Beberapa penelitian yang terkait dengan penggunaan membran untuk proses penyisihan amonia adalah sebagai berikut
Tabel 2.3. Penelitian yang Telah Dilakukan Terkait Penggunaan Membran untuk Proses Penyisihan
Amonia
Tahun 2006, Xiaoyao Tan dkk melakukan penelitian dalam pemisahan kandungan amonia terlarut dari air, dengan menggunakan membran serat berongga PVDF (polyvinilidene fluoride). Penelitian tersebut menunjukan bahwa reaksi membran dengan ethanol berguna dalam meningkatkan hydrophobility dan efektifitas permukaan porositas. Dalam pemindahan amonia menggunakan PVDF
modul membran serabut berlobang, meningkatnya pH dapat meningkatkan perpindahan amonia, tetapi hanya sampai pH 10, setelah yang ini tidak memberikan pengaruh. Pemisahan amonia meningkat dengan meningkatkan laju umpan, tetapi hanya sampai 0,59 m/s atau Re > 0,32 dan jika kecepatan ditingkatkan tidak akan memberikan pengaruh, ini mengindikasikan bahwa efek tahanan lebih dominan (Tan, 2006).
M.S. EL-Bourawi dkk., (2007) melakukan penelitian dengan menggunakan destilasi membran vakum untuk menghilangkan amonia, konsentrasi dan perbedaan suhu merupakan gaya gerak komponen yang berpindah. Dari data penelitian diketahui bahwa walaupun daya larut amonia cukup tinggi, amonia dalam larutan mempunyai bentuk yang tidak stabil sehingga dapat menyebabkan pemidahan amonia menjadi sulit. Penambahan NaOH kepada larutan umpan akan meningkatkan pH larutan, sehingga akan meningkatkan amonia yang terbentuk dan efisiensi akan meningkat, kecepatan dan tekanan juga akan mempengaruhi efisiensi pemindahan (Bourawi, 2007).
Hasanouglu (2010) melakukan penelitian penyisihan amonia dari aliran air limbah melalui kontaktor membran: analisis eksperimental dan teoritis parameter operasi dan konfigurasi. Dalam penelitian ini digunakan larutan penyerap asam sulfat encer menerima untuk mempercepat penyisihan amonia dengan bereaksi menjadi amonium sulfat (NH4)2SO 4, yang dapat dipulihkan sebagai produk. Dengan menggunakan serat berongga dan konfigurasi operasi yang berbeda, suhu dan kondisi hidrodinamik dapat memperoleh persentase ekstraksi amonia sampai dengan 99,83%. Konfigurasi sirkulasi larutan sangat berpengaruh pada efisiensi proses. Jadi, konfigurasi sirkulasi terbaik dari larutan untuk kontaktor serat berongga adalah dengan mengalirkan larutan umpan dalam shellside dan larutan penyerap dalam lumenside membrane (Hasanouglu, 2010).
Ashrafizadeh (2010) melakukan penelitian untuk memisahkan amonia terlarut dari air dengan menggunakan membran serat berongga, pada penelitian tersebut digunakan asam sulfat sebagai larutan penyerap. Dari penelitian ini diketahui membran serat berongga dengan bahan polypropylene ditemukan sangat efektif dalam memisahkan amonia dari air limbah, dengan kondisi yang tepat dapat memisahkan amonia sebesar 99%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi awal dan kecepatan aliran amonia dan larutan asam sulfat merupakan variabel yang berpengaruh terhadap pemisahan amonia. Menaikkan pH larutan amonia umpan hingga 10 dapat meningkatkan pemisahan amonia secara signifikan sementara dengan meningkatkan pH ke nilai yang lebih tinggi dari 10 tidak menghasilkan peningkatan signifikan (Ashrafizadeh, 2010).
Pada tahun 2012 penelitian mengenai penyisihan amonia sudah berkembang kearah studi permodelan penyisihan amonia dalam serat berongga. Simulasi dilakukan untuk menghilangkan amonia dari air melalui kontaktor membran. Kontaktor terdapat larutan NH3 dan penyerap asam sulfat dalam lumen dan sisi shell. Persamaan model yang dikembangkan mempertimbangkan difusi radial dan aksial dan konveksi dalam lumen. Hasilnya menunjukkan penurunan konsentrasi sepanjang arah radial dan aksial. radial difusi dan konveksi di sisi lumen mungkin telah menyebabkan efek ini.Difusi aksial ditemukan menjadi diabaikan dibandingkan dengan difusi radial. Kenaikan pH hingga 10,5 meningkatkan persen penyisihan secara signifikan, bila pH dinaikkan lagi hanya memberikan efek yang tidak signifikan. Radius lumen yang lebih besar, panjang, dan jumlah serat membrane juga memberikan persen penyisihan yang lebih tinggi (Bhattacharya dkk., 2012).
Sebuah model matematika 2D dikembangkan untuk mempelajari penghapusan amonia dari larutan dengan menggunakan yang membran kontaktor (HFMC). Model memprediksi perubahan konsentrasi amonia dalam kontaktor membran serta tangki umpan dengan memecahkan persamaan konservasi termasuk kontinuitas dan momentum. Model ini dikembangkan dengan mempertimbangkan membran hidrofobik yang tidak dibasahi oleh air umpan. Kedua difusi aksial dan radial dalam lumen dan membran sangat mempengaruhi. (Ashrafizadeh dkk., 2012).
