MODUL PRAKTIKUM

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA

PEMISAHAN DENGAN MEMBRAN

(MEM)

Disusun oleh:

Felix Christopher

Dr. I Gede Wenten

Dr. Ardiyan Harimawan

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 2

DAFTAR ISI

Daftar Isi ..................................................................................................................................2

Daftar Gambar ........................................................................................................................3

Daftar Tabel ............................................................................................................................4

Bab I Pendahuluan .................................................................................................................5

Bab II Tujuan dan Sasaran Percobaan ................................................................................6

2.1 Tujuan .....................................................................................................................6

2.2 Sasaran ....................................................................................................................6

Bab III Rancangan Percobaan ..............................................................................................7

3.1 Gambar dan Skema Alat Percobaan .......................................................................7

3.2 Alat dan Bahan ........................................................................................................7

Bab IV Prosedur Kerja ..........................................................................................................8

4.1 Langkah Kerja .........................................................................................................8

Daftar Pustaka ........................................................................................................................9

Lampiran A Tabel Data Mentah ......................................................................................... 10

A.1 Pengukuran Laju Alir Standar dengan Aqua dm ................................................. 10

A.2 Pengukuran Laju Alir dengan Larutan Umpan .................................................... 10

Lampiran B Prosedur Perhitungan .................................................................................... 11

B.1 Perhitungan Fluks ................................................................................................. 11

B.2 Perhitungan Cross-Flow Velocity ........................................................................ 11

B.3 Perhitungan Resistansi ......................................................................................... 11

Lampiran C Data Spesifikasi dan Literatur ...................................................................... 12

C.1 Spesifikasi Modul Membran ................................................................................ 12

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Perangkat alat ultrafiltrasi.......................................................................................7

Gambar 2 Skema alat ultafiltrasi .............................................................................................7

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 4

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Tabel fluks aqua dm pada berbagai TMP ................................................................. 10

Tabel 2 Tabel laju alir produk selama proses ......................................................................... 10

Tabel 3 Spesifikasi modul membran ...................................................................................... 12

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 5

BAB I

PENDAHULUAN

Teknologi membran adalah salah satu teknologi yang banyak digunakan dalam proses

pemisahan. Dahulu, teknologi ini tidak digunakan secara komersial pada suatu industri,

namun banyak digunakan pada laboratorium untuk mengembangkan teori fisika dan kimia.

Kemudian, teknologi ini berkembang dengan pesat dan penerapannya semakin luas.

Membran tidak hanya digunakan dalam proses pemisahan di laboratorium maupun industri,

namun juga mampu memberikan solusi bagi masyarakat dalam pemenuhan kebutuhan sehari-

hari.

Salah satu penerapan dari teknologi membran adalah ultrafiltrasi. Ultrafiltrasi adalah

jenis proses pemisahan dengan membran yang digunakan di laboratorium dan industri untuk

memisahkan padatan dari fluida. Proses ini banyak dimanfaatkan untuk pemurnian air dan

pengolahan susu, seperti pemekatan susu, fraksinasi whey, serta pembuatan keju.

Kelangsungan proses ultrafiltrasi sangat bergantung pada fenomena fouling, dimana pori-pori

membran mengalami penyumbatan dan terjadi polarisasi konsentrasi zat yang ingin

dipisahkan. Fouling dapat menurunkan efisiensi proses dan meningkatkan biaya operasi serta

perbaikan. Untuk mengatasi fouling , perlu dilakukan cleaning sehingga membran dapat

beroperasi seperti semula.

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 6

BAB II

TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN

2.1 Tujuan:

Praktikan dapat memahami prinsip dasar proses pemisahan dengan membran

Praktikan dapat mempelajari karakteristik penurunan fluks dan fenomena fouling pada

proses pemisahan dengan membran

2.2 Sasaran:

Praktikan dapat mengamati variabel-variabel yang terlibat pada proses

Praktikan mendapatkan kondisi optimum proses pemisahan dan cleaning membran

Praktikan dapat menentukan parameter fouling pada membran

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 7

BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

3.1 Gambar dan skema alat percobaan

Gambar 1 Perangkat alat ultrafiltrasi

Gambar 2 Skema alat ultrafiltrasi

3.2 Alat dan bahan

Perangkat dan alat ukur:

