Proses Filtrasi dengan Membran

Kecepatan aliran permeat akan semakin kecil dengan semakin dekatnya dengan dinding pori membran dan mencapai nilai nol ketika pada permukaan dinding pori membran. Adanya bentuk profil kecepatan aliran permeat yang demikian disebabkan oleh gaya gesek antara dinding pori membran dengan komponen molekul penyusun zat cair Singh dan Heldman 1984. Besarnya nilai koefisien gaya gesek tersebut dinyatakan sebagai viskositas η. Jika fluks permeat J didefinisikan sebagai jumlah volume cairan yang melewati membran per satuan luas permukaan membran dan satuan waktu, model Hagen-Poiseuille memprediksi besarnya nilai fluks permeat tersebut seperti yang disajikan dalam persamaaan 1 Keterangan : J = Fluks permeat m s -1 = Porositas membran R = Jari-jari pori membran m ΔP = Selisih tekanan dalam membran dengan luar membran Pa η = Viskositas cairan yang melewati pori membran Pa s ΔX = Ketebalan membran m Asumsi-asumsi yang dibuat dalam model tersebut adalah Cheryan 1998: 1. Aliran yang melalui pori bersifat laminar bilangan Renold kurang dari 2100. 2. Densitas konstan 3. Aliran independen terhadap waktu 4. Fluida bersifat Newtonian Berdasarkan model tersebut terlihat bahwa fluks berbanding lurus dengan tekanan dan berbanding terbalik dengan viskositas bahan yang dipisahkan, hal ini berarti semakin tinggi tekanan operasi yang digunakan maka fluks yang dihasilkan akan semakin tinggi juga. 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 1 R 2 ΔP J = 8 η ΔX tahanan membran internal Pa s m -1 , dan hubungan Rm = 1K dan harga Rm dinyatakan dengan persamaan 2 sebagai berikut : Maka melalui substitusi nilai Rm pada persamaan fluks persamaan 1 akan diperoleh persamaan persamaan 3: Nilai fluks juga dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi dari koefisien permeabilitas dan tekanan transmembran dengan persamaan 4 sebagai berikut:

2.7 Fouling dan Polarisasi Konsentrasi

Masalah utama dalam proses filtrasi dengan membran adalah menurunnya fluks selama proses filtrasi berlangsung. Secara umum dua faktor yang menyebabkan menurunnya fluks adalah fouling dan polarisasi konsentrasi.

2.7.1 Fouling

Fouling merupakan perubahan yang bersifat ireversibel yang disebabkan oleh interaksi secara fisik dan kimia antara membran dan partikel yang terdapat dalam larutan yang dipisahkan. Menurut Gould et al. 2004, fouling pada membran dapat terjadi pada 3 lokasi yaitu didekat, pada, atau dalam membran yang berupa penyumbatan pori pore blocking, pembentukan lapisan cake dan penyumbatan pori membran bagian dalam atau interior pore fouling Gambar 9. ΔP J = η Rm 3 J = K. ΔP 4 8 ΔX Rm = R 2 2 Gambar 9 Lokasi terjadinya fouling pada membran Paulson 1995 electrochemical adsorption pore plugging impingement Cake Layer Interior Pore Fouling Pore Blockage