Jenis Membran Filtrasi

Membran bukanlah suatu teknologi yang baru ditemukan, karena membran filtrasi itu sendiri telah digunakan semenjak lebih dari 50 tahun yang lalu. Perkembangan teknologi dalam pengolahan air telah berkembang demikian pesatnya, yang mana diharapkan dapat menjadi jawaban untuk sebagian dari permasalahan yang ada dalam pengolahan air bersih. Salah satu teknologi yang dikembangkan adalah teknologi penyaringan atau filtrasi dengan menggunakan membran. Adapun jenis membran yang tersedia saat ini dibagi menjadi 4 kelompok besar disesuaikan dengan ukuran dari tingkat penyaringan atau sering disebut dengan istilah Filtration degree, Tingkat-tingkat penyaringan yang dimaksud adalah sebagai berikut:

model membran filter1 MikroFiltrasi (MF)
2 Ultrafiltrasi (UF)
3 NanoFiltrasi (NF)
4 Reverse Osmosis (RO).

Distribusi ukuran partikel yang dapat dipisahkan sesuai dengan tingkatan proses filtrasi dapat dilihat pada gambar disamping.

Selain ukuran pori, membran juga dikelompokkan berdasarkan besarnya berat molekul partikel kotoran yang dapat dipisahkan. Batas berat molekul yang dapat dipisahkan oleh suatu membran disebut batas berat molekul membran. Batas berat molekul membran (molecular weight cutoff, MWCO) adalah ukuran dari karakteristik pemisahan dari suatu membrane dalam istilah berat atom (massa), sebagai lawan dari ukuran pori-pori, biasanya diukur dalam Dalton.

Satu Dalton adalah unit massa yang besarnya sama dengan 1/12 massa atom karbon-12 (yaitu satu satuan massa atom (atomic mass unit, amu) biasanya digunakan sebagai satuan untuk mengukur batas berat molekul (MWCO) yang dapat dipisahkan oleh membran ultrafiltrasi (UF), membran nano filtration (NF) atau membran reverse osmosis (RO). Ukuran diameter pori dan batas berat molekul yang dapat dipisahkan oleh beberapa jenis membran dapat dilihat pada table dibawah ini.

jenis membran filter

Sesuai dengan nama dan tingkatan dari tipe filtrasi diharapkan akan didapatkan air olahan dengan tingkat kualitas tertentu pula. Misalnya dengan menggunakan proses penyaringan ultrafiltrasi (UF) dengan kerapatan penyaring sekitar 0,1 sampai 0,01 micron, diharapkan sebagian besar dari padatan tersuspensi (suspended material) akan tersaring. Dengan menggunakan proses penyaringan osmosis balik (reverse osmosis) dapat digunakan untuk mengolah air laut menjadi air tawar.

MikroFiltrasi (MF)

Mikrofiltrasi menggunakan membran mikroporous yang mempunyai ukuran pori efektif berkisar antara 0,07 – 1,3 μm (mikron), dan umumnya mempunyai ukuran pori aktual 0,45 μm 3). Ukuran partikel yang dapat dihilangkan dengan proses mikrofiltrasi berkisar antara 0.05 sampai 1 μm. Aliran melalui membrane mikroporus dapat terjadi dengan menggunakan yang tekanan rendah, tetapi umumnya untuk aplikasi pengolahan air minum atau air limbah dilakukan dengan memberikan sedikit tekanan untuk meningkatkan produksi (fluks). Membran mikro filtrasi dapat menyaring atau menghilangkan partikel dengan ukuran sampai 0,1 – 0,2 μm. Dalam hal ini mikro filtrasi dapat digunakan untuk menghilangkan kekeruhan, alga, bacteria, cysta giardia, oocysta cryptosporodium dan seluruh material padatan. Mikro fltrasi sering juga digunakan untuk menghilangkan padatan tersuspensi atau koloid di dalam air limbah.

Ultrafilrasi (UF)

Ultrafiltrasi (UF) merupakan proses pemisahan menggunakan membran dengan ukuran pori-pori berkisar antara 0,1-0,001 μm (mikron). Biasanya, membrane UF akan menghilangkan kotoran dari zat yang mempunyai berat molekul tinggi, material koloid, serta molekul polimer organik atau anorganik. Zat organik dengan berat molekul rendah dan ion ion seperti natrium, kalsium, magnesium klorida, serta sulfat tidak dapat dipisahkan oleh Membran UF. Karena hanya zat dengan berat molekul tinggi yang dapat dihilangkan atau dipisahkan, maka perbedaan tekanan osmotik dipermukaan Membrane UF diabaikan. Tekanan operasi rendah sehingga cukup untuk mencapai tingkat fluks yang tinggi dari membran ultrafiltrasi. Fluks membran UF didefinisikan sebagai jumlah air yang disaring atau diproduksi per satuan luas permukaan membran per satuan waktu.