Pengaruh parameter efektif pada perpindahan massa dan hidrodinamika dari penyisihan amonia telah diteliti oleh Marjani. Hasil simulasi menunjukkan bahwa fluks total penurunan amonia terjadi sangat tajam di daerah dekat inlet membran. Penyelidikan hidrodinamik juga mengungkapkan bahwa terjadi velocity reached fully developed pada jarak yang dekat dengan inlet reaktor. Hasil dari penelitian menunjukkan kecepatan pelarut dan kecepatan larutan umpan adalah parameter yang paling penting dalam penyisihan amonia (Marjani, 2012).
Sedangkan penelitian mengenai proses oksidasi lanjut adalah sebagai berikut :
Tabel 2.4. Penelitian yang Telah Dilakukan Terkait Proses Oksidasi Lanjut
Locke (2006) melakukan penelitian dengan menggunakan electronic discharge dan plasma non thermal untuk pengolahan limbah. Dalam penelitian ini dianalisa penggunaan tegangan tinggi untuk proses discharge. Menggabungkan proses oksidasi lanjut dengan menggunakan plasma non thermal dengan metode lain seperti proses biologi sangat dianjukan untuk proses yang efektif dan murah. Hal ini dikarenakan dengan proses oksidasi lanjut dapat mendegradasi atau merubah target organik menjadi komponen yang lebih murah untuk diolah. Non thermal plasma (NTP) menggunakan tegangan tinggi di serat seperti elektroda untuk akan menyebabkan ionisasi gas menghasilkan sebuah jet plasma yang dapat menghasilkan sinar UV, ozon, dan radikal hidroksil (Locke, 2006).
Li Huang (2008) melakukan penelitian penambahan radikal OH untuk menghilangkan amonia dalam fasa cair. Pemisahan amonia dengan penambahan radikal OH dilakukan air H2O sebagai perkusor. Dari penelitian ini didapatkan dengan photolysis H2O dengan menghasilkan ion radikal OH akan mengoksidasi amonia menjadi NO. Proses Pemisahan ini sangat dipengaruhi oleh pH dan konsentrasi awal amonia dalam air limbah (L i Huang, 2008).
M Kang (2008) melakukan penelitian penyisihan amonia pada fasa gasnya menggunakan sistem hibrid dielectric discharge plasma – V-TiO2 fotokatalitik. Reaktor yang digunakan bertegangan tinggi 10 kV arus AC. Katalis yang digunakan sebanyak 0,5 gram dan konsentrasi NH3 1000 ppm (M Kang dkk., 2008).
Daniel Gerrity (2009) melakukan penelitian dengan menggunakan plasma non thermal untuk mendegradasi komponen organik. Dalam penelitian ini Non Thermal
Plasma (NTP) digunakan sebagai proses oksidasi lanjut dalam degradasi komponen organic dalam limbah industri farmasi. Hasil penelitian menunjukkan NTP merupakan alternatif untuk dijadikan alternatif proses untuk oksidasi lanjut karena energi yang lebih efisien dan tidak perlu penambahan bahan kimia lain (Gerrity dkk., 2009).
Penelitian mengenai penyisihan amonia menggunakan membran yang telah dilakukan di laboratorium Intensifikasi Proses Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia diantara adalah Teguh Hikmawan (2009) melakukan penelitian pengolahan air yang mengandung tembaga, timbal, dan amonia dengan proses ozonasi gelembung mikro dan filtrasi membran, membran yang digunakan adalah membran keramik. Pada penelitian ini penyisihan untuk senyawa amonia (tanpa campuran kedua logam lainnya) dengan proses tersebut didapat kesimpulan bahwa persentase penyisihan amonia sangat kecil dibandingkan pemisahan kedua logam lainnya, yaitu sekitar 17,07%. Hal ini dikarenakan sifat amonia yang kurang reaktif terhadap ozon, sehingga masih banyak sekali jumlah amonia yang tersisa, dan proses oksida lanjut terhadap senyawa amonia kurang efektif digunakan pada senyawa amonia (Hikmawan, 2010).
Diana Beauty (2010) melakukan penelitian pemisahan amonia dari limbah cair dengan menggunakan membran serat berongga dan absorben pelarut bahan alam yaitu Air Ciater. Pada penelitian ini, didapat kesimpulan, dengan membandingkan pelarut asam sulfat dan pelarut bahan alam, yang memiliki nilai pemisahan yang terbaik adalah dengan pelarut bahan alam, yaitu sekitar 35%. Hal ini dimungkinkan karena masih terkadungnya ion-ion negatif yang dapat mengurangi tahanan perpindahan massa pada fasa larutan penyerap. Dan didapatkan pH absorben optimum untuk pemisahan amonia yaitu pada pH 0,7 (Beauty, 2010).
Milasari Herdiana (2011) melakukan penelitian dengan mengkombinasikan proses ozonasi dan membran terhadap penghilangan ammonia dari air limbah. Pada penelitian ini diperoleh efektivitas penyisihan amonia dengan proses hibrid tergolong baik, bila dibandingkan dengan proses tunggal seperti dengan proses membran atau ozonasi saja, proses hibrid mampu menyisihkan amonia sebesar 91% pada pH absorben 0,7. Semakin rendah pH absorben, efektivitas penyisihan amonia dari air limbah semakin meningkat (Herdiana, 2011).
Candrika Ajeng (2012) juga melakukan penelitian dengan mengkombinasikan proses ozonasi dan membran terhadap penghilangan amonia dari air limbah, dengan variasi laju sirkulasi umpan 3, 4, dan 5 Lpm. Proses hibrid mampu menyisihkan amonia sebesar 89% dari konsentrasi awal menggunakan kontaktor serat berongga 22 serat, pada pH absorben 1, pH limbah sintetis 11, dan laju alir umpan 5 Lpm. Semakin meningkatnya laju alir maka koefisien perpindahan massa akan semakin meningkat karena terjadinya turbulensi aliran (Ajeng, 2012).
BAB III