1

RANCANG BANGUN ALAT PEMURNI AIR PAYAU SEDERHANA DENGAN MEMBRAN REVERSE OSMOSIS UNTUK MEMENUHI

KEBUTUHAN AIR MINUM MASYARAKAT MISKIN DAERAH PESISIR

Dewi L.K., Azfah R.A., Soedjono E.S.

Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, ITS Surabaya e-mail:

soedjono@enviro.its.ac.id

ABSTRAK

Daerah pesisir umumnya memiliki masalah dengan akses air minum layak konsumsi. Sumber air yang ada, biasanya berasal dari sumur air tanah yang airnya berasa asin atau payau. Untuk memenuhi kebutuhan masyarakat akan air bersih layak minum, terdapat teknologi pemurnian air yang praktis yaitu menggunakan membran reverse osmosis. Disini akan dibahas desain alat pemurni air payau sederhana menggunakan membran reverse osmosis dengan pompa yang tenaga penggeraknya adalah dengan kayuhan sepeda.Penelitian dilakukan dengan menguji laju fluks, recovery rate, dan kemampuan rejeksi kadar garam serta TDS dari proses reverse osmosis dengan menggunakan membran pada variasi tekanan, kadar garam dan kadar TDS tertentu. Data yang diperoleh diolah dengan uji ANOVA dan ditarik kesimpulan dari analisa tersebut. Dari penelitian yang dilakukan, diketahui Fluks optimum permeate sebesar 2,10 L/m2.jam dicapai pada tekanan operasi 1,5 bar dengan konsentrasi garam pada air umpan sebesar 1008 ppm. Recovery Rate optimum sebesar 28,54% dicapai pada tekanan operasi 1,5 bar dengan konsentrasi garam pada air umpan sebesar 2085 ppm. Nilai rejeksi optimum kadar garam sebesar 55,36% dicapai pada tekanan operasi 0,5 bar dengan konsentrasi garam pada air umpan sebesar 1008 ppm. Nilai rejeksi optimum TDS sebesar 62,95% dicapai pada tekanan operasi 1,5 bar dengan kadar TDS air umpan sebesar 1910 mg/L.

Kata kunci : Air Payau, Reverse osmosis, Fluks, Recovery rate, Rejeksi

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia yang memiliki panjang pantai

lebih dari 80.000 km. Sebagian besar penduduk Indonesia tinggal di daerah pesisir. Daerah pesisir

di Indonesia identik dengan masyarakat miskin dan pemukiman kumuh. Pada daerah pesisir ini

umunya memiliki masalah dengan akses air bersih. Sumber air yang ada, biasanya bersasal dari

sumur air tanah yang airnya berasa asin. Penyediaan air bersih untuk masyarakat di Indonesia masih

mengalami permasalahan terutama rendahnya tingkat pelayanan dan penyediaan akses air bersih.

Untuk memenuhi kebutuhan akan air bersih, masyarakat terpaksa menampung air hujan atau

mengambil dari tempat lain yang relatif jauh dan mahal. Kurangnya akses terhadap air minum juga

sanitasi yang tidak baik menyebabkan 3 juta penduduk dunia di negara berkembang terutama anak-

anak meninggal setiap tahunnya. Untuk mengatasi permasalahan di atas dibutuhkan penerapan

teknologi pengolahan air yang sesuai dan tepat guna, yaitu dengan menggunakan teknologi

purifikasi Reverse Osmosis yang praktis, portable dan tidak memakan lahan yang luas. Rancangan

2

alat pemurni air payau sederhana ini menggunakan tenaga kayuhan sepeda untuk menggerakkan

pompa air yang telah dimodifikasi. Untuk pemurnian airnya, digunakan membran reverse osmosis

yang mampu mereduksi kadar garam dalam air umpan serta kontaminan-kontaminan lainnya. Alat

pemurni air payau sederhana ini merupakan jawaban atas sulitnya memperoleh air bersih layak

minum untuk masyarakat miskin daerah pesisir.

