PENGARUH KONSENTRASI N-METHYL-2-PYRROLIDONE (NMP) DI MEDIA GELATINISASI PADA PERFORMA MEMBRAN POLYETHERSULFONE (PES) MOLECULAR WEIGHT 5200

PENGARUH KONSENTRASI N-METHYL-2-PYRROLIDONE (NMP)
DI MEDIA GELATINISASI PADA PERFORMA MEMBRAN
POLYETHERSULFONE (PES) MOLECULAR WEIGHT 5200

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat
Strata-1 Pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:
SULISTYO PUJIONO
20120130175

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
YOGYAKARTA
2016

HALAMAN MOTO

“Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang”
“Hai orang-orang yang beriman ! Apabila dikatakan kepadamu : “Berlapanglapanglah dalam majelis,” maka lapanglah, niscaya Allah akan memberi
kelapangan untukmu. Dan apabila dikatakan : Berdirilah kamu, maka
berdirilah, niscaya Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman
diantaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat.
Dan Allah Maha Mengetahui apa yang kamu kerjakan.” (Surat AlMujaadalah, ayat ; 11)

Dari Anas RA katanya ; Rasullullah SAW bersabda : Barang siapa yang keluar
dari rumah sebab mencari Ilmu, maka ia (dianggap) yang menegakkan agama
Allah sehingga ia pulang. (HR. Turmudzi)
“Lulus Muda. Tua Kaya. Mati Masuk Surga.”
(Penulis)
“3E = Efisiensi – Estimasi – Estetika”
(Penulis)

iv

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas
rahmat, barokah dan ridho-Nya Kemudian, shalawat serta salam-Nya, mudah –
mudahan terlimah curah ke pangkuan baginda Rasulullah SAW, beserta
keluarganya, sahabatnya, dan umatnya yang masih turut dengan ajarannya.
Aamiin. Berkat rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan penelitian
untuk Tugas Akhir yang berjudul “Pengaruh Konsentrasi N-Methyl-2-Pyrrolidone
(NMP) Di Media Gelatinisasi Pada Performa Membran Polyethersulfone (PES)
Molecular Weight 5200” sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
Sarjana di Program Studi S1 Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta.
Dalam kelancaran proses penulisan tugas akhir ini tidak lepas berkat
bimbingan, arahan, dan petunjuk serta kerjasama dari berbagai pihak, baik pada
tahap persiapan, penyusunan hingga terselesaikannya tugas akhir ini. Oleh karena
itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan
penghargaan yang setinggi-tingginya khususnya kepada yang terhormat :
1. Bapak Novi Caroko, S.T., M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin,
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Bapak Gunawan Setia Prihandana, S.T., M.Eng., Ph.D., selaku dosen
pembimbing I Tugas Akhir yang telah memberikan pengarahan, motivasi,
dan bimbingannya selama proses persiapan sampai dengan penyelesaian

Tugas Akhir ini.
3. Bapak Sunardi, S.T., M.Eng., selaku dosen pembimbing II Tugas Akhir
yang telah memberikan pengarahan, motivasi, dan bimbingannya selama
proses penyelesaian Tugas Akhir ini.

v

4. Bapak Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D., selaku dosen penguji Tugas
Akhir yang telah memberikan pengarahan, motivasi, dan bimbingannya
selama proses ujian Tugas Akhir.
5. Bapak Muslim Mahardika, S.T., M.Eng., Ph. D., selaku ketua penelitian
Toray Project dari Universitas Gadjah Mada yang telah memberikan
pengarahan, motivasi dan bimbingan serta pendanaan dalam penelitian
yang ditujukan sebagai Tugas akhir ini.
6. Wahyudi, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik
7. Semua Bapak dan Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah
memberikan bekal ilmu bagi penulis selama mengikuti kuliah di Program
Studi Teknik Mesin selama kurang lebih 4 tahun
8. Seluruh karyawan dan karyawati Pelayanan Mahasiswa Jurusan Teknik
Mesin di Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah membantu

pengarahan dan pengurusan birokrasi selama proses penyelesaian Tugas
akhir ini.
9. Warsino dan Sri Lestari selaku kedua orang tua yang penulis cintai,
senantiasa memberikan dukungan baik moril maupun materil sampai
selesainya studi.
10. Adik – adik kandung tercinta anistia widyawati dan willy nugroho saputro
yang selalu memberikan semangat dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
11. Seluruh anggota Toray Project yang telah memberikan dukungan dan
semangat dalam penyelesain penelitian Tugas Akhir ini.
12. Seluruh rekan seperjuangan Program Studi Teknik Mesin Angkatan 2012
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
13. Rekan – rekan dari Program Studi Pendidikan Bahasa Inggris yang telah
bersedia memberikan masukan dan dorongan serta motivasi dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
14. Semua pihak yang telah berperan dalam seluruh proses pembelajaran yang
tidak bisa penulis sebutkan satu - persatu.

vi

Penulis sangat menyadari akan keterbatasan penulis, sehingga Tugas

Akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran
yang membangun sangat penulis harapkan. Harapan penulis adalah Tugas Akhir
ini dapat menjadi sumbangan pemikiran yang bermanfaat bagi siapapun yang
membacanya. Aamiin.
Waalaikum’salam Wr. Wb.

