BAB IV
HASIL YANG DI CAPAI DAN POTENSI KHUSUS
4.1 PENDAHULUAN
Secara umum, bab ini akan membahas pengaruh metode scaling terhadap fluks permeat yang dilihat dengan membandingkan fluks permeat yang dihasilkan dari membran baru dan dari hasil membran reverse osmosis yang sudah di recycle ulang. Pembahasan pertama mengenai pengaruh membran terhadap penurunan fluks permeat pada operasi recycle membran RO. Pembahasan kedua dan ketiga mengenai pengaruh interval dan waktu (durasi) terhadap kestabilan fluks permeat pada operasi membran. Pembahasan keempat mengenai nilai maksimum ditinjau dari % air yang terbuang. Pembahasan kelima mengenai hasil recycle membran reverse osmosis yang di uji di lab. Proses di lakukan dengan menggunakan pompa low pressure & high pressure.
4.2 HASIL PROSES TAHAP RECYCLE MEMBRAN DENGAN VARIASI KONSENTRASI LARUTAN NaOH MENNGUNAKAN POMPA LOW PRESSURE
Pengujian dilakukan dengan berbagai tahap variasi konsentrasi NaOH dari 0,1 M, 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M. Pada tahap recycle dengan konsentrasi 0,1 M dan 0,2 M terlalu rendah sehingga tidak mendapatkan hasil yang baik sehingga tidak mampu menekan dan membersihkan kerak yang menyumbat pada komponen membran yang paling dalam. Dengan demikian output pada air tidak keluar sesuai yang kita inginkan. Dengan hasil menggunakan NaOH 0,3 M dan 0,4 M di dapat hasil yang baik karena bisa menekan dan membersihkan kotoran serta kerak yang menempel pada lapisan dalam membran. Pada konsentrasi 0,4 M parameter TDS dan pH nya mengalami
perubahan, waktu yang di butuhkan dengan sirkulasi pencucian NaOH antara 45 sampai 60 menit.
Gambar 4.1 Skema alat recycle membran
Pada gambar 4.1 menunjukkan skema dari mesin sirkulasi pencucian yang di pakai untuk proses recycle membran. Alat ini sangat berpengaruh dan berperan penting karena tanpa menggunakan alat tersebut metode recycle membran tidak bisa berjalan jika recycle membran hanya menggunakan larutan bahan kimia. Pada mesin inilah proses pencucian dan pembilasan membran di lakukan dari tahap awal hingga selesai.
Tabel 4.1 Hasil air proses recycle dengan pompa low pressure menggunakan NaOH konsentrasi 0,1 M
NO Waktu/Menit LPM TDS pH
1 3 Menit Tidak ada Tidak ada Tidak ada 2 6 Menit Tidak ada Tidak ada Tidak ada 3 8 Menit Tidak ada Tidak ada Tidak ada 4 10 Menit Tidak ada Tidak ada Tidak ada
Tabel 4.2 Hasil air proses recycle dengan pompa low pressure menggunakan NaOH konsentrasi 0,2 M
NO Waktu/Menit LPM TDS pH 1 3 Menit Tidak ada Tidak ada Tidak ada 2 6 Menit Tidak ada Tidak ada Tidak ada 3 8 Menit Tidak ada Tidak ada Tidak ada 4 10 Menit Tidak ada Tidak ada Tidk ada
Hasil pengujian recycle membran reverse osmosis dengan konsentrasi 0,1 M dan 0,2 M kurang efektif karena tidak mampu menekan dan mencuci kotoran kerak yang menempel pada lapisan dalam membran dan tidak menghasilkan air serta membran masih tetap tersumbat dan mengalami kerusakan.
