14

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1Air PayauAir merupakan suatu sarana utama yang sangat penting bagi kehidupan. Untuk itu, sangat diperlukannya air bersih dalam meningkatkan kualitas dan derajat kehidupan terutama dalam hal kesehatan. Air bersih juga merupakan kebutuhan yang sangat mendasar bagi manusia karena diperlukan terus-menerus dalam kegiatan sehari-harinya untuk bertahan hidup. Oleh karena itu, manusia memerlukan sumber air bersih yang diperoleh dari air tanah (air sumur) dan air permukaan (air waduk, air telaga, air sungai, dan air rawa). Namun tidak semua air baku dapat digunakan manusia untuk memenuhi kebutuhan air minum, hanya air baku yang memenuhi persyaratan kualitas air minum yang dapat digunakan untuk air minum (Meidhitasari, 2007). Masyarakat pesisir Riau yang identik dengan nelayan merupakan bagian dari masyarakat terpinggirkan yang masih terus bergulat dengan berbagai persoalan kehidupan, baik ekonomi, sosial, pendidikan, kesehatan, maupun budaya. Kondisi kehidupan mereka selalu dalam kondisi yang memprihatinkan, terutama secara ekonomi dan kesehatan. Tidak sedikit masyarakat pesisir yang menderita berbagai penyakit akibat kondisi lingkungan yang tidak kondusif. Begitu juga dengan akses sumber air bersih yang sulit didapat sehingga banyak masyarakat mengkonsumsi air tanah yang memiliki tingkat salinitas dan TDS yang tinggi. Air tanah yang memiliki tingkat salinitas yang tinggi disebut dengan air payau (Anonim,2013).Air payau adalah campuran air tawar dan air laut (air asin) yang biasa ditemukan pada daerah-daerah muara dan pesisir. Pada penelitian ini air payau yang digunakan diambil di Jl. Sukajadi, Kec. Dumai Kota. Gambar air payau dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Air Payau

Sumber air payau yang biasa digunakan adalah berasal dari air tanah, air tanah ini menjadi salin atau berasa asin karena adanya rembesan air laut yang bercampur dengan air tanah. Air permukaan yang payau jarang dipergunakan tetapi mungkin dapat terjadi secara alami. Beberapa komponen yang terdapat dalam air payau seperti boron dan silika memiliki konsentrasi yang bervariasi dan dapat memiliki nilai yang beragam dari satu sumber dengan sumber lainnya (Amin, 2014).Air payau memiliki kandungan bahan kimia Natrium klorida (NaCl) tinggi yang menyebabkan rasa asin yang berlebih. Peristiwa inilah yang menyebabkan tingginya kadar garam air di daerah pesisir (Nurhayati, 2014).Air payau umumnya memiliki kualitas yang tidak memenuhi persyaratan air minum yang sehat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Dikarenakan air payau masih mengandung kadar garam, kesadahan, padatan, warna dan logam Fe dan Mn yang tinggi (Amin, 2014). Disamping itu, air payau memiliki kualitas yang tidak memenuhi persyaratan air minum yang distandarkan oleh Kementerian Kesehatan Republik Indonesia. Air yang baik untuk keperluan sehari-hari harus memenuhi standar mutu air bersih. Di Indonesia standar mutu air minum untuk keperluan rumah tangga telah ditetapkan berdasarkan peraturan Menteri Kesehatan RI No. 492/ MenKes/ PER/ IV/ 2010 tentang persyaratan kualitas air minum. Dapat dilihat pada pada tabel 2.1.Tabel 2.1 Parameter Air Baku dan Air Payau NoParameter AnalisisSatuanAir bakuAir Payau

FISIKA

1Bau-Tidak berbau-

2Zat Padat Terlarut (TDS)mg/l5001500-6000

3KekeruhanNTU5-

4Rasa-Tidak berasa-

5TemperaturCSuhu udara, 3C-

6WarnaTCU1598

KIMIA

1Besi (Fe)mg/l0,32-5

2Alumuniummg/l0,2

3Kesadahan (CaCO3)mg/l500>500

4Klorida (Cl)mg/l250 1500

5Mangan (Mn)mg/L0,42-3

6Fluoridamg/l1,5-

7Nitrat (sebagai NO3)mg/l50-

8Nitrit (sebagai NO2)mg/l3-

9pH-6,5-8,57-9

10Sulfat (SO4)mg/l250600-2500

11Tembagamg/l2-

12Seng mg/l3-

BAHAN ORGANIK

13Zat organik (KMnO4)mg/l1061,18

14Detergen mg/l0,05-

(Air baku: Permenkes 2010 dan air payau: Mudiat 1996, dan Idaman 2012)

