TUGAS BESAR OPERASI TEKNIK KIMIA I PENERAPAN SISTEM ULTRAFILTRASI PADA INDUSTRI AIR MINUM UNTUK PEMISAHAN SUSPENSI DENGAN PRINSIP PERBEDAAN BERAT MOLEKUL DISUSUN OLEH : ADNA TRI YULIASARI 2141420114 ANGGA BUDI SAPUTRA 2141420099 HANI DWI SETYOWINANTI 2141420071 VITRIA DEVANNY ARRICHA 2141420069 DOSEN PENGAMPU : ARI SUSANTI, S.T., M.T. POLITEKNIK NEGERI MALANG JURUSAN TEKNIK KIMIA PRODI D-IV TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI 2022 DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dalam proses pengolahan air baku menjadi air minum, diperlukan pengolahan yang memenuhi standar kualitas yang ada, agar produk yang dihasilkan berkualitas tinggi dan tidak membahayakan kesehatan manusia. Pengolahan air minum yang sudah diterapkan di Indonesia berupa pengolahan konvensional yang terdiri dari koagulasi-flokulasi, sedimentasi dan filtrasi. Akan tetapi pengolahan konvensional ini memiliki keterbatasan seperti membutuhkan luas lahan besar, operasional dan perawatan yang rumit hingga kualitas air yang masih dibawah standar. Hal ini menimbulkan pemikiran untuk mengembangkan lebih jauh bahkan hingga memodifikasinya dengan teknologi baru. Akhir-akhir ini, salah satu teknologi yang banyak digunakan di negaranegara maju adalah teknologi membran. Teknologi ini merupakan teknologi bersih yang ramah lingkungan karena tidak menimbulkan dampak yang buruk bagi lingkungan teknologi membran ini dapat mengurangi senyawa organik dan anorganik yang berada dalam air tanpa adanya penggunaan bahan kimia dalam pengoperasiannya. Secara definitif membran memiliki arti sebagai lapisan tipis yang berada di antara dua fasa dan berfungsi sebagai pemisah yang selektif. Pemisahan pada membran bekerja berdasarkan perbedaan koefisien difusi, perbedaan potensial listrik, perbedaan tekanan, atau perbedaan konsentrasi. Proses membran mikrofiltrasi (MF), ultrafiltrasi (UF), reverse osmosis (RO), dan piezodialisis menggunakan perbedaan tekanan sebagai gaya dorong (driving force). Ukuran pori membran yang sedemikian rupa akan menghasilkan air yang memiliki kualitas yang memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air proses sehingga konsep pemanfaatan kembali dapat dicapai. Sebagai teknologi yang relatif baru, proses membran menawarkan keuntungan-keuntungan yang tidak didapat dari proses konvensional. Salah satu keuntungan dari aplikasi teknologi membran adalah rendahnya energi yang digunakan. Pemisahan yang berbasis membran tidak berdasarkan hasil kesetimbangan fasa yang menggunakan banyak energi. Perubahan fasa akan mempengaruhi kualitas bahan dan produk yang dihasilkan. Keuntungan lain teknologi membran adalah desain modul membran sangat sederhana, kompak, mudah dioperasikan dan tidak membutuhkan peralatan tambahan dalam jumlah banyak. 1.2. Batasan Masalah Agar tugas besar ini lebih terarah dan jelas, maka bahasan masalah akan dibatasi pada beberapa hal berikut : 1. Analisa difokuskan untuk mengetahui penerapan sistem ultrafiltrasi pada industri air minum untuk pemisahan suspensi dengan prinsip perbedaan molekul. 1.3. Tujuan Adapun tujuan dalam tugas besar ini antara lain: 1. Mengetahui proses sistem ultrafiltrasi pada industri air minum 2. Mengetahui alat apa saja yang digunakan dalam proses sistem ultrafiltrasi industri air minum. 1.4. Manfaat Adapun manfaat yang didapat dalam penelitian ini antara lain: 1. Dapat mengetahui proses sistem ultrafiltrasi industri air minum. 2. Dapat mengetahui alat alat apa saja yang digunakan. 1.5. