7

Selama ini proses pengolahan air bersih masih menggunakan proses konvensional seperti di perusahaan daerah air minum (PDAM) yang proses pengolahan airnya menggunakan bahan kimia berupa koagulan seperti tawas dan poli aluminium klorida (PAC) sebagai media penggumpal partikel-partikel halus yang tersuspensi menjadi gumpalan-gumpalan yang lebih besar (flok). Kumpulan flok yang terbentuk selanjutnya dipisahkan dengan cara sedimentasi dan filtrasi sehingga didapatkan air yang bersih dan sisanya berupa limbah lumpur padat.Bahkan dari tahun ke tahun dengan tingginya padatan tersuspensi, kandungan bakteri dan kandungan ion logam berpengaruh terhadap penyediaan air baku PDAM menjadi air bersih sehingga memerlukan dana yang makin besar untuk penyediaan koagulannya (Banjarmasin Post, 2010). Dalam 20 tahun terakhir, teknik pemisahan secara konvensional seperti distilasi, kristalisasi,ekstraksi pelarut mempunyai saingan baru yaitu proses pemisahan menggunakan membran semipermeabel. Penggunaan membran dalam proses pemisahan mempunyai beberapa keunggulan yang dapat memisahkan unsur kimia secara spesifik, beroperasi pada suhu rendah,prosesnya tidak destruktif, hemat energi dan tidak mencemari lingkungan. Proses pengolahan air bersih dan air limbah dengan teknologi membran sangat berkembang dengan pesat sejak 10 tahun terakhir. Hal tersebut karena teknologi membran memiliki banyak sekali keuntungan, diantaranya mampu menghasilkan air dengan kualitas yang sangat baik dan konstan, lebih sedikit menggunakan bahan kimia, kemudahan dalam pengoperasian (otomatis), mampu menyisihkan bahan-bahan pencemar dalam rentang (range) yang besar, dan bentuknya modular sehingga tidak memerlukan tempat yang luas. Menurut Madaeni tahun 1999 teknologi membran dalam pengolahan air minummemiliki beberapa keuntungan diantara menghasilkan air dengan kualitas superior/sangat baik, memerlukan sedikit penambahan bahan kimia pada proses pengolahan air baku, memerlukan energi yang lebih rendah untuk operasi dan pemeliharaan, feasibilitas/kelayakan desain dan konstruksi untuk sistem dengan skala kecil (memiliki sistem yang kompak dan modular), kemampuan memproduksi air dengan kualitas yang konstan, kemampuan menyisihkan bahan kualitas yang berubah-ubah, untuk partikel yang lebih besar dari ukuran pori membran, efisiensi penyisihannya tidak tergantung pada laju aliran dan tekanan, dan terbentuknya ketebalan filter pada permukaan membran oleh partikel yang besar (terbentuknya cake filtration) sehingga dapat menahan partikel yang lebih kecil dari ukuran pori membran.
Secara umum, membran didefinisikan sebagai suatu lapisan atau penghalang yang memisahkan dua fasa dan menahan perpindahan suatu spesi kimia berdasarkan sifat tertentu. Secara khusus membran merupakan suatu lapisan tipis semi permeabel yang dapat memisahkan komponen secara selektif berdasarkan sifat fisiknya. Membran bersifat selektif semipermeabel karena membran hanya mampu menahan dan melewatkan komponenkomponen tertentu saja (Sibarani, 1994).Suatu membran dapat berwujud cair atau padat, dapat bermuatan atau tidak, dan ketebalannya bervariasi dari ketebalan < 100 nm sampai lebih dari 1 cm (Porter, 1990).
Membran dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber atau asalnya, morfologi, struktur, prinsip pemisahan dan kerapatan porinya. Berdasarkan sumber atau asalnya,
membran dikenal menjadi dua (2) jenis, yaitu (Refinel, 1995):