Dari latar belakang yang ada didapatkan suatu perumusan masalah, antara lain bagaimana

desain alat pemurni air sederhana yang dapat mendesalinasi air payau menjadi air layak minum,

bagaimana pengaruh tekanan (bar) yang diberikan terhadap laju fluks permeat (L/m2.jam), recovery

rate (%), rejeksi kadar garam (%) dan rejeksi kadar TDS (%), bagaimana pengaruh kadar garam

(ppm) air umpan terhadap laju fluks permeat (L/m2.jam) yang dihasilkan, recovery ratenya (%)

serta rejeksi kadar garam (%) dan bagaimana pengaruh kadar TDS (ppm) air umpan terhadap

rejeksi kadar TDS (%).

Dari perumusan masalah diatas, tujuan dari rancang bangun ini antara lain yaitu, merancang alat

pemurni air payau menjadi air layak minum dan diharapkan dapat menghasilkan prototip alat

pemurni air tersebut, menganalisa pengaruh tekanan kerja (bar) terhadap laju fluks permeat

(L/m2.jam), recovery rate (%), rejeksi kadar garam (%) dan rejeksi kadar TDS (%) yang

dihasilkan, menganalisa pengaruh kadar garam (ppm) terhadap laju fluks permeat (L/m2.jam) yang

dihasilkan, recovery ratenya (%) serta rejeksi kadar garam (%) yang dihasilkan, dan menganalisa

pengaruh kadar TDS (ppm) terhadap rejeksi TDS (%) yang dihasilkan.

Karakteristik Air Payau

Sumber air payau yang biasa digunakan adalah berasal dari air tanah, air tanah ini menjadi

salin atau berasa asin karena intrusi air laut atau merupakan akuifer air payau alami. Air permukaan

yang payau jarang dipergunakan tetapi mungkin dapat terjadi secara alami. Air payau dapat

memiliki range kadar TDS yang cukup panjang yakni (1000-10.000 mg/L) dan secara tipikal

terkarakterisasi oleh kandungan karbon organik rendah dan partikulat rendah ataupun kontaminan

koloid. Beberapa komponen yang terdapat dalam air payau seperti boron dan silika memiliki

konsentrasi yang bervariasi dan dapat memiliki nilai yang beragam dari satu sumber dengan sumber

lainnya, faktor penting dalam optimasi sistem reverse osmosis air payau adalah karakterisasi akurat

dari air umpan yang spesifik. [Greenlee, dkk. 2009].

Proses reverse osmosis untuk desalinasi air payau memiliki beberapa karakteristik yang berbeda

dengan desalinasi air laut, diantaranya :

3

Gambar 1. Modul RO Spiral Wound

• Rancang bangun modul membran reverse osmosis untuk desalinasi air payau pada umumnya

hanya terdiri dari satu tahap saja mengingat kadar garam umpan yang tidak terlalu tinggi.

• Recovery air lebih tinggi bila dibandingkan dengan desalinasi air laut

• Suhu umpan kadang-kadang sangat tinggi sehingga harus diturunkan terlebih dahulu agar

tidak merusak modul [Wenten, 1999]

Keuntungan Penggunaan Membran

Keuntungan menggunakan membran dalam pengolahan air yaitu :

• Menghasilkan air dengan kualitas sangat baik

• Dalam proses pengolahan memerlukan sedikit bahan kimia

• Memerlukan energi lebih rendah untuk operasi dan pemeliharaan

• Fasilitas desain & konstruksi memiliki sistem yang kompak dan modular

• Mampu memproduksi air dengan kualitas konstan

• Mampu menyisihkan bahan kontaminan dengan rentang yang lebar

• Dapat menjadi solusi untuk beban yang berubah-ubah. [Nurhayati, 2005]

Modul Membran Spiral Wound

Modul spiral wound merupakan

modul membran yang terdiri dari susunan

dua atau lebih lembar membran flat yang

ditumpuk bersamaan dan masing-masing

dilapisi pada bagian tepinya kemudian

dililitkan pada sebuah pipa bersama-sama

dengan spacer pada bagian sisi umpan

membran yang memisahkan lapisan atas dua membran flat dan berfungsi untuk membangkitkan

turbulensi aliran. Pipa pada bagian tengah berfungsi sebagai penampung aliran permeat dan

mengalirkannya sebagai produk. Cara kerja dari modul spiral wound adalah sebagai berikut :

umpan bertekanan dimasukkan melalui sisi membran dan kemudian permeat dikumpulkan melalui

sisi lainnya. Permeat mengalir ke dalam poket membran yang tertutup dan dikumpulkan dalam pipa

pengumpul [Wenten, 1999].

