Bahan dan Metoda - METODOLOGI PENELITIAN - Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.2. Bahan dan Metoda

3.2.1. Bahan dan Alat A. Bahan

Bahan baku yang digunakan sebagai umpan adalah limbah cair dari deoiling ponds pabrik kelapa sawit Adolina Perbaungan, Medan. Sedangkan untuk keperluan analisis digunakan bahan-bahan sebagai berikut :

1. Larutan K2Cr2O7

2. Larutan asam sulfat-perak sulfat 3.Indikator feroin

4. Larutan FeSO4

5. kain kassa ukuran 75 -100 m B. Alat

1 set pilot plant membran mikrofiltrasi keramik

Keterangan gambar : RV = Regulator valve

P = Pressure gauge

Farida Hanum : Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi, 2009

Gambar 11. Membran Mikrofiltrasi Keramik

A. Kerja Teoritik

Kerja teoritik meliputi penyusunan model yang diperoleh dari data yang dilakukan di laboratorium Bioproses Engineering Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan. Jalan Brigjend Katamso No. 51 Kp, Baru Medan. Penyusunan model pada penelitian ini, yaitu :

1. Model Untuk Memperkirakan Fluks Permeat

Model tersebut dijelaskan pada bab II pada persamaan 2.3 yang ditulis :

r

2 ∆P

J =

8 ∆X

Dimana : J = fluks fluida yang melalui membran (LMH)

r = jari-jari saluran atau pori (m)

∆P = Beda tekanan, Trans Membrane Pressure (bar)

= viskositas cairan (pa,S)

= tortuosity

∆X = tebal membran (m)

= porositas permukaan membran

Bebapa asumsi digunakan untuk menurunkan model pada Persamaan 2.3. tersebut, yaitu :

Farida Hanum : Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi, 2009

a) Aliran yang melalui pori adalah Laminar yang mempunyai Bilangan

Reynolds kurang dari 1800

b) Densitas ( ) konstan atau cairan bersifat incompressible

c) Aliran tidak bergantung pada waktu (dalam keadaan tunak)

d) Fluida termasuk fluida Newtonian yang tidak tergantung pada waktu

2. Model Untuk Memperkirakan Rejeksi COD Limbah

Model ini diperoleh dari persamaan yang diperoleh langsung dari grafik hubungan COD terhadap waktu operasi. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk memprediksi nilai COD pada berbagai waktu.

Disamping itu ada 2 perhitungan yang dilakukan dalam penelitian ini, yaitu : 1. Menghitung Konstanta Pembentukan Cake

Konstanta pembentukan cake merupakan parameter untuk memperkirakan

fenomena fouling pada membran. Fouling adalah terjadinya deposisi partikel akibat

pengoperasian membran. Fouling meliputi penyumbatan pori, presipitasi

(pengendapan), dan pembentukan cake. Fouling merupakan faktor utama yang

menyebabkan keterbatasan penggunaan membran berpori. Fouling merupakan

perubahan yang bersifat irreversibel yang disebabkan oleh interaksi secara fisik dan

kimia antara berbagai padatan terlarut dengan membran. Membran fouling

membran. Perubahan ini dapat berlangsung selama proses dan membutuhkan penanganan yang serius dan mahal termasuk penggantian membran (Geankoplis, 1983).

Pendekatan fouling yang digunakan pada penelitian ini yaitu model sederhana dari model pembentukan cake, dimana tahanan cake mengendalikan fluks permeat. Persamaan tersebut dirumuskan (Malleviele, 1996) :

J0 2

J 2 = (3.1) 1 + J0 2 k’t

Dimana :

J = Fluks akhir (L/m2/jam atau LMH)

J0 = Fluks awal (L/m2/jam atau LMH)

k’ = Konstanta pembentukan cake

t = Waktu (jam)

Linierisasi persamaan (1) di atas dapat digunakan untuk mencari nilai konstanta pembentukan cake, ditulis :

1 1

= + k’t (3.2) J2 J0 2

Farida Hanum : Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi, 2009

Harga k’ diperoleh dari kemiringan garis (slope) pada pemetaan linier (1/J2)

terhadap waktu (t). Semakin besar nilai k’ menunjukkan semakin cepat laju

pembentukan cake pada permukaan membran. Nilai ini dapat dijadikan sebagai acuan dalam menilai terjadinya fouling karena pembentukan cake merupakan kendali bagi terjadinya fouling pada membran (Suprihanto notodarmojo, 2004).

Untuk menghilangkan fouling pada membran dilakukan back washing, yaitu

pencucian membran dengan metoda aliran balik. Metode regenerasi membran dengan

pencucian balik (back washing) menggunakan air untuk mengangkat zat pengotor

(fouling) yang terakumulasi dipermukaan membran (Wenten, 2001). Dengan perlakuan seperti disebut di atas diharapkan membran mikrofiltrasi yang digunakan untuk pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit dapat dipertahankan kinerjanya untuk proses pengoperasian yang relatif lama. Perlakuan penanganan fouling

dilakukan dengan pengaturan tekanan, pencucian balik (back washing) dengan air

maupun pencucian dengan larutan asam jika produktivitas membran tidak dapat kembali seperti semula dengan pencucian balik. Bahan kimia yang digunakan adalah

asam klorida (HCl) untuk mengatasi fouling akibat garam mineral dan logam-logam

(GDP Filter, 2006).