Tabel 4.3 Hasil air proses recycle dengan pompa low pressure menggunakan NaOH konsentrasi 0,3 M NO Waktu/Menit LPM TDS pH 1 3 Menit 1,4 L 335 7,1 2 6 Menit 2,8 L 332 7,2 3 8 Menit 3,6 L 334 7,2 4 10 Menit 4,6 L 334 7,2
Pada tabel 4.3 adalah hasil pengujian recycle menggunakan pelarut NaOH dengan konsentrasi 0,3 M menggunakan pompa low pressure. Parameter TDS dan pH pada air masih tercampur dengan NaOH, dalam hai ini hasil air menggunakan sirkulasi pencucian dengan pompa low pressure masih tidak layak di konsumsi. Menurut WHO air yang di katagorikan sebagai air minum memiliki parameter TDS di bawah 100 ppm, dan pH 6.5-8 ppm. Sehingga perlu dilakukan tahapan-tahapan recycle langkah proses pembilasan di tahap selanjutnya.
Tabel 4.4 Hasil air proses recycle dengan pompa low pressure pengujian NaOH konsentrasi 0,4 M
NO Waktu/Menit LPM TDS pH
2 6 Menit 2,8 L 354 6,8
3 8 Menit 3,6 L 353 6,9
4 10 Menit 4,6 L 353 6,9
Setelah proses pencucian menggunakan pelarut NaOH maka lanjut di tahap pembilasan. Pada tahap pembilasan ini sangat penting karena berfungsi untuk menetralkan membran dari proses recycle tersebut dari pelarut NaOH dan mengembalikan membran seperti baru kembali. Ada tiga tahapan proses pembilasan setelah proses pencucian menggunakan NaOH. Tahapan pembilasan meliputi pembilasan dengan asam citrat, air baku dan menggunakan air RO.
4.3 PROSES TAHAPAN PEMBILASAN
Pada proses pembilasan ini sampel yang di gunakan adalah hasil pencucian dengan larutan NaOH 0,3 M dan 0,4 M, hal ini di sebabkan pada pencucian dengan pelarut NaOH 0,1 M dan 0,2 M membran masih tidak berfungsi. Proses pembilasan ini berfungsi untuk menurunkan TDS pada air agar mendekati hasil seperti membran RO baru serta menstabilkan pH air dan mensterilkan membran dari sisa sisa pencucian dengan NaOH.
Tabel 4.5 Hasil air proses pembilasan dengan pompa low pressure NaOH 0,3 M dan 0,4 M
NO KONSENTRASI PEMBILASAN TDS pH
1 0,3 M
Pembilasan 1 (asam citrat) 164 7 Pembilasan 2 (Air baku) 57 6,9 Pembilasan 3 (air RO) 7 6,9
2 0,4 M
Pembilasan 1 (asam citrat) 179 6,9 Pembilasan 2 (Air baku) 73 7 Pembilasan 3 (air RO) 10 6,9
Dari tabel 4.5 adalah hasil dari proses tahapan pembilasan menggunakan asam citrat, dengan air baku dan dengan air RO. Hal ini berfungsi untuk mensterilkan membran, menurunkan TDS dari membran, menstabilkan pH air dari sisa sirkulasi pencucian dengan NaOH dari tahapan sebelumnya.
Gambar 4.2 Grafik TDS, pH, proses pembilasan dengan asam citrat,air baku dan air R.O dari NaOH 0,3 M
164 57 7 7 6,9 6,9 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
asam citrat air baku air R.O
TDS PH 179 73 10 6,9 7 6,9 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
asam citrat air baku air R.O
TDS PH
Gambar 4.3 Grafik TDS, pH, proses pembilasan dengan asam citrat,air baku dan air R.O dari NaOH 0,4 M
Pembilasan pertama dengan proses menggunakan asam citrat dengan waktu sirkulasi 60 menit, hal ini penurunan TDS disebabkan proses pembilasan asam citrat yang bersifat melarutkan zat-zat sisa dari pencucian dengan NaOH 0,3 M dari tahapan sebelumnya, dimana nilai TDS turun dari 334 ppm menjadi 164 ppm dan pH 7. Sedangkan yang 0,4 M hasil TDS turun dari 353 ppm menjadi 179 ppm dan pH 6,8. Hal ini di sebabkan Cl- dan CO32- akan larut dalam pelarut asam lemah seperti asam
sitrat.
