Top Banner
STUDI AWAL REVERSE OSMOSIS TEKANAN RENDAH UNTUK AIR PAYAU DENGAN KADAR SALINITAS DAN SUSPENDED SOLID RENDAH RENNY RENNY AIDATUL AZFAH AIDATUL AZFAH Ir. EDDY S. SOEDJONO, Dipl.SE, Ir. EDDY S. SOEDJONO, Dipl.SE, M,Sc M,Sc, , Ph.D Ph.D Dosen Dosen Pembimbing Pembimbing: 1
28

ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

Dec 10, 2015

Download

Documents

very top is file
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 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

Page 2: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 3: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 4: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 5: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

TIPE DAN KONFIGURASI MEMBRANKonfigurasi membranSpiral Wound :

5

Page 6: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 7: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 8: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

Faktor lain yang Berpengaruh

POLARISASIKONSENTRASI

DONNAN POTENSIAL

8

Page 9: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 10: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 11: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 12: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 13: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

DIAGRAM Alat Desalinasi Membran RO

13

Page 14: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

RANGKAIAN ALAT RO

AlatAlat DesalinasiDesalinasi Air Air PayauPayau dengandengan MembranMembran RORO

14

Page 15: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

Perlakuan awal membran

Pembersihan Membran Uji Kompaksi

Diagram Diagram PencucianPencucian MembranMembran RORO

15

Page 16: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

Pengoperasian membran RO

Diagram Diagram PengoperasianPengoperasian MembranMembran RORO

16

Page 17: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 18: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 19: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 20: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 21: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 22: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 23: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 24: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 25: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 26: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 27: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

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

Page 28: ITS Undergraduate 17366 Presentation 1687883

28