Yogyakarta, 30 Agustus 2016

Sulistyo Pujiono
(20120130175)

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. ii
HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................. iii
HALAMAN MOTO ............................................................................................ iv
KATA PENGANTAR .......................................................................................... v

DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xvi
DAFTAR RUMUS ATAU PERSAMAAN .................................................... xviii
DAFTAR NOTASI ATAU SINGKATAN ...................................................... xix
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xxi
INTISARI .......................................................................................................... xxii
ABSTRACT ..................................................................................................... xxiii

BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ....................................................................................... 3
1.3. Batasan Masalah .......................................................................................... 4
1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian........................................................................................ 5

viii

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ......................................................................................... 6

2.2. Dasar Teori ................................................................................................. 8
2.2.1. Definisi Membran……… ................................................................... 8
2.2.2. Klasifikasi Membran ........................................................................... 9
2.2.3. Sistem Desain Filtrasi Pada Membran .............................................. 13
2.2.4. Membran Ultrafiltrasi ........................................................................ 15
2.2.5. Metode Pembuatan Membran ............................................................ 17
2.2.6. Material Membran Ultrafiltrasi.......................................................... 18
2.2.7. Polyethersulfone (PES)...................................................................... 20
2.2.8. Polyethylene Glycol (PEG) ................................................................ 21
2.2.9. N,N-Dimethylacetamide (DMAc) ...................................................... 23
2.2.10. Proses Pembuatan Membran ........................................................... 25
2.2.11. Media Gelatinisasi ........................................................................... 28
2.2.12. Pengujian Performa Membran ......................................................... 31
2.2.13. Karakterisasi Membran.................................................................... 34

BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Bahan Penelitian ........................................................................................ 41
3.2. Alat Penelitian ........................................................................................... 45
3.3. Diagram Alir Penelitian ............................................................................. 51
3.4. Diagram Alir Proses Pembuatan Membran ............................................... 53

3.5. Tahap Persiapan......................................................................................... 54
3.6. Proses Pembuatan Casting Solution PES ................................................. 54
3.7. Proses Pembuatan Media Gelatinisasi ....................................................... 55

ix

3.8. Proses Pembuatan Membran PES ............................................................. 55
3.9. Mengukur Ketebalan Hasil Membran PES ............................................... 57
3.10. Tahap Persiapan dan Perancangan Alat Mikrofilter................................ 57
3.11. Prosedur Pembuatan Mikrofilter ............................................................. 58
3.12. Proses Pembuatan Larutan NaCl ............................................................. 59
3.13. Proses Tes Difusi ..................................................................................... 59
3.14. Prosedur Tes Difusi ................................................................................. 63
3.15. Pengamatan Nilai Konduktivitas Larutan Dialisat Setelah Tes Difusi ... 67
3.16. Karakterisasi Permukaan Membran Menggunakan Scanning Electron
Microscopy (SEM) .................................................................................... 68
3.17. Prosedur Pengujian SEM......................................................................... 68
3.18. Pengamatan Water Contact Angle (WCA) .............................................. 70

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Fabrikasi Membran PES ........................................................................... 72
4.2. Ketebalan Membran PES .......................................................................... 73
4.3. Tes Difusi .................................................................................................. 75
4.4. Pengambilan Data dan Perhitungan Larutan NaCl yang Terserap............ 75
4.5. Perhitungan Koefisien Difusi .................................................................... 78
4.6. Morfologi Karakteristik Permukaan Membran PES ................................. 81
4.7. Efek Penambahan NMP Pada Morfologi Permukaan Membran PES ...... 83
4.8. Efek Konsentrasi NMP Media gelatinisasi Pada Morfologi Permukaan
Membran PES ........................................................................................... 86
4.9. Pengamatan Water Contact Angle (WCA) ............................................... 87

x

BAB VI PENUTUP
5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 92
5.2. Saran ........................................................................................................ 93
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 94
LAMPIRAN ........................................................................................................ 99

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Hubungan antara konsentrasi larutan PES dan koefisien filtrasi..... 6
Gambar 2.2. Proses kerja membran...................................................................... 8
Gambar 2.3. Penggolongan membran asimetris ................................................... 9
Gambar 2.4. Penggolongan membran simetris .................................................. 10
Gambar 2.5. Membran tak berpori ..................................................................... 11
Gambar 2.6. Membran berpori ........................................................................... 11
Gambar 2.7. Sistem desain filtrasi membran dead-end...................................... 14
Gambar 2.8. Sistem desain filtrasi membran cross-flow .................................... 14
Gambar 2.9. Proses filtrasi menggunakan membran berpori pada hemodialisis 16
Gambar 2.10. Struktur molekul PES yang Tersedia Secara Komersial ............... 20
Gambar 2.11. Tes difusi dengan metode yang berbeda ....................................... 32
Gambar 2.12. Prinsip kerja SEM .......................................................................... 35
Gambar 2.13. Hasil pengujian SEM ..................................................................... 36
Gambar 2.14. Ilustrasi WCA pada membran ....................................................... 38
Gambar 2.15. Profil tetes air dan WCA pada permukaan membran dengan
hidrofilisitas berbeda ..................................................................... 38
Gambar 2.16. Gambar WCA dari material ........................................................... 40

Gambar 3.1. PES MW 5200 Powder .................................................................... 41
Gambar 3.2. PEG MW 1000 ................................................................................. 42
Gambar 3.3. DMAc .............................................................................................. 42
Gambar 3.4. NMP ................................................................................................. 43
Gambar 3.5. PDMS ............................................................................................... 43
Gambar 3.6. NaCl (Natrium Chloride /Sodium Chloride) .................................... 44

xii

Gambar 3.7. Akuades ............................................................................................ 44
Gambar 3.8. Timbangan digital ............................................................................ 45
Gambar 3.9. Hair dryer Sanyo .............................................................................. 46
Gambar 3.10. HMS-79 Magnetic heated stirrer ................................................... 47
Gambar 3.11. Syringe pump SK-500II .................................................................. 47
Gambar 3.12. Dino – Lite AM4515 Digital Microscope ...................................... 49
Gambar 3.13. ECTester 11 OAKTON .................................................................. 49
Gambar 3.14. Mikrometer Sylvac ......................................................................... 50
Gambar 3.15. Diagram alir penelitian ................................................................... 51
Gambar 3.15. Diagram alir penelitian (lanjutan) .................................................. 52
Gambar 3.16. Diagram alir pembuatan membran PES ......................................... 53
Gambar 3.17. Media gelatinisasi dengan variasi NMP 0 %, 1%, 3%, 5%, 7% .... 55
Gambar 3.18. Kaca sebagai media glass slide ...................................................... 56
Gambar 3.19. Metode pembuatan membran ......................................................... 56
Gambar 3.20. Proses pengukuran ketebalan membran PES ................................. 57
Gambar 3.21. Desain structural mengadopsi maze-shaped .................................. 58
Gambar 3.22. Desain structural layer Gu .............................................................. 58
Gambar 3.23. Skema perakitan mikrofilter ........................................................... 58
Gambar 3.24. Pembuatan Larutan NaCl ............................................................... 59
Gambar 3.25. Skema tes difusi untuk menentukan koefisien difusi ..................... 61
Gambar 3.26. Skema tes difusi untuk menentukan water flux.............................. 62
Gambar 3.27. Mengatur flow rate pada syringe pump .......................................... 63
Gambar 3.28. Panel tombol syringe pump ............................................................ 64
Gambar 3.29. Skema tes difusi untuk mencari koefisien difusi ............................ 64
Gambar 3.30. Skema tes difusi untuk mencari water flux .................................... 65