2.2Parameter Air PayauDalam pengolahan air payau menjadi air bersih, ada beberapa beberapa parameter yang diperhatikan dalam memenuhi standar baku mutu dari sifat fisika (Bau, Jumlah zat padat terlarut (TDS), kekeruhan, rasa, warna dan suhu), sifat kimia anorganik (Kesadahan, klorida, pH, mangan, besi, natrium, dan lain-lain), dan sifat kimia organik (benzena, zat organik (KmnO4), detergen, chloroform, dan lain-lain), sifat mikrobiologi serta sifat radio aktivitas.

Dalam penelitian ini, parameter yang akan disisihkan antara lain :1. WarnaWarna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta tumbuh-tumbuhan (Nurhayati, 2014).2.KesadahanKesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca, dan Mg, tetapi penyebab utama dari kesadahan adalah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Kalsium dalam air mempunyai kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat, khlorida, dan nitrat, sementara itu magnesium terdapat dalam air kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat, dan khlorida (Widayat, 2007).3. KloridaKlorida merupakan suatu parameter kimia yang ada dalam air dan membentuk perbedaan utama sistem ekologi (air tawar, air payau, dan air laut). Perubahan besar dalam lingkungan dapat terjadi ketika air tawar berubah menjadi air payau atau air asin maupun kearah sebaliknya yang dapat menentukan kualitas air (Haryoto dan Myra, 2005).4.Zat OrganikZat organik (KMnO4) disebut juga parameter nilai permanganat. Nilai permanganat merupakan jumlah miligram kalium permanganat yang dibutuhkan untuk mengoksidasi organik dalam 1000 mL air pada kondisi mendidih (SNI, 2004). Parameter zat organik dipilih karena parameter ini termasuk yang melebihi baku mutu secara mencolok dan juga relatif sulit diolah secara konvensional (Notodarmojo, 2004)5. Zat padat Terlarut (Total dissolved solid)Total padatan terlarut merupakan konsentrasi jumlah ion kation (bermuatan positif) dan anion (bermuatan negatif) di dalam air. Analisa total padatan terlarut hanya menunjukkan pengukuran kualitatif dari jumlah ion terlarut, tetapi tidak menjelaskan pada sifat atau hubungan ion. Selain itu, pengujian tidak memberikan wawasan dalam masalah kualitas air yang spesifik. Oleh karena itu, analisa total padatan terlarut digunakan sebagai uji indikator untuk menentukan kualitas umum dari air. Sumber padatan terlarut total dapat mencakup semua kation dan anion terlarut (Wahyu, 2007).6. pHpH menyatakan pengukuran aktivitas ion hidrogen (H+). Pembatasan pH dilakukan karena akan mempengaruhi rasa, korosifitas air dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih toksid dalam bentuk molekuler, dimana disosiasi senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh pH (Nurhayati, 2014).