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam tugas besar ini, yaitu: Bab 1 Pendahuluan, berisi tentang latar belakang, tujuan, manfaat, batasan masalah dan sistematika penulisan tugas besar. Bab 2 kajian literatur, memuat teori yang mendasari laporan tugas besar ini. Bab 3 Pembahasan, berisi tentang hasil pengujian serta pembahasan dari hasil analisa. Bab 4 Penutup, berisi kesimpulan yang dapat ditarik dari pembahasan dan saran yang dapat diberikan. BAB II KAJIAN LITERATUR 2.1. Industri Air Minum Dewasa ini kebutuhan masyarakat terhadap air minum sangat tinggi. Ketersediaan air bersih terutama di wilayah perkotaan menyebabkan masyarakat beralih ke air minum kemasan. Ini dibuktikan dengan jumlah konsumen air minum yang meningkat secara eksponensial karena jumlah produksi air minum satu tahun mencapai 40 juta perliter (Didiharyono dkk, 2018). Hal ini memicu berkembangnya perusahaan-perusahaan industri yang bergerak di bidang produksi air minum dan menjadikan perkembangan pasar bisnis air minum terus meningkat. Peningkatan tersebut ditunjukan dengan jumlah perusahaan air minum domestik pada saat ini tercatat mencapai 700 perusahaan yang terdaftar di Badan Pengawas Obat dan Minuman (BPOM). Banyak perusahaan air minum yang memanfaatkan air tanah, namun tentunya setiap daerah memiliki potensi air tanah yang berbeda. Tidak semua air tanah dan air dari sumber air sekitar seperti sungai layak untuk diolah menjadi air minum kemasan. Hal ini didasari juga oleh kegiatan masyarakat di sektar sumbr air, seperti peternakan, pertanian, dan aktivitas rumah tangga yang banyak melepaskan limbah ke perairan dan dapat juga meresap ke tanah sehingga bercampur dengan air tanah (Amanati, 2016). Untuk itu, pemerintah melakukan pengawasan ketat terhadap industri air minum dalam kemasan agar benar-benar memproduksi air minum layak konsumsi. Standart untuk air minum menurut SNI 01-3553-2006 antara lain: 1. Air minum dalam kemasan (AMDK) adalah air baku yang telah di proses, dikemas, dan aman diminum mencakup air mineral dan air demineral. 2. Air baku adalah air yang telah memenuhi syarat kualitas air bersih sesuai peraturan yang berlaku 3. Air mineral adalah air minum dalam kemasan yang mengandung mineral dalam jumlah tertentu tanpa menambahkan mineral. 4. Air demineral / Air murni/ Non mineral adalah air minum dalam kemasan yang diperoleh melalui proses pemurnian seperti destilasi, seionisasi, reverse osmosis dan proses setara. Proses pemurnian air terdiri dari beberapa tahap, misalnya filtrasi dengan membran filter dan reverse osmosis. Dalam proses filtrasi, salah satu jenis filtrasi yang digunakan untuk memisahkan padatan koloid dari campuran (air) adalah sistem ultrafiltrasi. 2.2 Ultrafiltrasi Sistem ultrafiltrasi menjadi solusi dari meningkatnya harga bahan kimia yang berfungsi sebagai floakulan dan koagulan yang mengikat pengotor dalam air sehingga dapat terpisah sendirinya akibat gaya gravitasi (Said, 2009). Ultrafiltrasi dapat memisahkan padatan berukuran 0.01-0.1 mikron dan dengan berat molekul 1000-500.000 Dalton dari air. Biasanya, membran UF akan menghilangkan kotoran dari zat yang mempunyai berat molekul tinggi, material koloid, serta molekul polimer organik atau anorganik. Zat organik dengan berat molekul rendah dan ion ion seperti natrium, kalsium, magnesium klorida, serta sulfat tidak dapat dipisahkan oleh membran UF. Karena hanya zat dengan berat molekul tinggi yang dapat dihilangkan atau dipisahkan, maka perbedaan tekanan osmotik di permukaan membran UF diabaikan. Ultrafiltrasi, seperti reverse osmosis, adalah proses pemisahan secara aliran lintas (cross-flow). Air yang akan diolah dialirkan secara tangensial ke sepanjang permukaan membran, sehingga menghasilkan dua aliran. Aliran air yang yang masuk dan meresap melalui membran disebut aliran air olahan (permeate). Jumlah dan kualitas air olahan akan tergantung pada karakteristik membran, kondisi operasi, serta kualitas air bakunya. Aliran lainnnya yakitu aliran air buangan (reject) atau disebut