tk-water-treatment.docx

Nama : Euniwati SitumeangNIM : 03121003005Shift : Selasa PagiKelompok : 4

WATER TREATMENT DENGAN MEMBRAN

Water treatment adalah suatu bentuk pengolahan air dengan cara-cara

tertentu dengan tujuan untuk mencapai hasil yang diharapkan sesuai kebutuhan.

Suatu sistem desain water treatment ditentukan oleh sumber air dan kualitas air.

Kualitas air yang rendah akan menghasilkan uap yang kurang baik, uap tersebut

dapat membawa padatan yang terdapat dalam air ketel uap (carry over). Sumber air

secara umum dibagi menjadi dua yaitu air permukaan (surface water) dan air tanah

(ground water). Air perrmukaan didapat dari sungai, danau dan laut, sedangkan air

tanah adalah air yang berada didalam perut bumi.

Untuk air industri dilakukan beberapa tahapan proses pengolahan agar air

tersebut dapat digunakan sesuai kebutuhan kita antara lain seperti air minum, air

pendingin, air umpan boiler, air untuk pemadam kebakaran. Air yang berkualitas

rendah akan menghasilkan uap yang kurang baik, uap tersebut dapat membawa

padatan yang terdapat dalam air ketel uap (carry over). Ada empat macam

pencemaran uap yang terjadi didalam ketel yaitu:

1) Berbusa karena terlalu banyaknya padatan yang terkandung dalam air dan kerena

adanya lemak alkali yang berlebihan.

2) Aqualobjection, yaitu adanya tetesan air didalam uap

3) Kesalahan pemasangan alat pemisah uap yang tidak tepat

4) Percikan – percikan air (priming),gelembung yang timbul tiba – tiba pada air

ketel.

Saat ini untuk mengatasi berbagai permasalahan air terutama air yang

berkualitas, menggunakan media tertentu yaitu pre-treatment dan membrane. Pada

proses ini di gunakan teknologi membran yang bersifat semipermeabel untuk

memisahkan air dengan pengotornya. Material media pre-treatment yang biasa

digunakan adalah material-material yang telah diolah terlebih dahulu dengan

teknologi tinggi melalui berbagai macam pengujian dan hasilnya cukup signifikan

karena menghasilkan suatu material yang dapat menangkap zat yang tersuspensi dan

terlarut dalam air, sedangkan membran yang digunakan berasal dari materi organik

(polimer) atau dari material anorganik (keramik, gelas).

Pada penerapannya media pre-treatment sering digunakan sebagai tahapan

awal proses sebelum proses filtrasi dengan menggunakan membran, hal tersebut

mempunyai pengaruh yang sangat besar karena dapat memperingan proses kerja


membran sebagai tahapan proses untuk mendapatkan kuantitas serta kualitas air yang

tinggi sesuai dengan kebutuhan.

Klasifikasi membran yang umum berdasarkan tahapannya adalah

microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), dan reverse

osmosis (RO). Pada MF, UF, NF dan RO membran yang digunakan adalah membran

berpori dimana pori membran terbesar hingga terkecil berturut–turut dari mulai MF,

UF, NF dan RO. Membran UF merupakan membran yang berkembang pesat saat ini,

khususnya untuk pengolahan air dan klasifikasi membran ini sering difungsikan

sebagai unit inti di dalam proses penjernihan air atau sebagai unit pretreatment untuk

Reverse Osmosis dalam proses desalinasi/ pemurnian air.

1.1. Reverse Osmosis

Salah satu teknologi membran yang banyak digunakan saat ini yaitu reverse

osmosis (RO). Proses ini merupakan kebalikan dari osmosis. Pada osmosis, pelarut

berpindah dari daerah berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah berkonsentrasi

tinggi (hipertonik) sehingga konsentrasi di kedua daerah menjadi berimbang. Proses

ini terjadi secara alami sehingga tidak membutuhkan energi. Contoh osmosis yang

terjadi di alam yaitu penyerapan air oleh akar tanaman. Berbeda dengan osmosis,

RO terjadi dengan arah yang berlawanan yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi

rendah. Untuk melawan gradien konsentrasi, dibutuhkan energi eksternal berupa

tekanan.

