D = koefisen difusi Syarat batasnya adalah
y = 0
c
= y =
c
=
integrasi dari hasil persamaaan 2-1 pada persamaan berikut :
J =
ln
2-2
= koefisen transfer massa δ = ketebalan batas lapisan
Ini adalah dasar dari persamaan konsentrasi polarisasi dimana = D
.
2.6 Membran Ultrafiltrasi
Ultrafiltrasi UF adalah membran yang spektrum filtrasinya terletak antara nanofiltrasi dan mikrofiltrasi dan memisahkan konstituen yang berukuran 1
– 100 nanometer, atau beratnya sekitar 500-500.000 dalton. Mekanisme kerja membran UF
berdasarkan perbedaan ukuran molekul dengan tekanan. UF dapat mengontrol mikroorganisme pathogen kecil seperti virus dengan sangat efektif dan mengurangi
kekeruhan air.
UF bekerja dengan model crossflow yaitu aliran umpan mengalir paralel terhadap membran filtrasi. Crossflow bekerja pada ”sweep steam” yang terus
membersihkan permukaan membran dari endapan. Ada 2 produk dari UF yaitu permeat yang mengandung komponen yang kecil yang sanggup melewati membran,
dan konsentrat yang mengandung endapan. Pada proses pemisahan crossflow, aliran umpan searah dengan permukaan membran dan permeat keluar tegak lurus dengan
arah aliran umpan. Hal ini dapat mengurangi kemungkinan terjadinya fouling pada membran, mengurangi polarisasi konsentrasi, adsorpsi dan pembentukan cake.
Crossflow lebih banyak digunakan pada hampir semua proses membran dengan driving force beda tekanan berskala besar. Sebagian besar membran-membran
ultrafiltrasi yang digunakan secara komersial akhir- akhir ini disiapkan dari bahan –
bahan polymer misalnya: - polysulfone poly ether sulfone sulfonated polysulfone
- poly vinylidene fluoride - polyacrylonitrile dan block-copolymer yang berhubungan
- cellulocies misalnya, asetat selulose - aliphatic polyamides
- polyetheretherketone Selain bahan-bahan tersebut, keramik juga telah digunakan untuk membran-membran
ultrafiltrasi, khususnya alumina Al2O3 dan zirconia ZrO2 Mulder, 1996.
Seperti disebutkan sebelumnya, zat terlarut ditolak oleh membran, menumpuk dekat permukaan membran dan ini dikenal sebagai polarisasi konsentrasi. Efek dari
fenomena ini akan menyebabkan resistensi ekstra hidrolik untuk aliran pelarut. Sementara itu, tekanan osmotik mengembangkan dan bertindak terhadap tekanan
transmembran yang diterapkan. Sebagaimana yang digambarkan oleh gambar 2.2.
Gambar 2.2.
a b
Representasi skematik dari fenomena polarisasi konsentrasi keadaan mapan dalam unit filtrasi cross-flow yang digambarkan a dibangun dari lapisan terpolarisasi
dibawah akibat aliran aksial dan geretan permeasi, dan b akumulasi dari larutan
dekat membran pada posisi aksial dari kanal filtrasi. b juga menunjukkan tekanan mekanik dan osmotik pada lokasi yang berbeda dalam lapisan terpolarisasi.
Suatu proses filtrasi cross-flow keadaan mapan tergambar seperti dalam Gambar 2.2. a. Larutan yang ditahan pada permukaan membran yang dihasilkan
dalam suatu lapisan terpolarisasi dengan konsentrasi larutan variabel spasial. Pada keadaan setimbang, ketebalan dari lapisan terpolarisasi, konsentrasi larutan pada
permukaan membran, dan fluks permeat bergantung pada posisi aksial dalam kanal filtrasi. Daerah tipikal dari lapisan terpolarisasi dan membran pada suatu jarak aksial
arah ke bawah dari pintu masuk kanal ditunjukkan secara skematik dalam Gambar 2.2. b. Sementara perjalanan dari larutan ke sisi tekanan rendah dari membran, permeat
mendorong tahanan dari lapisan terpolarisasi yang diikuti oleh membran tersebut. Kedua tahanan ini ditampilkan secara berbeda oleh model filtrasi dan tekanan
osmotik.
J =
| | | |
2-3
J = fluks = tekanan transmembran
= beda tekanan osmosis antara zat terlarut dengan permeat
= tahanan membrane =
viskositas cairan
BAB 3
PEMBAHASAN
3.1 Data Eksperimen Ultrafiltrasi
