Artikel berikut mungkin sesuai dengan kebutuhan dan masalah di lndustri Anda:
– prinsip membran reverse osmosis
– mengetahui cara kerja reverse osmosis
– mempertimbangkan jenis-jenis membran
– tahapan kerja unit membran
– Aplikasi membran

Semoga artikel ini membantu Anda.

BAB 9 SISTEM MEMBRAN

Hingga tahun 1940-an, resin ion exchange telah digunakan untuk menghilangkan garam terlarut di dalam air. Resin penukar ion ini menukar ion yang ada didalam air dengan ion yang ada pada sisi resin penukar ion dan menahannya hingga dilepaskan dengan larutan regenerasi. Proses penukaran ion banyak digunakan untuk air industri dan pengolahan air limbah. Proses pertukaran ion membutuhkan bahan kimia regenerasi seperti brine, asam, dan material kaustik dengan permasalahan penanganan dan pembuangan.membuat membran RO

Pada akhir-akhir ini, penggunaan membran meningkat untuk menghasilkan air murni dari air tawar dan air laut. Proses membran juga digunakan pada sistem proses dan pengolahan air limbah.

Meski relatif mahal dan eksperimetal, teknologi membran berkembang secara cepat menjadi lebih murah, penigkatan performa, dan peningkatan usia alat.

PROSES MEMBRAN
Proses membran, umumnya terdiri dari ultrafiltrasi (UF), reverse osmosis (RO), elekrodialisis (ED), dan elektrodialisiS reversal (EDR). Proses ini (kecuali UF) mampu menghilangkan hampir semua ion, sistem RO dan UF juga efisien menghilangkan senyawa organik nonionik dan partikulat. Karena membran UF memiliki porositas yang terlalu besar untuk menolak ion, proses UF digunakan untuk menghilangkan kontaminan seperti oil & grease, dan padatan tersuspensi.
membuat membran RO

Reverse Osmosis
Osmosis adalah mengalirnya pelarut melewati membran semi-permeable dari larutan berkonsentrasi redah menuju larutan dengan konsentrasi tinggi. Aliran ini terjadi karena gaya dorong yang dihasilkan dari perbedaan tekanan dua larutan. Tekanan osmosis adalah tekanan yang harus ditambahkan pada larutan pekat untuk menghentikan aliran pelarut melewati membran. Reverse osmosis merupakan proses membalikkan aliran, mendorong air melewati membran dari sebuah larutan pekat menuju larutan encer untuk menghasilkan air murni. Gambar 9.1 menunjukkan proses osmosis dan reverse osmosis.

Gambar 9.1 Skema proses osmosis dan reverse osmosis

Reverse osmosis terjadi ketika ada pemberian tekanan yang cukup pada larutan pekat untuk mengalahkan tekanan osmosis. Tekanan ini disediakan dari pompa air umpan. Konsentrat kontaminan dibuang dari sisi membran bertekanan tinggi, dan air murni (permeat) diperoleh dari sisi membran bertekanan rendah.membuat membran RO Gambar 9.2 merupakan skema sederhana dari proses RO. Modul membran dapat disusun dengan berbagai desain konfigurasi, menghasilkan permeat dengan kualitas terbaik dengan jumlah limbah paling sedikit. Sebuah contoh konfigurasi RO banyak tahap ditunjukkan pada Gambar 9.3.

Gambar 9.2 Sistem reverse osmosis mengubah umpan menjadi air murni (permeat) dan konsentrat (brine)
Gambar 9.3 Sistem konfigurasi multistage reverse osmosis

Biasanya, 95% padatan terlarut disingkirkan dari brine. Semua partikulat dihilangkan, namun karena porositas molekul membran, membran RO tidak menghilangkan gas terlarut seperti Cl2, CO2, dan O2.

Dua jenis membran RO yang paling umum digunakan di pengolahan air industri yaitu asetat selulosa (CA) dan komposit poliamida (PA). Saat ini kebanyakan membran memiliki konfigurasi spiral wounded, tetapi konfigurasi hollow fiber juga tersedia. Pada konfigurasi spiral wounded, terdapat membuat membran RO lembaran datar dan pengatur jarak yang tersayat disekitar kumpulan pembuluh untuk menghasilkan saluran aliran untuk permeat dan air umpan. Desain ini memaksimumkan aliran saat meminimalkan ukuran modul membran.

Sistem hollow fiber merupakan kumpulan pembuluh kecil seperti rambut. Ion ditolak ketika air umpan menembus dinding pembuluh dan permeat dikumpulkan melalui lubang di tengah fiber. Brine pekat dihasilkan pada sisi luar fiber yang dimuat oleh module housing.

Gambar 9.4 menunjukkan konstruksi dan pola aliran pada konfigurasi membran spiral wounded, sedangkan Gambar 9.5 menunjukkan sistem membran hollow fiber.

Gambar 9.4 Modul membran spiral wounded
Gambar 9.5 Modul membran hollow fiber

Elektrodialisis
Proses elektrodialisis (ED) menghantarkan ion padatan terlarut melewati membran, meninggalkan air yang dimurnikan di belakang. Pergerakan ion diinduksi oleh medan listrik arus searah. Sebuah elektroda negatif (katoda) menarik kation dan elektroda positif (anion) menarik anion. Sistem ini disusun di dalam tumpukkan membran penghantar anion dan kation. Mengganti kompartemen membawa brine pekat dan permeat yang dimurnikan. 40-60% ion terlarut disingkirkan atau ditolak. Air dengan kemurnian lebih lanjut diperoleh dari stagging (operasi dari 
membuat membran RO susunan secara seri). Proses ED tidak menghilangkan kontaminan partikulat  atau kontaminan terionisasi lemah, seperti silika. Gambar 9.6 menunjukkan skema proses ED secara sederhana.