2.3Biji KelorBiji kelor (Moringa oleifera) merupakan tumbuhan yang memiliki ketingginan batang 7-11 meter, batang kayu getas (mudah patah), cabang batang yang jarang, warna batang kelabu, akar yang kuat dan daun berbentuk telur dengan ukuran kecil-kecil tersusun majemuk dalam satu tangkai. Kelor dapat berkembang biak dengan baik pada daerah yang mempunyai ketinggian tanah 300-500 meter di atas permukaan laut. Bunganya berwarna putih kekuning kuningan dan tudung pelepah bunganya berwarna hijau. Bunga kelor keluar sepanjang tahun dengan aroma bau semerbak. Buahnya berbentuk kacang panjang berwarna hijau dan keras serta berukuran 120 cm (Suyoto, 2011).Biji kelor (Moringa oleifera) juga merupakan salah satu koagulan alami yang telah berhasil diteliti. Dimana biji kelor dapat memenuhi 50%-90% kebutuhan terhadap tawas dapat dihentikan dan digantikan oleh Moringa oleifera (Ghebremichael, 2004). Zat aktif Moringa oleifera yang berperan sebagai koagulan adalah rhamnosyloxy-benzil-isothiocyanate yang merupakan poli-elektrolit kationik yang mampu mengadsorbsi dan menetralisir partikel-partikel koloid dalam air (Sutherland dalam Ahmad Mulia Rambe, 2009).Protein biji kelor memiliki muatan positif dan bersifat kationik (Muyubi dan Evison, 1995). Perbedaan muatan antara protein biji kelor yang dilarutkan dalam air yang diketahui bermuatan positif dengan partikel penyebab kekeruhan air yang bermuatan negatif, menyebabkan terjadinya flok yang semakin membesar dan mengendapkan partikel penyebab kekeruhan air.Serbuk biji kelor mampu menurunkan dan mengendapkan kandungan unsur logam berat yang cukup tinggi dalam air, selain itu biji kelor lebih ekonomis dibanding alum (tawas), karena tanaman kelor dapat dibudidayakan, sementara daun dan buahnya yang dikembangkan dengan biji dan stek dan dapat tumbuh dengan cepat di daerah berair, sehingga dapat dibudidayakan di sekitar daerah aliran sungai. Menurut Muyubi dan Evison (1995), kekeruhan air dapat berkurang sekitar 36-98,2 % dengan pemakaian biji kelor sebanyak 100-450 mg/l. Perjernihan air menggunakan biji kelor dapat digunakan untuk menurunkan nilai-nilai karakteristik air payau sehingga air payau dapat memenuhi standar baku mutu air minum sesuai peraturan Menteri Kesehatan RI No. 492/ MenKes/ PER/ IV/ 2010. Karakteristik biji kelor (moringa oleifera) dapat dilihat pada tabel 2.2.

Tabel 2.2 Kandungan Biji Kelor (Moringa Oleifera)NoKandungan Moringa oleiferaBerat

1Kandungan Proximate

Tekstur (%)71,3

Abu (%)2,3

Karbohidrat (%)3,7

Serat (%)6,7

Protein (%)12,8

Lemak (%)3,2

2Kandungan mineral

Kalsium (mg)43,5

Magnesium (mg)13,6

Potasium (mg)186,2

Phospor (mg)138,5

Besi (mg)16,5

Sulfat (mg)98,2

(sivakumar, 2013)

Biji kelor (moringa oleifera) yang digunakan dalam penelitian ini diambil di Jl. Utama (Tengku Bey simpang tiga), Bukit Raya, Pekanbaru. Akan tetapi, biji kelor di provinsi Riau sangat banyak dijumpai pada daerah dumai. Sedangkan di Indonesia, tanaman biji kelor (moringa oleifera) sangat banyak dijumpai di pulau Jawa, terutama di Jawa Timur, yang perkebunannya lagi dikembangkan. Dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Biji Kelor2.4Teknologi Membran2.4.1Definisi MembranMembran merupakan sebagai lapisan tipis semipermeabel yang didalamnya terdapat pori-pori yang berfungsi menahan spesi-spesi yang lebih besar dari ukuran pori membran sedangkan spesi tertentu yang ukurannya lebih kecil dari pori membran akan lolos. Perkembangan teknologi membran mengalami kemajuan yang sangat pesat terutama dalam proses pemisahan. Tidak hanya digunakan dalam pengolahan air minum dan air baku saja, saat ini membran juga digunakan sebagai salah satu alternatif dalam pengolah limbah. Teknologi membran dipilih karena prosesnya yang sangat sederhana, konsumsi energi yang digunakan rendah sehingga mudah dalam pengoperasian dan pemeliharaan, tidak merusak material, tidak menggunakan zat kimia tambahan dan tidak menghasilkan limbah baru sehingga tergolong sebagai clean technology (Lindu dkk, 2008).Operasi membran dapat juga diartikan sebagai proses pemisahan dua atau lebih komponen dari aliran fluida melalui suatu membran. Membran berfungsi sebagai penghalang (barrier) tipis yang sangat selektif diantara dua fasa, hanya dapat melewatkan komponen tertentu dan menahan komponen lain dari suatu aliran fluida yang dilewatkan melalui membran (Mulder, 1996). Proses pemisahan pada membran disebabkan karena adanya gaya dorong (driving force) yang diberikan, dapat berupa perbedaan tekanan (P), temperatur (T), konsentrasi (C), atau potensial listrik (E) (Mulder, 1996).Skema proses pemisahan dengan membran secara umum dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Mekanisme Pemisahan pada Membran (Mulder, 1996)

