Teknologi dan Proses teknologi Membran
TEKNOLOGI DAN PROSES MEMBRAN
“TWO PHASE FLOW IN MEMBRANE PROCESSES: A TECHNOLOGY
WITH A FUTURE”
Tenaga Pendorong, Jenis Membran yang Dipakai, dan Contoh
Aplikasinya di Bidang Teknik Biosistem
Dosen Pengampu :
Yusuf Wibisono, STP, M.Sc., Ph.D
Disusun Oleh :
Amalia Shinta Dewi
NIM. 125100601111014
JURUSAN KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2015
Table 1. Membrane processes in aqueos applications
1. Microfiltration / MF
Mikrofiltrasi merupakan suatu proses filtrasi yang menggunakan tipe membran simetrik
berpori dengan ukuran pori-pori 0,1-10 µm. Proses mikrofiltrasi menggunakan tenaga
pendorong berupa tekanan hidrostatik paling kecil yakni 0,05-0,2 MPa, dan dengan fluks
permeasi yang tinggi. Tenaga pendorong untuk proses mikrofiltrasi adalah perbedaan
tekanan yang melewati membran dan membentuk filter cake, yang mana perbedaan tekanan
tadi mendorong filtrat melewati filter cake dan membran. Mekanisme transport yang terjadi
adalah sieving (size exclusion). Sieving diartikan sebagai proses pengayakan atau
penyaringan berdasarkan ukuran partikel yang akan dilewatkan. Salah satu keterbatasan
penggunaan membran mikrofiltrasi adalah fouling pada membran yang disebabkan karena
deposisi dan adsorpsi solut atau suspended particles.
Keuntungan menggunakan membran separasi dengan mikrofiltrasi yaitu karena
operasionalnya tanpa ada perubahan fase, konsumsi energi yang relatif rendah, dan
kemampuannya untuk beroperasi pada suhu lingkungan. Salah satu kunci pengukuran
performansi proses mikrofiltrasi adalah fluks dari filtrat (permeat), didefinisikan sebagai
kecepatan aliran filtrat per unit area membran. Riset menunjukkan bahwa parameter ini
adalah fungsi kompleks dari kondisi pengoperasian (tekanan, kecepatan crossflow), sifat
membran, geometri modul, dan sifat umpan (konsentrasi, pH, dsb).
Aplikasi penggunaan membran mikrofiltrasi antara lain pemurnian air, sterilisasi, dan
proses konsentrat. Selain itu, mikrofiltrasi diaplikasikan dalam pengolahan air limbah, proses
klarifikasi minuman (seperti jus buah, wine, dan bir), continous product removal dan cell
recycle
selama
fermentasi
dan
proses
downstream
dari
broth
fermentasi,
dan
plasmapheresis (pemisahan kontinyu darah dari sel plasma). Material yang dapat
dihilangkan oleh mikrofiltrasi diantaranya pasir, endapan lumpur, tanah liat, alga, dan
beberapa spesies bakteri, tetapi tidak bisa untuk virus. Namun, jika dikombinasikan dengan
disinfeksi, mikrofiltrasi dapat mengatasi mikroorganisme di air.
Dalam sebuah penelitian, salah satu proses pemisahan membran mikrofiltrasi dapat
diaplikasikan pada proses pengolahan susu sapi segar sebagai suatu proses pateurisasi
sehingga mampu mempertahankan karakteristik khasnya seperti nilai gizi pada susu.
Analisis dari hasil mikrofiltrasi ini adalah kandungan lemak, protein, jumlah mikroorganisme,
dan kadar air di dalam susu sapi yang terkandung dalam permeat. Hasil dari proses
mikrofiltrasi diperoleh susu dengan kadar lemak yang lebih rendah, kadar protein yang lebih
tinggi, dan jumlah mikroorganisme yang minimal. Susu terbaik yang dihasilkan dari penelitian
tersebut diperoleh pada kondisi mikrofiltrasi dengan beda tekan 4 bar dengan komposisi
kandungan gizi pada susu yang memiliki kadar lemak yang tidak terlalu tinggi.
