PENGARUH LAJU ALIR UMPAN ULTRAFILTRASI DAN TEKANAN OPERASI REVERSE OSMOSIS PADA PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG SINTETIK

MENGGUNAKAN ADSORBEN ABU TERBANG BATUBARA

Hasanah Oktavia Pane, Sondang Purnama Sari, Subriyer Nasir*,1 Laboratorium Teknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang

2Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, PalembangCorresponding author: subriyer@unsri.ac.id

ABSTRAK: Penelitian ini memanfaatkan fly-ash batubara sebagai adsorben yang dikombinasikan dengan sand filter, ultrafiltrasi, dan reverse osmosis untuk pengolahan air asam tambang sintetik. Sand filter dan adsorben fly-ash digunakan sebagai pretreatment sebelum umpan memasuki membran. Variabel penelitian adalah pH air asam tambang sintetik, laju alir umpan pada ultrafiltrasi, dan tekanan operasi pada sistem reverse osmosis. Eskperimen dilakukan selama satu jam dan setiap 15 menit dilakukan analisis produk meliputi TDS, EC dan pH. Parameter utama dalam penelitian ini adalah fluks permeat dan persentase perolehan air (WRP). Hasil yang diperoleh memerlihatkan bahwa fluks permeat dan WRP terbesar diperoleh pada tekanan operasi sistem RO sebesar 3,4 kg/cm2 yaitu 4,06 L/menit dan 10,8%.

Kata Kunci: Air asam tambang sintetik, fly ash, reverse osmosis, sand fIlter, ultrafiltrasi

ABSTRACT: This research utilizes coal fly-ash as an adsorbent in combination with sand filters, ultrafiltration, and reverse osmosis for synthetic acid mine drainage treatment. Sand filters and adsorbent fly-ash is used as a pretreatment before the feed enters the membrane system. The variable used is synthetic acid mine water pH, feed flow rate of ultrafiltration, and the operating pressure of reverse osmosis system. Experiments were carried out for one hour. Permeate analysis include Total Dissolve Solid (TDS), Electrical Conductiviy (EC), and pH were performed every 15 minutes. The main parameters in this study were the permeate flux and water recovery percentage (WRP). The results showed that higher permeate flux and WRP obtained at operating pressure of 3.4 kg/cm2 as 4.06 L/min and 10.8% respectively.

Keywords: synthetic acid mine drainage, fly ash, water recovery percentage, ultrafiltration, reverse osmosis, sand fIlter

PENDAHULUAN

Air asam tambang (AAT) perlu diolah dengan baik agar tidak menimbulkan pencemaran terhadap badan air dan lingkungan sekitarnya. Pengolahan atau penanganan AAT yang ada saat ini adalah pengolahan secara konvensional yang kurang efektif dan efisien karena memerlukan penambahan zat kimia seperti lime atau limestone sehingga diperlukan teknologi untuk meminimalkan kandungan logam berat, jumlah padatan terlarut (TDS) dan Electrical Conductivity (EC), serta kenaikkan derajat keasaman (pH). Metode ini membutuhkan waktu yang lama, luas area yang besar, dan bahan kimia dalam kuantitas yang besar dalam pengolahannya (Nasir, et al 2013).

Disisi lain, limbah padat yang berasal dari proses pembakaran batubara seperti di PLTU berupa abu terbang batubara yang sering dianggap sebagai masalah bagi lingkungan. Dalam penelitian ini dicoba pemanfaatannya sebagai adsorben pada pengolahan AAT. Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini

adalah memanfaatkan fly-ash yang berasal dari proses pembakaran batubara di PLTU dengan menggabungkannya sebagai pretreatment pada pengolahan AAT sintetik dengan sand filter, ultrafiltrasi, dan reverse osmosis. Pengetahuan tentang performansi peralatan ditinjau dari hasil pengolahan dapat digunakan dalam merancang unit pengolahan AAT yang merupakan alternatif terhadap pengolahan AAT yang digunakan selama ini khususnya pada industri pertambangan batubara.

