I. Tujuan Praktikum

Melalui praktikum ini mahasiswa diharapkan mampu:

1. Mengenal karakteristik pemisahan larutan dengan membran nano filtrasi

2. Membuat kurva kinerja nano filtrasi dengan tekanan bervariasi:

a. Pengaruh tekanan terhadap rejeksi

b. Pengaruh Tekanan terhadap fluks

II. Landasan Teori

1. Pendahuluan

Pemisahan dengan membran pada dekade terakhir menjadi sangat penting di industri

proses (terutama operasi pemisahan) karena fleksibilitas, bentuk alat sederhana, pengoperasian

mudah, tidak memerlukan koagulan dan bahan kimia pembantu sehingga sangat ekonomis

dibandingkan dengan pemisahan konvensional, sangat selektif bahkan untuk polutan dengan

konsentrasi sangat rendah, tidak menghasilkan polutan sekunder, dan penggunaannya sangat

bervariasi. Membran adalah suatu penghalang (tidak selalu padatan) yang memisahkan dua fasa,

yang berfungsi sebagai dinding selektif terhadap perpindahan massa (semi permeabel), sehingga

terjadi pemisahan komponen dari campuran. Membran berperan sebagai pengendali laju

perpindahan berbagai molekul antara dua fasa cair, dua fasa gas, atau fasa gas dan cair. Kedua

fasa cair biasanya saling larut, dan membran sebagai penghalang yang mencegah aliran

hidrodinamik. Perpindahan massa dalam membran dikelompokkan sesuai dengan gaya

dorongnya.

2. Klasifikasi Pemisahan Dengan Membran

Pemisahan dengan membran dikelompokkan berdasarkan gaya dorong terhadap

pemisahan, yaitu:

Beda tekanan: mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, osmosis balik, dan piezodialisis

Beda konsentrasi: pervaporasi, permeasi gas, dialisis

Beda temperatur: termoosmosis, distilasi membran

Beda potensial listrik: elektrodialisis, elektroosmosis

3. Nano Filtrasi

Pada proses ini tekanan digunakan untuk memisahkan molekul ataupun partikel sesuai ukuran

pori membran. Pada tabel 1 ditunjukkan berbagai jenis pemisahan berdasarkan besarnya tekanan,

ukuran pori, dan penggunaan di industri.

Tabel 1. Pemisahan Membran dengan Beda Tekanan

4. Konfigurasi Membran

Berbagai konfigurasi membran tersedia sesuai kondisi umpan dan proses, namun yang

digunakan pada modul NF ini adalah ‘spiral wound’

Di dalam ultrafiltrasi dan nanofiltrasi, solut yang berupa makromolekul tidak dapat

menembus membran. Konsentrasi solut biasanya sangat rendah, tekanan osmosis juga sangat

rendah dan dapat diabaikan, sehingga fluks adalah:

Nw=Aw (∆ P )

Solut yang ditolak oleh membran akan terakumulasi pada permukaan membran. Dengan

penurunan tekanan yang makin besar dan akumulasi solut, maka terjadilah polarisasi konsentrasi.

c1 adalah konsentrasi solut fasa curah, dan cs konsentrasi solut pada permukaan membran (kg

solut/m3).

Kenaikan’pressure drop’ akan meningkatkan fluks solven (Nw), sehingga meningkatkan jumlah

solut ke membbran. Konsentrasi cs akan meningkat dan mendifusi balik dari membran ke larutan

curah. Pada kondisi ‘steady’fluks konvektif sama dengan fluks difusi:

N w c

ρ=−D AB

dcdx

DAB : difusivitas solut di dalam solven (m2/s); x: jarak, m

Integrasi dan c = cdengan batas x = 0 – s – c1:

N w

ρ=( DAB

δ ) ln( cs

c1)=kc ln( cs

c1)

kc : koefisien perpindahan massa (m/s); Jika pressure drop terus meningkat maka solut yang

terakumulasi akan membentuk jel padat sehingga cs = cg

III. Percobaan

1. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan :

1. Rangkaian alat nano filtrasi

2. Refraktometer

3. Beaker glass dengan volume 50 ml, 4 buah

4. Beaker glass dengan volume 250 ml, 2 buah

5. Beaker glass dengan volume 2 liter, 1 buah

6. Gelas ukur dengan volume 250 ml, 2 buah

7. Gelas ukur dengan volume 25 ml, 1 buah

8. Stop watch

9. Pipet tetes

10. Corong plastik

11. Timbangan analitik

Bahan yang digunakan :