  1. Membran alamiah, yaitu membran yang terdapat dalam sel hidup, seperti manusia, hewan, dan tumbuhan. Contohnya fosfolipid.
  2. Membran sintetik, yaitu membran yang dapat dibuat melalui proses reaksi-reaksi kimia dan
    sifat membran dibuat mirip dengan membran alamiah. Contohnya: membran selulosa
    asetat, membran polisulfon.
  • Berdasarkan struktur dan prinsip pemisahannya, membran dibedakan menjadi 2 (dua) jenis, yaitu (Mulder, 1991):
    Membran berpori, yaitu membran dengan prinsip pemisahan berdasarkan pada perbedaan ukuran pori partikel dengan ukuran pori membran. Selektivitas pemisahan ditentukan oleh ukuran-ukuran por dan hubungannya dengan ukuran partikel yang akan dipisahkan. Membran jenis ini biasanya digunakan untuk proses mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi.
  • Membran tak berpori, yaitu membran yang mampu memisahkan molekul-molekul yang
    memiliki ukuran sangat kecil dan tidak dapat dipisahkan dengan membran dengan prinsip
    pemisahan berdasarkan perbedaan kelarutan dan kemampuan difusi. Membran jenis ini
    terutama digunakan untuk proses pemisahan gas dan pervaporasi.
    Berdasarkan ukuran pori membran dikenal 3 (tiga) jenis, yaitu (Bungay et al., 1986):
  1. Membran mesopori, membran dengan diameter pori antara 0,001-0,1 µm.
  2. Membran mikropori, membran dengan diameter pori antara 0,01-10 µm.
  3. Membran rapat, membran yang memiliki kerapatan pori sekitar 0,001 µm.
    B e r d a s a r k a n s t r u k t u r p o r i d a n morfologinya, membran dibagi menjadi 2 (dua) jenis yaitu (Baker, 2004):
  • Membran simetrik, yaitu membran yang mempunyai struktur pori-pori yang homogen di seluruh bagian memnbran dengan ukuran pori yang relatif sama pada kedua sisi membran (lapisan aktif dan lapisan pendukungnya), ketebalannya berkisar antara 10-200 µm.
  • Membran asimetrik, yaitu membran yang mempunyai pori-pori pada lapisan aktif lebih kecil dan rapat, sedangkan pada lapisan pendukung lebih besar. Ketebalan lapisan aktif berkisar 0,1-0,5 µm, sedangkan lapisan pendukung mempunyai ketebalan 50-200 µm. Bila membran ini dilapisi dengan polimer lainnya baik satu atau beberapa lapis, maka membran ini dikenal dengan membran komposit, dimana biasanya membran komposit digunakan untuk osmosa balik atau
    dengan tekanan tinggi.

Klasifikasi membran berdasarkan morfologi atau struktur pori-porinya dapat pula dibedakan menjadi membran isotropik dan membran anisotropik. Membran isotropik terbagi menjadi membran mikropori, membran tak berpori, dan membran bermuatan listrik.

7

Gambar Proses pemisahan menggunakan berbagai jenis membran

Berdasarkan proses pemisahan membran dengan gaya dorongnya berupa tekanan dikenal ada 4 (empat) macam membran, yaitu (Mallevialle et al., 1996):