Pembilasan selanjutnya menggunakan air baku, di fungsikan untuk mencuci membran dari sisa pembilasan sirkulasi dari asam citrat. Pada proses pencucian air baku ini dari tahapan NaOH 0,3 M di lakukan dengan durasi waktu hingga 60 menit agar membran benar benar bersih serta bertujuan untuk menurunkan TDS pada air serendah mungkin, TDS pada tahap ini mencapai 57 ppm dan pH 6,9. Sedangkan yang 0,4 M hasil TDS turun dari 179 ppm menjadi 73 ppm dan pH 7.
Pembilasan terakhir menggunakan air reverse osmosis di fungsikan untuk membilas membran dari sisa pembilasan air baku dari sirkulasi sebelumnya. Pembilasan pada proses ini tidak memakan waktu lama, hanya di lakukan dengan waktu 10 menit, bertujuan untuk menetralkan membran. Hasil pencucian dari NaOH 0,3 M Parameter TDS mencapai 7 ppm dan pH 6,9. Sedangkan yang 0,4 M hasil TDS turun dari 73 ppm menjadi 10 ppm dan pH6,9.
4.4 HASIL RECYCLE MEMBRAN DENGAN LARUTAN NaOH 0,3 M DAN 0,4 M MENGGUNAKAN POMPA HIGH PRESSURE 2 HP
Hasil recycle membran dengan konsentrasi NaOH 0,3 M mendapatkan hasil yang baik dari parameter TDS, pH dan Cl serta debit air nya pun cukup baik. Pada hasil recycle membran dengan konsentrasi NaOH 0,4 M cenderung mengalami sedikit peningkatan pada TDS nya, kandungan Cl dan jg output air mengalami kenaikan, tapi di segi pH cenderung mengalami penurunan. Hal ini kemungkinan di sebabkan oleh proses sirkulasi pertama dengan NaOH pertama dimana air juga akan bereaksi dengan anion
seperti Cl- & CO32- membentuk partikel garam sehingga mengambat laju untuk
parameter pH pada air. NaOH sendiri sangat bersifat korosif yang biasa di sebut soda kaustik pada industri. NaOH yang di larutkan pada air akan menimbulkan reaksi eksotermis. (Azhary & Dodi, 2010).
Tabel 4.6 Hasil air membran RO dengan NaOH konsentrasi 0,3 M dan 0,4 M menggunakan pompa high pressure
NO Hasil air LPM Pressure/Psi TDS (ppm) pH (ppm) Cl (ppm) 1 Konsentrasi 0,3 M 5,3 115 8 7 3,65 2 Konsentrasi 0,4 M 5,4 115 19 6,8 4,25
Hasil tabel 4.6 menunjukan parameter air dengan pompa high pressure dari output air dari konsentrasi 0,3 M dan 0,4 M pada pressure 115 psi, akan lebih jelasnya akan di tuangkan pada gambar gafrik 4.3 dan serta penjelasan nya.
Gambar 4.4 Grafik TDS, pH,LPM dan Cl pada air pada hasil pengujian dengan NaOH 0,3 M dan 0,4 M 5,3 5,4 8 19 7 6,8 3,65 4,25 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Hasil NaOH 0,3 M Hasil NaOH 0,4 M
LPM TDS PH Cl
Hasil pengujian recycle membran reverse osmosis mengalami pencapaian baik untuk kategori air minum yang layak di konsumsi. Grafik di atas menunjukan parameter TDS, pH serta Cl mengalami perubahan pada hasil air bersih.
Hasil pengujian recycle membran reverse osmosis dengan NaOH 0,3 M menggunakan pompa high pressure cukup baik, di lihat dari parameter TDS yang mencapai 8 ppm, dimana nilai pH juga netral di angka 7. Sementara debit air yang di hasilkan 5,3 LPM dan Cl nya 3,65 ppm.
