BAB III RANCANGAN PENELITIAN

dokumen-dokumen yang mirip
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Judul MEMBRAN KRISTALISATOR UNTUK PENGOLAHAN AIR LAUT. Kelompok B Pembimbing

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Bahan

BAB III PEMILIHAN DAN PENGUJIAN MEMBRAN UNTUK SISTEM VAPOR RECOVERY

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Kinerja Membran Reverse Osmosis Terhadap Rejeksi Kandungan Garam Air Payau Sintetis: Pengaruh Variasi Tekanan Umpan

STUDY PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA PADA EVAPORASI NIRA DI DALAM FALLING FILM EVAPORATOR DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA

STUDI AWAL REVERSE OSMOSIS TEKANAN RENDAH UNTUK AIR PAYAU DENGAN KADAR SALINITAS DAN SUSPENDED SOLID RENDAH

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

RANCANG BANGUN ALAT PEMURNI AIR PAYAU SEDERHANA DENGAN MEMBRAN REVERSE OSMOSIS UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN AIR MINUM MASYARAKAT MISKIN DAERAH PESISIR

LAPORAN PENELITIAN. Pengambilan Protein Dalam Virgin Coconut Oil. (VCO) Dengan Metode Membran Ultrafiltrasi DISUSUN OLEH : HAFIDHUL ILMI ( )

Pengaruh Suhu dan Tekanan Tangki Destilasi terhadap Kinerja Permeasi Uap dengan Membran Keramik dalam Pemurnian Larutan Etanol-Air

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

LAPORAN HASIL PENELITIAN

Universitas Gadjah Mada

DINAMIKA PROSES PERAMBATAN PANAS [DPP]

Gambar 11 Sistem kalibrasi dengan satu sensor.

KAJIAN HIDRODINAMIKA DAN TRANSFER MASSA PROSES ABSORBSI PADA VALVE TRAY DENGAN MENINJAU PENGARUH VISKOSITAS CAIRAN

BAB II STUDI LITERATUR

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

DINAMIKA PROSES PERAMBATAN PANAS [DPP]

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Kejuangan

PEMISAHAN DENGAN MEMBRAN (MEM)

PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA DI DALAM FALLING FILM EVAPORATOR CAMPURAN BLACK LIQOUR-UDARA

MODEL PERPINDAHAN MASSA PADA PEMEKATAN JUS JERUK SIAM DENGAN REVERSE OSMOSIS ADETIYA RACHMAN

Nama : Nur Arifin NPM : Jurusan : Teknik Mesin Fakultas : Teknologi Industri Pembimbing : DR. C. Prapti Mahandari, ST.

ANALISIS KARAKTERISTIK MIEMBRAN OSMOSA BALIK FILMTECH TW F UNTUK: PENGOLAHAN LIMBAH

Latar Belakang. Metode-metode degumming yang telah ada harus melalui banyak tahap. Indonesia yang memiliki perkebunan karet terbesar ke-2 di dunia

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Gambar 4.21 Grafik nomor pengujian vs volume penguapan prototipe alternatif rancangan 1

BAB 3 METODOLOGI PENGUJIAN

BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA

MODUL 1.04 FILTRASI LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON BANTEN

BAB IV HASIL YANG DI CAPAI DAN POTENSI KHUSUS

BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Refrigerant Refrigeran adalah zat yang mengalir dalam mesin pendingin (refrigerasi) atau mesin pengkondisian udara

3. METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN PROTOTIPE SISTEM VAPOR RECOVERY

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

JAWABAN 1. REVERSE OSMOSIS (RO)

BAB II LANDASAN TEORI

Judul Tugas Akhir Pengolahan Limbah Laundry menggunakan Membran Nanofiltrasi Zeolit Aliran Cross Flow untuk Filtrasi Kekeruhan dan Fosfat

SIMULASI PROSES EVAPORASI NIRA DALAM FALLING FILM EVAPORATOR DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA

BAB III TEORI DASAR KONDENSOR

REVERSE OSMOSIS (OSMOSIS BALIK)

BAB III PERALATAN DAN PROSEDUR PENGUJIAN

BAB III PERBAIKAN ALAT

BAB I PENDAHULUAN I.1.

Bab IV Hasil dan Pembahasan

PERSENTASE PRODUK ETANOL DARI DISTILASI ETANOL AIR DENGAN DISTRIBUTE CONTROL SYSTEM (DCS) PADA BERBAGAI KONSENTRASI UMPAN

BAB 3 METODE PENGUJIAN DAN PENGAMBILAN DATA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Jenis penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah ekperimental.

