Filter air membran mikrofiltrasi

Teknologi membran mikrofiltrasi

Teknologi membran mikrofiltrasi, Teknologi membran telah tumbuh dan berkembang secara dinamis sejak pertamakali  dikomersilkan Sartorius-Werke di Jerman pada tahun 1927, khususnya untuk membran mikrofiltrasi. Pengembangan dan aplikasi teknologi ini semakin beragam dan penemuan-penemuan baru pun semakin banyak dipublikasikan. Teknologi membran pada akhirnya menjadi salah satu teknologi alternatif yang paling kompetitif saat ini dan telah memberikan beragam solusi bagi umat manusia dalam pemenuhan kebutuhan sehari-hari.

Proses mikrofiltrasi merupakan salah satu proses berbasis membran yang berkembang sangat pesat di awal perkembangan teknologi membran. Pertumbuhan dan perkembangannya pada tahun-tahun terakhir hanya mampu disaingi oleh reverse osmosis, akibat adanya permintaan yang sangat besar terutama untuk aplikasi proses desalinasi. Secara umum mikrofiltrasi diaplikasikan dalam proses pemisahan unsur-unsur partikulat dari larutannya. Aplikasi proses mikrofiltrasi diantaranya adalah untuk proses sterilisasi obat-obatan dan produksi minuman, klarifikasi ekstrak juice, pemrosesan air ultramurni pada industri semi konduktor, metal recovery, dan sebagainya.

filter air membran mikrofiltrasi

Proses mikrofiltrasi merupakan proses pemisahan unsur-unsur partikulat dari dalam larutannya. Proses ini berlangsung dan difasilitasi oleh membran mikrofiltrasi. Membran mikrofiltrasi dapat memiliki baik struktur simetrik maupun asimetrik, dengan rentang ukuran diameter pori antara 0,02-10 μm, sehingga akan sangat efektif dalam pemusahan baik padatan tersuspensi maupun emulasi. Penggolongan proses-proses membran pada saat ini sangat luas. Membran mikrofiltrasi dapat dibedakan dari membrane reverse osmosis dan ultrafiltrasi berdasarkan ukuran partikel yang dapat dipisahkannya. Pada membran mikrofiltrasi, garam tidak dapat direjeksi membran. Proses filtrasi dapat dilaksanakan pada tekanan relatif rendah yaitu di bawah 2 bar. Membran mikrofiltrasi dapat dibuat dari berbagai macam material baik organic maupun anorganik. Membran anorganik banyak digunakan untuk membuat membrane mikrofiltrasi antara lain sintering, track etching, stretching, dan inversi fasa.

Teknologi membrane mikrofiltrasi adalah proses membran dengan menggunakan tekanan sebagai gaya dorong. Teknologi Membran mikrofiltrasi memiliki ukuran pori antara 0,02 sampai 10 μm dan tebal antara 10 sampai 150 μm. Mikrofiltrasi digunakan pada berbagai macam aplikasi di industri, terutama untuk pemisahan partikel berukuran lebih dari 0,1 μm dari larutannya. Membran ini dapat menahan koloid, mikroorganisme, dan padatan tersuspensi. Mikrofiltrasi juga dapat menahan bahan-bahan yang ukurannya lebih kecil daripada rata-rata ukuran pori karena penahan adsorptif. Salah satu aplikasi utamanya di industri adalah sterilisasi dan klarifikasi pada industri makanan dan obat-obatan, pemanenan sel, klarifikasi juice, recovery logam dalam bentuk kolid, pengolahan limbah cair, fermentasi kontinue, ataupun pemisahan emulsi minyak-air. Mikrofiltrasi juga dapat digunakan untuk memisahkan partikel selama proses pembuatan air ultramurni pada industri semi konduktor. Aplikasi terbaru adalah di bidang bioteknologi, yaitu pengambilan sel dan bioreaktor membran, serta teknologi biomedik yaitu pemisahan plasma dari sel darah. Membran mikrofiltrasi biasanya beroperasi pada tekanan 0,5-5 atmosfer, dan membran yang digunakan pada umumnya berstruktur simetrik.

