1
MAKALAH
Teknologi Filter Membran untuk Pengolahan Air Minum yang Efisien dan Ramah Lingkungan
Oleh :
Ratih Suci Apriani NPM : 22065020007
PROGRAM MAGISTER ILMU LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL
“VETERAN” JAWA TIMUR SURABAYA
2023
2 KATA PENGANTAR
Salam sejahtera, Saya dengan rendah hati ingin mempersembahkan makalah ini dengan judul " Teknologi Filter Membran untuk Pengolahan Air Minum yang Efisien dan Ramah Lingkungan" Makalah ini merupakan hasil dari upaya penelitian dan pemahaman pribadi.
Pengolahan air minum adalah langkah kunci dalam memastikan pasokan air yang aman dan berkualitas untuk kebutuhan sehari-hari. Salah satu inovasi penting dalam bidang ini adalah penggunaan teknologi filter membran. Filter membran merupakan bagian integral dari proses pengolahan air modern, dan mereka telah membawa perubahan besar dalam cara kita memandang penyediaan air minum yang efisien dan berkelanjutan.
Makalah ini bertujuan untuk menjelaskan konsep, jenis, dan manfaat teknologi filter membran dalam pengolahan air minum. Kami akan mengeksplorasi bagaimana teknologi ini bekerja secara mendalam dan mengapa itu merupakan solusi yang efisien dan ramah lingkungan dalam memenuhi kebutuhan air bersih. Oleh karena itu, dirasa penting untuk mengangkat topik ini dalam makalah ini.
Penulisan makalah ini bukanlah usaha yang dapat saya selesaikan tanpa bantuan dan dukungan berbagai pihak. Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada dosen pengajar mata kuliah Teknologi Pengelolaan Air Minum yang telah memberikan panduan dan arahan berharga dalam penulisan makalah ini. Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih mendalam tentang bagaimana bak sedimentasi berperan dalam pengolahan air minum dan bagaimana desain yang optimal dapat meningkatkan kualitas air yang dihasilkan.
Semoga makalah ini menjadi sumber pengetahuan yang bermanfaat dan membantu dalam upaya menjaga pasokan air minum yang aman dan berkualitas untuk masyarakat.
Akhir kata, saya menyadari bahwa makalah ini mungkin masih memiliki keterbatasan, dan masukan dari pembaca sangat saya hargai. Terima kasih atas waktu dan perhatian yang diberikan untuk membaca makalah ini.
Surabaya, 29 September 2023
Ratih Suci Apriani
3 DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... 2
DAFTAR ISI ... 3
BAB I PENDAHULUAN ... 4
1.1 Latar Belakang ... 4
1.2 Rumusan Masalah ... 5
1.3 Tujuan ... 5
BAB II PEMBAHASAN ... 6
2.1 Mekanisme Kerja Filter Membran ... 6
2.2 Micro dan ultra ... 7
2.3 Nano Membran ... 8
2.4 Reverse Osmosis ... 9
BAB III KESIMPULAN ... 11
3.1 Kesimpulan ... 11
DAFTAR PUSTAKA ... 12
4 BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Pentingnya pengolahan air minum yang efektif dan efisien tidak dapat diabaikan.
Pengolahan air minum yang efektif dan efisien sangat penting bagi kesehatan dan kesejahteraan individu dan masyarakat. Teknologi pengolahan yang baru dan canggih, seperti teknologi membran, telah dikembangkan untuk mengatasi masalah polusi yang terkait dengan air minum (Zheng et al., 2012).
Penggunaan teknologi filtrasi membran dalam pengolahan air minum telah mendapatkan popularitas yang signifikan dan menjadi salah satu metode paling efektif untuk menjamin keamanan dan kualitas air minum. Teknologi filtrasi membran telah terbukti sangat efektif dalam menghilangkan kontaminan mikroskopis dari air minum, termasuk bakteri, virus, dan bahan organik (Jain et al., 2021).
Teknologi membran ini, seperti mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, dan reverse osmosis, menawarkan keuntungan dalam menghilangkan patogen, partikulat, bakteri, dan virus dari air minum. Namun, pengotoran membran masih menjadi tantangan yang signifikan dalam penerapan teknologi ini (Yamamura et al., 2008). Upaya penelitian dan pengembangan lebih lanjut diperlukan untuk mengatasi masalah pengotoran membran dan meningkatkan kinerja serta umur panjang membran.
