Download
1 / 37
600 likes | 1.53k Views
Separasi Membran. B. B. A. B. B. A. A. B. Pendahuluan : Proses Pemisahan. B. A. B. B. A. B. A. B. Sejumlah proses membran telah berevolusi yang memanfaatkan tekanan sebagai driving force dan membran semipermeabel untuk pemisahan komponen dalam larutan atau dispersi koloid.
E N D
B B A B B A A B Pendahuluan: ProsesPemisahan B A B B A B A B
Sejumlah proses membran telah berevolusi yang memanfaatkan tekanan sebagai driving force dan membran semipermeabel untuk pemisahan komponen dalam larutan atau dispersi koloid. • Pemisahan didasarkan pada perbedaan ukuran molekuler • Dimensi komponen yang dipisahkan dalam range < 1 nm sampai> 1000nm (1 meter = 109 nano meter)
Prosespemisahankomponenberdasarkanperbedaanberatdanukuranmolekulmelaluisuatumembransemipermeabel, dimanaakandiperolehkomponendenganukuranmolekulbesarakantertahan (retentate) dankomponen yang melewatimembran (permeate)
Faktorkelayakanteknisdanekonomis: • Tingkat separasi • Kualitasproduk • Nilaiekonomiproduk • Sifatbahan/produkdanbidangaplikasinya • Jenispengotor • Konsumsienergi • Kondisilokasi, lingkungandankebijakan
Macam separasi membran • Reverse osmosis (hyperfiltration) /RO • Nanofiltration /NF • Ultrafiltration /UF • Microfiltration /MF
Terminologi • Bahan umpan diterapkan ke satu sisi membran dan mengalami tekanan. • Dalam kebanyakan kasus, umpan mengalir dalam arah sejajar dengan permukaan membran (filtrasi crossflow) • Prosesmembrandicirikanbahwaaliranumpandipilahmenjadiduaaliran, yaitualiranpermeat/filtratdanaliranretentat/konsentrat • Aliran yang melewati membran dibawah pengaruh tekanan disebut permeat (filtrat) • Aliran yang tertinggal (tidak lolos membran) disebut sebagai konsentrat atau retentat
Dead-End Filtration Crossflow filtrasi Feed Feed Konsentrat Membran Membran Filtrat/permeat Filtrat/permeat
Produk separasi membran • Konsentrasi Sebagaiprodukadalahretentat • Purifikasi • Baikretentatataupunpermeatdapatsebagaiproduk yang dikehendaki, tergantungjenispengotor yang harusdihilangkan • Fraksinasi • Baikretentatmapunpermeatdapatmenjadiproduk
Keunggulanprosesmembran: • Separasidapatdilakukansecarakontinu • Konsumsienergiumumnyarendah • Dapatdikombinasikandenganmudahdenganproseslainnya (hybrid processing) • Tidakdiperlukanpengubahanfase medium • Penggandaanskala (up-scaling) mudah • Sifatmembranbersifat variable dandapatdikendalikan • Tanpabahantambahan
Membran • Sebagaijantungprosesmembran • Sebagaipermselective barrieratau interface antarduafase • Pemisahanterjadikarenamembranmemilikikemampuanmentransportsatukomponendaricampuranumpanlebihselektifdaripadakomponen-komponenlainnya Fase 2 Fase 1 Permeat Feed Membran
Definisiumum: membrane is a selective barrier between two phases, the term ‘selective’ being inherent to a membrane or a membrane process • Membran: • Ketebalan: dapattipisatautebal • Struktur: dapathomogenatauheterogen • Transport: dapataktifataupasif • Dapatalamiataubuatan
Klasifikasi Membran Asal Bentuk Bahan Morfologi/ Struktur Produksi
Bahan Membran • BahanOrganik (Polimer): • PolimeruntukMembranberpori • Polimeruntukmembrantak-berpori • Bahananorganik: • Membrankeramik • Membrangelas • Membran metal (termasukkarbon) • Membranzeolit
Proses separasi • Transport melaluimembranterjadiakibatdaridayapenggerak yang dikenakanpadakomponen-komponendalam feed • Dalambanyakkasus, lajupermeasi (fluks) proporsionalterhadapdayapenggerak (driving force)
KinerjaatauEffisiensiProsesMembran: • Ditentukanolehdua parameter: • Selektivitas • Fluksataulajupermasi (L/m2hr atau kg/m2hr atau mol/m2hr) ataukoefisienpermeabiltas (L/m2.hr.bar) • Selektivitasumumnyadinyatakanolehsatudaridua parameter: retensi ( R ) ataufaktorpemisahan ( ) cFdancPmasing-masingadalahkonsentrasisuatukomponendalam Feed danPermeat R=1 pemisahansempurna R=0 tidakterjadipemisahan
Selektivitas membran: Selektivitas membran digunakan untuk campuran gas atau campuran cairan organik umumnya dinyatakan dalam faktor separasi (): yA dan yB: konsentrasi komponen A dan B dalam permeat xA dan xB: konsentrasi komponen A dan B dalam feed Jika laju permeasi komponen A melalui membran lebih besar daripada komponen B, faktor separasi dinyatakan sebagaiA/B, jika sebaliknya dinyatakan sebagai B/A
1000 Reverse 100 Osmosis Nano- 10 filtrasi Perbedaan Tekanan (bar) Ultrafiltrasi 1 Mikrofiltrasi Filtrasi 0,1 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Ukuran Partikel/Molekul ( m m)
Mikrofiltrasi (MF) • MF dapatmemisahkanpartikelberukuran > 0,05 m • Bahanberukuran< 0,05 m (garam/ion, gula & protein) melewatimembran MF • Ukuran pori: 0,08 – 10 mTekanan : 0,1 – 3 bar Padatantersuspensi, sel/biomass, koloid Membran Garam/ion, Makromolekul Air
Ultrafiltrasi (UF) • UF dapatmemisahkanbahanberukuran > 0,005 m • UF dan MF adalahidentik, hanyamembran UF asimetris membranlebihpadat/rapat • Molekulberukurankecil (garam/ion, dangula) dapatmelewatimembran UF • Tekanan: 1 – 10 bar Partikel dan Makromolekul Membran Air Garam - garaman /ion, gula
Nanofiltrasi (NF) • Terletakdiantara UF dan RO • Tekanan: 10 – 35 bar • Dapatmemisahkan ion dwi-valensi (Mg2+ dan Ca2+), penghilangan kesadahan • Tipikal rejeksi (5 bar, 200 ppm): 60 % NaCl, 80 %, Ca(CO3)2, 98 % MgSO4, Glukosa, Sukrosa • Aplikasi:Pemisahkan gula (sumber C-eksternal), eliminasi warna, dan kesadahan, logam berat Partikel, makromolekul, ion bivalen Membran Air Ion bervalensi satu
Hiperfiltrasi/Reverse Osmosis (RO) • Membran non-porous, hampirhanya air yang dapatmelewatimembran RO • Garam/ion danbahanorganikdapatdihalangimembran RO • Tekanan: 20-60 bar, tetapidapatjuga s/d 200 bar • Aplikasi: penangananleachate, penghilanganlogamberat, gram-graman, danbahanorganiksintetik