Proses ini cocok untuk melakukan fraksionasi atau penyisihan makromolekul dari suspensi atau emulsi. Hal yang paling membatasi mikrofiltrasi khususnya untuk umpan berupa suspensi adalah apa yang disebut polarisasi konsentrasi dan fouling. Kedua fenomena tersebut diasosiasikan dengan penurunan flux terhadap waktu. Mikrofiltrasi  (MF), Membran jenis ini beroperasi pada tekanan berkisar 0,1-2 Bar dan batasan permeabilitas-nya lebih besar dari 50 L/m2.jam.bar

Secara umum, mikrofiltrasi diaplikasikan dalam proses pemisahan unsur-unsur partikulat dari larutannya.  Teknologi membran dapat dari sejumlah besar material yang berbeda-beda dan dengan bermacam-macam tehnik pembuatan antara lain sintering, track etching, stretching, dan inverse fasa. Membran mikrofiltrasi dapat dibuat dari berbagai macam material baik organic maupun anorganik. Hal ini memungkinkan untuk membuat membran dengan konfigurasi dan ukuran seperti yang diinginkan. Pada proses sintering ini material ditekan dan dipanaskan hingga melewati titik didihnya.

Membran mikrofiltrasi memiliki ukuran pori antara 0,02 sampai 10μm dan tebal antara 10 sampai 150μm. Membran mikrofiltrasi juga memiliki dua struktur geometri pori, yaitu : simetrik dan asimetrik. Namun umumnya membran mikrofiltrasi berstruktur pori asimetrik. Pada membran asimetrik terdapat lapisan atas yang sangat tipis (skin) dengan tebal 0,1-1 μm. Untuk memberikan kekuatan mekanik, lapisan skin ini ditunjang oleh lapisan berikutnya yang dikenal sebagai support. Lapisan support memiliki ketebalan antara 50-150 μm dan sangat berpori.

Keuntungan mikrofiltrasi diantaranya mampu menghilangkan semua partikel dan mikroorganisme yang lebih besar dari ukuran pori, dan perawatan yang dibutuhkan minimal. Sementara kerugiannya tidak mampu menghilangkan (hanya mengurangi) senyawa anorganik terlarut, senyawa kimia, pirogen, dan semua koloid. Selain itu mikrofiltrasi tidak dapat diregenerasi. Mikrofiltrasi tidak berbeda secara fundamental dengan reverse osmosis, ultrafiltrasi ataupun nanofiltrasi kecuali dalam hal ukuran partikel yang dihilangkannya.

Penggunaan membran mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi dapat memisahkan partikel yang mempunyai berat molekul lebih besar dari ukuran pori kapiler membran. Unit filtrasi teknologi membran terdiri atas modul membran, pompa diafragma, dan peralatan bantu lainnya. Unit filtrasi membran dapat berfungsi baik jika dirakit dengan memenuhi persyaratan teknis yang sesuai dengan tahapan proses filtrasi, yaitu pengumpanan, penyaringan, dan pencucian. Tekanan pada proses filtrasi maksimum 2 bar agar serat kapiler tidak putus. Sebaiknya membran tidak digunakan untuk larutan dengan pH ekstrem dan suhu lebih dari 40°C. Teknologi membran mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi dapat digunakan untuk filtrasi jus buah, minyak kelapa murni, dan minyak tumbuh-tumbuhan lainnya, dan menghasilkan cairan yang lebih jernih.

