20
dengan pemurnian air dipergunakan untuk menghilangkan koloid penyebab fouling dan penghilangan mikroba, pirogen dan partikel dengan modul higienis.
Membran ultrafiltrasi dibuat dengan mencetak polimer selulosa acetate CA sebagai lembaran tipis. Fluks maksimum bila membrannya anisotropic, ada kulit tipis
rapat dan pengemban berpori. Membran selulosa acetate CA mempunyai sifat pemisahan yang bagus namun sayangnya dapat dirusak oleh bakteri dan zat kimia,
rentan pH. Adapula membrane dari polimer polisulfon, akrilik, juga polikarbonat, PVC, poliamida, piliviniliden fluoride, kopolimer AN-VC, poliasetal, poliakrilat,
kompleks polielektrolit, PVA ikat silang. Juga dapat dibuat membrane dari keramik, aluminium oksida, zirconium oksida, dsb.
Dalam pengolahan air, ultrafiltrasi dapat didefinisikan sebagai operasi penjernihan dan disinfeksi dengan menggunakan membran. Membran UF porous dan
dapat menahan solute dengan ukuran makromolekul, mikroorganisme seperti virus dan bakteri, dan segala macam partikel. Tekanan operasinya sekitar 1 – 10 atm dan
memiliki ukuran pori 5 – 20 nm.
4. Nanofiltrasi
Proses nanofiltrasi merejeksi kesadahan, menghilangkan bakteri dan virus, menghilangkan warna karena zat organik tanpa menghasilkan zat kimia berbahaya
seperti hidrokarbon terklorinisasi. Nanofiltrasi cocok bagi air padatan total terlarut rendah, dilunakkan dan dihilangkan organiknya.
Sifat rejeksinya khas terhadap tipe ion : ion dwivalen lebih cepat dihilangkan
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
21
daripada yang ekavalen, sesuai saat membrane itu diproses, formulasi bak pembuat, suhu, waktu annealing, dan lain-lain. Formulasi dasarnya mirip osmosis balik tetapi
mekanisme operasionalnya mirip ultrafiltrasi. Jadi nanofiltrasi itu gabungan antara osmosisi balik dan ultrafiltrasi.
Tabel 2.3 proses membran berdasarkan gaya dorong tekanan Peoses Membran
Struktur Membran Ukuran
Pori Prinsip
Pemisahan Kegunaan
Driving forse
1. Mikrofiltrasi
2. Ultrafiltrasi
3. Nanofiltrasi
4. Reverse
Osomosis Asimetris berpori
Asimetris berpori
Komposit
Asimetriskomposit 0,05-10
µ m
1-100 µ
m
2 µ
m
2 µ
m Penyaringan
Penyaringan
Pelarutan
Pelarutan Sterilisasi
kedokteran Fermentasi
makanan Desalinasi
air payau Desalinasi
air laut 0,5-5 atm
1-10 atm
7-30 atm
20-100 atm
2.1.8 Modul membran
Unit terkecil membran yang memiliki luas tertentu adalah modul membran. Modul membran merupakan bagian inti dari suatu instalasi membran. Dekade terakhir
pengembangan membran dan modul telah mengurang, akibat kontak fisik secara langsung dan telah membawa modul spiral keempat dapat beroperasi pada tekanan keluaran sebesar
800 Psig 55,2 bar.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
22
Tabel 2.4 Perbandingan Susunan Modul-modul Membran
Jenis modul Keuntungan
Kerugian Tubular
• Mudah dibersihkan
dengan bahan kimia atau secara mekanik
jika membran dicemari. •
Dapat diproses pada umpan tertutup dengan
pengolahan minimal. •
Kontrol hydrodinamik yang bagus.
• Pipa yang dapat
dipindahkan sendiri. •
Dibutuhkan volume yang tinggi untuk per
unit area membran secara relatif
• Relatif mahal
Spiral Wound •
Padat, permukaan membran yang bagus
rasio volume. •
Sedikit mahal dari modul tubular
• Gampang dimasukkan
dengan partikel- partikel.
• Membran yang
tercemar panas sulit dibersihkan.
Hollow Fiber •
Padat, permukaan •
Sangat mudah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
23
membran yang sangat bagus rasio volume.
• Ekonomis
dimasukkan dengan partikel-partikel.
• Sangat sulit dibersihkan
Plate and frame •
Permukaan membran yang bagus rasio
volume. •
Perlengkapan yang bagus
• Gampang dimasukkan
pada aliran dengan titik semu.
• Sulit dibersihkan.
• Mahal.