TINJAUAN PUSTAKA

Air Asam TambangAAT merupakan air yang bersifat asam, dengan pH

yang rendah (1-5) dan merupakan hasil oksidasi mineral sulfida yang terpapar di udara karena adanya oksigen dan air sehingga menghasilkan drainase yang mengandung ion sulfat dalam konsentrasi yang tinggi sehingga sangat asam. Tingkat keasaman, dan komposisi mineral dan konsentrasi tergantung pada jenis dan jumlah mineral sulfida (pirit) dan keberadaan

Seminar Nasional Added Value of Energy Resources ( AVoER) Ke-6Kamis, 30 Oktober 2014 di Kota Palembang, Indonesia

H.Pane, et al.

senyawa alkali di lokasi. Tingkat oksidasi pirit tergantung pada seperti bentuk dan luas permukaan pirit yang reaktif, konsentrasi oksigen di sekitar, pH larutan, lamanya waktu dan adanya bakteri pengubah sulfur seperti jenis Thiobacillus (Skousen, 1998)

Pembentukan AAT dapat terjadi secara kimia dan biologis. Secara kimia, terbentuknya AAT yaitu adanya reaksi pembentukan ion H+ yang merupakan ion pembentuk asam akibat oksidasi mineral-mineral sulfida yang bereaksi dengan air, kemudian oksidasi dari Fe2+, hidrolisis Fe3+ serta pengendapan logam besi hidroksida.

FeS2 + 7/2 O2+ H2O Fe2+ + 2 SO42- + 2 H+ (1)

Fe2+ + ¼ O2 + H+ Fe3+ + ½ H2O (2) Fe3+ + 3 H2O Fe(OH)3- + 3H+ (3) FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O 2 H2SO4 + Fe(OH)3

- (4)

Secara biologi, AAT terbentuk akibat adanya bakteri-bakteri tertentu yang dapat mempercepat proses dari oksida mineral-mineral sulfida dan oksidasi-oksidasi besi serta memperoleh energy hasil pelepasan energi dari proses oksidasi. Bakteri tersebut termasuk dalam kelompok strick aerobes, genus trobhasillus, spesies thiobasillus ferroxidans (kadang-kadang dijumpai Ferrobacillus ferroxidans).

Terbentuknya AAT ditandai oleh nilai pH yang rendah, konsentrasi logam eperti besi, aluminium, mangan terlarut dan konsentrasi ion sulfat yang tinggi dan konsentrasi oksigen terlarut yang rendah.

Air Asam Tambang SintetikAir asam tambang sintetik dalam penelitian ini

merupakan AAT yang memiliki persentase komposisi logam berat seperti besi, mangan, aluminium dan sebagainya yang dikondisikan sama dengan AAT yang berasal dari areal penambangan batubara.

Sand FilterSand filter merupakan filter yang digunakan

sebagai saringan yang menahan zat padat tersuspensi pada media filter. Pada saringan ini digunakan kombinasi dari beberapa media filter seperti pasir silika dan karbon aktif.

Fly- AshFly-ash batubara terdiri dari butiran halus yang

umumnya berbentuk bola padat atau berongga (Nasir, S. 2011). Fly-ash merupakan material yang sangat halus yang mengandung berbagai senyawa kimia seperti silika (SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO), juga mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3) dan karbon.

MembranMembran merupakan suatu lapisan tipis yang bersifat

semipermeable yang dapat memisahkan dua fasa karena adanya gaya dorong berupa perbedaan tekanan (ΔP), temperatur, konsentrasi atau potensial listrik. Membran

yang semipermeabel hanya mampu melewati suatu spesi kimia tertentu sedangkan spesi kimia yang lainnya akan tertahan. Fenomena ini dapat terjadi karena adanya perbedaan sifat kimia atau fisika antara membran dan larutan, seperti perbedaan ukuran (Mulder, 1996).

Prinsip proses pemisahan menggunakan membran merupakan proses pemisahan antara pelarut dengan zat terlarut. Zat terlarut yang tertahan oleh membran disebut konsentrat (retentat) sedangkan pelarut yang lolos melalui membran dinamakan permeat. Dinamakan permeat karena larutan tersebut dipermeasikan melalui membran, sedangkan konsentrat mengandung sejumlah kontaminan dalam konsentrasi tertentu yang ditolak oleh membran.