Sumber [Aneka Sumber]

Filter air membran terbaik

Filter air membran modern, Filter air terbaik dilengkapi dengan membran penyaring air diantranya membrane Reverse osmosis (RO), Elektrodialisis (ED), Ultrafiltrasi (UF), dan Mikrofiltrasi (MF). Penyaring air menggunakan membran adalah suatu teknik pemisahan campuran 2 atau lebih komponen tanpa menggunakan panas dan juga telah menjadi alat dasar dalam pembuatan larutan-larutan steril dan penggunanya telah dikuatkan secara resmi oleh United State Pharmacopoeia (USP) dan The US Food and Drug Administration (FDA). Membran dengan porositas berkisar dari 0,2 atau 0,45 mikron biasanya dispesifikasikan untuk penyaringan-penyaringan steril. Dalam kisaran porositas ini, filter air  membran mungkin dapat tersumbat dengan cepat, sehingga digunakan pra filter/ pretreatment untuk menghilangkan beberapa benda koloid untuk menyempurnakan  siklus penyaringan air. Komponen-komponen akan terpisah berdasarkan ukuran dan bentuknya, dengan bantuan tekanan dan selaput semi-permeable.

Serat membran mempunyai diameter pori yang berbeda. Berdasarkan ukuran pori, membran filtrasi dibagi menjadi membran mikrofiltrasi (MF), yang mempunyai diameter pori 0,1 μm, membran ultrafiltrasi (UF) dengan pori 0,001μm, dan reverse osmosis (RO) dengan pori 0,0001 μm.

jenis membran filter air

Prinsip tekhnik filtrasi membran ini adalah dengan menyaring cairan sampel melewati saringan yang sangat tipis dan yang terbuat dari bahan sejenis selulosa. Membran ini memiliki pori-pori berukuran mikroskopis dengan diameter lebih kecil daripada ukuran sel mikroba pada umumnya. Jadi selama proses penyaringan berlangsung, sel-sel yang terdapat pada sempel akan terjebak dari peralatan filtrasi kedalam cawan petri berisi media. Kertas membran ini bersifat solid sehingga dapat menahan sel yang terjebak tetap pada posisinya dan kemudian dapat berkembang tanpa bercampur dengan sel lain yang ikut terjebak juga. Nutrisi yang terdapat pada media akan berdifusi dan terserap kedalam kertas membrane sehingga sel-sel yang tersebar acak dan kasat mata itu dapat tumbuh menjadi koloni yang dapat dihitung dengan mata telanjang setelah melewati masa waktu inkubasi tertentu. Bentuk, warna dan sifat lain dari masing-masing koloni tergantung kepada jenis mikroba yang berada pada kertas membran.

Reverse Osmosis (RO)

Filter air membrane Reverse Osmosis merupakan perpindahan air dari larutan berkonsentrasi rendah menuju larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi melalui lapisan semipermeable hingga terjadi kesetimbangan tekanan osmosis. Reverse osmosis diartikan sebagai perpindahan pelarut dari larutan, melalui membran semipermeable di bawah tekanan, ke pelarut murni atau larutan yang lebih encer pada tekanan yang lebih rendah. Tekanan yang diberikan pada larutan yang lebih pekat memungkinkan pelarut untuk berpindah ke larutan yang lebih rendah konsentrasinya. Dalam reverse osmosis, filter membran berfungsi sebagai lapisan semipermeable yang melewatkan pelarut dan menahan molekul-molekul terlarut. Tekanan yang diperlukan untuk proses reverse osmosis tergantung pada konsentrasi senyawa­senyawa dalam pelarut, biasanya lebih besar dari 500 psi. Reverse osmosis disebut juga hiperfiltrasi yang merupakan filtrasi paling bagus yang ada sampai saat ini. Reverse osmosis mampu menyisihkan partikel sampai ukuran ion dalam larutan.

Elektrodialisis (ED)

Dalam filter air membrane elektrodialisis, filter membran yang digunakan tidak permeable untuk air tetapi permeable bagi kation dan anion. Filter membran yang sering digunakan dalam proses elektrodialisis adalah filter yang dibuat dari hydrated cellophan dan media lain yang dapat digunakan untuk menentukan ukuran pori-pori membran.