1. Aquades

2. Glukosa teknis, sesuai petunjuk Pembimbing

Alat pelindung diri :

Dalam praktikum ini diharuskan pemakaian alat pelindung berupa:

1. Jas laboratorium

2. Sepatu dengan alas yang tidak licin

Gambar Rangkaian Alat

Modul NF

tangki umpantangki umpan

IV. Data Pengamatan

Tekanan (psi)

LajuAlir (mL/detik) Konsentrasi (% Brix)

permeat Retentat Umpan Permeat Retentat80 0,6667 2,1667 5,0 0 3,262 0,1462 7,3090 4,0 0 4,050 0,0262 6,4439 4,0 0 4,142 0,0028 8,1232 4,5 0 5,1

V. Pengolahan Data

Menghitung % Rejeksi

Derajat konsentrasi (Rejeksi) = konsentrasi akhir larutan gulakonsentrasi awal larutangula

x100%

Tekanan (psi)

Konsentrasi (% brix)% rejeksi

awal akhir

80 5 3.2 64

62 4 4 100

50 4 4.1 102.5

42 4.5 5.1 113.3

60 70 80 90 100 110 12040

45

50

55

60

65

70

75

80

85

Kurva dP terhadap Rejeksi

% Rejeksi

Teka

nan

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.540

45

50

55

60

65

70

75

80

85

Kurva dP terhadap Laju Permeat

Laju Permeat

Teka

nan

2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.00040

45

50

55

60

65

70

75

80

85

Kurva dP terhadap Laju Retentat

Laju retentat

Teka

nan

VI. Pembahasan

Nanofiltrasi merupakan salah satu metode pemisahan suatu solut dari solvennya. Dalam

hal ini, nanofiltrasi bisa memfiltrasi partikel dengan ukuran 1 nm. Praktikum kali ini bertujuan

untuk memekatkan suatu larutan gula dengan metode nanofiltrasi dengan cara melewatkan

larutan gula pada modul nano filtrasi, sehingga pelarut yang berupa air akan akan ada di aliran

permeat tanpa adanya zat gula tersebut. Sehingga larutan gula akan semakin pekat pada aliran

retentat. Adapun driving force pada percobaan ini adalah perbedaan tekanan.

Selain itu, dari percobaan kita dpat melihat pengaruh perbedaan tekanan dengan

konsentrasi gula pada aliran retentat dan juga % rejeksi, % rejeksi merupakan rasio antara

konsentrasi akhir dengan konsentrasi umpan. Dari percobaan didapatkan data sebagai berikut.

Tekanan (psi)

Laju Alir (mL/detik) Konsentrasi (% Brix) % Rejeksipermeat Retentat Umpan Permeat Retentat

80 0,6667 2,1667 5,0 0 3,2 6462 0,1462 7,3090 4,0 0 4,0 10050 0,0262 6,4439 4,0 0 4,1 102.5

42 0,0028 8,1232 4,5 0 5,1 113.3

Dari data dapat disimpulkan bahwa semakin rendah perbedaan tekanan, maka semakin tinggi

konsentrasi gula pada retentat dan % rejeksi pun semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena jika

beda tekanan terlalu tinggi maka molekul molekul gula dapat menemput membran sehingga

mengurangi konsentrasi gula pada retentat. Hal ini terlihat pada tekanan 80 psi yang membuat

Namun pada data terdapat ketidak konsistenan. Karena seharusnya jika konsentrasi retentat

semakin tinggi seharusnya laju alir permeat pun semakin tinggi sehingga air lebih banyak

dipindahkan ke permeat. Efeknya, laju alir retentat pun berkurang sehingga yang tersisa pada

retentat lebih banyak molekul gula.

VII. Simpulan

1. Semakin rendah perbedaan tekanan, maka semakin tinggi konsentrasi gula pada retentat

dan % rejeksi pun semakin tinggi.

2. Terdapat ketidak konsistenan antara konsentrasi retentat dengan laju alir permeat.

3. Beda tekanan terlalu tinggi maka molekul molekul gula dapat menemput membran

sehingga mengurangi konsentrasi gula pada retentat.