Teknologi Membranby Wahyu Hidayat on 26/11/07 at 11:59 pm | 53 Comments | |

Teknologi membran telah menjadi topik hangat dalam beberapa tahun terakhir ini.

Hal itu mungkin dipicu fakta bahwa pemisahan dengan membran memiliki banyak

keunggulan yang tidak dimiliki metode-metode pemisahan lainnya. Keunggulan tersebut

yaitu pemisahan dengan membran tidak membutuhkan zat kimia tambahan dan juga

kebutuhan energinya sangat minimum. Membran dapat bertindak sebagai filter yang

sangat spesifik. Hanya molekul-molekul dengan ukuran tertentu saja yang bisa melewati

membran sedangkan sisanya akan tertahan di permukaan membran. Selain keunggulan-

keunggulan yang telah disebutkan, teknologi membran ini sederhana, praktis, dan mudah

dilakukan.

DefinisiMembrane separation yaitu suatu teknik pemisahan campuran 2 atau lebih komponen

tanpa menggunakan panas. Komponen-komponen akan terpisah berdasarkan ukuran dan

bentuknya, dengan bantuan tekanan dan selaput semi-permeable. Hasil pemisahan

berupa retentate (bagian dari campuran yang tidak melewati membran)

dan permeate (bagian dari campuran yang melewati membran).

Struktur MembranBerdasarkan jenis pemisahan dan strukturnya, membran dapat dibagi menjadi 3 kategori:

Membran. Sweep (berupa cairan atau gas) digunakan untuk membawa permeate hasil pemisahan.

o Porous membrane. Pemisahan berdasarkan atas ukuran partikel dari zat-zat yang

akan dipisahkan. Hanya partikel dengan ukuran tertentu yang dapat melewati membran

sedangkan sisanya akan tertahan. Berdasarkan klasifikasi dari IUPAC, pori dapat

dikelompokkan menjadi macropores (>50nm),mesopores (2-50nm),

dan micropores (<2nm).Porous membrane digunakan

pada microfiltration danultrafiltration.

o Non-porous membrane. Dapat digunakan untuk memisahkan molekul dengan

ukuran yang sama, baik gas maupun cairan. Pada non-porous membrane, tidak terdapat

pori seperti halnya porous membrane. Perpindahan molekul terjadi melalui mekanisme

difusi. Jadi, molekul terlarut di dalam membran, baru kemudian berdifusi melewati

membran tersebut.

o Carrier membrane. Pada carriers membrane, perpindahan terjadi dengan

bantuan carrier molecule yang mentransportasikan komponen yang diinginkan untuk

melewati membran. Carrier molecule memiliki afinitas yang spesifik terhadap salah satu

komponen sehingga pemisahan dengan selektifitas yang tinggi dapat dicapai.

Reverse OsmosisSalah satu teknologi membran yang banyak digunakan saat ini yaitu reverse

osmosis (RO). Proses ini merupakan kebalikan dari osmosis. Pada osmosis, pelarut

berpindah dari daerah berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah berkonsentrasi tinggi

(hipertonik) sehingga konsentrasi di kedua daerah menjadi berimbang. Proses ini terjadi

secara alami sehingga tidak membutuhkan energi. Contoh osmosis yang terjadi di alam

yaitu penyerapan air oleh akar tanaman. Berbeda dengan osmosis, RO terjadi dengan

arah yang berlawanan yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Untuk

melawan gradien konsentrasi, dibutuhkan energi eksternal berupa tekanan.

Keunggulan dan Aplikasi Reverse OsmosisMenurut Ir. Teuku Zulkarnain, MT, kandidat doktor teknik lingkungan Institut Teknologi

Bandung, Keunggulan RO yang paling superior dibandingkan metode-metode pemisahan

lainnya yaitu kemampuan dalam memisahkan zat-zat dengan berat molekul rendah seperti

garam anorganik atau molekul organik kecil seperti glukosa dan sukrosa. Keunggulan lain

dari RO ini yaitu tidak membutuhkan zat kimia, dapat dioperasikan pada suhu kamar, dan

adanya penghalang absolut terhadap aliran kontaminan, yaitu membran itu sendiri. Selain

itu, ukuran penyaringannya yang mendekati pikometer, juga mampu memisahkan virus

dan bakteri.

Teknologi RO cocok digunakan dalam pemurnian air minum dan air buangan. Di bidang

industri, teknologi RO dapat digunakan untuk memurnikan air umpan boiler. Selain itu,

Karena kemampuannya dalam memisahkan garam-garaman, teknologi reverse

osmosis cocok digunakan dalam pengolahan air laut menjadi air tawar (desalinasi).

Pengolahan ini terdiri dari beberapa tahap:

o Pre-treatment untuk memisahkan padatan-padatan yang terbawa oleh umpan.

