Kinerja membran reverse osmosis

Penggunaan teknologi membran khususnya RO semakin berkembang dengan diaplikasikannya teknologi tersebut dalam bidang industri. Matsuura et al. 1975 berhasil merecovery komponen flavor dari apple juice dengan teknik reverse osmosis RO. Lee et al. 1982 melaporkan penggunaan proses ultrafiltrasi dan RO untuk pemurnian dan pengkonsentrasian betalaine. Lebih lanjut Sheu dan Wiley 1983 melaporkan bahwa teknologi reverse osmosis mampu merecovery flavor volatil dari apple juice sebesar 85. Teknologi membran juga dapat diaplikasikan untuk proses recovery komponen flavor yaitu protein dari limbah pencucian tiram Shiau dan Chai 1999.

2.3.2 Kinerja membran reverse osmosis

Kinerja membran RO pada prinsipnya sama dengan membran yang lain dimana dalam pemisahan terutama dipengaruhi oleh karakteristik membran yang digunakan. Penilaian terhadap karakteristik membran diantaranya meliputi struktur, ukuran pori, serta sifat fisika-kimia lainnya. Parameter utama yang digunakan dalam penilaian kinerja membran filtrasi adalah fluks dan rejeksi Osada dan Nakagawa 1992. Scott dan Hughes 1996 mendefinisikan fluks sebagai jumlah volume permeat filtrat yang diperoleh pada operasi pemisahan per satuan luas permukaan membran dan per satuan waktu dan rejeksi sebagai kemampuan suatu membran untuk menahan partikel berukuran tertentu. Wenten 1999 menyatakan bahwa nilai rejeksi menunjukkan kemampuan suatu membran untuk menahan suatu komponen agar tidak melewati pori membran. Nilai rejeksi membran juga menunjukkan tingkat penolakan membran terhadap suatu komponen. Tingkat penolakan membran tergantung pada Molecular Weight Cut Off MWCO, yaitu suatu nilai ukuran molekul yang mendekati nilai tertentu yang dapat diterima oleh membran dengan faktor penolakan sebesar 0,99 dalam suatu larutan encer Toledo 1991. Faktor penting dari membran RO adalah fluks permeat dan selektivitas, dimana fluks dapat ditingkatkan dengan cara mengurangi ketebalan membran. Untuk itu pada umumnya membran RO mempunyai struktur asimetrik dengan lapisan atas yang tipis dan dense serta matriks penyokong dengan tebal 50 – 150 μm. Tahanan ditentukan oleh lapisan atas yang dense Wenten 1999. Sistem operasi filtrasi membran dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu sistem dead-end dan sistem cross flow. Sistem dead-end umpan dilewatkan secara tegak lurus dengan membran, dan hanya mempunyai satu fraksi saja yaitu retentat molekul yang tidak dapat melewati pori. Pada sistem cross flow, umpan berupa larutan dialirkan sejajar dengan permukaan membran. Hasil proses pada sistem cross flow terdiri dari dua fraksi, yaitu molekul-molekul yang dapat melewati pori-pori membran yang disebut permeat dan molekul berukuran besar yang tidak dapat melewati pori disebut retentat atau konsentrat. Sistem operasi cross flow lebih menguntungkan dibanding sistem dead-end, karena laju cross flow dapat berfungsi sebagai aliran penyapu secara kontinyu terhadap retentat yang menutupi permukaan membran Gould et al. 2004. Kecepatan aliran cross flow akan semakin kecil dengan semakin dekatnya dengan dinding pori membran dan mencapai nilai nol ketika pada permukaan dinding pori membran Wenten 1999. Proses RO dengan sistem cross flow dapat dilihat pada Gambar 2. Jika fluks permeat J didefinisikan sebagai jumlah volume cairan yang melewati membran per satuan luas permukaan membran dalam satuan waktu. Model Hagen-Poiseuille memprediksi besarnya nilai fluks permeat tersebut seperti yang disajikan dalam persamaaan sebagai berikut : Gambar 2 Proses RO dengan sistem cross flow www.inge.agentechnologiefunktionsweise.html ΔΧ ΔΡ = η ε 8 2 R J 1 Keterangan : J = fluks permeat ms -1 ε = porositas membran R = jari-jari membran m ΔP = selisih tekanan dalam membran dengan luar membran Pa η = viskositas cairan yang melewati pori membran Pas ΔX = ketebalan membran m Ketebalan membran, porositas, dan jari jari pori merupakan karakter yang unik dari suatu membran dan biasanya digabungkan menjadi satu yang biasa disebut dengan tahanan membran internal Bai dan Leow 2002. Jika K merupakan koefisien permeabilitas membran m Pa -1 s -1 dan Rm merupakan tahanan membran internal Pa s m - , dan hubungan R m = 1K dan harga Rm dinyatakan dengan persamaan 2 sebagai berikut : 2 2 εR 8 Rm ΔΧ = Maka melalui substitusi nilai Rm pada persamaan fluks persamaan 1 akan diperoleh persamaan 3: ΔΧ ΔΡ = ΔΧ ΔΡ = ΔΡ = 8 η εR εR 8 η ηRm J 2 2 3 Keterangan : J = fluks permeat ms -1 ε = porositas membran R = jari-jari membran m ΔP = selisih tekanan dalam membran dengan luar membran Pa Rm = tekanan membran internal Pas m -1 ΔX = ketebalan membran m η = viskositas cairan yang melewati pori membran Pas Nilai fluks juga dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi dari koefisien permeabilitas dan tekanan transmembran dengan persamaan 4 sebagai berikut : 4 ΔΡ = . K J

2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kinerja Membran