2. Ultrafiltration / UF
Ultrafiltrasi merupakan suatu proses pemisahan dengan membran yang menggunakan
tipe membran asimetrik berpori dengan pori-pori berukuran 2-10 nm. Tenaga pendorong
yang digunakan sama dengan mikrofiltrasi yakni tekanan hidrostatik namun dengan besar
tekanan yang lebih kecil yaitu 0,1-0,5 MPa. Mekanisme transport utama yang digunakan
dalam ultrafiltrasi adalah sieving atau pemisahan berdasarkan ukuran partikel, tetapi
interaksi fisikokimia antara solut dan membran, dan kondisi pengoperasiannya dapat
mempengaruhi proses secara signifikan. Ultrafiltrasi digunakan untuk memisahkan molekul
besar dari solven, memisahkan molekul besar dari molekul yang lebih kecil. Komponen yang
dapat
dipisahkan
dengan
ultrafiltrasi
antara
lain
bakteri,
koloid,
dan
substansi
makromolekuler lainnya, MWCO 5000-500000.
Membran ultrafiltrasi dapat menahan solut makromolekul. Retensi solut ditentukan oleh
ukuran solut. Namun, faktor lain seperti interaksi solut-solut dan solut-membran dapat
mempengaruhi retensi solut. Ultrafiltrasi biasanya dioperasikan dalam mode cross-flow
dimana umpan mengalir secara paralel. Tekanan transmembran pada ultrafiltrasi dihasilkan
dengan menekan sisi umpan (feed side) dengan suatu katup pada retentate line. Tekanan
transmembran juga dapat dihasilkan oleh tekanan negatif, dengan kata lain menyediakan
pompa pada sisi permeat yang menarik permeat dengan cara pengisapan (suction). Opsi
pertama lebih dilakukan dalam ultrafiltrasi dengan tekanan konstan sedangkan opsi kedua
digunakan untuk ultrafiltrasi dengan fluks konstan.
Tekanan transmembran dalam ultrafiltrasi cross-flow diberikan sebagai berikut :
Dimana
= tekanan inlet pada sisi umpan (Pa)
= tekanan oulet pada sisi umpan (Pa)
= tekanan pada sisi permeat (Pa)
Proses membran ultrafiltrasi umumnya digunakan untuk pemisahan campuran molekul.
Selain itu, ultrafiltrasi juga digunakan untuk mengetahui konsentrasi solut, purifikasi solven,
fraksinasi solut, serta klarifikasi yang mana klarifikasi dengan ultrafiltrasi sangat menarik
karena produk yang berhasil dilewatkan tinggi (high throughput), biaya proses yang rendah
dan scale-up mudah. Ultrafiltrasi saat ini secara luas digunakan untuk proses obat-obatan
therapeutic, enzim, hormon, vaksin, produk darah dan antibodi. Tetapi, ultrafiltrasi pada
dasarnya digunakan untuk hal di bawah ini :
a) Purifikasi protein dan asam nukleat.
b) Konsentrasi makromolekul.
c) Desalting atau penghilangan garam atau senyawa molekuler ringan lainnya dari larutan
makromolekul.
d) Penghilangan virus dari produk therapeutic.
Aplikasi lain dari ultrafiltrasi ditunjukkan dengan beberapa penelitian misalnya penelitian
pada pemisahan konjak glukomanan menggunakan membran ultrafiltrasi, yang mana
glukomanan ini merupakan polisakarida dari jenis hemiselulosa yang terdiri dari ikatan rantai
galaktosa, glukosa, dan manosa. Pada penelitian tersebut digunakan membran ultrafiltrasi
poly eter sulfon dengan ukuran pori-pori 20 kda. Ada juga penelitian lain yang meneliti
kemampuan membran ultrafiltrasi dari khitosan untuk pemisahan zat warna Rhodamin B.