2.1.8.1 Tubular
Modul tubular merupakan membran lurus yang dikelilingi oleh lapisan pendukung berpori porous sublayer dan tube penyangga. Umpan mengalir dibagian dalam sepanjang
tube dan permeate melalui membran ke dalam lapisan pendukung berpori porous support tube dan lubang-lubang pada porous support tube. Diameter dalam tube ini berkisar antara
6-40 mm.
Gambar 2.3 Skema Modul Tubular
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
24
Modul ini tidak memerlukan prefiltrasi pada feed dan mudah dibersihkan serta mudah beradaptasi dengan fluida yang sangat kental. Kerugian dari pemakaian modul ini adalah
packing density-nya rendah sehingga menaikkan capital cost.
2.1.8.2 Spiral Wound
Modul spiral wound merupakan hasil pengembangan dari modul plate and frame. Modul ini pertama kali dikembangkan pada pertengahan tahun 1960-an oleh Gulf General
Atomies untuk diaplikasikan pada proses desalinasi. Desain modul ini menyerupai susunan sandwich yang terdiri dari beberapa membran datar flat sheet, spacer, dan material berpori
yang dililitkan mengelilingi suatu saluran pengumpul permeate permeate collecting tube. Larutan umpan mengalir sepanjang modul dalam celah yang terbentuk antara spacer dan
membran atau masuk pada permukaan silindris dari elemen dan keluar secara aksial.
Gambar 2.4 Struktur Modul Spiral Wound
Modul spiral wound ini terdiri dari susunan dua membran flat sheet yang dipisahkan oleh plat penyangga berpori, yaitu suatu mesh permeabel. Membran di segel pada
ketiga tepinya sehingga membentuk suatu pocket kantong dengan menggunakan epoxy atau polyurethane. Pada tepi satunya lagi open end ditempelkan pada suatu tube central yang
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
25
berlubang yang digunakan lagi oleh fiberglass untuk menambah kekuatan mekanik dari membran.
Gambar 2.5 Aliran Spiral Wound 2.1.8.3 Hollow Fiber
Modul hollow fiber merupakan konfigurasi modul yang memiliki packing density paling tinggi yaitu sekitar 1000-10.000 m
2
m
3
. Modul ini terdiri dari susunan serat yang sangat halus yang disusun menjadi suatu bundel dalam suatu shell silindris, dimana dalam
satu bundel terdapat 5 - 10.000 serat. Diameter luar serat berada dalam kisaran 80 – 200 µm.
Gambar 2.6 Skema Modul Hollow Fiber
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
26
Modul hollow fiber dapat dioperasikan dengan aliran umpan kedalam serat inside-out atau aliran umpan dari luar serat outside-in. Pada umumnya dioperasikan dengan aliran
umpan kedalam serat dengan permeate mengalir secara radikal keluar melalui dinding serat inside-out, dan hal ini memungkinkan alat untuk dioperasikan pada tekanan lintas membran
yang lebih tinggi karena membran jenis MF dan UF memiliki stabilitas struktural yang tinggi.
Keuntungan lain dari modul ini ini adalah pada pengolahan air dengan proses ultrafiltrasi memungkinkan dilakukan backflushing dengan cara mendorong permeate masuk
ke dalam membran dengan tekanan yang lebih besar daripada tekanan feed. Perubahan arah aliran melalui dinding serat akan melepaskan cake partikel yang tertahan pada permukaan
serat, keluar dari modul mengikuti aliran fluida.
2.1.7.4 Plate and Frame
Gambar 2.7 Gambar membran dengan modul Plate Frame
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
27
Modul ini terdiri atas lembaran membran dan plat penyangga support plate. Membran dan plate disegel dengan menggunakan gasket atau dapat juga direkatkan langsung dengan
heating seal menggunakan panas atau perekat tertentu untuk membentuk suatu elemen membran yang menyatu. Beberapa elemen plat ini kemudian disusun membentuk suatu
tumpukan stack dan membentuk suatu modul yang lengkap. Jarak antar plat biasanya sekitar 0,5 – 3 mm.
Gambar 2.8 Skema Aliran Modul Plate Frame 2.1.8 Jenis Bahan Membran
Bahan yang secara komersil tersedia dipasaran, dapat dilihat di bawah ini : Tabel 2.5 Bahan membran komersil yang tersedia dipasaran
No Proses Membran
Material 1
Reverse Osmosis Cellulosa acetat, Polyamide, Thin film
Composite 2
Nanofiltrasi Cellulosa acetat, Polyamide, Thin film
Composite 3
Ultrafiltrasi Cellulosa acetat, Regenerated cellulosa,
Polyamide, Poly acrilonitril, polysulfon, Polyvinilideneflouride, Thin film composite.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
28
1. Membran Selulose Asetat