xiii

Gambar 3.31. Botol penyimpanan larutan terdifusi .............................................. 66
Gambar 3.32. Botol penyimpanan larutan terdifusi (koefisien difusi).................. 67
Gambar 3.33. Pengukuran konduktivitas menggunakan conductivity meter ........ 67
Gambar 3.34. SEM JSM-7500F ............................................................................ 68
Gambar 3.35. Diagram Alir Pengujian SEM JSM-7500F .................................... 69
Gambar 3.36. Skema Percobaan WCA ................................................................. 71
Gambar 4.1. Pengukuran ketebalan (mm) memban PES pada masing – masing
media gelatinisasi ............................................................................. 73
Gambar 4.2. Grafik hubungan pengaruh media gelatinisasi terhadap ketebalan
membran PES .................................................................................. 74
Gambar 4.3. Grafik hubungan media gelatinisasi terhadap water flux membran
PES................................................................................................... 77
Gambar 4.4. Grafik hubungan media gelatinisasi terhadap koefisien difusi
membran PES .................................................................................. 79
Gambar 4.5. Hasil SEM membran PES 7 (NMP 7%) bagian lapisan permukaan
atas ................................................................................................... 82
Gambar 4.6. Hasil SEM membran PES 7 (NMP 7 %) bagian lapisan bawah ...... 82
Gambar 4.7. Hasil SEM membran PES 0 (NMP 0%)........................................... 84
Gambar 4.8. Hasil SEM membran PES 1 (NMP 1%)........................................... 84
Gambar 4.9. Hasil SEM membran PES 3 (NMP 3%)........................................... 85
Gambar 4.10. Hasil SEM membran PES 5 (NMP 5%)......................................... 85
Gambar 4.11. Hasil SEM membran PES 7 (NMP 7%)......................................... 86
Gambar 4.12. Pengamatan Water Contact Angle pada media gelatinisasi NMP 0
% ...................................................................................................... 87
Gambar 4.13. Pengamatan Water Contact Angle pada media gelatinisasi NMP 1
% ...................................................................................................... 88
Gambar 4.14. Pengamatan Water Contact Angle pada media gelatinisasi NMP 3
% ...................................................................................................... 88

xiv

Gambar 4.15. Pengamatan Water Contact Angle pada media gelatinisasi NMP 5
% ...................................................................................................... 89
Gambar 4.16. Pengamatan Water Contact Angle pada media gelatinisasi NMP 7
% ...................................................................................................... 89
Gambar 4.17. Grafik pengukuran WCA membran PES ....................................... 90

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Penggolongan diameter pori dan batas berat molekul yang dapat
dipisahkan oleh beberapa jenis membran ............................................. 13
Tabel 2.2. Penggolongan nilai fluks dan tekanan pada masing fungsi membran . 13
Tabel 2.3. Karakteristik tiap –tiap modul ............................................................. 15
Tabel 2.4 Karakteristik membran ultrafiltrasi ..................................................... 16
Tabel 2.5. Material Membran ............................................................................... 19
Tabel 2.6. Aplikasi PES ........................................................................................ 20
Tabel 2.7. Aplikasi Tipe PES Bubuk (powder)..................................................... 21
Tabel 2.8. Sifat –sifat fisika dan kimia PEG ......................................................... 23
Tabel 2. 9. Info produk DMAc.............................................................................. 24
Tabel 2.10. Sifat Fisik DMAc ............................................................................... 25
Tabel 2.11. Tabel 2.11. Rasio pencampuran dari PES/PEG/DMAc dan strukturnya
............................................................................................................ 26
Tabel 2.12. Kondisi persiapan dan performa dari membran ultrafitrasi asimetris 27
Tabel 2.13. Sifat fisika dan kimia air (H2O) ......................................................... 28
Tabel 2.14. Karakteristik fisik air pada temperatur tertentu ................................. 29
Tabel 2.15. Tabel 2.15. Sifat fisika dan kimia NMP............................................. 30
Tabel 2.16. Konsentrasi Urea, Na, K, Cl dalam defibrinated bovine blood dan
dialisat ................................................................................................ 31
Tabel 2.17. Nilai elektrolit sebelum dan sesudah tes difusi pada membran PES . 32
Tabel 2.18. Teknik Analisa yang paling terkenal untuk karakterisasi kimia fisik
membran ............................................................................................. 37
Tabel 2.19. Material membran polimerik dan energi permukaannya ................... 39
Tabel 2.20. Hasil pengujian WCA ........................................................................ 40

xvi

Tabel 2.21 Hasil pengujian WCA ......................................................................... 40
Tabel 3.1. Spesifikasi ACIS MN Series ............................................................... 45
Tabel 3.2. Spesifikasi syringe pump SK-500II ..................................................... 48
Tabel 3.3. Spesifikasi ECTester 11 OAKTON ..................................................... 50
Tabel 3.4. Rasio pencampuran larutan membran dan strukturnya (dalam satuan %
berat) ..................................................................................................... 54
Tabel 3.5. Rasio pencampuran NMP dan akuades sebagai media gelatinisasi ..... 55
Tabel 3.6. Alat dan Bahan tes difusi ..................................................................... 63
Tabel 4.1. Variasi konsentrasi media gelatinisasi ................................................. 73
Tabel 4.2. Pengambilan data dan perhitungan water flux ..................................... 78
Tabel 4.3. Data perhitungan untuk menentukan koefisien difusi.......................... 81