concentrate, dimana di dalam aliran air buangan mengadung zat atau kotoran yang telah dipisahkan oleh membran sehingga konsentrasinya menjadi lebih pekat. Oleh karenaitu di dalam pemisahan secara aliran silang (cross-flow), membran itu sendiri tidak bertindak sebagai kolektor ion, molekul, atau koloid tetapi hanya bertindak sebagai penghalang. BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1. Standar Baku Air Minum Air minum merupakan jenis air yang digunakan untuk konsumsi manusia dan aman untuk diminum. Untuk membuat air menjadi layak konsumsi, maka air tersebut harus memenuhi persyaratan-persyaratan yang sudah ditentukan baik itu dari segi fisika, segi kimia, dan segi biologinya yang antara lain adalah sebagai berikut : 1. Persyaratan Fisika Air minum yang layak harus memenuhi standar uji fisik (fisika) yang parameter ujinya antara lain derajat kekeruhan, bau, rasa, jumlah zat padat terlarut, suhu, dan warnanya. a. Kekeruhan Kualitas air yang baik adalah jernih (bening) dan tidak keruh. Batas maksimal kekeruhan air layak minum menurut PERMENKES RI Nomor 907 Tahun 2002 adalah 5 skala NTU. Kekeruhan pada air dapat disebabkan oleh partikel - partikel yang tersuspensi di dalam air yang menyebabkan air terlihat keruh, kotor, bahkan berlumpur. Bahan - bahan yang menyebabkan air keruh antara lain tanah liat, pasir, dan lumpur. Air keruh bukan berarti tidak dapat diminum atau berbahaya bagi kesehatan. Namun, dari segi estetika, air keruh tidak layak atau tidak wajar untuk diminum. b. Tidak Berbau dan Rasanya Tawar Air yang kualitasnya baik adalah air yang tidak berbau dan memiliki rasa tawar dimana bau dan rasa air merupakan dua hal yang sangat mempengaruhi kualitas dari air. Bau dan rasa dapat dirasakan langsung oleh indra penciuman dan pengecap serta biasanya saling berhubungan. Air yang berbau busuk memiliki rasa yang kurang enak dan apabila dilihat dari segi estetika, air berbau busuk tidak layak untuk dikonsumsi. Bau busuk merupakan sebuah indikasi bahwa telah atau sedang terjadi proses pembusukan (dekomposisi) bahan-bahan organik oleh mikroorganisme di dalam air. Selain itu, timbulnya bau dan rasa juga dapat disebabkan oleh adanya senyawa fenol yang terdapat di dalam air. c. Jumlah Padatan Terlarut Air yang baik dan layak untuk diminum / dikonsumsi adalah air yang tidak mengandung padatan terlarut dalam jumlah yang melebihi batas maksimal yang diperbolehkan. Padatan yang terlarut di dalam air tersebut dapat berupa bahan -bahan kimia anorganik dan juga gas – gas yang terlarut. Air yang mengandung jumlah padatan melebihi batas dapat menyebabkan rasa yang tidak enak, menyebabkan mual, penyebab serangan jantung (cardiacdisease), dan toxemia (komplikasi) pada wanita hamil. d. Suhu Normal Air yang baik harus mempunyai temperatur yang normal, 8º dari suhu kamar (27ºC). Suhu air yang melebihi batas normal menunjukkan indikasi terdapat bahan kimia yang terlarut dalam jumlah yang cukup besar (misalnya, fenol atau belerang) atau sedang terjadi proses dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme. Jadi, apabila kondisi air seperti itu sebaiknya tidak diminum. e. Warna Air yang layak untuk dikonsumsi harus jernih dan tidak berwarna. Warna pada air biasanya disebabkan oleh adanya bahan kimia atau mikroorganisme (plankton) yang terlarut di dalam air. Warna yang disebabkan bahan - bahan kimia disebut apparent color yang berbahaya bagi tubuh manusia. Warna yang disebabkan oleh mikroorganisme disebut true color yang tidak berbahaya bagi kesehatan. 