Proses Desalinasi dengan reverse osmosis

Di dalam proses desalinasi air laut dengan sistem reverse osmosis (RO), tidak

memungkinkan untuk memisahkan seluruh garam dari air lautnya, karena akan membutuhkan

tekanan yang sangat tinggi sekali. Oleh karena itu pada kenyataannya, untuk menghasilkan air

tawar maka air asin atau air laut dipompa dengan tekanan tinggi ke dalam suatu modul membran

4

reverse osmosis yang mempunyai dua buah outlet yakni outlet untuk air tawar yang dihasilkan dan

outlet untuk air garam yang telah dipekatkan (brine/reject water). Di dalam membran RO tersebut

terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni pertikel yang molekulnya lebih besar

daripada molekul air, misalnya molekul garam dan lainnya, akan terpisah dan akan terikut ke dalam

air buangan (brine/reject water). Oleh karena itu air yang akan masuk ke dalam membran RO harus

mempunyai persyaratan tertentu misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus < 0,1 mg/L, pH

harus dikontrol agar tidak terjadi pengerakan kalsium dan lainnya [Said, 2008]. Membran RO

bertindak sebagai “barrier” yang bersifat semi permeabel yang dengan mudah melewatkan

komponen secara selektif (pelarut, biasanya air) dan menghalangi zat terlarut secara parsial maupun

keseluruhan. Air akan berpindah dari sisi umpan ke sisi permeat dengan proses difusi dengan

tekanan sebagai driving force atau gaya dorong yang dibutuhkan agar membran dapat bekerja

[Ariyanti, 2009]. Gradien potensial kimia pada membran menghasilkan driving force -Δµs yaitu

gradien potensial kimia zat terlarut, biasanya berupa perbedaan konsentrasi dan -Δµw yaitu gradien

potensial kimia pelarut, biasanya berupa perbedaan tekanan yang mendorong larutan untuk

melewati membran [William, 2003]. Konsentrasi permeat meningkat dengan meningkatnya

konsentrasi umpan. Ketika persen recovery air meningkat, konsentrasi air permeat optimal juga

akan meningkat. Namun, recovery yang lebih tinggi dan fluks permeat lebih tinggi memerlukan

tekanan umpan yang lebih tinggi. Peningkatan tekanan umpan dengan tingkat recovery pada fluks

permeat yang diberikan dikarenakan meningkatnya salinitas rata-rata umpan dan tekanan osmotik

[Abdulrazaq, 2011]. Terdapat batasan tertentu bagi jumlah garam yang dapat direjeksi untuk

tekanan umpan yang digunakan. Semakin tinggi tekanan yang diberikan mengakibatkan garam yang

melewati membran semakin banyak. Hal ini terjadi karena umpan didorong melalui membran pada

kecepatan tinggi sehingga garam yang berada pada permukaan membran ikut menembus membran

bersama umpan [Edward, 2009].

Metode yang Digunakan

Dalam penelitian ini digunakan beberapa metode analisis dengan output data yang

dibutuhkan yaitu :

1. Recovery rate Laju produksi (Recovery Rate) dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan :

𝑅𝑅 = 𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑥𝑥100%

Dimana Qp adalah debit air olahan (liter/jam) dan Qf adalah debit air baku (liter/jam)

2. Fluks permeate diukur dengan mengukur volume permeate yang dihasilkan dalam jangka

waktu yang telah ditentukan. Fluks permeate dapat dihitung dengan rumus :

5

𝐽𝐽 = 𝑉𝑉𝐴𝐴𝑥𝑥𝐴𝐴

Dengan, V = Volume permeate, A = Luas membran 0,5m2 dan t = waktu

3. Rejeksi adalah ukuran kemampuan membran untuk menahan atau melewatkan padatan terlarut.

Secara metematis rejeksi dinyatakan dengan :

𝑅𝑅 = �1 − 𝐶𝐶𝑄𝑄𝐶𝐶𝑄𝑄�𝑥𝑥100%

4. Dimana R adalah koefisien rejeksi (%) dan Cp serta Cf adalah konsentrasi zat terlarut dalam

permeat dan umpan.

