TDS (mg/L)
6.15 6.30 6.10 6.55 5.45 5.40 5.70 5.80 5.70 5.70
275 272 270 273 273.5 266 267 267 278.5 260.5
DHL (mS/cm ) 0.0200 0.4210 0.4175 0.3945 0.3975 0.4050 0.3955 0.4020 0.4180 0.4050
% Rejectio n
0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
92.5333 93.0667 93.6000 93.6000 93.0667 93.6000 93.3333 93.3333 93.0667 93.6000
Tekanan Operasi (psi)
% Rejectio n
0.5 0.5 0.64 0.65 0.64 0.64 0.65 0.64 0.62 0.5
92.0000 92.5333 93.0667 92.8000 93.3333 93.3333 93.0667 93.3333 93.3333 92.0000
pH 6.25 6.30 6.25 6.40 6.35 6.35 6.45 6.55 6.45 6.40
Run 2 Konsentrasi di Aliran
Waktu (menit )
Permeat TDS (mg/L)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
DHL (mS/cm ) 0.0200 0.0200 0.0180 0.0175 0.0195 0.0190 0.0185 0.0180 0.0190 0.0180
Konsentrat
Tekanan Operasi (psi)
15 14 13 13.5 12.5 12.5 13 12.5 12.5 15
DHL (mS/cm ) 0.021 0.0195 0.0185 0.0195 0.0185 0.0185 0.018 0.0185 0.0195 0.0215
Konsentrat pH
TDS (mg/L)
5.9 5.7 5.55 5.95 5.5 5.55 5.4 6 5.8 5.95
249.5 251 252.5 276 263 258 294.5 256 256 237.5
DHL (mS/cm ) 0.3835 0.3820 0.3850 0.4140 0.3835 0.3830 0.4500 0.3855 0.3770 0.3465
pH 6.4 6.4 6.35 6.4 6.35 6.35 6.3 6.45 6.4 6.4
4.4 Hubungan TDS, DHL, dan pH pada Aliran Permeat dan Konsentrat terhadap Waktu 4.4.1 TDS pada Run 1
0.5
TDS (m/l)
Permeat Konsentrat
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100 Waktu (menit)
Grafik 4.4.1 Hubungan TDS Aliran Permeat dan Konsentrat terhadap Waktu 4.4.2
TDS pada Run 2
TDS (m/l)
Permeat Konsentrat
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100 Waktu (menit)
Grafik 4.4.2 Hubungan TDS Aliran Permeat dan Konsentrat terhadap Waktu
4.4.3
DHL pada Run 1 0.4500 0.4000 0.3500 0.3000 0.2500 DHL (mS) 0.2000 0.1500
Permeat Konsentrat
0.1000 0.0500 0.0000 0
10
30 20
50 40
70 60
80
90 100
Waktu (menit)
Grafik 4.4.3 Hubungan DHL Aliran Permeat dan Konsentrat terhadap Waktu 4.4.4
DHL pada Run 2 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 DHL (mS) 0.25 0.2
Permeat Konsentrat
0.15 0.1 0.05 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100 Waktu (menit)
Grafik 4.4.4 Hubungan DHL Aliran Permeat dan Konsentrat terhadap Waktu 4.4.5
pH pada Run 1
7.00 6.00 5.00 4.00 pH
3.00
Permeat Konsentrat
2.00 1.00 0.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Waktu (menit)
Grafik 4.4.5 Hubungan pH Aliran Permeat dan Konsentrat terhadap Waktu 4.4.6
pH pada Run 2 6.6 6.4 6.2 6 5.8 pH 5.6
Permeat
5.4
Konsentrat
5.2 5 4.8 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Waktu (menit)
Grafik 4.4.6 Hubungan pH Aliran Permeat dan Konsentrat terhadap Waktu 4.5 Hubungan persen zat terlarut yang ditolak (% Rejection) terhadap Waktu
94.000 93.500 93.000 %R 92.500
Run 1
92.000
Run 2
91.500 91.000 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Waktu (menit)
Grafik 4.5 Hubungan %Rejection terhadap Waktu
5.3 Oleh Rizki Abi Karomi (131411048) Pada praktikum ini dilakukan pengolahan air dengan menggunakan alat Reverse Osmosis (RO). Reverse osmosis dapat memisahkan padatan terlarut (TDS) dalam air. Prinsip dari reverse osmosis kebalikan dari osmosis yaitu perpindahan molekul pelarut dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Metoda Reverse osmosis sendiri merupakan proses pemyaringan dengan membrane yang akan menahan dan memisahkan padatan terlarut pada air umpan. Tahapan tahapan pada pemurnian air dengan metode Reverse Osmosis yaitu pertama adalah tahap penyaringan padatan tersuspensi. Tahap penyaringan awal ini bertjuan agar membrane pada alat reverse osmosis tidak bekerja begitu berat. Setelah proses penyaringan padatan tersuspensi, air dialirkan menuju membrane. Pada membrane ini terjadi proses pemisahan antara padatan terlarut misalnya ion ion positif seperti Mg 2+ ataupun Ca2+ atau ion ion terlarut lain akan tertahan pada membrane dan kemudian dialirkan menuju keluaran yang disebut dengan konsentrat. Sedangkan air yang telah tersaring melewati membrane akan memiliki nilai TDS dan DHL yang akan lebih rendah karena padatan terlarut yang ada dalam air sudah terpisah dan nilai TDS akan berbanding lurus dengan nilai DHL. Pada percobaan ini dilakukan dua kali run percobaan dengan perbedaan tekanan pada run 1 dan run 2. Tekanan yang terukur pada run 1 (tekanan 0,7 kg/cm 2) sedangkan pada run 2 (tekanan ±0,6 kg/cm2). Pada table data kondisi operasi pada run 1 dan run 2, nilai TDS dan DHL pada permeat menunjukan angka yang cukup sama atau mendekati. Tetapi volume yang didapat pada run 2 lebih sedikit dibandingkan run 1 dan nilai % rejection pada table penentuan %rejection terdapat beberapa kali penurunan dalam rentang 92%. Hal ini menunjukan bahwa semakin tinggi tekanan maka produk pada permeat yang dihasilkan akan semakin baik dan semakin banyak. Hal ini sesuai dengan literature yang mengatakan bahwa driving force dari reverse osmosis adalah tekanan operasinya. Semakin tinggi tekanan umpan atau kondisi operasinya maka akan semakin baik hasil permeat yang akan didapat. Pada run 2 dengan tekanan kurang lebih sekitar 0.6 kg/cm2 terlihat beberapa kali terjadi penurunan tekanan yang cukup jauh yaitu pada menit 23 terjadi penurunan tekanan menjadi 0.4 kg/cm2. Hal ini disebabkan laju alir air umpan masuk berkurang sehingga terjadi penurunan tekanan dan proses penyaringan pada membrane semakin terhambat karena driving force yang diberikan cukup kecil sehingga menyebabkan tekanan menjadi turun pada menit tersebut. Pada grafik TDS terhadap waktu pada run 1 dan 2 pun terlihat nilai TDS pada run 2 sedikit lebih tinggi dibandingkan pada run 1. Hal ini menunjukan kurang optimalnya proses reverse osmosis yang terjadi. pada grafik pH terhadap waktu terlihat rentang pH air pada konsentrat dan permeat memiliki kecenderungan pH diantara 6-7. Dan pada grafik %rejection terhadap waktu terlhat bahwa run 1 memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan run 2. Nilai % rejection merupakan nilai zat terlarut yang ditolak. Semakin besar nilai dari %rejection maka semakin baik pula permeat yang didapat karena memiliki nilai TDS yang rendah.
5.1.
Oleh Lulu Fauziyyah Arisa (131411041) Reverse osmosis (RO) adalah suatu metode penyaringan yang dapat menyaring zatzat terlarut dan ion-ion terlarut dari suatu larutan dengan cara memberi tekanan pada larutan ketika larutan itu berada di salah satu sisi membran seleksi (lapisan penyaring). Proses tersebut menjadikan zat terlarut terendap di lapisan yang dialiri tekanan sehingga zat pelarut murni bisa mengalir ke lapisan berikutnya. Membran seleksi itu harus bersifat selektif atau bisa memilah yang artinya bisa dilewati zat pelarutnya (atau bagian lebih kecil dari larutan) tapi tidak bisa dilewati zat terlarut seperti molekul berukuran besar dan ion-ion. Osmosis adalah sebuah fenomena alam yang terjadi dalam sel makhluk hidup dimana molekul "solvent" (biasanya air) akan mengalir dari daerah berkonsentrasi rendah ke daerah Berkonsentrasi tinggi melalui sebuah membran semipermeabel. Membran semipermeabel ini menunjuk ke membran sel atau membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari "solvent" berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran. Parameter yang dicari untuk menentukan keberhasilan proses Reverse Osmosis ini adalah nilai DHL (Daya Hantar Listrik), TDS (Total Disolved Solids) dan pH. Sampel diambil setiap 10 menit selama 90 menit dengan variasi tekanan 0,7 kg/cm 2 dan ±0,6 kg/cm2. Dari hasil yang didapat TDS, DHL dan pH pada aliran permeat cenderung stabil, baik pada run 1 (tekanan 0,7 kg/cm2) maupun run 2 (tekanan ±0,6 kg/cm2). Begitu pula pada TDS di aliran konsentrat, namun DHL dan pH mengalami fluktuasi (tidak stabil). Seharusnya TDS dan DHL berbanding lurus, hal ini dapat terjadi dikarenakan adanya zat pengotor dalam sampel atau kesalahan praktikan dalam membaca alat. Sampel diukur secara duplo untuk meminimalisir kesalahaan pengukuran. Pada saat memvariasikan tekanan ±0,6 kg/cm2, alat reverse osmosis mengalami penurunan tekanan menjadi 0,4 kg/cm2 pada menit ke 23. Hal tersebut dapat terjadi kemungkinan disebabkan oleh laju alir umpan yang tidak konstan sehingga tekanan mengalami penurunan. Nilai pH pada aliran permeat cenderung asam, seharusnya pH=7 dalam keadaan netral. Namun aliran permeat ini dialirkan ke tempat penampungan aquades yang menyebabkan terjadinya kontak dengan udara. Udara mengandung banyak oksida asam diantaranya, CO 2, NO2, SO2 yang apabila kontak walaupun dalam jumlah sedikit dengan air akan menghasilkan asam. Nilai TDS dan DHL pada aliran permeat lebih kecil dibandingkan dengan nilai TDS dan DHL pada aliran umpan dan aliran konsentrat. Hal tersebut menunjukkan bahwa ionion telah tersaring oleh membran akan mengalir keluar disebut aliran konsentrat yang kandungan ion-ion terlarutnya banyak sementara hasil saringan akan mengalir keluar disebut aliran permeat yang ion-ion terlarutnya sedikit. Persen reject nilai TDS membuktikan bahwa proses pemisahan dengan reverse osmosis berjalan dengan baik dan partikel yang dapat tertahan lebih dari 90%. Persen reject nilai TDS yang dperoleh berkisar antara 92-94 %.
