Download - ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883
STUDI AWAL REVERSE OSMOSIS TEKANAN RENDAHUNTUK AIR PAYAU DENGAN KADAR SALINITAS
DAN SUSPENDED SOLID RENDAH
RENNYRENNY AIDATUL AZFAHAIDATUL AZFAH
Ir. EDDY S. SOEDJONO, Dipl.SE, Ir. EDDY S. SOEDJONO, Dipl.SE, M,ScM,Sc, , Ph.DPh.D
DosenDosen PembimbingPembimbing::
1
Air Minum penting bagi kehidupan manusia
Sumber Air baku yang ada kualitas nya belum memenuhi Permenkes No.492 tahun 2010
Masyarakat pesisir Indonesia kebanyakan mengalami kesulitan mengakses air minum
Masyarakat pesisir yang tidak mampu, dibandingkan dengan harus membayarsambungan rumah, cenderung menggunakan sumur gali yang kualitasnyadianggap baik terutama saat musim hujan.
Dalam proses pemurnian air payau menggunakan membran RO bertekananrendah, terdapat faktor-faktor yang berpengaruh dalam pengoperasianmembran perbedaan tekanan, rejeksi, dan fluks permeat
Salah satu teknologi yang digunakan untuk mengolah air laut maupun air payaumenjadi air tawar adalah dengan DESALINASI menggunakan Reverse Osmosis. Reverse Osmosis menghilangkan partikel berukuran 5 x 10-3 µm hingga 1 x 10-4 µm, pada rentang ini, ion-ion seperti Na+ dan Cl- juga ikuttertinggal dalam membran (Al-Enezi, 2002)
LATAR BELAKANGLATAR BELAKANG
2
SEJARAH PERKEMBANGAN RO
Desalinasi merupakan salahsatu proses pemurnian air untuk mendapatkan air dengan kemurnian tinggiatau untuk memperoleh air bersih dari air yang memilikikadar garam tinggi sepertiair laut.
Awal teknologi desalinasiadalah sistem Destilasi yang digunakan untuk memenuhikebutuhan air bersih bagiawak kapal yang berlayar.
Cont’…
Saat ini, tidak hanya air laut yang digunakandalam teknologidesalinasi.
Terdapat tiga jenisteknologi desalinasi : electrodialysis, nanofiltration dan reverse osmosis.
3
DEFINISI REVERSE OSMOSIS
Osmosis : Peristiwamengalirnya pelarut melewatidinding lapisansemipermeabel, dari larutandengan konsentrasi rendah kelarutan dengan konsentrasitinggi.
Reverse osmosis : kebalikandari proses osmosis.
PRINSIP KERJA REVERSE OSMOSIS
Rumus tekanan Osmotikberdasarkan hukum van’t hoff:
4
Rejeksi kandungan garam oleh membran yang menggunakansistem aliran crossflow dapat dilihat pada persamaan :
Rs = (1 – (Cpermeat / Cfeed))*100%
Ozaki, 2002 menyebutkan bahwa untuk membran yangbertekanan rendah, tekanan operasi yang digunakan adalahsekitar 0,2 MPa hingga 0,9 MPa ( 2 hingga 9 bar)
Fluks Laju volume fluida yang melewati penampang membran.Fluks ini mengukur waktu yang diperlukan untuk menampungpermeat dalam volume tertentu. Secara matematis dapatdirumuskan dengan
J = V/(A x t) J = V/(A x t)
6
Karakteristik membranMerupakan material membran, ukuran pori, dan kondisi operasiyang bisa diterapkan
Tekanan OperasiSangat berpengaruh terhadap fluks dan rejeksi membran
pH umpanRejeksi meningkat, fluks menurun
Periode OperasiPeriode Operasi yang panjang akan menurunkan kinerja membranyang tergambar pada penurunan fluks dari membran.
Konsentrasi Umpanberpengaruh terhadap kemampuan rejeksi serta fluks
Temperaturapabila temperatur meningkat, maka viskositas larutan akan turun,dan ini akan memudahkan permeat mengalir melalui membran.
Suspended SolidUkuran partikel berperan dalam penentuan transport partikelmenuju dan melewati membran.
7
Perumusan Masalah
Bagaimana pengaruh kadar TDS dansalinitas pada air umpan (air payau)terhadap rejeksi kandungan garam danTDS permeat dengan menggunakanreverse osmosis bertekanan rendah?
Bagaimana pengaruh perbedaan tekananyang diberikan pada air umpan terhadaprejeksi kandungan garam serta TDSpermeat oleh membran reverse osmosis?