Kinerja atau efisiensi perpindahan massa di dalam membran ditentukan oleh dua parameter yaitu:a) Permeabilitas

Permeabilitas sering disebut sebagai kecepatan permeat atau fluks yaitu ukuran kecepataan suatu spesi melewati membran persatuan luas dan waktu dengan gradient tekanan sebagai gaya dorong. Permeabilitas dipengaruhi oleh jumlah dan ukuran pori, interaksi antara membran dan larutan umpan, viskositas larutan, serta tekanan dari luar. Secara umum fluks dapat dirumuskan sebagai berikut (Mulder, 1996):

J= VA . t

(5)

dengan J adalah fluks (L/m2.jam); V adalah volume permeat (Liter); A adalah luas permukaan membran (m2); dan t adalah waktu (jam)

b) SelektifitasSelektifitas membran dapat digambarkan sebagai

koefisien rejeksi yaitu ukuran kemampuan membran dalam menahan suatu partikel. Faktor yang mempengaruhi selektifitas membran adalah besarnya ukuran partikel yang akan melewatinya, interaksi antara membran, larutan umpan dan ukuran pori. Koefisien rejeksi dapat dinyatakan seperti persamaan 6. (Mulder, 1996):

R = C f−C p

C f = 1 -

CpC f

(6)

dengan R adalah koefisien rejeksi, Cp adalah konsentrasi zat terlarut dalam permeat, Cf adalah konsentrasi zat terlarut dalam feed.

UltrafiltrasiMembran ultrafiltrasi merupakan suatu membran

berpori dimana rejeksi zat terlarut dipengaruhi oleh ukuran dan berat zat terlarut relatif terhadap ukuran pori membran (Mulder, 1996). Membran ini memiliki struktur membran asimetrik dengan lapisan atas memiliki ukuran pori yang lebih kecil dan porositas

Pengaruh Laju Alir Umpan UF dan Tekanan Operasi RO Pada Pengolahan Air Asam Tambang Sintetik

permukaan lebih rendah dibandingkan dengan lapisan bagian bawah. Membran asimetrik memiliki tingkat selektivitas yang tinggi karena lapisan atas membran lebih rapat dan memiliki kecepatan permeasi yang tinggi karena membrannya tipis (Mulder, 1996).

Membran ultrafiltrasi memiliki ukuran pori berkisar 10-1000 Å atau sekitar 103-106 MWCO. Karakteristik membran ultrafiltrasi umumnya dinyatakan dalam Molecular Weight Cut Off (MWCO), atau berat molekul suatu zat (biasanya protein) yang 90%nya ditolak oleh membran. Membran ultrafiltrasi dapat memisahkan bahan berukuran lebih dari 0,005 µm atau partikel yang memiliki berat molekul lebih dari 1000 Da. Tekanan yang diperlukan relatif rendah yaitu sekitar 1-10 bar. Fluks melalui membran ultrafiltrasi dapat digambarkan dengan cara yang sama seperti mikrofiltrasi, yang berbanding lurus dengan tekanan yang digunakan, yaitu (Mulder,1996).

J= K ∆P (7)

dimana (K) Konstanta permeabilitas.

Reverse OsmosisMembrane reverse osmosis adalah membran yang

paling rapat dalam proses pemisahan cair-cair. Membran osmosis akan menghilangkan kotoran dan partikel besar dari 0.0001 μm. Pada prinsipnya air adalah satu-satunya material yang dapat melewati membran sehingga membran ini dapat merejeksi partikel dengan berat molekul tinggi dan rendah.

Osmosis merupakan proses dimana pelarut pindah dari larutan berkonsentrasi rendah menuju larutan berkonsentrasi tinggi. Untuk mendapatkan proses Reverse Osmosis (RO), diperlukan adanya peningkatan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Tekanan Osmosis merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.