Pada tahap hasil air membran recycle dengan NaOH 0,4 M menggunakan pompa high pressure bertekanan 2 HP, parameter TDS mengalami kenaikan di angka 19 ppm, dan pH mengalami penurunan di angka 6,8,Cl nya di angka 4,25 ppm dan debit air nya 5,4 LPM.
Air bersih yang di hasilkan dari membran recycle ini jauh lebih baik dari parameter awal sumber air baku yang mempunyai TDS 275 ppm, PH 7,4 serta kandungan klorida (Cl) 250 (ppm) yang masih sangat tinggi dan belum memenuhi standart air minum untuk di konsumsi.
4.5 HASIL AIR PENGUJIAN RECYCLE MEMBRAN REVERSE OSMOSIS DENGAN VARIASI PENCEKIKAN TEKANAN PADA OUTPUT PEMBUANGAN AIR MEMBRAN
Variasi pencekikan ini sebetulnya di gunakan ketika membran sudah di pakai dalam jangka waktu yang lama sehingga air yang di hasilkan membran mulai menurun. Tetapi pada tahap ini dilakukan variasi pencekikan pembuangan pada membran yang masih normal dan baik agar mengerti seberapa besar output yang di hasilkan air dari parameter LPM sehingga mengerti air yang di dapat dengan variasi ini, pada langkah ini sedikit mengalami perubahan pada parameter TDS dalam air tetapi tetap stabil untuk pH air.
Tabel 4.7 Hasil air proses recycle dengan pompa high pressure pengujian menggunakan NaOH konsentrasi 0,3 M
NO Pengujian LPM Pressure/PSi TDS PH Cl 1 1 5,3 115 8 7 3,65 2 2 5,5 125 10 7 3,86 3 3 5,7 135 12 7 3,83 4 4 5,9 140 13 7 3,91 5 5 6,2 145 15 7,1 3,94
Pada tabel di atas ini ialah hasil variasi pencekikan tekanan pada output air yang terbuang dimana hasil debit air yang di dapat semakin meningkat, tetapi parameter TDS dan pH sedikit mengalami perubahan, hasil air L/menit yang di hasilkan sangat meningkat jika pressure output air besar. Dari Hukum bernoulli juga di jelaskan bahwa tekanan dari fluida yang bergerak seperti udara akan menurun ketika fluida bergerak lebih cepat. Pada regresi linier dalam Ilmu statistik menjelaskan bahwa kolerasi sempurna dari dua variabel, yaitu apabila kenaikan atau penurunan variabel X dan Y saling berhubungan untuk kolerasi koefisien sempurna ini nilai koefisien korelasinya R2 di angka 0,8-1 (Kriesniati dkk, 2013).
Gambar 4.5 Grafik regresi linier LPM pada hasil pengujian perbandingan variasi pencekikan pressure. y = 0,0281x + 2,0103 R² = 0,9387 5 5,2 5,4 5,6 5,8 6 6,2 6,4 110 115 120 125 130 135 140 145 150 LPM Psi
Regresi linier pada hasil air LPM bahwa perubahan tekanan pada output air saling berhubungan dari hasil air liter per menitnya, hal ini di sebabkan bahwa tekanan air yang semakin besar akan mendorong fluks permeat, sehingga air yang di dapat akan naik.
Gambar 4.6 Grafik regresi linier TDS pada hasil pengujian perbandingan variasi pencekikan pressure.
Regresi linier pada hasil air TDS nya menunjukan keakuratan dari setiap perubahan tekanan output air saling berhubungan. Karena adanya tekanan yang semakin tinggi, maka sebagian zat terlarut pada air ikut terdorong dan terpaksa untuk keluar dari fluks permeat.
Gambar 4.7 Grafik regresi linier pH pada hasil pengujian perbandingan variasi pencekikan pressure. y = 0,2224x - 17,759 R² = 0,9826 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 110 115 120 125 130 135 140 145 150 TDS (ppm) Psi y = 0,0022x + 6,7241 R² = 0,3642 6,96 6,98 7 7,02 7,04 7,06 7,08 7,1 7,12 110 115 120 125 130 135 140 145 150 pH Psi
Regresi linier pada hasil air bahwa tekanan tidak berhubungan dengan nilai pH. Pada perubahan tekanan air output yang tinggi, bahwa tidak merubah pada nilai pH secara seknifikan.