2. Persyaratan Kimia Strandar baku kimia / peryaratan kimia dari air yang layak untuk dikonsumsi meliputi derajad keasaman (pH), tingkat kesadahan, dan juga kandungan bahan kimia organik maupun anorganik yang ada dalam air. a. Derajad Keasaman (pH) pH menunjukkan derajat keasaman dari suatu larutan. Air yang baik adalah air yang bersifat netral (pH = 7) dimana air dengan pH kurang dari 7 dikatakan sebagai air bersifat 3. asam, sedangkan air dengan pH di atas 7 adalah air yang bersifat basa. Batas pH minimum dan maksimum untuk air layak minum adalah berkisar antara 6,5-8,5. Tinggi rendahnya pH air tersebut dapat mempengaruhi rasa air. Maksudnya, air dengan pH kurang dari 7 akan terasa asam di lidah dan terasa pahit apabila pH melebihi 7. b. Tingkat Kesadahan Kesadahan air umumnya disebabkan oleh adanya kation (ion positif) logam dengan valensi dua, seperti Ca2+ , Mn2+ , Sr2+, Fe2+ , dan Mg2+. Secara umum, kation yang sering menyebabkan air sadah adalah kation Ca2+ dan Mg2+ dimana kation ini dapat membentuk kerak apabila bereaksi dengan air sabun. Sebenarnya, tidak ada pengaruh derajat kesadahan bagi kesehatan tubuh. Namun, kesadahan air dapat menyebabkan sabun atau deterjen tidak bekerja dengan baik (tidak berbusa). c. Kandungan Bahan Kimia Organik Air yang baik adalah air memiliki kandungan bahan kimia organik dalam jumlah yang tidak melebihi batas yang ditetapkan. Dalam jumlah tertentu, tubuh membutuhkan air yang mengandung bahan kimia organik. Namun, apabila jumlah bahan kimia organik yang terkandung melebihi batas maka dapat menimbulkan gangguan pada tubuh. Hal itu terjadi karena bahan kimia organik yang melebihi batas ambang dapat terurai jadi racun berbahaya. Bahan kimia organik tersebut antara lain NH4, H2S, SO42- , dan NO3. d. Kandungan Bahan Kimia Anorganik Kandungan bahan kimia anorganik pada air layak minum tidak boleh melebihi jumlah yang telah ditentukan. Bahan - bahan kimia yang termasuk bahan kimia anorganik antara lain adalah garam dan ion - ion logam (Fe, Al, Cr, Mg, Ca, Cl, K, Pb, Hg, Zn). Persyaratan Biologi a. Tidak Mengandung Mikroorganisme Patogen Organisme patogen sangat berbahaya bagi kesehatan manusia. Beberapa mikroorganisme patogen yang terdapat pada air biasanya berasal dari golongan bakteri, protozoa, dan virus penyebab penyakit. Bakteri Salmonella typhi, Sighella dysentia, Salmonella paratyphi, dan Leptospira. Golongan protozoa seperti Entoniseba histolyca dan Amebic dysentry. Virus Infectus hepatitis merupakan penyebab hepatitis. b. Tidak Mengandung Mikroorganisme Nonpatogen Mikroorganisme nonpatogen merupakan jenis mikroorganisme yang tidak berbahaya bagi kesehatan tubuh. Namun, dapat menimbulkan bau dan rasa yang tidak enak, lender, dan kerak pada pipa. Beberapa mikroorganisme nonpatogen yang berada di dalam air sebagai berikut: Beberapa jenis bakteri, antara lain Actinomycetes (Moldlikose bacteria), Bakteri coli (Coliform bacteria), Fecal streptococci, dan Bakteri Besi (Iron Bacteria). Sejenis ganggang atau Algae yang hidup di air kotor menimbulkan bau dan rasa tidak enak pada air. Cacing yang hidup bebas di dalam air (free living). 5.2. Teknologi Pengolahan Air Teknologi pengolahan air minum pada industri umumnya dibagi menjadi beberapa tahapan, yaitu : 1. Aerasi Aerasi merupakan istilah lain dari tranfer gas dengan penyempitan makna, lebih dikhususkan pada transfer gas (khususnya oksigen) dari fase gas ke fase cair. Fungsi utama aerasi dalam pengolahan air adalah untuk melarutkan oksigen ke dalam air untuk meningkatkan kadar oksigen terlarut dalam air, dalam campuran tersuspensi lumpur aktif dalam bioreaktor dan melepaskan kandungan gas-gas yang terlarut dalam air, serta membantu pengadukan air. Pada alat pengolahan air sungai ini digunakan tray aerator yaitu aerator yang disusun secara bertingkat. Tujuan transfer gas dalam pengolahan air adalah : Untuk mengurangi konsentrasi bahan penyebab rasa dan bau, seperti hidrogen sulfida dan beberapa senyawa organik, dengan jalan penguapan atau oksidasi. 