PENGGUNAAN membran sebagai upaya memisahkan atau memurnikan suatu bahan dari larutan belum banyak dikenal dibanding, misalnya, dengan penyaringan (filtrasi), meskipun menurut laporan di indus-tri susu telah terpasang kapasitas membran ultrafilter 10.000 m persegi. Teknologi ini lebih hemat energi serta kecepatan keluarnya cairan konstan untuk waktu yang lama dibandingkan filtrasi yang akan terhambat pembentukan cake, yaitu padatan yang terben-tuk dan melapisi penyaring. Sekalipun dewasa ini altematif teknik pemisahan sudah cultup banyak tersedia, masih ada beberapa hambatan yang belum terpecahkan. Larutan yang tidak stabil, berbentuk suspensi, atau ukuran zat terlarut yang sangat halus, atau zat yang akan rusak pada pemanasan. tidak dapat dimurnikan dengan cara konvensionil seperti destilasi, sentrifugasi, atau penggumpalan yang dilanjutkan filtrasi biasa.
Gagasan tentang pemanfaatan sifat membran yang semipermeabel itu bermula pada sekitar 200 tahun yang lalu dan didasarkan pada gejala alam sederhana yang terjadi di sekitar kita. Pengiriman nutrisi dari akar sampai ke daun terjadi melalui jaringan halus yang bekerja dengan prinsip osmose. Melalui kurun waktu yang panjang, gejala osmose ini akhirnya diformulasikan dalam bentuk hukum Vant’ Hoff.
Sejak itu upaya pembuatan membran dari beberapa macam bahan mulai dikembangkan. Membran dari collodium atau selulosa nitrat kali pertama dibuat pada pertengahan abad ke-18, membran selulosa asetat dibuat pada 1939 dengan melarutkan selulosa asetat dalam magnesium perchlorat serta mengalami banyak kemajuan sehingga akhirnya pada 1960 Loeb dan Sourirajan berhasil membuat membran selulosa asetat sangat tipis dan disangga dengan media dengan porositas tinggi yang mampu memberikan fluks (kecepatan aliran filtrat) yang tinggi. Penemuan ini banyak dimanfaatkan pada pengolaan air payau dan air laut. Pemisahan garam dari air laut menggunakan membran selulosa asetat berhasil dengan memuaskan, dan proses ini disebut desalinasi. Hal ini merupakan titik awal dari pengembangan proses osmose balik (reverse osmose).
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Untuk menghilangkan kontaminan dalam air buangan yang kebanyakan berbentuk senyawa koloid dan makromolekul, dibuatlah membran ultrafilter pada sekitar tahun 1963 yang struktur membrannya mampu menahan kontaminan. Teknik pemisahan menggunakan membran dapat dikategorikan dalam 3 kelompok, yaitu osmose balik yang bekerja pada tekanan 500-100 psi, ultra serta mikrofiltrasi yang memiliki daerah tekanan operasi 10-100 psi. Batas perbedaan ukuran pori untuk masing-masing membran kurang begitu jelas. Ukuran pori membran ultrafilter adalah 10-100 angstrom.
Ultrafiltrasi merupakan teknik pemisahan skala molekular menggunakan membran dengan bantuan tekanan. Molekul dalam larutan yang berukuran kecil dan pada ukuran pori membran akan lolos bersama pelarut, sedangkan yang lebih besar akan tertahan. Karena itu, ukuran pori membran merupakan salah satu karakteristik utama dan biasa dikenal sebagai molecular weight cut off (MWCO).
Bergantung pada penggunaannya, bahan pembuat membran dapat dipilih agar tahan terhadap perlakuan khusus, misalnya suhu tinggi, tekanan tinggi, atau dapat bekerja pada daerah pH tertentu (tahan larutan asam atau basa), atau dapat juga dirancang agar memiliki afinitas terhadap sen-yawa nonpolar dan senyawa hidrofobik atau keadaan yang sebaliknya terjadi pada membran hidrofilik. Untuk larutan korosif, dipilih membran yang terbuat dari karbon, keramik, atau sintered metal.
Pada dasarnya konfigurasi membran ultrafilter dapat dikelompokkan dalam 2 golongan, yaitu bentuk hollow fiber (serat berongga) yang biasanya dipasang pada suatu rangka (housing) yang memiliki selongsong (cartridge) dan membran berbentuk lembaran. Membran hollow fiber mudah dibersihkan dengan pencucian aliran balik (backflush dan memiliki efisienisi pemisahan yang tinggi karena permukaan membran relatif luas dalam ruangan yang cukup kecil volumenya. Tetapi, operasi membran ini dibatasi tekanannya, yaitu sampai 30-40 psi saja. Diameter pori yang cukup besar, 0,25-1 inci, merupakan salah satu ciri membran jenis ini, sedangkan desainnya yang tubular kurang sesuai untuk tujuan pemurnian senyawa biologi.
Membran berbentuk lembaran rata(flat sheet) biasanya dirancang dalam bentuk gulungan dan dipasang pada selongsong (cartridge) berbentuk spiral atau bentuk plate & frame. Kedua bentuk ini dilengkapi dengan saringan penyekat di antara membrannya. Berbeda dengan hollow fiber, jenis membran ini dapat beroperasi pada tekanan yang jauh lebih tinggi (100 psi), tetapi acapkali pencucian membrannya dan efisiensi pemisahan hasilnya merupakan masalah serius karena adanya penyumbatan pada bagian saringan pemisah.
Proses pemisahan menggunakan membran telah diterapkan di banyak industri, misalnya industri makanan, industri farmasi, dan industri kimia. Pada 1986 dilaporkan bahwa kapasitas terpasang dari membran yang digunakan di industri pengolahan susu adalah 100.000 meter persegi.
Berbeda dengan proses filtrasi akan mengalami penurunan fluks bersama waktu penyaringan akibat pembentukan filter cake, maka pada ultrafiltrasi nilai fluks cukup konstan untuk selang waktu yang lama. Dua hal utama telah memungkinkan hal ini, yaitu adanya pengadukan selama ultrafiltrasi atau sistem alirannya yang sejajar permukaan membran (cross flow) dan struktur membran anisotropis.
Oleh Ir Sri Rudatin, M.Sc., Peneliti pada Balai Besar Selulosa Bandung
Sumber: Jawa Pos, 20 Desember 1991