Perangkat alat UF

Gelas ukur 1 L

Gelas ukur 100 mL

Labu takar 1 L

Stopwatch

Pipet tetes

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 8

BAB IV

PROSEDUR KERJA

4.1 Langkah Kerja

1. Siapkan aqua dm pada suatu wadah

2. Siapkan satu buah wadah lagi sebagai penampung permeat

3. Nyalakan pompa, lalu atur tekanan umpan dan konsentrat dengan mengatur valve

pada aliran umpan

4. Ukur fluks permeat membran pada berbagai trans membrane pressure (TMP)

menggunakan aqua dm sebagai standard, tunggu hingga konstan kemudian catat

nilainya

5. Matikan pompa, ganti aqua dm pada wadah dengan larutan umpan

6. Nyalakan pompa, atur kondisi operasi pada TMP tertentu

7. Amati perubahan fluks permeat membran dan catat nilai fluks pada rentang waktu

tertentu

8. Saat nilai fluks turun menjadi 90% dari fluks awal, hentikan proses dengan

mematikan pompa

9. Lakukan backwash dengan aqua dm pada tekanan operasi dan waktu yang ditentukan

10. Setelah backwash, ulangi proses dengan larutan umpan dan lakukan kembali langkah

6 s/d langkah 9 (masih dengan TMP yang sama)

11. Setelah selesai, matikan pompa

12. Siapkan larutan NaOH 0.4%-w sebagai larutan pencuci membran

13. Larutan pencuci dipompa menuju membran, valve dibuka penuh

14. Cuci bersih modul membran menggunakan larutan NaOH 0.4%-w selama 30 menit

15. Setelah selesai mencuci, alirkan lagi aqua dm (TMP tetap) kedalam membran dan

ukur fluks permeatnya.

16. Ulangi langkah 6 s/d langkah 15 dengan memvariasikan nilai TMP

17. Setelah selesai, lakukan pencucian lagi dengan larutan NaOH 0.4%-w selama 30

menit.

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 9

DAFTAR PUSTAKA

1. Baker, R.W., 2012, Membrane Technology and Applications, John Wiley and Sons

Ltd, Wessex, UK

2. Nigam, M.O., Bansal, B., and Chen, X.D., 2008, Fouling and cleaning of whey

protein concentrate fouled ultrafiltration membranes, Elsevier Desalination 218, 313

– 322

3. Zhang, G. J., and Liu, Z. Z., 2004, Membrane fouling and cleaning in ultrafiltration

of wastewater from banknote printing works, Elsevier Journal of Membrane Science

211, 235 - 249

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 10

LAMPIRAN A

TABEL DATA MENTAH

A.1 Pengukuran Laju Alir Standar dengan Aqua dm

Tabel 1 Tabel fluks aqua dm pada berbagai TMP

A.2 Pengukuran Laju Alir dengan Larutan Umpan

Tabel 2 Tabel laju alir produk selama proses

Awal Pasca backwash

Laju alir akhir aqua dm seteleh pencucian dengan NaOH =

t (menit) laju alir produk (ml/s)

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 11

LAMPIRAN B

PROSEDUR PERHITUNGAN

B.1 Perhitungan Fluks

𝑗 = 𝐹/𝐴𝑒𝑓𝑓

dengan, j = fluks aliran (m3/m2.s)

F = laju alir (m3/s)

Aeff = luas permukaan membrane (m2)

B.2 Perhitungan Cross-Flow Velocity

𝑉 =𝑄

𝐴𝑐

dengan, V = kecepatan cross-flow (m/s)

Q = laju alir (m3/s)

Ac = luas permukaan cross-flow (m2)

B.3 Perhitungan Resistansi

𝑅𝑇 =𝑇𝑀𝑃

𝜇 𝑥 𝑗= 𝑅𝑀 + 𝑅𝐹,𝑟𝑒𝑣 + 𝑅𝐹,𝑖𝑟𝑟𝑒𝑣 + 𝑅𝐶

dengan, TMP = trans membrane pressure (bar)

μ = viskositas fluida (kg/m.s)

j = fluks aliran (m3/m2.s)

RT = resistansi total (m-1

)

RM = resistansi membrane (m-1

)

RF = resistansi akibat fouling (m-1

)

RC = resistansi akibat pembentukan cake (m-1

)

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Pemisahan Dengan Membran

MEM 12

LAMPIRAN C

DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR

C.1 Spesifikasi Modul Membran

Tabel 3 Spesifikasi modul membran

Bahan Polysulfone single bore

Diameter luar (mm) 2.68

Diameter dalam (mm) 1.92

Jumlah membrane 106

Panjang membran efektif (mm) 100