9
Batasan MasalahPenelitian ini menggunakan sistem reverse osmosis bertekanan rendahdengan tekanan operasi 2,4 bar hingga 5,2 bar, menyesuaikan denganjenis membran RO yang digunakan
Salinitas dalam penelitian ini diukur dalam TDS dan kadar Cl- dalam air
Variabel yang digunakan :Kualitas air baku yaitu SS, TDS, dan kadar salinitas (Cl-) dalam air umpanTekanan yang diberikan pada air umpan
Parameter yang digunakan :Fluks permeatRejeksi kandungan garam (Cl-) dan TDS
Proses pemurnian air payau menggunakan reverse osmosis ini tidakmelalui pre-treatment, karena air payau yang digunakan memilikikadar SS rendah
10
Tujuan Penelitian
Menganalisisikemampuan rejeksi membranbertekanan rendah menggunakan air payauyang memiliki kadar salinitas dan suspended solid rendah terhadap kadar salinitas dan TDS pada air permeat yang dihasilkan.
Menganalisis hubungan pengaruh antaratekanan dengan yang diberikan pada air umpanterhadap rejeksi kadar salinitas dan TDS padaair permeat
Menganalisis hubungan pengaruh antaratekanan yang diberikan pada air umpanterhadap fluks pada air permeat 1
1
Manfaat Penelitian
Memberikan informasi mengenaiefisiensi membran reverse osmosis bertekanan rendah dalammerejeksi kadar salinitas dalamair payau yang memiliki salinitasserta suspended solid rendah
Dihasilkan air hasil olahan yang dapat digunakan sebagai air minum bagi masyarakat di daerahpesisir yang mengalami masalahkesulitan dalam mengakses air bersih
12
RANGKAIAN ALAT RO
AlatAlat DesalinasiDesalinasi Air Air PayauPayau dengandengan MembranMembran RORO
14
Perlakuan awal membran
Pembersihan Membran Uji Kompaksi
Diagram Diagram PencucianPencucian MembranMembran RORO
15
Karakteristik Air Payau kenjeranParameter Nilai Satuan
Kekeruhan 2,1 NTUKesadahan
total728,57 mg/L CaCO3
TDS 2608 mg/LTSS 8 mg/LCl‐ 2010,5975 mg/L
Ca2+ 250 mg/L CaCO3
Fe 0,06 mg/LSO42‐ 291,88 mg/L
PV (KMnO4) 14,25 mg/LCO3‐ 11 mg/LHCO3 639,5 mg/LpH 6,75
Air Sumur berasal dari salah satusumur warga Kelurahan TambakDeres, Kenjeran Surabaya
Sebagian besar parameter yang adamelebihi standar baku mutu air minumyang ditetapkan dalam PermenkesNo.492 tahun 2010
17
Hasil Uji Kompaksi
Uji Kompaksi menekan membran hingga mencapai kondisistabil
Dilakukan pada tekanan operasi 2 bar hingga mencapai volume 10 ml pada waktu yang stabil fluks telah stabil, uji kompaksiselesai18
TekananOsmotik Larutan
PengaruhPengaruh TekananTekanan OperasiOperasiKadar Cl-
(mg/L)Suhu (oC)
Tekanan osmosis
(bar)
518 29,8 0,367851876
1008 29,80,7158198
66
1500 29,8 1,065208134
2085 29,81,4806393
07
Tekanan Operasi yangdibutuhkan harus lebih besardaripada tekanan osmotiknya
Semakin tinggi konsentrasisuatu larutan, semakin tinggitekanan osmotik nya,sehingga gaya dorong yangdiperlukan juga lebih besar
Variasi Tekanan 2,4 bar, 3,5bar, 4,5 bar, 5,2 bar
Variasi Tekanan 2,4 bar, 3,5bar, 4,5 bar, 5,2 bar
19
PENGARUH TEKANAN OPERASI TERHADAP FLUKS PERMEAT
Fluks maksimal yang diperolehsebesar 0,35673 L/m2.menit ;Nilai fluks minimall sebesar0,02273 L/m2.menit
Semakin tinggi tekananoperasi yang diberikan,semakin tinggi fluks permeatyang dihasilkan
Tekanan Osmotik larutan
Hal ini biasanya diasumsikan,bahwa tidak ada permeat yangdihasilkan apabila gaya dorongyang diberikan lebih rendahdari tekanan osmotik airumpan.
20
00,050,1
0,150,2
0,250,3
0,350,4
2,4 2,7 3 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,1Fluk
s pe
rmea
t (L/
m2.
men
it)
Tekanan Operasi (bar)518 mg/L 1008 mg/L 1500 mg/L 2085 mg/L
PENGARUH TEKANAN OPERASI TERHADAP REJEKSI KADAR CL-
Membran RO memiliki ukuranpori 0,001 µm, namun sepertiyang disajikan pada grafikrejeksi terhadap ion Cl- tidak100%Kadar Cl- dalam permeatmemenuhi Permenkes No.492tahun 2010
kemampuan membran dalammerejeksi Cl- dalam air umpanberkisar antara 85,6% hingga97,52%, tergantung darikonsentrasi larutan dan tekananoperasi yang diberikan terhadapair umpan
Besarnya rejeksi bergantungdari komposisi air sertakekuatan membran
Peningkatan rejeksi sebandingdengan peningkatan tekanan
Membran RO bermuatannegatif, adanya efek PotensialDonnan
21
80828486889092949698
100
2,4 2,7 3 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,1
Rej
eksi
Cl-
(%)
Tekanan Operasi (Bar)518 1008 1500 2085
PENGARUH TEKANAN OPERASI TERHADAP REJEKSI KADAR TDS
kemampuanmembran dalammerejeksi TDS dalam air umpanberkisar antara87,06% hingga96,15%, tergantung darikonsentrasi larutandan tekananoperasi yang diberikan terhadapair umpan
Sama halnyadengan rejeksi Cl- , rejeksi TDS olehmembran jugasangat dipengaruhioleh tekananosmotik larutan
umpan.