Ada dua jenis larutan yang dihasilkan dalam proses membran. Larutan pertama disebut sebagai permeat. Dimana larutan ini merupakan larutan yang akan dipisahkan. Larutan tersebut dinamakan permeat karena larutan ini dipermeasikan melalui membran. Larutan kedua disebut retentat, dimana larutan ini mengandung sejumlah kontaminan dalam konsentrasi tertentu yang ditolak oleh membran (Haiyul, 2013).Operasi membran terbagi dua jenis pola aliran :1. Aliran Cross-FlowAliran cross-flow, umpan mengalir melalui suatu membran, dengan hanya sebagian saja yang melewati pori membran untuk memproduksi permeat, sedangkan aliran pelarut atau cairan pembawa akan melewati permukaan membran sehingga larutan, koloid dan padatan tersuspensi yang tertahan oleh membran akan terus terbawa menjadi aliran balik. Pada sistem cross flow juga, arah aliran umpan yaitu parallel atau sejajar pada permukaan membran. Aliran parallel tersebut akan menghasilkan gaya geser (shear forces) dan/atau turbulensi didekat permukaan membran sehingga pembentukan filter cake (deposisi partikel yang menumpuk pada permukaan membran) relatif kecil.2. Aliran Dead-Endkeseluruhan dari fluida melewati membran (sebagai media filter) dan partikel tertahan pada membran, dengan demikian fluida umpan mengalir melalui tahanan membran dan tahanan penumpukan partikel pada permukaan membran (Mallack dkk, 1997). Dengan demikian, pada aliran dead-end penyumbatan (clogging) dan pembentukan cake pada membran lebih cepat terjadi dibandingkan dengan sistem aliran cross-flow karena deposisi partikel pada permukaan membran akan tersapu (swept away) oleh kecepatan aliran umpan. Aliran dead-end dan crossflow dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Aliran Dead-End dan Crossflow (Timoti, 2005)

2.4.2Klasifikasi Membran2.4.2.1Berdasarkan ukuran poriBerdasarkan ukuran pori (koyuncu, 2015), membran dapat dibedakan dibagi menjadi 2 yaitu:1. Membran berpori (porous membrane)Prinsip pemisahan membran berpori didasarkan pada perbedaan ukuran partikel dengan ukuran pori membran. Membran jenis ini biasanya digunakan untuk proses mikrofiltrasi (melewatkan air, menahan mikroba) dan ultrafiltrasi (melewatkan air menahan garam mineral).2. Membran non pori (non-porous membrane)Prinsip pemisahannya didasarkan pada perbedaan kelarutan dan kemampuan berdifusi. Membran dengan jenis ini digunakan untuk proses permeasi gas, dan dialisis.

2.4.2.2Berdasarkan ukuran strukturnyaBerdasarkan strukturnya, membran dapat dibedakan menjadi membran simetrik dan membran asimetrik (Mulder, 1996). Dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 (a) Struktur Membran Simetrik (b) Struktur Membran Asimetrik(Timoti, 2005)

1. Membran simetrik (berpori atau tidak berpori)Membran simetris hanya terdiri dari satu lapisan membran dengan ketebalan antara 10-200 m. Laju permeasi pada membran simetris ini akan semakin besar jika membran semakin tipis.2. Menbran asimetrikmembran asimetris terdiri dari dua lapisan. Lapisan bagian atas merupakan lapisan yang sangat rapat dengan ketebalan antara 0,1-0,5 m sedangkan lapisan kedua merupakan lapisan berpori dengan ketebalan antara 50-150 m. Kombinasi sifat kedua lapisan ini menghasilkan membran dengan selektivitas dan laju permeasi yang tinggi.