Padatan-padatan tersebut jika terakumulasi pada permukaan membran dapat

menimbulkan fouling. Pada tahap ini pH dijaga antara 5,5-5,8.

o High pressure pump digunakan untuk memberi tekanan kepada umpan.

Tekanan ini berfungsi sebagai driving force untuk melawan gradien konsentrasi. Umpan

dipompa untuk melewati membran. Keluaran dari membran masih sangat korosif

sehingga perlu diremineralisasidengan cara ditambahkan kapur atau CO2. Penambahan

kapur ini juga bertujuan menjaga pH pada kisaran 6,8-8,1 untuk memenuhi spesifikasi air

minum.

o Disinfection dilakukan dengan menggunakan radiasi sinar UV ataupun dengan

cara klorinasi. Sebenarnya, penggunaan RO untuk desalinasi sudah cukup jitu untuk

memisahkan virus dan bakteri yang terdapat dalam air. Namun, untuk memastikan air

benar-benar aman (bebas virus dan bakteri), disinfection tetap dilakukan.

Sea Water Desalinantion: Concept Drawing of Membrane Distillation Sea Water Desalination.

Selain untuk desalinasi, RO juga digunakan dalam dialisis untuk proses cuci darah

penderita penyakit ginjal. Ginjal berfungsi sebagai penyaring darah terhadap pengotor-

pengotor hasil metabolisme tubuh seperti urea, yang kemudian dikeluarkan melalui urin.

Mesin dialisis berfungsi sebagai “ginjal” tersebut. Darah dikeluarkan dari tubuh menuju

mesin dialisis yang di dalamnya terdapat membran. Darah yang telah melewati membran

dikembalikan lagi ke dalam tubuh.

Teknologi membran berkembang dengan sangat pesat. Dewasa ini, banyak membran

dapat dioperasikan pada tekanan rendah sehingga memungkinkan dioprerasikan di rumah

tinggal, tempat pengungsian, bahkan dapat digerakkan dengan genset berskala kecil.

Selain itu, kemajuan dalam bidang material membran juga memungkinkan proses

pemisahan menggunakan membran dapat dilakukan dengan lebih ekonomis.

Sumber : http://majarimagazine.com/2007/11/teknologi-membran/ diakses pada tanggal 29 Agustus 2010 pukul 22.45

2. Teknologi membran untuk aplikasi   BRM July 22, 2010 at 5:21 pm (Membran Bioreaktor) 

2.1 Membran dan proses pemisahan dengan membran

Membran yang dipakai untuk pengolahan air dan limbah cair secara sederhana

didefenisikan sebagai  material yang bisa dilalui oleh hanya material tertentu dan

menghalangi/menghambat material lainnya. Sifat ini sering disebut, perm-selektif atau

semi permeabel. Tingginya selektifitas ditentukan oleh pori: ukuran dan distribusinya.

Berdasarkan ukuran porinya, membran secara umum diklasifikasikan menjadi mikrofiltrasi,

ultrafiltrasi, nano filtrasi dan reverse osmosis. Ilustrasi mengenai perbedaan membran-

membran tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Tipe-tipe membran berdasarkan ukuran porinya

Dari bermacam jenis membran diatas, yang dipakai pada BRM adalah ultra- dan

mikrofiltrasi. Ukuran pori ultrafiltrasi biasanya dalam satuan dalton (Da), sedangkan

mikrofiltrasi dalam satuan mikron (µm). Membran dengan ukuran pori 1µm artinya, sebuah

membran yang dapat menahan partikulat dengan ukuran 1µm dengan efisiensi 90%.

Dalam aplikasinya, proses pemisahan dengan membran dipicu oleh perbedaan tekanan

antara aliran umpan dan aliran produk (permeat). Ilustrasi mengenai aplikasi proses

pemisahan ditunjukkan pada Gambar 2.2.

2.2 Proses filtrasi dengan membran

Tertahannya partikel/zat terlarut pada aliran sisa (retentat) cenderung

terkumpul/terakumulasi pada permukaan membran, mengakibatkan berbagai fenomena

yang ujung-ujungnya mengurangi laju alir permeat (fluk) untuk sistem dengan tekanan

tetap atau menyebabkan kenaikan tekanan untuk sistem dengan fluk tetap. Fenomena ini

secara umum disebut penyumbatan (fouling). Mengingan fouling merupakan hambatan

utama proses pemisahan dengan membran, maka tidak mengherankan jika fouling

menjadi topik utama penelitian dan pengembangan. Fouling dapat terjadi melalui

mekanisme fisiokimia dan biologi yang kesemuanya berhubungan dengan meningkatnya

deposisi material padatan pada permukaan membran dan pada struktur (di dalam pori)

membran.