Data hasil penelitian kemudian dianalisa dengan uji ANOVA

METODE PENELITIAN

Bahan dan Peralatan yang Digunakan

Berikut merupakan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini.

Tabel 1. Peralatan dan bahan yang digunakan

PERALATAN Membran Reverse Osmosis Pompa Air

Merk : Filmtec USA Merk : DAB Model : TW30-1812-50 Model : AQUA 125 A Material : Poliamida TFC Kapasitas Max : 42 L/mnt Pori : Dense (tidak berpori) Suction Head : 9 meter max Bentuk Membran : Spiral Wound Discharge Head : 24 meter Tekanan Kerja : 3,4 - 6 bar Total Head : 33 meter Luas Membran : 0,5 m2 Output : 125 watt Panjang Membran : 298 mm RPM : 2850 Diameter Membran : 44,5 mm Wadah Air Umpan

Pressure Gauge Wadah Air permeat Regulator Valve Wadah Air Brine

BAHAN NaCl standar K2CrO4

AgNO3 Aquades

Sampel yang digunakan sebagai objek dalam penelitian ini merupakan air payau yang berasal dari

sumur warga daerah Tambak Deres, Kenjeran. Variasi konsentrasi sampel yang digunakan adalah :

6

Gambar 2. (a) Diagram Alir Proses Operasi, (b) Hasil Akhir Rangkaian Alat

Konsentrasi Garam (ppm)

Konsentrasi TDS (mg/L)

518 1060 1008 1910 1500 2630 2085 3470

Proses Operasi

Berikut merupakan langkah proses operasi pengujian alat :

• Siapkan air umpan sesuai karakteristik yang akan diuji.

• Masukkan selang input pada wadah air umpan.

• Siapkan wadah untuk menampung air permeate juga air brine.

• Kayuh hingga pressure gauge menunjukkan tekanan operasi yang diinginkan.

• Lakukan pengayuhan selama 12 menit dengan pengambilan sampel setiap 2 menit.

Apabila akan melakukan pengayuhan dengan tekanan yang berbeda atau kerekteristik air baku yang

berbeda, maka sebelumnya harus dilakukan pencucian terhadap membran. Berikut merupakan

gambar diagram alir proses dan hasil akhir rakitan alat pemurni air payau.

Pompa dengan tenaga kayuhan

sepeda

Pressure Gauge

Modul Membran RO

Regulator Valve Regulator Valve

Air umpan(feed water)

Roda Sepeda

Air Bersih(Permeat Water)

Air Buangan(Brine Water)

QpQb

Qf

(a) (b)

Tabel 2. Variasi konsentrasi sampel

7

1,44 1,40 1,40

0,76 0,74

2,10

0,70 0,750,98

0,39 0,44

0,82

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0,5 1 1,5

Fluk

s (L/

m2.

jam

)

Tekanan Operasi (bar)518 ppm 1008 ppm 1500 ppm 2085 ppm

22,27

6,24

12,44

4,11 3,63

13,45

7,23 6,69 7,104,44

2,38

28,54

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0,5 1 1,5

Reco

very

Rat

e (%

)

Tekanan Operasi (bar)518 ppm 1008 ppm 1500 ppm 2085 ppm

Gambar 3. Grafik pengaruh tekanan operasi terhadap fluks

Gambar 4. Grafik pengaruh tekanan operasi terhadap recovery rate

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Fluks

Dari grafik di bawah ini, dari keempat variasi

konsentrasi yang ada, data dominan

menunjukkan bahwa semakin besar tekanan

operasi yang diberikan, maka nilai fluks

permeate akan semakin besar. Fluks

maksimum sebesar 2,10 L/m2.jam tercapai

pada tekanan operasi 1,5 bar dengan

konsentrasi garam 1008 ppm dan fluks

minimum sebesar 0,39 L/m2.jam diperoleh pada tekanan operasi 0,5 bar dengan konsentrasi garam

