Filter air membran keramik

Filter air membran keramik, filter air dapat menggunakan membran keramik sehingga air menjadi bersih, jernih dan tidak berbau lagi. Membran keramik merupakan tipe membran yang relative baru karena skala komersialnya baru  diperkenalkan pada pertengahan tahun 1980 an oleh Membralox USA. Membran jenis ini digunakan pada crossflow filtration untuk larutan yang mengandung konsentrasi partikel yang tinggi. Membran keramik berpori adalah membran dengan tipe asimetrik yang memiliki ketebalan support sekitar 1 – 3 mm. Lapisan mikrofiltrasi biasanya berukuran 10 – 30μm dan oksida yang umum digunakan untuk  membran adalah zirconia (ZrO2) dan alumina (Al2O3). Membran ultrafiltrasi tebalnya hanya beberapa mikrometer dan terbuat dari alumina, zirconia, titania (TiO2) dan cerium (CeO2). Membran nanofiltrasi ketebalannya kurang dari 1μm, umumnya terbuat dari zirconia dan titania. Support dan lapisan mikrofiltrasi dihasilkan dari teknik keramik klasik, dimana proses sol-gel digunakan untuk lapisan ultra dan nanofiltrasi. Membran filter air keramik kebanyakan dibuat dalam dua bentuk geometri utama : tubular dan flat. Membran keramik terutama yang berbasis Palladium telah lama digunakan pada mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi karena sifatnya yang stabil terhadap pengaruh panas, bahan kimia dan solvent.

filter air membran keramik

Kelebihan membran keramik terletak pada stabilitas termalnya yang baik, tahan terhadap senyawa kimia, degradasi biologis ataupun mikroba. Sifat-sifat menunjukkan keunggulan bila dibandingkan dengan membran yang terbuat dari senyawa polimer, dan relatif mudah untuk dibersihkan dengan cleaning agent. Ketahanan terhadap zat kimia menyebabkan membran keramik banyak digunakan pada prosesing makanan, produk bioteknologi dan farmasi.

Kekurangan membran keramik terutama timbul dari proses preparasinya dimana sangat sulit mencapai kualitas produk akhir yang reproducible. Hal ini karena pada dasarnya sifat brittle dari membran keramik membuatnya lebih mahal daripada system membran polimer. Selain itu, harga system membran meningkat signifikan seiring dengan meningkatnya kebutuhan sifat-sifat produk, antara lain porositas, ukuran pori, reproducibility, dan reliability.

Pembuatan Membran Keramik
Umumnya, proses fabrikasi membran keramik berpori terdiri atas tiga tahapan yaitu 1)pembentukan suspensi partikel, 2) pembuatan suspensi partikel menjadi prekursor membran dengan bentuk tertentu seperti flat-sheet,monolith atau tubular dan (3)konsolidasi membran keramik dengan perlakuan panas pada suhu tinggi. Metode yang lazim dilakukan dalam pencetakan membran keramik adalah slip casting,tape casting, extrusion dan pressing. Proses pelapisan dilakukan dengan teknik dipcoating, sol-gel, Chemical Vapor Deposition (CVD) atau proses Evaporative Vapour Deposition(EVD). Diameter pori membran keramik untuk mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi bervariasi dari 0,01 sampai 10 μm. Biasanya membrane membran untuk mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi dibuat dengan cara slip coating-sintering. Cara lainnya yaitu metode sol-gel dapat digunakan untuk membuat membran keramik dengan ukuran pori dari 10 sampai 100 Ȧ. Pada proses slip coating-sintering membran keramik dibuat dengan cara menuangkan dispersi butir halus material keramik dan suatu binder dan mencetaknya dalam suatu mold dan selanjutnya disintering pada temperatur tinggi.

