Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Desorpsi oksigen menggunakan kontaktor membran serat berongga polivinil klorida dilakukan dalam penelitian ini. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi penggunaan kontaktor membran berdasarkan studi perpindahan massa dan hidrodinamika, serta menganalisis struktur morfologi membran PVC dan kesesuaiannya untuk desorpsi oksigen. Penelitian ini dilakukan dengan mengalirkan air di dalam serat, sedangkan udara vakum dalam selongsong, dengan memvariasikan laju alir air (0,2 – 0,5 liter/menit) dan jumlah serat (50, 60, 70 serat). Berdasarkan studi perpindahan massa, diperoleh fluks oksigen sebesar 0,04 – 0,13 g/m2.h, koefisien perpindahan massa sebesar 1,3×10-6 – 3,8×10-6 m/s, dengan korelasi Sh=0,138Gr0,395. Parameter performa perpindahan massa, kLa mencapai 0,0012 s-1 (tiga kali lebih besar dari kontaktor konvensional. Berdasarkan studi hidrodinamika, faktor friksi mencapai 1,9 kali lebih tinggi dari faktor friksi pada pipa halus, dengan korelasi f=3,71Re0,028φ-0,9. Karakterisasi membran dengan FESEM menunjukkan struktur membran PVC mendukung operasi desorpsi oksigen karena struktur selimut yang kompak menghasilkan stabilitas mekanik dan ketahanan terhadap fouling yang baik sedangkan struktur tebal serat yang berongga meminimalkan tahanan perpindahan massa.

---

Oxygen desorption on water with PVC hollow fiber membrane contactor is done in this research. The purpose of this research is to evaluate application of membrane contactor based on mass transfer and hydrodynamic study and to analyze structure of PVC membrane and its compatibility to desorp oxygen. Water flows inside the fiber (lumen side) while gas in shell side is vacuumed. Process variables are number of fibers (50, 60, and 70) and water flow rate (0.2 – 0.5 L/min). According to mass transfer study, oxygen flux is in range of 0,04 – 0,13 g/m2.h, mass transfer coefficient is in range of 1,3×10-6 – 3,8×10-6 m/s, while empirical correlation is Sh=0,138Gr0,395. Mass transfer performance’s parameter, kLa reaches 0.0012 s-1, three times higher than in conventional contactor. According to hydrodynamic study, friction factor is to be 1.9 times higher than friction factor inside smooth pipe, with correlation of f=3,71Re0,028φ- 0,9. Membran characterization using FESEM shows structure of PVC membrane is appropriate to conduct oxygen desorption process because its low-pored shell structure produces high resistance toward fouling while its sponged-like structure between two shells decreases mass transfer resistance in membrane."

"Desorpsi oksigen menggunakan kontaktor membran serat berongga polivinil klorida dilakukan dalam penelitian ini. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi penggunaan kontaktor membran berdasarkan studi perpindahan massa dan hidrodinamika, serta menganalisis struktur morfologi membran PVC dan kesesuaiannya untuk desorpsi oksigen. Penelitian ini dilakukan dengan mengalirkan air pada selongsong, sedangkan udara vakum dalam serat, dengan memvariasikan laju alir air (1-5,25 liter/menit) dan jumlah serat (50, 60, 70 serat). Berdasarkan studi perpindahan massa diperoleh fluks oksigen sebesar 0,037 – 0,15 g/m2.h, koefisien perpindahan massa sebesar 1,118x10-6 m/s – 4,311x10-6 m/s, dengan korelasi Sh=(0,0015φ2-0,0319φ+0,338)Re(0,0014φ2-0,0499φ+1,086). Parameter performa perpindahan massa, kLa mencapai 0,00124 s-1 (tiga kali lebih besar dari kontaktor konvensional). Berdasarkan studi hidrodinamika, friksi terbesar mencapai 40 kali lebih besar dibandingkan friksi pipa halus, dengan korelasi f=(10,645φ2-216,1φ+1125,9)Re(-0,0086φ2+0,145φ-1,176). Berdasarkan uji FESEM, membran PVC memiliki struktur permukaan selimut yang kompak yang menghasilkan stabilitas mekanik dan ketahanan terhadap fouling yang baik serta memiliki banyak pori yang meminimalkan tahanan perpindahan massa.