2085 ppm. Tekanan operasi merupakan driving force proses reverse osmosis. Kenaikan tekanan

dalam suatu larutan dengan konsentrasi tertentu (tekanan osmosis tetap) akan menyebabkan

kenaikan fluks permeate. Reverse osmosis berlangsung karena adanya gaya pendorong yaitu beda

tekan antara sisi umpan dengan sisi permeate. Suatu larutan dengan konsentrasi berbeda jika

dipisahkan dengan membran semi permeable maka secara alamiah air (pelarut) bergerak dari

larutan dengan konsentrasi rendah ke larutan dengan konsentrasi tinggi, fenomena ini disebut

reverse osmosis. Dengan demikian apabila tekanan dinaikkan maka aliran pelarut (air) akan

semakin besar sehingga fluks permeate juga semakin besar. Fluks permeat disepanjang membran

memiliki hubungan langsung dengan tekanan umpan, dimana fluks akan meningkat seiring dengan

adanya peningkatan tekanan. Semakin besar tekanan yang diberikan, maka volum fluida yang dapat

melewati membran akan meningkat.

Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Recovery Rate

Dapat dilihat dari grafik di bawah ini, dapat dilihat pada konsentrasi garam 518 ppm, semakin besar

tekanan operasi yang diberikan recovery rate cenderung menurun. Sedangkan pada konsentrasi

garam 1008 ppm dan 2085 ppm recovery

rate cenderung semakin naik dan pada

konsentrasi garam 1500 ppm cenderung

stabil. Recovery rate maksimum dicapai

pada tekanan operasi 1,5 bar dengan

konsentrasi garam 2085 ppm yaitu sebesar

28,54% dan nilai recovery rate minimum

8

34,04

23,81

33,88

55,36

41,2848,4446,83

33,69

45,20

35,77

23,24

43,80

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

0,5 1 1,5

Reje

ksi k

andu

ngan

Cl-

(%)

Tekanan Operasi (bar)518 ppm 1008 ppm 1500 ppm 2085 ppm

Gambar 5. Grafik pengaruh tekanan operasi terhadap rejeksi kadar garam

diperoleh pada tekanan operasi 1 bar dengan konsentrasi garam 2085 ppm yaitu 2,38%. Dilihat dari

grafik, nilai Recovery Rate yang dihasilkan tidak signifikan. Grafik naik terjadi dikarenakan adanya

kenaikan driving force (perbedaan antara tekanan operasi yang diberikan dengan tekanan osmotik)

dengan tekanan umpan sehingga volume pelarut yang melewati jalur permeate lebih banyak. Grafik

mengalami penurunan kemungkinan diakibatkan oleh pengaruh bukaan keran pada jalur brine

sehingga volume brine dan permeate yang keluar bervariasi pada tiap pengoperasian alat.

Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Rejeksi Kadar Garam

Dari grafik di bawah ini dapat dilihat nilai rejeksi kadar garam minimum dieroleh pada tekanan

operasi 1 bar dengan konsentrasi air umpan 2085 ppm yaitu sebesar 23,24%. Fluks untuk zat

terlarut hanya dipengaruhi oleh kadar garam pada kedua sisi umpan dan permeate. Saat konsentrasi

garam pada air umpan tetap, maka jumlah

massa garam yang melewati membran pun

akan tetap. Dengan adanya kenaikan tekanan

operasi, nilai fluks pelarut (air) akan ber-

tambah. Fluks zat terlarut (garam) dalam

kondisi tetap dan fluks zat pelarut (air)

bertambah akan menyebabkan nilai rejeksi

meningkat. Kenaikan rejeksi karena tekanan

juga disebabkan oleh pemampatan (compact-

ion). Kenaikan tekanan menyebabkan berkurangnya ukuran pori membran karena terkompaksi,

sehingga rejeksi akan meningkat. Pada grafik juga dapat dilihat, terdapat penurunan rejeksi kadar

garam. Peningkatan tekanan umpan menyebabkan rejeksi garam meningkat. Namun terdapat

batasan tertentu bagi jumlah garam yang dapat direjeksi untuk tekanan umpan yang digunakan.

Semakin tinggi tekanan yang diberikan mengakibatkan garam yang melewati membran semakin

banyak. Hal ini terjadi karena umpan didorong melalui membran pada kecepatan tinggi sehingga

garam yang berada pada permukaan membran ikut menembus membran bersama umpan.

Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Rejeksi Kadar TDS

Dapat dilihat pada grafik bahwa data rejeksi kadar TDS bervariasi pada setiap kadar TDS air umpan.