2. 3. 4. Untuk mengoksidasi besi dan mangan. Untuk mengurangi rasa dan bau. Untuk melarutkan gas ke dalam air (seperti penambahan oksigen ke dalam air tanah dan penambahan karbon dioksida setelah pelunakan air). Filtrasi Filtrasi atau penyaringan (filtration) adalah pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida itu melalui suatu medium penyaring atau septum, di mana zat padat itu tertahan. Dalam industri, filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai dari penapisan sederhana sampai separasi yang amat rumit. Sand filter adalah filter yang terbuat dari bahan pasir kuarsa dengan diameter 1 s/d 2 mm yang berguna untuk melakukan penyaringan material non air yang berupa algae atau golongan ganggang-ganggangan yang terdapat dalam air baku dari sumber, sehingga tidak sampai mempengaruhi kualitas air pada akhir produk yang dihasilkan. Carbon filter adalah jenis karbon aktif yang digunakan sebagai sarana proses filterisasi dengan tujuan untuk mengadakan penyaringan jenis-jenis material yang terdapat dalam air, seperti bau, kekeruhan, serta warna-warna yang mungkin timbul pada air baku dan menyaring kotoran dengan ukuran antara 1 s/d 2 mm. Adsorbsi Adsorpsi merupakan peristiwa di mana terikatnya molekul dari suatu fasa gas atau larutan pada permukaan suatu padatan. Molekul - molekul yang terikat pada permukaan disebut adsorbat, sedangkan yang mengikat adsorbat disebut dengan adsorben. Adsorpsi terjadi karena molekul - molekul pada permukaan zat padat atau zat cair yang memiliki gaya tarik dalam keadaan tidak setimbang yang cenderung tertarik ke arah dalam (gaya kohesi adsorben lebih besar daripada gaya adhesinya). Ketidakseimbangan gaya tarik tersebut mengakibatkan zat padat atau zat cair yang digunakan sebagai adsorben cenderung menarik zat-zat lain yang bersentuhan dengan permukaannya. Desinfeksi Air lewat melalui suatu pipa bersih untuk dipanaskan dengan sinar Ultra violet (UV). Sinar ultra violet (UV) dapat secara efektif menghancurkan virus dan bakteri. Sistem UV ini tergantung pada jumlah energi yang diserap sehingga dapat menghancurkan organisme yang terdapat pada air tersebut. Jika energi tidak cukup tinggi, maka material organisme genetik tidak dapat dihancurkan. Keuntungan menggunakan UV meliputi : Tidak beracun atau tidak berbahaya . Menghancurkan zat pencemar organik. Menghilangkan bau atau rasa pada air. Memerlukan waktu kontak yang singkat (memerlukan waktu beberapa menit). Meningkatkan kualitas air karena gangguan zat pencemar organik. Dapat mematikan mikroorganisme pathogenic. Tidak mempengaruhi mineral di dalam air. Sedangkan kerugian-kerugian yang didapatkan jika menggunakan sistem UV adalah sebagai berikut : UV radiasi tidak cocok untuk air dengan kadar suspended solids tinggi, kekeruhan, warna, atau bahan organik terlarut. Bahan ini dapat bereaksi dengan UV radiasi, dan mengurangi performance desinfeksi. Tingkat kekeruhan tinggi dapat menyulitkan sinar radiasi menembus air dan pathogen. Sinar UV tidak efektif terhadap zat pencemar mengandung banyak bahan- kimia organik, klor, asbes dan lain - lain. Memerlukan listrik untuk beroperasi. Dalam situasi keadaan darurat ketika listrik mati, maka alat tersebut tidak akan bekerja. UV umumnya digunakan sebagai pemurnian akhir pada sistem filtrasi. Jika ingin mengurangi zat pencemar seperti virus dan bakteri, maka masih perlu menggunakan suatu karbon untuk menyaring atau dengan sistem osmosis sebagai tambahan terhadap UV. 5.3. Proses Pengolahan Air Proses pengolahan air dibagi ke dalam beberapa unit tahapan sampai air tersebut siap untuk didistribusikan ke masyarakat. Unit tahapan tersebut yaitu : 1. Unit Penampungan Awal (intake) Unit ini dikenal dengan istilah unit Sadap Air (Intake). Unit ini berfungsi sebagai tempat penampungan air dari sumber airnya sebelum air tersebut diproses ke tahapan selanjutnya. Selain itu unit ini juga dilengkapi dengan Bar Sceen yang berfungsi sebagai penyaring awal dari benda-benda yang ikut tergenang dalam air seperti sampah daun, kayu dan benda2 lainnya. 