xvii

DAFTAR RUMUS ATAU PERSAMAAN

Persamaan 2.1. Water Flux (WF) .......................................................................... 33
Persamaan 2.2. Koefiseien Difusi ......................................................................... 34
Persamaan 3.1. Water Flux (WF) .......................................................................... 66
Persamaan 3.2. Koefiseien Difusi ........................................................................ 66

xviii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

PES

= Polyethersulfone

PEG

= Polyethylene glycol

DMAc

= N, N-Dimethylacetamide

NMP

= N-Methyl-2-pyrrolidone

PDMS

= Polydimethylsiloxane

MW

= Molecular Weight

NaCl

= Natrium Chloride

PP

= Polypropylene

PE

= Polyethylene

PVDF

= Polyvinylidene Fluoride

PTFE

= Polytetrafluoroethylene

EM

= Electron Microscopy

SEM

= Scanning Electron Microscope

TEM

= Transmission Electron Microscopy

WCA

= Water Contact Angle

APD

= Alat Pelindung Diri

WAK

= Wearable Artificial Kidney

WF

= Water Flux (mL/m2.jam.mmHg)

Q

= Volume permeat (mL)

xix

A

= Luas area difusi membran (m2)

t

= Waktu pengujian (jam)

P

= Tekanan pembuluh darah arteri (mmHg)

Dc

= Diffusion coefficient (mm2/detik)

Q

= Flow rate dari larutan NaCl (mL/menit)

H

= Ketebalan membran (µm)

A

= Luas area difusi membran (mm2)

CA

= Konsentrasi awal larutan NaCl (µS)

CA’

= Konsentrasi akhir larutan NaCl yang terserap (µS)

CB

= Konsentrasi awal larutan dialisat (µS)

CB’

= Konsentrasi akhir larutan dialisat yang terserap (µS)

xx

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1.1. Pengambilan data tes difusi untuk mencari water flux (Pengujian
ke-1) ............................................................................................. 100
Lampiran 1.2. Pengambilan data tes difusi untuk mencari water flux (Pengujian
ke-2) ............................................................................................. 101
Lampiran 1.3. Pengambilan data tes difusi untuk mencari water flux (Pengujian
ke-3) ............................................................................................. 102
Lampiran 1.4. Hasil perolehan water flux (fluks air) dengan luas area difusi (A)
0,000192 m2; waktu pengujian 90 menit; dan tekanan 75 mmHg
..................................................................................................... 103
Lampiran 1.5. Hasil perolehan diffusion coeficient (koefisien difusi) dengan laju
aliran 0,3 mL/menit; luas area difusi (A) 192 mm2; dan larutan
NaCl sebagai dialisat ................................................................... 104

xxi

INTISARI

Penelitian ini mengemukakan perkembangan membran dialisis yang
memiliki sifat permeabilitas terhadap air dan cocok digunakan untuk implan
sistem mikrodialisis tanpa cairan dialisis. Sistem mikrodialisis ini
menggabungkan antara alat penyaring mikro (mikrofilter) dengan membran
berpori yang terbuat dari polyethersulfone (PES). Kesederhanaan dari alat
penyaring mikro ini penting untuk diterapkapkan pada implan sistem dialisis,
dimana saat ini wearable artificial kidney (WAK) menimbulkan masalah pada
ukuran dan berat dari pompa dan tangki penyimpanan untuk cairan dialisis. Oleh
karena itu, penelitian ini berfokus pada pengembangan membran untuk
hemofiltrasi yang tidak memerlukan cairan dialisis tapi memiliki permeabilitas
tinggi. Peneliti telah melakukan dua modifikasi untuk meningkatkan permeabilitas
dari membran PES, yaitu pada casting solution dan media gelatinisasi. Rasio
konsentrasi yang digunakan pada casting solution merujuk pada penilitian
sebelumnya oleh To dkk, (2015). Sedangkan pada gelatinisasi media, peneliti
menggunakan pengaruh dari penambahan n-methyl-2-pyrrolidone (NMP) dalam
media gelatinisasi yang bervariasi. Hasil menunjukkan bahwa pada gelatinisasi
dalam NMP 7% memberikan pengaruh yang paling besar terhadap permeabilitas
dari membran PES. Dari hasil uji performa dengan melakukan tes difusi diperoleh
nilai fluks air sebesar 740,7 L/m2.jam.mmHg dan koefisien difusi mencapai 1,E01 (0,100) mm2/s. Pengamatan morfologi dengan SEM menunjukkan bahwa
ukuran pori – pori membran lebih besar dan distribusi pori yang merata, dimana
itu berarti bahwa porositas membran PES meningkat. Sedangkan pada
pengamatan water contact angle membran PES yang direndam dalam NMP 7%
memberikan nilai yang terkecil yaitu 43 sehingga dapat dikategorikan membran
PES tersebut bersifat hidrofilik. Dari hasil performa dan karakteristik morfologi
yang dihasilkan maka dapat disimpulkan bahwa konsentrasi perendaman NMP
7% dapat meningkatkan permeabilitas dari membran PES dengan melakukan
modifikasi pada casting solution dan media gelatinisasi.
Kata kunci : polyethersulfone, permeabilitas air, media gelatinisasi NMP,
hidrofilik

xxii

ABSTRACT

This research presents the development of water-permeable dialysis
membranes that are suitable for an implantable microdialysis system without
dialysis fluid. This microdialysis system integrates microfilter and nanoporous
filtering membrane made of polyethersulfone (PES). The simplicity of this
microfilter device is important to be applied in the implantable dialysis system, in
which current Wearable Artificial Kidney (WAK) emerges the problems on the
size and weight of the pumps and storage tanks for the dialysis fluid. Therefore,
this research focuses on developing membranes for hemofiltration that doesn’t
require dialysis fluid but its permeability is high. The researcher has conducted
two modifications to increase the permeability of PES membranes, that are on
casting solution and gelatinization media. The concentration ratio used on casting
solution refers to previous research from To et al. (2015). While on gelatinization
media, the researcher used the influence of n-methyl-2-pyrrolidone (NMP)
additional amout on the varying gelatinization media. The result revealed that the
gelatinization of 7 % NMP give the biggest influence on PES membranes
permeability. The result of the performance experiment by examining the diffusion
shows that the water flux of 740,7 L/m2.hour.mmHg and the diffusion coefficient
reaches 1,E-01 (0,100) mm2/s. The morphology monitoring with Scanning
Electron Microscopy (SEM) shows that the pores membrane is larger and the
pores distribution is spread evenly, in which it means that the PES membranes
porosity is increased. While the monitoring of PES membranes water contact
angle that submerged in 7 % of NMP shows the smaller value, that is 43 , so it
can be categorized that PES membranes are hydrophilic. Hence, by analyzing the
result of performance and morphology characteristic, it can be concluded that the
gelatinization concentration of 7 % NMP can increase the permeability of PES
membranes by modifying casting solution and gelatinization media.
Keyword :
hydrophilic

