PREPARASI DAN KARAKTERISTIK MEMBRAN

-FLAT MEMBRAN

HOLLOW FIBER

-TUBULAR

-CAPILLARY .

Bahan Kuliah Teknologi Membran

Keunggulan Teknologi Membran

2016/2/18

•Proses Pemisahan Dapat Dilakukan Secara kontinu

• Konsumsi energi yang rendah

• Mudah untuk up-scalling

• Variabel-variabel yang mempengaruhi sifat membran

dapat diatur

(Mulder,1996)

Usulan Penelitian STRANAS , 14 Oktober 2012

Preparasi Membran Secara Inversi Fasa

2016/2/18

Pembuatan Membran Yang Mencakup dua Fasa dimana Fasa Cair akan berubah menjadi fasa padat

Terbentuk lapisan aktif dan lapisan penyangga

Pada Teknik Inversi Fasa Secara Presipitasi Imersi, struktur membran yang terbentuk sangat dipengaruhi oleh jenis pelarut

Struktur Membran akan mempengaruhi kinerja membran

Usulan Penelitian STRANAS , 14 Oktober 2012

PROSES PEMBUATAN MEMBRAN

2016/2/18

Water Bath Bak Koagulasi

Mixing CA 25% + aseton 65% + Formamida 10%

Casting larutan dope

Membran telah dicasting

2 menit T = 27 C

aquades

Temp.control

air – aseton

Plat kaca

Usulan Penelitian STRANAS , 14 Oktober 2012

Demixing Annealing

Skema Proses Presipitasi Imersi

2016/2/18

Polimer

Non Pelarut

Pelarut J1

J2 Non Pelarut

Pelarut

Bak

Koagulasi

Larutan

Polimer

Penyangga

Ket. : (1) Non Pelarut

(2) Pelarut

Usulan Penelitian STRANAS , 14 Oktober 2012

SKEMA MODUL MEMBRAN NF TIPE DEAD END

2016/2/18

MP Umpan

Permeat

TN

M

BV

BV

BV BV

BV

PG PG

PG

T U

PK

Usulan Penelitian STRANAS , 14 Oktober 2012

MEMBRAN HOLLOW FIBER

• Definisi :

• Hollow Fiber Membran (HFM) adalah membran yang dapat berfungsi untuk mentransfer gas dan uap hidrofobik (misalnya volatile dan semivolatile organik senyawa) antara dua cairan, biasanya gas (udara) dan air (cair).

• Membran yang sering digunakan dalam industri adalah membran asimetrik.

2016/2/18

Keuntungan Hollow Fiber Membran

• Tidak membutuhkan energi

Hal ini membuat membran hollow fiber memiliki potensi untuk mengganti beberapa unit operasi yang mengkonsumsi panas, seperti kolom penyulingan atau penguapan.

• Tidak ada produk limbah

tidak menimbulkan limbah dari operasi kecuali komponen yang tidak diinginkan dalam aliran umpan. Hal ini dapat membantu untuk mengurangi biaya operasi untuk menangani sampah.

2016/2/18

• permukaan besar per satuan volume:

serat Hollow memiliki permukaan membran volume besar per modul. Oleh karena itu, ukuran serat berongga lebih kecil dibandingkan jenis membran lainnya tetapi dapat memberikan kinerja yang lebih tinggi.

• Fleksibel:

serat Hollow adalah membran yang fleksibel, dapat melakukan penyaringan dengan 2 cara, baik adalah "inside-out" atau "luar-dalam".

• Rendah biaya operasi:

serat berongga membutuhkan biaya operasi rendah dibandingkan dengan jenis lain unit operasi.

2016/2/18

Kekurangan Membran Hollow Fiber

• fouling membran:

fouling Membran serat berongga lebih sering daripada membran lain karena merupakan konfigurasi. pakan terkontaminasi akan meningkatkan laju fouling membran, esapecially untuk serat berongga.

• Mahal:

Hollow Fiber lebih mahal daripada membran lain yang tersedia di pasar. Hal ini karena metode fabrikasi dan beban lebih tinggi dari membran lainnya.