2.2 Material membran

Pada umumnya material membran yang digunakan untuk BRM adalam berbagai macam

polimer, hanya sedikit yang dari keramik. Intinya harus secara mekanik kuat dan tahan

terhadap temperatur dan pH operasi, serta  zat kimia atau oksidan tertentu yang

digunakan untuk pencucian membran. Biasanya membran yang baik memiliki porositas

permukaan yang tinggi (fraksi pori/luas permukaan) dan distribusi ukuran pori yang

seragam sehingga dicapai pemisahan dengan keluaran dan selektifitas yang tinggi.  Hanya

beberapa polimer yang umum digunakan sebagai material pembuatan membran untuk

aplikasi BRM, yaitu:

Polyvinylidene difluoride (PVDF)

Polyethylsulfine/polysulfone (PES/PSF)

Polyethylene (PE)

Polypropylene (PP)

Polimer-polimer diatas dapat dibentuk menjadi membarn dengan struktur tertentu dan

resistensi memadai. Selain menggunakan bahan dasar tersebut, biasanya ditambahkan

bahan aditif lain untuk meningkatkan sifat permukaan membran.

2.3 Konfigurasi membran

Konfigurasi membran menyangkut bagaimana membran diatur sedemikian sehingga dapat

digunakan untuk proses pemisahan. Satu unit konfigurasi ini biasanya disebut modul. Unit

terkecil membran yang menusun modul disebut elemen. Kumpulan modul yang tersusun

dalam satu kelompok disebut train. Pengaturan ini biasanya didesain untuk memenuhi

kriteria berikut:

area/volume yang tinggi

Tingkat turbulensi tinggi

energy/volume produk rendah

biaya/area rendah

desain yang memfasilitasi proses pencucian

desain yang memungkinkan modularisasi.

Seuruh desain membran memungkinkan terjadinya modularisasi. Artinya, satu unit operasi

tersusun atas beberapa atau banyak modul. Jika kapastiasnya ingin diperbesar cukup

dengan menambahkan modul baru. Jika terjadi kerusakan membran, cukup hanya dengan

mengganti modul yang rusak. Sampai saat ini hanya 3 konfigurasi membran yang

digunakan di BRM, yaitu: flat sheet, hollow fibre dan multi tubular. Ilustrasi dari ketiga

konfigurasi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.3 a,b dan c.

2.3a Membran konfigurasi flat sheet (Kubota)

2.3b Membran konfigurasi hollow fiber (Hanibrane)

Gambar 2.3c Membran dengan konfigurasi tubular

2.4 Proses operasi

Flux, permeabilitas dan resistan

Beberapa istilah yang digunakan untuk mengkuantifikasi an mendesain proses pemisahan

dengan membran sebagai berikut:

fluk (J)

permeabilitas (L)

resitan (R)

Fluk didefenisikan sebagai laju alir volumetrik permeate:

J = V/At

Dimana V adalah volume permeat (liter), A adalah luas permukaan membran (m2) dan t

adalah waktu filtrasi (jam).

Permeabilitas merupakan sifat intrinsik membran dan didefenisikan sebagai:

L=v/AP

dimana v adalah laju alir volumetrik permeat (liter/jam), A adalah luas permukaan

membran (m2) dan P adalah tekanan (Bar). Jadi satuan permeabilitas adalah

liter/m2/jam/bar atau disingkat LMH/bar (liter per square meter per hour per bar).

Sedangkan resistan adalah 1/L. Perlu diingat bahwa ketika proses filtrasi berlangsung,

terjadi penurunan flux atau peningkatan tekanan. Dengan demikian resistan filtrasi selalu

berubah. Pada awal filtrasi sebelum terjadinya fouling merupakan resistan intrinsik

membran sedangkan penambahan resistan terjadi akibat fouling, atau resistan fouling.

Dead-end vs Cross flow

Pemisahan dapat dijalankan dengan dua proses, dead-end dan cross flow seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.2. Pada konfigurasi dead-end tidak terdapat retenta

sedangkan jika terdapat retentat disebut cross flow. Jadi pada konfigurasi cross flow

terdapat sebagian feed yang tidak menjadi permeat. rasio antara permeat dan feed diresut

recovery atau perolehan (p).

p=Permeat/Feed

Filtrasi selalu berimplikasi leningkatnya resistan. Pada kasus dead-end , resistan meningkat

menurut ketebalan lapisa fouling yang terbentuk pada permukaan membran yang

umumnya dianggap proporsional terhadap volume permeat. Sedangkan untuk proses

cross-flow, deposisi terjadi sampai pada saat terjadi kesetimbangan dimana penambahan

sumbatan sama dengan laju perusakannya akibat aliran feed yang melewati permukaan

membran.

Pencucian fisik dan kimia

Akibat terjadinya penyumbatan pada suatu titik, harus dilakukan pencucian membran.

