Membran ialah sebuah penghalang selektif antara dua fasa. Membran
memiliki ketebalan yang berbeda-beda, ada yang tebal dan ada juga yang tipis serta
ada yang homogen dan ada juga ada heterogen. Ditinjau dari bahannya membran
terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis. Bahan alami adalah bahan yang berasal
dari alam misalnya pulp dan kapas, sedangkan bahan sintetis dibuat dari bahan kimia,
misalnya polimer.
Membran berfungsi memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentukmolekul, menahan komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih besar dari
pori-pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai ukuran yang lebih
kecil. Larutan yang mengandung komponen yang tertahan disebut konsentrat dan
larutan yang mengalir disebut permeat. Filtrasi dengan menggunakan membran selain
berfungsi sebagai sarana pemisahan juga berfungsi sebagai sarana pemekatan dan
pemurnian dari suatu larutan yang dilewatkan pada membran tersebut.
Proses pemisahan dengan membran yang memakai gaya dorong berupa
beda tekan umumnya dikelompokkan menjadi empat jenis diantaranya mikromembran,
ultramembran, nanomembran dan reverse osmosis.
Teknologi membran memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses
lain, antara lain :
� Pemisahan dapat dilakukan secara kontinu
� Konsumsi energi umumnya relatif lebih rendah
� Proses membran dapat mudah digabungkan dengan proses pemisahan lainnya
( hybrid processing)
� Pemisahan dapat dilakukan dalam kondisi yang mudah diciptakan
� Mudah dalam scale up
� Tidak perlu adanya bahan tambahan
� Material membrane bervariasi sehingga mudah diadaptasikan pemakaiannya.
Kekurangan teknologi membran antara lain : fluks dan selektifitas karena pada
proses membran umumnya terjadi fenomena fluks berbanding terbalik dengan
selektifitas. Semakin tinggi fluks seringkali berakibat menurunnya selektifitas dan
sebaliknya. Sedangkan hal yang diinginkan dalam proses berbasiskan membran
adalah mempertinggi fluks dan selektifitas.
JENIS-JENIS MEMBRAN
1. Mikrofiltrasi
Mikrofiltrasi merupakan pemisahan partikel berukuran micron atau submicron.
Bentuknya lazim berupa cartridge, gunanya untuk menghilangkan partikel dari air
yang berukuran 0,04 sampai 100 mikron. Asalkan kandungan pdatan total terlarut
tidak melebihi 100 ppm. Filtrasi cartridge merupakan filtrasi mutlak. Artinya partikel
padat akan tertahan, terkadang cartridge yang berbentuk silinder itu dapat dibersihkan.
Cartridge tersebut diletakkan di dalam wadah tertentu (housing). Bahan cartridge
beraneka : katun, wool, rayon, selulosa, fiberglass, poly propilen, akrilik, nilon, asbes,
ester-ester selulosa, polimer hidrokarbon terfluorinasi.
Jenis- jenis cartridge dikelompokkan :
(1) Cartridge leletan
(2) Cartridge rajut-lekatan-terjurai
(3) Cartridge lembar � berpori (kertas saring khusus, media nirpintal,membran,
berkarbon)
2. Osmosis Balik (RO)
Membran RO dibuat dari berbagai bahan seperti selulosa asetat (CA),
poliamida (PA), poliamida aromatis, polieteramida,polieteramina, polieterurea,
polifelilene oksida, polifenilen bibenzimidazol,dsb. Membran komposit film tipis
terbuat dari berbagai bahan polimer untuk substratnya ditambah polimer lapisan
fungsional diatasnya.
Membran mengalami perubahan karena memampat dan fouling (sumbat).
Pemampatan atau fluks-merosot itu serupa dengan perayapan plastic/logam bila
terkena beban tegangan kompresi. Makin besar tekanan dan suhu, biasanya tak
reversible dan membran makin mampat. Normalnya, membran bekerja pada suhu 21-
35 derajat celcius. Fouling membran itu diakibatkan oleh zat-zat dalam air baku
misalnya kerak, pengendapan koloid, oksida logam, organic dan silica.
Berdasarkan kajian ekonomi menunjukkan osmosis balik mempunyai
keuntungan sebagai berikut ;
1. Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, osmosis balik
merupakan perlakuan yang murah.
2. Untuk umpan padatan total terlarut di ats 400 ppm, dengan penuruanan
padatan total terlarut 10% semula, osmosis balik sangat menguntungkan
disbanding dengan deionisasi
3. Untuk umpan berapapun konsentrasi padatan total terlarut, disertai
kandungan organic lebih daripada 15 g/liter, osmosis balik sangat baik
untuk praperlakuan deionisasi.
4. Osmosis balik sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih
praktis.