Nilai rejeksi TDS maksimum dicapai pada tekanan operasi 1,5 bar dengan kadar TDS air umpan

sebesar 1910 mg/L yaitu 62,95%. Nilai rejeksi kadar TDS minimum diperoleh pada tekanan operasi

0,5 bar dengan kadar TDS air umpan 3470 mg/L yaitu sebesar 23,24%. Dari grafik diatas dapat

dilihat terjadi variasi hasil rejeksi kadar TDS. Pada kadar TDS awal 1060 mg/L dan 2630 mg/L

9

28,14

58,0747,17

54,3047,48

62,95

43,3936,18

31,41

19,31 22,43

42,17

0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,00

0,5 1 1,5

Reje

ksi k

adar

TDS

(%)

Tekanan Operasi (bar)

1060 mg/L 1910 mg/L 2630 mg/L 3470 mg/L

1,44

0,76 0,700,39

1,40

0,74 0,750,44

1,40

2,10

0,98 0,82

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0 500 1000 1500 2000 2500

Fluk

s (L/

m2.

jam

)

Konsentrasi garam air umpan (ppm)0,5 bar 1 bar 1,5 bar

Gambar 6. Grafik pengaruh tekanan operasi terhadap rejeksi kadar TDS

Gambar 7. Grafik pengaruh konsentrasi garam terhadap fluks

grafik cenderung turun, sedangkan pada

kadar TDS awal 1910 mg/L dan 3470 mg/L

grafik cenderung naik. Grafik mengalami

kenaikan dikarenakan pada air yang

melewati membran, partikel zat terlarut

(TDS) tertempel pada dinding membran

dan menyebabkan zat terlarut sulit melewati

membran. Peningkatan tekanan umpan

menyebabkan rejeksi TDS meningkat. Namun terdapat batasan tertentu bagi jumlah zat terlarut

yang dapat direjeksi untuk tekanan umpan yang digunakan. Semakin tinggi tekanan yang diberikan

mengakibatkan zat terlarut yang melewati membran semakin banyak. Hal ini terjadi karena umpan

didorong melalui membran pada kecepatan tinggi sehingga zat terlarut yang berada pada permukaan

membran ikut menembus membran bersama umpan.

Pengaruh Konsentrasi Garam terhadap Fluks

Dari grafik di bawah ini, dapat dilihat bahwa saat air umpan yang digunakan konsentrasi garamnya

makin tinggi, maka fluks permeate akan

semakin turun. Tekanan osmotik suatu

larutan ber-gantung pada konsentrasi

larutan tersebut, dimana semakin

bertambah tinggi konsentrasi suatu

larutan, maka tekanan osmotiknya akan

semakin tinggi. Dengan nilai tekanan

operasi yang sama, kenaikan tekanan

osmotik ini menyebabkan beda tekan yang semakin mengecil sehingga nilai fluks yang dihasilkan

pun menjadi semakin kecil. Nilai fluks permeate maksimum yaitu sebesar 2,10 L/m2.jam dicapai

pada konsentrasi air umpan 1008 ppm dengan tekanan operasi yang diberikan sebesar 1,5 bar.

Sedangkan nilai fluks permeate minimum diperoleh pada konsentrasi garam air umpan sebesar

2085 ppm dengan tekanan operasi 0,5 bar yaitu sebesar 0,39 L/m2.jam. Tekanan osmotis larutan

berfungsi sebagai pengurang driving force. Semakin besar konsentrasi larutan akan memperbesar

tekanan osmosis sehingga akan memperkecil beda tekan. Sehingga semakin tinggi konsentrasi

garam umpan, fluks akan semakin kecil. Peningkatan konsentrasi pada umpan juga akan

mengakibatkan terakumulasinya zat terlarut dalam air baku pada membran karena proses

penyerapan pada dinding pori, sehingga fluks akan menurun. Pada konsentrasi garam air baku 1000

10

22,27

4,117,23

4,446,243,63

6,692,38

12,44 13,45

7,10

28,54

0,005,00

10,0015,0020,0025,0030,00

500 1000 1500 2000 2500

Reco

very

rate

(%)

Konsentrasi garam air umpan (ppm)

0,5 bar 1 bar 1,5 bar

34,04

55,3646,83

35,77

23,81

41,2833,69

23,24

33,88

48,44 45,20 43,80

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

0 500 1000 1500 2000 2500

Reje

ksi C

l-(%

)

