makalah hollow fiber f

5/26/2018 Makalah Hollow Fiber f

1/9

TUGAS PEMISAHAN DENGAN MEMBRAN

Modif ication of Polyether Sul fone (PES) Hol low F iber Membranes Character istics for

More Ef fi cient Water Treatment Process

Disusun oleh:

1. Olivia Anastria 2102. Beny Destiawan 2103. Shanty Dewi 2104. Maylia Selvi Suswadi 210301101100495. Alda Erfian 210301101200456. Mutiara Marina Eka Priyani 210301101300727.

Agmarina Laila Nurulitasari 21030110130101

8. Ilham Tanjung 210301101410149. Wahid Hasyim 21030110141135

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIOPEGORO

SEMARANG

2013


2/9

2

BAB I

PENDAHULUAN

Banyak aplikasi teknologi membran yang digunakan dalam proses water treatment.

Dalam jurnal ini membran UF dimodifikasi dengan perlakuan panas untuk mereduksi ukuran

pori dari membran. Kita dapat menggunakan membran tipe ini untuk menghilangkan polutan

air dari membrane NF yang lebih mahal. Hollow fiber membranemerupakan salah satu jenis

membran yang banyak digunakan dalam proses pemisahan menggunakan membran. Jenis

membran ini berperan di hampir semua pemisahan dengan membran seperti, Reverse

Osmosis (RO), ultra-filtration, dan proses pemisahan gas. Terdapat beberapa parameter

dalam persiapan membrane hollow fiberyang mempengaruhi proses pemisahan, di antaranya

adalah ukuran pori membrane, efek dari internal koagulan, kondisi spinning ( flowrate

internal koagulan, tekanan gas, dan air gap). Pada penelitian terdahulu pengembangan

membrane asimetrik untuk separasi gas dilakukan dengan cara preparasi membrane hollow

fiber menggunakan teknik dry-jet wet spinning. Hollow fiber juga ada yang dilapisi dengan

elastomer silicon. Analisa SEM menunjukkan dense layer terletak di lapisan luar, di mana

daerah ini dekat dengan permukaan dalam yang dihubungkan dengan struktur sel terbuka.Kondisi termodinamika selama pembentukan larutan PES mempengaruhi karakteristik dari

membrane yang dibuat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari efek perlakuan

panas terhadap PES ultrafiltration oleh membrane hollow fiber pada beda suhu dan beda

periode waktu.

Material membrane yang digunakan adalah sebagai berikut

1. Polyether sulfone (PES, Victrex 4100 P) disuplai oleh Imperial Chemical Industries yangdikeringkan pada suhu 80oC tanpa purifikasi

2. Polyviny 1 pyrrolidine (PVP) dengan berat molekul 10000 disuplai oleh Sigma ChemicalCo., digunakan sebagai polimer aditif pada pembuatan larutan

3. 1-Methyl-2-pyrrolidinone (NMP) disuplai oleh Sigma Chemical Co. yang digunakansebagai solven


3/9

3

BAB 2

METODOLOGI PENELITIAN

II.1. Metode Pembuatan1. Larutan dope dibuat dengan komposisi (dalam % berat) yaitu PES 21%, PVP

14%, dan NMP 65%

2. Hollow fiber dibuat dengan teknik spinning solution. Larutan dope dialirkanmenuju dope tank. Larutan dope dilewatkan ke spinneret dengan tekanan gas

nitrogen (1,5 psi) dan dikumpulkan dalam bak koagulan (air) yang ditempatkan di

bawah spinneret. Jarak spinneret dan permukaan koagulan dinamakan air gap.

3. Internal koagulan di dalam botol berukuran 1000 ml ditempatkan 1 m di atascentral tube spinneret di bawah gaya gravitasi pada waktu yang sama.

4. Hollow fiber dijaga di dalam air minimal 24 jam, dilanjutkan dalam larutanethanol dengan konsentrasi 30, 60, dan 90% volume selama waktu 1 jam.

5. Selanjutnya hollow fiber disimpan dalam larutan ethanol 99% selama 1 hari dan didalam glycerol 30% selama 1 jam, sebelum dikeringkan pada suhu ruangan

selama 1-2 hari.6. Kondisi spinning dalam preparasi membrane PES hollow fiber dalam tekanan 1,5

psi, koagulan internal dan eksternalnya berupa air suhu 20oC, dan air gap 90 cm.

II.2. Eksperimen Hollow FiberMembran hollow fiber dipanaskan dalam oven dengan sirkulasi udara pada suhu

120, 150, dan 180oC selama 15 menit. Lima hollow fiber dipilih dan dipotong

sepanjang 15 cm dan ditempatkandi dalam lem epoxy. Diameter dalam 0.44 mm dan

effective area dari membrane adalah 10 cm2. Untuk mempelajari efek pemanasan pada

sifat morfologi hollow fiber, sampel terpilih dianalisa menggunakan Scanning

Electron Microscope(SEM) danAtomic Force Microscope(AFM).

Larutan umpan memasuki sisi lumen dari hollow fiber dan permeate dikumpulkan

dari sisi shell melalui bukaan yang dibuat di akhir module housing. Kecepatan umpan

masuk 0,65-1 m/s, tekanan operasi 345 kPa (50 psi), suhu operasi 23oC. Polyethylene


4/9

4

glycol (PEG) dengan berat molekul 35000 g/mol dan polyethylene oxide (PEO)

dengan berat molekul 100000 dan 200000 digunakan sebagai solute di dalam larutan

umpan. PEG dan PEO dijaga pada konsentrasi 200 ppm berat. Konsentrasi larutan

umpan dan permeate di analisa menggunakan Foilio TOC Analyzer Model DC-190,

sedangkan pemisahan solute (R) dihitung menggunakan persamaan empiris. Pure

Water Permeation rate (PWP) didapatkan dengan menimbang sampel permeate

selama waktu tertentu.