Pada peristiwa reverse osmosis, pada sisi larutan dengan konsentrasi tinggi diberikan tekanan untuk mendorong molekul air melewati membran. Proses pemisahan ini akan memisahkan zat terlarut pada suatu sisi membran dan pelarut murni disisi yang lain. Reverse osmosis digunakan ketika zat terlarut dengan berat molekul rendah seperti garam anorganik atau molekul organik kecil seperti glukosa dan sukrosa dipisahkan dari pelarut. Akibatnya, diperlukan membran dengan resistensi hidrodinamik yang lebih tinggi. Molekul zat terlarut yang rendah akan lewat dengan bebas melalui ultrafiltrasi (Mulder,1996).

Aliran air yang efektif dapat diwakili oleh persamaan (8) jika diasumsikan bahwa tidak ada zat terlarut menembus melalui membran

Jw = A (ΔP-Δπ) (8)

Fluks berbanding terbalik terhadap ketebalan membran dan untuk alasan ini membran osmosis balik yang paling memiliki struktur asimetris dengan toplayer padat dan tipis (ketebalan <1μm) didukung oleh sublayer berpori (ketebalan = 50-150 μm), rejeksi terhadap dipengaruhi oleh toplayer padat. Kinerja sistem reverse osmosis dipengaruhi beberapa faktor antara lain kondisi umpan, sistem pretreatment dan tekanan operasi. Sistem pretreatment yang tidak optimal dapat menyebabkan kemungkinan fouling menjadi lebih cepat sehingga mendgradasi fluks permeat dan bahkan dapat bersifat destruktif pada sistem membran dan menurunkan umur (life time) membran (Nasir, 2007).

METODOLOGI PENELITIAN

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah perangkat Sandfilter, filter adsorben, Ultrafiltrasi, dan Reverse Osmosis yang ditempatkan pada Laboratorium Teknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya. Sampel yang digunakan berupa air asam tambang PT BA dan AAT sintetik dengan pH yang bervariasi dengan kapasitas 550 L yang ditempatkan di Tank I dengan kapasitas 550L.Waktu operasi yang digunakan selama 1 jam, dengan rentang pengambilan sampel selama 15 menit. Rangkaian peralatan yang digunakan dalam penelitian ini ditampilkan pada Gambar (3) dibawah ini.

Gambar 3. Rangkaian alat penelitian

AAT dari Tank I dialirkan dengan menggunakan pompa menuju Sand Filter (SF) untuk menyaring impuritis yang terkandung dalam umpan. Media penyaring yang digunakan dalam sand filter berupa silika, manganis, ferrolite, dan karbon aktif. Aliran proses filtrasi pada sand filter terjadi dari atas ke bawah, sehingga partikel-partikel tersuspensi dapat tertahan oleh media yang ada di dalam sand filter. Setelah melewati sand filter air dialirkan ke sistem catridge filter dengan adsorben fly ash (a,b,c), air hasil yang diperoleh ditampung di Tank II. Sampel dari catridge filter akan ditampung setiap rentang waktu 15 menit untuk dianalisa pH, EC, dan TDS.

Air hasil yang ditampung di Tank II, kemudian dipompakan dengan high pressure pump menuju ultrafiltrasi. Disini laju alir permeat dikontrol dengan mengatur laju alir dari valve (V-3).

H.Pane, et al.

Laju alir permeat dan laju alir konsentrat akan terbaca pada masing-masing flowmeter. Permeat yang dihasilkan dari ultrafiltrasi akan ditampung di Tank III, sedangkan konsentratnya akan kembali ke Tank II. Hasil yang ditampung di Tank III akan diambil sampel selama interval waktu 15 menit selama satu jam untuk dianalisa pH, EC, dan TDS.

