Mulai Lagi lah

Lama banget ga posting. Mulai lagi lah, kalo ga males. Nih buat sekarang copas laporan praktikum kelompok ane. Judulnya Reverse Osmosis, praktikum Pengelolaan Limbah Industri. Mangga, semoga bermanfaat.

 BAB I

PENDAHULUAN

1.1.  Latar Belakang

Kebutuhan akan air bersih yang dapat digunakan dengan aman baik itu untuk keperluan rumah tangga, ataupun industry, semakin lama semakin sedikit, begitu juga pada pembangkit listrik tenaga uap. Laut merupakan sumber energy yang dapat terbarukan serta bagian terbesar di Indonesia. Sehingga laut banyak dimanfaatkan oleh perusahaan pembangkit. Namun air yang digunakan harus dihilangkan dari garam-garamnya. Membran RO merupakan teknik yang paling menjanjikan untuk desalinasi air payau maupun air laut. Teknologi RO mampu memisahkan komponen-komponen pada temperature kamar, konsumsi energi dan bahan kimia aditif relative rendah, tidak menghasilkan produk samping berupa limbah, bersifat modular dan kompak, serta hanya membutuhkan ruangan yang kecil untuk instalasinya dan karena kemampuannya dalam memisahkan garam-garaman, teknologi ini cocok digunakan dalam pengolahan air laut menjadi air tawar (desalinasi).

1.2.  Tujuan Praktikum

Praktikum Reverse Osmosis ini dilakukan dengan tujuan sebagai berikut.

1.      Memahami proses pemisahan ion dalam air baku dengan system Reverse Osmosis.

2.      Membuat kurva/grafik hubungan antara kadar zat terlarut di aliran permeat dan konsentrat terhadap waktu atau volume permeat.

3.      Menghitung persen zat terlarut yang di reject (%Reject)

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Membran Reverse Osmosis (RO)

Membran RO dibuat dari berbagai bahan seperti selulosa asetat (CA), poliamida (PA), poliamida aromatis, polieteramida,polieteramina, polieterurea, polifelilene oksida, polifenilen bibenzimidazol,dsb. Membran komposit film tipis terbuat dari berbagai bahan polimer untuk substratnya ditambah polimer lapisan fungsional diatasnya. Membran mengalami perubahan karena memampat dan fouling (sumbat). Pemampatan atau fluks-merosot itu serupa dengan perayapan plastic/logam bila terkena beban tegangan kompresi. Makin besar tekanan dan suhu, biasanya tak reversible dan membran makin mampat. Normalnya, membran bekerja pada suhu 21-350 C. Fouling membran itu diakibatkan oleh zat-zat dalam air baku misalnya kerak, pengendapan koloid, oksida logam, organic dan silica.

B. Prinsip Dasar Reverse Osmosis (RO)

Prinsip kerja filter Reverse Osmosis adalah berdasarkan pada peristiwa osmosis yang terjadi di alam. Osmosis adalah peristiwa bergeraknya air dari larutan yang mempunyai konsentrasi lebih rendah melalui membran permeabel ke larutan yang mempunyai konsentrasi lebih tinggi sampai tercapainya keseimbangan. Daya penggerak yang menyebabkan aliran difusi melalui membran permeabel tersebut adalah tekanan osmosis. Besarnya tekanan osmosis tergantung dari karakteristik membran , temperatur air, dan konsentrasi garam yang terlarut di dalam air. Tekanan osmotik normal air laut yang mengandung TDS 35.000 ppm dan suhu 250 C adalah 26,7 kg/cm2, dan untuk air laut di daerah timur tengah atau laut merah mengandung TDS 42.000 ppm dan suhu 3000 C, tekanan osmotiknya adalah 32,7 kg/m2. Proses Reverse Osmosis merupakan kebalikan dari proses osmosis, yaitu memberikan tekanan balik yang lebih besar dari tekanan osmotik pada permukaan cairan yang lebih kental, maka cairan yang lebih murni akan menembus permukaan membran menjadi cairan yang lebih murni.

Daya penggerak yang menyebabkan terjadinya difusi air tawar ke dalam air asin melalui membran tersebut dinamakan tekanan ossmosis. Besarnya tekanan osmosis tergantung dari temperatur air, dan konsentrasi garam yang terlarut dalam air. Tekanan osmosis dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam persamaan (1).

 ………………………………… (1)

Dimana  adalah tekanan osmosis (Psl), t adalah suhu (⁰C), dan Σml adalah jumlah molalitas kandungan ionik/nonionik. Apabila pada sustu sistem osmosis diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmosisnya, maka aliran air tawar akan berbalik yaitu dari air asin ke air tawar melalui membran semipermiabel, sedangkan garamnya tetap tertinggal di dalam larutan garamnya sehingga menjadi lebih pekat. Proses yang terjadi di dalam membran osmosis balik adalah proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni molekul yang lebih besar daripada air, misal molekul garam yang akan terpisah dan ikut ke dalam air buangan. Laju pemisahan garam dapat dilihat pada persamaan (2).