---

Oxygen desorption with PVC hollow fiber membrane contactor is done in this research. The purpose of this research is to evaluate application of membrane contactor based on mass transfer and hydrodynamic study and to analyze structure of PVC membrane and its compatibility to desorp oxygen. This research applied by flowing water in shell side, while gas in lumen side is vacuumed by varying water flow rate (1-5.25 litre/min) and number of fibers (50, 60, 70 fibers). According to mass transfer study, oxygen flux achieved is 0,037 – 40,15 g/m2.h, mass transfer coefficient achieved is 1,118x10-6 m/s – 4,311x10-6 m/s, with correlation of Sh=(0.0015φ2-0.0319φ+0.338)Re(0.0014φ2-0.0499φ+1.086). Mass transfer performance’s parameter, kLa reaches 0.00124 s-1 (three times higher than conventional contactor). According to hydrodynamic study, the largest friction is 40 times higher than friction in smooth pipe, with correlation of f=(10.645φ2-216.1φ+1125.9)Re(-0.0086φ2+0.145φ-1.176). From FESEM test, PVC membrane has compact structure which leads to better mechanic stability and resistance toward fouling and high-pore structure which decreases mass transfer resistance."

"Mass transfer coefficient in the membrane contactor is usually presented in terms of mass transfer correlation and as a junction of module geometry and operating conditions. This correlation is important mainly in the design of the hollow fibre membrane contactor. This study aimed to introduce an engineering approach to determine the optimum conditions of sealed end hollow fibre membrane contactors. The pumping and the membrane costs will be the main variables in obtaining the optimal condition in the contactors. The optimum conditions were obtained in two steps firstly to optimize the number of fibers in the module and secondly to optimize module shell or fiber diameter based on minimal total cost per mass-tranferred The total cost is dominated by the membrane cost at higher contactor shell diameter and is dominated by pumping cost at smaller contactor shell diameter. Meanwhile, the optimum contactor shell diameter decrease with increasing the cost of membrane."

"ABSTRAKUpaya menurunkan kadar DO adalah hal yang penting dalam industri seperti diketahui oksigen punya efek oksidatif dan korosif terhadap bahan-bahan lain. Penggunaan : packing tower, mixer settler, chemical additive, & membran merupakan upaya-upaya yang sudah dilakukan selama ini dan yang menjadi unggulan ialah membran karena biaya investasi dan operasional yang lebih rendah, mudah dikombinasikan, mudah di scale-up, operasi kontinu, ramah lingkungan dan save-spacing. Luas permukaan kontak per volume dan pada prosesnya kemungkinan terjadinya foaming dan flooding kecil sebab kontak antar fasa yang minimum menjadi kelebihan performa dibanding metode konvensional. Dari berbagai jenis modul membran, modul membran serat berongga (hollow fiber membrane contactor) adalah modul yang paling banyak digunakan dalam desorpsi oksigen terlarut dari air. Membran yang digunakan adalah membran polipropilen hidrofobik dengan diameter : 0,2 cm. Transfer oksigen terlarut terjadi tiga tahap yaitu: transfer oksigen terlarut dalam air, difusi oksigen terlarut melalui membran, dan difusi oksigen terlarut ke dalam aliran udara gas penyapu. Penelitian ini akan berfokus pada performa pengurangan kadar oksigen dari air pada modul yang sudah dibuat pada 30-40-50 jumlah serat. Performa modul kontaktor diindikasikan dengan parameter nilai bilangan Sherwood dan properti hidrodinamika yang terjadi. Korelasi nilai bilangan Sherwood terhadap faktor geometri dan sifat aliran terlihat pada persamaan perpindahan massa yang mana juga menjadi model persamaan.Dari hasil eksperimen, dihasilkan koefisien perpindahan massa sebesar 0,0022- 0,0066 cm/s dan nilai ini berbanding lurus dengan kenaikan fraksi kepadatan membran pada laju alir linier yang sama. Korelasi perpindahan massa yang terbentuk: Sh ? (0.0106 ? ?1.4169 )(Re0.99 ) dan properti hidrodinamika (penurunan tekanan) yang terjadi menunjukkan perpindahan massa terjadi di daerah laminer. Studi hidrodinamika juga menunjukkan faktor friksi aliran lebih besar 9,5 - 10,7 kali dibanding faktor friksi literatur.