Permeat dari ultrafiltrasi dipompakan menggunakan pompa (P-3), menuju reverse osmosis. Laju alir permeat dikontrol dengan mengatur debit dari valve (V-5), sedangkan laju alir retentate dikontrol dengan mengatur valve (V-6). Laju alir hasil dan laju alir buang akan terbaca pada masing-masing flowmeter. Permeat yang dihasilkan dari reverse osmosis akan ditampung di tank IV, sedangkan konsentratnya akan kembali ke tank III. Permeat hasil yang ditampung di tank IV akan diambil sampel dengan rentang waktu 15 menit selama satu jam untuk dianalisa pH, EC, dan TDS serta dihitung fluks permeat dan besarnya water recovery percentage (WRP) yang dihasilkan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Parameter analisa pada penelitian ini berupa derajat keasaman (pH), Total Dissolved Solid (TDS) dan Electrical Conductivity (EC).

Tabel 1. Komposisi Sampel AATNo Parameter Satuan Nilai Standar

Air Gol.IKepmenLH No 113/2003

1. Kekeruhan (turbidity)

NTU 35,3 - -

2. TDS mg/L 1650 1000 -

3. TSS mg/L 14,2 50 4004. pH - 3,93 6-9 6-95. Besi mg/L 0,808 0.3 7

6. Mangan mg/L 10,35 0,1 47. Sulfat mg/L 1340,9 400 -8. Aluminium mg/L 1,603 - -

Tabel 1 menampilkan persentase rejeksi TDS dan EC terhadap fungsi waktu dengan pH AAT sintetik yang bervariasi (2,4; 3,74; dan 3,9).Tabel 2. Pengaruh waktu operasi terhadap persentase rejeksi TDS dan EC pada sand filter.

Tabel 3. Pengaruh waktu operasi terhadap persentase rejeksi TDS dan EC pada ultrafiltrasi

Tabel 4. Pengaruh waktu operasi terhadap persentase rejeksi TDS dan EC pada membran reverse osmosis.

Tabel 5. Persentase peningkatan pH pada sand filter, ultrafiltrasi dan reverse osmosis

Pengaruh Laju Alir Umpan UF dan Tekanan Operasi RO Pada Pengolahan Air Asam Tambang Sintetik

Keterangan :1 = AAT Sintetik (pH = 3,9 ; TDS = 92 ppm ; dan EC = 190,4 μs/cm).2 = AAT Sintetik (pH = 3,74 ; TDS = 94 ppm ; dan EC = 196 μs/cm).3 = AAT Sintetik (pH = 2,4 ; TDS = 521 ppm ; dan EC = 1126 μs/cm).

Pada tabel 2 diatas terlihat TDS dan EC mengalami penurunan yang tidak stabil, sehingga persentase rejeksi yang diperoleh tidak begitu besar.

Penurunan TDS dan EC tidak stabil, diduga akan tiga hal yaitu kerja dari adsorben fly ash pada housing filter tidak maksimal, adanya penumpukkan atau terakumulasi impuritis pada permukaan dari media dalam sand filter maupun adsorben pada housing filter dan penutupan dari catridge dalam housing tidak rapat, sehingga adsorben fly ash terikut oleh AAT sintetik.

Pada tabel 2 terlihat bahwa (1) dan (2) memiliki persentase rejeksi EC yang lebih besar dibandingkan persentase rejeksi TDS-nya yaitu 14,22% dan 18,47%, sedangkan (3) memiliki persentase rejeksi TDS lebih besar dibandingkan EC-nya yaitu sebesar 29,85%.

Pada tabel 3 menampilkan persentase rejeksi TDS dan EC dengan pH AAT sintetik dan laju alir umpan yang berbeda pada ultrafiltrasi. Pada tabel tersebut terlihat semakin besar laju alir umpan maka TDS dan EC permeat mengalami kenaikkan.

Persentase rejeksi pada tabel tersebut dibawah persentase rejeksi normal (90%) bahkan bernilai minus. Terlihat pada (3) memiliki persentase rejeksi TDS dan EC terendah (minus) yaitu -26,03% dan -26,91%. Persentase rejeksi bernilai negatif, karena konsentrasi dari zat terlarut yang ingin diserap (TDS, ion logam, protein dan impuritis lainnya) pada permeat lebih tinggi daripada di umpan.