Keuntungan utama dari
proses membran ultrafiltrasi low-pressure dibandingkan dengan
proses klarifikasi secara konvensional dan disinfeksi (post-chlorination) antara lain tidak
memerlukan bahan kimia (koagulan, disinfeksi, penyesuain pH), kualitas konstan dari treated
water menurut penghilangan partikel dan mikrobia, kepadatan proses dan plant, dan
automasi sederhana.
3. Diafiltration / Diafiltrasi
Diafiltrasi merupakan suatu proses filtrasi dimana larutan dilakukan recycle secara
kontinyu melewati peralatan membran filtrasi sehingga aliran proses yang mengandung
permeating species dapat dihilangkan. Pelarut baru ditambahkan pada bejana sehingga
konten reaktor bebas dari membrane-permeating species di bawah periode waktu. Tipe
membran yang digunakan untuk proses diafiltrasi adalah membran asimetrik berpori dengan
besar pori-pori sama dengan ultrafiltrasi yakni 2-10 nm. Tenaga pendorong yang digunakan
adalah tekanan hidrostatik dengan besar tekanan yang digunakan sama dengan ultrafiltrasi
yaitu 0,1-0,5 MPa. Mekanisme transport yang digunakan adalah prinsip sieving dan dialisis.
Proses diafiltrasi disebut sebagai teknik membran ultrafiltrasi untuk menghilangkan,
menggantikan, atau mengurangi konsentrasi garam, atau pelarut dari larutan berisi protein,
peptida, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Dalam proses diafiltrasi, air bersih (pelarut
baru) ditambahkan pada solid yang pekat, dan permeat dihilangkan dari sistem. Diafiltrasi
berangsur-angsur memperbaiki pemisahan antara retained dan permeable species. Aplikasi
diafiltrasi secara umum diantaranya untuk proses purifikasi campuran molekul, serta sebagai
ginjal buatan. Dalam bidang bioproses, diafiltrasi digunakan dalam proses desalting dan
buffer exchange. Dengan penerapan diafiltrasi, penghilangan garam atau solven dapat
dilakukan dengan cepat. Keuntungan lainnya menggunakan diafiltrasi yaitu konsentrasi
sampel ada dalam satu sistem, meminimalisir kontaminasi dan kehilangan sampel. Di
penelitian lain disebutkan bahwa diafiltrasi diaplikasikan sebagai proses TFF (Tangential
Flow Filtration) yang dapat dilakukan dalam kombinasi dengan berbagai kategori pemisahan
untuk meningkatkan baik hasil produk atau kemurnian. Proses TFF dengan diafiltrasi
digunakan untuk konsentrasi protein.
4. Reverse Osmosis / RO
Reverse osmosis merupakan suatu teknologi membran yang digunakan untuk
menghilangkan kontaminan dari air dengan cara menekan air di bawah tekanan melalui
membran semi permeabel. Tipe membran yang digunakan dalam RO adalah tipe
asymmetric skin-type solution membrane. Tenaga pendorong yang digunakan pada proses
RO sama seperti mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, dan diafiltrasi, yakni tekanan hidrostatik dengan
tekanan yang terbesar yaitu 1-10 MPa. Gradien tekanan yang melalui membran harus lebih
besar dari tekanan osmotik (
). Mekanisme transport pada RO adalah
dengan pelarutan (solution) dan difusi.
Yang dimaksud dengan osmosis adalah suatu fenomena yang terjadi secara alami,
dimana suatu larutan garam yang lemah akan berpindah menuju ke larutan garam yang
kuat. Contoh dari proses osmosis adalah ketika akar tanaman mengabsorpsi air dari tanah,
dan ginjal mengabsorbsi air dari darah. Proses osmosis terjadi secara alami tanpa adanya
energi, dan jika ingin dilakukan reverse pada proses osmosis maka diperlukan energi ke
larutan garam kuat, yakni dengan memberi tekanan. Gambaran proses osmosis normal dan
reverse osmosis dapat dilihat pada gambar di bawah.
Aplikasi reverse osmosis secara umum adalah untuk proses desalinasi atau
penghilangan garam dari air laut dan air payau. RO memiliki kapabilitas untuk
menghilangkan hingga 99%+ garam terlarut (ion), partikel, koloid, bahan organik, bakteri,
dan pyrogens dari air (meskipun tidak bisa 100% menghilangkan bakteri dan virus).