2. Unit Pengolahan (water treatment) Pada unit ini, air yang telah ditampung dan juga dilakukan penyaringan pada unit sebelumnya diolah melalui beberapa tahapan yaitu : a. Tahap Koagulasi (coagulation) Pada tahap ini, air yang berasal dari penampungan awal diproses dengan cara menambahkan zat kimia tawas (alum) atau zat sejenis seperti zat garam besi (Salts Iron) atau dengan menggunakan sistem pengadukan cepat (Rapid Mixing). Air yang kotor atau keruh umumnya disebabkan karena mengandung berbagai partikel koloid yang tidak terpengaruh gaya gravitasi sehingga tidak bisa mengendap dengan sendirinya. Tujuan dari tahap ini adalah untuk menghancurkan partikel koloid (yang menyebabkan air keruh) tadi sehingga terbentuk partikel-partikel kecil namun masih sulit untuk mengendap dengan sendirinya. b. Tahap Flokulasi (flocculation) Proses Flokulasi adalah proses penyisihan kekeruhan air dengan cara menggumpalkan partikel – partikel kecil untuk dijadikan partikel yang lebih besar (partikel Flok) sehingga dapat mengendap dengan sendirinya (karena gravitasi) pada proses berikutnya. c. Tahap Pengendapan (sedimentation) Pada tahap ini partikel-patikel flok dari tahap sebelumnya akan mengendap secara alami di dasar penampungan karena massa jenisnya lebih besar dari unsur air. Kemudian air di alirkan masuk ke tahap penyaringan di Unit Filtrasi. d. Tahap Penyaringan (filtration) Pada tahap ini air disaring melewati media penyaring yang disusun dari bahanbahan biasanya berupa pasir dan kerikil silica. Proses ini ditujukan untuk menghilangkan bahan-bahan terlarut dan tak terlarut. Secara umum setelah melalui proses penyaringan ini air langsung masuk ke unit Penampungan Akhir. Namun untuk meningkatkan kualitas air, kadang diperlukan proses tambahan seperti: Proses Pertukaran Ion (ion exchange) Proses pertukaran ion bertujuan untuk menghilangkan zat pencemar anorganik yang tidak dapat dihilangkan oleh proses filtrasi atau sedimentasi. Proses pertukaran ion juga digunakan untuk menghilangkan arsenik, kromium, kelebihan fluorida, nitrat, radium, dan uranium. Proses Penyerapan (absorption) Proses ini bertujuan untuk menyerap / menghilangkan zar pencemar organik, senyawa penyebab rasa, bau dan warna. Biasanya dengan membubuhkan bubuk karbon aktif ke dalam air tersebut. Proses disinfeksi (disinfection) Sebelum masuk ke unit Penampungan Akhir, air melalui Proses Disinfeksi dahulu. Yaitu proses pembubuhan bahan kimia Chlorineyang bertujuan untuk membunuh bakteri atau mikroorganisme berbahaya yang terkandung di dalam air tersebut. 3. Unit Penampungan Akhir Setelah selesai diolah pada unit pengolahan (water treatment), air akan masuk ke unit terakhir yaitu unit penampungan akhir. Setelah masuk ke unit ini, maka air telah siap untuk didistribusikan ke masyarakan. 5.4. Proses Ultrafiltrasi Pada Industri Air Minum 5.4.1. Proses Ultrafiltrasi Penggunaan teknologi ultrafiltrasi untuk aplikasi air minum perkotaan adalah konsep yang relatif baru, walaupun pada awalnya, ini sudah umum digunakan di banyak aplikasi industri seperti industri makanan atau farmasi. Ultrafiltrasi terbukti menjadi solusi yang kompetitif dibandingkan dengan yang konvensional. Dalam beberapa kasus, kombinasi ultrafiltrasi dengan proses konvensional juga dimungkinkan terutama untuk air umpan fouling yang tinggi atau untuk menghilangkan kontaminan tertentu. Ultrafiltrasi adalah jenis pengolahan air terbaru untuk pengolahan air bersih dan air minum. Proses ini tidak berdiri