polyethersulfone,

water permeability,

xxiii

gelatinization media,

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah
Kejadian penyakit gagal ginjal di Indonesia semakin meningkat. Menurut
data statistik yang dihimpun oleh PERNEFRI (Perhimpunan Nefrologi Indonesia),
jumlah pasien gagal ginjal di Indonesia mencapai 70.000 orang dan hanya sekitar
13.000 pasien yang melakukan cuci darah atau hemodialisis (Suharjono, 2010).
Hemodialisis merupakan terapi pengganti ginjal yang dilakukan 2 sampai 3 kali
dalam seminggu dengan lama waktu mencapai 4 – 5 jam, yang bertujuan untuk
mengeluarkan sisa – sisa metabolisme protein dan mengoreksi ganguan
keseimbangan cairan dan elektrolit menggunakan membran atau dialyzer dengan
bantuan mesin hemodialisis (Black dan Hawks, 2005). Hal yang serupa
diungkapkan oleh (Nurani dan Mariyanti, 2013; Smeltzer dkk, 2002) Pasien harus
mengeluarkan biaya sangat besar yaitu Rp. 500.000 untuk satu kali cuci darah dan
pasien harus menjalaninya sepanjang hidup paling sedikit 3 kali seminggu dengan
lama terapi 3 sampai dengan 4 jam per kali terapi.
Selain itu, penggunaan mesin hemodialisis dianggap kurang efisien
karena ukurannya yang cukup besar sehingga hanya dapat dilakukan ditempat
tertentu atau tempat penyedia layanan hemodialisis seperti rumah sakit, klinik
kesehatan, atau dirumah pribadi. Salah satu metode yang dikemukakan oleh Yang
dkk (2002) bahwa sistem dialisis implan seperti penggunaan ginjal buatan akan
mengurangi frekuensi kunjungan ke rumah sakit dan secara drastis meningkatkan
kualitas hidup mereka. Salah satu komponen penting yang menentukan kinerja
dialisis adalah membran dialisis. Membran ini memungkinkan molekul yang lebih
kecil dari ukuran pori membran untuk menembus lapisan membran dan
menghalangi molekul yang lebih besar selama proses dialisis. Sebagian besar
sistem dialisis menggunakan polimer sebagai membran dialisis dalam dialyzer
karena properti nanoporous-nya. Polyethersulfone (PES) adalah salah satu

1

2

polimer yang secara luas digunakan sebagai membran dalam sistem dialisis
karena ukuran pori dan distribusinya mudah dikendalikan dengan mengubah
komposisi dari larutan. Sebelumnya, Prihandana dkk, (2012) telah membuat
membran yang terbuat dari PES menggunakan inversi fasa basah dan hasilnya
membran memiliki stabilitas mekanik tinggi yang cocok untuk sistem dialisis.
Mereka juga telah meningkatkan karakteristik compatibility darah membran PES
dengan menempatkan lapisan parylene (Prihandana dkk, 2012) dan lapisan
fluorinated diamond-like carbon (F-DLC) (Prihandana dkk, 2013) ke permukaan
membran PES. Tetapi kendala yang dihadapi adalah membran PES yang
dilakukan pada penelitian sebelumnya

tidak dapat digunakan untuk terapi

hemofiltrasi karena membran tersebut belum cukup memiliki permeabilitas yang
tinggi terhadap air (water permeability) (Gu dan Miki, 2007).
Oleh karena itu dalam penelitian ini, penulis akan fokus meneliti
permeabilitas dari membran PES dengan memodifikasi konsentrasi larutan cetak
PES (casting solution) dengan metode pencampuran PES, aditif, dan pelarut, serta
memodifikasi karakteristik permukaan dengan variasi pada media gelatinisasi.
PES dengan berat molekul 5200 memiliki kesesuaian yang tinggi terhadap
material-material tertentu dan mudah dalam proses pembuatannya. Tetapi PES
juga memiliki kelemahan yaitu bersifat hidrofobik (tidak suka air) sehingga akan
menyebabkan fouling (penyumbatan) pada membran dan berdampak pada
penurunan aliran dalam proses filtrasi. Oleh sebab itu polyethylene glycol (PEG)
dipilih sebagai aditif, berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh (Kim dan
Lee, 1998) PEG dapat berperan dalam pembentukan pori dan meningkatkan sifat
mekanik pada membran serta mengubah karakteristik PES menjadi hidrofilik
(suka air). Menurut Idris (2007) menemukan bahwa PEG yang berbeda berat
molekul menunjukkan pengaruh yang signifikan terhadap kinerja membran PES.
Penambahan

zat

pelarut

pada

casting

solution

menggunakan

N-

Dimethylacetamide (DMAc). DMAc adalah salah satu pelarut polar organik yang
telah umum digunakan di industri kimia dan memiliki sifat larut yang hampir
sama dengan PES. Salah satu metode untuk membuat membran adalah dengan
penambahan aditif atau disebut metode inversi fasa, metode ini memiliki

3

kelebihan mampu menghasilkan membran dengan lapisan yang rapat dan sangat
tipis.
Untuk proses gelatinisasi menggunakan bahan n-methyl-2-pyrrolidone
(NMP) dan akuades, NMP dipilih karena kuat dan mudah larut dalam air, serta
memiliki stabilitas kimia dan termal yang tinggi pada semua temperatur air.
Media gelatinisasi akan divariasikan untuk mengetahui pengaruh pada masing masing konsentrasi media gelatinisasi yang berbeda terhadap karakteristik
membran PES. Ada 5 variasi media gelatin dalam 300 mL larutan akuades yaitu
NMP 1%, 3%, 5%, 7% dan akuades tanpa NMP (0%). Larutan natrium chloride
(NaCl) yang digunakan sebagai molekul nano pengganti darah untuk menguji
karakterisik permeabilitas membran dalam tes difusi.
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah memiliki membran
PES dengan permeabilitas air yang tinggi untuk diterapkan pada sistem
hemofiltrasi dengan melakukan modifikasi pada konsentrasi dari PES, aditif dan
pelarut pada casting solution dan modifikasi pada media gelatinisasi sebagai
upaya meningkatkan nilai permeabilitas membran.

