lap nano filtrasi kel 2
TRANSCRIPT
I. Tujuan Praktikum
Melalui praktikum ini mahasiswa diharapkan mampu:
1. Mengenal karakteristik pemisahan larutan dengan membran nano filtrasi
2. Membuat kurva kinerja nano filtrasi dengan tekanan bervariasi:
a. Pengaruh tekanan terhadap rejeksi
b. Pengaruh Tekanan terhadap fluks
II. Landasan Teori
1. Pendahuluan
Pemisahan dengan membran pada dekade terakhir menjadi sangat penting di industri
proses (terutama operasi pemisahan) karena fleksibilitas, bentuk alat sederhana, pengoperasian
mudah, tidak memerlukan koagulan dan bahan kimia pembantu sehingga sangat ekonomis
dibandingkan dengan pemisahan konvensional, sangat selektif bahkan untuk polutan dengan
konsentrasi sangat rendah, tidak menghasilkan polutan sekunder, dan penggunaannya sangat
bervariasi. Membran adalah suatu penghalang (tidak selalu padatan) yang memisahkan dua fasa,
yang berfungsi sebagai dinding selektif terhadap perpindahan massa (semi permeabel), sehingga
terjadi pemisahan komponen dari campuran. Membran berperan sebagai pengendali laju
perpindahan berbagai molekul antara dua fasa cair, dua fasa gas, atau fasa gas dan cair. Kedua
fasa cair biasanya saling larut, dan membran sebagai penghalang yang mencegah aliran
hidrodinamik. Perpindahan massa dalam membran dikelompokkan sesuai dengan gaya
dorongnya.
2. Klasifikasi Pemisahan Dengan Membran
Pemisahan dengan membran dikelompokkan berdasarkan gaya dorong terhadap
pemisahan, yaitu:
Beda tekanan: mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, osmosis balik, dan piezodialisis
Beda konsentrasi: pervaporasi, permeasi gas, dialisis
Beda temperatur: termoosmosis, distilasi membran
Beda potensial listrik: elektrodialisis, elektroosmosis
3. Nano Filtrasi
Pada proses ini tekanan digunakan untuk memisahkan molekul ataupun partikel sesuai ukuran
pori membran. Pada tabel 1 ditunjukkan berbagai jenis pemisahan berdasarkan besarnya tekanan,
ukuran pori, dan penggunaan di industri.
Tabel 1. Pemisahan Membran dengan Beda Tekanan
4. Konfigurasi Membran
Berbagai konfigurasi membran tersedia sesuai kondisi umpan dan proses, namun yang
digunakan pada modul NF ini adalah ‘spiral wound’
Di dalam ultrafiltrasi dan nanofiltrasi, solut yang berupa makromolekul tidak dapat
menembus membran. Konsentrasi solut biasanya sangat rendah, tekanan osmosis juga sangat
rendah dan dapat diabaikan, sehingga fluks adalah:
Nw=Aw (∆ P )
Solut yang ditolak oleh membran akan terakumulasi pada permukaan membran. Dengan
penurunan tekanan yang makin besar dan akumulasi solut, maka terjadilah polarisasi konsentrasi.
c1 adalah konsentrasi solut fasa curah, dan cs konsentrasi solut pada permukaan membran (kg
solut/m3).