Gambar 9.6 Elektodialisis dan elektrodialisis reversal

Elektrodialisi Reversal
Proses elektrodialisis reversal (EDR) beroperasi dengan prinsip yang sama dengan ED, namun operasi EDR membalikkan polaritas sistem (biasanya 3-4 kali perjam). Pembalikkan ini menghentikan penumpukkan larutan pekat pada membran dan mengurangi akumulasi deposisi organik dan anorganik pada permukaan membran. Sistem EDR menyerupai sistem ED, didesain dengan luas ruangan yang cukup untuk mengumpulkan produk dan brine. EDR menghasilkan air dengan kemurnian yang sama dengan kemurnian ED.

Ultrafiltrasi

Pada proses dan aplikasi air limbah, penghilangan ion terlarut tidak dibutuhkan kecuali penghilangan koloid anorganik atau molekul organik secara efisien. Konfigurasi dan desain membran ultrafiltrasi (UF) menyerupai dengan proses yang digunakan pada proses RO satu tahap. Karena molekul besar dihilangkan oleh UF dengan tekanan osmotik yang dapat diabaikan, tekanan operasi  biasanya jauh lebih kecil dibandingkan sistem RO. membuat membran RO Gambar 9.7 merupakan ilustrasi dari performa membran ultrafiltrasi. Aplikasi tipikal meliputi menghilangkan oil dan grease dan mengambilkan kembali kontaminan yang bernilai pada proses aliran limbah.

Gambar 9.7 Membran ultrafiltrasi

PRETREATMENT
Proses yang mengandalkan membran mikropori harus dilindungi dari fouling karena akan menyebabkan kehilangan jumlah produksi air (fluks), menurunkan kualitas permeat, dan meningkatkan hilang tekan.

Fouling pada membran biasanya disebabkan oleh pengendapan garam anorganik, partikulat dari oksida logam, lumpur kolid, dan akumulasi pertumbuhan mikroba pada permukaan membran. Permasalahan fouling ini dapat menimbulkan kerusakan serius dan membutuhkan pergantian membran yang lebih sering.

PENGHILANGAN PADATAN
Air umpan membran harus relatif bebas dari partikel koloid. Partikulat yang paling umum ditemui pada sistem membran di industri adalah lumpur, besi oksida, dan mangan oksida.

Pengetesan indeks densitas lumpur (SDI) harus dikonfirmasi memiliki kualitas air yang sesuai untuk persyaratan sistem membran spesifik. SDI mengevaluasi potensi air untuk terjadinya fouling pada membran dengan filter 0,45 µm. Pengukuran SDI yang di luar toleransi mungkin diperoleh bahkan ketika membuat membran RO kualitas air relatif bagus untuk standar pengolahan air industri. Ketika pretreatment tidak cukup atau tidak efektif, dispersan kimia dapat digunakan untuk menoleransi operasi pada nilai SDI yang lebih tinggi dari yang direkomendasikan. Sistem RO sangat rentan terhadap fouling, Sistem ED dan EDR yang lebih diterima, dan sistem UF didesain untuk menangani air kotor.

KONTROL PEMBENTUKAN KERAK
Proses membran menghasilkan sebuah gradien konsentrasi garam terlarut disekitar permukaan membran. Konsentrasi pada permukaan membran mungkin dapat melebihi batas kelarutan senyawa tertentu. Kalsium karbonat (CaCO3) dan kalsium sulfat (CaSO4) merupakan endapan yang sering terbentuk. Garam silika, barium, dan stronsium juga sering ditemukan pada deposit membran. Karena kelarutan senyawa ini sangat rendah, kadar yang sangat rendah dari barium atau stronsium pada air umpan dapat menimbulkan fouling pada membran.

Berbagai indeks kejenuhan, seperti Stiff-Davis dan Langalier, harus dijaga di bawah nilai pengendapan pada brine (melalui kontrol pH atau agen pengontrol deposit) untuk mencegah fouling kalsium karbonat. Pengendapan lain dapat dikontrol dengan penggunaan agen pengontrolan deposit yang membuat membran RO tepat.

FOULING MIKROBIAL
Membran asetat selulosa dapat terdegradasi oleh aktivitas mikroba. Penaganan yang tepat dengan residual klorin dapat mencegah serangan mikroba pada membran ini.

Membran poliakrilamida tahan terhadap degradasi oleh mikroba, namun rapuh terhadap oksidasi kimia sehingga klorinasi tidak dapat digunakan pada membran ini. Jika inokulasi terjadi, fouling mikroba dapat menjadi masalah. Anti mikroba non-oksidan dan biodespersant harus digunakan jika terjadi membuat membran RO ada potensi terjadinya fouling mikroba serius.

Referensi:
Suez Water Technologies & Solutions. “Handbook of Industrial Water Treatment”

Jl. Pelajar Pejuang 45 No. 43
Kota Bandung, Jawa Barat

WA  : 082237062772
Telp : 0227317077

Copyright 2021 solusitirtaoptima.com