 ……………………………(2)

dimana Cp adalah konsentrasi garam air olahan (mg/L) dan Cf adalah konsentrasi garam air baku (mg/L). Laju produksi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (3)

 ………………………………….(3)

dimana Qp adalah debit air olahan (L/jam) dan Qf adalah debit air baku (L/jam).

            Tekanan operasi pada sistem osmosis balik adalah sebesar 5,3-24,6 kg/cm² (75-350 Psl). Menurut jenis tekanan operasinya sistem osmosis balik dapat dibedakan menjadi dua yaitu unit tekanan tinggi (tekanan rata-rata di atas 24,6 kg/cm²) dan unit tekanan rendah (rata-rata tekanan sebesar 17,6 kg/cm2). Dalam proses filtrasi dengan menggunakan membran reverse osmosis, terdapat beberapa faktor-faktor yang saling berkaitan sehingga akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi. Faktor-faktor tersebut adalah sebagai berikut :

a. Tekanan

Menurut Heitmann (1990), tekanan mempengaruhi laju alir bahan pelarut yang melalui membran itu. Laju alir meningkat dengan terus meningkatnya tekanan, dan mutu air olahan (permeate) juga semakin meningkat. Tekanan memegang peranan penting bagi laja permeate yang terjadi pada proses membran. Semakin tinggi tekanan suatu membran, maka semakin besar pula fluks yang dihasilkan permeate.

b. Temperatur/suhu

Standar temperatur yang digunakan dari 700F (210C), tetapi umumnya yang digunakan mulai dari 850F (290C).

c. Kepadatan/kerapatan membran

Semakin rapat membran, maka akan semakin baik air olahan yang dihasilkan.

d. Flux (fluks)

Gerakan air yang terus menerus. Untuk menentukan fluks dapat diperoleh dengan menghitung laju alir permeate per satuan luas membran.

e. Recovery Factor

Semakin tinggi faktor perolehan maka semakin baik konsentrasi garam pada proses pengolahan air payau yang didapat. Umumnya factor recovery mempunyai batasan 75 – 95 %.

f. Salt Rejection (rejeksi garam-garaman)

Garam rejeksi tergantung dari tipe dan karakteristik pemilihan membran. Namun juga sangat tergantung pada kondisi operasi, konsentrasi larutan umpan dan debit aliran. Nilai rejeksi merupakan angka mutlak. Umumnya nilai rejeksi dari 85 – 99,5% dengan 95% yang lebih sering digunakan.

g. Ketahanan Membran

Membran hanya dapat bertahan sebentar (akan cepat rusak) apabila terlalu banyak komponen – komponen yang tidak diinginkan ikut masuk di dalam air umpan, seperti bakteri, jamur, phenol, dan bahkan nilai pH terlalu tinggi/rendah. Biasanya membran dapat bertahan selama 2 tahun dengan perubahan pada efisiensinya.

h. pH

pH pada membran yang sering digunakan memiliki batasan operasi antara 6 – 7,7

i. Kekeruhan (Turbidity)

Reverse Osmosis digunakan untuk memindahkan/menyingkirkan kekeruhan dari air umpan (air masuk).

j. Pengolahan awal (Pretreatment)

Pretreatment merupakan proses awal agar membran tidak cepat rusak dan dapat tahan lebih lama. Selain itu pretreatment juga dilakukan agar partikel – partikel yang tidak diinginkan yang berat molekulnya lebih besar tidak ikut masuk kedalam membran.

k. Pembersihan (Cleaning)

Pembersihan pada membran tergantung dari jenis membran yang digunakan dan proses penggunaannya.

C. Proses Desanilasi dengan RO

Pada prakteknya, proses pengolahan air minum dengan sistem reverse osmosis terdiri dari dua bagian yakni pengolahan pendahuluan dan unit RO. Oleh karena air baku adalah air laut, terutama yang dekat dengan pantai masih mengandung partikel padatan tersuspensi, mineral, plankton dan lainnya, maka air baku tersebut perlu dilakukan pengolahan pendahuluan sebelum diproses di dalam unit RO. Unit pengolahan pendahuluan terdiri dari beberapa peralatan utama yakni pompa air baku, bak koagulasi-flokulasi, tangki reaktor (kontraktor), saringan pasir, filter mangan zeloit, filter untuk penghilang warna, dan filter cartride ukuran 0,5mm. Sedangkan unit RO terdiri dari pompa tekanana tinggi dan membran RO, pompa dosing untuk anti scalant dan anti blofouling, serta sterilisator ulta violet (UV).