Membrane separation yaitu suatu teknik pemisahan campuran 2 atau lebih

komponen tanpa menggunakan panas. Komponen-komponen akan terpisah

berdasarkan ukuran dan bentuknya, dengan bantuan tekanan dan selaput semi-

permeable. Hasil pemisahan berupa retentate (bagian dari campuran yang tidak

melewati membran) dan permeate (bagian dari campuran yang melewati membran).

1.2. Struktur Membran

Berdasarkan jenis pemisahan dan strukturnya, membran dapat dibagi

menjadi 3 kategori:

1) Porous membrane.

Pemisahan berdasarkan atas ukuran partikel dari zat-zat yang akan

dipisahkan. Hanya partikel dengan ukuran tertentu yang dapat melewati membran

sedangkan sisanya akan tertahan. Berdasarkan klasifikasi dari IUPAC, pori dapat

dikelompokkan menjadi macropores, mesopores, dan micropores.


2) Non-porous membrane.

Dapat digunakan untuk memisahkan molekul dengan ukuran yang sama,

baik gas maupun cairan. Pada non-porous membrane, tidak terdapat pori seperti

halnya porous membrane. Perpindahan molekul terjadi melalui mekanisme difusi.

Jadi, molekul terlarut didalam membran, baru kemudian berdifusi melewati membran

tersebut.

3) Carrier membrane.

Pada carriers membrane, perpindahan terjadi dengan bantuan carrier

molecule yang mentransportasikan komponen yang diinginkan untuk melewati

membran. Carrier molecule memiliki afinitas yang spesifik terhadap salah satu

komponen sehingga pemisahan dengan selektifitas yang tinggi dapat dicapai.

1.3. Keunggulan dan Aplikasi Reverse Osmosis

Keunggulan RO yang paling superior dibandingkan metode-metode

pemisahan lainnya yaitu kemampuan dalam memisahkan zat-zat dengan berat

molekul rendah seperti garam anorganik atau molekul organik kecil seperti glukosa

dan sukrosa. Keunggulan lain dari RO ini yaitu tidak membutuhkan zat kimia, dapat

dioperasikan pada suhu kamar, dan adanya penghalang absolute terhadap aliran

kontaminan, yaitu membran itu sendiri.

Teknologi membran telah menjadi topik hangat dalam beberapa tahun

terakhir ini. Hal itu mungkin dipicu fakta bahwa pemisahan dengan membran

memiliki banyak keunggulan yang tidak dimiliki metode-metode pemisahan lainnya.

Keunggulan tersebut yaitu pemisahan dengan membran tidak membutuhkan zat

kimia tambahan dan juga kebutuhan energinya sangat minimum. Membran dapat

bertindak sebagai filter yang sangat spesifik. Hanya molekul-molekul dengan ukuran

tertentu saja yang bisa melewati membran sedangkan sisanya akan tertahan di

permukaan membran. Selain keunggulan-keunggulan yang telah disebutkan,

teknologi membran ini sederhana, praktis, dan mudah dilakukan.

Reverse Osmosis mampu menghilangkan banyak jenis kontaminan kesehatan

dan aestatik. Didesain dengan efektif sehingga mampu menghilangkan rasa, warna

dan bau yang tidak sedap, dan rasa asin atau soda yang disebabkan oleh klorida atau

sulfat. Reverse Osmosis juga efektif untuk menghilangkan kontaminan kesehatan

seperti arsenik, asbestos, atrazine (hebrisida/pestisida), florida, timah, merkuri, nitrat,

dan radium. Dengan menggunakan pre-filter karbon yang sesuai (yang biasanya


termasuk di banyak sistem reverse osmosis), maka akan mampu menghilangkan

kontaminan seperti benzene, trikloretilen, trihalometana, dan radon.