  1. Mikrofiltrasi, proses pemisahan dengan membran yang mempunyai ukuran pori 0,05-
    10 m, digunakan untuk memisahkan partikelpartikel yang berukuran koloid dan suspensi.
    Membran untuk mikrofiltrasi mempunyai pori relatif besar, maka tekanan yang dipergunakan dalam operasinya cukup kecil 1-2 bar dengan 2 permeabilitas >50 L/m .jam.bar. Proses pemisahan ini banyak digunakan pada industri sterilisasi air yaitu memisahkan mikroorganisme seperti bakteri, jamur dan pemisahan emulsi minyak.
  2. Ultrafiltrasi, proses penyaringan untuk partikelpartikel dalam rentang ukuran koloid, yaitu larutan dan molekul besar ditahan dipermukaan membran dan zat terlarut dengan
    ukuran sangat kecil dapat melewati membran. Ukuran pori membran 1-100 nm dengan
    ketebalan 50-200 nm dan tekanan operasinya 1-10 bar serta permeabilitas 10-50
    L/m2.jam.bar. Aplikasinya untuk pemekatan susu dan protein, pengolahan limbah tekstil,
    recovery cat pelapis elektrik dan pelumas oli serta pengolahan air minum.
  3. Nanofiltrasi, disebut juga low pressure reverse osmosis atau membran softening, karena
    banyak digunakan dalam proses pelunakan air. Selektivitas atau kemampuan pemisahannya berada antara RO dan UF, yaitu hanya dapat dilewati senyawa dibawah 1 nm. Oleh sebab itu nanofiltrasi banyak digunakan untuk pengendalian senyawa organik didalam proses pengolahan air minum. Membran ini dapat merejeksi kuat ion-ion divalent, sedangkan ion-ion monovalen lebih sedikit. Membran ini beroperasi pada tekanan berkisar antara 5-20 bar dan batasan fluks mencapai 1,4 -12 L/m2.jam.bar.
  4. Osmosa Balik (Reverse Osmosis), proses pemisahan dengan memberikan tekanan yang
    besar dan melebihi tekanan osmosa, sehingga akan terjadi aliran pelarut dari larutan yang
    berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Pada osmosa balik, jenis membran yang
    digunakan adalah membran asimetrik dan membran komposit dengan ketebalan kulit 1m,
    sedang ketebalan lapisan pendukung membran 50-50 m dengan ukuran pori kurang
    dari 2 nm. Tekanan yang digunakan 15-25 bar untuk memurnikan air payau dan 40-80 bar untuk desalinasi air laut. Aplikasi lainnya dari osmosa balik adalah untuk membuat air ultramurni pada industri elektronik dan air minum. Permeabilitas osmosa balik 0,05-1,4 L/m2.jam.bar.*** Berdasarkan proses pemisahan membran dengan gaya dorongnya berupa tekanan dikenal ada 4 (empat) macam membran,yaitu (Mallevialle et al., 1996):
  • Mikrofiltrasi, proses pemisahan dengan membran yang mempunyai ukuran pori 0,05-
    10 m, digunakan untuk memisahkan partikelpartikel yang berukuran koloid dan suspensi.Membran untuk mikrofiltrasi mempunyai pori relatif besar, maka tekanan yang dipergunakan dalam operasinya cukup kecil 1-2 bar dengan 2 permeabilitas >50 L/m .jam.bar. Proses pemisahan ini banyak digunakan pada industri sterilisasi air yaitu memisahkan mikroorganisme seperti bakteri, jamur dan pemisahan emulsi minyak.
  • Ultrafiltrasi, proses penyaringan untuk partikelpartikel dalam rentang ukuran koloid, yaitu larutan dan molekul besar ditahan dipermukaan membran dan zat terlarut dengan ukuran sangat kecil dapat melewati membran. Ukuran pori membran 1-100 nm dengan ketebalan 50-200 nm dan tekanan operasinya 1-10 bar serta permeabilitas 10-50 L/m2.jam.bar. Aplikasinya untuk pemekatan susu dan protein, pengolahan limbah tekstil, recovery cat pelapis elektrik dan pelumas oli serta pengolahan air minum.
  • Nanofiltrasi, disebut juga low pressure reverse osmosis atau membran softening, karena banyak digunakan dalam proses pelunakan air. Selektivitas atau kemampuan pemisahannya berada antara RO dan UF, yaitu hanya dapat dilewati senyawa dibawah 1 nm. Oleh sebab itu nanofiltrasi banyak digunakan untuk pengendalian senyawa organik didalam proses pengolahan air minum. Membran ini
    dapat merejeksi kuat ion-ion divalent, sedangkan ion-ion monovalen lebih sedikit.
    Membran ini beroperasi pada tekanan berkisar antara 5-20 bar dan batasan fluks mencapai 1,4 -12 L/m2.jam.bar.
  • Osmosa Balik (Reverse Osmosis), proses pemisahan dengan memberikan tekanan yang besar dan melebihi tekanan osmosa, sehingga akan terjadi aliran pelarut dari larutan yang berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Pada osmosa balik, jenis membran yang digunakan adalah membran asimetrik dan membran komposit dengan ketebalan kulit 1m, sedang ketebalan lapisan pendukung membran 50-50 m dengan ukuran pori kurang dari 2 nm. Tekanan yang digunakan 15-25 bar untuk memurnikan air payau dan 40-80 bar untuk desalinasi air laut. Aplikasi lainnya dari osmosa balik adalah untuk membuat air ultramurni pada industri elektronik dan air minum. Permeabilitas osmosa balik 0,05-1,4 L/m2.jam.bar.***

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.