Ada berbagai jenis filter membran yang digunakan dalam pengolahan air minum, antara lain membran reverse osmosis, membran nanofiltrasi, membran ultrafiltrasi, dan membran mikrofiltrasi (Shirazi et al., 2006). Setiap jenis filter membran memiliki karakteristik dan kemampuan uniknya sendiri untuk menghilangkan berbagai kontaminan dari air minum.
Filter membran ini memainkan peran penting dalam memastikan keamanan dan kualitas air minum dengan secara efektif menghilangkan kontaminan seperti bakteri, virus, bahan organik, dan bahan kimia yang tidak diinginkan. kotoran lain yang mungkin ada di dalam air (Frisbie & Mitchell, 2022).
5 1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang pemikiran tersebut dapat dirumus permasalahan sebagai berikut.
1. Bagaimana mekanisme kerja filter membran dalam pengolahan air minum?
2. Apa jenis dari filter membran dalam pengolahan air minum?
1.3 Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah yang didapatkan maka tujuan dari penelitian ini yaitu 1. Mengetahui mekanisme kerja filter membran dalam pengolahan air minum.
2. Mengetahui jenis dari filter membran dalam pengolahan air minum
6 BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Mekanisme Kerja Filter Membran
Filter membran dalam pengolahan air minum sangat penting untuk menjamin keamanan dan kualitas air. Filter membran sangat efisien dan memberikan pengoperasian yang mudah serta sifat hemat ruang. Peraturan air minum yang ditetapkan oleh lembaga perlindungan lingkungan lebih menekankan penggunaan teknologi filtrasi membran dalam proses pengolahan air minum (Shirazi et al., 2006). Penggunaan membran mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, dan nanofiltrasi dalam pengolahan air minum semakin meningkat karena efektivitasnya dalam menghilangkan berbagai kontaminan.
Gambar 1. Diameter Pori Filter Membran
Membran reverse osmosis sangat efektif dalam menghilangkan berbagai kontaminan, termasuk garam terlarut, logam berat, dan senyawa organik, dengan memberikan tekanan pada air dan hanya membiarkan molekul air murni melewatinya (Jesse & Davidson, 2019).
7 Sebaliknya, membran nanofiltrasi memiliki kepadatan yang lebih rendah dan memungkinkan ion dan beberapa molekul yang lebih besar melewatinya sambil menolak partikel yang lebih kecil (Hu & Xiong, 2022). Membran ultrafiltrasi beroperasi dengan prinsip yang sama, namun memiliki pori-pori yang lebih besar sehingga mampu menghilangkan bakteri, virus, dan beberapa partikel yang lebih besar (Wang et al., 2023).
Membran mikrofiltrasi memiliki pori-pori yang lebih besar dan terutama digunakan untuk menghilangkan padatan tersuspensi, bakteri, dan beberapa partikel yang lebih besar (Pintilie et al., 2019). Sistem filtrasi membran yang berbeda ini dipilih berdasarkan kontaminan spesifik yang ada dalam air dan tingkat pengolahan yang diinginkan (Mojiri et al., 2019). Pemilihan filter membran yang tepat untuk pengolahan air minum bergantung pada kontaminan spesifik yang perlu dihilangkan dan tingkat pengolahan yang diinginkan.
2.2 Micro dan ultra
Membran mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi umumnya biasa digunakan dalam pengolahan air minum (Cacciatori et al., 2020). Membran ini efektif menghilangkan partikulat, bakteri, dan beberapa virus dari air. Membran mikrofiltrasi memiliki ukuran pori yang lebih besar dibandingkan dengan membran ultrafiltrasi sehingga memungkinkan terjadinya penghilangan partikel dan mikroorganisme yang lebih besar (Amoah et al., 2020).
Gambar 2. Struktur Membran Mikrofiltrasi Dan Ultrafiltrasi
8 Gambar 3. Kontaminan Spesifik Filter Membran
Membran ultrafiltrasi memiliki ukuran pori yang lebih kecil, memungkinkan penghilangan partikel dan mikroorganisme yang lebih kecil. Penggunaan membran mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi dalam pengolahan air minum memiliki beberapa keunggulan.
