· web viewdalam proses pengolahan air baku menjadi air minum, diperlukan pengolahan yang memenuhi...

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangSemakin berkembangnya industri-industri di kota besar, semakin berkembang pula

limbah yang dihasilkan. Salah satunya adalah limbah cair. Limbah cair tersebut

biasanya dialirkan ke sungai-sungai ataupun kali yang ada disekitar industri yang

bersangkutan. Sehingga dengan dialirkannya limbah cair tersebut dapat mencemari

kualitas air yang ada di sekitar kota khususnya untuk pengolahan air PDAM yang

digunakan sebagai air baku utama dalam pengolahan air bersih dan dikhawatirkan

dapat menjadi ancaman bagi kesehatan masyarakat.

Dalam proses pengolahan air baku menjadi air minum, diperlukan

pengolahan yang memenuhi standar kualitas yang ada, agar produk yang

dihasilkan berkualitas tinggi dan tidak membahayakan kesehatan manusia.

Pengolahan air minum yang sudah diterapkan di Indonesia berupa pengolahan

konvensional yang terdiri dari Koagulasi-Flokulasi, Sedimentasi dan Filtrasi. Akan

tetapi pengolahan konvensional ini memiliki keterbatasan seperti membutuhkan luas

lahan besar, operasional dan perawatan yang rumit hingga kualitas air yang masih

dibawah standar. Hal ini menimbulkan pemikiran untuk mengembangkan lebih jauh

bahkan hingga memodifikasinya dengan teknologi baru.

Akhir-akhir ini, salah satu teknologi yang banyak digunakan di negara-negara

maju adalah Teknologi Membran. Teknologi ini merupakan teknologi bersih yang

ramah lingkungan karena tidak menimbulkan dampak yang buruk bagi lingkungan

Teknologi membran ini dapat mengurangi senyawa organik dan anorganik yang berada

dalam air tanpa adanya penggunaan bahan kimia dalam pengoperasiannya.

Proses mikrofiltrasi merupakan salah satu proses berbasis membran yang

berkembang sangat pesat di awal perkembangan teknologi membran. Pertumbuhan dan

perkembangannya pada tahun-tahun terakhir hanya mampu disaingi oleh reverse

osmosis, akibat adanya permintaan yang sangat besar terutama untuk aplikasi proses

desalinasi. Secara umum. mikro filtrasi diaplikasikan dalam proses pemisahan unsur-

unsur partikulat dari larutannya.

Aplikasi proses mikrofiltrasi diantaranya adalah untuk proses sterilisasi obat-

obatan dan produksi minuman, klarifikasi ekstrak juice, pemrosesan air ultramurni pada

industri semi konduktor, metal recovery, dan sebagainya.

1.2 Tujuan1.2.1 Percobaan 1: Pengukuran Sifat Fisik dan Fluks Membran

- Mengukur ketebalan membran

- Melakukan pengujian fluks dengan menggunakan air bersih

1.2.2 Percobaan 2: Penentuan Fouling 1

- Menguji nilai fluks pada membran

- Menentukan besaran fouling pada membran

1.2.3 Percobaan 3: Penentuan Fouling 2

- Menguji nilai fluks pada membran

- Menentukan besaran fouling pada membran

BAB IIDASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka2.1.1 Definisi Membran

Menurut Heru Pratomo (2003), membran merupakan suatu lapisan tipis antara dua

fase fluida yang bersifat penghalang (barrier) terhadap suatu spesi tertentu, yang dapat

memisahkan zat dengan ukuran berbeda, serta membatasi transport dari berbagai spesi

berdasarkan sifat fisik dan kimianya. Proses pemisahan dengan membran dapat terjadi

karena adanya perbedaan ukuran pori , bentuk, serta struktur kimianya. Membran

demikian biasa disebut sebagai membran semipermeabel, artinya dapat menahan spesi

tertentu, tetapi dapat melewatkan spesi yang lainnya. Fasa campuran yang akan

dipisahkan disebut umpan(feed) dan fasa hasil pemisahan disebut permeat (permeate).

Kata membran berasal dari bahasa latin “membrana” yang berarti kulit kertas.

Secara umum istilah membran didefinisikan sebagai penghalang selektif antara dua fase

yaitu fase umpan dan fase permeat. Membran dapat berfungsi sebagai media

pemisahan yang selektif berdasarkan perbedaan muatan listrik atau perbedaan

kelarutan (Mulder, 1996 dalam Eka Surya, 2013).

2.1.2 Klasifikasi Membran2.1.2.1 Berdasarkan Jenis Bahan

Berdasarkam bahan, membran dibagi menjadi dua jenis yaitu membran

alami (biologis) dan membran sintetik. Membran alami terdapat dalam sel

organisme. Dalam sel eukariotik, membran ini menjadi pemisah antara ruangan-

ruangan di dalam sel. Sementara itu, dalam sel prokariotik hanya terdapat satu

ruangan saja sehingga membran digunakan sebagai pembatas antara nukleoid

(bagian di dalam sel) dengan bagian luar di luar sel. Membran sintetis biasanya

dibuat untuk keperluan komersil. Membran sintetik terdiri dari dua jenis yaitu

membran organik dan membran anorganik. Membran organik terbuat dari bahan

polimer (contohnya polisulfon, selulosa asetat dll) memiliki kelebihan yang lebih

murah dibandingkan membran anorganik. Sedangkan membran anorganik terbuat

dari keramik, logam dan karbon memiliki kestabilan dan kekuatan yang lebih tinggi

daripada membran organik. Membran organik tidak dapat dipergunakan pada

temperatur di atas 500 oC sedangkan membran anorganik seperti keramik dapat

dipergunakan sampai suhu 2000 oC (Eka Surya, 2013)

2.1.2.2 Berdasarkan MorfologiMenurut Li Zhao (2003), membran asymetric dan symetri termasuk membran

yang berdasarkan struktrur morfologi. Membran simetris adalah sistem dengan

struktur homogen seluruh membran. Membran asimetris memiliki perubahan

bertahap dalam struktur seluruh membran. Ide dasar di balik struktur asimetris

adalah untuk meminimalkan resistensi hidrolik keseluruhan jalur aliran permeat

melalui struktur membran. Fluks permeat melalui lapisan tertentu berbanding

terbalik dengan ketebalan lapisan. Keuntungan utama dari struktur asimetris

adalah laju aliran lebih tinggi pada penurunan tekanan yang diberikan dari yang

simetris karena ketebalan didominasi rendah dari lapisan penyaringan fungsional.

Morfologi membran terdiri dari: (Jhon Armedi Pinem dan Rini Angela, 2011)

a. Membran Berpori

Membran ini biasa digunakan untuk mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi. Untuk

mikrofiltrasi, ukuran pori berkisar antara 0,1-10 μm. Sedangkan untuk

ultrafiltrasi berkisar antaar 2100 nm. Prinsip pemisahan membran ini

didasarkan atas perbedaan ukuran partikel.

- Membran simetris merupakan membran yang memiliki struktur dan

ukuran pori yang seragam dengan ketebalan 10-200 μm. Membran ini

terdiri atas membran berpori dan membran rapat.

- Membran asimetris merupakan membran yang memiliki struktur dan

ukuran pori tidak seragam.

b. Membran Tak Berpori

Membran ini berpotensi untuk memisahkan molekul dengan ukuran yang

hampir sama satu sama lain. Pemisahan terjadi melalui perbedaan kelarutan

dan perbedaan difusifitas. Membran ini digunakan untuk pemisahan gas.

c. Membran Komposit

Bagian atas membran ini memiliki pori berukuran kecil dan rapat, dengan

ketebalan lapisan 0,1-1 μm. Sedangkan bagian bawah membran (lapisan

penyangga/pendukung) memiliki pori berukuran besar, dengan ketebalan 1-

150 μm. Membran ini mengkombinasikan selektifitas yang tinggi dari membran

rapat dan laju permeasi yang tinggi dari membran yang sangat tipis.