5/9

5

BAB III

HASIL dan PEMBAHASAN

III.1. Hasil Penelitian1. Efek Temperatur pada PES Hollow Fiber

Tabel 1. Data performa membran PES hollow fiber setelah dipanaskan selama 15

menit (Konsentrasi solute umpan, 200 ppm)

Gambar 1. Solute diameter versus separasi untuk PES hollow fiber membrane sebelum

dan sesudah pemanasan (waktu pemanasan 15 menit)


6/9

6

Tabel 2.Ukuran pori rata-rata dan standar deviasi (SD) untuk berbagai membrane

Setelah dipanaskan selama 15 menit

2. Efek Pemanasan pada Periode Waktu yang Berbeda Terhadap Hollow Fiber

Gambar 2. Diameter solute versus separasi terhadap membran PES hollow fiber setelah

pemanasan pada 150C dengan waktu berbeda

Tabel 3. Data performa membrane PES hollow fiber yang dipanaskan pada 150C dengan

waktu berbeda (konsentrasi solute umpan, 200 ppm)


7/9

7

Tabel 4. Ukuran pori rerata (p) dan standard deviasi untuk berbagai membran dengan waktu

berbeda

III.2. PembahasanSeparasi versus berat molekular dari solute dapat dilihat di gambar 2. Data

performa dari PES hollow fiber yang dipanaskan 150oC pada waktu tertentu

(konsentrasi solute umpan, 200ppm) disajikan ditabel 3. Nilai dari ukuran pori rata-

rata (p) dan standar deviasi rata-rata ditentukan dengan menggunakan gambar 2 dan

disimpulkan di tabel 4.

Pada beberapa studi sebelumnya, tidak ada laporan tentang pengaruh

perlakuan suhu pada temperatur tinggi di udara terhadap performa dari membran

ultra-filtrasi PES, baik ketika sebagai flat sheet maupun sebagai hollow fiber. Pada

studi sebelumnya, efek dari konsentrasi polyether sulfone (PES) terhadap performa,

baik sebagai flat sheet dan hollow fiber membran sangatlah tergantung pada

konsentrasi PES yang berada baik diatas ataupun dibawah nilai kritis. Efek dari

karakteristik larutan dope pada morfologi membran PES dengan menggunakan

Atomic Force Microscopy (AFM) dan SEM telah dipelajari didalam penelitian lain.

Analisis yang detail dari gambaran permukaan PES menandakan bahwa larutan dope

dengan fluiditas yang rendah menghasilkan morfologi membran berstruktur spong-

like dengan sebuah lapisan aktif yang halus. Dalam sebuah laporan, pengaruh air

sebagai zat aditif non-solven pada properti dan struktur membran hollow fiber PES

telah dipelajari ketika membran telah disiapkan dengan teknik spinning. Dalam

laporan ini, efek dari bebagai kondisi spinning termasuk konsentrasi polimer, panjang

dari gap udara, dan kekuatan koagulan internal dari non-solven pada fluks dan

struktur hollow fiber telah dipelajari.

Pada studi saat ini, efek dari perlakuan panas terhadap performa ultra filtrasihollow fiber membran PES pada suhu dan waktu yang berbeda telah dipelari. Dari


8/9

8

gambar 1 dan tabel 1 dapat disimpulkan bahwa ukuran pori rata-rata dari sampel

menurun seiring kenaikannya suhu, dimana standar deviasinya meningkat. Hal

tersebut dapat dicatat bahwa ukuran pori rata-rata lebih tinggi untuk membran yang

memiliki MWCO yang lebih tinggi. Menimbang baik solute separasi dan PWP yang

diberikan di tabel 1, dapat disimpulkan bahwa membran yang dipanaskan pada 150oC

adalah yang terbaik. Karena itu, studi lanjutan lebih mengangkat kepada efek waktu

pemanasan ketika suhu diatur 150oC. Berdasarkan hasil yang ditunjukan tabel 3 dan

dalam tabel 1, MWCO menurun drastic dari tidak adanya pemanasan hingga 1 menit

pemanasan pada 150oC (dari 131kDa ke 25kDa) lalu bertambah saat 5 menit

pemanasan (30kDa). Periode pemanasan yang lebih lanjut tidak mempengaruhi

MWCO. Di satu sisi, teramati adanya penurunan konstan PWP seiring dengan

bertambahnya periode pemanasan, kecuali pada saat 15 menit.


9/9

9

BAB IV

PENUTUP

IV.1. SimpulanDari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa

1. Satu menit pemanasan pada suhu 150oC adalah kombinasi waktu dan suhuyang paling baik. Pori berkurang dari 8,16 nm tanpa pemanasan menjadi 3,8

nm dengan satu menit pemanasan lalu bertambah sekitar 6 nm untuk lima

menit pemanasan.2. Perlakuan suhu mempunyai faktor kontribusi yang signifikan dalam

karakteristik dan performa membran. Suhu dapat mempengaruhi bentuk

membran dan mengecilkannya.

makalah hollow fiber f

Documents