Membran ini memberikan penghalang fisik terhadap kontaminan, memastikan penghilangan partikel hingga tingkat molekuler dan unsur (Zhan et al., 2018). Selain itu, teknologi mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi memiliki konsumsi energi yang lebih rendah dibandingkan dengan sistem reverse osmosis (Kim & Lee, 2011).
2.3 Nano Membran
Membran nanofiltrasi diimplementasikan dalam pengolahan air minum. Membran nanofiltrasi, dengan ukuran pori antara antara ultrafiltrasi dan membran osmosis balik, mampu menghilangkan berbagai macam kontaminan dari air (Fernández et al., 2011).
Penggunaan membran nanofiltrasi dalam pengolahan air minum mampu memberikan hasil penyisihan partikel, garam terlarut, mineral, dan senyawa organik secara efektif (Peng &
Escobar, 2003).
9 Gambar 4. Struktur Nanofilter
Sumber : Abdel-Fatah, 2018
Membran nanofiltrasi efektif dalam menghilangkan senyawa penyebab warna dan bau dari air, sehingga meningkatkan kualitas estetika. Secara keseluruhan, pilihan proses membran dalam pengolahan air minum sangat terkait dengan kontaminan spesifik yang perlu dihilangkan (Mojiri et al., 2019). Pilihan proses membran dalam pengolahan air minum ditentukan oleh kontaminan spesifik yang perlu dihilangkan.
2.4 Reverse Osmosis
Membran reverse osmosis banyak digunakan dalam pengolahan air minum untuk menghilangkan berbagai macam kontaminan (Adda et al., 2021). Membran ini bekerja dengan memberikan tekanan pada air, memaksanya melewati membran semipermeabel yang hanya memungkinkan molekul air murni untuk melewatinya beriringan dengan tekanan hidrostatik yang lebih besar dari tekanan osmotik yang dimanfaatkan untuk membalikkan aliran dan menolak zat terlarut lainnya, termasuk garam, mineral, dan senyawa organik (Tavares et al., 2022).
Gambar 5. Struktur Membran Reverse Osmosis
10 Gambar 6. Mekanisme Kerja Membran Reverse Osmosis
Kemampuan penolakan membran reverse osmosis sangat penting dalam mencapai tingkat penghilangan kontaminan yang diinginkan dalam pengolahan air minum.
Kemampuan penolakan membran reverse osmosis ditentukan oleh ukuran pori dan tekanan yang diberikan selama filtrasi. Membran reverse osmosis sangat efisien dalam menghilangkan kontaminan dari air minum. Mereka dapat secara efektif menghilangkan padatan terlarut, seperti garam dan mineral, serta senyawa organik, bakteri, virus, dan mikroorganisme lainnya (Rehman et al., 2022).
11 BAB III
KESIMPULAN 3.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan makalah ‘Teknologi Filter Membran untuk Pengolahan Air Minum yang Efisien dan Ramah Lingkungan’, Kesimpulan yang dapat diberikan yaitu.
1. Teknologi filter membran telah menjadi pilihan kunci dalam pengolahan air minum modern karena kemampuannya dalam menghilangkan berbagai kontaminan dan meningkatkan kualitas air. Manfaat Penggunaan Filter Membran: Penggunaan teknologi filter membran memberikan manfaat seperti peningkatan kualitas air, pengurangan risiko penyakit terkait air, penghematan sumber daya, dan peningkatan keberlanjutan dalam pengelolaan air.
2. Terdapat empat jenis utama filter membran yang digunakan, yaitu reverse osmosis, nanofiltrasi, ultrafiltrasi, dan mikrofiltrasi, masing-masing dengan karakteristik dan kemampuan penyaringan yang unik.
• Membran reverse osmosis efektif dalam menghilangkan garam, senyawa organik, dan berbagai kontaminan lainnya, menghasilkan air yang sangat murni dan cocok untuk aplikasi kritis.
• Membran nanofiltrasi digunakan untuk mengurangi kekerasan air dan menghilangkan kontaminan dengan ukuran molekular yang lebih besar, menjaga rasa dan warna air yang lebih baik.
• Ultrafiltrasi dan mikrofiltrasi cocok untuk memisahkan partikel besar dan mikroorganisme, menjadikannya pilihan ideal dalam menghadapi risiko mikrobiologi dan partikel padat.
12 DAFTAR PUSTAKA
Abdel-Fatah, M. A. (2018). Nanofiltration systems and applications in wastewater treatment:
Review article. Ain Shams Engineering Journal, 9(4), 3077–3092.