BAB III PEMBUATAN ALAT UJI DAN METODE PENGAMBILAN DATA

BAB III PERANCANGAN, INSTALASI PERALATAN DAN PENGUJIAN

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON BANTEN

BAB II Tinjauan Pustaka

Gbr. 2.1 Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

III. METODOLOGI PENELITIAN. berdasarkan prosedur yang telah di rencanakan sebelumnya. Dalam pengambilan data

Lampiran A : Perangkat Percobaan Kontaktor Gas Cair

BAB III TINJAUAN PUSTAKA

4 Hasil dan Pembahasan

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H.M. Rachimoellah, Dipl.EST Laboratorium Biomassa dan Konversi Energi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. Gambar 1.1 Skema pressurized water reactor ( September 2015)

BAB I PENDAHULUAN. kebutuhan utama dalam sektor industri, energi, transportasi, serta dibidang

Gambar 3.1. Plastik LDPE ukuran 5x5 cm

METODE PENELITIAN. Efek medan magnet pada air sadah. Konsep sistem AMT yang efektif

Udara ambien Bagian 4: Cara uji kadar timbal (Pb) dengan metoda dekstruksi basah menggunakan spektrofotometer serapan atom

BAB III METODE PENELITIAN

PENINGKATAN KUALITAS AIR MINUM MENGGUNAKAN MEMBRAN REVERSE OSMOSIS (RO)

III. METODOLOGI PENELITIAN. uji yang digunakan adalah sebagai berikut.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Emisi gas buang Sumber tidak bergerak Bagian 12: Penentuan total partikel secara isokinetik

BAB III PEMBUATAN ALAT UJI DAN METODE PENGAMBILAN DATA

SKRIPSI UJI PERFORMANSI DAN ANALISA TEKNIK ALAT EVAPORATOR VAKUM. Oleh: ASEP SUPRIATNA F

III.METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan di Pabrik Kopi Tulen Lampung Barat untuk

PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN, KECEPATAN ALIRAN DAN TEMPERATUR ALIRAN TERHADAP LAJU PENGUAPAN TETESAN (DROPLET) LARUTAN AGAR AGAR SKRIPSI

PENENTUAN WAKTU TINGGAL OPTIMUM PASTEURISASI SUSU DENGAN PLATE HEAT EXCHANGER

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Mulai

Kristalisasi. Shinta Rosalia Dewi (SRD)

BAB III PERANCANGAN, INSTALASI PERALATAN DAN PENGUJIAN

SATUAN OPERASI-2 ABSORPSI I. Disusun Oleh:

HASIL DAN PEMBAHASAN

PENGOLAHAN AIR SUNGAI UNTUK BOILER

Laporan Tugas Akhir Pembuatan Modul Praktikum Penentuan Karakterisasi Rangkaian Pompa BAB II LANDASAN TEORI

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL MENGGUNAKAN DISTILASI REAKTIF KAPASITAS 60.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

NME D3 Sperisa Distantina BAB II NERACA MASSA

Bab III Metodologi Penelitian

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Perpindahan Panas. Perpindahan Panas Secara Konduksi MODUL PERKULIAHAN. Fakultas Program Studi Tatap Muka Kode MK Disusun Oleh 02

BAB II DASAR TEORI. Laporan Tugas Akhir. Gambar 2.1 Schematic Dispenser Air Minum pada Umumnya

Transkripsi:

BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1. Metodologi Hasil yang diharapkan dari sistem yang dibentuk adalah kondisi optimal untuk dapat menghasilkan fluks air yang tinggi, kualitas garam super-saturated sebagai output dari modul membran, kualitas padatan garam yang murni, kemudahan pengukuran dan pengendalian, serta keluaran proses yang stabil. Untuk membentuk sistem yang diinginkan, langkah penelitian yang ditempuh adalah penyusunan alat, uji coba kondisi operasi per membran, penentuan fluks proses, penentuan konsentrasi garam, evaluasi kinerja vacuum reverse osmosis, dan penyelidikan kondisi operasi moderat. Konfigurasi untuk membran distilasi secara garis besar dapat dibagi menjadi 4 macam yaitu, Direct contact Membrane Distillation (DCMD), Vacuum Membran Distillation (VMD), Sweep Gas Membran Distillation (SGMD), dan Air Gap Membrane Distillation (AGMD). Untuk mencapai tujuan dari penelitian, konfigurasi yang dipilih untuk membran distilasi adalah konfigurasi VMD. Pemilihan konfigurasi ini didasarkan pada tujuan penelitian ini yaitu untuk menghasilkan fluks permeat tinggi serta kondisi retentat yang lebih mendekati keadaan saturated. Vacuum membrane distillation merupakan tipe konfigurasi yang mampu menghasilkan fluks tinggi (M.S. El Bourawi dkk., 2006) dan dapat digunakan dalam kondisi larutan yang supersaturated (I.G. Wenten, 2006). Evaluasi kinerja vacuum reverse osmosis (VRO) dilakukan dengan memvariasikan sistem dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Modul membran yang dipakai tidak memakai coating, karena proses coating sangat sulit dilakukan meskipun menggunakan teknik coating yang paling sederhna. Dalam kasus tertentu penggunaan coating yang tidak tepat malah dapat menurunkan fluks (Agreement Assistance No. 99-FC-810-180, 2001). B.67.3.04 43