---

ABSTRACT

As dissolved oxygen has oxidizing and corroding character if placed next to other material, effort to decrease the dissolved oxygen concentration is a crucial role especially in industry. Until now utilization of packing tower, mixer settler, chemical additive, & membrane are the common way to reach decreased dissolved oxygen number. But membrane has some strong point compared to others, such as: lower cost, easy to scale-up, continuous operation, environmental friendly, & save spacing. Technical advantages of using membrane are its surface area per volume much higher than conventional method and lower opportunity to have flooding and foaming problems because minimum interface contact during process. Holow fiber membrane contactor is the most popular membrane module used in dissolved oxygen problem area. The membrane which is used have diameter of 0,2 cm. Three steps of mass oxygen transfer are : oxygen transfer in the water, dissolved oxygen diffusion into membrane pore, and diffusion of the oxygen to introduced sweeping gas. This research wills focused on dissolved oxygen removal performance using membrane module that have 30, 40, & 50 fibers inside. The performance of the module indicated by Sherwood number and hydrodynamic properties that occur during experiment. And equation model of the module will be developed as it affected by geometry factor of the module and type of the water flow.

As the result, mass transfer coefficient calculated output are 0,0022-0,0066 cm/s and this value are proportional to increase in geometry factor number in equal linear flow rate. Mass transfer corelation that developed is Sh ? (0.0106 ? ?1.4169 )(Re0.99 ) , and the result of dropped pressure during experiment show that mass transfer occur in laminar flow. Further, the hydrodynamic study result show that friction factor of the experiment flow 9,5-10,7 times higher than literature friction factor."

"Kontaktor membran serat berubang telah banyak digunakan sebagai peralatan kontak karena memberikan luas permukaan yang tinggi pada volume peralatan yang kecil. Sebagai kontaktor gas-cair, tidak seperti halnya pada aplikasi proses membran konvensional seperti mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan osmosa balik, gaya penggerak bagi terjadinya proses pemisahan adalah gradien konsentrasi bukannya gradien tekanan. Dengan demikian hanya diperlukan perbedaan tekanan yang kecil di sepanjang membran untuk menjamin bahwa interfasa gas-cair tetap berada pada pori-pori membran. Studi ini menggunakan kontaktor membran serat berlubang berserat lepas untuk memisahkan oksigen terlarut dari air melalui proses vakum. Serat yang digunakan adalah MEMCOR CMF-S S10T dari MEMCOR Australia yang terbuat dari polipropilen dengan ukuran pori membran 0,2 ?m, diameter luar 650 ?m, dan tebal dinding 130 ?m. Ada 3 kontaktor membran yang digunakan dalam penelitian ini dengan variasi jumlah serat 47, 61, dan 75. Dalam eksperimen kecepatan air divariasikan dari 40 hingga 86 cm/detik, memberikan variasi pada bilangan Reynolds aliran dari sekitar 1400 hingga 4000. Koefisien perpindahan massa yang diperoleh berdasar hasil eksperimen berkisar antara 0,005 hingga 0,012 cm/detik. Berdasarkan hasil eksperimen terlihat bahwa koefisien perpindahan massa yang terjadi di dalam kontaktor turun dengan naiknya fraksi kepadatan membran di dalam kontaktor pada kecepatan air yang sama. Perpindahan massa pada kontaktor dinyatakan dengan bilangan Sherwood Sh = (-0,0746? + 0,0277) Re0,88 Sc0,33 yang mengindikasikan perpindahan massa terjadi pada daerah turbulen. Hal ini juga didukung dengan penurunan tekanan yang juga berada pada daerah turbulen. Studi perpindahan massa tentang pengaruh konfigurasi kontaktor terhadap perpindahan massa memberikan hasil bahwa modul ujung serat bebas menghasilkan koefisien perpindahan massa yang lebih besar daripada modul ujung serat terikat. Studi perpindahan massa tentang pengaruh temperatur air memperlihatkan kecenderungan bahwa koefisien perpindahan massa meningkat dengan naiknya temperatur air, khususnya pada laju alir air yang tinggi. Sedangkan hasil eksperimen berdasarkan studi hidrodinamika menunjukkan bahwa faktor friksi modul lebih besar 1,4 - 4,5 kali dari faktor friksi teoritis untuk pipa kosong."

