Fouling Fouling dan Polarisasi Konsentrasi

2.7.2 Polarisasi konsenstrasi

Fenomena polarisasi konsentrasi muncul ketika proses mikrofiltrasi atau ultrafiltrasi dilakukan untuk memisahkan bahan-bahan seperti hidrokoloid, protein dan molekul besar lainnya. Molekul-molekul ini akan terejeksi dan menumpuk serta akan menutupi permukaan membran atau bahkan sampai membentuk lapisan gel atau cake Cheryan 1998. Pada kondisi ini fluks tidak dipengaruhi lagi oleh tekanan tetapi dikendalikan oleh mekanisme perpindahan massa. Penggunaan tekanan yang lebih tinggi lagi tidak akan dapat meningkatkan besarnya fluks. Fenomena tingkah laku fluks pada daerah yang dikendalikan oleh transfer massa mass transfer controlled region, dapat dijelaskan dengan menggunakan model transfer massa atau teori film. 2.8 Model Transfer Massa Teori Film Model Hagen-Poiseuille hanya bisa menerangkan dengan tepat apabila kondisi operasi membran berlangsung pada tekanan rendah, konsentrasi rendah, dan laju alir yang tinggi. Pada kondisi tersebut fluks dikendalikan oleh tekanan operasi yang digunakan pressure controlled region dimana pengaruh polarisasi konsentrasi sangat kecil. Ketika proses operasi menyimpang jauh dari kondisi tersebut, maka fluks menjadi tidak dipengaruhi lagi oleh tekanan operasi Cheryan 1998. Salah satu bentuk model yang dapat digunakan untuk memprediksi fluks pada kondisi pressure controlled region adalah model teori film. Jika suatu larutan yang terdiri dari sejumlah pelarut dan zat terlarut dengan konsentrasi C b dilewatkan pada suatu membran dengan tekanan tertentu. Adanya tekanan pada sisi umpan yang cukup tinggi akan menyebabkan sebagian pelarut dan zat terlarut melewati pori membran dan keluar sebagai permeat dengan konsentrasi C p . Kondisi demikian menyebabkan konsentrasi lokal pada permukaan membran C m lebih tinggi dari konsentrasi umpan C b dan permeat C p Gambar 10. Gambar 10 Profil konsentrasi selama proses filtrasi dengan membran Mulder 1996 Jika besarnya laju alir konvektif zat terlarut menuju permukaan membran dinyatakan J s dan nilainya equivalen dengan JC persamaan 5. Keterangan : J S = Laju alir konvektif m s -1 J = Laju fluks permeat m s -1 C = Konsentrasi bahan terlarut kg kg Adanya akumulasi partikel zat terlarut yang tertahan pada permukaan membran akan meningkatkan konsentrasi padatan pada permukaan membran sehingga akan muncul gradien konsentrasi. Gradien konsentrasi ini menyebabkan aliran difusi balik J sb yang arahnya berlawanan dengan aliran konvektif yaitu menuju umpan yang besarnya dinyatakan dengan persamaan 6: dimana D merupakan koefisien difusitas m 2 s -1 dan dCdx merupakan gradien konsentrasi kg kg -1 m -1 . Kondisi kesetimbangan terjadi jika laju alir konvektif menuju permukaan membran JC sama dengan laju alir permeat J C p ditambah laju alir difusi balik Jsb persamaan 7 : dC J sb = -D dx 6 J S = J C 5 C b Bulk concentration level JC C m J C P C P