3.2. Percobaan 3.2.1. Bahan Bahan kimia yang akan dipakai dalam penelitian adalah NaCl. Komposisi NaCl dalam larutan umpan adalah 3 % w/w untuk MD dan larutan 3,7,10,15, dan 20% untuk vacuum reverse osmosis. Feed yang dibuat hanya terdiri dari NaCl, karena NaCl adalah 78% garam yang terkandung dalam air laut dan tidak ada konsentrasi garam lain yang melebihi 10%. 3.2.2. Alat Alat yang akan dipakai dalam penelitian adalah sebagai berikut : 1. Modul membran distilasi Karakteristik dari membran tersebut adalah sebagai berikut : a. Jenis membran : Mikrofiltrasi b. Modul membran : Hollow fiber c. Material membran : Polipropilen d. Sifat kimia permukaan : Hidrofobik e. Jumlah modul : 1 buah f. Panjang membran : 0.4 m g. Diameter pori : 0.1 µm h. Diameter lumen fiber : 0.28 mm i. Porositas : 47% j. Luas permukaan : 0.5 m 2 2. Modul membran reverse osmosis a. Jenis membran : Dense RO b. Modul membran : Spiral Wound c. Material membran : d. Sifat kimia permukaan : Hidrofilik e. Jumlah modul : 1 buah f. Panjang membran : 0.3 m g. Luas permukaan : 0.25 m 2 3. Pompa (2 buah) B.67.3.04 44

4. Pompa Vakum 5. Kondenser 6. Manometer dan manometer vakum 7. Tangki permeate 8. Pipa plastik tahan panas 9. Rotameter 10. Wet test meter Gambar 3.1 Membran hidrofobik dan hidofilik B.67.3.04 45

3.2.3 Prosedur 3.2.3.1 Uji Kebocoran membran Kebocoran pada membran hidrofobik dapat dideteksi dengan mengalirkan air pada bagian lumen pada suhu kamar. Bila terdapat kebocoran, maka akan ada air mengalir pada bagian permeat. Pembersihan sebelum pengencekan dengan menggunakan aliran udara diperlukan untuk memastikan tidak ada cairan yang tertinggal dalam membran. Kebocoran pada membran hidrofilik (vacuum reverse osmosis) dilakukan dengan cara berikut : 1. Pembersihan membran secara keseluruhan sebelum dilakukan pengujian 2. Membuat larutan penguji yaitu larutan garam 1000 ppm 3. Larutan dialirkan ke dalam membran dengan pompa sampaikan stabil. 4. Pompa vakum dijalankan untuk mendapatkan permeat. 5. Pengukuran rejeksi dari permeat dilakukan 6. Tingkat rejeksi yang tinggi pada saat awal adalah bukti tidak terjadinya kebocoran. 3.2.3.2 Penyusunan Peralatan Penggunaan modul VMD dilakukan dengan menghubungkan modul dengan sistem kondenser serta vakum. Penyusunan peralatan dilakukan sesuai dengan gambar 3.2 dan gambar 3.3.. Beberapa hal yang harus dipastikan sebelum alat dipakai : 1. Pastikan kebocoran tidak terjadi dalam sambungan antar alat 2. Pastikan seluruh alat ukur berjalan dengan baik 3. Proses tetap menjaga safety lingkungan peneliti (tingkat keberisikan rendah dan tidak memakai zat-zat yang berbahaya) 4. Seluruh komponen telah dibersihkan(pipa, pompa, membran, pemanas, dan kondenser) Untuk variasi konsentrasi pada membran vacuum reverse osmosis, penyusunan alat mengikuti Gambar 3.4. B.67.3.04 46