sendiri, sebelum masuk ke membrane ultrafiltrasi harus melalui pretreatment multimedia dan selanjutnya mikro filter. System ultra filtrasi bekerja menggunakan tekanan air yang rendah 2 – 4 bar. Tidak seperti reverse osmosis atau nanofiltrasi yang membutuhkan tekanan tinggi hingga 15 – 20 bar. Dengan tekanan rendah tidak membutuhkan pompa khusus. Penggunaan ultrafiltration membrane tidak saja untuk air bersih, namun bisa menggunakannya untuk proses pengolahan air kotor. Proses sewage treatment, lebih banyak menggunakan UF membrane untuk proses “recycle”. Sedangkan pada sistem desalinasi air laut menggunakannya sebagai pretreatment. 5.4.2. Alasan Proses Ultrafiltrasi Dibutuhkan pada Industri Air Minum Ada beberapa alasan mengapa membutuhkan system ultra filtrasi, salah satunya adalah untuk menurunkan turbiditas (kekeruhan). Kasus seperti ini beberapa kali terjadi pada air baku yang menggunakan air gunung dengan proses system konvensional menggunakan Sand dan Carbon Filter saja. Air gunung atau sumber air dari aliran permukaan kualitas airnya sangat tergantung pada iklim. Saat curah hujan tinggi, maka kualitas air baku cenderung lebih tinggi kekeruhannya. Dengan hanya menggunakan Sand Filter sering kali belum memenuhi standar turbiditasnya. Dengan kasus seperti itu, maka pemasangan membran ultrafiltrasi akan membantu untuk menurunkan kadar kekeruhan. Selain efek kekeruhan, secara langsung pemasangan system UF membrane ini adalah menurunkan tingkat mikro biologi, khususnya e-coli dan salmonela. Dari sisi fungsi aplikasi ultra filtrasi, selain untuk air minum bisa menggunakannya pada pengolahan air limbah, air proses industri, pabrik bir, kilang anggur, dan penyulingan. Namun tentunya pemilihan jenis UF membrane harus menyesuaikan dengan aplikasinya. 5.4.3. Cara Kerja Sistem Ultrafiltrasi pada Industri Air Minum System membran ultrafiltrasi bekerja dengan melewatkan air melalui membran. Membran ini menyaring partikel yang lebih besar dari 0,1 mikron (0,0001 mm). Salah satu faktor yang mempengaruhi cara kerja ultra filtrasi adalah kualitas air baku. Jenis air yang kotor akan berbeda dengan air yang bersih. Kecepatan aliran sangat penting untuk air baku yang mengandung minyak atau endapan. Jika alirannya lebih tinggi, berarti konsumsi energi lebih tinggi dan pompa lebih besar. Umumnya kecepatan aliran bisa mengaturnya antara Tekanan Pompa dan Kapasitas Permeate. Permeate flow berbanding lurus dengan tekanan air ke UF membrane. Tetapi tentu meningkatkan tekanan ada batasnya, agar memperoleh hasil yang tinggi akan menimbulkan risiko lebih cepat mampat. Hal ini mengingat struktur ultrafiltration membrane tidak melebihi 100 psi dan bahkan operasionalnya sekitar 50 psi. Cara kerja ultrafiltration sangat tergantung dengan pretreatment, misalnya sand filter, multimedia filter, carbon filter dan water softener. Bahkan untuk pengolahan air kotor, sering menambahkan system clarifier sebelum membrane. Gambar 3.1 Mekanisme Kerja Membran Ultrafiltrasi 5.4.4. Membran Ultrafiltrasi Membran ultrafiltrasi dapat terbuat dari bahan organik (polimer) dan anorganik. Ada beberapa polimer dan bahan lain yang digunakan untuk pembuatan membran UF. Pilihan polimer yang diberikan sebagai bahan membran didasarkan pada sifat yang sangat spesifik seperti berat molekul, fleksibilitas rantai, interaksi rantai, dan lain-lain. Beberapa dari bahan ini adalah polisulfon, polietersulfon, polisulfon tersulfonasi, fluorida polivinilidena, poliakrilonitril, selulosa, polimida, polieterimida, poliamida alifatik, dan polyetherketone. Bahan anorganik yang juga telah digunakan seperti alumina dan zirkonia. Struktur membran UF bisa simetris atau asimetris. Ketebalan membran simetris (berpori atau tidak berpori) berkisar antara 10 sampai 