Besarnya permeat (hasil) TDS maupun EC lebih besar diduga karena besarnya particle size dari dissolved solids, ion-ion logam, protein globular dan impuritis lainnya yang terkandung sangat besar dibandingkan Molecular Weight Cut Off (MWCO) membran, dan kekuatan ion- ion logam, sehingga kemampuan dan kinerja membran dalam menahan suatu spesi berkurang serta adanya konsentrasi dissolved solid dan ion-ion logam yang menempel pada dinding membran yang kemudian mampu lolos dengan besarnya laju alir umpan yang diberikan.

Pada Tabel 4 diatas menampilkan pengaruh waktu operasi terhadap persentase rejeksi TDS dan EC pada membran reverse osmosis dengan tekanan operasi reverse osmosis dan laju alir umpan pada ultrafiltrasi berbeda.

Pada tabel 4 tersebut terlihat peningkatan tekanan operasi reverse osmosis dan laju alir umpan pada ultrafiltrasi menyebabkan nilai TDS dan EC mengalami penurunan. Dibuktikan dengan nilai persentase rejeksi TDS dan EC seperti pada tekanan operasi (1) sebesar 0,8 kg/cm2 dengan laju alir (L/menit) 2,5; 3,5; dan 4,5 yaitu 98,7%, 99,1%, dan 99,4%.

Hal ini disebabkan karena membran reverse osmosis memiliki ukuran pori yang sangat kecil yaitu 0,0001μm. Dengan ukuran pori-pori yang sangat kecil dan rapat maka diperlukan tekanan air umpan (tekanan operasi) dan laju alir umpan yang besar agar mampu

memisahkan partikel dengan ukuran molekular (spesi) dalam suatu larutan.

Tekanan dorong (tekanan operasi) menyebabkan molekul zat terlarut, dan pelarut menyerap melalui membran, sedangkan molekul atau partikel lain tertahan oleh membran.

Pada Tabel 5 terlihat persentase peningkatan pH menunjukkan hasil yang cukup baik bila dilihat dari kualitas permeat yang dihasilkan dari sifat kimia yaitu nilai derajat keasaman (pH). Pada Tabel diatas diperoleh persentase peningkatan pH terbesar pada sand filter (2) sebesar 12,3%, pada ultrafiltrasi (3) dengan laju alir 3,5 dan 4,5 L/menit sebesar 5,70%, dan pada reverse osmosis (3) dengan laju alir 3,5 L/menit dan tekanan operasi reverse osmosis 2,2kg/cm2 sebesar 91,96%.

Persentase peningkatan pH tidak begitu besar pada sand filter. Hal ini karena, hanya adsorben fly ash yang bersifat basa pada housing (catridge) filter saja yang berperan penting dalam meningkatkan nilai pH, sedangkan media dalam sand filter tidak mempengaruhi kenaikkan pH, namun berperan dalam menurunkan TDS, EC dan menjernihkan AAT sintetik.

Persentase peningkatan pH pada ultrafiltrasi juga tidak begitu besar, hal ini disebabkan karena ion-ion logam pada umpan yang masuk kedalam membran lebih dominan bersifat anion, maka kation pada membran yang akan mengikatnya sehingga nilai pH menjadi rendah. Persentase peningkatan pH pada reverse osmosis besar, terlihat dari nilai pH yang stabil.

Pada gambar 5 menunjukkan fluks permeat terbesar terletak pada tekanan operasi 3,4 kg/cm2 (terbesar) baik untuk laju alir 2,5; 3,5; dan 4,5 L/menit pada setiap variasi pH AAT sintetik yaitu sebesar 4,06 L/jam.m2. Ini membuktikan bahwa tekanan operasi sangat mempengaruhi besarnya fluks permeat yang diperoleh, seperti yang dijelaskan pada persamaan (8). Pada persamaan tersebut, kenaikkan tekanan operasi akan menyebabkan naiknya perbedaan tekanan pada dua sisi membran (ΔP) dan perbedaan tekanan osmosis larutan pada dua sisi membran (Δπ), semakin besar ΔP dan Δπ mengakibatkan naiknya fluks permeat.

