TEKNOLOGI MEMBRAN

Oleh : Tri Harjanto,

Email : thr_59@yahoo.co.id

Teknologi membran

Selama dasa warsa terakhir ini perkembangan teknologi membran begitu pesat, baik dalam riset material maupun aplikasinya. Membran bekerja berdasarkan pemisahan antara molekul yang lebih besar dengan yang lebih kecil sesuai besarnya pori-pori membran, dimana radius diameter dari masing-masing molekul atau senyawa telah dapat diketahui secara terukur. Data ini sangat berguna dalam teknologi membran, karena dengan mengetahui diameter zat atau senyawa yang akan kita ambil atau pisahkan dengan mudah kita bisa mencari pori-pori membran yang sesuai. Sekarang ini ada 5 jenis membran berdasarkan spectrum pemisahannya, yaitu :

1. Particle Filtration (Penyaringan partikel), dengan ukuran pori-pori membrane yang digunakan paling kecil mendekati 1 micron (10-6 meter), partikel ini terbagi kepada dua, yaitu makro partikel dengan ukuran sampai 20 micron yang masih bisa dilihat dengan mata telanjang, sedang mikro partikel mempunyai ukuran mendekati 1 micron, yang harus menggunakan alat bantu microskop untuk melihatnya.

2. Microfiltration, membrane yang dapat memisahkan partikel dengan diamater dari (3 – 0.05) micron, yang hanya bisa dilihat menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope).

3. Ultrafiltration, dimana range diameter yang bisa disaring oleh membrane berkisar dari (0.15 – 0.0014) micron, yang hanya bisa dilihat menggunakan SEM.

4. Nanofiltration, sesuai dengan namanya, nano ( 10-9) meter, bisa menyaring molekul atau atom dengan range dari (0.0015 – 0.0008) micron, juga hanya bisa diamati dengan menggunakan SEM.

5. Yang terakhir inilah teknologi yang disebut dengan RO (Riverse Osmosis membrane), dikenal juga dengan hyperfiltration, proses ini yang banyak digunakan untuk menyaring air untuk kebutuhan air minum, range dari membran ini berkisar dari (0.001- 0) micron. Sedang material dari membrane sendiri berkembang sangat cepat mengikut keperluan dan sumber daya masing-masing negara yang memproduksinya, ada yang berasal dari polymer, keramik, carbon, zeolit, dan logam. Gambar 2 menggambarkan perbandingan besarnya ukuran partikel dengan ukuran pori membran⁽²⁾.

Gambar 1. Perbandingan bakteri, virus dan subtilis dengan pori-pori Ultrafiltasi

Banyak sekali jenis membran yang sudah diterapkan dan berhasil dalam mengurangi cost operasi dan efesiensi penggunaan energi, sebut saja spt. Membran untuk mereduksi limbah radioaktif cair, membran untuk palm oil industry, seperti produksi FFA (Free Fatty Acid) dari palm fresh fruit branc, palm kernel oil filtration, zero waste effluent didalam industri CPO, biogas purification, membrane distillation untuk berbagai proses pemisahan didalam industri minyak bumi dan gas. Membran Ultrafiltration memiliki ukuran pori yang lebih besar dibandingkan dengan Reverse Osmosis. Koloid, padatan terlarut, molekul organik dengan berat molekul yang tinggi tidak dapat melalui ultrafiltration. Teknologi ini beroperasi pada tekanan 0,2-1,4 Mpa. Hal ini dimungkinkan karena tekanan osmotik koloid dan molekul organik berada dalam jumlah yang sedikit. Ukuran pori ultrafiltration berada pada range 0,001-0,01 micront ultrafiltration beroperasi dengan prinsip cross-flow. Ultrafiltration sering digunakan untuk menyingkirkan aktivitas alfa dari uap limbah. Limbah aktinida dalam bentuk koloid atau pseudo-colloidal pada uap limbah radioaktif dapat disingkirkan secara efektif oleh ultrafiltration dan dapat digunakan untuk menyingkirkan ion logam terlarut dari larutan dilute aqueous apabila sebelumnya ion tersebut mendapat perlakukan awal untuk pembentukkan partikel padatan (IAEA, 2004). Gambar 3. Menunjukkan ilustrasi berbagai ukuran membran dan ukuran porinya.

(3 – 0.05) micron , (0.15 – 0.0014) micron, (0.0015 – 0.0008), (0.0015 – 0.0008)

Gambar 2. Ilustrasi kerja membran

Dengan mengetahui jenis dan ukuran partikel yang terdapat dalam cairan, maka diameter partikel membran dapat dipilih, apakah digunakan jenis membran microfiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi atau RO. Semakin kecil pori membran semakin tinggi tekanan yang diperlukan sehingga energi yang diperlukan juga semakin besar. Sebagai gambaran untuk membran micro dan ultra cukup diperlukan tekanan 1 sampai 2 bar, untuk nano tekanan pompa yang diperlukan 5 sampai 10 bar, sedangkan untuk membran RO tekanan bisa 10 sampai 80 bar. Perbedaan cara kerja membran filtrasi dengan filtrasi konvensional adalah sebagai berikut (lihat gambar 4). Aliran dilewatkan pada filter, kemudian partikel tertahan oleh filter bahkan partikel masuk kedalamnya, semakin lama partikel semakin menumpuk dan akhirnya buntu dan tidak dapat digunakan lagi atau dibersihkan.

Partikel tertahan

Gambar.3. Gambar Ilustrasi filtrasi konvensional

Proses pemisahan partikel pada sistem membran dapat di lihat seperti diagram gambar no.5. dimana aliran tetap mengalir dipermukaan membran dan partikel ikut aliran tersebut, kemudian sebagian air yang bersih terpisah melewati pori-pori membran, siasanya yang masih bercampur limbah tetap mengikuti aliran. Partikel yang diameternya lebih besar dari pori-pori membran tidak mampu menembus lapisan tipis pada membran dan mengikuti aliran sisa, sedangkan yang lolos pori-pori dia akan mengikuti aliran hasil maksudnya partikel tidak berhenti pada pori-pori membran, sehingga sistem membran ini tidak mudah mampet.

Partikel terbawa aliran

Arah aliran

Gambar 4, Ilustrasi pemisahan partikel limbah dengan air

Pada kurun waktu tertentu permukaan membran akan menjadi kotor (lihat gambar 6. Gambar partikel pengotor yang menempel pada dinding membran,untuk menghilangkan pengotor yang menempel tersebut dilakukan aliran balik atau backwash, tetapi pada membran ro tidak bisa dengan backwash tetapi dengan penggelontoran .

Gambar 5. Ilustrasi partikel pengotor pada dinding membran.

Supaya partikel tidak mudah menempel pada dinding membran maka kecepatan aliran diperbesar dengan tekanan rendah. Hal ini tidak harus aliran inputan besar tetapi cukup pada proses aliran filtrasi yang merupakan aliran putaran.

Gambar. 6. Diagram aliran putar

n PT Tekno Imsa Jaya

n Kantor : Jalan Raya Puspiptek Serpong

Batan Indah A-1, Serpong, Tangerang 15341

Tel. (021) 756 4117, Fax. (021) 7587 4948

Homepage: www.imsatech.com, Email: sales@imsatech.com

Workshop : Balai Inkubator Teknologi BPPT

Gedung 410, Ruang 126, Puspiptek, Serpong

Tangerang 15341 Tel. (021) 756 0101