Gambar 4.8 Grafik regresi linier Cl pada hasil pengujian perbandingan variasi pencekikan pressure.
Regresi linier pada hasil air Cl nya menunjukan keakuratan dari setiap perubahan tekanan output air saling berhubungan. Hal ini di sebabkan pada perubahan tekanan output air yang semakin tinggi, sebagian partikel partikel Cl yang terkandung dalam air akan ikut terdorong keluar.
Gambar 4.9 Grafik LPM,Cl, pH dan TDS air pada hasil pengujian perbandingan variasi pencekikan pressure pada air dengan NaOH 0,3 M
y = 0,0085x + 2,7183 R² = 0,8107 3,6 3,65 3,7 3,75 3,8 3,85 3,9 3,95 4 110 115 120 125 130 135 140 145 150 Cl (ppm) Psi 5,3 5,5 5,7 5,9 6,2 8 10 12 13 15 7 7 7 7 7,1 3,65 3,86 3,83 3,91 3,94 0 2 4 6 8 10 12 14 16
pressure 115 pressure 125 pressure 135 pressure 140 pressure 145
LPM TDS PH Cl
Pada tahap proses variasi pencekikan ini mengalami perubahan,sehingga pada tekanan 115 psi TDS nya mecapai 8 ppm dan pH 7 dan Cl 3,65 ppm. Pada pencekikan tekanan 125 psi TDS nya mencapai 10 ppm dan pH nya 7 dan Cl 3,86 ppm. Pada pencekikan tekanan 135 psi TDS nya mencapai 12 ppm dan pH nya 7 dan Cl 3,83 ppm. Pada pencekikan tekanan 140 psi TDS nya 13 ppm dan pH nya 7 dan Cl 3,91 ppm. Pada pencekikan tekanan 145 psi TDS nya mengalami peningkatan 15 ppm dan pH nya cenderung sedikit mengalami perubahan di angka 7,1 dan Cl 3,94 ppm.
Tahap ini juga berpengaruh untuk air output yang keluar dari perhitungan parameter LPM nya, sehingga pada tekanan 115 psi output air bersih nya mecapai 5,3 LPM. Pada pencekikan tekanan 125 psi output air nya mencapai 5,5 LPM. Pada pencekikan tekanan 135 psi hasil output air nya 5,7 LPM. Pada pencekikan tekanan 140 psi hasil output air nya 5,9 LPM. Pada pencekikan tekanan 145 psi ourput air nya mencapai 6,2 LPM.
4.6 PERBANDINGAN HASIL AIR DARI MEMBRAN REVERSE OSMOSIS BARU, DAN YANG SUDAH DI RECYCLE, PADA KANDUNGAN PH, TDS, Cl, SERTA OUTPUT AIR YANG DI HASILKAN
Perbandingan output air yang di hasilkan pada membran yang sudah di daur ulang sangatlah penting, mengingat air yang di hasilkan ini untuk kebutuhan air minum masyarakat, jadi harus di pastikan kualitas air yang di hasilkan dari membran recycle ini memenuni standart mutu air minum dari segi parameter TDS, pH, Cl, dan debit air yang di hasilkan meliputi parameter LPM dan GPM juga harus maksimal. Jika parameter TDS,pH dan Cl nya bagus, tapi hasil debit air nya kecil juga tidak baik, karena tidak memenuhi kebutuhan yang di inginkan.