Ketahanan terhadap transfer massa sebagian besar ditentukan oleh lapisan

atas yang tipis.

2.1.2.3 Berdasarkan Ukuran PoriMenurut Richard (2004) membran berdasarkan ukuran pori terdiri dari

membran microporous dan nonporous. Membran microporous memiliki ukuran pori

yang sangat kecil berkiran antara 0.01 sampai 10 µm. Semua partikel yang

memiliki ukuran lebih besar tidak akan melewati atau ditolak oleh membran

mircoporous sedangkan partikel yang lebih kecil akan langsung melewati

membran microporous. Membran nonporous adalah membran padat yang dapat

memisahkan partikel yang memiliki ukuran yang sama jika partikel tersebut

memiliki tingkat kelarutan yang berbeda. Permeat pada membran nonporous

digerakan secara difusi oleh driving force berupa tekanan, konsentrasi dan

potensial energi listrik.

Jenis Membran filtrasi berdasarkan ukuran pori membran sebagai berikut:

(Ahsan Munir, 2006)

- Ultrafiltration

Ultrafiltrasi (UF) adalah proses pemisahan partikel yang sangat kecil dan

molekul terlarut dari cairan. Dasar utama untuk pemisahan adalah ukuran

molekul, meskipun dalam semua aplikasi filtrasi, permeabilitas media filter

dapat dipengaruhi oleh bahan kimia, sifat molekul atau elektrostatik sampel.

Ultra filtrasi hanya dapat memisahkan molekul yang berbeda oleh setidaknya

urutan besarnya ukuran. Molekul dengan ukuran yang sama tidak dapat

dipisahkan dengan filtration.Materials yang ultra mulai dari ukuran 1K ke berat

molekul 1000K (MW) yang ditahan oleh membran ultrafiltrasi tertentu,

sementara garam dan air akan melewati.

- Microfiltration

Filtrasi mikro (MF) adalah proses menghilangkan partikel atau badan

biologis dalam 0.025 m untuk 10.0μm berkisar dari cairan dengan melewatkan

melalui media mikro seperti filter membran. Meskipun partikel berukuran

mikron dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan nonmembrane atau

kedalaman seperti yang ditemukan di media yang berserat, hanya filter

membran memiliki ukuran pori tepat didefinisikan dapat memastikan retensi

kuantitatif. Mikrofiltrasi juga dapat digunakan dalam persiapan sampel untuk

menghilangkan sel-sel utuh dan beberapa puing sel dari lisat tersebut. Ukuran

pori membran cut-off digunakan untuk jenis pemisahan biasanya di kisaran

0,05 µm sampai 1,0 µm.

- Reverse Osmosis

Reverse Osmosis (RO) memisahkan garam dan molekul kecil dari zat

terlarut molekul rendah berat (biasanya kurang dari 100 dalton) pada tekanan

yang relatif tinggi menggunakan membran dengan NMWLs dari 1 kDa atau

lebih rendah. Membran RO biasanya dinilai oleh retensi mereka natrium

klorida sementara membran ultrafiltrasi ditandai sesuai dengan berat molekul

zat terlarut dipertahankan. Millipore sistem pemurnian air menggunakan

membran reverse osmosis baik serta membran ultrafiltrasi. Sistem reverse

osmosis terutama digunakan untuk memurnikan air keran untuk kemurnian

yang melebihi suling kualitas air. Sistem ultrafiltrasi memastikan bahwa air

ultra murni bebas dari endotoksin serta nucleases untuk penelitian biologi

kritis.

2.1.2.4 Berdasarkan BentukMenurut McCabe et. al (1993), membran yang berdasarkan bentuknya

biasanya digunakan untuk permeasi gas yaitu:

- Flats membrane

Modul ditumpuk bersama-sama seperti sandwich multilayer atau pelat dan

bingkai filter press. Kelemahan utama dari jenis ini adalah area membran

yang sangat kecil per pemisah satuan volume.

- Spiral-wound membranes

Perakitan terdiri dari sandwich empat lembar melilit inti pusat dari tabung

pengumpul berlubang. Empat lembar terdiri dari lembaran atas sebuah

pemisah jaringan terbuka untuk saluran pakan, membran, berpori merasa

dukungan untuk saluran permeat, dan membran lain.

Seluruh elemen membran terletak di dalam shell logam. Gas umpan masuk

pada ujung kiri shell, memasuki saluran pakan, dan mengalir melalui saluran

ini dalam arah aksial spiral ke ujung kanan di mana daun residu gas keluar.

Aliran umpan menembus tegak lurus melalui membran. Permeat ini kemudian

mengalir melalui saluran serapan menuju tabung pengumpul berlubang, di

mana ia meninggalkan peralatan di salah satu ujung.

(McCabe et. al, 1993)

- Hollow-fibre membranes

Membran adalah dalam bentuk serat berongga diameter sangat kecil.

Diameter dalam dari serat adalah di kisaran 100 sampai 500 µm dan luar 200-

1000 µm dengan panjang hingga 3 sampai 5 m. Modul ini menyerupai

penukar panas shell-dan-tabung. Ribuan tabung halus terikat bersama di

setiap akhir menjadi lembaran tabung yang dikelilingi oleh shell logam dengan

diameter 0,1-0,2 m, sehingga daerah membran per satuan volume adalah

hingga 10.000 m2 / m3.

Feed tekanan tinggi masuk ke sisi shell di satu ujung dan daun di ujung lain.

Serat berongga ditutup di salah satu ujung bundel tabung. Gas serapan di

dalam serat mengalir berlawanan dengan aliran shell-side dan dikumpulkan

dalam ruang di mana ujung terbuka dari serat mengakhiri.

(McCabe et. al, 1993)

2.1.3 Membran Nata de Banana SkinNata de banana skin merupakan selulosa mikrobial yang dihasilkan dari proses

fermentasi konsentrat kulit buah pisang dengan bantuan bakteri Acetobacter xylinum.

Acetobacter xylinum merupakan bakteri yang paling efektif untuk menghasilkan selulosa

dan telah digunakan secara luas ( Jonas dan Farah dalam Rizka Ayusnika dkk, 2014).

2.1.4 Proses Pembuatan Nata de Banana SkinMenurut Rizka Ayusnika (2014), tahap pembuatan membran nata de banana

terdiri dari beberapa tahapan proses pembuatan yaitu:

- Pembuatan nata de banana skin

Kulit buah pisang dicuci bersih, dipotong kecil-kecil dan diblender hingga

halus kemudian disaring dan diperas dengan menggunakan kain blacu/mori untuk

diambil cairan konsentratnya. Sebanyak 5 L konsentrat yang diperoleh, disaring

dengan kertas saring dengan bantuan corong Buchner. Lalu filtrat dipanaskan

hingga mendidih kemudian ditambahkan gula pasir sebanyak 500 gram. Larutan

dibiarkan sampai mendidih kembali kemudian ditambahkan 25 gram ammonium

sulfat (NH4)2SO dan 30 mL asam asetat glasial. Larutan diatur pH-nya menjadi 4-5.

Larutan dituangkan dalam keadaan panas ke dalam 3 nampan atau wadah plastik

yang masing-masing berisi 1,5 L lalu ditutup dengan kertas koran dan didiamkan

selama ±24 jam. Ke dalam larutan tersebut ditambahkan starter bakteri A. xylinum

sebanyak 10% dari volume media dan ditutup kembali dengan kertas koran. Media

yang ditambahkan starter bakteri diinkubasi pada suhu kamar selama 9 hari untuk

proses fermentasi sehingga diperoleh nata de banana skin untuk selanjutnya

dimurnikan.