Walaupun dialisis jarang digunakan dalam bidang pengolahan air dan pemurnian air, terdapat beberapa industri yang memanfaatkan teknologi ini untuk mengolah air buangan. Membran mampu berfungsi sebagai penukar kation dan anion, dimana larutan yang akan diolah dilewatkan diantara anoda dan katoda. Ruang antara katoda dan anoda dibuat sekecil mungkin untuk meminimalisasi pemakaian energi listrik. Ketika arus listrik searah dilewatkan pada anoda dan katoda, terjadi perpindahan anion ke anoda dan kation ke katoda. Karena pada satu membran hanya berfungsi untuk anion atau kation saja, maka diperlukan dua membran untuk memisahkan kation dan anion.

Efisiensi dari elektrodialisis akan berkurang jika terjadi polarisasi konsentrasi serta timbulnya endapan yang menempel pada permukaan membran. Hal ini mengakibatkan kenaikan tegangan listrik yang diberikan untuk mempertahankan kualitas air yang diinginkan. Untuk mengolah air baku, diperlukan pengolahan pendahuluan untuk menghilangkan senyawa organik, besi, dan kekeruhan. Hal ini disebabkan air baku mengandung molekul yang tidak memiliki ion, seperti senyawa organik dan koloid, dimana molekul-molekul tersebut akan tetap berada dalam air hasil pengolahan.

Ultrafiltrasi (UF)

Filter air membrane Ultrafiltrasi menggunakan membran dengan ukuran pori lebih kecil dari 0,1 mikron dan gaya tekan berkisar antara 30 sampai 90 Psi. Ultrafiltrasi dapat digunakan untuk menyisihkan bakteri, virus, koloid, dan senyawa-senyawa organik yang mempunyai molekul berukuran besar. Beberapa jenis membran ultrafiltrasi dapat dibersihkan dengan melakukan backwash. Kecepatan proses filtrasi dapat berkurang karena adanya bahan-bahan tersuspensi yang disisihkan akibat proses filtrasi dan polarisasi konsentrasi. Akibat adanya akumulasi kontaminan pada permukaan membran, menyebabkan penurunan kualitas larutan yang diolah serta memperbesar gaya tekan yang dibutuhkan. Dalam bidang

kesehatan, proses UF dapat digunakan untuk memisahkan plasma darah dan sel darah merah. Dalam industri, proses UF sering digunakan untuk menyisihkan substansi tertentu dalam air buangan, meningkatkan konsentrasi emulsi, dan meningkatkan konsentrasi suspensi makromolekular seperti polyvinyl alkohol.

Mikrofiltrasi (MF)

Tujuan utama dari filter air membrane mikrofiltrasi adalah menyisihkan partikel-partikel pencemar dengan diameter lebih besar dari 0,5 mikron. Salah satu kegunaan mikrofiltrasi dalam teknik lingkungan adalah mengisolasi coliform dari contoh air yang diteliti. Mikrofiltrasi juga dapat digunakan untuk menyisihkan partikulat di udara yang akan digunakan sebagai bahan baku generator ozon. Membran MF dapat dibuat dari berbagai macam material termasuk selulosa asetat. Besarnya pori-pori filter membran berkisar antara 0,1 mikron sampai dengan 0,45 mikron.

Arus Silang (Cross Flow)

Hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan membran adalah akumulasi substansi pada permukaan membran dan/atau lubang-lubang pada membran (pores) yang dapat menyebabkan penurunan kemampuan membran. Keadan ini disebut sebagai membrane fouling (tertutupnya pori-pori membran). Substansi­substansi tersebut dapat berupa koloid dan partikel tersuspensi, zat-zat organik, garam terlarut, dan organisme biologi. Untuk mengurangi dampak dari terjadinya membrane fouling, membran dibuat dengan sistem arus silang (crossflow). Dengan sistem ini, cairan yang akan dimurnikan dialirkan sejajar dengan permukaan membran dan tekanan diberikan tegak lurus dengan arah aliran cairan.

Sumber [Aneka Sumber]