Teknologi RO cocok digunakan dalam pemurnian air minum dan air

buangan. Di bidang industri, teknologi RO dapat digunakan untuk memurnikan air

umpan boiler. Selain itu, karena kemampuannya dalam memisahkan garam-garaman,

teknologi reverse osmosis cocok digunakan dalam pengolahan air laut menjadi air

tawar (desalinasi)

1.4. Cara Kerja Reverse Osmosis

Sebuah membran semi-permeable, seperti halnya membran yang tersusun

dari dinding-dinding sel atau seperti susunan sel pada kantung kemih, bersifat

selektif terhadap benda-benda yang akan melaluinya. Umumnya membran ini sangat

mudah untuk dilalui oleh air karena ukuran molekulnya yang kecil, tapi juga

mencegah kontaminan-kontaminan lain yang mencoba melaluinya. Sebagai

percobaan, air diisikan di kedua sisi membran, dimana air di salah satu sisinya

memiliki perbedaan konsentrasi mineral-mineral terlarut, karena air memiliki sifat

berpindah dari larutan berkonsentrasi rendah menjuju larutan berkonsentrasi lebih

tinggi, maka air akan berpindah (berdifusi) melalui membran dari sisi konsentrasi

rendah ke sisi konsentrasi yang lebih tinggi. Sehingga, tekanan osmotik akan

melawan proses difusi, dan akan terbentuk kesetimbangan.

Gambar 1.1. Skema Proses Osmosis

(Sumber : Rio Santoso, 2009)

Proses Reverse Osmosis menggerakkan air dari konsentrasi kontaminan yang

tinggi (sebagai air baku) menuju penampungan air yang memiliki konsentrasi

kontaminan sangat rendah. Dengan menggunakan air bertekanan tinggi di sisi air

baku, sehingga dapat menciptakan proses yang berlawanan (reverse) dari proses

alamiah osmosis. Dengan tetap menggunakan membran semi-permeable maka hanya

akan mengijinkan molekul air yang melaluinya dan membuang bermacam-macam

kontaminan yang terlarut. Proses spesifik yang terjadi dinamakan ion eksklusif,


dimana sejumlah ion pada permukaan membran sebagai sebuah pembatas

mengijinkan molekul-molekul air untuk melaluinya seiring melepas substansi-

substansi lain.

Gambar 1.2. Skema Proses Reverse Osmosis


Walaupun dengan kemampuannya untuk memurnikan air baku, sebuah sistem

Reverse Osmosis harus secara berkala dibersihkan untuk mencegah terbentuknya

kerak di permukaan membran. Sistem Reverse Osmosis memerlukan karbon sebagai

penyaring awal untuk mereduksi kandungan klorin yang akan merusak membran

Reverse Osmosis, dan juga membutuhkan filter sedimen untuk menyaring material-

material terlarut dari air baku sehingga tidak menyumbat di membran. Mereduksi

kesadahan melalui proses water softening atau chemical softening juga dibutuhkan

untuk wilayah-wilayah yang memiliki air baku yang sadah.

1.5. Low Pressure System (biasa digunakan di perumahan)

Sistem Reverse Osmosis bertekanan rendah adalah yang bertekanan kurang

dari 100 psig. Biasanya digunakan di area perumahan yang menggunakan sistem

penampungan seperti pada skema berikut.