- Asetilasi Selulosa

Selulosa bakteri yang telah dihaluskan sebanyak 5 g ditambahkan 12 mL

asam asetat glasial dan diaduk selama 1 jam. Setelah 1 jam ditambahkan campuran

0,088 ml asam sulfat pekat dan 20 mL asam asetat glasial dan diaduk kembali

selama 45 menit. Kemudian campuran ini didinginkan sampai mencapai suhu 18,3

°C baru ditambahkan 13,5 mL anhidrida asetat yang telah didinginkan sampai

mencapai suhu 15,6 °C dan ditambahkan campuran 0,612 mL asam sulfat pekat

dengan 20 mL asam asetat glasial. Setelah itu campuran diaduk selama 20 jam

sampai terbentuk larutan. Tahap selanjutnya adalah ditambahkan 15 mL asam

asetat 67% tetes demi tetes selama 1 jam sambil diaduk pada suhu 37,8 °C.

Larutan dibiarkan selama 20 jam. Selanjutnya ditambahkan air sambil diaduk

sampai terbentuk endapan kemudian dibiarkan selama 10-15 menit. Endapan

disaring, dicuci dengan air sampai netral, dan disaring kembali. Setelah itu endapan

dikeringkan dalam oven pada suhu 50-60°C.

- Analisis Gugus Fungsi

Sebanyak 1-2 mg serbuk selulosa asetat nata de banana skin dicampur

dengan ±200 mg serbuk KBr. Campuran digerus dengan mortar sampai halus dan

homogen kemudian ditekan sehingga membentuk pelet. Pelet dipindahkan ke

tempat cuplikan dan dilakukan analisa pada panjang gelombang 4000-500 cm-1

- Pembuatan Membran

Tahap pertama diawali dengan pembuatan larutan polimer CA (15% [b/v]), PS

(10% [b/v]) dalam pelarut campuran diklorometana : aseton (1:1). Larutan dicampur

dengan nisbah antara CA:PS adalah 9:1. Larutan diaduk dengan pengaduk

magnetik hingga homogen. Kemudian larutan polimer dituang di atas pelat kaca

(18×18 cm2) yang telah diberi selotip pada kedua sisinya, lalu dicetak dengan cara

menekan dan mendorong larutan tersebut hingga diperoleh lapisan tipis.

Selanjutnya polimer yang menempel pada pelat kaca ini dibiarkan selama 1 menit

untuk menguapkan pelarut. Polimer tipis tersebut kemudian direndam dalam air.

Polimer tipis ini selanjutnya digunakan sebagai membran.

2.1.5 Kelebihan dan Kekurangan Membran Nata de Banana SkinKeunggulan teknologi membran dalam proses pemisahan dibandingkan dengan

metode pemisahan yang konvensional, diantaranya yaitu proses dapat dilakukan secara

kontinyu, tidak memerlukan zat kimia tambahan, konsumsi energi rendah, dan lain-lain.

Pembuatan membran dari polimer alam telah banyak dikembangkan saat ini, karena

lebih ramah lingkungan daripada polimer sintetis, salah satu membran yang terbuat dari

selulosa asetat. Selulosa asetat dapat disintesis dari selulosa melalui proses asetilasi,

salah satu sumber selulosa adalah kulit buah pisang (Mulder, 1996)

Menurut Ayusnika, dkk (2014), dalam pengujian membran nata de banana skin

menggunakan sistem metode dead-end dimana pada metode ini arah alirannya tegak

lurus terhadap membran. Namun pada penerapannya sering terjadi fouling yang sangat

tinggi sehingga penggunaannya kurang maksimal.

2.1.6 Dead EndDalam proses Mikrofiltrasi terdapat salah satu sistem pengolahan filtrasi yaitu

Modul Dead-End, dimana seluruh cairan dipaksa melalui membran dibawah tekanan

vakum dengan cara dihisap menuju daerah permeat. Karena semakin banyak cairan

yang melalui membran terjadilah penumpukan pada area membran yang menyebabkan

penurunan nilai fluks pada hasil permeatnya. Maka dari itu membran pada modul dead-

end memiliki batas maksimum sampai seluruh permukaan membran tidak dapat

memfiltrasi cairan (Richard, 2004).

(Richard, 2004)

Aliran dead end, aliran umpan tegak lurus ke permukaan membran. Aliran dead

end digunakan pada filtrasi konvesional, dimana padatan yang disaring akan menempel

pada permukaan membran sehingga akan membentuk suatu tumpukan berupa cake (Li

Zhao, 2003).

(Li Zhao, 2003).

Menurut Ahsan Munir (2006), Dead End merupakan bentu yang paling dasar pada

proses filtrasi. Aliran umpan (feed) dipaksa untuk melewati membran dan yang tidak

dapat melewati membran akan terakumulasi pada permukaan membran. Filtrasi buntu

adalah salah satu di mana aliran air tegak lurus ke permukaan membran. Air didorong

melalui membran dengan tekanan. Semua air yang diperkenalkan dalam sel akhir-mati

melewati sebagai permeat, dengan kata lain tidak ada air ditolak. Dalam filtrasi buntu

partikel dipertahankan membangun dengan waktu satu permukaan membran atau

dalam membran. Dalam kedua kasus, partikel membangun hasil dalam peningkatan

resistensi terhadap filtrasi dan menyebabkan fluks permeat menurun, sebagai filtrasi

hasil buntu memerlukan penghentian filtrasi untuk membersihkan atau mengganti

membran karena itu jenis ini filtrasi juga disebut bets penyaringan.

Ada dua jenis filtrasi yang dapat digunakan dalam unit sel buntu; buntu mikrofiltrasi

dengan fluks konstan dan buntu mikrofiltrasi dengan penurunan tekanan konstan. Akhir

mikrofiltrasi mati dengan fluks konstan memastikan bahwa fluks permeat melalui

saringan tetap konstan, filtrasi ini dapat dicapai dengan pompa perpindahan positif.

Sebagai kue build-up meningkat dengan waktu, penurunan tekanan harus ditingkatkan

untuk mempertahankan fluks konstan. Pada buntu mikrofiltrasi dengan tekanan konstan,

seperti kue build-up dengan waktu fluks permeat menurun (Ahsan Munir, 2006)

2.1.7 Fluks

Fluks didefinisikan sebagai aliran permeat dibagi dengan total luas permukaan

membran, seperti yang ditunjukkan pada rumus di bawah ini, dan sering disajikan dalam

satuan liter per meter persegi luas permukaan membran per jam (galon per hari per kaki

persegi). Karena fluks sangat dipengaruhi oleh suhu air, fluks sering dinormalisasi ke

suhu standar 25 ° C (77 ° F) untuk memperhitungkan fluktuasi viskositas air: (dr. Ir.

Franken, 2009)

Dimana:

J = Fluks

Qp = Aliran Permeat

A = Luasan permukaan

2.1.8 FoulingPada proses membran definisi tentang fouling dan scaling terkadang

membingungkan. Fouling dapat didefinisikan sebagai proses terbentuknya lapisan oleh

material yang tidak diinginkan pada permukaan membran. Secara teknis, scaling

didefinisikan sebagai akumulasi kerak (scale) akibat adanya peningkatan konsentrasi

dari materi anorganik yang melewati hasil kali kelarutannya pada permukaan membran

dan menyebabkan penurunan kinerja membran. Sehingga definisi fouling sudah

termasuk scaling. Dalam penggunaannya, istilah fouling lebih banyak pada materi

biologis dan koloid, sedangkan istilah scaling digunakan untuk pengendapan garam atau

mineral anorganik (Dessy Ariyanti, 2009)

2.1.9 Ketebalan MembranMenurut Li Zhao (2003), Ketebalan lapisan membran separatis untuk struktur

membran asimetris merupakan trade-off antara persyaratan integritas fisik, di satu sisi;

dan kebutuhan fluks tinggi, di sisi lain. Produk komersial saat ini menunjukkan ketebalan

membran setipis sekitar 5 mikron tetapi umumnya dalam kisaran 10 sampai 30 mikron.