H.Pane, et al.

Gambar 5. Pengaruh tekanan operasi reverse osmosis terhadap fluks permeat pada AAT Sintetik (Dengan laju alir umpan pada ultrafiltrasi a) 2,5 L/menit , b) 3,5 L/menit, c) 4,5 L/menit )

Pengaruh Waktu Operasi Terhadap Fluks Permeat Pada AAT Sintetik Dengan pH yang bervariasi

Pengaruh waktu operasi terhadap fluks permeat dapat dilihat pada gambar 6 sampai gambar 8. Dalam penelitian ini waktu operasi yang digunakan yaitu 15, 30, 45, dan 60 menit.

Gambar 6. Pengaruh Waktu terhadap Fluks Permeat Pada AAT Sintetik dengan Laju Alir Umpan Pada Ultrafiltrasi 2,5 Liter/menit (Tekanan Operasi RO a) 0,8 kg/cm2 , b) 2,2 kg/cm2, c) 3,4 kg/cm2)

Gambar 7. Pengaruh Waktu terhadap Fluks Permeat Pada AAT Sintetik dengan Laju Alir Umpan pada Ultrafiltrasi 3,5 Liter/menit (Tekanan Operasi RO a) 0,8 kg/cm2 , b) 2,2 kg/cm2 , c) 3,4 kg/cm2)

Gambar 8. Pengaruh Waktu terhadap Fluks Permeat Pada AAT Sintetik dengan Laju Alir Umpan pada Ultrafiltrasi 4,5 Liter/menit (Tekanan Operasi RO a) 0,8 kg/cm2 , b) 2,2 kg/cm2 , c) 3,4 kg/cm2)

Gambar 6; 7; dan 8 memperlihatkan bahwa semakin lama waktu operasi berlangsung maka semakin kecil fluks permeat yang diperoleh.

Penurunan fluks permeat disebabkan oleh naiknya konsentrasi ion-ion logam (Fe, Al, dan Mn) yang terkandung dan total dissolved solids pada AAT sintetik. Naiknya konsentrasi ion-ion logam dan total dissolved solids dalam larutan umpan, karena adanya polarisasi konsentrasi, pada dinding membran konsentrasi ion-ion logam dan total dissolved solids lebih tinggi dari larutan

Pengaruh Laju Alir Umpan UF dan Tekanan Operasi RO Pada Pengolahan Air Asam Tambang Sintetik

umpan. Semakin tinggi larutan konsentrasi ion-ion logam dan total dissolved solids dalam larutan umpan, semakin besar pula kenaikan konsentrasi pada dinding membran, sehingga semakin menghambat laju alir melewati membran. Fluks permeat terendah terlihat pada gambar (7) bagian (a) yaitu 0,971 L/jam.m2.

Pada gambar (9) ditampilkan Water Recovery Percentage (WRP) yang diperoleh pada pH AAT sintetik yang berbeda dengan laju alir umpan ultrafiltrasi dan tekanan operasi reverse osmosis yang berbeda pula. Water Recovery Percentage (WRP) merupakan besarnya persentase air hasil yang diperoleh dari jumlah air umpan yang melewati lapisan membran.

Gambar 9. Pengaruh Tekanan Operasi Reverse Osmosis terhadap Water Recovery Percentage (WRP) Pada AAT Sintetik (Laju Alir Umpan pada Ultrafiltrasi a) 2,5 L/menit , b) 3,5 L/menit, c) 4,5 L/menit ).

Apabila tekanan operasi dinaikkan berarti mendorong feed dengan tenaga yang lebih kuat ke membrannya, sehingga apabila diberi tekanan lebih maka jelas recovery naik. Hal ini terlihat pada gambar diatas yaitu Water Recovery Percentage (WRP) terbesar berada pada tekanan operasi yang besar pula (3,4 kg/cm2) sebesar 10,8%, sedangkan WRP terendah yaitu sebesar 2,6% pada tekanan operasi rendah (0,8 kg/cm2) dengan laju alir umpan ultrafiltrasi 2,5; 3,5; dan 4,5 L/menit.