2.4.2.3Berdasarkan bahan (asalnya)Berdasarkan bahan (asalnya) (Mulder, 1996), membran dapat dibedakan menjadi membran alami (biologis) dan membran sinetis.1.Membran alamiMenbran alami terdapat dalam sel organisme atau makhluk hidup. Membran ini berfungsi untuk membantu proses metabolisme dan melindungi isi sel dari pengaruh lingkungan, misalnya akibat pengaruh perbedaan tekanan osmosis sel dengan lingkunganya.

2.Membran sinetisMembran sinetis dibuat berdasarkan reaksi kimia dan digunakan untuk tujuan tertentu. Membran ini terbagi atas membran organik, misalnya selulosa asetat, dan membran anorganik yang terbuat dari keramik, logam dan karbon.2.4.2.4Berdasarkan gaya dorong (driving force)Berdasarkan gaya dorong membran dapat diklasifikasikan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Perbandingan membran berdasarkan gaya dorongPerbedaanMembran

Reverse OsmosisNanofiltrasiUltrafiltrasiMikrofiltrasi

MembranAsymmetric or compositeCompositeAsymmetricSymmetric asymmetric

Ukuran pori< 2 nm< 2 nm1-100 nm0,05 10 nm

Prinsip pemisahanDifusi larutanDifusi larutanMekanisme ayakanMekanisme ayakan

Material membranSelulosa triasetat, poliamidaPoliamidaPolimer, keramikPolimer, keramik

Fluks range (L/m2.h)0,05-1,41,4-1210-50> 50

Tekanan operasi10-100 bar5-20 bar1-5 bar0,1-2 bar

(Mulder, 1996)

Tabel 2.4 Perbandingan Keenam Jenis Teknologi Membran Berdasarkan Daya Dorong (Driving Force)Jenis MembranKeterangan

Mikrofiltrasi (MF)1. Membran memiliki ukuran lebih besar dari Ultrafiltrasi (UF)2. Dapat menahan koloid besar dan partikel serta mikroorganisme berukuran > 10 m3. Beroperasi pada tekanan antara (0,1-2 )bar4. Batasan fluks lebih besar dari 50 L/m2.jam5. Umumnya berstruktur simetrik6. Aplikasi: sterilisasi minuman dan farmasi, pengolahan air limbah atau fermentasi kontinu, recovery logam dalam bentuk koloid

Ultrafiltrasi (UF)1. Merupakan membran makroporos dengan ukuran pori (0,1-0,002) m2. Mampu menahan partikel, koloid serta mikroorganisme3. Tekanan operasi antara (1-10 )bar4. Batasan fluks mencapai (10-50)L/m2.jam5. Kebanyakan berukuran asimetrik6. Memisahkan senyawa berberat molekul tinggi dari senyawa berberat molekul rendah7. Aplikasi: industri makanan, industri farmasi, industri. kertas, pengolahan limbah cair

Nanofiltrasi (NF)1. Hanya dapat dilewati senyawa dibawah 1 nm2. beroperasi pada tekanan antara (5-20) bar3. Batasan fluks mencapai (1,4-12)L/m2.jam4. Membran dapat merejeksi kuat ion-ion divalen, sedangkan ion-ion monovalen lebih sedikit5. Aplikasi : pelunakan (pengolahan) air minum

Reverse Osmosis (RO)1. Membran mempunyai suatu lapisan tak berpori (tidak terdeteksi alat yang disebut SEM)2. Permeabel terhadap air dan alkohol3. Sebelum dilewatkan ke membran, fluida terlebih dahulu ditekan secara omosis4. Tekanan operasi pada membran (10-100) bar5. Batasan fluks (0,05-1,4)L/m2.jam6. Aplikasi: memisahkan bahan-bahan berberat molekul rendah dari larutan

Dialilsis1. Umumnya digunakan untuk memisahkan garam dari mikcrosolute dari larutan yang mengandung makromolekul2. Aplikasi : pencucian darah

Elektrodialisis1. Membran yang digunakan membran penukar ion yang disusun secara berselang-seling diantara elektroda2. Memisahkan bahan-bahan bermuatan dari larutan3. Aplikasi: desalting larutan ionik, pemisahan asam amino dari larutan dan proses klor-alkali

(Scott, K., dalam Mesah, 2008)

