4.8 Prediksi Fluks dengan Model Tahanan Seri
Kendala utama dalam penggunaan proses membran adalah menurunnya fluks permeat yang disebabkan oleh dua faktor yaitu fouling dan polarisasi
konsentrasi. Fouling dan polarisasi konsentrasi dapat membentuk lapisan tertentu sehingga akan mengurangi fluks permeat. Salah satu bentuk model yang dapat
menjelaskan tentang fenomena fouling dan polarisasi konsentrasi adalah model tahanan seri resistance in series model. Model ini menggunakan prinsip
terbentuknya lapisan baru pada proses membran yang akan menimbulkan nilai tahanan tertentu dan berkontribusi terhadap nilai total tahanan membran. Melalui
subtitusi nilai-nilai yang diperoleh pada Tabel 13 kedalam persamaan 15, maka besarnya nilai fluks J pada laju alir umpan 2,97, 3,47 dan 3,47 masing-masing
dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan 19, 20 dan 21.
Hasil prediksi nilai fluks dengan menggunakan persamaaan 19-21 secara grafis disajikan pada Gambar 31, sedangkan besarnya perbedaan antara nilai
prediksi dengan fluks sebenarnya disajikan pada Tabel 14. Keakuratan nilai prediksi model secara keseluruhan dihitung dari perbedaan antara data hasil
eksperimen dengan nilai prediksi. Pada penelitian ini pendekatan keakuratan model diukur dengan nilai Mean Squared Deviation Error MSDE. Berdasarkan
pendekatan tersebut terlihat bahwa nilai MSE untuk hasil pemodelan pada kondisi laju alir 2,97, 3,47 dan 3,97 m s
-1
masing-masing 1,86, 3,45 dan 2,11. ΔP
J = 0,1863 + 0,067
ΔP 19
ΔP J =
0,2292 + 0,061 ΔP
20
ΔP J =
0,2309 + 0,058 ΔP
21
Gambar 31 Nilai data dan prediksi fluks dengan model tahanan seri pada laju alir umpan v 2,97, 3,47 dan 3,97 m s
-1
Pada Gambar 31 terlihat bahwa model tahanan seri mampu menjelaskan perilaku fluks cukup baik, hal tersebut terlihat dari data hasil eksperimen yang
dilambangkan sebagai titik bulet dan garis sebagai nilai dari hasil prediksi model yang saling berdekatan. Model ini mampu memprediksi besarnya fluks pada
daerah yang dikendalikan oleh tekanan pressure dependent region maupun pada daerah yang tidak dikendalikan oleh tekanan pressure independent region.
Kesuksesan model tahanan seri dalam memprediksi fluks telah dilaporkan oleh Chiang dan Cheryan 1986 pada skim susu, Masciola et al. 2001 dan Viadero Jr
et al . 1999 dengan umpan emulsi minyak–air, Todisco et al 2002 dengan
umpan teh hitam, serta Kumar et al. 2004 dengan umpan konsentrat kedelai. Pengelompokkan pressure dependent region dan pressure independent region
dilihat berdasakan nilai perbandingan antara jumlah nilai Rm + Rf dengan nilai Rp Viadero Jr et al. 1999. Daerah pressure dependent terjadi jika nilai
perbandingan tersebut lebih dari satu, yang artinya peran Rm+Rf lebih dominan dibanding dengan tahanan konsentrasi polarisasi Rp. Daerah pressure
independent terjadi jika perbandingan nilai tersebut kurang dari satu, hal ini
menunjukkan dominasi tahanan polarisasi konsentrasi lebih dominan dibanding
25 50
75 100
125 150
20 40
60 80
100 120
140 160
180 Tekanan Transmembran kPa
Fl u
k s
l m
-2
h
-1
J: V=2.97ms Model:
V=2.97ms J: V=3.47ms
Model: V=3.47ms
J: V=3.97ms Model:
V=3.97ms
dengan jumlah nilai tahanan internal membran Rm dan nilai tahanan fouling Rf. 2,97, 3,47 dan 3,97 m s
-1
. Selain dipengaruhi laju alir umpan nilai titik kritis daerah peralihan dependent-independent juga dipengaruhi oleh konsentrasi
umpan. Semakin tinggi konsentrasi umpan maka nilai titik kritisnya akan berkurang Viadero Jr et al. 1999.
Tabel 14 Data, nilai prediksi fluks dan indikator keakuratan model tahan seri
Laju Alir Umpan v 2,97 m s
-1
Laju Alir Umpan v 3,47 m s
-1
Laju Alir Umpan v 3,97 m s
-1
ΔP
kPa
Data Model Error Data Model Error
Data Model Error
69,0
106,73 105,83 0,90 107,88 106,06
1,83 110,2 108,8 1,34
86,3
111,35 112,24 -0,90 110,77
114,10 -3,33
115,4 117,4 -2,02
103,5
115,96 116,97 -1,01 120,00
120,17 -0,17
122,9 123,9 -1,01
120,8
119,42 120,60 -1,17 125,19
124,92 0,27 128,9 129,0 -0,05
138,0
125,77 123,47 2,30 130,38 128,73
1,65 135,0 133,1 1,91 MSDE
1,86 3,45
2,11
4.9 Pengaruh Faktor Konsentrasi
Pengkonsentrasian dilakukan pada larutan filtrat karaginan hasil penyaringan filter 0,3 mikron dengan membran mikrofiltrasi 0,1 mikron. Proses
dilakukan pada tekanan transmembran 128 kPa, laju air umpan 3,68 x 10
-5
m
3
s
-1
atau 3,47 m s
-1
dan suhu umpan 55 ± 1
o
C. Faktor volume konsentrasi didefinisikan sebagai perbandingan antara
volume awal umpan V
F
dengan volume rententat V
R
Krijgsman 1992. Perubahan nilai faktor volume konsentrasi larutan karaginan dan pengaruhnya
terhadap perubahan fluks disajikan pada Gambar 32 dan Lampiran 14.
Kategori