"Kontaktor membran serat berlubang (hollow fiber membrane contactor) adalah suatu alat yang dapat melakukan perpindahan massa gas-cair atau cair-cair tanpa adanya dispersi dan telah banyak digunakan sebagai peralatan kontak karena memberikan luas permukaan yang tinggi pada volume peralatan yang kecil. Sebagai kontaktor gas-cair, tidak seperti halnya pada aplikasi proses membran konvensional seperti mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan osmosa balik, gaya penggerak bagi terjadinya proses pemisahan adalah gradien konsentrasi bukannya gradien tekanan. Dengan demikian hanya diperlukan perbedaan tekanan yang kecil di sepanjang membran untuk menjamin bahwa interfasa gas-cair tetap berada pada pori-pori membran. Eksperimen ini menggunakan kontaktor membran serat berlubang berserat lepas (dinamis) dan berserat terikat (statis) untuk memisahkan oksigen terlarut dari air melalui proses vakum. Serat yang digunakan adalah MEMCOR CMF-SS10T dari MEMCOR Australia dengan diameter luar 650 ?m, tebal dinding 130 ?m dan ukuran nominal pori membran 0,2 ?m. Ada 3 kontaktor membran yang digunakan dalam penelitian ini dengan jumlah serat yang bervariasi yaitu 84, 93, dan 103. Dalam eksperimen ini laju alir air divariasikan dari 44 hingga 93 cm/s, yang memberikan variasi pada bilangan Reynolds dari sekitar 1000 hingga 2600. Koefisien perpindahan massa yang diperoleh berkisar antara 0,006 hingga 0,012 cm/s untuk ujung serat lepas (dinamis) dan untuk ujung serat terikat (statis) berkisar antara 0,005 hingga 0,009 cm/s. Berdasarkan hasil eksperimen terlihat bahwa koefisien perpindahan massa yang terjadi di dalam kontaktor turun dengan naiknya jumlah serat atau fraksi kepadatan membran di dalam kontaktor pada laju alir air yang sama. Korelasi perpindahan massa pada kontaktor dinyatakan dengan dengan bilangan Sherwood sh = (-0,071 ? + 0,0303) Re0,89 Sc0,33 yang mengindikasikan perpindahan massa terjadi di daerah turbulen. Hal ini juga didukung dengan penurunan tekanan dalam kontaktor yang juga berada di daerah turbulen. Koefisien perpindahan massa cenderung menurun dengan naiknya temperatur air untuk laju alir yang sama. Selain itu studi hidrodinamika menunjukkan bahwa faktor friksi aliran di dalam kontaktor lebih besar 1,3 - 4 kali dari faktor friksi teoritis."