Performansi Proses Filtrasi Membran Keramik
Parameter yang mempengaruhi performan pada filtrasi adalah larutan umpan, membran dan kondisi filtrasi. Tiga fenomena utama sehubungan perpindahan solvent dan solut selama proses filtrasi membran adalah polarisasi, perpindahan massa internal dan fouling. Pengaruh tiga hal ini dengan mengubah parameter-parameter berikut : hidrodinamika, kinetika transfer massa dan kesetimbangan termodinamika. Perbedaan antara zat anorganik dan organik tradisional dihasilkan dari struktur dan sifat intristik material. Aliran dalam filter air membran keramik terjadi melalui ruang intergranular pada lapisan atas, sublapisan pori dan  support, sedangkan pada membran polimer terjadi melalui jaringan kontinyu pada bukaan. Adanya oksida logam menghasilkan  muatan listrik sehingga performance permukaan material keramik lebih kuat, selain tergantung pada pH dan kekuatan ionic  larutan dibandingkan material polimer.

Sifat-sifat Membran
Material dan struktur membran, terutama ukuran pori, karakteristik permukaan membran, dan struktur support (ketebalan,  porositas, pembasahan, potensial zeta,permukaan dan sifat kimia) mempengaruhi permeate fluks dan sifat retensi, demikian juga dengan kecenderungan terjadinya fouling. Membran keramik menunjukkan perilaku amfoter terhadap air sehingga muatan permukaan tergantung pada pH larutan. Terjadinya permukaan bermuatan dan yang netral disebabkan oleh formasi metal aquo complexes pada interface larutan oksida. Perilaku ini berdampak pada permeate fluks, kecenderungan fouling dan retensi. Pada beberapa kasus, sifat amfoter membran keramik dapat mengakibatkan preferential adsorption pada komponen tertentu, hal ini akan meningkatkan retensi. Umumnya membran keramik mempunyai struktur komposit yang dapat meningkatkan permeabilitas membran dengan ukuran pori kecil dengan menurunkan overall hydraulic resistence. Sifat membran lainnya yang cukup penting adalah geometri pori (tortuosity), ukuran pori, distribusi ukuran pori dan porositas. Peningkatan ukuran pori  mengakibatkan kenaikan permeabilitas, polarisasi, dan penyumbatan, juga penurunan retensi. Ukuran pori optimal tergantung pada sifat umpan dan kondisi filtrasi.

Kondisi Filtrasi
Parameter penting bagi kondisi filtrasi berupa tekanan, cross flow velocity, temperatur dan persentase recovery. Permeate fluks bertambah dengan pemakaian teknik-teknik backflow, feed pulsation, aliran dua fasa, rotasi filter element dll. Metode untuk mengurangi fouling antara lain adalah metode chemical cleaning, metode fisik seperti backflushing dan pemakaian turbulence promoters, dan metode hydrodynamic yang berhubungan dengan disain modul. Kecepatan aliran permeat tergantung pada tekanan transmembran yang dilakukan pada luas permukaan dengan kondisi yang seragam. Fluks air murni berbanding lurus dengan tekanan. Bila larutan umpan lebih kompleks dan mengandung zat-zat lain maka perilaku fluks juga akan lebih kompleks. Awalnya fluks meningkat sampai critical fluks tercapai, kemudian melambat hingga mencapai limiting fluks. Selain limiting fluks, kenaikan tekanan tidak berdampak positif bagai fluks. Sebaliknya, kenaikan tekanan dapat menurunkan fluks karena compactibility lapisan akibat terjadinya fouling. Kenaikan tekanan operasi dapat mengakibatkan meningkatnya polarisasi konsentrasi dan fouling yang pada akhirnya akan menurunkan fluks permeat. Pada mikro dan ultrafiltrasi umumnya disarankan cross flow velocity sebesar 2 – 8 m/s. Kenaikan velocity dapat mengakibatkan kenaikan fluks dan critical fluks. Umumnya membran dapat dibuat dari bermacam-macam material seperti keramik, kaca, atau logam. Membran keramik umumnya terbuat dari campuran senyawa-senyawa metal (logam) seperti Silika, Alumina dan Zirkonia. Secara fisik, membran keramik dapat berbentuk tube atau disk, bersifat porous sehingga operasi membran jenis ini kebanyakan adalah dead-end.

Sumber [eprints.unsri.ac.id]

Related posts

Leave your comment

Your Name: (required)

E-Mail: (required)

Website: (not required)

Message: (required)

Send comment