Pencucian membran dapat dilakukan secara fisik dan kimia. Pencucian secara fisik

umumnya dilakukan dengan pompa-balik (back flush), relaksasi. Pemprot-balik dilakukan

dengan membalik arah pompa sehingga sebagain permeat dikembalikan ke feed,

sedangkan relaksasi dilakukan dengan menghentikan sementara pemompaan. Kedua

teknik ini dapat dipakai baik secara terpisah maupun terpadu. Back-flush dapat padukan

dengan udara. Sedangkan pencucian secara kimia biasanya menggunakan asam, basa,

oksidan kuat atau kombinasinya.

Pencucian fisik biasanya lebih cepat  (kurang dari dua menit). Biasanya tanpa tambahan

maupun limbah senyawa kimia serta baik untuk membran dalam jangka panjang.  Tapi

tentu saja kurang efektif dibanding pencucian kimia. Pencucian fisik hanya membersihkan

foulan yang menempel secara lemah (reversible fouling). Sementara pencucian kimia

biasanya digunakan untuk menghilangkan foulan yang menempel secara kuat (irreversible

fouling). Namun demikian selalu akan ada foulan yang secara permanen menempel dan

tidak dapat dicuci baik secara fisik maupun kimia. Faulan ini biasanya disebut irrecoverable

fouling. Irrecoverable fouling ini akan terus menerus bertambah dan pada akhirnya

menentukan usia membran.

Fluk operasi merupakan parameter yang paling menentukan fouling, jangka waktu antara

back-flush atau relaksasi. ————–

Sumber : http://roilbilad.wordpress.com/2010/07/22/2-teknologi-membran-untuk-aplikasi-brm/ diakses pada tanggal 29 Agustus 2010 pukul 23.10

i PENGGUNAAN TEKNOLOGI MEMBRAN PADA PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI KELAPA SAWIT Oleh: Siti Agustina, Sri Pudji.R, Tri Widianto, Trisni.A. I. PENDAHULUAN Indonesia mempunyai potensi yang cukup besar untuk pengembangan industri kelapa sawit. Pada saat ini perkembangan industri kelapa sawit tumbuh cukup pesat. Mempunyai dampak positif dan dampak negatif bagi masyarakat. Dampak positif

yaitu meningkatkan devisa negara dan kesejahteraan masyarakat meningkat, sedangkan dampak negatif yaitu menimbulkan limbah yang dapat mencemari lingkungan apabila tidak dikelola dengan baik. Definisi limbah adalah kotoran atau buangan yang merupakan komponen penyebab pencemaran terdiri dari zat atau bahan yang tidak mempunyai kegunaan lagi bagi masyarakat. Limbah industri kebanyakan menghasilkan limbah yang bersifat cair atau padat yang masih kaya dengan zat organik yang mudah mengalami peruraian. Kebanyakan industri yang ada membuang limbahnya ke perairan terbuka, sehingga dalam waktu yang relatif singkat akan terjadi bau busuk sebagai akibat terjadinya fermentasi limbah. Sebagian pengusaha industri yang akan membuang limbah diwajibkan mengolah terlebih dahulu untuk mencegah pencemaran lingkungan hidup disekitarnya. Metode yang digunakan adalah pengolahan limbah secara fisik, kimia dan biologi atau kombinasi untuk mengatasi pencemaran. Limbah cair yang berasal dari industri sangat bervariasi, serta tergantung dari jenis dan besar kecilnya industri. Pada saat ini umumnya industri melakukan pengolahan limbah cair secara kimia yaitu proses koagulasi –flokulasi, sedimentasi dan secara flotasi dengan menggunakan udara terlarut, serta pengolahan limbah cair secara biologi yaitu proses aerob dan proses anaerob. Proses kimia seringkali kurang efektif dikarenakan biaya untuk pembelian bahan kimianya cukup tinggi dan pada umumnya pengolahan air limbah secara kimia akan menghasilkan sludge yang cukup banyak, sehingga industri harus menyediakan prasarana untuk penanganan sludge. Pada pengolahan limbah cair secara flotasi akan menggunakan energi yang cukup banyak. Pada proses pengolahan limbah secara biologi, umumnya menggunakan lahan yang cukup luas dan energi yang banyak dan menjadi pertimbangan bagi industri yang terletak didaerah yang mempunyai lahan sempit. Berdasarkan data diatas, maka untuk meminimisasi Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 47  masalah tersebut salah satu teknologi yang dapat digunakan pada pengolahan limbah cair adalah teknologi membran. Penurunan kualitas air dapat disebabkan oleh adanya kandungan bahan organik dan anorganik yang berlebihan. Adanya senyawa organik dalam perairan akan dirombak oleh bakteri dengan menggunakan oksigen terlarut. Perombakan ini akan menjadi masalah jika senyawa organik terdapat dalam jumlah