"Kontaktor membran serat berlubang adalah suatu peralatan kontak dan filtrasi yang memungkinkan terjadinya perpindahan massa untuk sistem gas-cair tanpa dispersi antara satu fasa dengan fasa lainnya. Kontaktor membran serat berlubang telah banyak digunakan sebagai peralatan kontak karena memberikan luas permukaan yang tinggi pada volume peralatan yang kecil. Sebagai kontaktor gas-cair, tidak seperti halnya pada aplikasi proses membran konvensional seperti mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan osmosa balik, gaya penggerak bagi terjadinya proses pemisahan adalah gradien konsentrasi bukannya gradien tekanan. Dengan demikian hanya diperlukan perbedaan tekanan yang kecil di sepanjang membran untuk menjamin bahwa interfasa gas-cair tetap berada pada pori-pori membran. Studi ini menggunakan kontaktor membran serat berlubang untuk memisahkan oksigen terlarut dari air melalui proses vakum. Serat yang digunakan adalah MEMCOR CMF-S S10T dari MEMCOR Australia berukuran 650 ?m diameter luarnya, 130 ?m tebal dindingnya dan 0,2 ?m ukuran nominal pori membrannya. Ada 3 kontaktor membran yang digunakan dalam penelitian ini dengan jumlah serat bervariasi yaitu 19, 28 dan 38 buah. Dalam eksperimen kecepatan air divariasikan dari 38 hingga 79 cm/detik, memberikan variasi pada bilangan Reynolds aliran dari sekitar 2300 hingga 7000. Koefisien perpindahan massa yang diperoleh berdasarkan hasil eksperimen berkisar antara 0,006 hingga 0,015 cm/detik. Berdasarkan hasil eksperimen terlihat bahwa koefisien perpindahan massa yang terjadi di dalam kontaktor turun dengan naiknya fraksi kepadatan membran di dalam kontaktor pada laju alir linier air yang sama dan naiknya temperatur pemanasan awal pada air umpan. Korelasi perpindahan massa dapat dinyatakan dalam persamaan sh = (-1,9261? + 0,2695) Re0,67 Sc0,33 yang mengindikasikan bahwa perpindahan massa yang terjadi berada pada daerah turbulen. Hal ini juga didukung dalam studi hidrodinamika dimana penurunan tekanan di dalam kontaktor merefleksikan bahwa aliran fluida yang terjadi di selongsong kontaktor juga berada dalam daerah turbulen. Selain itu pengaruh konfigurasi modul juga menunjukkan bahwa modul membran ujung bebas (dinamis) memberikan performansi perpindahan massa yang lebih baik daripada modul membran ujung terikat (statis). Peninjauan yang lain menunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur air umpan di dalam reservoir, maka nilai koefisien perpindahan massanya cenderung menurun. Studi hidrodinamika menunjukkan bahwa nilai faktor friksi aliran air di dalam kontaktor lebih besar 1,86 hingga 6,82 kali daripada nilai faktor friksi teoritis yang dikarenakan adanya gesekan tambahan antara air dengan serat selain antara air dengan dinding kontaktor."