22
80828486889092949698
100
2,4 2,7 3 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,1
Rej
eksi
TD
S (%
)
Tekanan Operasi (Bar)
1080 mg/L 1910 mg/L 2630 mg/L 3470 mg/L
Pengaruh Konsentrasi Umpan terhadap Fluks Permeat
Memiliki hubungan berbandingterbalik
Penurunan nilai fluks yangdisebabkan karena konsentrasiCl- dapat dijelaskan denganmekanisme polarisasikonsentrasi membran
Polarisasi konsentrastiterbentuk lapisan geltekanan osmotik di lapisan gelmeningkat, fluks menurun
Efek polarisasi konsentrasidapat diminimalisir hal inidapat meresuspensi zat terlarutyang menumpuk di permukaan
23
00,050,1
0,150,2
0,250,3
0,350,4
500 1000 1500 2000
Fluk
s per
mea
t (L/
m2.
men
it)
Kadar Cl- (mg/L)2,4 bar 3,5 bar 4,5 bar 5,2 bar
Pengaruh Konsentrasi Umpan terhadap Rejeksi Cl-
Adanya efek Donnanpotensial yangditimbulkan akibat gayatolak terhadap aniondalam air umpan sertagaya tarik terhadapkation dalam air umpanjuga sangat berpengaruhterhadap rejeksi garamoleh membran
Tekanan operasi yangdiberikan harus lebihbesar dari tekananosmotik nya, sehinggadihasilkan rejeksi yangtinggi
24
80828486889092949698
100
500 1000 1500 2000
Rej
eksi
Cl-
(%)
Kadar Cl- (mg/L)
2,4 bar 3,5 bar 4,5 bar 5,2 bar
Pengaruh Konsentrasi Umpan terhadap Kadar TDS
Semakin tinggikonsentrasi TDSnamun tekanan yangdiberikan adalahtetap, maka rejeksiTDS oleh membranakan menurun
Apabila perbedaantekanan yangdihasilkan kurangmencukupi, makaakan terjadipenumpukan zatterlarut di sekitarpermukaan membran
meningkatkantekanan osmotik,gaya dorong harussemakin besar
25
80828486889092949698
100
1000 1500 2000 2500 3000 3500
Rej
eksi
TD
S (%
)
Konsentrasi TDS (mg/L)
2,4 bar 3,5 bar 4,5 bar 5,2 bar
Kesimpulan
Kesimpulan & Saran |BAB V
Membran RO merk FilmTec TW30-1812-50 bila diberikan air umpan air payau yang memiliki kadar garam, suspended solid sebesar 8 mg/L maka kemampuan :
Rejeksi Cl- oleh membranBerkisar antara 85,6% hingga 97,52%, untuk variasi konsentrasiantara 518 mg/L hingga 2085 mg/L tergantung dari konsentrasi larutan dan tekanan operasi yang diberikan terhadap air umpan. Rejeksi tertinggi diperoleh padatekanan 5,2 bar untuk semua variasi konsentrasi Cl-, hal inidikarenakan perbedaan tekanan antara tekanan operasi dengantekanan osmotik larutan cukup jauh
Rejeksi TDS oleh membranBerkisar antara 87,06% hingga 96,15%, tergantung darikonsentrasi larutan dan tekanan operasi yang diberikan terhadapair umpan yang memiliki konsentrasi TDS antara 1080 mg/L hingga 3470 mg/L. rejeksi TDS oleh membran juga sangatdipengaruhi oleh tekanan osmotik larutan umpan. Semakin tinggikadar TDS pada air umpan, maka semakin tinggi pula tekananosmotik larutan umpan.
26
KesimpulanHubungan pengaruh tekanan yang diberikan pada air umpan terhadap rejeksi kadar salinitas dan TDS air permeat, secara umum meningkat, seiring denganpeningkatan tekanan operasi yang diberikan. Hal ini sesuaidengan primsip reverse osmosis, dimana untuk larutandengan konsentrasi yang lebih tinggi diperlukan tekananoperasi yang lebih tinggi untuk meningkatkan kemampuanrejeksi membran (TDS maupun Cl-)
Hubungan pengaruh antara tekanan yang diberikan padaair umpan terhadap fluks air permeat berbanding lurusdengan peningkatan tekanan operasi. Semakin tinggikonsentrasi larutan, semakin tinggi tekanan operasi yang diberikan, maka fluks air yang didapatkan juga akansemakin meningkat.
27