yang banyak. Penguraian senyawa organik akan memerlukan oksigen yang sangat, sehingga dapat menurunkan kadar oksigen terlarut perairan samapai titik yang terendah akibat dekomposisi aerobik akan terjadi, sehingga pemecahan selanjutnya akan dilakukan oleh bakteri anaerobik. Pada saat ini pengolahan limbah cair industri kelapa sawit umumnya dilakukan dengan menggunakan metode proses kombinasi, yaitu fisika dan biologi. Metode ini mempunyai kelebihan pengolahannya cukup murah, tetapi kekurangannya adalah lahan yang digunakan untuk pengolahan limbah cair cukup besar, tetapi bagi industri yang mempunyai lahan terbatas karena proses diatas sulit dilakukan untuk membantu industri yang mempunyai keterbatasan lahan, maka kami mencoba untuk menggunakan teknologi membran dalam pengolahan air limbah industri kelapa sawit. II. TINJAUAN PUSTAKA Membran ialah sebuah penghalang selektif antara dua fasa. Membran memiliki ketebalan yang berbeda-beda, ada yang tebal dan ada juga yang tipis serta ada yang homogen dan ada juga ada heterogen. Ditinjau dari bahannya membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis. Bahan alami adalah bahan yang berasal dari alam misalnya pulp dan kapas, sedangkan bahan sintetis dibuat dari bahan kimia, misalnya polimer. Membran berfungsi memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk molekul, menahan komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih besar dari pori-pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai ukuran yang lebih kecil. Larutan yang mengandung komponen yang tertahan disebut konsentrat dan larutan yang mengalir disebut permeat. Filtrasi dengan menggunakan membran selain berfungsi sebagai sarana pemisahan juga berfungsi sebagai sarana pemekatan dan pemurnian dari suatu larutan yang dilewatkan pada membran tersebut. Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 48  Teknik pemisahan dengan membran umumnya berdasarkan ukuran partikel dan berat molekul dengan gaya dorong berupa beda tekan, medan listrik dan beda konsentrasi. Proses pemisahan dengan membran yang memakai gaya dorong berupa beda tekan umumnya dikelompokkan menjadi empat jenis diantaranya mikromembran, ultramembran, nanomembran dan reverse osmosis. Teknologi membran memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses lain, antara lain : • Pemisahan dapat dilakukan secara kontinu • Konsumsi energi umumnya relatif lebih rendah • Proses membran dapat mudah digabungkan dengan proses pemisahan lainnya ( hybrid processing) •

Pemisahan dapat dilakukan dalam kondisi yang mudah diciptakan • Mudah dalam scale up • Tidak perlu adanya bahan tambahan • Material membrane bervariasi sehingga mudah diadaptasikan pemakaiannya. Kekurangan teknologi membran antara lain : fluks dan selektifitas karena pada proses membran umumnya terjadi fenomena fluks berbanding terbalik dengan selektifitas. Semakin tinggi fluks seringkali berakibat menurunnya selektifitas dan sebaliknya. Sedangkan hal yang diinginkan dalam proses berbasiskan membran adalah mempertinggi fluks dan selektifitas. II.A. JENIS-JENIS MEMBRAN 1. Mikrofiltrasi Mikrofiltrasi merupakan pemisahan partikel berukuran micron atau submicron. Bentuknya lazim berupa cartridge, gunanya untuk menghilangkan partikel dari air yang berukuran 0,04 sampai 100 mikron. Asalkan kandungan pdatan total terlarut tidak melebihi 100 ppm. Filtrasi cartridge merupakan filtrasi mutlak. Artinya partikel padat akan tertahan, terkadang cartridge yang berbentuk silinder itu dapat dibersihkan. Cartridge tersebut diletakkan di dalam wadah tertentu (housing). Bahan cartridge beraneka : katun, wool, rayon, selulosa, fiberglass, poly propilen, akrilik, nilon, asbes, ester-ester selulosa, polimer hidrokarbon terfluorinasi. Jenis- jenis cartridge