Ultrafiltrasi dan reverse osmosis memiliki persamaan pada proses pemisahan secara aliran lintas (cross-flow). Air yang akan diolah dialirkan secara tangensial ke sepanjang permukaan membran, sehingga menghasilkan dua aliran. Aliran air yang yang masuk dan meresap melalui membran disebut aliran air olahan (permeate). Aliran lainnnya yaitu aliran air buangan (reject) atau disebut concentrate, dimana di dalam aliran air buangan mengadung zat atau kotoran yang telah dipisahkan oleh membran sehingga konsentrasinya menjadi lebih pekat.

Berbagai bahan telah digunakan untuk membran ultrafiltrasi secara komersial, tetapi yang paling banyak dipakai adalah polysulfone dan selulosa asetat.

Nano Filtrasi (NF)

Nano berarti satu per milyar. Satu nanometer (1 nm) sama dengan 10-9 m = 10-3 μm (mikron). Nanofiltration (NF) adalah filtrasi membran cross-flow. Dalam air yang mengandung campuran beberpa jenis ion, ion monovalen cenderung menembus (melewati) membran sedangkan jenis ion divalen atau multivalent sangat mungkin akan dipisahkan pada antar muka (interface) membran. Oleh karena beberapa jenis ion, yakni ion monovalen dapat masuk melalui membran, perbedaan potensial kimia antara kedua larutan lebih kecil maka memerlukan daya pendorong yang lebih rendah. Oleh karena itu, tekanan operasi Nano Filtrasi (NF) hanya berkisar antara 7 – 40 bar. Membran NF umumnya dicirikan oleh kemampuan untuk memisahkan jenis ion divalen, umumnya magnesium sulfat (MgSO4) atau kalsium klorida (CaCl2). Nanofiltrasi umumnya dipilih untuk pemisahan apabila aplikasi reverse osmosis (RO) dan ultrafiltrasi bukanlah pilihan yang tepat. Nanofiltration dapat digunakan untuk aplikasi pemisahan mineral (demineralization), penghilangan warna, dan desalinasi.

Reverse Osmosis  (RO)

Proses reverse osmosis adalah apabila dua buah larutan dengan konsentarsi encer dan konsentrasi pekat dipisahkan oleh membran semi-permeable, maka larutan dengan konsentrasi yang encer akan terdifusi melalui membran tersebut masuk ke dalam larutan yang pekat sampai sampai terjadi kesetimbangan konsentrasi. Fenomena tersebut dikenal sebagai proses osmosis. Jika air tawar dan air asin dipisahkan dengan membrane semi-permeable, maka air tawar akan terdifusi ke dalam air asin melalui membran tersebut sampai terjadi kesetimbangan.

Daya pengggerak (driving force) yang menyebabkan terjadinya aliran difusi air tawar ke dalam air asin melalui membran semi-permeable tersebut dinamakan tekanan osomosis. Besarnya tekanan osmosis tersebut tergantung dari karakteristik membran, temperatur air, dan konsentarsi garam yang terlarut dalam air. Tekanan osmotik normal air laut yang mengandung TDS 35.000 ppm dan suhu 25° C adalah kira-kira 26,7 kg/cm2, dan untuk air laut di daerah timur tengah atau laut Merah yang mengandung TDS 42,000 ppm , dan suhu 30° C, tekanan osmotik adalah 32,7 kg /m2.

Apabila pada suatu sistem osmosis tersebut, diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmosisnya, maka aliran air tawar akan berbalik yakni dari dari air asin ke air tawar melalui membran semi-permeable, sedangkan garamnya tetap tertinggal di dalam larutan garammya sehingga menjadi lebih pekat. Proses tersebut dinamakan osmosis balik (reverse osmosis).

Keunggulan proses osmosis balik antara lain yakni pengopersianya dilakukan pada suhu kamar, tanpa instalasi pembangkit uap, mudah untuk memperbesar kapasitas, serta pengoperasian alat relatif mudah. Teknologi ini sangat cocok untuk digunakan di wilayah dimana tidak terdapat atau sedikit sekali sumber air tawar misalnya untuk daerah pesisir dan pulau-pulau kecil.

Sumber [http://goo.gl/JEMYD7]

Related posts

Leave your comment

Your Name: (required)

E-Mail: (required)

Website: (not required)

Message: (required)

Send comment