Membran dapat didefinisikan sebagai lapisan tipis yang bersifat selektif, sehingga dapat digunakan dalam separation process. Selektifitas membran didasarkan pada perbedaan ukuran, bentuk permukaan, elektrostatik, difusivitas, interaksi terhadap zat kimia, volatilitas, polaritas, maupun kelarutan. Secara umum, membran diaplikasikan pada pemisahan gas dan uap, pemisahan campuran organik, pemisahan sistem dispersi solid/liquid, pemisahan sistem liquid-liquid, pemisahan dalam padatan terlarut, dll.

Pemisahan dengan membran bekerja dengan driving force berupa perbedaan tekanan, perbedaan konsentrasi, perbedaan potensial kimia, dan perbedaan temperatur. Adanya perbedaan dalam aplikasi membran baik sebagai media pemisah maupun katalis maka bahan/material membran yang digunakan bervariasi termasuk pembuatan serta pabrikasinya. Ilmu bahan untuk membran juga berkembang pesat untuk menghasilkan berbagai jenis bahan dengan struktur dan fungsi yang berbeda.

Suatu bahan dapat dijadikan membran apabila tahan secara kimia (chemical resistant) baik terhadap umpan maupun media/cairan pencuci membran, stabil secara mekanik, stabil secara termal, memiliki permeabilitas dan selektifitas yang tinggi, dan stabil dalam pengoperasiannya.

Bahan dan jenis membran dapat berupa

1. Polimer sintetik seperti polypropylene, perfluoro polymers, elastomer, polyamides dan polisulphones  
2. Modifikasi produk/bahan alam -berbasis selulosa
3. Bahan lain termasuk senyawa anorganik, karbon, keramik, logam, serta membran cair

Tipe membran terbagi menjadi 2 macam membran yaitu membran simetrik (struktur ragam) dan membran Asimetrik (tak berseragam). Membran simetrik dapat berbentuk silinder saja, porous saja, maupun non porous saja. Sedangkan membran asimetrik tersusun atas lapisan aktif dan didukung oleh suatu support berpori atau sublayer, dapat berupa porous, porous with top layer, maupun komposit.

 

Pembuatan Membran Simetrik

1. Sintering/stretching : untuk pembuatan membran-membran mikropori

2. Casting : untuk pembuatan membran penukar ion dan membran untuk pervaporasi

3. Phase inversion dan etching : untuk membran berpori dan digunakan dalam mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, dan

    dialysis

4. Extrusion : bahan yang diproduksi melalui metode ini berfungsi sebagai membran difusi seperti pada

    pemisahan gas dan pervaporasi

 

Pembuatan Membran Asimetrik

Membran Asimetrik diproduksi melalui proses inversi fasa (phase infersion) dari polimer tunggal atau yang berstruktur komposit. Inversi fasa mencakup struktur pori yang terbentuk akibat pengendapan dari larutan yang homogen. Lapisan pendukung pori yang mencapai ketebalan 0.2-0.5 mm dengan lapisan aktif, 1 micron. Biasanya digunakan dalam nanofiltration dan ultrafiltration. Pembuatan membran komposit melalui infersi fasa berbeda materi untuk lapisan aktif dan lapisan support. Membran komposit komposit banyak diaplikasikan pada membran-membran difusi seperti pada RO, pemisahan gas, dan pervaporasi.

 

Karakteristik Polimer

Dalam polimer sintetik beberapa karakteristiknya menentukan sifat fisik dan kimiawi yang mempengaruhi dalam aplikasi membran yakni:

1. Jumlah dan berat molekul dari unit pengulangan di dalam suatu polimer

2. Apakah polimer tersebut termasuk homopolimer atau co-polimer

3. Bagaimana monomer terikat: rantai random, copolimer blok dan grafted co-polimer

4. Apakah polimer linier bercabang atau saling terikat

5. Stereoisomer : isotactic (menghasilkan polimer kristalin), atactic  (menghasilkan polimer noncrystalin atau

    amporphous), dan syndiotactic. Kristalinitas mempunyai pengaruh atau efek utama pada permeabilitas

    dan membran polimer

6. Fleksibilitas rantai

7. Interaksi rantai