2.4.3Teknologi Membran UltrafltrasiPada penelitian ini, peneliti memilih membran ultrafiltrasi (UF) sebagai alat untuk mengolah air payau. Hal ini didasarkan karena membran ultrafiltrasi diduga mampu menurunkan parameter seperti zat organik yang terkandung dalam air payau dan kekeruhan pada air payau, serta menahan mikroorganisme yang terkandung dalam air payau.Ultrafiltrasi (UF) merupakan proses membran dengan gaya dorong (driving force) tekanan untuk memisahkan partikel, mikroorganisme, molekul-molekul besar (large molecule) dan droplets emulsi. Media penyaringan (filter medium) merupakan membran macropores dengan kemampuan untuk memisahkan partikel yang berukuran antara 0,0001-0,02 m. Membran ini beroperasi pada tekanan antara 1-5 bar dengan batasan permeabilitas adalah 10-50 L/m2.jam.bar (Mulder,1996). Metode membran ultrafiltrasi menggunakan membran semi permeabel untuk memisahkan makromolekul dari larutannya. Ukuran dan bentuk molekul merupakan faktor penting dalam proses ultrafiltrasi. Keunggulan membran UF dibandingkan dengan pengolahan secara konvensional yaitu memerlukan energi yang lebih rendah untuk operasi dan pemeliharaan, desain dan konstruksi untuk sistem dengan skala kecil, peralatannya modular sehingga mudah di scaleup dan tidak butuh kondisi ektrim (temperatur dan pH) (Notodarmojo dkk, 2004). Walaupun demikian, membran mempunyai keterbatasan keterbatasan seperti terjadinya fenomena fouling, yang menjadi pembatas bagi volume air terolah yang dihasilkan dan juga keterbatasan umur membran.

2.4.4Parameter Utama dalam Proses MembranKarekterisasi membran dapat dilihat dari dua parameter utama yang menentukan kinerja membran, yaitu : Selektivitas dan Permeabilitas.

2.4.4.1SelektivitasSelektivitas suatu membran merupakan ukuran kemampuan suatu membran untuk menahan suatu spesi atau melewatkan suatu spesi tertentu. Selektivitas membran tergantung pada interaksi antar muka dengan spesi yang akan melewatinya. Secara umum selektifitas berhubungan dengan kualitas permeat yang dihasilkan dimana ukuran pori permukaan membran sangat berpengaruh.Parameter yang digunakan untuk menggambarkan selektivitas membran adalah koefisien rejeksi (R). Koefisien rejeksi adalah fraksi konsentrasi zat terlarut yang tidak menembus membran dan dirumuskan sebagai berikut (Mulder, 1996).

R = ....... (2.1)Dimana : R = Koefisien rejeksi (%)Cp= Konsentrasi zat terlarut dalam permeatCf= Konsentrasi zat terlarut dalam umpan

Harga R berkisar antara 0 sampai 1. Jika harga R = 1 berarti zat kontaminan ditahan oleh membran secara sempurna.Untuk mengurangi penumpukkan materi pada permukaan membran ada dua cara yang dapat dilakukan yaitu: (Milisic, dalam mesah 2008).1. Menjaga partikel mengenai membranUntuk menjaga partikel mengenai membran ada beberapa cara teknik yang dapat digunakan seperti proses filtrasi, proses koagulasi dimana upaya upaya tersebut disebut sebagai pretreatment.2. Membersihkan membran Untuk membersihkan membran dapat digunakan pembersihan membran secara periodik atau meningkatkan tegangan geser (shear stress). Pada permukaan membran dimana konstituen yang telah tertahan (fouling) akan tergeser oleh turbulensi aliran sehingga tidak terjadi penumpukkan partikel.

2.4.4.2PermeabilitasPermeabilitas membran merupakan ukuran kecepatan dari suatu spesi atau konstituen menembus membran. Secara kuantitas, permeabilitas membran sering dinyatakan sebagai fluks atau koefisien permeabilitas. Dimana fluks akan menentukan berapa banyak permeat yang dapat dihasilkan (kuantitas), sedangkan selektivitas berkaitan dengan kualitas permeat. Fluks adalah jumlah volume permeat yang melewati satu satuan permukaan luas membran dengan waktu tertentu dengan adanya gaya dorong (driving force), dalam hal ini berupa tekanan (Notodarmojo dkk, 2004). Fluks dirumuskan sebagai berikut: (Mulder, 1996).

