LAPORAN AKHIR PENGOLAHAN AIR PAYAU MENGGUNAKAN MEMBRAN REVERSE OSMOSIS UNTUK MENGHASILKAN AIR TAWAR Diajukan sebagai persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh MEYRISKI LIALITA 061330401041 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2016
ii
iii
ABSTRAK PENGOLAHAN AIR PAYAU MENGGUNAKAN MEMBRAN REVERSE OSMOSIS UNTUK MENGHASILKAN AIR TAWAR Meyriski Lialita,2016, 65 Halaman, 10 Tabel, 15 Gambar, 4 Lampiran Untuk memenuhi kebutuhan akan air tawar manusia telah mengembangkan sistem pengolahan air payau dengan teknologi membran semi permeabel. Membran (selaput) semi permeabel adalah suatu selaput penyaring skala molekul yang dapat ditembus oleh molekul air dengan mudah, akan tetapi tidak dapat atau sulit dilalui oleh molekul lain yang lebih besar dari molekul air. Teknologi pengolahan air payau ini lebih dikenal dengan sistem osmosis balik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengolah air payau menjadi air tawar dengan menggunakan membran reverse osmosis jenis Thin Film Composite dan mengetahui kemampuan membran reverse osmosis jenis Thin Film Composite dalam mengefisiensikan penyisihan kadar salinitas, turbidity, TDS, kadar Fe,dan Kadar Mn dalam air payau dengan menggunakan tekanan rendah. Penelitian ini menggunakan membran reverse osmosis (RO) yang terbuat dari Polyamide (PA) dengan jenis Thin Film Composite dan berukuran pori 0,0001 μm. Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah tekanan operasi (P) pada 24,7 44,7 psi atau pada P 10-30 psig. Hasil yang diperoleh dari penelitian menunjukkan bahwa membran RO mampu memberikan operasi optimum pada P 25 psig yang menghasilkan penurunan kadar awal Cl dari 2,054 mg/l menjadi 0,001mg/l, kemampuan penyisihan kadar Fe sebesar 92,90% dengan penurunan kadar awal Fe dari 0,31 mg/l menjadi 0,022 mg/l dan penyisihan kadar Mn sebesar 99 % dengan penurunan kadar awal Mn 0,03 mg/l menjadi 0,0003 mg/l. Hasil akhir air dari membran RO telah memenuhi baku mutu untuk air tawar sesuai dengan Permenkes RI No. 492/Menkes/Per/IV/2010. Kata Kunci : Air payau, membran, reverse osmosis iv
ABSTRACT BRACKISH WATER TREATMENT USING REVERSE OSMOSIS MEMBRANE TO PRODUCE FRESH WATER Meyriski Lialita,2016, 65 Pages, 10 Tables, 15 Pictures, 4 Attachment To filled the necessary of fresh water, some people have developed brackish water treatment system with a semi-permeable membrane technology. Membrane semi-permeable is a membrane filter scale of molecules that can be penetrated by water molecules easily, but it can not or difficult to pass by other molecules larger than water molecules. The brackish water treatment technology known as reverse osmosis systems. This research aim to process brackish water become fresh water using by reverse osmosis membrane with Thin Film Composite type and know ability of reverse osmosis membrane with Thin Film Composite type in efficiency exclusion of rate salinity, TDS, Turbidity, Fe content and Mn content in brackish water using by reverse osmosis membrane (RO) which made from Polyamide (PA) with Thin Film Composite and pore size 0,0001 μm. Variable which used in this research is operating pressure (P) 24,7 44,7 psi or P 10-30 psig. The result from this research that Reverse Osmosis Membrane could given optimum operation on P 25 psig with degradation of Cl early from 2,054 mg/l become 0,001mg/l, exclusion ability Fe content equal to 92,90% with degradation of Fe content rate early from 0,31 mg/l become 0,022 mg/l and exclusion ability Mn content equal to 99 %with degradation of Fe content rate early from 0,03 mg/l become 0,0003 mg/l. The product from membran RO have fulfilled is quality standard for fresh water based on Permenkes RI No. 492/Menkes/Per/IV/2010. Keywords : brackish water, membrane, reverse osmosis v