1.2. Rumusan Masalah
Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana tahapan dalam pembuatan membran dengan menggunakan PES
molecular weight (MW) 5200 dan menggunakan wet-phase inversion
method (metode inversi fasa basah) dengan mencampurkan PEG sebagai zat
aditif dan DMAc sebagai pelarut ?
2. Bagaimana tahapan yang dilakukan dalam pembuatan media gelatinisasi
menggunakan variasi pencampuran antara konsentrasi NMP (0%, 1%,3%
,5%, 7%) dan akuades ?
3. Bagaimana pengaruh media gelatinisasi terhadap performa membran PES
dengan melakukan tes difusi untuk mengetahui permeabilitas air
menggunakan larutan NaCl ?

4

4. Bagaimana hasil pengamatan terhadap karakteristik morfologi dari
membran PES berdasarkan uji scanning electron microscopy (SEM) pada
masing – masing variasi media gelatinisasi ?
5. Apakah membran termasuk dalam hidrofilik atau hidrofobik dengan
melakukan pengamatan water contact angle (WCA) pada permukaan
membran ?

1.3. Batasan Masalah
Batasan Masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bahan polimer pembuatan membran berupa serbuk PES MW 5200
2. Pembuatan casting solution menggunakan metode inversi fasa basah
3. Pada variasi media gelatinisasi terdapat lima variasi dengan menggunakan
campuran NMP 1% ,3%, 5%,7% dan akuades tanpa campuran NMP (0%),
kemudian dilarutkan dalam akuades
4. Larutan yang digunakan pada tes difusi menggunakan larutan NaCl sebagai
pengganti molekul nano yang akan didifusikan
5. Tes difusi menggunakan mikrofilter dengan desain mengadopsi maze
shaped
6. Penelitian ini tidak membahas reaksi kimia yang terjadi selama proses
pencampuran polimer, aditif dan pelarut serta media gelatinisasi.

1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui tahapan proses pembuatan membran menggunakan
metode inversi fasa basah dengan pencampuran bahan yaitu zat terlarut,
pelarut dan adiktif
2. Untuk mengetahui tahapan proses pembuatan media gelatinisasi dengan
variasi pencampuran antara konsentrasi NMP (0%, 1%, 3%, 5%, 7%) dan
akuades
3. Untuk mengetahui pengaruh media gelatinisasi terhadap performa
permeabilitas membran setelah melakukan tes difusi

5

4. Untuk mengetahui pengaruh media gelatinisasi terhadap karakteristik
morfologi membran berdasarkan uji SEM
5. Untuk mengetahui karakteristik pada permukaan membran termasuk dalam
hidrofilik atau hidrofobik berdasarkan pengamatan WCA.

1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat Penelitian ini adalah :
1. Hasil penelitian ini dapat memperluas pengetahuan pembaca tentang potensi
teknologi membran dalam aplikasi hemodialisis, pemurnian air limbah
industri maupun medis
2. Dapat mengetahui pembuatan membran dengan metode inversi fasa basah
dan media gelatinisasi
3. Dapat mengetahui efek dari konsentrasi NMP terhadap performa membran
PES pada uji difusi dan water flux (WF)
4. Dapat mengetahui efek dari konsentrasi NMP terhadap morfologi
permukaan membran PES pada uji SEM dan WCA
5. Dapat mengetahui perkembangan alat penyaring mikro (microfilter) yang
digunakan untuk sistem dialisis
6. Hasil dari penelitian ini berpotensi digunakan dalam perkembangan
wearable artificial kidney (WAK) khususnya pada komposisi pembentukan
membran PES yang memiliki permeabilitas tinggi.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka
Membran PES merupakan salah satu jenis material polimer pembuat
membran yang digunakan untuk tujuan pemisahan dan penyaringan. Membran
PES memiliki karakteristik sifat kimia dan stabilitas termal yang baik dan dapat
dibuat pada suhu ruangan. Selain itu, membran PES tahan terhadap metode
sterilisasi, termasuk gas epoxy etana, uap, dan -ray, serta sangat permeabel untuk
mendifusikan protein dengan berat molekul yang rendah sehingga mudah
diterapkan sebagai membran hemodialisis (Su dkk, 2011). Beberapa peneliti telah
mengkaji membran PES pada aplikasi biomedis untuk membuat organ buatan, dan
sebagian besar dalam bidang alat-alat kesehatan, membran PES digunakan untuk
tujuan pemurnian darah seperti : hemodialisis, hemodiafiltrasi, hemofiltrasi
(Tullis, 2002 ; Werner, 1995). Berdasarkan hasil penelitian (To dkk, 2015)
mengenai permeabilitas air dari membran PES, hubungan antara konsentrasi
larutan PES dan koefisien filtrasi ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Hubungan antara konsentrasi larutan PES dan koefisien filtrasi (To
dkk, 2015)