Dukungan massal dan setiap lapisan dukungan menengah bervariasi dalam ketebalan.

Karena stabilitas struktural membran anorganik mereka tidak menderita dari cukup

dimensi ketidakstabilan masalah selama proses pemesinan. Jadi ketebalan lapisan yang

berbeda bisa diperbaiki dengan SEM atau LM metode.

2.1.10 Morfologi MembranSampel direkatkan pada permukaan suatu silinder logam steril berdiameter 1 cm

dengan menggunakan perekat ganda. Sampel dipreparasi dan dilapisi dengan logam

emas dalam kondisi vakum menggunakan sputter coating. Sampel kemudian

dimasukkan ke dalam instrumen dan dikondisikan dalam keadaan vakum, lalu diatur dan

difoto dengan perbesaran tertentu (Rizka Ayusnika, dkk, 2014).

Penentuan morfologi merupakan karakteristik yang penting bagi membran untuk

mengetahui struktur pori. Suatu metode sederhana dan cepat untuk menentukan

morfologi membran adalah dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM).

Struktur permukaan dan penampang lintang membran dapat dilihat secara mikroskopik

pada foto yang dihasilkan oleh SEM. Dari teknik analisis SEM dapat diperkirakan ukuran

pori dan distribusi membran hibrid yang telah disintesis (Jhon Armedi Pinem dan Rini

Angela, 2011).

2.2 Tinjauan Bahan2.2.1 Tepung Terigu (Sifat Kelarutan)

Tepung terigu merupakan hasil ekstraksi dari proses penggilingan gandum (T.

sativum) yang tersusun oleh 67-70 % karbohidrat, 10-14 % protein, dan 1-3 % lemak

(Riganakos and Kontominas, 1995 dalam Eka Fitasari, 2009)

Protein dari tepung terigu membentuk suatu jaringan yang saling berikatan

(continous) pada adonan dan bertanggung jawab sebagai komponen yang membentuk

viscoelastik. Gluten merupakan protein utama dalam tepung terigu yang terdiri dari

gliadin (20-25 %) dan glutenin (35-40%). Sekitar 30% asam amino gluten adalah

hidrofobik dan asam-asam amino tersebut dapat menyebabkan protein mengumpul

melalui interaksi hidrofobik serta mengikat lemak dan substansi non polar lainnya. Ketika

tepung terigu tercampur dengan air, bagianbagian protein yang mengembang

melakukan interaksi hidrofobik dan reaksi pertukaran sulfydryl-disulfide yang

menghasilkan ikatan seperti polimerpolimer. Polimer-polimer ini berinteraksi dengan

polimer lainnya melalui ikatan hidrogen, ikatan hidrofobik, dan disulfide cross-linking

untuk membentuk seperti lembaran film (sheet-like film) dan memiliki kemampuan

mengikat gas yang terperangkap (Eka Fitasari, 2009)

2.2.2 Tepung Tapioka (Sifat Kelarutan)Tepung tapioka merupakan pati yang diekstrak dari singkong. Dalam memperoleh

pati dari singkong (tepung tapioka) harus dipertimbangkan usia atau kematangan dari

tanaman singkong. Usia optimum yang telah ditemukan dari hasil percobaan terhadap

salah satu varietas singkong yang berasal dari jawa yaitu San Pedro Preto adalah

sekitar 18-20 bulan (Grace, 1977 dalam Adie Muhammad, 2007).

Kelarutan pati semakin tinggi dengan meningkatnya suhu, serta kecepatan

peningkatan kelarutan adalah khas untuk tiap pati. Pola kelarutan pati dapat diketahui

dengan cara mengukur berat supernatan yang telah dikeringkan dari hasil pengukuran

swelling power. Solubilitas atau kelarutan pati tapioka lebih besar dibandingkan pati dari

umbi-umbi yang lain (Pomeranz, 1991 dalam Adie Muhammad, 2007).

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 Percobaan 13.1.1 Alat dan BahanAlat yang digunakan antara lain:

Penetrometer untuk menguji kuat tarik dari membran Nata de Banana Skin

Foto Mikroskop untuk melihat struktur dan Morfologi Membran

Preparat sebagai media sampel untuk diamati

Mircrometer untuk mengukur ketebalan membran

Modul Membran Tipe Dead-end sebagai membran penguji

Pompa Vakum untuk memberi tekanan agar fluida atau cairan bisa melewati

membran

Penggaris untuk mengukur diameter membran

Bahan yang digunakan antara lain:

Membran Nata de Banana Skin sebanyak 2 buah sebagai bahan perlakuan

Akuades atau air bersih untuk merendamkan membran

3.1.2 Diagram Alir PercobaanCara kerja dalam percobaan ini terdiri dari beberapa tahap.

Persiapan

Pengukuran Ketebalan Membran

Mulai

Membran direndam dalam akuades selama 1 jam

Pastikan semua bagian membran terendam

Membran diamati apakah muncul gelembung udara selama proses perendaman

Selesai

Pengamatan Struktur Permukaan Membran

Penentuan Luas Penampang Membran

Mulai

Membran diukur ketebalannya menggunakan mikrometer

Hitung ketebalan rata-rata membran

Pengukuran ketebalan dilakukan minimal pada 3

tempat yang berbeda pada membran

Selesai

Mulai

Lembaran membran diletakkan dibawan mikroskop

Struktur permukaan membran diamati

Gambar struktur permukaan membran diambil dengan

menggunakan kamera

Selesai

Pengujian Fluks Air Bersih

Mulai

Diameter membran diukur menggunakan penggaris

Luas penampang dihitung dengan persamaan L = π r2

Selesai

Mulai

Pengujian fluks dilakukan dengan menyiapkan

membran, modul membran tipe dead-end, pompa vakum

dan ar

Membran diletakkan pada modul

Alirkan air ke dalam modul membran. Selanjutnya hitung

waktu yang dibutuhkan air untuk mengalir keluar

Diamati dan dicatat Volume air yang berhasil melewati membran pada

menit 3, 6, 9, 12 dan 15

Untuk mendapatkan nila fluks gunakan pers:

Selesai


Modul membran Tipe Dead-end sebagai membran penguji

Pompa vakum untuk memberi tekanan agar fluida atau cairan bisa melewati

membran

Streerer untuk mengaduk dan mensterilkan larutan

Timbangan analitik untuk mengukur massa dari tepung terigu

TDC meter untuk menghitung jumlah padatan terlarut

Corong Bucner untuk memasukan larutan dan tempat membran

Erlenmeyer sebagai wadah untuk melarutkan tepung terigu


Membran sebagai bahan perlakuan

Akuades untuk melarutkan tepung terigu

Tepung terigu sebagai konsentrat pelarut


Pembuatan larutan tepung

Pengukuran fluks

Timbang tepung terigu sesuai dengan konsentrasi yang

dibutuhkan dan larutkan dalam air, aduk dengan menggunakan

pengaduk magnetik

Mulai

Tambahkan 3 macam konsentrasi; 0,25 g/l,

0,5 g/l dan 1 g/l

Selesai

Pengukuran retention

Mulai

TDS larutan umpan (feed) diukur pada setiap konsentrasi larutan dan ulangan

TDS larutan hasil filtrasi (permeate) diukur pada setiap konsentrasi dan

ulangan

A

Mulai

Larutan terigu dimasukkan sesuai dengan konsentrasi yang dibutuhkan kedalam

tangki pengumpan

Pompa dijalankan, tekanan air diukur pada modul

membran

Ukur berat dan volume dari permeat setiap 3 menit hingga 15 menit

Pengukuran fluks dilakukan cukup 1 kali untuk masing-masing konsentrasi tepung

Sebelum dipakai untuk pengukuran fluks selanjutnya, bersihkan permukaan membran dengan air bersih

Hitung fluks dengan rumus: Jv = Qp / Am, dengan Jv: Vol fluks, Qp: Laju aliran permeate, Am: luas permukaan membran