MOTTO Orang- orang hebat di bidang apapun bukan baru bekerja karena mereka terinspirasi, namun mereka menjadi terinspirasi karena mereka lebih suka bekerja. Mereka tidak menyia-yiakan waktu untuk menunggu inspirasi. (Ernest Newman) Laporan ini kubersembahkan untuk : 1. Kedua orang tuaku 2. Adik dan Keluargaku 3. Seluruh dosen di Jurusan Teknik Kimia 4. Seluruh teman sekelasku 6 KE 5. Sahabatku Dwi Apriyanti, Indah Okta, dan Veronika Sulistyani 6. Teman seperjuangan LA Gita Putri Kusumawardani 7. Almamaterku vi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala Rahmat dan Hidayahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir dengan Judul Pengolahan Air Payau Menggunakan Membran Reverse Osmosis Untuk Menghasilkan Air Tawar. Laporan ini disusun untuk memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan diploma pada jurusan Teknik Kimia di Politeknik Negeri Sriwijaya. Begitu besarnya manfaat yang penulis peroleh dalam melaksanakan penulisan Laporan akhir ini. Selama penyusunan laporan akhir, penulis mendapatkan begitu banyak bantuan dari berbagai pihak. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada : 1) Dr.Ing.Ahmad Taqwa,M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2) Carlos R.S. S.T., M.T. selaku Pembantu Direktur I Politeknik Negeri Sriwijaya. 3) Adi Syakdani, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 4) Ahmad Zikri, S.T., M.T. selaku Sekertaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwjaya. 5) Ir. M. Zaman, M.Si., M.T. selaku Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan saran guna menyelesaikan Laporan Akhir. 6) Ir. Arizal Aswan, M.T. selaku Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan saran guna menyelesaikan Laporan Akhir. 7) Erniati Anzar, S.T. selaku Kasie di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya yang senantiasa memberikan bimbingan dan bantuan dalam penyelesaian Laporan Akhir ini. 8) Agus Lukman Hakim, S.T. selaku Teknisi di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya yang senantiasa memberikan bimbingan dan bantuan dalam penyelesaian Laporan Akhir ini. 9) Dosen dan staff Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya yang selalu memberikan ilmu yang sangat berarti. vii
10) Kedua Orang Tua dan keluarga tercinta yang selalu mendukung dan memberikan semangat serta doa untuk menyelasaikan Laporan Akhir ini. 11) Teman seperjuanganku Gita Putri Kusumawardani, Irda Agustina dan Renny Eka Dhamayanti yang selalu berjuang bersama dalam penyelesaian Laporaan Akhir ini. 12) Teman-teman kelas 5 KE angkatan 2013 yang selalu memberikan dukungan selama penyusunan Laporan Akhir. 13) Teman-teman angkatan 2013 jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 14) Semua pihak yang telah ikut berpartisipasi membantu dalam penyelesaian laporan ini. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca, yang tentunya akan mendorong penulis untuk berkarya lebih baik lagi pada kesempatan yang akan datang. Semoga uraian dalam laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Palembang, Juli 2016 Penulis viii