Adda, A., Hanini, S., Bezari, S., Laidi, M., & Abbas, M A. (2021, March 15). Modeling and optimization of small-scale NF/RO seawater desalination using the artificial neural network (ANN).
Amoah, I D., Kumari, S., & Bux, F. (2020, October 1). Coronaviruses in wastewater processes: Source, fate and potential risks.
Cacciatori, C., Hashimoto, T., & Takizawa, S. (2020, August 7). Modeling and Analysis of Particle Deposition Processes on PVDF Membranes Using SEM Images and Image Generation by Auxiliary Classifier Generative Adversarial Networks.
Fernández, J., Jastorff, B., Störmann, R., Stolte, S., & Thöming, J. (2011, July 15). Thinking in Terms of Structure-Activity-Relationships (T-SAR): A Tool to Better Understand Nanofiltration Membranes.
Frisbie, S H., & Mitchell, E J. (2022, April 6). Arsenic in drinking water: An analysis of global drinking water regulations and recommendations for updates to protect public health.
Fu, X., Maruyama, T., Sotani, T., & Matsuyama, H. (2008, July 1). Effect of surface morphology on membrane fouling by humic acid with the use of cellulose acetate butyrate hollow fiber membranes.
Giacobbo, A., & Bernardes, A M. (2022, February 24). Membrane Separation Process in Wastewater and Water Purification.
Hu, X., & Xiong, S. (2022, February 10). Fabrication of Nanodevices Through Block Copolymer Self-Assembly.
Jain, K., Patel, A S., Pardhi, V., & Flora, S. (2021, March 23). Nanotechnology in Wastewater Management: A New Paradigm Towards Wastewater Treatment.
Jesse, S D., & Davidson, P C. (2019, April 24). Treatment of Post-Hydrothermal Liquefaction Wastewater (PHWW) for Heavy Metals, Nutrients, and Indicator Pathogens.
Kim, D H., & Lee, B H. (2011, December 31). Pilot Study Analysis of Three Different Processes in Drinking Water Treatment.
13 Mojiri, A., Zhou, J L., Ohashi, A., Ozaki, N., & Kindaichi, T. (2019, December 1).
Comprehensive review of polycyclic aromatic hydrocarbons in water sources, their effects and treatments.
Mota, V C., Brenne, H., Kojen, M., Marhaug, K R., & Jakobsen, M E. (2022, December 8).
Evaluation of an ultrafiltration membrane for the removal of fish viruses and bacteria in aquaculture water.
Peng, W., & Escobar, I C. (2003, September 6). Rejection Efficiency of Water Quality Parameters by Reverse Osmosis and Nanofiltration Membranes.
Pintilie, S C., Lazar, A L., Balta, S., & Jos, D D. (2019, December 15). Study on the Performance of [PAC/PSf]-mixed Matrix Membrane used in Water Filtration.
Rehman, Y., Katsoyiannis, I A., Kokkinos, E., & Zouboulis, A. (2022, June 11). Arsenic Exposure via Contaminated Water and Food Sources.
Shirazi, S., Lin, C., Doshi, S., Agarwal, S., & Rao, P. (2006, September 1). Comparison of Fouling Mechanism by CaSO4and CaHPO4on Nanofiltration Membranes.
Tavares, T., Tavares, J., Leon, F., Peñate, B., & Martín, A R. (2022, June 13). Assessment of Processes to Increase the Useful Life and the Reuse of Reverse Osmosis Elements in Cape Verde and Macaronesia.
Wang, A., Hu, S L., & Shah, A D. (2023, January 1). Hydrothorax with Atypical Features as a Complication of Peritoneal Dialysis: A Case Report and Literature Review.
Yamamura, H., Kimura, K., Okajima, T., Tokumoto, H., & Watanabe, Y. (2008, June 6).
Affinity of Functional Groups for Membrane Surfaces: Implications for Physically Irreversible Fouling.
Zhan, Y., Dong, H., Yin, F., & Yue, C. (2018, August 31). The Combined Process of Paper Filtration and Ultrafiltration for the Pretreatment of the Biogas Slurry from Swine Manure.
Zheng, X., Yu, M., Liang, H., Qi, L., Zheng, H., Exler, H., Schier, W., & Frechen, F. (2012, November 1). Membrane technology for municipal drinking water plants in China:
progress and prospect.