Buat plot grafik evolusi flux hingga 15 menit

Selesai


Modul membran Tipe Dead-end sebagai membran penguji

Pompa vakum untuk memberi tekanan agar fluida atau cairan bisa melewati

membran

Streerer untuk mengaduk dan mensterilkan larutan

Timbangan analitik untuk mengukur massa dari tepung terigu

TDC meter untuk menghitung jumlah padatan terlarut

Corong Bucner untuk memasukan larutan dan tempat membran

Erlenmeyer sebagai wadah untuk melarutkan tepung terigu


Membran sebagai bahan perlakuan

Akuades untuk melarutkan tepung terigu

Tepung tapioka sebagai konsentrat pelarut


A

Ukur Retention berbasis TDS awal (feed) dan akhir (permeat) dengan

menggunakan rumus:

RTDS = 1-(TDSpermeat / TDSfeed)

Selesai

Pembuatan larutan tepung

Timbang tepung tapioka sesuai dengan konsentrasi yang

dibutuhkan dan larutkan dalam air, aduk dengan menggunakan

pengaduk magnetik

Mulai

Tambahkan 3 macam konsentrasi; 1 g/l, 5 g/l

dan 10 g/l

Selesai

Pengukuran fluks

Pengukuran retention

Mulai

Larutan tapioka dimasukkan sesuai dengan konsentrasi yang dibutuhkan kedalam

tangki pengumpan

Pompa dijalankan, tekanan air diukur pada modul

membran

Ukur berat dan volume dari permeat setiap 3 menit hingga 15 menit

Pengukuran fluks dilakukan cukup 1 kali untuk masing-masing konsentrasi tepung

Sebelum dipakai untuk pengukuran fluks selanjutnya, bersihkan permukaan membran dengan air bersih

Hitung fluks dengan rumus: Jv = Qp / Am, dengan Jv: Vol fluks, Qp: Laju aliran permeate, Am: luas permukaan membran

Buat plot grafik evolusi flux hingga 15 menit

Selesai

Mulai

TDS larutan umpan (feed) diukur pada setiap konsentrasi larutan dan ulangan

TDS larutan hasil filtrasi (permeate) diukur pada setiap konsentrasi dan

ulangan

A

A

Ukur Retention berbasis TDS awal (feed) dan akhir (permeat) dengan

menggunakan rumus:

RTDS = 1-(TDSpermeat / TDSfeed)

Selesai

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Percobaan 14.1.1 Data Hasil Praktikum

No.Jenis

Membran

Luas

Penampang

Melintang

(πr2)(mm2)

Gaya

Tarik

(Kg)

Tegangan

Tarik

(Kg/mm2) Diameter

(cm)

Rata-rata

Ketebalan

A b c =

1. Membran A 7857,142 3700 0,4709 10 0,20

2. Membran B 8498,285 4500 0,5295 10,4 0,14

a. Ketebalan Membran

No.Ketebalan (mm)

Membran A Membran B

1. 0,31 0,14

2. 0,14 0,12

3. 0,16 0,16

Rata-

rata0,20 0,14

b. Volume

Luas Penampang Melintang pada Membran

Membran A = πr2

= 22/7 (502)mm

= 7857,142 mm2 = 0,00785 m2

Membran B = πr2

= 22/7 (522)mm

= 8498,285 mm2 = 0,00849 m2

Nilai fluks pada membran

Flux = v/(t x a)

Dimana :

v = volume (L)

t = waktu (s)

a = luas penampang (m2)

Membran A

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area

membran (m2)Fluks (L/m2.s)

180 0,04 0,00785 0,0283

360 0,06 0,00785 0,0212

540 0,08 0,00785 0,0188

720 0,12 0,00785 0,0212

900 0,16 0,00785 0,0226

Flux = = = 0,0283

Flux = = = 0,0212

Flux = = = 0,0188

Flux = = = 0,0212

Flux = = = 0,0226

Membran B

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,05 0,00849 0,0327

360 0,06 0,00849 0,0196

540 0,065 0,00849 0,0141

720 0,07 0,00849 0,0114

900 0,075 0,00849 0,0098

Flux = = = 0,0327

Flux = = = 0,0196

Flux = = = 0,0141

Flux = = = 0,0114

Flux = = = 0,00981

4.1.2 Grafik

Waktu (s)Fluks (L/m2.s)

Membran A 2700 Membran B 4500

180 0,0283 0,0327

360 0,0212 0,0196

540 0,0188 0,0141

720 0,0212 0,0114

900 0,0226 0,0098

4.1.3 Gambar Foto MikroskopMembran A Membran B

4.1.4 Pembahasan DHP

Hubungan fluks dengan waktu (bandingkan dengan literatur)Pada membran A diperoleh nilai fluks sebesar 0,0283; 0,0212; 0,0188;

0,0212; 0,0226. Pada membran B diperoleh nilai fluks sebesar 0,0327; 0,0196;

0,0141; 0,0114; 0,0098. Dengan satuan nilai fluks adalah L/m2.s. Dimana waktu

yang telah ditentukan selama 15 menit, tiap 3 menit diukur laju aliran volume

yang berhasil melewati permukaan membran.

Dari data nilai fluks tersebut menunjukkan bahwa nilai fluks pada awal

proses memliki nilai fluks yang cukup besar. Seiring berjalan proses filtrasi, nilai

fluks mulai mengalami pernurunan hingga mencapai titik dimana membran sudah

tidak dapat menyaring atau melewati larutan dan partikel yang memiliki ukuran

yang kecil.

Menurut Suprihatin, dkk (2013), menyatakan bahwa Fluks merupakan

parameter terpenting kelayakan penerapan proses membran, karena fluks

menentukan kebutuhan luas membran. Fluks umumnya tinggi pada awal operasi

dan menurun dengan meningkatnya waktu operasi. Setelah waktu tertentu fluks

mencapai kondisi tunak, dimana fluks tidak mengalami perubahan secara berarti

dengan meningkatnya waktu operasi. Nilai fluks pada kondisi ini selain

dipengaruhi oleh jenis membran, juga dipengaruhi oleh kondisi operasi seperti

kecepatan aliran umpan, tekanan transmembran, konsentrasi padatan, dan

temperatur.

Setelah membandingkan data hasil percobaan dengan literatur yang

menyatakan nilai fluks akan semakin menurun seiring bertambahnya waktu

proses maka percobaan dinyatakan sukses dan sesuai dengan literatur.

Analisis Morfologi membran dengan foto mikroskopDari hasil foto mikroskop yang diperoleh, menunjukkan morfologi membran

A memiliki ukuran pori yang lebih besar daripada membran B yang memiliki

ukuran pori yang lebih kecil. Hal ini dapat dikarekan bahan pembuatan pada

membran B lebih besar sehingga nilai uji kuat tariknya lebih besar. Semakin

besar pori pada suatu membran, daya permeabilitasnya akan semakin besar

karena pori yang besar akan semakin mudah untuk melewati partikel.

Morfologi suatu membran sebelum dan setelah dilakukan sebuah proses

filtrasi menunjukkan hasil yang berbeda. Permukaan membran yang sebelum

dilakukannya proses akan memiliki pori yang relatif besar daripada permukaan

membran yang setelah dilakukannya proses filtrasi. Hal ini dapat disebabkan

karena setelah dilakukannya proses, permukaan membran yang kosong akan

terisi oleh partikel yang tidak bisa melewati permukaan membran atau yang

sering disebut sebagai foulant atau fouling.

Menurut Tika Kumala Sari dan Alia Damayanti (2014) menyatakan bahwa

Foto hasil SEM membran sebelum dan sesudah digunakan untuk proses filtrasi

terlihat berbeda. Membran terlihat semakin padat disebabkan karena terjadinya

fouling. Fouling menyebabkan terjadinya penyumbatan pori-pori pada membran

karena penumpukan material di permukaan membrane.