dikelompokkan : Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 49  (1) Cartridge leletan (2) Cartridge rajut-lekatan-terjurai (3) Cartridge lembar – berpori (kertas saring khusus, media nirpintal,membran, berkarbon) 2. Osmosis Balik (RO) Membran RO dibuat dari berbagai bahan seperti selulosa asetat (CA), poliamida (PA), poliamida aromatis, polieteramida,polieteramina, polieterurea, polifelilene oksida, polifenilen bibenzimidazol,dsb. Membran komposit film tipis terbuat dari berbagai bahan polimer untuk substratnya ditambah polimer lapisan fungsional diatasnya. Membran mengalami perubahan karena memampat dan fouling (sumbat). Pemampatan atau fluks-merosot itu serupa dengan perayapan plastic/logam bila terkena beban tegangan kompresi. Makin besar tekanan dan suhu, biasanya tak reversible dan membran makin mampat. Normalnya, membran bekerja pada suhu 21-35 derajat celcius. Fouling membran itu diakibatkan oleh zat-zat dalam air baku misalnya kerak, pengendapan koloid, oksida logam, organic dan silica. Berdasarkan kajian ekonomi menunjukkan osmosis balik mempunyai keuntungan sebagai berikut ; 1. Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, osmosis balik merupakan perlakuan yang murah. 2. Untuk umpan padatan total terlarut di ats 400 ppm, dengan penuruanan padatan total terlarut 10% semula, osmosis balik sangat menguntungkan disbanding dengan deionisasi 3. Untuk umpan berapapun konsentrasi padatan total terlarut, disertai kandungan organic lebih daripada 15 g/liter, osmosis balik sangat baik untuk praperlakuan deionisasi. 4. Osmosis balik sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih praktis. 3. Ultrafiltrasi Membran ultrafiltrasi adalah teknik proses pemisahan (menggunakan) membran untuk menghilangkan berbagai zat terlarut BM (berat molekul) tinggi, aneka koloid, mikroba sampai padatan tersuspensi dari air larutan. Membran Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN

50  semipermeabel dipakai untuk memisahkan makromolekul dari larutan. Ukuran dan bentuk molekul terlarut merupakan faktor penting. Dalam teknologi pemurnian air, membran ultrafiltrasi dengan berat molekul membran (MWC) 1000 – 20000 lazim untuk penghilangan pirogen, sedangkan berat molekul membrane (MWC) 80.000- 100.000 untuk pemakaian penghilangan koloid. Terkadang pirogen (BM 10.000- 20.0000) dapat dihilangkan oleh membrane 80.000 karena adanya membrane dinamis. Tekanan sistem ultrafiltrasi biasanya rendah, 10-100 psi (70-700 kPa), maka dapat menggunakan pompa sentrifugal biasa. Membran ultrafiltrasi sehubungan dengan pemurnian air dipergunakan untuk menghilangkan koloid (penyebab fouling) dan penghilangan mikroba, pirogen dan partikel dengan modul higienis. Membran ultrafiltrasi dibuat dengan mencetak polimer selulosa acetate (CA) sebagai lembaran tipis. Fluks maksimum bila membrannya anisotropic, ada kulit tipis rapat dan pengemban berpori. Membran selulosa acetate (CA) mempunyai sifat pemisahan yang bagus namun sayangnya dapat dirusak oleh bakteri dan zat kimia, rentan pH. Adapula membrane dari polimer polisulfon, akrilik, juga polikarbonat, PVC, poliamida, piliviniliden fluoride, kopolimer AN-VC, poliasetal, poliakrilat, kompleks polielektrolit, PVA ikat silang. Juga dapat dibuat membrane dari keramik, aluminium oksida, zirconium oksida, dsb. 4. Nanofiltrasi Proses nanofiltrasi merejeksi kesadahan, menghilangkan bakteri dan virus, menghilangkan warna karena zat organik tanpa menghasilkan zat kimia berbahaya seperti hidrokarbon terklorinisasi. Nanofiltrasi cocok bagi air padatan total terlarut rendah, dilunakkan dan dihilangkan organiknya. Sifat rejeksinya khas terhadap tipe ion : ion dwivalen lebih cepat dihilangkan daripada yang ekavalen, sesuai saat membrane itu diproses, formulasi bak pembuat, suhu, waktu annealing, dan lain-lain. Formulasi dasarnya mirip osmosis balik tetapi mekanisme operasionalnya mirip ultrafiltrasi. Jadi nanofiltrasi itu gabungan antara osmosisi balik dan ultrafiltrasi. Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 51  II.B. FAKTOR- FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KINERJA MEMBRAN Pembuatan membran mempunyai spesifikasi khusus tergantung untuk apa membran tersebut digunakan dan spesifikasi apa product yang diharapkan. Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam penggunaan membran diantaranya sebagai berikut : 1. Ukuran Molekul Ukuran molekul membran sangat mempengaruhi kinerja membran. Pada pembuatan mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi mempunyai spesifikasi khusus. Sebagai contoh untuk membran protein kedele yang dihidrolisis menggunakan ukuran membrane 5000 MWCO, 10.000 MWCO dan 50.000 MWCO. 2. Bentuk Molekul Bentuk dan konfigurasi macromolekul mempunyai efek pada kekuatan ion, temperature dan interaksi antar komponen. Perbedaan bentuk ini