2. Menghitung Selektifitas Membran

Selektifitas suatu membran merupakan ukuran kemampuan suatu membran menahan suatu spesi atau melewatkan suatu spesi tertentu lainnya. Selektivitas

membran tergantung pada interaksi antar muka dengan spesi yang akan melewatinya, ukuran spesi dan ukuran pori permukaan membran.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 = 1 - x 100 % (3.3)

Dimana : R = koefisien rejeksi

Cp = konsentrasi zat terlarut dalam permeat (mg/l)

Cf = konsentrasi zat terlarut dalam umpan (mg/l)

Dengan nilai R berkisar antara 0 sampai 1. Jika harga R = 0 berarti membran tidak mampu menahan zat kontaminan yang melewatinya, sedangkan jika harga R =1 berarti zat kontaminan ditahan sempurna oleh membran (Suprihanto notodarmojo, 2004).

B. Pelaksanaan Percobaan

Pelaksanaan percobaan adalah untuk mendapatkan data penguji keabsahan model yang telah disusun. Data tersebut meliputi data hubungan fluks dengan beda

Farida Hanum : Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi, 2009

tekanan (TMP), penentuan fluks optimum dengan berbagai parameter analisa, dan profil penentuan VCR.

Sistem operasi yang diterapkan pada penelitian adalah sistem operasi dengan

mode looping. Pada mode ini retentat dan permeat yang telah dihasilkan dialirkan

kembali ke tangki umpan dengan tujuan untuk mempertahankan konsentrasi umpan

agar proses berjalan dengan steady state.

Bahan baku yang telah disaring sebelumnya dengan menggunakan saringan kasar (mesh 200 atau 75-100 m) dimasukkan ke dalam tangki umpan. Umpan dipompakan menggunakan pompa sentrifugal ke dalam modul membran mikrofiltrasi keramik. Umpan masuk dari sisi lumen membran dengan tekanan operasi yang cukup. Permeat akan keluar dari permukaan luar membran (sisi shell), sedangkan konsentrat (retentat) yang direjeksi oleh membran dikeluarkan melalui sisi lumen bagian akhir (atas). Konsentrat (retentat) dalam bentuk yang lebih pekat selanjutnya dikembalikan ke dalam tangki umpan untuk diproses lebih lanjut. Sirkulasi umpan dapat dilakukan berulang kali sampai tingkat kepekatan atau kekentalan material di dalam tangki sesuai dengan yang diharapkan. Dengan konfigurasi dan kondisi operasi yang telah ditentukan diharapkan dapat dihasilkan produk permeat dan retentat dengan kualitas yang memenuhi standar yang telah ditentukan.

Dalam kurun waktu tertentu, proses filtrasi mengakibatkan terjadinya deposisi partikel di atas permukaan membran yang mengakibatkan menurunnya produktifitas membran. Apabila hal ini terjadi, maka membran mikrofiltrasi keramik perlu di-back

wash. Proses backwash dilakukan dengan cara mengalirkan air demin panas pada tangki backwash ke dalam unit membran dari sisi permeat (shell side). Hal ini akan mengakibatkan terjadinya aliran balik pada struktur pori-pori membran. Aliran balik ini diharapkan mampu menyeret partikel yang terdeposisi di permukaan dan dalam pori membran sehingga produktifitas membran kembali seperti semula.

1. Variasi Percobaan

Pada penelitian ini dilakukan beberapa variasi percobaan untuk mendapatkan data karakteristik operasi. Beberapa variasu percobaan yang dilakukan antara lain variasi beda tekanan (TMP), variasi VCR (volume concentration ratio). Variasi TMP didapatkan dengan mengatur nilai pressure gauge pada umpan masuk dan permeat sesuai dengan yang diinginkan, sedangkan variasi VCR dilakukan dengan membandingkan nilai volume umpan awal dengan penurunan volume tangki umpan selama proses pemekatan berlangsung.

2. Pengujian Model

Pengujian model dilakukan dengan membuat grafik antara model dengan data hasil percobaan. Kalau grafiknya berbeda maka dicari suatu nilai faktor koreksi ( ). Untuk mengetahui sampai dimana kesesuaian dari faktor koreksi , maka langkah selanjutnya adalah menggunakan faktor koreksi tersebut untuk

Farida Hanum : Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi, 2009

menghitung fluks. Kemudian dilakukan uji verifikasi dengan menghitung nilai residu terkecil dari model yang disusun.

Dalam dokumen Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi (Halaman 56-66)