Membran nonofiltrasi untuk penghilangan ion valensi tinggi dan senyawa organik dari sumber air salinitas tinggi

Abstract

Utilization of nanofiltration membrane for high valence ion and organic compound removing from high salinized water source.

The influence of solvent selection to membrane morphology for cellulose acetate nanofiltration membrane preparation in mass transfer of a multistage reverse osmosis process is studied. Membrane is prepared via precipitation immersion technique. The polymer used in this study is cellulose acetate (CA) with a concentration of 25 %-w. The feed concentration of univalent ion solution (NaCl) is varied between 2000-16.000 mg/L. The operating pressure is adjusted such that the operating pressure is three times of the osmotic pressure of NaCl solution. The concentration of bivalent ion (CaCl₂), trivalent ion (FeCl₃), and organic substance (glucose) are 200 mg/L, 50 mg/L, and 100 mg/L, respectively. The morphology of the membrane is characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM). Membrane CA-01 (CA/DMF/Water) is a nanofiltration membrane with a thinner active layer and a more porous support layer than membrane CA-02 (CA/Aceton/Watter) which is categorized as a reverse osmosis membrane. A reduced feed concentration (at a fixed operating pressure) gives an elevated flux however the rejection is decreased. Meanwhile, an elevated operating pressure (at a fixed feed concentration) gives an elevated flux and rejection. Membrane CA-01 has met the requirement as a nanofiltration membrane since it gives 66 % rejection for NaCl at 20 Bar. At the same operating pressure, membrane CA-01 gives rejection for CaCl₂, FeCl₃, and glucose of 80.45%, 82.14%, and 83.42%, respectively.

Keywords: Cellulose Acetate, Membrane, Multistage, Nanotiltration, Reverse Osmosis, Saline Water


Abstrak
Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pengaruh jenis pelarut dalam pembuatan membran nanofiltrasi dari polimer selulosa asetat terhadap struktur morfologi membran dalam peristiwa perpindahan massa pada proses pemisalan osmosis balik multitahap. Teknik pembuatan membran yang digunakan adalah presipitasi imersi. Polimer membran yang digunakan adalah seulosa asetat (CA) pada konsentrasi 25 %-berat. Umpan yang digunakan adalah larutan ion valensi satu (NaCl) dengan variasi konsentrasi antara 2000 hingga 16.000 mg/L. Tekanan operasi diatur sedemikian rupa sehingga nilai rekanan operasi adalah sekitar tiga kali tekanan osmotik larutan NaCl. Percobaan juga dilakukan untuk umpan larutan ion valensi dua (CaCl₂), ion valensi tiga (FeCl₃), dan senyawa organik (glukosa) dengan konsentrasi, berturut-turut, adalah 200 mg/L, 50 mg/L,  dan 100 mg/L. Struktur morfologi membran diuji menggunakan metoda Scanning Electron Microscopy (SEM). Membran CA-01 (CA/DMF/Air) merupakan membran nanofiltrasi dengan lapisan aktif yang lebih tipis dan ukuran pori lapisan penyangga yang lebih besar daripada membran CA-02 (CA/Aseton/Air), yang termasuk ke dalam membran osmosis balik. Penurunan konsentrasi umpan pada tekanan operasi yang tetap memberikan nilai fluks yang meningkat, namun memberikan nilai rejeksi yang menurun. Sementara itu, peningkatan tekanan operasi pada konsentrasi umpan yang tetap akan memberikan nilai fluks dan rejeksi yang meningkat. Membran CA-01 telah memenuhi persyaratan sebagai membran nanofiltrasi dengan rejeksi NaCl mencapai 66 % pada tekanan 20 Bar. Pada tekanan yang sama membran CA-01 memberikan nilai rejeksi untuk CaCl₂, FeCl₃, dan glukosa berturut-turut sebesar 80,45%, 82,14%, dan 83,42 %.

Kata Kunci: Air Salinitas Tinggi, Membran, Multitahap, Nanofiltrasi, Osmosis Balik, Selulosa Asetat.