REVERSE OSMOSISEdward Cantona Taufan 21030112140143

Heri Cahyono 21030112140159

Yessi Frenda Pravita 21030112120014

PERKEMBANGAN TEKNOLOGI

REVERSE OSMOSIS

PENGARUH TEKANAN UMPAN TERHADAP KUALITAS KERJA REVERSE OSMOSIS

PENGARUH KONSENTRASI NACL PADA FEED TERHADAP KUALITAS KERJA REVERSE

OSMOSIS

PENGARUH SUHU UMPAN TERHADAP TERHADAP KUALITAS KERJA REVERSE OSMOSIS

MEMBRANES AND MATERIALS

Cellulosic MembranesNoncellulosic Polymer

Membranes

Interfacial Composite Membranes

Other Membrane Materials

KATEGORI MEMBRAN RO

Desalinasi air laut dan air payau, dengan %w 0.5-5% garam, tekanan 200-1000psi

Membran Nanofiltrasi bertekanan rendah, konsentrasi garam 200-5000ppm dan tekanan 100-200psi

Membran Hyperfiltrasi, digunakan untuk memisahkan solute dari larutan solven organik

PERBANDINGAN PERFORMA BEBERAPA JENIS MEMBRAN

MEMBRAN UNTUK DESALINASI AIR LAUT DAN AIR PAYAUDari diagram, nilai NaCl rejection dengan fluks yang besar adalah membrane Crosslinked Polyether. NaCl rejection harus bernilai minimal 99% agar desalinasi hanya berlangsung satu kali stage

Untuk air payau, desalinasi berfungsi untuk konversi 80-90% air dari feed, permeat berupa air yang sudah terdesalinasi dengan konsentrasi garam 200-500ppm dan konsentrat berupa air yang lebih asin diinjeksikan kembali ke dalam tanah, disalurkan ke kolam evaporasi, atau dibuang kembali ke laut

MEMBRAN NANOFILTRASI

• Membran dengan penolakan NaCl yang lebih kecil namun permeabilitas air lebih besar dibandingkan RO murni.

• NF merupakan transisi Antara RO murni dan UF murni, disebut juga loose RO atau low-pressure RO

• Dapat memblok NaCl Antara 20-80%

• Terbagi tiga, Netral, Anionik, dan Kationik

MEMBRAN UNTUK PEMISAHAN SOLVEN ORGANIK

HYPERFILTRASI• Masih terbilang baru namun prospeknya menjanjikan

• Pemisahan bahan organik sulit karena tekanan osmosisnya tinggi dan membutuhkan membrane yang bersifat solvent-resistant dan stabil secara mekanis, namun juga cukup permeable agar nilai fluks tinggi

• Setiap jenis solvent membutuhkan membrane yang berbeda juga, sehingga ini lebih sulit ketimbang RO konvensional, sudah cukup banyak paten tentang hal ini

SELEKTIVITAS MEMBRAN

1. Ion multivalent lebih mudah tertahan dibanding monovalent.

2. Gas yang terlarut seperti amoniak, karbon dioksida, sulfur dioksida, oksigen, klorin, dan hydrogen sulfide selalu menjadi permeat

3. Rejection asam dan basa lemah tergantung pada pH-nya. Jika berbentuk ion, rejection akan tinggi, begitu juga sebaliknya

4. Rejection dari larutan organik yang bersifat netral naik dengan besarnya berat/diameter molekul

5. Koefisien rejection yang bernilai negative berarti konsentrasi larutan permeatnya lebih besar dari feed

FOULING? MENGAPA MERUGIKAN?

• Fouling membrane adalah penyebab utama penurunan fluks dan kualitas produk dalam system RO. Sehingga pengendalian fouling menjadi sangat penting dalam desain system RO

• Penyebab dan pencegahannya sangat bergantung pada feed air, setiap plant akan mempunyai prosedur yang berbeda

• Sumbernya dapat dibagi menjadi 4: kerak, endapan, bakteri, dan bahan organik

• Pengendalian fouling harus didahului dengan pre-treatment air feed untuk meminimalisasi fouling, selain itu juga harus dilakukan pembersihan secara rutin

SCALING (KERAK)

• Disebabkan oleh presipitasi garam-garam terlarut dari logam di feed yang terletak di permukaan membrane

• Air tanpa garam dihilangkan di permeat, konsentrasi ion di feed naik hingga titik tertentu dimana kelarutannya sudah melebihi batas, akibatnya garam akan terendapkan di permukaan membrane dan membentuk kerak

• Garam-garam yang membentuk kerak umumnya ialah kalsium karbonat, kalsium sulfat, silica kompleks, barium sulfat, stronsium sulfat, dan kalsium fluorida.

• Pengendaliannya kompleks, tergantung pada air feed, tiap jenis garam mempunyai cara pengendalian yang berbeda, contohnya kalsium karbonat dengan pengasaman feed atau ion exchange yang menukar ion kalsium ke natrium

ENDAPAN (SILT)

• Terbentuk dari partikulat tersuspensi yang terakumulasi di permukaan membrane, biasanya berupa koloid organik, produk besi yang terkorosi, endapan besi hidroksida, alga, dll.