Manometer VMD Pompa Condenser Tanki Permeat Feed Tank Pompa Vakum Gambar 3.2 Skema penyusunan alat untuk konfigurasi VMD Gambar 3.3 Rangkaian alat untuk konfigurasi VMD B.67.3.04 47

Manometer Vacuum Reverse Osmosis Pompa Condenser Tanki Permeat Feed Tank Pompa Vakum Gambar 3.4 Skema penyusunan alat untuk konfigurasi vacuum reverse osmosis 3.2.3.3 Penentuan Fluks Proses Fluks adalah parameter yang selalu diukur dalam percobaan membran distilasi karena termasuk salah satu parameter utama kinerja membran distilasi. Fluks dapat didefinisikan sebagai berikut :. (3.2) Prosedur untuk pengukuran fluks dapat dilakukan sebagai berikut : 1. Aliran fluida yang hendak diukur dimasukkan kedalam gelas ukur dan perhitungan waktu dimulai ketika tetes pertama fluida masuk ke dalam gelas ukur. 2. Pengukuran waktu dihentikan ketika fluida telah mencapai batas yang diinginkan 3. Data waktu, volume batas gelas ukur, serta luas efektif permukaan membran digunakan untuk mengukur fluks 4. Data fluks dialurkan terhadap waktu 3.2.3.4 Penentuan Konsentrasi Garam Untuk menganalisis konsentrasi garam, alat yang digunakan adalah konduktivitimeter. Tahapan yang dilalui untuk melakukan pengukuran konsentrasi garam adalah : 1. Pembersihan B.67.3.04 48

Bagian sensnor dicelupkan ke dalam air aquadest Konduktivitimeter didiamkan sampai pembacaan tidak berubah lagi Bagian sensor disemprot dengan aquadest Bagian sensor dicelupkan ke dalam larutan sampel atau standar sampai pembacaan tidak berubah 2. Pembuatan kurva konduktivitas terhadap konsentrasi garam Larutan garam dengan berbagai suhu dan konsentrasi diukur Alurkan data konduktivitas terhadap konsentrasi dari data yang didapat 3. Pengukuran konduktivitas sampel 4. Penentuan konsentrasi garam Konsentrasi garam ditentukan dengan memakai kurva konduktivititas terhhadap konsentrasi garam berdasarkan data konduktivitas sampel Gambar 3.5 Contoh kurva konduktivitas terhadap konsentrasi garam 3.2.3.5 Penyajian Analisa VMD dan VRO Penyajian analisa dilakukan berdasarkan variasi yang dibuat yaitu temperatur dan konsentrasi umpan. Penyajian dibuat agar tren fluks, loss heat, dan koefisien temperatur polarisasi terlihat pada VMD serta tren fluks dan rejeksi terlihat pada VRO. Prosedur penelitian secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.6. B.67.3.04 49

Penyusunan Peralatan Uji Kebocoran Membran Operasi VMD kondisi moderat Evaluasi kondisi proses Operasi membran vacuum reverse osmosis dengan variasi konsentrasi Hasil analisa proses Pengukuran rejeksi Analisa fluks dan rejeksi Penyajian analisa VMD dan VRO Gambar 3.6 Prosedur Penelitian 3.2.4. Variasi Variabel yang divariasikan pada penelitian adalah temperatur dan konsentrasi feed. Nilai variasi masing-masing variabel adalah sebagai berikut : 1. Temperatur aliran masuk (untuk VMD): 30, 40; 50 o C 2. Konsentrasi aliran masuk (untuk VRO): 3,7,10,15, dan 20% Pemilihan rentang temperatur antara 30-50 o C berdasar pada kondisi tersebut masih dapat dicapai tanpa pemanasan yang terlalu intensif. Driving Force pada suhu ini tidak akan memberikan fluks sebanyak pada suhu 90 o C (Baoan Li, 2005), namun konsumsi energi lebih rendah. Keuntungan lainnya mengoperasikan pada suhu moderat adalah B.67.3.04 50

