Membran merupakan media berpori yang dimanfaatkan untuk memisahkan partikel dengan ukuran kecil yang terlarut dalam suatu media.
Membran berasal dari Bahasa latin membran yang berarti kulit kertas. Istilah ini dapat menggambarkan bahwa membran merupakan suatu media berbentuk lembaran tipis yang digunakan sebagai media pemisahan selektif antara dua fasa.
Ketebalan membran memiliki beberapa variasi, umumnya 100 nm hingga lebih dari satu sentimeter.
Membran didefinisikan sebagai lapisan tipis yang bersifat sebagai pemisahan antara dua fasa, membran berfungsi sebagai penghalang yang akan memisahkan satu spesi tertentu. Spesi yang memiliki ukuran lebih besar dari pori membran akan tertahan, sedangkan spesi yang berukuran lebih kecil dari pori membran akan lolos dengan cara menembus pori membran. Proses pemisahan membran memanfaatkan adanya perbedaan ukuran, bentuk serta struktur kimia.
Klasifikasi proses pemisahan membran
Dalam proses pemisahan menggunakan membran, membran dapat diklasifikasikan berdasarkan berbagai aspek. Salah satunya berdasarkan proses pemisahannya. Proses pemisahan membran dapat terjadi karena adanya gaya dorong (ΔP) yang mengakibatkan adanya perpindahan massa melalui membran.
Berdasarkan proses pemisahannya membran dapat dibagi menjadi beberapa macam, diantaranya:
1. Reverse osmosis
Reverse osmosis (RO) adalah sebuah metode filtrasi yang mampu menyisihkan banyak jenis molekul dan ion besar dari larutan dengan memberikan tekanan pada larutan yang berada pada salah satu sisi membran selektif (Mulder, 1996). Ukuran pori pada proses reverse osmosis 0,0001-0,001 mikron dan berat molekul solute yang digunakan antara < 100 g/mol.
Gambar 1. Reverse Osmosis
2. Nanofiltrasi
Nanofiltrasi adalah proses filtrasi membran yang relatif baru yang seringkali digunakan dengan air dengan jumlah total padatan terlarut yang sedikit seperti air permukaan dan air tanah, dengan tujuan untuk softening (penyisihan kation polivalen) dan penyisihan produk samping desinfektan seperti zat organik alam dan sintetik (Mulder, 1996).
Gambar 2. Nanofiltrasi
3. Ultrafiltrasi
Ultrafiltrasi (UF) adalah varian dari filtrasi membran dimana tekanan hidrostatik memaksa cairan menembus membran semipermeabel.
Padatan tersuspensi dan pelarut dengan berat molekul tinggi tertahan, sedangkan air dan pelarut dengan berat molekul rendah melewati membran (Mulder, 1996). Untuk ultrafiltrasi ukuran diameter pori yang digunakan yaitu 0,01-0,1 mikron dengan BM solute antara 1000-500000 g/mol.
Proses pemisahan ini digunakan di industri dan penelitian untuk purifikasi dan pemekatan larutan makromolekul (103 -106 Da).
Gambar 3. Ultrafiltrasi 4. Mikrofiltrasi
Mikrofiltrasi merupakan proses filtrasi yang menggunakan membran berpori untuk memisahkan partikel tersuspensi dengan diameter 0,1 dan 10 μm (mulder,1996). Karena memiliki ukuran yang kecil maka proses mikrofiltrasi sering digunakan untuk menahan partikel partikel dalam larutan tersuspensi. Aplikasi skala besar membran mikrofiltrasi adalah untuk mengolah mikroorganisme di air minum. Kini pengembangan proses mikrofiltrasi berkembang menjadi aplikasi kontaktor membran untuk penghilangan gas asam.
Gambar 4. Mikrofiltrasi 5. Dialysis
Dialisis adalah proses dimana zat terlarut berdifusi dari salah satu sisi ke sisi lain membran bergantung gradien konsentrasinya (Mulder,1996). Dialisa merupakan proses perpindahan molekul (zat terlarut atau solute) dari suatu cairan ke cairan lain melalui membran yang diakibatkan adanya perbedaan potensial kimia dari solute. Membran dialisa berfungsi untuk memisahkan larutan koloid yang mengandung elektrolit dengan berat molekul kecil.
6. Elektrodialisis
Elektrodialisis merupakan sebuah proses dimana ion dipindahkan melalui membran karena perbedaan potensial Listrik yang diberikan dan sebagai konsekuensi dari aliran arus Listrik. Elektrodialisis menggunakan membran yang selektif terhadap ion tertentu, yaitu membran kation yang dapat melewatkan kation dan menolak anion dan membran anion yang dapat melewatkan anion dan menolak kation (mulder,1996).
Gambar 6. Elektrodialisis 7. Pervaporasi
Pervaporasi adalah proses membran dimana cairan murni atau campuran cairan kontak dengan membran di sisi umpan pada tekanan atmosferik sedangkan aliran permeat diambil sebagai uap karena sisi permeat memiliki tekanan uap yang lebih rendah (Mulder, 1996).
Gambar 7. Pervaporasi