Nilai densitas yang tinggi menunjukkan bahwa pori pada membran selulosa

asetat rapat sehingga molekul air sulit untuk masuk ke dalam membran dan

sedikit yang terikat pada membran. Begitu juga sebaliknya, pada membran yang

densitasnya rendah pori yang terbentuk banyak dan berukuran besar, sehingga

air mudah masuk (menyerap) ke dalam membran selulosa asetat dan

membentuk ikatan hidrogen yang cukup kuat dengan membran selulosa asetat

(Buana E. Surya, 2013).

Setelah membandingkan hasil peercobaan dengan literatur, maka

percobaan yang telah dilakukan telah sesuai.

4.2 Percobaan 24.2.1 Data Hasil PraktikumMembran A

Konsentrasi 0,25 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,06 0,00785 0,0424

360 0,09 0,00785 0,0318

540 0,135 0,00785 0,0318

720 0,170 0,00785 0,0300

900 0,200 0,00785 0,0283

Flux = = = 0,0424

Flux = = = 0,0318

Flux = = = 0,0318

Flux = = = 0,0300

Flux = = = 0,0283


Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,025 0,00785 0,0176

360 0,045 0,00785 0,0159

540 0,05 0,00785 0,0117

720 0,06 0,00785 0,0106

900 0,07 0,00785 0,0099

Flux = = = 0,0176

Flux = = = 0,0159

Flux = = = 0,0117

Flux = = = 0,0106

Flux = = = 0,0099

Konsentrasi 1 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,01 0,00785 0,0070

360 0,02 0,00785 0,0070

540 0,025 0,00785 0,0058

720 0,03 0,00785 0,0053

900 0,04 0,00785 0,0056

Flux = = = 0,0070

Flux = = = 0,0070

Flux = = = 0,0058

Flux = = = 0,0053

Flux = = = 0,0056

Membran BKonsentrasi 0,25 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,075 0,00849 0,0490

360 0,145 0,00849 0,0474

540 0,19 0,00849 0,0414

720 0,27 0,00849 0,0441

900 0,285 0,00849 0,0372

Flux = = = 0,0490

Flux = = = 0,0474

Flux = = = 0,0414

Flux = = = 0,0441

Flux = = = 0,0372


Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,059 0,00849 0,0386

360 0,1 0,00849 0,0327

540 0,155 0,00849 0,0338

720 0,187 0,00849 0,0305

900 0,225 0,00849 0,0294

Flux = = = 0,0386

Flux = = = 0,0327

Flux = = = 0,0338

Flux = = = 0,0305

Flux = = = 0,0294

Konsentrasi 1 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,030 0,00849 0,0196

360 0,035 0,00849 0,0114

540 0,04 0,00849 0,0087

720 0,042 0,00849 0,0068

900 0,045 0,00849 0,0058

Flux = = = 0,0196

Flux = = = 0,0114

Flux = = = 0,0087

Flux = = = 0,0068

Flux = = = 0,0058

Membran konsentrasiTDS

awal akhir

A

(3700)

0,25 301 306

0,5 296 288

1 290 296

B

(4500)

0,25 294 306

0,5 263 283

1 273 275

4.2.2 GrafikMembran A


0,25 g/L 0,5 g/L 1 g/L

180 0,0424 0,0176 0,0070

360 0,0318 0,0159 0,0070

540 0,0318 0,0117 0,0058

720 0,0300 0,0106 0,0053

900 0,0283 0,0099 0,0056

Membran B


0,25 g/L 0,5 g/L 1 g/L

180 0,0490 0,0386 0,0196

360 0,0474 0,0327 0,0114

540 0,0414 0,0338 0,0087

720 0,0441 0,0305 0,0068

900 0,0372 0,0294 0,0058

4.2.3 Gambar Foto MikroskopMembran A

4.2.4 Pembahasan DHP Hubungan fluks dengan waktu

Dari hasil data yang diperoleh menunjukkan adanya penurunan fluks

seiring bertambahnya waktu pada membran A dan membran B hal ini dapat

dikarenakan semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk menyaring maka jumlah

fouling yang menempel pada permukaan membran semakin banyak akibat

partikerl yang tidak dapat melewati permukaan membran sehingga terjadilah

penumpukan material yang berukuran makro.

Menurut Tika Kumala Sari dan Alia Damayanti (2014), Nilai fluks akan

cenderung menurun seiring dengan bertambahnya waktu. Penurunan nilai fluks

ini dapat disebabkan terjadinya fouling pada membran. Fouling adalah suatu

fenomena penumpukan material pada membran sehingga menyebabkan pori

membran semakin kecil.

Bandingkan nilai fluks pada berbagai konsentrasi larutanPada membran yang memiliki kuat tekan sebesar 3700 kg diperoleh nilai

fluks pada berbagai konsentrasi larutan tepung diantaranya 0,25 gr/L; 0,5 gr/L ;

dan 1 gr/L. Setiap perlakuan konsentrasi larutan tepung ditentukan waktu untuk

menghitung volume air yang melewati membran per satuan waktu yang masing-

masing ditetapkan 3 menit; 6 menit; 9 menit; 12 menit; dan 15 menit. Sehingga

diperoleh nilai fluks pada masing-masing waktu antara lain:

Perlakuan 0,25 gr/L diperoleh nilai fluks sebesar 0,0424; 0,0318; 0,0318;

0,0300; 0,0283. Perlakuan 0,5 gr/L diperoleh nilai fluks sebesar 0,0176; 0,0159;

0,0117; 0,0106; 0,0099. Perlakuan 1 gr/L diperoleh nilai fluks sebesar 0,0070;

0,0070; 0,0058; 0,0053; 0,0056.

Dari data fluks yang dihasilkan per konsentrasi larutan tepung terigu pada

membran A yang memiliki kuat tekan sebesar 3700 menunjukkan bahwa

semakin besar konsentrasi larutan tepung yang diberikan maka nilai fluks akan

semakin kecil. Hal ini meningkat seiring volume air yang berhasil melewati

permukaan membran atau yang disebut sebagai aliran permeat ikut meningkat.

Data fluks pada membran A sudah mewakili hubungan nilai fluks dengan

konsentrasi larutan atau massa dari tepung terigu sersebut.

Menurut Tika Kumala Sari dan Alia Damayanti (2014), menyatakan bahwa

semakin besar massa zeolit maka nilai fluks semakin rendah. Hal ini mungkin

disebabkan semakin banyak massa zeolit yang digunakan untuk pembuatan

membran semakin kecil pori yang dibentuk. Semakin besar pori menyebabkan

laju alir umpan akan semakin besar sehingga nilai fluks juga akan semakin

besar. Ukuran pori yang lebih besar menyebabkan polarisasi konsentrasi/fouling

lebih mudah terjadi akibat nilai fluks yang besar.

Sehingga hal ini menunjukkan bahwa dari hasil percobaan yang dilakukan

sesuai dengan literatur.

Analisis fouling pada membran yang dilihat dengan foto mikroskopPada permukaan membran A dan membran B menunjukkan permukaan

membran semakin rapat setelah dilakukannya proses filtrasi dengan

menggunakan larutan terpung terigu. Namun permukaan membran B lebih rapat

daripada membran A. Hal ini dapat dikarenakan membran B memiliki densitas

yang lebih besar dibandingkan dengan membran B. Dengan semakin rapatnya

permukaan setelah dilakukannya proses filtrasi, fouling yang terbentuk akan

semakin besar pula. Fouling yang terbentuk merupakan hasil akumulasi selama

proses filtrasi, dimana partikel yang memiliki ukuran pori lebih besar daripada

pori membran akan tertahan sehingga terbentuk suatu cake yang akan

menurunkan kinerja dari suatu membran.