khusus pada kondisi dibawah permukaan membrane. Hal ini dapat terlihat dalam penggunaan membrane pada protein dan dextrin. 3. Bahan Membran Perbedaan bahan membran akan berpengaruh pada hasil rejection dan distribusi ukuran pori. Sebagai contoh membrane dari polysulfone dan membrane dari selulosa asetat, kedua membran ini menunjukkan rendahnya deviasi antara kedua membran dan ini mempunyai efek pada tekanan membran. Selain itu mempunyai efek pada tingkat penyumbatan (fouling) pada membrane. 4. Karakteristik Larutan Pada umumnya berat molekul larutan garam dan gula mempunyai berat molekul yang kecil dari ukuran pori membran. Karakteristik larutan ini mempunyai efek pada permeability membran 5. Parameter operasional Jenis parameter yang digunakan pada operasional umumnya terdiri dari tekanan membran, permukaan membran, temperature dan konsentrasi. Dan parameter tambahan adalah : pH, ion strength dan polarisasi. III. METODE PENELITIAN III.A. BAHAN- BAHAN PENELITIAN Bahan- bahan yang digunakan pada percobaan adalah : Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 52  1. Air limbah industri kelapa sawit. 2. Aquades 3. Asam Nitrat 4. Standar analisa logam Zn, Fe, Cr 5. Methylene blue 6. Standar warna 7. Standar pH 8. NaOH III.B. PERALATAN PENELITIAN Peralatan yang digunakan pada percobaan adalah : 1. Membran reverse osmosis 2. Membran keramik 3. Peralatan gelas 4.

pH meter 5. Atomic Absorption Spectrofotometer (AAS) 6. U.V. Spektrofotometer 7. Neraca Analititk 8. Kertas whatman 9. Peralatan uji kekeruham 10. Peralatan uji warna III.C. PROSEDUR PENELITIAN - Menganalisa karakterisitk air limbah industri kelapa sawit, seperti BOD,COD,TSS dan TDS - Mengkombinasikan pengolahan secara anaerobik dan membran reverse osmosis, serta menganalisa effluentnya - Mengkombinasikan pengolahan secara anerobik-aerobik- membran reverse osmosis, serta menganalisa effluentnya - Mengolaha air limbah menggunakan membran keramik dengan variabel suhu ( 27 oC, 40oC, 50oC dan 60oC) serta menganalisa effluentnya. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN IV.A. Karakteristik Limbah Cair Industri Kelapa Sawit Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 53  Pada proses pengolahan kelapa sawit menjadi CPO, selain menghasilkan minyak sawit tetapi juga menghasilkan limbah cair, dimana air limbah tersebut berasal dari : - Hasil kondensasi uap air pada unit pelumatan ( digester) dan unit pengempaan (pressure). Injeksi uap air pada unit pelumatan bertujuan mempermudah pengupasan daging buah, sedangkan injeksi uap bertujuan mempermudah pemerasan minyak. Hasil kondensasi uap air pada kedua unit tersebut dikeluarkan dari unit pengempaan - Kondensat dari depericarper, yaitu untuk memisahkan sisa minyak yang terikut bersama batok/cangkang -

Hasil kondensasi uap air pada unit penampung biji/inti. Injeksi uap ke dalam unit penampung biji bertujuan memisahkan sisa minyak dan mempermudah pemecahan batok maupun inti pada unit pemecah biji - Kondensasi uap air yang berada pada unit penampung atau penyimpan inti - Penambahan air pada hydrocyclone yang bertujuan mempermudah pemisahan serat dari cangkang. - Penambahan air panas dari saringan getar, yaitu untuk memisahkan sisa minyak dari ampas. Limbah cair kelapa sawit mengandung konsentrasi bahan organik yang relatif tinggi dan secara alamiah dapat mengalami penguraian oleh mikroorganisme menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Limbah cair kelapa sawit umumnya berwarna kecoklatan, mengandung padatan terlarut dan tersuspensi berupa koloid dan residu minyak dengan kandungan BOD tinggi. Berdasarkan hasil analisa pada tabel 1 menunjukkan bahwa limbah cair industri kelapa sawit bila dibuang kepengairan sangat berpotensi untuk mencemari lingkungan, sehingga harus diolah terlebih dahulu sebelum di buang keperairan. Pada umumnya industri kelapa sawit yang berskala besar telah mempunyai pengolahan limbah cair. Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 54  Tabel 1. Karakteristik limbah cair kelapa sawit dari PTP VII Lampung. No Parameter Hasil pengujian 1 2 3 4 5 6 BOD (mg/l) COD (mg/l) Minyak dan lemak (mg/l) pH TSS Temperatur 25.000 mg/l 40.000 mg/l 8.370 5 21.270 mg/l 50 C IV.B. Proses Pengolahan Limbah Cair Industri Kelapa Sawit Teknik pengolahan limbah cair industri kelapa sawit pada umumnya menggunakan metode pengolahan limbah kombinasi. yaitu dengan sistem proses anaerobik dan aerobik. Limbah cair yang dihasilkan oleh pabrik kemudian dialirkan ke bak penampungan untuk dipisahkan antara minyak yang terikut dan limbah cair. Setelah itu maka limbah cair dialirkan ke bak anaerobik untuk dilakukan proses anaerobik. Pengolahan limbah secara anaerobik merupakan proses degradasi senyawa organik seperti karbohidrat, protein dan lemak yang terdapat dalam limbah cair oleh bakteri anaerobik tanpa kehadiran Oksigen menjadi biogas yang terdiri dari CH4 (50-70%), serta N2, H2, H