Membran RO me-reject kontaminan berdasarkan ukuran dan muatan. Kontaminan yang
memiliki berat molekul lebih besar dari 200 dapat direject dengan baik oleh sistem RO.
Demikian pula kontaminan yang memilii muatan yang lebih besar tidak dapat melewati
membran RO. Contohnya, ion sodium hanya memiliki satu muatan (monovalen) tidak bisa
direject oleh membran RO seperti kalsium, yang mana kalsium memiliki dua muatan. Maka
dari itulah kenapa sistem RO tidak dapat menghilangkan gas seperti CO2 secara baik
karena tidak terioinisasi secara tinggi ketika dalam larutan dan memiliki berat molekul yang
sangat rendah.
Reverse osmosis sangat efektif untuk treatment air payau, air permukaan,dan air tanah
baik yang alirannya besar atau kecil. Contoh industri yang menggunakan RO diantaranya
farmasi, boiled feed water, makanan dan minuman, metal finishing, dan manufaktur
semikonduktor. Salah satu penerapan RO yang unik adalah adanya unit RO portable yang
dibawa di Kashechewan, komunitas First Nation di Ontario. Komunitas tersebut meneliti
adanya kontaminasi air, hingga sekitar 1100 dari 1900 warga disana dievakuasi setelah
adanya E.coli yang ditemukan di air yang mereka gunakan. Unit RO tersebut kemudian
dibawa oleh para militer, dan dapat menghasilkan 50000 liter air per hari untuk warga disana
hingga air diperbaiki.
5. Forward Osmosis / FO
Forward osmosis merupakan suatu proses membran yang memanfaatkan proses
osmosis. FO bekerja dengan adanya dua larutan yang memiliki konsentrasi berbeda yang
dipisahkan oleh membran semi permeabel selektif. Tipe membran yang digunakan dalam
FO adalah thin film composite membrane (TFC). Struktur TFC tersusun dari beberapa layer,
polyamide (
“TWO PHASE FLOW IN MEMBRANE PROCESSES: A TECHNOLOGY
WITH A FUTURE”
Tenaga Pendorong, Jenis Membran yang Dipakai, dan Contoh
Aplikasinya di Bidang Teknik Biosistem
Dosen Pengampu :
Yusuf Wibisono, STP, M.Sc., Ph.D
Disusun Oleh :
Amalia Shinta Dewi
NIM. 125100601111014
JURUSAN KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2015
Table 1. Membrane processes in aqueos applications
1. Microfiltration / MF
Mikrofiltrasi merupakan suatu proses filtrasi yang menggunakan tipe membran simetrik
berpori dengan ukuran pori-pori 0,1-10 µm. Proses mikrofiltrasi menggunakan tenaga
pendorong berupa tekanan hidrostatik paling kecil yakni 0,05-0,2 MPa, dan dengan fluks
permeasi yang tinggi. Tenaga pendorong untuk proses mikrofiltrasi adalah perbedaan
tekanan yang melewati membran dan membentuk filter cake, yang mana perbedaan tekanan
tadi mendorong filtrat melewati filter cake dan membran. Mekanisme transport yang terjadi
adalah sieving (size exclusion). Sieving diartikan sebagai proses pengayakan atau
penyaringan berdasarkan ukuran partikel yang akan dilewatkan. Salah satu keterbatasan
penggunaan membran mikrofiltrasi adalah fouling pada membran yang disebabkan karena
deposisi dan adsorpsi solut atau suspended particles.
Keuntungan menggunakan membran separasi dengan mikrofiltrasi yaitu karena
operasionalnya tanpa ada perubahan fase, konsumsi energi yang relatif rendah, dan
kemampuannya untuk beroperasi pada suhu lingkungan. Salah satu kunci pengukuran
performansi proses mikrofiltrasi adalah fluks dari filtrat (permeat), didefinisikan sebagai
kecepatan aliran filtrat per unit area membran. Riset menunjukkan bahwa parameter ini
adalah fungsi kompleks dari kondisi pengoperasian (tekanan, kecepatan crossflow), sifat
membran, geometri modul, dan sifat umpan (konsentrasi, pH, dsb).