6

7

Berdasarkan garis target (target line) yang terdapat di gambar, nilai yang
diperoleh dari seorang dokter memenuhi persyaratan untuk pengobatan
hemofiltrasi manusia. Membran PES terbentuk dari casting solution dengan
konsentrasi PES 17,5 gram memiliki koefisien filtrasi tertinggi di antara semua
membran. Hal ini mempengaruhi nilai permeabilitas air lebih tinggi dari nilai
target dan secara eksperimen membuktikan konsentrasi ini memiliki kekuatan
mekanikal yang cukup (To dkk, 2015). Akan tetapi material polimer PES bersifat
hidrofobik yang menyebabkan adanya penyumbatan. Teknik yang dapat
diterapkan untuk mengatasi penyumbatan adalah dengan penambahan zat aditif.
PEG adalah zat aditif yang paling sering digunakan dalam metode pemisahan
fasa dan dapat merubah sifat material polimer menjadi hidrofilik. Membran yang
dibentuk oleh PEG dengan masa molar yang besar memiliki permeabilitas air
yang tinggi dan pori – pori yang lebih besar (Chakrabarty dkk, 2008).
Perbandingan antara konsentrasi larutan PES dengan PEG sebagai aditif
berpengaruh terhadap nilai permeabilitas air. Seperti yang dipublikasikan oleh
Chong dkk, (2012) pada penelitian sebelumnya (dalam To dkk, 2015)
memaparkan konsentrasi PEG yang lebih sedikit pada membran dengan
konsentrasi PES yang rendah maka akan menghasilkan membran dengan lebih
sedikit pori. Oleh karena itu, permeabilitas air akan meningkat sesuai dengan
besarnya konsentrasi PES. Untuk meningkatkan porositas membran PES,
memodifikasi media gelatinisasi adalah yang paling sering digunakan dalam
penelitian. Ghosh dkk, (2009) menemukan bahwa menambahkan 3% konsentrasi
NMP ke dalam air sebagai media gelatinisasi dapat meningkatkan permeabilitas
lebih dari 25 %.
Pada penelitian ini, untuk meningkatkan permeabilitas dari membran
PES akan dilakukan modifikasi pada konsentrasi casting solution dengan
mengacu pada tinjauan pustaka, yaitu PES 17,5 gram, PEG 14,5 gram, dan DMAc
68 gram. Dan sebagai upaya untuk meningkatkan porositas membran PES maka
dilakukan modifikasi pada media gelatinisasi dengan menambahkan NMP ke
dalam akuades dan divariasikan seperti 1%, 3%, 5%, 7% dan akuades tanpa NMP

8

(0%). Variasi ini dipilih karena pada penelitian sebelumnya penambahan NMP
berjarak antara kisaran 1 – 10 %.
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Definisi Membran
Membran didefinisikan sebagai suatu media berpori, berbentuk film tipis,
bersifat semipermeable yang berfungsi untuk memisahkan partikel dengan ukuran
molekuler (spesi) dalam suatu sistem larutan. Spesi yang memiliki ukuran yang
lebih besar dari pori membran akan tertahan sedangkan spesi dengan ukuran yang
lebih kecil dari pori membran akan lolos menembus pori membran (Kesting,
1993). Proses pemisahan dengan membran dapat terjadi karena adanya perbedaan
ukuran pori, bentuk, serta struktur kimianya. Membran tersebut disebut sebagai
membran semipermiable, artinya dapat menahan spesi tertentu, tetapi dapat
melewatkan spesi yang lainnya. Fasa campuran yang akan dipisahkan disebut
umpan (feed), hasil pemisahan disebut sebagai permeat (Heru pratomo, 2003).
Skema pemisahan pada membran dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Membran

C

C

H

H

H
C

C

H

C
H

C

H

C
H
A

C
B

A

H
B

Gambar 2.2. Proses kerja membran (material A pindah ke B)
(Mulder, 1996)

9

2.2.2. Klasifikasi Membran
Membran

yang

digunakan

dalam

pemisahan

molekul

dapat

diklasifikasikan berdasarkan morfologi, kerapatan pori, fungsi, bentuknya dan
sistem desain filtrasi.
2.2.2.1. Berdasarkan Morfologinya
Dilihat dari morfologinya, membran dapat digolongkan dalam dua bagian
yaitu :
a. Membran Asimetrik atau Membran Anisotropik
Membran asimetrik merupakan membran yang mempunyai struktur
dan pori yang heterogen. Membran ini meng-kombinasikan selektivitas tinggi
dari membran rapat dengan laju permeasi tinggi dari membran tipis sehingga
membran asimetris terdiri dari dua lapisan. Lapisan pertama merupakan lapisan
kulit yang tipis dan rapat dengan ketebalan 0,1 – 0,5 µm. Lapisan kedua adalah
lapisan pendukung yang lebih tebal dan memiliki ukuran pori lebih besar
dengan ketebalan 50 -150 µm (Mulder, 1996). Kedua lapisan dapat dibentuk
dalam satu kesatuan ataupun terpisah. Selektivitas pemisahan dan laju permasi
membran ditentukan oleh lapisan permukaan membran sedangkan lapisan
pendukung bertindak sebagai pemberi kekuatan mekanik. Tingginya fluks yang
dihasilkan menyebabkan hampir semua proses komersial menggunakan jenis
membran ini (Baker, 2004). Penggolongan membran dapat dilihat pada
Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Penggolongan membran asimetris (Baker, 2004)

10

b. Membran Simetris atau Membran Isotropik
Membran simetris merupakan membran yang memiliki struktur pori
homogen dengan ukuran pori yang relatif sama pada kedua sisi membran.
Ketebalan membran simetris, baik yang berpori atau tidak adalah sekitar 100200 µm (Mulder, 1996). Membran simestris dapat dibagi menjadi tiga macam,
yaitu membran rapat, membran mikropori, dan membran bermuatan (Baker,
2004). Perbedaan diantara ketiga membran tersebut, digambarkan pada
Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Penggolongan membran simetris (Baker, 2004)

2.2.2.2. Berdasarkan kerapatan pori
Dilihat kerapatan porinya, membran dapat dibedakan dalam dua bagian
yaitu :
a. Membran rapat (Membran tak berpori)
Membran rapat ini mempunyai kulit yang rapat dan berupa lapisan
tipis dengan ukuran pori dari 0,001 µm dengan kerapatan lebih rendah.
Membran ini sering digunakan untuk memisahkan campuran yang memiliki
molekul-molekul berukuran kecil dan berat molekul rendah, sebagai contoh
untuk pemisahan gas dan pervaporasi. Permeabilitas dan permselektifitas
membran ini ditentukan oleh sifat serta tipe polimer yang digunakan (Mulder,
1996). Berikut ditunjukkan pada Gambar 2.5. membran rapat :