Air baku (air laut) dipompa ke bak koagulasi-flokulasi untuk mengendapkan zat padat tersuspensi, selanjutnya dialirkan ke rapid sand filter, kemudian ditampung di dalam bakpenampung. Dari bak penampung air laut dipompa ke pressure filter sambil diinjeksi dengan larutan kalium permanganate agar zat besi atau mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida besi dan mangan yang tak larut dalam air. Selain itu diinjeksikan larutan anti scalant, anti blofouling yang dapat berfungsi untukmencegah pengkerakan serta membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan blofouling di dalam membran RO.

Dari preasure filter, air dialirkan ke saringan filter multimedia agar senyawa besi atau mangan yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring. Dengan adanya filter multimedia ini, zat besi atau mangan yang belum teroksidasi dapat dihilangkan sampai konsentrasi 0,1 mg/L. Zat besi dan mangan ini harus dihilangkan karena dapat menimbulkan kerak pada membran RO.

Dari filter multimedia air dialirkan ke filter penghilang earna. Filter ini berfungsi untuk menghilangkan warna dari senyawa warna pada air baku yang dapat menyebabkan cepatnya penyumbatan pada membran RO. Setelah melalui filter penghilang warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel dengan ukuran 0,5 mm. Setelah melalui filter cartridge, air dialirkan ke unit RO dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak dan zat anti blofouling. Air yang keluar dari modul membran RO ada dua yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan. Selanjutnya air tawar dipompa ke tangki penampungan sambil dibubuhi dengan khlorin dengan konsentrasi tertentu agar tidak terkontaminasi kembali oleh mikroba, sedangkan air garam dibuang ke laut kembali.

D. Efisiensi Pemisahan

            Untuk menentukan efisiensi pemisahan, maka dapat dilakukan dengan cara menentukan koefisien rejection (R). Koefisien Rejection menyatakan hubungan antara konsentrasi atau kadar garam di aliran influen dan efluen (permeat) ditulis sebagai berikut.

 atau

 

Dengan C_m sebagai konsentrasi zat terlarut di aliran influen dan C_p sebagai konsentrasi zat terlarut di aliran permeat.

Semakin besar nilai R, maka proses pemisahan semakin baik, artinya permeat semakin murni.

E. Keunggulan dan KelemahanProses RO

Beberapa keunggulan yang didapat berdasarkan kajian ekonomi dan hasil yang dicapai, untuk proses pengolahan air dengan metode reverse osmosis adalah sebagai berikut:

a. Mengurangi kebutuhan laboratorium,

b. Dapat mencapai pada tekanan tinggi,

c. Dapat mengurangi kandungan garam, karbonat, total hardness, sulfat, dan nitrat dari air umpan. Zat-zat yang tidak terlarut dalam air juga dipisahkan seperti koloid dan bakteri.

d. Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, osmosis balik merupakan perlakuan yang murah.

e. Untuk umpan padatan total terlarut di atas 400 ppm, dengan penuruanan padatan total terlarut 10% semula, osmosis balik sangat menguntungkan dibanding dengan deionisasi

f. Untuk umpan berapapun konsentrasi padatan total terlarut, disertai kandungan organic lebih daripada 15 g/liter, osmosis balik sangat baik untuk praperlakuan deionisasi.

g. Osmosis balik sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih praktis.

Kelemahan yang sering didapat pada pengolahan air menggunakan metode reverse osmosis adalah sering terjadinya penyumbatan (fouling/clogging) karena bahan – bahan tertentu pada permukaan membran seperti membran berkerak karena pengendapan garam terlarut dalam air karena konsentrasi air cukup pekat dan batas kelarutan terlampaui. Kerak dapat berupa kalsium karbonat atau sulfat, silika, dan kalsium klorida, dan perawatannya lebih mahal dibandingkan dengan pengolahan secara konvensional. Selain itu air umpan harus diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan partikulat-partikulat, Operasi RO membutuhkan material dan alat dengan kualitas standar yang tinggi, serta terdapat kemungkinan terjadi pertumbuhan bakteri pada membran itu sendiri.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

            Alat dan Bahan yang digunakan pada praktikum ini dapat dilihat pada gambar 1.1.

Alat	Bahan
Serangkaian alat Reverse Osmosis	Air Keran
Gelas Kimia 1000mL (2 buah)
Gelas Kimia 500mL (2 buah)
Gelas Kimia 100mL (2 buah)
Gelas Ukur 100 mL (2 buah)
Alat TDS/DHL meter
Stopwatch

Gambar 1.1. Tabel Alat dan Bahan

3.2. Cara Kerja

BAB IV

HASIL PRAKTIKUM

4.1. Data Pengamatan

TDS awal : 547 mg/l

DHL awal : 1.032 mS/cm

Laju alir awal : 7700 ml/menit

pH permeat awal : 6.42

pH konsentrat awal : 6.03

            Data pengamatan pada praktikum ini dapat dilihat pada gambar 2.1.