Gambar 1.3. Skema Sistem Reverse Osmosis


Tangki penampungan penempatan di atas (countertop) biasanya tidak

bertekanan, namun jenis tangki penampung terbenam (undersink) biasanya

bertekanan yang akan bertambah seiring bertambahnya isi tangki. Sistem bertekanan


ini mampu menyediakan tekanan yang cukup untuk menggerakkan air dari tangki

penampungan menuju kran. Hal ini juga akan menciptakan tekanan balik melawan

membran, yang dapat menurunkan efisiensi sistem. Beberapa unit mengatasi masalah

ini dengan menggunakan tangki tidak bertekanan dengan pompa untuk mendapatkan

air yang telah dimurnikan saat dibutuhkan. Unit-unit bertekanan rendah biasanya

mampu menghasilkan 2-15 galon per hari, dengan efisiensi besar jumlah air limbah

(reject water) sebanyak 2-4 galon untuk setiap galon air murni yang dihasilkan.

Kemurnian air yang dihasilkan mampu mencapai 95%. Sistem jenis ini sangat

terjangkau. Unit jenis ini memerlukan pemeliharaan berupa penggantian pre dan post

filter (biasanya 1 hingga 4 kali per tahun), dan penggantian membran Reverse

Osmosis setiap 2 hingga 3 tahun sekali, tergantung penggunaan.

1.6. High Pressure System (biasa digunakan untuk komersial dan industri)

Sistem tekanan tinggi biasanya beroperasi pada tekanan 100-1000 psig,

tergantung membran yang digunakan dan air yang akan diolah. Sistem ini biasanya

digunakan untuk industri dan komersial dimana dibutuhkan volume yang besar

namun tetap pada standar kemurnian yang tinggi. Kebanyakan sistem komersial dan

industri menggunakan banyak membran yang diatur secara pararel untuk

menghasilkan jumlah air yang diinginkan. Air yang telah diproses dari stage pertama

kemudian dilanjutkan ke modul membran tambahan untuk mendapatkan tingkat

pemurnian yang lebih tinggi. Air limbah yang dihasilkan dapat juga diarahkan ke

modul membran berikutnya untuk meningkatkan efisiensi system, waktu

pembersihan (flushing) masih tetap diperlukan saat konsentrasi meningkat mencapai

tingkat kegagalan (fouling).

Sistem High Pressure untuk industri mampu menghasilkan 10 hingga ribuan

galon air perhari dengan efisiensi 1-9 galon air limbah. Kemurnian air bisa mencapai

95%. Sistem ini lebih besar dan leih rumit dibandingkan system Low Pressure.


DAFTAR PUSTAKA

Anastasia, I. 2012. Prinsip Kerja Water Treatment Reserve Osmosis. (Online)

http://planetcopas.blogspot.com/2012/07/prinsip-kerja-water-treatment-

reverse.html (diakses pada tanggal 27 Februari 2015 pukul 04.59 wib)

Hidayat, W. 2007. Teknologi Membran. (Online) http://majarimagazine.com

/2007/11/teknologi-membran/ ( diakses pada tanggal 27 Februari 2015 pukul

04.52 wib)

Imam. 2013. Water Treatment Plant. (Online) http://sistempengolahanair.

blogspot.com/ (diakses pada tanggal 27 Februari 2015 pukul 04.57 wib)

Santoso, R. 2009. Semua Tentang Air Reserve Osmosis. (Online) https://

airreverseosmosis.wordpress.com/ (diakses pada tanggal 27 Februari 2015

pukul 04.52 wib)

Wahyudin. 2014. Water Treatment and Purification Solution. (Online) http://

mesinrefill.blogspot.com/ (diakses pada tanggal 27 Februari 2015 pukul

04.50 wib)

http://mesinrefill.blogspot.com/

http://mesinrefill.blogspot.com/

https://airreverseosmosis.wordpress.com/

https://airreverseosmosis.wordpress.com/

http://sistempengolahanair.blogspot.com/

http://sistempengolahanair.blogspot.com/

http://majarimagazine.com/2007/11/teknologi-membran/

http://majarimagazine.com/2007/11/teknologi-membran/

http://planetcopas.blogspot.com/2012/07/prinsip-kerja-water-treatment-reverse.html

http://planetcopas.blogspot.com/2012/07/prinsip-kerja-water-treatment-reverse.html

tk-water-treatment.docx

Documents