Aplikasi penggunaan membran mikrofiltrasi antara lain pemurnian air, sterilisasi, dan
proses konsentrat. Selain itu, mikrofiltrasi diaplikasikan dalam pengolahan air limbah, proses
klarifikasi minuman (seperti jus buah, wine, dan bir), continous product removal dan cell
recycle
selama
fermentasi
dan
proses
downstream
dari
broth
fermentasi,
dan
plasmapheresis (pemisahan kontinyu darah dari sel plasma). Material yang dapat
dihilangkan oleh mikrofiltrasi diantaranya pasir, endapan lumpur, tanah liat, alga, dan
beberapa spesies bakteri, tetapi tidak bisa untuk virus. Namun, jika dikombinasikan dengan
disinfeksi, mikrofiltrasi dapat mengatasi mikroorganisme di air.
Dalam sebuah penelitian, salah satu proses pemisahan membran mikrofiltrasi dapat
diaplikasikan pada proses pengolahan susu sapi segar sebagai suatu proses pateurisasi
sehingga mampu mempertahankan karakteristik khasnya seperti nilai gizi pada susu.
Analisis dari hasil mikrofiltrasi ini adalah kandungan lemak, protein, jumlah mikroorganisme,
dan kadar air di dalam susu sapi yang terkandung dalam permeat. Hasil dari proses
mikrofiltrasi diperoleh susu dengan kadar lemak yang lebih rendah, kadar protein yang lebih
tinggi, dan jumlah mikroorganisme yang minimal. Susu terbaik yang dihasilkan dari penelitian
tersebut diperoleh pada kondisi mikrofiltrasi dengan beda tekan 4 bar dengan komposisi
kandungan gizi pada susu yang memiliki kadar lemak yang tidak terlalu tinggi.
2. Ultrafiltration / UF
Ultrafiltrasi merupakan suatu proses pemisahan dengan membran yang menggunakan
tipe membran asimetrik berpori dengan pori-pori berukuran 2-10 nm. Tenaga pendorong
yang digunakan sama dengan mikrofiltrasi yakni tekanan hidrostatik namun dengan besar
tekanan yang lebih kecil yaitu 0,1-0,5 MPa. Mekanisme transport utama yang digunakan
dalam ultrafiltrasi adalah sieving atau pemisahan berdasarkan ukuran partikel, tetapi
interaksi fisikokimia antara solut dan membran, dan kondisi pengoperasiannya dapat
mempengaruhi proses secara signifikan. Ultrafiltrasi digunakan untuk memisahkan molekul
besar dari solven, memisahkan molekul besar dari molekul yang lebih kecil. Komponen yang
dapat
dipisahkan
dengan
ultrafiltrasi
antara
lain
bakteri,
koloid,
dan
substansi
makromolekuler lainnya, MWCO 5000-500000.
Membran ultrafiltrasi dapat menahan solut makromolekul. Retensi solut ditentukan oleh
ukuran solut. Namun, faktor lain seperti interaksi solut-solut dan solut-membran dapat
mempengaruhi retensi solut. Ultrafiltrasi biasanya dioperasikan dalam mode cross-flow
dimana umpan mengalir secara paralel. Tekanan transmembran pada ultrafiltrasi dihasilkan
dengan menekan sisi umpan (feed side) dengan suatu katup pada retentate line. Tekanan
transmembran juga dapat dihasilkan oleh tekanan negatif, dengan kata lain menyediakan
pompa pada sisi permeat yang menarik permeat dengan cara pengisapan (suction). Opsi
pertama lebih dilakukan dalam ultrafiltrasi dengan tekanan konstan sedangkan opsi kedua
digunakan untuk ultrafiltrasi dengan fluks konstan.