Konsentrasi garam air umpan (ppm)

0,5 bar 1 bar 1,5 bar

Gambar 8. Grafik pengaruh konsentrasi garam terhadap recovery rate

Gambar 9. Grafik pengaruh konsentrasi garam terhadap rejeksi kadar garam

ppm dengan tekanan operasi 1,5 bar, terlihat garfik mengalami kenaikan dibandingkan dengan

konsentrasi yang sama pada tekanan 1 bar. Hal ini kemungkinan terjadi karena pembersihan

membran yang tidak sempurna sehingga masih terdapat zat-zat terlarut yang menempel pada

membran sehingga mengganggu jalur keluar permeate.

Pengaruh Konsentrasi Garam terhadap Recovery Rate

Pada grafik di bawah ini, nilai recovery rate maksimum yaitu sebesar 28,54% dicapai pada

konsentrasi air umpan 2085 ppm dengan

tekanan operasi yang diberikan sebesar 1,5

bar. Sedangkan nilai recovery rate minimum

diperoleh pada konsentrasi garam air umpan

sebesar 2085 ppm dengan tekanan operasi 1

bar yaitu sebesar 2,38%. Dilihat dari grafik,

nilai recovery rate yang dihasilkan

cenderung bervariasi. Grafik mengalami pe-

nurunan disebabkan, semakin tingginya

konsentrasi garam maka tekanan operasi yang dibutuhkan harus semakin tinggi agar dapat

melewatkan air melalui membran. Pada tekanan stabil dengan pertambahan konsentrasi air umpan

yang semakin menurun, volume permeate yang dapat dihasilkan menjadi semakin sedikit dan

keluar menuju jalur brine. Hal ini megakibatkan terjadinya penurunan recovery rate. Pada grafik

juga terlihat terjadinya kenaikan recovery rate terutama pada tekanan operasi 1,5 bar. Hal ini dapat

terjadi kemungkinan diakibatkan oleh pengaruh bukaan keran pada jalur brine sehingga volume

brine dan permeate yang keluar bervariasi pada tiap pengoperasian alat.

Pengaruh Konsentrasi Garam terhadap Rejeksi Kadar Garam

Dari grafik di bawah ini dapat dilihat, nilai rejeksi kadar garam maksimum yaitu sebesar 55,36%

dicapai pada konsentrasi air umpan 1008 ppm

dengan tekanan operasi yang diberikan

sebesar 0,5 bar. Sedangkan nilai fluks

permeate minimum diperoleh pada

konsentrasi garam air umpan sebesar 2085

ppm dengan tekanan operasi 1 bar yaitu

sebesar 23,24%. Fluks garam (zat terlarut)

dipengaruhi oleh beda konsentrasi pada sisi

11

28,14

54,30

43,39

58,07

47,48

36,18

22,43

47,17

62,95

31,41

42,17

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

1000 1500 2000 2500 3000 3500

Reje

ksi T

DS (%

)

Kadar TDS air umpan (ppm)

0,5 bar 1 bar 1,5 bar

Gambar 10. Grafik pengaruh konsentrasi garam terhadap rejeksi kadar TDS

umpan dan sisi permeate. Kenaikan konsentrasi umpan akan menaikan driving force fluks garam

sehingga kenaikan konsentrasi akan menyebabkan menaiknya fluks garam yang melewati membran.

Pada tekanan yang tetap, sedangkan konsentrasi umpan semakin besar maka fluks air akan tetap

pula maka hal ini menyebabkan konsentrasi garam pada permeate meningkat atau dengan kata lain

rejeksi garam (zat terlarut) menurun. Pada konsentrasi kadar garam air umpan 500 ppm dan 1000

ppm terjadi kenaikan rejeksi kadar garam. Hal ini dapat diakibatkan oleh pencucian yang tidak

sempurna. Pada pencucian yang tidak sempurna, masih terdapat zat-zat terlarut yang menempel

pada membran sehingga memperkecil pori membran dan membuat zat terlarut (garam) sulit

melewati membran sehingga nilai rejeksi kadar garamnya naik.