Water Recovery Percentage (WRP) terhadap laju alir umpan ultrafiltrasi konstan. Hal ini disebabkan recovery pada laju alir tidak berubah banyak atau bisa konstan karena persentase permeat terhadap feed juga tidak berubah (bergantung pada kemampuan separasi membran).

KESIMPULAN

1) Adsorben fly ash pada housing (catridge) filter dapat meningkatkan pH dari 2,4 - 3,9 menjadi 2,7 – 4,4.

2) Proses pengolahan AAT sintetik melalui sand filter, ultrafiltrasi, dan reverse osmosis dengan fly ash sebagai adsorben mampu meningkatkan pH dan menurunkan TDS dan EC pada air hasil.

3) Perbedaan laju alir umpan ultrafiltrasi, tekanan operasi reverse osmosis dan waktu operasi sangat berpengaruh pada kinerja membran yaitu berupa rejeksi, fluks permeat dan Water Recovery Percentage (WRP). Hal ini ditunjukkan dengan semakin besar laju alir umpan pada ultrafiltrasi, dan tekanan operasi pada reverse osmosis maka persentase rejeksi, fluks permeat dan Water Recovery Percentage (WRP) yang diperoleh semakin besar. Persentase Rejeksi, fluks permeat dan Water Recovery Percentage (WRP) terbesar diperoleh pada tekanan operasi 3,4 kg/cm2 (terbesar) yaitu 99,5%, 4,06 L/jam.m2 dan 10,8 %, sedangkan persentase rejeksi, fluks permeat, dan WRP minimum pada tekanan operasi 0,8 kg/cm2 (terendah) yaitu 97,4%, 0,971 L/jam.m2 dan 2,6%. Persentase rejeksi dan WRP yang besar dipengaruhi juga pada lamanya waktu operasi, sedangkan pada fluks permeat terbesar tidak dipengaruhi pada lamanya waktu operasi. Semakin lama waktu operasi maka fluks permeat yang diperoleh semakin kecil.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini merupakan bagian dari Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi-Universitas Sriwijaya tahun 2013 melalui hibah desentralisasi Direktorat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (DP2M)- Dikti.

DAFTAR PUSTAKA

Johnson, D. B., & Hallberg, K.B., (2005). Acid mine drainage remediation options: a review. Science of the Total Environment, 338, 3– 14.

Langenbach, K., Kuschk, P.,Horn, H., & Kästner. M., (2010). Modeling of slow sand filtration for disinfection of secondary clarifier effluent. Water Research, 44, 1, 159-166.

Luptakova, A., Ubaldini, S., Macingova, E., Fornari, P., & Giuliano, V., (2012). Application of physical–chemical and biological–chemical methods for heavy metals removal from acid mine drainage. Process Biochemistry, 47, 11, 1633–1639.

Mulder, M. 1996. Basic Principle of Membrane Technology. 2nd edition. Dordrecht: Kluwer academic Publisher

Nasir, S., (2007). Membrane Performance and Build-up of Solute in Small scale of Reverse Osmosis, PhD Thesis, Curtin University of Technology, Australia.

Nasir, S. (2010a), Kinerja Membran Reverse Osmosis dalam Pengolahan Air Baku Mengandung Ion Natrium dan Kalsium, Prosiding Seminar Basic Science VII, Malang, 20 Februari 2010

Nasir, S., D.Anggraini dan A. Agustina (2010b), Pembuatan Filter Mikrofiltrasi dari Clay dan Fly-ash dan Aplikasinya pada Pengolahan Limbah Cair,

H.Pane, et al.

Prosiding Seminar Teknik Kimia Unpar, Bandung, 22 April 2010

Nasir, S. (2013). Peningkatan Kualitas Air Rawa Menggunakan Membran Keramik Berbahan Tanah Liat Alam Dan Abu Terbang Batu Bara. Palembang: Unsri.

Skousen, J et.al (1998). A Handbook of Technologies For Avoidance And Remediation of Acid Mine Drainage. West Virginia: The National Mine Land Reclamation Center.