• Indikatornya yaitu SDI (Silt Density Index). Jika nilai SDI <1 maka RO dapat berfungsi selama beberapa tahun , jika <3 RO dapat berfungsi selama beberapa bulan dengan pembersihan rutin, jika 3-5 pembersihan harus dilakukan sangat rutin, dan jika >5 harus dilakukan pre-treatment seperti koagulasi-flokulasi dan filtrasi sebelum ke system RO

BIOFOULING DAN ORGANIC FOULING

• Adanya pertumbuhan bakteri di permukaan membrane. Membran rawan biofouling jika komposisi membrannya cocok sebagai nutrient bakteri, contohnya cellulose acetate, yang mudah sekali rusak bila pertumbuhan bakteri tidak dikontrol

• Organic fouling terjadi karena keberadaan material yang terbawa oleh feed seperti minyak atau pelumas, biasanya terjadi pada industry yang menggunakan RO untuk treatment effluent stream. Penghilangan material organik dari feed dengan cara filtrasi dan adsorpsi karbon harus dilakukan

Diagram alir yang menunjukkan langkah-langkah dalam treatment air laut menggunakan RO

MEMBRANE CLEANING

• Berdasarkan pada komposisi kimia umpan, tipe membran, tipe fouling

• Caranya:

a. Meng-resirkulasi larutan pembersih dengan kecepatan tinggi kedalam membran

b. Merendam membran

• Sterilisasi diperlukan untuk mengkontrol pertumbuhan bakteri. Misalnya dengan formaldehida, peroksida atau klorinasi umpan

• Pembersihan membran dapat menggunakan asam, basa, chelatants, deterjen atau produk terformulasi.

MEMBRANE CLEANER

• Asam efektif menghilangkan zat-zat pengkerak. Perhatikan ph agar asam tidak menghidrolisa membran. Asam oksalat dapat mengatasi deposit besi

• Chelatant, misal EDTA, menghilangkan kalsium, magnesium, barium sulfat

• Basa dengan surfaktan dapat menghilangkan bakteri, lumpur dan endapan

• Deterjen dengan enzim menghilangkan biofoulant dan beberapa organics foulant

• Produk terformulasi merupakan campuran beberapa pembersih. Banyak diproduksi karena pemakaiannya lebih luas

APLIKASI

• 50% untuk desalinasi• 40% untuk memproduksi ultrapure water (bidang

elektronik, farmasi, power generation industries)• 10% untuk mengolah polusi, pengolahan pangan, dll

PERBANDINGAN BIAYA TEKNOLOGI DESALINASI

• Elektrodialisis dan ion exchange untuk umpan berkonsentrasi garam rendah

• Evaporasi untuk umpan dengan garam berkonsentrasi tinggi

• Untuk konsentrasi garam 3000-10000ppm RO merupakan teknologi dengan biaya terendah

DESALINASI AIR PAYAU

DESALINASI AIR PAYAU

• Air payau memiliki kadar garam 2000-10000mg/L sedangkan kadar garam air minum hanya 500mg/L. Karena itu 90% garam harus dibuang

• Tekanan osmotik sebesar 11psi per 1000 ppm salt

• Diasumsikan air umpan bercampur suspended solid, sehingga perlu flokukasi dan filtrasi. Diikuti pengaturan ph, klorinasi untuk sterilisasi dari bakteri, antiscalant mencegah pengendapan garam multivalent dalam membran. Jika membran yang digunakan sensitif klorin, perlu pretreatment dengan sodium sulfite untuk menghilangkan klorin berlebih.

• Diperlukan lebih banyak pretrearment jika menggunakan hollow fiber module dibandingkan spiral wound module.

• Pemasangan module secara paralel seperti pohon menyebabkan kecepatan aliran tinggi di setiap modulenya.

DESALINASI AIR LAUT

• Karena memiliki salinitas tinggi (3.2-4%) diperlukan membran dengan salt rejection sebesar 99.3% dalam single pass

• Membran yang banyak digunakan merupakan pengembangan dari polyamide hollow fine fibers dan interfacial composite

• Desalinasi dengan membran hanya kompetitif untuk kapasitas 1-10 milion gal/day

ULTRAPURE WATER

Umpan berupa air minum

Sistem pengolahan dilengkapi:

• Adsoprsi karbon untuk menyerap dissolved organics

• Ion exchange untuk menghilangkan ionic impurities

• UV untuk steriliasi

ULTRAPURE WATER

WASTEWATER TREATMENT

• Wastewater mengandung 2000-3000ppm nikel. Merugikan bagi lingkungan dan kehilangan nikel

• Bisa diolah dengan RO karena ph nya netral, menghasilkan 20-50ppm nikel.

• Sudah diaplikasikan di Jepang dan US

NANOFILTRASI

• Partikel dengan berat molekul diatas 100-200, konsentrasi garam dibawah 1000-2000ppm

• Tekanan rendah (50-150 psig)

• Menghilangakn kontaminan dari air yang cukup bersih

Contohnya

• Perumahan di California Selatan yang memiliki 700ppm dissolved solid diolah dengan spiral wound nano filtration module

• Sebagai pretreatment untuk memproduksi ultrapure water

• Menghilangkan sulfat dan kation divalen pada air perkotaan

ORGANIC SOLVENT SEPARATION

Cara konvensional menghabiskan banyak energi karena hanya menggunakan distilasi vakum

KESIMPULAN

• Prospek RO dalam jangka pendek sangat bagus

• Selama 20 tahun terakhir biaya desalinasi dengan membran terus menurun

• Perlu pengembangan dalam menghadapi fouling, preteratment dan membrane cleaning

• Fouling dapat dikendalikan dengan pretreatment air umpan dan membrane cleaning

• Tantangan membran RO adalah kompleksitas, biaya, dan ketersediaan yang sulit

• Masih terbukanya celah pengembangan pada separasi zat terlarut organik dari air