Tekanan transmembran dalam ultrafiltrasi cross-flow diberikan sebagai berikut :
Dimana
= tekanan inlet pada sisi umpan (Pa)
= tekanan oulet pada sisi umpan (Pa)
= tekanan pada sisi permeat (Pa)
Proses membran ultrafiltrasi umumnya digunakan untuk pemisahan campuran molekul.
Selain itu, ultrafiltrasi juga digunakan untuk mengetahui konsentrasi solut, purifikasi solven,
fraksinasi solut, serta klarifikasi yang mana klarifikasi dengan ultrafiltrasi sangat menarik
karena produk yang berhasil dilewatkan tinggi (high throughput), biaya proses yang rendah
dan scale-up mudah. Ultrafiltrasi saat ini secara luas digunakan untuk proses obat-obatan
therapeutic, enzim, hormon, vaksin, produk darah dan antibodi. Tetapi, ultrafiltrasi pada
dasarnya digunakan untuk hal di bawah ini :
a) Purifikasi protein dan asam nukleat.
b) Konsentrasi makromolekul.
c) Desalting atau penghilangan garam atau senyawa molekuler ringan lainnya dari larutan
makromolekul.
d) Penghilangan virus dari produk therapeutic.
Aplikasi lain dari ultrafiltrasi ditunjukkan dengan beberapa penelitian misalnya penelitian
pada pemisahan konjak glukomanan menggunakan membran ultrafiltrasi, yang mana
glukomanan ini merupakan polisakarida dari jenis hemiselulosa yang terdiri dari ikatan rantai
galaktosa, glukosa, dan manosa. Pada penelitian tersebut digunakan membran ultrafiltrasi
poly eter sulfon dengan ukuran pori-pori 20 kda. Ada juga penelitian lain yang meneliti
kemampuan membran ultrafiltrasi dari khitosan untuk pemisahan zat warna Rhodamin B.
Keuntungan utama dari
proses membran ultrafiltrasi low-pressure dibandingkan dengan
proses klarifikasi secara konvensional dan disinfeksi (post-chlorination) antara lain tidak
memerlukan bahan kimia (koagulan, disinfeksi, penyesuain pH), kualitas konstan dari treated
water menurut penghilangan partikel dan mikrobia, kepadatan proses dan plant, dan
automasi sederhana.
3. Diafiltration / Diafiltrasi
Diafiltrasi merupakan suatu proses filtrasi dimana larutan dilakukan recycle secara
kontinyu melewati peralatan membran filtrasi sehingga aliran proses yang mengandung
permeating species dapat dihilangkan. Pelarut baru ditambahkan pada bejana sehingga
konten reaktor bebas dari membrane-permeating species di bawah periode waktu. Tipe
membran yang digunakan untuk proses diafiltrasi adalah membran asimetrik berpori dengan
besar pori-pori sama dengan ultrafiltrasi yakni 2-10 nm. Tenaga pendorong yang digunakan
adalah tekanan hidrostatik dengan besar tekanan yang digunakan sama dengan ultrafiltrasi
yaitu 0,1-0,5 MPa. Mekanisme transport yang digunakan adalah prinsip sieving dan dialisis.
Proses diafiltrasi disebut sebagai teknik membran ultrafiltrasi untuk menghilangkan,
menggantikan, atau mengurangi konsentrasi garam, atau pelarut dari larutan berisi protein,
peptida, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Dalam proses diafiltrasi, air bersih (pelarut
baru) ditambahkan pada solid yang pekat, dan permeat dihilangkan dari sistem. Diafiltrasi
berangsur-angsur memperbaiki pemisahan antara retained dan permeable species. Aplikasi
diafiltrasi secara umum diantaranya untuk proses purifikasi campuran molekul, serta sebagai
ginjal buatan. Dalam bidang bioproses, diafiltrasi digunakan dalam proses desalting dan
buffer exchange. Dengan penerapan diafiltrasi, penghilangan garam atau solven dapat
dilakukan dengan cepat. Keuntungan lainnya menggunakan diafiltrasi yaitu konsentrasi
sampel ada dalam satu sistem, meminimalisir kontaminasi dan kehilangan sampel. Di
penelitian lain disebutkan bahwa diafiltrasi diaplikasikan sebagai proses TFF (Tangential
Flow Filtration) yang dapat dilakukan dalam kombinasi dengan berbagai kategori pemisahan
untuk meningkatkan baik hasil produk atau kemurnian. Proses TFF dengan diafiltrasi
digunakan untuk konsentrasi protein.