200 μm. Daya tahan terhadap massa Transfer ditentukan oleh ketebalan membran total. Penurunan hasil ketebalan membran menyebabkan tingkat permeasi yang meningkat. Membran ultrafiltrasi yang memiliki struktur asimetris terdiri dari top layer atau kulit yang sangat padat dengan ketebalan 0,1 sampai 0,5 μm yang didukung oleh sub layer berpori dengan ketebalan sekitar 50 sampai 150 μm. Membran ini menggabungkan selektivitas tinggi dari membran padat dengan tingkat permeasi tinggi dari membran yang sangat tipis. Resistensi terhadap Transfer massa ditentukan sebagian besar atau seluruhnya oleh toplayer tipis. Gambar 3.2 Representatif membran simetris dan asimetris Pada membran berpori, dimensi pori menentukan karakteristik pemisahan. Jenis bahan membran penting untuk stabilitas kimia, termal, dan mekanis namun tidak untuk fluks dan reject. Oleh karena itu, tujuan pembuatan membran adalah memodifikasi material dengan teknik yang sesuai untuk mendapatkan struktur membran dengan morfologi yang sesuai untuk pemisahan tertentu. Teknik yang paling penting adalah sintering, stretching, tracketching, fase inversi, proses solgel, deposisi uap, dan pelapisan larutan. Namun, teknik yang biasanya digunakan untuk pembuatan membran UF terutama adalah proses pembalikan fasa dan solgel. Metode karakterisasi membran berpori dapat dilakukan berdasarkan parameter struktur (penentuan ukuran pori, distribusi ukuran pori, ketebalan lapisan atas, porositas permukaan) dan parameter permeasi (pengukuran cut-off). Berat molekul cut-off (MWCO) adalah spesifikasi yang digunakan oleh pemasok membran untuk menggambarkan kemampuan retensi membran UF, dan ini mengacu pada massa molekul makro (biasanya, polietilena glikol, dekstran, atau protein) dimana membran memiliki kemampuan retensi lebih besar dari 90%. MWCO oleh karena itu dapat dianggap sebagai ukuran dimensi pori membran. UF mencakup partikel dan molekul yang berkisar dari sekitar 1000 dengan berat molekul sampai sekitar 500.000 Dalton. Teknik lain selain pengukuran cut-off untuk mengkarakterisasi membran UF adalah thermoporometry, perpindahan cairan, dan permporometri. BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan Air minum dalam kemasan harus memenuhi beberapa standar, salah satunya berdasarkan standart SNI 01-3553-2006 yaitu harus melalui proses pemurnian seperti destilasi, reverse osmosis, atau pemurnian serupa. Sebelum melalui reverse osmosis, air dapat terlebih dahulu dilewatkan ke membran filtrasi dengan ketebalam 10-200 μm, yaitu membran UF atau ultrafiltrasi. Tidak seperti reverse osmosis yang bekerja dengan tekanan tinggi dan membrannya mengikat ion, ultrafiltrasi dapat menyaring kotoran berukuran 0.01-0.1 μm dengan prinsip perbedaan berat jenis. 4.2. Saran Untuk melihat jenis-jenis membran ultrafiltrasi dan perbedaan performa setiap bahan dapat dilakukan pengamatan secara langsung ke beberapa industri air minum dalam kemasan. DAFTAR PUSTAKA Amanati, Lutfi. 2016. Uji Nitrit pada Produk Air Minum dalam Kemasan (AMDK) yang Beredar Dipasaran. JURNAL TEKNOLOGI PROSES DAN INOVASI INDUSTRI. 2(1). Didiharyono, dkk. 2018. Analisis Pengendalian Kualitas Produksi dengan Metode SixSigma pada Industri Air Minum PT Asera Tirta Posidonia, Kota Palopo. Jurnal Sainsmat. VII(2): 163-176. Said, N. I. (2018). Uji kinerja pengolahan air siap minum dengan proses biofiltrasi, ultrafiltrasi dan Reverse osmosis (RO) dengan air baku air sungai. Jurnal Air Indonesia, 5(2). Wenten, I. G. (2004). Teknologi Membran dalam Pengolahan Air dan Limbah Industri. Studi Kasus: Pemanfaatan Ultrafiltrasi untuk Pengolahan Air Tambak. Wiyono, N., Faturrahman, A., & Syauqiah, I. (2017). Sistem pengolahan air minum sederhana (portable water treatment). Jurnal Konversi UNLAM, 6(1), 27-35.