tingkat pengaplikasian yang lebih mudah karena pemanasan sampai dengan 50 o C di tepi pantai bukan hal yang terlalu sulit dan masih bisa memanfaatkan matahari sampai batas tertentu. Bila diaplikasikan di pabrik, waste heat pun dapat dipakai sebagai pemanas air laut tersebut. Laju alir tidak divariasikan, tapi di set dalam laju yang rendah yaitu 9 liter/jam. Hal ini dioperasikan agar tidak terdapat pressure drop yang terlampau besar. Pada pengoperasian membran VRO, variasi konsentrasi dibuat dalam rentang yang cukup besar agar efektivitas VRO terlihat dalam merejeksi garam. Selain rejeksi, kecenderungan fluks dilihat untuk mengetahui pengaruh perubahan konsentrasi garam feed terhadap fluks. Tekanan vakuum yang digunakan adalah 60 cmhg karena ini adalah tekanan maksimal yang dapat diproduksi oleh exsisting system. Penggunaan tekanan vakum maksimal dilakukan agar permeate didapatkan dalam jumlah besar sehingga menghasilkan nilai recovery yang tinggi. 3.3. Interpretasi Data 3.3.1 Data kebocoran membran Kebocoran dapat mengakibatkan kesalahan dalam interpretasi data selanjutnya. Karena fluks dan rejeksi tidak lagi berdasarkan teori-teori yang berlaku karena membran tidak dapat bekerja secara penuh. 3.3.2 Kualitas Permeat dan Retentat Konsentrasi garam diukur untuk menunjukkan kinerja operasi terutama kelayakan data fluks. Konsentrasi pada permeat haruslah nol, karena dalam membran distilasi garam tidak akan masuk ke dalam permeat apabila tidak terjadi wetting. Konsentrasi retentat akan menunjukkan apakah parameter sistem operasi telah menghasilkan larutan yang super saturated. Kondisi operasi pada konfigurasi 1 membran yang dapat menghasilkan permeat murni tanpa kandungan garam akan dipakai sebagai kondisi operasi untuk gabungan 2 membran. Perkiraan hubungan antara konsentrasi garam pada permeat terhadap tekanan feed dapat dilihat pada Gambar 3.7. B.67.3.04 51

Gambar 3.7 Contoh kurva tekanan pompa terhadap konsentrasi garam pada permeat atau retentat Gambar 3.8 Contoh kurva konsentrasi terhadap waktu untuk berbagai suhu input Konsentrasi pada retentat tidak akan sama untuk setiap waktu, sehingga pengukuran konsentrasi akan dialurkan terhadap waktu seperti kurva pada Gambar 3.8. Hal ini terjadi karena munculnya fenomena polarisasi temperatur dan konsentrasi pada permukaan membran. Perbedaan temperatur juga akan membuat perbedaan pada konsentrasi garam retentat. Temperatur akan menyebabkan perubahan tekanan uap cairan yang menjadi driving force dalam proses perpindahan massa pada membran. 3.3.3 Penyajian data VMD dan VRO Dalam pengolahan data VMD, selain fluks data lain seperti koefisien polarisasi temperatur dan heat loss juga dihitung. Dalam perhitungan heat loss, Martinez-Diez, et.al (1999) memberkan rangkaian perhitungan sebagai berikut : Dimana, (3) B.67.3.04 52

. (4) exp 23.238 (5) 1.7535 224.3 / (6) 1.064. (7) Kemudian nilai koefisien polarisasi temperatur juga dihitung dengan rumus sebagai berikut (8) (9) Untuk pengolahan data VRO, data akan diolah dalam bentuk grafis sehingga tren dari masing-masing konsentrasi dapat terlihat. 3.4. Jadwal Penelitian dilakukan selama 5 bulan dengan jadwal sebagai berikut : Tabel 3.1 Jadwal Penelitian No Kegiatan 1 Penyusunan alat 2 Uji permeabilitas Membran 3 Kalibrasi konduktivitimeter 4 Uji coba kondisi operasi per membran 5 Analisa kelayakan kondisi operasi 6 Operasi membran distilasi konfigurasi 2 modul 7 Pengeringan retentat 8 Analisa fluks dan konsentrasi garam 9 Penentuan kondisi optimum proses 10 Pembuatan laporan Bulan ke - 1 3 5 7 9 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 B.67.3.04 53

3.5. Biaya Biaya untuk peneletian terdiri dari biaya alat, biaya bahan, serta biaya perjalanan. Rincian biaya dapat dilihat secara lengkap pada lampiran B. Tabel 3.2 Rekapitulasi biaya penelitian Komponen Biaya (Rp.) Bahan habis pakai Rp 700.000.- Peralatan Rp 10.180.000,- Perjalanan Rp 50.000,- Lain-lain Rp 152.000,- Total Rp 11.082.000,- B.67.3.04 54