Kenaikan’pressure drop’ akan meningkatkan fluks solven (Nw), sehingga meningkatkan jumlah
solut ke membbran. Konsentrasi cs akan meningkat dan mendifusi balik dari membran ke larutan
curah. Pada kondisi ‘steady’fluks konvektif sama dengan fluks difusi:
N w c
ρ=−D AB
dcdx
DAB : difusivitas solut di dalam solven (m2/s); x: jarak, m
Integrasi dan c = cdengan batas x = 0 – s – c1:
N w
ρ=( DAB
δ ) ln( cs
c1)=kc ln( cs
c1)
kc : koefisien perpindahan massa (m/s); Jika pressure drop terus meningkat maka solut yang
terakumulasi akan membentuk jel padat sehingga cs = cg
III. Percobaan
1. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan :
1. Rangkaian alat nano filtrasi
2. Refraktometer
3. Beaker glass dengan volume 50 ml, 4 buah
4. Beaker glass dengan volume 250 ml, 2 buah
5. Beaker glass dengan volume 2 liter, 1 buah
6. Gelas ukur dengan volume 250 ml, 2 buah
7. Gelas ukur dengan volume 25 ml, 1 buah
8. Stop watch
9. Pipet tetes
10. Corong plastik
11. Timbangan analitik
Bahan yang digunakan :
1. Aquades
2. Glukosa teknis, sesuai petunjuk Pembimbing
Alat pelindung diri :
Dalam praktikum ini diharuskan pemakaian alat pelindung berupa:
1. Jas laboratorium
2. Sepatu dengan alas yang tidak licin
Gambar Rangkaian Alat
Modul NF
tangki umpantangki umpan
IV. Data Pengamatan
Tekanan (psi)
LajuAlir (mL/detik) Konsentrasi (% Brix)
permeat Retentat Umpan Permeat Retentat80 0,6667 2,1667 5,0 0 3,262 0,1462 7,3090 4,0 0 4,050 0,0262 6,4439 4,0 0 4,142 0,0028 8,1232 4,5 0 5,1
V. Pengolahan Data
Menghitung % Rejeksi
Derajat konsentrasi (Rejeksi) = konsentrasi akhir larutan gulakonsentrasi awal larutangula
x100%
Tekanan (psi)
Konsentrasi (% brix)% rejeksi
awal akhir
80 5 3.2 64
62 4 4 100
50 4 4.1 102.5
42 4.5 5.1 113.3
60 70 80 90 100 110 12040
45
50
55
60
65
70
75
80
85
Kurva dP terhadap Rejeksi
% Rejeksi
Teka
nan
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.540
45
50
55
60
65
70
75
80
85
Kurva dP terhadap Laju Permeat
Laju Permeat
Teka
nan
2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.00040
45
50
55
60
65
70
75
80
85
Kurva dP terhadap Laju Retentat
Laju retentat
Teka
nan
VI. Pembahasan
Nanofiltrasi merupakan salah satu metode pemisahan suatu solut dari solvennya. Dalam
hal ini, nanofiltrasi bisa memfiltrasi partikel dengan ukuran 1 nm. Praktikum kali ini bertujuan
untuk memekatkan suatu larutan gula dengan metode nanofiltrasi dengan cara melewatkan
larutan gula pada modul nano filtrasi, sehingga pelarut yang berupa air akan akan ada di aliran
permeat tanpa adanya zat gula tersebut. Sehingga larutan gula akan semakin pekat pada aliran
retentat. Adapun driving force pada percobaan ini adalah perbedaan tekanan.
Selain itu, dari percobaan kita dpat melihat pengaruh perbedaan tekanan dengan
konsentrasi gula pada aliran retentat dan juga % rejeksi, % rejeksi merupakan rasio antara
konsentrasi akhir dengan konsentrasi umpan. Dari percobaan didapatkan data sebagai berikut.
Tekanan (psi)
Laju Alir (mL/detik) Konsentrasi (% Brix) % Rejeksipermeat Retentat Umpan Permeat Retentat
80 0,6667 2,1667 5,0 0 3,2 6462 0,1462 7,3090 4,0 0 4,0 10050 0,0262 6,4439 4,0 0 4,1 102.5
42 0,0028 8,1232 4,5 0 5,1 113.3
Dari data dapat disimpulkan bahwa semakin rendah perbedaan tekanan, maka semakin tinggi
konsentrasi gula pada retentat dan % rejeksi pun semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena jika
beda tekanan terlalu tinggi maka molekul molekul gula dapat menemput membran sehingga
mengurangi konsentrasi gula pada retentat. Hal ini terlihat pada tekanan 80 psi yang membuat
Namun pada data terdapat ketidak konsistenan. Karena seharusnya jika konsentrasi retentat
semakin tinggi seharusnya laju alir permeat pun semakin tinggi sehingga air lebih banyak
dipindahkan ke permeat. Efeknya, laju alir retentat pun berkurang sehingga yang tersisa pada
retentat lebih banyak molekul gula.
VII. Simpulan
1. Semakin rendah perbedaan tekanan, maka semakin tinggi konsentrasi gula pada retentat
dan % rejeksi pun semakin tinggi.
2. Terdapat ketidak konsistenan antara konsentrasi retentat dengan laju alir permeat.
3. Beda tekanan terlalu tinggi maka molekul molekul gula dapat menemput membran
sehingga mengurangi konsentrasi gula pada retentat.