3. Ultrafiltrasi
Membran ultrafiltrasi adalah teknik proses pemisahan (menggunakan)
membran untuk menghilangkan berbagai zat terlarut BM (berat molekul) tinggi,
aneka koloid, mikroba sampai padatan tersuspensi dari air larutan. Membran
semipermeabel dipakai untuk memisahkan makromolekul dari larutan. Ukuran dan
bentuk molekul terlarut merupakan faktor penting.
Dalam teknologi pemurnian air, membran ultrafiltrasi dengan berat molekul
membran (MWC) 1000 � 20000 lazim untuk penghilangan pirogen, sedangkan berat
molekul membrane (MWC) 80.000- 100.000 untuk pemakaian penghilangan koloid.
Terkadang pirogen (BM 10.000- 20.0000) dapat dihilangkan oleh membrane 80.000
karena adanya membrane dinamis.
Tekanan sistem ultrafiltrasi biasanya rendah, 10-100 psi (70-700 kPa), maka
dapat menggunakan pompa sentrifugal biasa. Membran ultrafiltrasi sehubungan
dengan pemurnian air dipergunakan untuk menghilangkan koloid (penyebab fouling)
dan penghilangan mikroba, pirogen dan partikel dengan modul higienis.
Membran ultrafiltrasi dibuat dengan mencetak polimer selulosa acetate (CA)
sebagai lembaran tipis. Fluks maksimum bila membrannya anisotropic, ada kulit tipis
rapat dan pengemban berpori. Membran selulosa acetate (CA) mempunyai sifat
pemisahan yang bagus namun sayangnya dapat dirusak oleh bakteri dan zat kimia,
rentan pH. Adapula membrane dari polimer polisulfon, akrilik, juga polikarbonat,
PVC, poliamida, piliviniliden fluoride, kopolimer AN-VC, poliasetal, poliakrilat,
kompleks polielektrolit, PVA ikat silang. Juga dapat dibuat membrane dari keramik,
aluminium oksida, zirconium oksida, dsb.
4. Nanofiltrasi
Proses nanofiltrasi merejeksi kesadahan, menghilangkan bakteri dan virus,
menghilangkan warna karena zat organik tanpa menghasilkan zat kimia berbahaya
seperti hidrokarbon terklorinisasi. Nanofiltrasi cocok bagi air padatan total terlarut
rendah, dilunakkan dan dihilangkan organiknya.
Sifat rejeksinya khas terhadap tipe ion : ion dwivalen lebih cepat dihilangkan
daripada yang ekavalen, sesuai saat membrane itu diproses, formulasi bak pembuat,
suhu, waktu annealing, dan lain-lain. Formulasi dasarnya mirip osmosis balik tetapi
mekanisme operasionalnya mirip ultrafiltrasi. Jadi nanofiltrasi itu gabungan antara
osmosisi balik dan ultrafiltrasi.
FAKTOR- FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KINERJA MEMBRAN
Pembuatan membran mempunyai spesifikasi khusus tergantung untuk apa
membran tersebut digunakan dan spesifikasi apa product yang diharapkan. Beberapa
faktor yang mempengaruhi dalam penggunaan membran diantaranya sebagai
berikut :
1. Ukuran Molekul
Ukuran molekul membran sangat mempengaruhi kinerja membran. Pada
pembuatan mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi mempunyai spesifikasi khusus. Sebagai
contoh untuk membran protein kedele yang dihidrolisis menggunakan ukuran
membrane 5000 MWCO, 10.000 MWCO dan 50.000 MWCO.
2. Bentuk Molekul
Bentuk dan konfigurasi macromolekul mempunyai efek pada kekuatan ion,
temperature dan interaksi antar komponen. Perbedaan bentuk ini khusus pada
kondisi dibawah permukaan membrane. Hal ini dapat terlihat dalam penggunaan
membrane pada protein dan dextrin.
3. Bahan Membran
Perbedaan bahan membran akan berpengaruh pada hasil rejection dan distribusi
ukuran pori. Sebagai contoh membrane dari polysulfone dan membrane dari
selulosa asetat, kedua membran ini menunjukkan rendahnya deviasi antara kedua
membran dan ini mempunyai efek pada tekanan membran. Selain itu mempunyai
efek pada tingkat penyumbatan (fouling) pada membrane.
4. Karakteristik Larutan
Pada umumnya berat molekul larutan garam dan gula mempunyai berat molekul
yang kecil dari ukuran pori membran. Karakteristik larutan ini mempunyai efek
pada permeability membran
5. Parameter operasional
Jenis parameter yang digunakan pada operasional umumnya terdiri dari tekanan
membran, permukaan membran, temperature dan konsentrasi. Dan parameter
tambahan adalah : pH, ion strength dan polarisasi.