Menurut Tika Kumala Sari dan Alia Damayanti (2014) menyatakan bahwa

Foto hasil SEM membran sebelum dan sesudah digunakan untuk proses filtrasi

terlihat berbeda. Membran terlihat semakin padat disebabkan karena terjadinya

fouling. Fouling menyebabkan terjadinya penyumbatan pori-pori pada membran

karena penumpukan material di permukaan membrane.

Sehingga dari hasil percobaan menunjukkan hasil yang sama dengan

literatur makan percobaan ini dikatakan berhasil.

Analisis nilai TDSPada membran A yang memiliki nilai kuat tarik 3700, dengan konsentrasi

tepung terigu 0,25 gr/L menghasilkan nilai TDS awal sebesar 301 ppm dan TDS

akhir sebesar 306 pp. Konsentrasi 0,5 gr/L menghasilkan nilai TDS awal sebesar

296 ppm dan TDS akhir sebesar 288 ppm. Dan konsentrasi 1 gr/L menghasilkan

menghasilkan nilai TDS awal sebesar 290 ppm dan TDS akhir sebesar 296 ppm.

Sedangkan pada membran B yang memiliki nilai kuat tarik 4500 dengan

konsentrasi tepung terigu 0,25 gr/L menghasilkan nilai TDS awal 294 ppm dan

TDS akhir 306 ppm. Konsentrasi 0,5 gr/L menghasilkan nilai TDS awal 263 ppm

dan TDS akhir 283 ppm. Dan konsentrasi 1 gr/L menghasilkan nilai TDS awal

273 ppm dan TDS akhir 275 ppm.

Dari hasil data TDS yang telah diperoleh menunjukkan nilai TDS awal lebih

besar dibandingkan dengan nilai TDS akhir. Hal ini dikarekan jumlah padatan

terlarur pada TDS awal lebih besar yang kemudian menempel pada permukaan

membran sebagai akibat padatan terlarut tersebut tidak dapat melewati

membran. Dan pada TDS akhir memiliki jumlah padatan terlarut kecil

dikarenakan padatan terlarut telah tersaring pada saat larutan dituangkan pada

modul membran.

Namun pada beberapa konsentrasi larutan tepung terdapat nilai TDS akhir

lebih besar daripada TDS awal. Hal ini dapat dikarenakan pada saat melarutkan

tepung, tepung tidak terlarut sempurna sehingga padatan terlarut tersebut

mengendap pada permukaan beaker glass yang mengakibatkan pada saat awal

menuangkan larutan tepung padatan terlarutnya tidak terikut.

Menurut Karamah E. Fathul, Lubis A. Oktafauzan (2014), menyatakan

persentase efektifitas koagulasi terhadap pemisahan padatan terlarut memiliki

kecenderungan naik jika waktu pengadukan dinaikkan dari 5 menit menjadi 10

menit dan kemudian terus turun setiap 5 menit penambahan waktu pengadukan

dari 10 menit hingga 25 menit.

4.3 Percobaan 34.3.1 Data Hasil PraktikumMembran A 3700Konsentrasi 1 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,058 0,00785 0,0410

360 0,110 0,00785 0,0389

540 0,160 0,00785 0,0377

720 0,188 0,00785 0,0332

900 0,255 0,00785 0,0360

Flux = = = 0,0410

Flux = = = 0,0389

Flux = = = 0,0377

Flux = = = 0,0332

Flux = = = 0,0360

Konsentrasi 5 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,004 0,00785 0,0028

360 0,007 0,00785 0,0024

540 0,010 0,00785 0,0023

720 0,013 0,00785 0,0023

900 0,015 0,00785 0,0021

Flux = = = 0,0028

Flux = = = 0,0024

Flux = = = 0,0023

Flux = = = 0,0023

Flux = = = 0,0021

Konsentrasi 10 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,003 0,00785 0,0021

360 0,005 0,00785 0,0017

540 0,007 0,00785 0,0016

720 0,008 0,00785 0,0014

900 0,009 0,00785 0,0012

Flux = = = 0,0021

Flux = = = 0,0017

Flux = = = 0,0016

Flux = = = 0,0014

Flux = = = 0,0012

Membran B 4500Konsentrasi 1 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,090 0,00849 0,0589

360 0,170 0,00849 0,0556

540 0,210 0,00849 0,0458

720 0,270 0,00849 0,0441

900 0,290 0,00849 0,0379

Flux = = = 0,0589

Flux = = = 0,0556

Flux = = = 0,0458

Flux = = = 0,0441

Flux = = = 0,0379

Konsentrasi 5 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,035 0,00849 0,0229

360 0,045 0,00849 0,0147

540 0,055 0,00849 0,0119

720 0,060 0,00849 0,0098

900 0,070 0,00849 0,0091

Flux = = = 0,0229

Flux = = = 0,0147

Flux = = = 0,0119

Flux = = = 0,0098

Flux = = = 0,0091

Konsentrasi 10 gr/L

Waktu (s)Volume air

(liter)Luas area


180 0,010 0,00849 0,0065

360 0,030 0,00849 0,0098

540 0,035 0,00849 0,0076

720 0,038 0,00849 0,0062

900 0,040 0,00849 0,0052

Flux = = = 0,0065

Flux = = = 0,0098

Flux = = = 0,0076

Flux = = = 0,0062

Flux = = = 0,0052

Membran KonsentrasiTDS

awal akhir

A

(3700)

1 g/L 289 272

5 g/L 295 294

10 g/L 298 295

B

(4500)

1 g/L 283 295

5 g/L 293 298

10 g/L 289 305

4.3.2 Grafik

Membran A


1 g/L 5 g/L 10 g/L

180 0,0410 0,0028 0,0021

360 0,0389 0,0024 0,0017

540 0,0377 0,0023 0,0016

720 0,0332 0,0023 0,0014

900 0,0360 0,0021 0,0012

Membran B


1 g/L 5 g/L 10 g/L

180 0,0589 0,0229 0,0065

360 0,0556 0,0147 0,0098

540 0,0458 0,0119 0,0076

720 0,0441 0,0098 0,0062

900 0,0379 0,0091 0,0052

4.3.3 Gambar Foto Mikroskop

Membran A Membran B

4.3.4 Pembahasan DHP Hubungan fluks dengan waktu

Dari hasil data yang diperoleh menunjukkan adanya penurunan fluks

seiring bertambahnya waktu pada membran A dan membran B . Hal ini dapat

disebabkan, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk menyaring maka jumlah

fouling yang menempel pada permukaan membran semakin banyak akibat

partikel yang tidak dapat melewati permukaan membran sehingga terjadilah

penumpukan material yang berukuran makro.

Menurut Notodarmojo, S (2004), menyatakan ketika zat terlarut tertahan

oleh membran, zat tersebut akan terakumulasi dan membentuk suatu lapisan

didekat permukaan membran yang disebut polarisasi konsentrasi. Polarisasi

konsentrasi pada membran dapat menyebabkan penurunan fluks membran

secara terus menerus dan penurunan fluks ini merupakan fungsi dari waktu.

Bandingkan nilai fluks pada berbagai konsentrasi larutanPada membran yang memiliki kuat tekan sebesar 3700 kg diperoleh nilai

fluks pada berbagai konsentrasi larutan tepung diantaranya 1 gr/L; 5 gr/L ; dan

10 gr/L. Setiap perlakuan konsentrasi larutan tepung ditentukan waktu untuk

menghitung volume air yang melewati membran per satuan waktu yang masing-

masing ditetapkan 3 menit; 6 menit; 9 menit; 12 menit; dan 15 menit. Sehingga

diperoleh nilai fluks pada masing-masing waktu antara lain:

Perlakuan 1 gr/L diperoleh nilai fluks sebesar 0,0410; 0,0389; 0,0377;

0,0332; 0,0360. Perlakuan 0,5 gr/L diperoleh nilai fluks sebesar 0,0028; 0,0024;

0,0023; 0,0023; 0,0021. Perlakuan 1 gr/L diperoleh nilai fluks sebesar 0,0065;

0,0098; 0,0076; 0,0062; 0,0052. Dengan satuan fluks L/m2s

Dari data fluks yang dihasilkan per konsentrasi larutan tepung terigu pada

membran A yang memiliki kuat tekan sebesar 3700 menunjukkan bahwa

semakin besar konsentrasi larutan tepung yang diberikan maka nilai fluks akan

semakin kecil. Hal ini meningkat seiring volume air yang berhasil melewati

permukaan membran atau yang disebut sebagai aliran permeat ikut meningkat.