11

Gambar 2.5. Membran tak berpori (Mulder, 1996)
b. Membran berpori
Membran ini mempunyai ukuran lebih besar dari 0,001 µm dan
kerapatan pori yang lebih tinggi. Berdasarkan diameter pori, membran berpori
dibagi menjadi tiga, yaitu makropori (diameter pori > 50 nm), mesopori (2 nm
< diameter pori < 50 nm), dan mikropori (diameter pori < 2 nm). Membran
berpori ini sering digunakan untuk proses ultrafiltrasi, mikrofiltrasi,
hiperfiltrasi. Selektifitas membran ini ditentukan oleh ukuran pori dan
pengaruh bahan polimer (Mulder, 1996). Berikut ditunjukkan pada Gambar
2.6 :

Gambar 2.6. Membran berpori (Mulder, 1996)

2.2.2.3. Berdasarkan fungsinya
Menurut Wenten (1995) proses pemisahan dengan membran dapat
terjadi karena adanya gaya dorongan (∆P) yang mengakibatkan adanya
perpindahan massa melalui membran. Berdasarkan fungsinya membran dibagi
menjadi empat macam, yaitu:

12

a. Reverse Osmosis
Reverse osmosis merupakan proses perpindahan pelarut dengan gaya
dorong perbedaan tekanan, dimana beda tekanan yang digunakan harus lebih
besar dari beda tekanan osmosis. Ukuran pori pada proses osmosa balik antara
1-20 µm dan berat molekul antara 100-1000 dalton. Dengan adanya
pengembangan membran asimetris proses osmosis balik menjadi sempurna,
terutama digunakan untuk memproduksi air tawar dari air laut.
b. Ultrafiltrasi
Ultrafiltrasi mempunyai dasar kerja yang sama dengan osmosa balik,
tetapi berbeda dengan ukuran porinya. Untuk ultrafiltrasi ukuran diameter pori
yang digunakan yaitu 0,01-0,1 µm dengan berat molekul solut antara 1000500.000 dalton. Proses pemisahannya ukuran molekul yang lebih kecil dari
diameter pori akan menembus membran, sedangkan ukuran molekul yang lebih
besar akan tertahan oleh membran.
c. Mikrofiltrasi
Milkrofiltrasi mempunyai prinsip kerja yang sama dengan ultrafiltrasi,
hanya berbeda pada ukuran molekul yang akan dipisahkan. Pada mikrofiltrasi
ukuran molekul yang akan dipisahkan 500-300.000 dalton, dengan berat
molekul solut dapat mencapai 500.000 dalton, karena itu proses mikrofiltrasi
sering digunakan untuk menahan partikel-partikel dalam larutan suspensi.
d. Dialisa
Dialisa merupakan proses perpindahan molekul (zat terlarut) dari
suatu cairan ke cairan lain melalui membran yang diakibatkan adanya
perbedaan potensial kimia dari larutan. Membran dialisa berfungsi untuk
memisahkan larutan koloid yang mengandung elektrolit dengan berat molekul
kecil. Proses secara dialisa sering digunakan untuk pencucian darah pada
penderita penyakit ginjal.
Penggolongan jenis membran berdasarkan ukuran pori dan batas berat
molekul dapat dibedakan seperti pada Tabel 2.1. dan penggolongan nilai fluks
dan tekanan membran dapat dilihat pada Tabel 2.2.

13

Tabel 2.1. Penggolongan diameter pori dan batas berat molekul yang dapat
dipisahkan oleh beberapa jenis membran
Berat Molekul
Tipe Filtrasi
Ukuran Partikel
(Dalton)
Mikro Filtrasi

≥ 0,1µm

≥ 500.000

Ultra Filtrasi

0,01 – 0,1 µm

1000 – 500.000

Nano Filtrasi

0,001 – 0,01 µm

100 - 1000

Reverse Osmosis

≤ 0,001 µm

≤ 100

(Said, 2009)
Tabel 2.2. Penggolongan nilai fluks dan tekanan pada masing fungsi membran
Proses
Membran

Tekanan
(bar)

Fluks
(L/m2h bar)

Rejeksi
larutan
garam

MWCO
(Molecular
Weight Cut
Off)

Mikrofiltrasi

0,1-2(50

sangat kecil

sangat besar

Ultrafiltrasi

1-5

10-50

1000

Nanofiltrasi
Osmosa
Balik

5-20

1,4-12

10-80%

200-1000

10-100

0,05-1,4

90%

50

(Baker, 2004 ; Mulder, 1996)

2.2.3. Sistem Desain Filtrasi Pada Membran
Dua jenis sistem desain membran filtrasi yang sering digunakan adalah
sistem filtrasi dead-end dan sistem filtrasi cross -flow (Baker, 2004; Mulder,
1996).
a. Sistem Dead-end
Sistem dead-end adalah sistem desain yang paling sederhana dengan
biaya operasional murah. Larutan dialisat diberi gaya dorong tekanan untuk
melewati membran dengan arah tegak lurus terhadap membran. Namun,
kelemahan proses ini adalah dapat meningkatkan konsentrasi rejeksi komponen
dalam larutan dialisat dan menyebabkan kualitas permeat semakin menurun.
Hal ini disebabkan terjadinya penyumbatan yang sangat tinggi karena

14

terbentuk cake atau lapisan partikel di permukaan membran. Ketebalan cake
akan terus meningkat sehingga nilai fluks menurun. Sistem ini masih sering
digunakan dalam proses pemisahan mikrofiltrasi, seperti pada bidang farmasi
dan medis. Skema dead-end terlihat pada Gambar 2.7.

Permeat
Gambar 2.7. Sistem desain filtrasi membran dead-end (Baker, 2004)
b. Sistem Cross-flow
Sistem cross-flow merupakan sistem desain yang kompleks dan
memerlukan biaya operasional lebih tinggi dari sistem dead-end. Namun
pilihan sistem desain membran f