J = . (2.2)Dimana :J = Fluks (L/m2.jam)V = Volume permeat (ml)A = Luas permukaan membran (m2)t = Waktu ( jam) 2.4.5 Modul MembranSecara umum, modul membran memiliki dua macam konfigurasi yaitu konfigurasi datar (flat) dan konfigurasi tubular.

2.4.5.1 Konfigurasi DatarPada konfigurasi datar, ada dua macam modul yang biasa digunakan, yaitu modul membran yang menyerupai alat filtrasi yang disebut jenis plate and frame dan jenis spiral wound. 1. Plate and frameModul-modul membran disusun sedemikian rupa dengan jarak tertentu dan dibuat sejajar. Umpan masuk searah dengan membran, menembus membran melalui permukaan atas membran, dan keluar sebagai permeat dari bagian dalam membran. 2. Spiral woundModul terdiri dari dua membran datar, penjarak umpan, dan bahan berpori pengumpul permeat yang digulung membentuk silinder. Pada bagian tengah silinder terdapat pipa pengumpul permeat yang berfungsi untuk menampung aliran permeat dan mengalirkannya sebagai produk. Penjarak umpan merupakan suatu ayakan yang berfungsi untuk meningkatkan turbulensi aliran umpan pada permukaan membran. Dua lembar membran dan bahan berpori pengumpul permeat disatukan, sedangkan penjarak umpan dibiarkan terbuka agar aliran umpan dapat masuk. Larutan umpan mengalir aksial sepanjang modul dalam celah yang terbentuk antara penjarak dan membran. Gambar 2.6 a dan b memperlihatkan gambar kedua jenis modul tersebut.

a.b.Gambar 2.6 a) Plate and Frame, b) Spiral Wound(Timoti, 2005)2.4.5.2 Konfigurasi TubularModul membran jenis ini berbentuk tube atau pipa. Umpan (effluent feed) ditekan masuk ke dalam tube ataupun serat dari arah luar, sedangkan permeat mengalir melalui sisi dalam tube. Berdasarkan ukuran diameter tubular membran yang dipakai, konfigurasi tubular digolongkan atas tiga modul :1. Modul tubular, umumnya memiliki diameter (5-25) mm. Modul tubular digunakan untuk menangani cairan dengan viskositas yang tinggi.2. Modul hollow fiber, memiliki ukuran yang lebih kecil dari 0,5 mm dan diperlukan ratusan hingga ribuan fiber untuk membentuk satu kesatuan (bundle).Pada Gambar 2.7 a dan b diperlihatkan gambar membran konfigurasi tubular dan modul membran hollow fiber.

a.b.Gambar 2.7 a) Modul Membran Tubular, b) Modul Membran Hollow Fiber (Timoti, 2005)

2.5Metode Koagulasi dan FloakulasiKoagulasi dan flokulasi merupakan suatu metode pemurnian yang bekerja dengan menggunakan bahan kimia.

2.5.1KoagulasiKoagulasi didefinisikan sebagai proses destabilisasi muatan koloid padatan tersuspensi termasuk bakteri dan virus, dengan suatu koagulan. sehingga akan terbentuk flok-flok halus yang dapat diendapkan, proses pengikatan partikel koloid dapat dilihat pada Gambar 2.8 Pengadukan cepat (flash mixing) merupakan bagian integral dari proses koagulasi. Tujuan pengadukan cepat adalah untuk mempercepat dan menyeragamkan penyebaran zat kimia melalui air yang diolah (Risdianto, 2007).

Gambar 2.8 Proses Pengikatan Partikel Koloid oleh Koagulan (CG) (Risdianto, 2007)

2.5.2FlokulasiFlokulasi merupakan proses pembentukan flok, yang pada dasarnya merupakan pengelompokan/ aglomerasi antara partikel dengan koagulan (menggunakan proses pengadukan lambat atau slow mixing), Proses pengikatan partikel koloid oleh flokulan dapat dilihat pada Gambar 2.9 Pada flokulasi terjadi proses penggabungan beberapa partikel menjadi flok yang berukuran besar. Partikel yang berukuran besar akan mudah diendapkan (Risdianto, 2007).

Gambar 2.9 Proses Pengikatan Partikel Koloid oleh Flokulan(Risdianto, 2007)5