DAFTAR ISI ix Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PENGESAHAN TIM PENGUJI... iii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v MOTTO... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Manfaat Penelitian... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Persyaratan Air Minum... 3 2.1.1. Parameter Fisika... 4 2.1.2. Parameter Kimia... 4 2.2 Pengertian Air Payau... 6 2.3 Membran... 6 2.3.1 Jenis-Jenis Membran... 7 2.3.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kinerja Membran... 10 2.3.3 Jenis-Jenis Koagulan... 12 2.4 Pengolahan Reverse Osmosis... 14 2.5 Prinsip Kerja Reverse Osmosis... 15 2.5.1 Proses Osmosis... 15 2.5.2 Reverse Osmosis... 16 2.6 Keunggulan dan Kekurangan Sistem Reverse Osmosis (RO)... 18 2.6.1 Keunggulan Sistem Reverse Osmosis (RO)... 18 2.6.2 Kekurangan Sistem Reverse Osmosis (RO)... 19 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Pendekatan Desain Fungsional... 20 3.2 Pendekatan Desain Struktural... 20 3.3 Pertimbangan Percobaan... 28 3.3.1 Waktu dan Tempat Penelitian... 28 3.3.2 Bahan dan Alat... 28 3.3.3 Perlakuan dan Analisis Statistik Sederhana... 30 3.4 Pengamatan... 30 3.5 Prosedur Percobaan... 31 3.5.1 Prosedur Pembuatan Unit Reverse Osmosis... 31 3.5.2 Prosedur Percobaan Unit Reverse Osmosis... 31
3.5.3 Prosedur Analisa Air Baku dan Hasil... 32 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil... 38 4.1.1 Karakteristik Air Payau Sebelum Pengolahan... 38 4.1.2 Hasil Analisa Air Keluaran Membran RO... 39 4.2 Pembahasan... 41 4.2.1 Analisis Bahan Baku.... 41 4.2.2 Analisis ph... 41 4.2.3 Analisis Salinitas... 42 4.2.4 Analisis Turbidity... 43 4.2.5 Analisis TDS... 45 4.2.6 Analisis Penurunan Kadar Fe... 46 4.2.7 Analisis Penurunan Kadar Mn... 47 4.2.8 Pengaruh Tekanan Operasi Terhadap Fluks... 49 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 50 5.2 Saran... 50 DAFTAR PUSTAKA... 51 LAMPIRAN... 54 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Parameter Wajib Persyaratan Kualitas Air Minum... 3 Tabel 2. Standar kualitas air baku untuk air umpan unit Reverse Osmosis... 17 Tabel 3. Parameter Paduan Kualitas Air Hasil Pengolahan Sistem RO... 18 Tabel 4. Hasil Analisa Bahan Baku... 39 Tabel 5. Hasil Analisa Air Umpan Membran RO... 39 Tabel 6. Karakteristik Air Tawar... 40 Tabel 7. Hasil Analisa Air Keluaran Membran RO... 40 Tabel 8. Hasil Analisa Karakteristik Membran... 40 Tabel 9. Nilai Absorbansi Konsentrasi Standar Fe... 56 Tabel 10. Nilai Absorbansi dari masing-masing Sampel... 57 xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Skema dalam proses desalinasi dengan metode RO... 15 Gambar 2. Prinsip dasar proses osmosis balik (Reverse Osmosis)... 16 Gambar 3. Sketsa Membran Reverse Osmosis... 22 Gambar 4. Desain rangka besi... 27 Gambar 5. Blok Diagram Penelitian... 37 Gambar 6. Grafik Pengaruh P (psig) Terhadap ph... 42 Gambar 7. Grafik Pengaruh P (psig) terhadap salinitas... 43 Gambar 8. Grafik Pengaruh P (psig) Terhadap Turbidity... 44 Gambar 9. Grafik Pengaruh P (psig) Terhadap TDS... 45 Gambar 10. Grafik Pengaruh P (psig) terhadap kadar Fe... 46 Gambar 11. Grafik Pengaruh P (psig) Terhadap % Penurunan kadar Fe... 47 Gambar 12. Grafik Pengaruh P (psig) terhadap kadar Mn... 48 Gambar 13. Grafik Pengaruh P (psig) terhadap % penurunan Mn... 48 Gambar 14. Grafik Pengaruh P (psig) Terhadap Fluks... 49 Gambar 15. Kurva Kalibrasi Fe... 56 xii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran I. Data Hasil Penelitian... 54 Lampiran II. Perhitungan... 56 Lampiran III. Gambar-gambar... 63 Lampiran IV. Surat-Surat... 66 xiii