2016/2/18

2016/2/18

• Proses spinning akan menentukan jenis membrane yang akan dihasilkan, misalnya untuk membentuk asimetris membran digunakan wet spinneret, dan apabila diinginkan membrane yang memiliki lapisan dense yang lebih tebal dapat digunakan melt, atau dry method.

2016/2/18

2016/2/18

a) Metode Melt Spinning

• Melt Spinning adalah salah satu metode terpilih yang sering digunakan dalam fabrikasi hollow fiber-polymeric membran. Polimer dilelehkan dan dipompa melalui spinneret (die) dengan sejumlah lubang (antara 1-1000). Lelehan fiber kemudian didinginkan, dipadatkan, dan dikumpulkan di roda penerima. Stretching fiber dalam bentuk lelehan atau solid memberikan orientasi kepada rantai polimer sepanjang poros polimer.

2016/2/18

2016/2/18

b) Metode Dry Spinning

2016/2/18

Pada metode dry spinning, daripada mengendapkan polymer

dengan dilusi atau reaksi kimia, pengerasan diperoleh

dengan evaporasi solvent dalam aliran udara atau gas inert

pada suhu berkisar antara 100oC – 300oC.

Filament membran tidak terkontak langsung dengan cairan

pengendap, menghilangkan kebutuhan pengeringan dan

recovery solvent.

• Wet spinning adalah proses tertua dalam pembuatan hollow fiber membrane. Spinneret direndam dalam bak yang berisi non solvent (air / bahan kimia) dan saat filament muncul mereka mengendap dan mengeras. Karena cairan di extrusi secara langsung ke dalam cairan pengendap, proses ini disebut wet spinning.

2016/2/18

2016/2/18

c) Metode Wet Spinning (Dry-Wet spinning)

• Langkah kerjanya adalah sebagai berikut : 1. Larutan Dope di extrusi ke dalam spinneret, dimana posisi larutan dope adalah di lingkar luar, sedang di tengahnya adalah “Core liquid”. 2. Hasil extrusi diarahkan ke bak koagulan (dimana, selama mengarah ke bak, membran mengalami fase dry), setelah itu dimasukkan dalam bak air murni untuk pencucian 3. Setelah itu dilakukan make up ; grafting, coating, dan pemberian muatan 4. Sebagai finishing dilakukan pengeringan dan pemotongan

2016/2/18

KARAKTERISTIK MEMBRAN

• Penentuan Permeabilitas Membran (Lp)

• Penentuan MWCO

• Penentuan Struktur Morfologi Membran Dengan Scanning Elektron Mikroscopy (SEM)

2016/2/18 Usulan Penelitian STRANAS , 14 Oktober 2012

LP

• Fluks didefinisikan sebagai jumlah volume permeate yang melewati membran per satuan luas permukaan per satuan waktu.

• J = , ………………………………………………………….. (3)

• J = fluks ( l/m2jam)

• V = volume permeat (liter)

• A = luas permukaan membran (m2)

• t = waktu penyaringan (jam)

2016/2/18

2016/2/18

tekanan

flu

ks

MWCO

• Percobaan dilakukan dengan permeasi variasi berat molekul larutan dekstran. Larutan dekstran yang digunakan adalah berat molekul 9500, 19.500 dan 39.000 Dalton. Tekanan yang digunakan adalah 0,2 kg/cm3. Untuk setiap membran dialurkan grafik antara berat molekul dengan % rejeksi.

2016/2/18

SEM

• Struktur penampang melintang membran selulosa asetat dianalisa dengan SEM. Analisa ini memberikan informasi kualitatif mengenai ukuran pori membran, distribusi pori serta geometri pori secara keseluruhan.

• Membran yang terbentuk dipotong-potong dengan ukuran sekitar 1 cm2, kemudian dicelupkan kedalam nitrogen cair supaya mudah dipatahkan. Kemudian ditempelkan pada wadah cuplikan (brass disk) dengan bantuan selotip. Cuplikan membran dilapisi dengan emas dalam keadaan vakum. Setelah itu permukaan membran dapat diamati melalui electron microscopy dan dapat diambil fotonya.

•

2016/2/18

Usulan Penelitian STRANAS , 14 Oktober 2012