"Modul membran serat berlubang mulai banyak digunakan sebagai peralatan kontaktor gas-cair karena dapat memberikan luas permukaan kontak yang besar. Salah satu aplikasi dari peralatan ini adalah untuk memisahkan oksigen terlarut dari dalam air. Membran disini berfungsi sebagai kontaktor yang merupakan media tempat berkontak antara air dengan oksigen. Dalam proses pemisahan oksigen dari air melalui membran, perbedaan konsentrasi antara fasa gas dan fasa cair memberikan gaya penggerak untuk perpindahan secara difusi melalui membran tersebut. Studi ini menggunakan kontaktor membran serat berlubang untuk memisahkan oksigen terlarut dari air. Serat yang digunakan adalah MEMCOR CMF-S S10T dari MEMCOR Australia berukuruan 650 _m diameter luarnya, 130 _m tebal dindingnya dan 0,2 _m ukuran nominal pori membrannya. Ada 3 kontaktor membran yang digunakan dalam penelitian ini dengan jumlah serat bervariasi dari 112, 126 dan 140. Pemisahan oksigen terlarut dari dalam air melalui kontaktor membran serat berlubang dilakukan dengan menggunakan pompa vakum dipilih sebagai model sistem penelitian untuk mengetahui efektifitas perpindahan massa (dilihat dari koefisien perpindahan massa) dan kharakteristik hidrodinamika air dalam kontaktor membran serat berlubang. Dalam eksperimen kecepatan air divariasikan dari 24 hingga 103 Cm/detik, memberikan variasi pada bilangan Reynolds sekitar 800 hingga 2000. Koefisien perpindahan massa yang diperoleh berdasar hasil eksperimen berkisar antara 0,006 hingga 0,012 Cm/detik. Berdasarkan hasil eksperimen terlihat bahwa koefisien perpindahan massa yang terjadi di dalam kontaktor turun dengan naiknya fraksi kepadatan membran di dalam kontaktor pada kecepatan air yang sama dan naiknya temperatur pemanasan awal pada air umpan. Korelasi perpindahan massa dapat dinyatakan dalam persamaan: Sh =(-0,066?+0,034 ) Re0,87 Sc0,33 menunjukka bahwa difusi oksigen dari dalam air terjadi pada daerah aliran turbulen. Hal ini didukung dengan penurunan tekanan yang terjadi di dalam kontaktor juga terjadi di daerah turbulen. Selain itu pengaruh konfigurasi membran menunjukkan bahwa membran ujung bebas memberikan koefisien perpindahan massa yang lebih besar dari dari membran ujung terikat. Rasio friksi aliran air di dalam kontaktor berkisar 1,7 hingga 3,9 kali lebih besar dari fraksi teoritis."

"Pada penelitian ini dilakukan pemisahan ammonia terlarut dalam air melalui kontaktor membran serat berongga yang dinilai bisa memberikan efisiensi yang lebih jika dibandingkan pengolahan secara konvensional dengan proses menara absorpsi. Jenis membran serat berongga yang digunakan adalah polipropilena yang bersifat hidrofobik sedangkan larutan penyerap yang digunakan adalah asam sulfat. Penelitian ini mempelajari koefisien perpindahan massa dan sifat hidrodinamika air dengan variasi 10, 15, dan 20 serat serta variasi laju alir 3, 4, dan 5 Lpm. Untuk studi perpindahan massa, hasil penelitian menunjukan bahwa semakin besar jumlah serat membran dan laju alir akan meningkatkan koefisien perpindahan massa. Sementara itu untuk studi hidrodinamika, peningkatan jumlah serat membran dan laju alir akan memperbesar friksi sehingga penurunan tekanan juga akan semakin besar. Efisiensi pemisahan tertinggi diperoleh pada kondisi variasi serat 20 dan laju alir 5 Lpm dengan nilai 63,45%.

---

This research conducted removal of dissolved ammonia from aqueous solution through hollow fiber membrane contactor. This process gives more efficiency than conventional process using an absorption column. Polypropylene is a kind of hollow fiber membrane that used in this research. It has a hydrophobic characteristic, whereas sulfuric acid is an absorbent. This research studied about mass transfer coefficient and hydrodynamics properties of water by variation of 10, 15, and 20 fibers, also 3, 4, and 5 Lpm of flow rates. For mass transfer study, results showed that the increasing of flow rate and number of fiber membrane will increase the mass transfer coefficient. While for Hydrodynamic study, the increasing number of fiber membrane and flow rate will increase a friction with the result that increasing a pressure drop. A great efficiency achieves as high as 63.45 % at 20 fibers and 5 Lpm flow rate variation process."