100 dipergunakan untuk pemompaan larutan masuk dan dapat dilakukan pada suhu
lingkungan.
4.3.1.1 Mekanisme Perpindahan
Perpindahan massa dalam proses distilasi membran ditandai dengan terjadinya perpindahan uap air melewati membran melalui dua mekanisme yaitu
perpindahan secara difusi dan perpindahan secara konveksi. Gaya dorong untuk perpindahan massa ini adalah perbedaan tekanan partial di kedua sisi permukaan
membran. Adanya gaya dorong tersebut menyebabkan uap air berpindah setelah melewati hambatan dalam membran.
Dua tahanan perpindahan massa yang paling berpotensi terhadap perpindahan tersebut yaitu tahanan yang disebabkan oleh struktur membran dan
tahanan oleh adanya udara diam yang terperangkap dalam pori-pori membran. Mekanisme perpindahannya dapat dilihat dalam Gambar 4.5.
Th Fluks uap N larutan
Larutan panas Fluks panas Q
T
1
Polarisasi Temperatur
Polarisasi Temperatur T
Lapisan Film T
c
Membran
Gambar 4.5 Mekanisme Perpindahan dalam Membran Distilasi
Fluks perpindahan massa dalam proses distilasi membran diberikan oleh persamaan berikut :
1
P P
K A
N
A
17 Dengan N
A
A , K, P
1
dan P masing-masing adalah fluks uap, koefisien perpindahan
massa, tekanan uap air pada bagian umpan dan tekanan uap air pada bagian permeat. Harga K tidak begitu dipengaruhi oleh temperatur. Jika perpindahan konveksi
merupakan mekanisme yang dominan maka K sangat tergantung pada geometri
101 membran, sebaliknya jika perpindahan difusi dominan mak fraksi mol rata-rata pada
pori-pori membran merupakan faktor pengendali kecepatan perpindahan uap. 4.3.1.2 Perpindahan Panas
Perpindahan panas di dalam distilasi membran terjadi dengan 2 mekanisme, yang pertama perpindahan panas penguapan fluks uap dan yang kedua adalah
perpindahan panas konduksi melalui membran. Dalam sistem ini sejumlah panas disuplai ke permukaan penguapan untuk menguapkan larutan umpan. Panas tersebut
disuplai dari larutan umpan yang suhunya tinggi T
1
dan kemudian dilepas ke permukaan membran yang suhunya lebih rendah T
Untuk menjelaskan
proses perpindahan panas didalam SGMD, Fane dan Scofield 1987 menggambarkannya seperti dalam gambar 4.5. Sedangkan profile
temperatur terhadap ketebalan membran dapat dilihat pada gambar 4.6. Proses perpindahan panas dibagi menjadi 4 langkah yaitu :
a. Perpindahan panas dari permukaan penguapan ke permukaan membran atau
perpindahan melalui lapisan film yang terbentuk oleh permukaan penguapan dan permukaan membran.
b. Perpindahan panas latent yang dibawa oleh fluks uap air dan permukaan
membran yang suhunya tinggi T
1
melalui pori-pori menuju ke permukaan membran yang suhunya lebih rendah T
c. Perpindahan panas konduksi di dalam membran
d. Perpindahan panas konduksi dari permukaan membran dengan suhu T
ke bulk permeat dengan suhu T
c
Gambar 4.6 Tahapan perpindahan panas dalam distilasi membrane
Dari gambar dapat dijelaskan bahwa koefisien perpindahan panas di lapisan umpan h1 merupakan koefisien perpindahan panas yang mengalir dari permukaan
penguapan ke permukaan membran. Koefisien perpindahan panas pada permeat h
P
merupakankoefisien perpindahan panas yang mengalir dari permukaan membrane
102 kebidang kontak uap air dan udar sweeping gas. Koefisien perpindahan panas
konduksi di dalam membrane h
c
ditulis dengan persamaan 18. Q
C
= h
C
T
1
– T 18
1
1
T T
cT k
k
s g
19
Dengan K
g
dan K masing-masing adalah konduktivitas panas gas dan
konduktivitas panas membran. Perpindahan panas laten yang dibawa oleh uap melalui pori-pori membran dari suhu T
1
ke permukaan membrane dengan suhu T
sebagai berikut :
1 T T
hv Q
V
20
1 1
1
H T
T N
h
A
21
4.3.1.3 Proses distilasi membran lainnya dengan menggunakan Solar Heat
Kategori