Waktu (menit)	Permeat			Konsentrat			% Reject (%)
	TDS (mg/l)	DHL (mS/cm)	Volume (mL)	TDS (mg/l)	DHL (mS/cm)	Volume (mL)
10	13	0.021	3100	293	0.435	4900	97.6234
20	15	0.02	3400	286	0.431	3900	97.25777
30	11	0.017	3700	282	0.426	4500	97.989031
40	9	0.014	2800	287	0.433	5500	98.354662
50	13	0.02	3700	296	0.445	4300	97.6234
60	11	0.017	3800	293	0.439	4800	97.989031
70	18	0.027	580	200	0.298	4500	96.709324
80	53	0.081	155	204	0.305	3600	90.310786
90	67	0.101	140	205	0.306	3900	87.751371
100	78	0.104	135	203	0.303	4200	85.740402
110	71	0.107	140	203	0.307	4200	87.02011
120	71	0.106	145	203	0.303	4000	87.02011

Gambar 2.1. Tabel Data Pengamatan

BAB V

PEMBAHASAN

            Pada praktikum kali ini dilakukan pemurnian air dengan cara reverse osmosis. Prinsip kerja dari reverse osmosis ini adalah dengan mengalirkan larutan melalui pori filter atau membrane dengan memakai perbedaan tekanan sehingga akan dihasilkan air yang tidak mengandung kation. Sampel yang digunakan pada percobaan ini adalah berasal dari air kran yang langsung dialirkan ke alat reverse osmosis. Variasi yang digunakan untuk percobaan ini adalah variasi laju alir dengan cara menganalisis air yang laju alir saat kran dibuka penuh dan air yang laju airnya saat kran dibuka setengahnya agar dapat dibandingkan hasil pemurniannya.

            Pada praktiknya, umpan atau influen berasal langsung dari air keran, dan efluen yang dihasilkan ada 2, yaitu permeat yang merupakan air yang telah lolos dari membrane atau air murni, dan konsentrat yang merupakan air yang tidak lolos dari membrane yang merupakan campuran air beserta ion-ion yang tidak lolos.

            Dari data yang telah dihasilkan, terlihat bahwa pada waktu 10-60menit yaitu saat keran influen dibuka secara penuh, tekanan oprasi berada pada nilai 0,68-0,70 dan permeat yang dihasilkan memiliki nilai TDS dan DHL yang relatif kecil, ini menandakan bahwa ion-ion dalam efluen permeat sangat kecil, yang berarti bahwa permeat memiliki kemurnian yang relatif baik, sehingga proses Reverse Osmosis pun dapat dikatakan baik. Hal ini dipengaruhi salah satunya oleh tekanan yang cukup besar sehingga pemurnian menjadi baik. Ini sesuai dengan landasan teori bahwa semakin besar tekanan, kualitas permeat semakin baik.

            Kemudian jika dilihat pada proses 70-120 menit, yaitu saat laju aliran influen hanya setengahnya, nilai TDS dan DHL dari permeat relative lebih besar dibandingkan dengan saat aliran influen dibuka secara penuh. Ini disebabkan karena tekanan oprasi yang terjadi adalah 0,00 psi, jauh lebih kecil dari sebelumnya, sehingga jika dikembalikan pada landasan teori yang sama, tekanan oprasi memang mempengaruhi kemurnian dari permeat, sehingga dapat disimpulkan bahwa memang, semakin besar laju alir, tekanan oprasinya akan semakin besar dan kemurnian dari efluen permeat akan semakin baik.

BAB VI

PENUTUP

6.1. Simpulan

            Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan, diantaranya sebagai berikut.

1.      Proses Reverse Osmosis prinsipnya adalah penyaringan ion-ion oleh membran yang sangat kecil sehingga yang lolos hanya air murni saja.

2.      %Reject paling tinggi yaitu pada menit ke-40 dengan nilai 98.354662% dan terkecil pada menit ke-100 dengan nilai 85.740402

6.2. Saran

            Dari praktikum yang telah dilakukan, ada beberapa saran yang dapat diberikan untuk memperbaiki praktikum selanjutnya, diantaranya sebagai berikut.

1.      Variasi laju alirnya diperbanyak agar perbandingan tiap-tiap hasilnya pun lebih banyak

DAFTAR PUSTAKA

Sawitri, Asti. 2011. “Reverse Osmosis (Osmosis Balik)”. Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Sunan Gunung Djati Bandung.

Ghozali, Mukhtar.tt.”Jobsheet Praktikum Pengelolaan Limbah Industri”.Politeknik Negeri Bandung.