Pengaruh Kadar TDS terhadap Rejeksi Kadar TDS

Dari grafik di bawah ini dapat dilihat bahwa kadar TDS air umpan berpengaruh terhadap rejeksi

TDS. Kenaikan kadar TDS air umpan secara

umum menyebabkan penurunan rejeksi

TDSnya. Nilai rejeksi kadar TDS

maksimum yaitu sebesar 62,95% dicapai

pada kadar TDS air umpan 1910 mg/L

dengan tekanan operasi yang diberikan

sebesar 1,5 bar. Sedangkan nilai rejeksi

kadar TDS minimum diperoleh pada kadar

TDS air umpan sebesar 3470 mg/L dengan

tekanan operasi 0,5 bar yaitu sebesar 19,31%. Fluks TDS (zat terlarut) dipengaruhi oleh beda

konsentrasi pada sisi umpan dan sisi permeate. Kenaikan konsentrasi umpan akan menaikan driving

force fluks zat terlarut sehingga kenaikan konsentrasi akan menyebabkan menaiknya fluks zat

terlarut yang melewati membran. Pada tekanan yang tetap, sedangkan konsentrasi umpan semakin

besar maka fluks air akan tetap pula maka hal ini menyebabkan konsentrasi TDS pada permeate

meningkat atau dengan kata lain rejeksi TDS (zat terlarut) menurun. Dapat dilihat pula terjadi

kenaikan pada grafik. Hal ini dapat terjadi akibat pencucian membran yang tidak sempurna. Pada

pencucian yang tidak sempurna, masih terdapat zat-zat terlarut yang menempel pada membran

sehingga memperkecil pori membran dan membuat zat terlarut (TDS) sulit melewati membran

sehingga nilai rejeksi kadar TDS naik.

12

KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah :

1. Alat yang dibangun dengan menggunakan membran reverse osmosis dapat menurunkan kadar

garam air payau.

2. Semakin tinggi tekanan operasi yang diberikan, nilai fluks semakin tinggi dengan rentang 0,39

L/m2.jam - 2,10 L/m2.jam, recovery rate cenderung semakin tinggi antara 2,38% hingga

28,54%, rejeksi kadar garam cenderung meningkat dengan rentang 23,24% hingga 55,36% dan

rejeksi kadar TDS cenderung meningkat dengan rentang 23,24% hingga 62,95%.

3. Semakin tinggi kadar garam air umpan, fluks akan semakin menurun dengan rentang 0,39

L/m2.jam hingga 2,10 L/m2.jam, recovery rate cenderung menurun dengan rentang 2,38%

hingga 28,54%, dan rejeksi kadar garam akan menurun dengan rentang 23,24% - 55,36%.

4. Semakin tinggi kadar TDS air umpan, maka rejeksi kadar TDS akan semakin menurun. Dengan

kenaikan kadar TDS dari 1060 mg/L menjadi 3470 mg/L, diperoleh rentang rejeksi TDS

19,31% hingga 62,95%.

DAFTAR PUSTAKA

Abdulrazaq, J.A. 2011. Transport Phenomena Analysis for Evaluating the Optimum Operating Condition of Reverse Osmosis Processes. Research Journal of Chemical Science Vol. 1(3) June (2011).

Greenlee, L.F., Lawler, D.F., Freeman, B.D., Marrot, B., Moulin, P., 2009. Reverse Osmosis Desalination : Water Sources, Technology, and Today’s Challenges. Water Research 43 (2009) 2317-2348.

Edward, H.S., Pinem, J.A., Adha, M.H., 2009. Kinerja Membran Reverse Osmosis Terhadap Rejeksi Sintetis. Jurnal Sains dan Teknologi 8 (1), Maret 2009 : 1-5

Nurhayati, I., dan Soedjono, E.S. 2005. “Desalinasi Air Payau dengan Membran Reverse Osmosis (RO) Tekanan Rendah”. Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VI.

Said, N.I., 2008. Pengolahan Payau Menjadi Air Minum dengan Teknologi Reverse Osmosis. Direktorat Teknologi Lingkungan-BPPT

Wenten, I.G. 1999. Teknologi Membran Industrial. Institut Teknologi Bandung, Bandung William, M.E. 2003. A Brief Review of Reverse Osmosis Membrane Technology. EET

Corporation and Williams Engineering Services Company