Data fluks pada membran A sudah mewakili hubungan nilai fluks dengan

konsentrasi larutan atau massa dari tepung terigu sersebut.

Menurut Bastian Arifin dan Sri Aprilia (2014), menyatakan nilai fluks untuk

masing-masing membran juga menunjukkan dengan tingginya kon-sentrasi

polimer maka fluks juga semakin menurun.

Analisis fouling pada membran yang dilihat dengan foto mikroskopPada permukaan membran A dan membran B menunjukkan permukaan

membran semakin rapat setelah dilakukannya proses filtrasi dengan

menggunakan larutan terpung terigu. Namun permukaan membran B lebih rapat

daripada membran A. Hal ini dapat dikarenakan membran B memiliki densitas

yang lebih besar dibandingkan dengan membran B. Dengan semakin rapatnya

permukaan setelah dilakukannya proses filtrasi, fouling yang terbentuk akan

semakin besar pula. Fouling yang terbentuk merupakan hasil akumulasi selama

proses filtrasi, dimana partikel yang memiliki ukuran pori lebih besar daripada

pori membran akan tertahan sehingga terbentuk suatu cake yang akan

menurunkan kinerja dari suatu membran.

Menurut Notodarmojo, S (2004), menyatakan fouling tidak hanya terjadi

pada bagian permukaan atas atau lapisan luar membran saja yang membentuk

cake, tetapi juga terjadi pada bagian spinger/ lapisan dalam membran. Pengotor

yang masuk kedalam lapisan dalam tersebut terjadi akibat adanya tekanan yang

diberikan selama proses operasi membran, tekanan akan mendorong deposisi

partikel pada permukaan membran/ lapisan atas untuk masuk ke dalam lapisan

dalam membran.

Analisis nilai TDSPada membran A yang memiliki nilai kuat tarik 3700, dengan konsentrasi

tepung terigu 1 gr/L menghasilkan nilai TDS awal sebesar 289 ppm dan TDS

akhir sebesar 272 ppm. Konsentrasi 5 gr/L menghasilkan nilai TDS awal sebesar

295 ppm dan TDS akhir sebesar 294 ppm. Dan konsentrasi 10 gr/L

menghasilkan menghasilkan nilai TDS awal sebesar 298 ppm dan TDS akhir

sebesar 295 ppm. Sedangkan pada membran B yang memiliki nilai kuat tarik

4500 dengan konsentrasi tepung terigu 1 gr/L menghasilkan nilai TDS awal 283

ppm dan TDS akhir 295 ppm. Konsentrasi 5 gr/L menghasilkan nilai TDS awal

293 ppm dan TDS akhir 298 ppm. Dan konsentrasi 10 gr/L menghasilkan nilai

TDS awal 289 ppm dan TDS akhir 305 ppm.

Dari hasil data TDS yang telah diperoleh menunjukkan nilai TDS awal lebih

besar dibandingkan dengan nilai TDS akhir. Hal ini dikarekan jumlah padatan

terlarur pada TDS awal lebih besar yang kemudian menempel pada permukaan

membran sebagai akibat padatan terlarut tersebut tidak dapat melewati

membran. Dan pada TDS akhir memiliki jumlah padatan terlarut kecil

dikarenakan padatan terlarut telah tersaring pada saat larutan dituangkan pada

modul membran.

Namun pada beberapa konsentrasi larutan tepung terdapat nilai TDS akhir

lebih besar daripada TDS awal. Hal ini dapat dikarenakan pada saat melarutkan

tepung, tepung tidak terlarut sempurna sehingga padatan terlarut tersebut

mengendap pada permukaan beaker glass yang mengakibatkan pada saat awal

menuangkan larutan tepung padatan terlarutnya tidak terikut.

Menurut Karamah E. Fathul, Lubis A. Oktafauzan (2014), menyatakan

persentase efektifitas koagulasi terhadap pemisahan padatan terlarut memiliki

kecenderungan naik jika waktu pengadukan dinaikkan dari 5 menit menjadi 10

menit dan kemudian terus turun setiap 5 menit penambahan waktu pengadukan

dari 10 menit hingga 25 menit.

BAB VKESIMPULAN

5.1 Percobaan 1Setelah melakukan percobaan pada praktikum membran mikrofiltrasi dapat

disimpulkan:

Dalam melakukan proses filtrasi dengan menggunakan teknologi membran, perlu

diperhatikan tingkat ketebalan yang digunakan. Semakin tebal permukaan membran

yang digunakan, maka kemampuan membran untuk melewati partikel akan semakin

kecil. Karena semakin tebalnya membran ukuran pori akan semakin kecil, dimana

pori adalah tempat dilaluinya partikel. Semakin besar ketebalan membran maka

tekanan driving force juga akan semakin besar yang digunakan untuk mendorong

partikel melewati permukaan membran.

Fluks merupakan laju aliran volumetrik per luasan permukaan per satuan waktu.

Semakin keruh air yang digunakan dalam proses filtrasi, fluks yang dihasilkan akan

semakin kecil. Begitu pula sebaliknya, semakin bersih air yang digunakan maka

semakin besar nilai fluks yang dihasilkan.

5.2 Percobaan 2Setelah melakukan percobaan 2 dengan konsentrasi larutan tepung terigu pada

praktikum membran mikrofiltrasi dapat disimpulkan:

Nilai fluks akan cenderung menurun seiring dengan bertambahnya waktu. Penurunan

nilai fluks ini dapat disebabkan terjadinya fouling pada membran. Fouling adalah

suatu fenomena penumpukan material pada membran sehingga menyebabkan pori


Membran sebelum dan sesudah digunakan untuk proses filtrasi terlihat berbeda.

Membran terlihat semakin padat disebabkan karena terjadinya fouling. Fouling

menyebabkan terjadinya penyumbatan pori-pori pada membran karena penumpukan

material di permukaan membrane.

Tingkat fouling meningkat dapat juga disebabkan karena konsentrasi larutan tepung

yang besar. Sehingga meningkatkan jumlah padatan terlarut atau Total dissolved

solids (TDS). Semakin besar konsentrasi atau massa zat terlarut maka jumlah fouling

yang dihasilkan akan meningkat pula.

5.3 Percobaan 3Setelah melakukan percobaan 2 dengan konsentrasi larutan tepung tapioka pada

praktikum membran mikrofiltrasi dapat disimpulkan:

Nilai fluks akan cenderung menurun seiring dengan bertambahnya waktu. Penurunan

nilai fluks ini dapat disebabkan terjadinya fouling pada membran. Fouling adalah

suatu fenomena penumpukan material pada membran sehingga menyebabkan pori


Membran sebelum dan sesudah digunakan untuk proses filtrasi terlihat berbeda.

Membran terlihat semakin padat disebabkan karena terjadinya fouling. Fouling

menyebabkan terjadinya penyumbatan pori-pori pada membran karena penumpukan

material di permukaan membrane.

Tingkat fouling meningkat dapat juga disebabkan karena konsentrasi larutan tepung

yang besar. Sehingga meningkatkan jumlah padatan terlarut atau Total dissolved

solids (TDS). Semakin besar konsentrasi atau massa zat terlarut maka jumlah fouling

yang dihasilkan akan meningkat pula.

· web viewdalam proses pengolahan air baku menjadi air minum, diperlukan pengolahan yang memenuhi...

Documents