4. Reverse Osmosis / RO
Reverse osmosis merupakan suatu teknologi membran yang digunakan untuk
menghilangkan kontaminan dari air dengan cara menekan air di bawah tekanan melalui
membran semi permeabel. Tipe membran yang digunakan dalam RO adalah tipe
asymmetric skin-type solution membrane. Tenaga pendorong yang digunakan pada proses
RO sama seperti mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, dan diafiltrasi, yakni tekanan hidrostatik dengan
tekanan yang terbesar yaitu 1-10 MPa. Gradien tekanan yang melalui membran harus lebih
besar dari tekanan osmotik (
). Mekanisme transport pada RO adalah
dengan pelarutan (solution) dan difusi.
Yang dimaksud dengan osmosis adalah suatu fenomena yang terjadi secara alami,
dimana suatu larutan garam yang lemah akan berpindah menuju ke larutan garam yang
kuat. Contoh dari proses osmosis adalah ketika akar tanaman mengabsorpsi air dari tanah,
dan ginjal mengabsorbsi air dari darah. Proses osmosis terjadi secara alami tanpa adanya
energi, dan jika ingin dilakukan reverse pada proses osmosis maka diperlukan energi ke
larutan garam kuat, yakni dengan memberi tekanan. Gambaran proses osmosis normal dan
reverse osmosis dapat dilihat pada gambar di bawah.
Aplikasi reverse osmosis secara umum adalah untuk proses desalinasi atau
penghilangan garam dari air laut dan air payau. RO memiliki kapabilitas untuk
menghilangkan hingga 99%+ garam terlarut (ion), partikel, koloid, bahan organik, bakteri,
dan pyrogens dari air (meskipun tidak bisa 100% menghilangkan bakteri dan virus).
Membran RO me-reject kontaminan berdasarkan ukuran dan muatan. Kontaminan yang
memiliki berat molekul lebih besar dari 200 dapat direject dengan baik oleh sistem RO.
Demikian pula kontaminan yang memilii muatan yang lebih besar tidak dapat melewati
membran RO. Contohnya, ion sodium hanya memiliki satu muatan (monovalen) tidak bisa
direject oleh membran RO seperti kalsium, yang mana kalsium memiliki dua muatan. Maka
dari itulah kenapa sistem RO tidak dapat menghilangkan gas seperti CO2 secara baik
karena tidak terioinisasi secara tinggi ketika dalam larutan dan memiliki berat molekul yang
sangat rendah.
Reverse osmosis sangat efektif untuk treatment air payau, air permukaan,dan air tanah
baik yang alirannya besar atau kecil. Contoh industri yang menggunakan RO diantaranya
farmasi, boiled feed water, makanan dan minuman, metal finishing, dan manufaktur
semikonduktor. Salah satu penerapan RO yang unik adalah adanya unit RO portable yang
dibawa di Kashechewan, komunitas First Nation di Ontario. Komunitas tersebut meneliti
adanya kontaminasi air, hingga sekitar 1100 dari 1900 warga disana dievakuasi setelah
adanya E.coli yang ditemukan di air yang mereka gunakan. Unit RO tersebut kemudian
dibawa oleh para militer, dan dapat menghasilkan 50000 liter air per hari untuk warga disana
hingga air diperbaiki.
5. Forward Osmosis / FO
Forward osmosis merupakan suatu proses membran yang memanfaatkan proses
osmosis. FO bekerja dengan adanya dua larutan yang memiliki konsentrasi berbeda yang
dipisahkan oleh membran semi permeabel selektif. Tipe membran yang digunakan dalam
FO adalah thin film composite membrane (TFC). Struktur TFC tersusun dari beberapa layer,
polyamide (