Tabel 4.8 Perbandingan hasil dari membran recycle dan membran baru
NO Material LPM Pressure/PSi TDS PH Cl
1 Membran recycle 5,3 115 8 7 3,65
Gambar 4.10 Grafik perbandingan hasil air membran recycle dan membran baru Pada grafik 4.10 menunjukkan perbandingan parameter membran RO yang sudah di recycle dengan membran RO baru. Hasil TDS membran yang sudah di daur ulang adalah 8 ppm, pH nya 7 ppm, kandungan Cl nya 3,65 ppm, sedangkan debit air yang di hasilkan di angka 5,3 LPM. Hasil air membran reverse osmosis yang baru menunjukan paramater TDS di angka 4 ppm, pH 7 ppm dan Cl di angka 3,23 ppm sedangkan debit air yang di hasilkan 5,7 LPM. Jadi hasil air yang di hasilkan membran recycle tidak jauh beda mendekati dengan membran baru.
4.7 PERBANDINGAN HASIL MEMBRAN YANG RUSAK DAN YANG SUDAH DI RECYCLE DAN MEMBRAN BARU.
Gambar 4.11 Membran yang mengalami kerusakan (mampet)
5,3 5,7 8 4 7 7 3,65 3,23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Membran R.O recycle membran R.O baru
LPM TDS PH Cl
Membran yang mengalami kerusakan/mampet ini karena terjadinya penyumbatan di celah-celah komponen membran, hal ini diakibatkan karena faktor mineral yang terkandung dalam air itu sangat tinggi, seperti zat besi, lumut, sianida, merkuri, klorida, zat kapur, serta zat-zat kimia lain nya yang terkandung dalam air. Tetapi faktor yang paling utama menyebabkan membran mampet ialah terlalu banyaknya penumpukan zat kapur pada komponen paling dalam membran sehingga membentuk partikel-partikel halus yang melekat dan menutupi lapisan terlembut paling dalam membran sehingga tidak menghasilkan fluk permeat.
Gambar 4.12 Hasil membran yang sudah di recycle dengan NaOH 0,2 M
Gambar 4.12 menunjukkan hasil membran yang sudah di recycle dengan NaOH dengan 0,2 M. Membran ini masih tersumbat kotoran pada komponen dalam membran dan belum bisa di gunakan pada pompa hingh pressure karena tidak menghasilkan output hasil air, akibat konsentrasi larutan NaOH yng terlalu rendah tidak bisa menekan dan menghancurkan kotoran kerak yang menyumbat pada komponen dalam membran.
Gambar 4.13 Hasil membran yang sudah di recycle dengan NaOH 0,3 M
Membran pada gambar 4.13 adalah membran R.O yang sudah siap di pasang di pompa high pressure karena sudah melewati tahapan tahapan dari proses perendaman dengan NaOH, metode sirkulasi pencucian dengan NaOH, metode sirkulasi pencucian dengan asam citrat, metode sirkulasi pencucian dengan air baku, dan dengan menggunakan air RO pada tahap pembilasan terakirnya, sehingga di pastikan membran benar-benar steril dan layak untuk di gunakan kembali.
Gambar 4.14 menunjukkan hasil membran yang sudah di recycle dengan tahapan NaOH 0,4 M yang sudah siap di pasang di pompa high pressure karena sudah melewati tahapan tahapan dari proses perendaman dengan NaOH, metode sirkulasi pencucian dengan NaOH, metode sirkulasi pencucian dengan asam citrat, metode sirkulasi pencucian dengan air baku, serta menggunakan air RO pada tahap pembilasan terakirnya, sehingga di pastikan membran benar-benar steril dan layak untuk di gunakan kembali. Secara fisik membran yang di recycle dengan NaOH 0,4 M lebih bersih hasilnya di bandingkan membran yang di recycle dengan NaOH 0,3 M.
Gambar 4.15 Membran reverse osmosis baru
Pada gambar 4.15 menunjukkan gambar dari membran reverse osmosis yang baru dari pabrikan. Gambar membran reverse yang baru ini hanya untuk perbandingan dengan membran reverse osmosis yang sudah di recycle dari segi fisiknya.
Hasil membran reverse osmosis dengan pencucian NaOH 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M secara fisik sudah mengalami perubahan kebersihannya jauh di bandingkan membran yang mengalami kerusakan. Akan tetapi membran yang sudah di recycle dari segi kebersihannya tidak bisa 100 % menyerupai warna fisik asli membran baru dari pabrikan.