2S dalam jumlah kecil. Waktu tinggal limbah cair pada bioreaktor anaerobik adalah selama 30 hari. Setelah proses anaerobik maka dilakukan analisa karakteristik effluen yang dihasilkan. Tabel 2. Karakteristik Air Hasil Olahan Setelah Proses Anaerobik No Parameter Hasil analisa 1 2 3 4 5 6 BOD (mg/l) COD (mg/l) TSS (mg/l) TDS pH Temperatur 1890 mg/l 3025 mg/l 5579 mg/l 7890 mg/l 7 30 C Berdasarkan hasil analisa diatas menunjukkan bahwa proses anaerobik dapat menurunkan kadar BOD dan COD limbah cair sebanyak 70 %. Setelah pengolahan limbah cair secara anaerobik dilakukan pengolahan limbah cair dengan proses aerobik Penggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit   WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 55  selama 15 hari. Pada proses pengolahan secara aerobik menunjukkan penurunaan kadar BOD dan Kadar COD adalah sebesar 15 %, yaitu : Tabel 3. Karakteristik Air Hasil Olahan Setelah Pengolahan Aerobik No Parameter Hasil Analisa 1 2 3 4 5 6 BOD (mg/l) COD (mg/l) TSS (mg/l) TDS (mg/l) pH Temperatur 189 mg/l 453,75 mg/l 3023 mg/l 6060 mg/l 7 30 Berdasarkan hasil analisa diatas menunjukkan bahwa air hasil olahan telah dapat dibuang ke perairan , tetapi tidak dapat digunakan sebagai air proses dikarenakan air hasil olahan tersebut masih mempunyai warna kecoklatan. IV.C. Proses Pengolahan Limbah Cair Industri Kelapa sawit Dengan Membran Reverse Osmosis. 1. Kombinasi pengolahan anaerobik dan membran reverse osmosis Air hasil olahan dari proses anaerobik kemudian dialirkan ke membran reverse osmosis dengan tekanan 8 kg/cm2, dengan laju alir 100 ml/menit. Setelah itu ditampung dan dianalisa. Hasil analisa dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Gambar 1. Jenis pengolahan Vs hasil analisa BOD, COD dan TSS 050001000015000200002500030000350004000045000LIMBAHANAEROBMEMBRANHASIL ANALISIS (mg/l)JENIS PENGOLAHANBODCODTSSPenggunaan Teknologi Membran pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit

  WORKSHOP TEKNOLOGI INDUSTRI KIMIA DAN KEMASAN 56  Tabel 4. Hasil Analisa Air dari Proses Pengolahan Membran Reverse Osmosis No Parameter Hasil pengujian 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Zat organik Bau Kekeruhan TDS Metylene Blue Chlor Warna pH Logam - Cr total - Zn - Fe 10,94 mg/l Tidak berbau 6 NTU 234,7 mg/l < 0,05 mg/l < 0,01 mg/l 27 Pt.Co 7,7 Tidak terdeteksi 0,04 0,18 Berdasarkan hasil diatas menunjukkan bahwa air hasil olahan dengan menggunakan membran reverse osmosis dapat digunakan sebagai air proses, tapi untuk menjadi air minum belum dapat memenuhi persyaratan karena warnanya belum sejernih yang dipersyaratkan sebagai air minum. 2. Kombinasi Proses pengolahan anaerobik-aerobik- membran reverse osmosis Pada pengolahan limbah cair kelapa sawit, pengolahan akhir adalah proses secara aerobik dan setelah air hasil olahan dapat dibuang ke perairan. Tetapi pada penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan air hasil olahan tersebut untuk recycle dan air minum, sehingga perlu dilakukan pengolahan lagi. Air hasil olahan dari proses aerobik dialirkan ke membran reverse osmosis dengan tekanan 8 kg/cm2 dan laju alir 100 ml/menit. Air hasil olahan dari membran reverse osmosis kemudian dianalisa Sumber : http://www.docstoc.com/docs/34734755/PENGGUNAAN-TEKNOLOGI-MEMBRAN-PADA-PENGOLAHAN-AIR-LIMBAH diakses pada tanggal 29 Agustus 2010 pukul 23.12